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Österreichische PATENTSCHRIFT Nr. 15876. ADOLF VOGT UND DR. MAX VON RECKLINGHAUSEN,
BEIDE IK LONDON.
Maschine zur Erzeugung von Druckflüssigkeit.
Der Gegenstand der Erfindung betrifft eine Maschine zur Erzeugung von Druckflüssigkeit unabhängig von der Vcrbrauchsstelle, die irgendeine Wasserkraftmaschine sein kann.
Die Maschine besteht aus einem Niederdruckraum und einem Hochdruckraum, dio in absperrbarer Verbindung mit einem Verdichtungs- bezw. Explosionsraum stehen und zwischen denen die Verbrauchsstelle eingeschaltet ist. Aus dem Niederdruckraum strömt die Arbeitsflüssigkeit in den Verdichtungsraum, verdichtet das in denselben vorher eingeführte, aus Luft und Brennstoff bestehende Gemenge und wird, sobald letzteres entzündet ist, durch den Explosionsdruck in den Hochdruckraum getrieben, aus dem die Druck-
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in den Niederdruckraum zurückgeleitet wird, während durch den Explosionsraum ein Luftstrom hindurchgeblasen wird, um diesen Raum von den Verbrennungsrückatänden zu reinigen.
In dieser Maschine kann jede Art von Brennstoff (Gas, Erdoi, Kohlenstaub, Gemische
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von entsprechend hohem Entflammungspunkte odor dgl. dienen und die Entzündung kann ausser durch Verdichtung auch durch irgendeine der bei Explosionsmaschinen bekannten Zündungsarten geschehen.
In den Zeichnungen ist eine mit staubförmigem Brennstoff zu betreibende und überdies mit einer gegebenenfalls anwendbaren Zündvorrichtung für das Explosionsgemisch ausgestattete Maschine veranschaulicht.
Fig. 1 stellt einen lotrechten Schnitt durch die Maschine dar und zeigt deren Verbindung mit der Verbrauchsstelle - die eine Turbine, ein Peltonrad, eine Wassersäulemaschine oder dgl. sein kann-sowie mit den zur Erzeugung von Pressluft und Ansblaseluft dienenden Vorrichtungen. Fig. 2 zeigt einen Teil der Auslösevorrichtung für das Hebelwerk in grösserem Massstabc. Die Fig. 3 bis 7 zeigen verschiedene Ausführungsformen einzelner Teile der Maschine.
Der Verdichtungs- bezw. Explosionsraum 1 ist von dem Niederdruckraum 2 durch den Kolben 4, in dem ein unter Federbelastung stehendes Rückschlagventil 5 eingesetzt ist, und von dem Hochdruckraum 3 durch das Rückschlagventil ss getrennt, welch letzteres ebenfalls unter Federdruck steht.
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bewegenden Hebelwerk in Verbindung steht. An den Enden dos Hebels 9 sind die Nasen 13 und 14 angebracht, von denen die erstero auf der Nase 15 eines einarmigen Hebels 16 aufruht, der durch die Stange 17 mit einer unter dem Druck einer Feder 18 stehenden
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lang verstellt werden : das Geluiuse 20 empfängt durch ein absperrbares Leitungsrohr 21 Druckflüssigkeit aus dem Hochdruckraum 3.
Die Nase 14 des Hebels 9 kann auf eine
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durch Rohr 31 mit der Luftpumpe 10, andererseits durch Rohr 32 mit der Einblasevorrichtung der Brennstoffzuführung in Verbindung stehenden Druckluftbehälter 33 verbunden. Ferner führen von diesen beiden Räumen Rohrleitungen, 34, 35 zu einer Gebläsevorrichtung 36, die mit Druckflüssigkeit (etwa nach Art der Orgelgebläse oder mittels
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plosionsraum 1 verbunden ist. Ausserdem steht der Niederdruckraum 2 und der Raum unterhalb des Kolhens 4 durch Rohre 38 und 59 mit einer zur Förderung von Arbeitsflüssigkeit dienenden Vorrichtung 4C in Verbindung.
Die Kohlenstaubzuführung geschieht durch einen zwischen ssr (lnnsloffbehälter 41 und Einblasevorrichtung 42 angeordneten, ruckweise gedrehten Kammerschieber 43, der seine Bewegung bei dem Niedergange der mit dem Hebel 9 verbundenen Stange 12 durch Vermittlung des Hebelwerkes 44, 45, 46 erhält, durch das der Kammerschieber jedesmal so weit gedreht wird, dass sich eine Kammer in den Mischraum entleert, während beim Aufwärtsgang der Stange 12 vom Hebel 46 aus die mittels Lenkerverbindung 52, 53 gemein- schaftlich bewegbaren Lufthähne 54 und 55 geöffnet werden, deren Rückführung in die Schlussstellung eine Feder 61 @ bewirkt.
Dieser Einblasevorrichtung wird Druckluft durch das Rohr 32 aus dem Behälter 33 zugeführt.
Die zum Ausblasen des Explosionsraumes dienende Vorrichtung besteht aus dem im obersten Teil dieses Raumes angeordneten Ausblaseventil 62 und einem in die Ein- mündungsstelle des Gebläserohres 37 in den Explosionsraum eingebauten Lufteinlassvontil 65. Diese beiden durch Federdruck geschlossen gehaltenen Ventile stehen unter der Wirkung von durch eine Stange 64 verbundenen Winkolhobeln 65 und 66, von denen der letztere mit der Stange 25 des Lnftbremsenhebels 24 verbunden ist.
Die Anordnung ist hiebei so getroffen, dass das Ventil 62 sich etwas früher öffnet als das Ventil 63, um einen al1flilligon Überdruck im Explosionsraum zu beseitigen, ehe durch Öffnen des Ventils 68 frische Luft in diesen Raum eingelassen und durch diese die Verbrennungsrückstände durch das offene
Ventil 62 ausgetrieben werden.
Zur Nachfördcrung von durch Undichtheiten verloren gegangener oder zum Ersatz der gegebenenfalls verdampften Flüssigkeit ist die Fördervorrichtung 40 vorgesehen, die
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Windkessel 70 sowie mit zwei gemeinsam durch den Handhebel 73 verstellbaren Absperrhähnen 71 und 72 ausgestattet ist. Zur Förderung von Flüssigkeit-durch die Wirkung des als Pumpe arbeitenden Kolbens 4-in den Niederdrucktanm 2 können die beiden Hähne so eingestellt worden, dass der eine offen ist, wenn der andere schliesst.
Nach Einleitung des normalen Ganges wird die gegenseitige Stellung der Hähne (durch Änderung der Länge des ihre Küken verbindenden Lenkers) so geändert, dass beide Hähne out-
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des Kolbens 4 stattfindet.
In den Explosionsraum 1 ist ein Ablenkkörper 74 eingebaut, der den Zweck hat, die Flüssigkeit bei der Verdichtung in die Richtung des Pfeiles x, bei der Explosion und darauffolgenden Expansion dagegen in die Richtung des Pfeiles y zu lenken, um Reibungen und Kontraktionen in dem mittleren Teile des rohrförmigen Raumes sowie auch die Trichterbildung hintanzuhalten. Ausserdem schützt dieser Körper den Kolben 4 vor zu starken Stössen bei der Explosion. An entsprechenden Stellen sind Standgläser.
Manometer und Fülltrichter angebracht ; der Explosionsraum besitzt eine durch die Schraube 75 verschliessbare Öffnung, in die bei der Füllung ein Rohr eingesetzt wird, um durch Überlaufen der Flüssigkeit aus demselben anzuzeigen, dass die Füllung bis zu der richtigen Höhe erfolgt ist. In die vom Drucklufthehälter 33 zu dem Hoch- und Niederdruckraum führenden Leitungen sind Druckminderventile 76 und 77 eingeschaltet.
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mit Pressluft aus dem Behälter 55 gefüllt. Schliesslich wird noch der Kammerschieber 43 von Hand um 180 gedreht, so dass Brennstoff in den Mischraum gelangt.
Hierauf wird die Membranauslösllng durch Spannen ihrer Feder bis zu dem Punkte eingestellt, dass sie gerade noch nicht auslöst
Wird nun die in die Leitung 26 vom Hochdruckraum zur Verbrauchsstelle einge- baute Einlassvorrichtung, z. B. eine Klappe geöffnet, so setzt sich die Kraftmaschine sofort in Bewegung.
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Da der Druck Im Hochdruckraum. 9 Infolge der Entnahme von Flüssigkeit sinkt, wird der Druck der Feder 18 jenen der Membrane 19 überwinden und der Hobel 16 wird so verstellt, dass die Nase 15 die Nase 13 des Hobels 9 freigibt. Dieser kann daher durch die Feder 11 abwärts gezogen werden, wodurch der Kolben 4 so lange gehoben wird, bis das andere Ende des Hebels 9 an einen Anschlag stösst, In dieser Stellung dos Hebels gibt der Kolben den ringförmigen Durchflussquerschnitt zwischen dem Niederdruckraum und dem Verdichtungs- bezw.
Explosionsraum frei, während gleichzeitig durch die abwärts gezogene Stange 12 das Hebolwork, das die Hähne 54 und 55 der Einblasevorrichtung öffnet, betätigt wird, so dass die im Mischraum befindliche Ladung in den Explosionsraum eingeblasen wird. Wenn der Kolben 4 die Verbindung zwischen dem Nioderdruckruum und dem Verdichtungsraume hergestellt hat, tritt infolge des im Niedordruckraum herrschenden Druckes, der grösser ist als jener im Explosionsraum, aus dem Niederdruckraum Flüssigkeit unter den Kolben 4 und hebt dessen Ventil 5.
Die Flüssigkeitssäule bewegt sich mit zunehmender Geschwindigkeit dem Verdichtungsraume zu, bis im Niederdruckraume und im Verdichtungsraume Druckgleichheit herrscht. Die Flüssigkeitssäule hat aber infolge ihrer Geschwindigkeit in diesem Augenblicke noch eine lebendige Kraft innewohnen und wird sich infolge derselben so lange mit abnehmender Geschwindigkeit dem Vordichtungsraume zu bewegen, bis diese lebendige Kraft aufgebraucht ist. Es hört sodann die Be- wegung auf. So lange sich die Flüssigkeitssäule dem Verdichtungsraume zu bewegt, ihre lebendige Kraft also nach dem Verdichtungsraume gerichtet ist, bleibt das Ventil 6 unter dem Drucke im Hochdruckraume geschlossen, auch wenn der Verdichtungsdruck bereits den mittleren Druck im Hochdruckbehälter überstiegen hat.
Durch das Einströmen der Flüssigkeit in den Explosionsraum wird das eingeblasene Gemisch von Luft und staubförmigem Brennstoff bis zur Selbstentzündung verdichtet. Durch die Explosion schliesst sich das Ventil 5 und der Kolben wird abwärts und so weit über seine Ruhelage bewegt, dass die Nase 14 des mitbewegten Hebels 9 unter die Nase 22 zu stehen kommt. Durch den Explosionsdruck hebt sich das Rückschlagventil 6 und die im Explosionsraum befindliche Wassersäule tritt infolge des in genanntem Raume herrschenden Überdruckes mit
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zu, bis im Explosionsraume und im Hochdruckraume Druckgleichheit herrscht.
Von diesem Augenblicke an wird sich die Wassersäule infolge der ihrer Geschwindigkeit entsprechenden lebendigen Kraft noch so lange in den Hochdruckraum bewegen, bis diese lebendige Kraft aufgezehrt ist. Die Wassersäule gelangt sodann wieder zum Stillstande. Die Wassersäule wirken durch ihre lebendigen Kräfte wie das Schwungrad bei einer Kurbelmaschine. Der Druck und die Flüssigkeitssäulen sind so berechnet, dass durch die lebendige Kraft der FlÜssigkeitssäule so lange Flüssigkeit überströmt, bis die Spannung im Explosionsraum
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der Verdichtung und nach der Explosion eben möglich ist.
Es sei noch bemerkt, dass bei richtiger Bemessung der Luftpo) ster die mitt) ercn Drücke im Hoch- und Niederdruckraume nur um einen geringen Betrag schwanken, also nahezu gleich bleiben. Die Druckschwankung wird durch die Empfindlichkeit der Membrane bestimmt.
Dadurch, dass der Druck im Hochdruckraum wieder gestiegen ist, gelangt die Mem-
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infolgedessen werden die Ventile 62 und 68 der Ausblasevorrichtung. nacheinander verstellt, so dass durch den Explosionsraum nach Beseitigung etwaigen Überdruckes in ihm ein
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nicht mit Flüssigkeit gefüllten Teiles des Explosionsraumes bewirkt wird. Mit lit Hilfe der Luftbremse kann die Dauer der Ventilöffnung nach Bedarf eingestellt werden. Sinkt nun der Druck im Hochdruckraum wieder, so wiederholt sich der boschriebeno Arbeitsvorgang.
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Wirksamkeit ist vom Explosionsdrucko abhängig. Mit Hilfe dieses Zünders kann man auch mit beliebig geringerer Verdichtung arbeiten als zur Selbstzündung nötig ist.
Da auch dann noch die Möglichkeit. vorhanden ist, dass eine Zündung ausbleibt, so kann, um die gleiche Wirkung, die sonst die Explosion hervorbringt, durch Druckluft erzielen zu können, vom Rohr 31 eine Leitung 79, die in den Explosionsraum führt, abgezweigt worden, in die ein Hahn 80 (Fig. 2) eingeschaltet ist. Dieser Hahn wird bei weiterem Sinken des Druckes im Raum 8'und der dadurch hervorgerufenen stärkeren Auswärts- bewegung des Hebels 16, der hiebei eine Nase 81 des Hahnhebels 82 ganz freilässt, durch die zur Wirkung gelangende Feder 83 geöffnet, so dass der Druckluftnohätter 3. ? durch
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frühere Lage zurückgeführt wird.
*Der Ventilkolben 4 kann auch, wie Fig. 8 zeigt, mit einem besonderen'Arbeits- kolben 86 verbunden sein. Wenn das Ventil 5 infolge der Explosion sich schliesst, wird der Kolben 4 sofort abwärts bewegt, u. zw. mit einem Drucke, der der gesamten Kolbenfläche entspricht ; sobald aber der Durchfluss zwischen Niederdruckraum und Explosionsraum geschlossen ist, nur mehr mit einem Drucke, der der Fläche des Arbeitskolbens 86 entspricht. Das Ventil 5 wird sich dann heben und die unter demselben befindliche Flüssigkeit in den Verdichtungs-bezw. Explosionsraum übertreten lassen.
Das Ringventil 6 kann die aus Fig. 4 ersichtliche Anordnung erhalten und das Einblaseventil 63 kann so angebracht sein, dass es sich durch den Druck des Gebläsewindes öffnet, wenn sich das Ausblaseventil 62 bereits geöffnet hat, während der Schluss beider Ventile durch Federdruck erfolgt. An Stelle eines Ringventils 6 können auch mehrere in einer oder mehreren Ringreiben angeordnete, von einander unabhängig bewegliche Ventile benutzt werden, wie dies die Fig. 5,6 und 7 veranschaulichen.
Um Trichterbildungen im Flüssigkeitsspiegel infolge Reibung der Flüssigkeit an den Wänden des Explosionsraumes hintanzuhalten und dadurch zu verhüten, dass die Explosionsgase, ohne Flüssigkeit zu fördern, in den Hochdruckraum schlagen, muss die Länge der Flüssigkeitssäule im Verhältnis zum Querschnitt gross gemacht werden. Die Trichterbildung wird dadurch zwar nicht ganz verhindert, aber doch vollkommen unschädlich gemacht. Aus diesem Grunde ist eine röhrenförmige Zwischenwand 87 (Fig. 1) innerhalb des Explosionsraumes angeordnet, so dass die Flüssigkeit den Umfangsteile der Säule entnommen wird. Der Ablenker 74 begünstigt diesen Vorgang.
Ausserdem kann der zwischen dieser Wand 87 und der Trennungswand zwischen Hochdruckraum und Explosionsraum vorhandene Ringraum
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Fig. 4, 5, ss und 7 in verschiedenen Ausführungen. Bei den gezeichneten Anordnungen sind die Rippen auch nötig, weil sie die Träger für die Wand 90 bilden.
In die Leitung 27 von der Verbrauchsstelle zum Niederdruckraum können unter
Umständen auch Filter 89 eingeschaltet werden, um die Flüssigkeit, nachdem sie Arbeit geleistet hat, von der in geringen Mengen mitgerissenen Asche zu befreien und gereinigt in den Niederdruckraum zurückzuführen.
Die Maschine wird durch die Arbeitsflüssigkeit vollständig und beständig gekühlt, so dass sehr hohe Vordichtung angewendet werden kann. Der Anfangsdruck wird daher ein sehr hoher weshalb die Maschine bei geringer Grösse einen bedeutenden Wirkungsgrad besitzen wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Maschine zur Erzeugung von Druckflüssigkeit durch die Druckerhöhung, die bei Ver- brennung oder Explosion eines verbrannbaren Gemisches auf eine Flüssigkeitssäule eintritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit das in den Verbrennungsraum eintretende
Gemisch verdichtet und die Geschwindigkeiten und Querschnittsverhältnisse der Flüssigkeit- säulen so bemessen sind, dass die lebendigen Kräfte der Flüssigkeitssäulen zur Geltung kommen und so wie ein Schwungrad wirken, und nach vollendete Expansion Frischluft durch den Expansionsraum geblasen wird, um die Verbrennungsrückstände zu entfernen.