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Leistungsverstärker für Antriebe, insbesondere Fahrzeugantriebe, mit Gas-oder Flüssigkeitsaus-bzw.-rückstoss
Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsverstärker für Antriebe, insbesondere Fahrzeugantriebe, mit Gas-oder Flüssigkeitsaus-bzw.-ruckstoss, bei dem innerhalb des Gas- oder Flüssigkeitsstromes und parallel zu diesem ein von Gas- oder Flüssigkeitsleitwänden umgebenes Luftansaugrohr angeordnet ist.
Es sind für andere Zwecke, beispielsweise zum Wärmeaustausch, dienende Vorrichtungen bekannt, bei denen innerhalb des Stromes der Auspuffgase und parallel zu diesem ein, einen sternförmigen Querschnitt aufweisendes Rohr vorgesehen ist, durch das Luft strömt. Zufolge seines sternförmigen Querschnitts bildet dieses Rohr far die Auspuffgase Leitwände, durch welche die Wärme der Auspuffgase an die durch das Rohr strömende Luft abgeleitet wird. Es handelt sich eben um Wärmeaustauscher, mittels denen die den Auspuffgasen entzogene Wärme beispielsweise zum Temperieren des Fahrzeuginnenraums ausgenutzt werden kann.
Bei diesen bekannten Vorrichtungen verlaufen hiebei die Leitwände, die durch das, einen sternförmigen Querschnitt aufweisende, mit Luft beschickte Rohr gebildet sind, parallel zur Längsachse dieses Rohres und damit auch parallel zur Längsachse des dieses Rohr umgebenden Auspuffgasrohres, was zur Folge hat, dass die Auspuffgase parallel zum Luftstrom geführt werden.
Wie nun im folgenden noch näher dargelegt, ist die gegenseitige Parallelität des Auspuffgasstromes und des Luftstromes die Ursache dafür, dass sich bei diesen bekannten Wärmeaustauschern niemals eine Leistungsverstärkung im Sinne der Erfindung ergeben kann. Erfindungsgemäss wird nämlich eine Leistungsteigerung bei Einrichtungen der eingangs genannten Art dadurch erzielt, dass die Leitwände als Schraubenflächen mit konstanter, untereinander gleicher Steigung ausgebildet sind, vor denen das Luftansaugrohr an ein senkrecht zu diesem verlaufendes, mit Luft von atmosphärischem Druck gespeistes Querrohr angeschlossen ist.
Zweckmässig können hiebei die als Schraubenflächen mit konstanter, untereinander gleicher Steigung ausgebildeten Leitwände vom Aussenumfang des zylindrischen Querschnitt aufweisenden Luftansaugrohres in den zwischen diesem und einem Mantelrohr befindlichen Durchflussraum für den Gas- oder Flüssigkeitsstrom ragen. Damit wird ein völlig anderes technisches Geschehen ausgelöst. Die als Schraubenflächen mit konstanter, untereinander gleicher Steigung ausgebildeten Leitwände zwingen nämlich dem ausgestossenen bzw. zurückgestossenen Medium eine Wirbelbildung auf, derart, dass dieses Medium im Bereich des Endes des Luftansaugrohres eine Bewegung mit schraubenlinienförmigen Stromfäden vollführt, wodurch in die Mitte des durch das ausgestossene Medium gebildeten Wirbels über das Querrohr und das Luftansaugrohr Luft von atmosphärischem Druck einbezogen wird.
Dabei sei aber auch gleich darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemässe Wirkungsweise nicht mit jener der bekannten Unterdruck- oder Saugstrahlpumpen der Type Melot bzw. Pitot oder Venturi usw. zu verwechseln ist. Bei den Ejektoren wird nämlich die Luft in das System hineingezwungen oder hineingepresst ; bei den Depressoren hac die angesaugte Luft dieselbe Geschwindigkeit wie das Medium, das die Depression hervorruft.
Im Gegensatz hiezu wird beim Erfindungsgegenstand die einbezogene Luft in die Lage versetzt, eine höhere Geschwindigkeit zu erlangen als die sie ansaugenden Gase oder Flüssigkeiten, weshalb sie auf diese Medien im Sinne eines Hinaustreibens derselben aus dem System, und damit im Sinne einer Leistungssteigerung des Antriebes einwirkt.
Dass dies der Fall ist, ergibt sich aus folgendem : Das ausgestossene, beispielsweise gasförmige Medium tritt mit einer gewissen Geschwindigkeit V, jedoch dabei zufolge der schraubenförmigen Ausbildung der Leitwände mit einer gewissen Wirbelbewegung aus, weshalb es in einer Zeiteinheit T nicht eine geradlinige,
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in Achsrichtung des Systems verlaufende Strecke V (Weg pro Zeiteinheit) zurücklegt, sondern vielmehr eine schraubenförmig gewundene Strecke von der gleichen Länge V. Die tatsächliche Geschwindigkeit des ausgestossenen bzw. zurückgestossenen Mediums ist also wohl V, die Geschwindigkeitskomponente in Achsrichtung des Systems jedoch kleiner, nämlich gleich der senkrechten Projektion der gewundenen Strecke V auf die Längsachse des Systems.
Sobald nun im Mittelpunkt des Wirbels ein Unterdruck entstanden ist, tritt die atmosphärischen Druck aufweisende Aussenluft über das Querrohr und das Luftansaugrohr in das Unterdruckgebiet ein, u. zw. mit einer Geschwindigkeit, die gleich gross ist wie die Geschwindigkeit V der Gase. Diese angesaugte Luft tritt jedoch, im Unterschied zum ausgestossenen bzw. zurückgestossenen Medium, in geradliniger, in Achsrichtung erfolgender Bewegung ein, und so kommt es, dass die Luft in der Zeiteinheit T in Achsrichtung einen grösseren Weg zurücklegt, als das zwar gleiche Geschwindigkeit aufweisende, jedoch schraubenlinienförmig geführte ausgestossene Medium.
Dadurch zwingt die LuftdasMedium, in Achsrichtung eine gleiche Strecke V (Weg pro Zeiteinheit) zurückzulegen, was aber nichts anderes bedeutet, als dass sie die Gase aus dem System hinaustrébt und damit eine schnellere Entladung bewirkt, was eine höhere Leistung des Antriebes zur Folge hat.
Wesentlich ist hiebei, dass die Aussenluft nur durch den Wirbel des ausgestossenen bzw. zurückgesto- ssenen Mediums, also mit ihrem normalen atmosphärischen Druck, in das System einbezogen wird, und nicht etwa infolge der Fahrgeschwindigkeit, da sonst ihr Druck absinken würde und damit die Wirkungsweise nicht mehr dieselbe, sondern jene eines Ejektors wäre. Die für die Luftzufuhr vorgesehenen Schlitze dürfen daher nicht in der Fahrtrichtung ausgerichtet sein. In diesem Sinne kann die weitere Ausbildung zweckmässig so getroffen sein, dass das zum Luftansaugrohr führende, senkrecht zu diesem verlaufende Querrohr das bereits erwähnte Mantelrohr durchdringt und hiebei an die Aussenfläche desselben bündig anschliesst.
Weitere erfindungsgemässe Merkmale sind an Hand der Zeichnung beschrieben, die mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes wiedergibt. Fig. l zeigt eine Ausführungsform im Schaubild, Fig. 2 im Längsschnitt, und Fig. 3 in teilweisem Schnitt nach Linie B-B der Fig. 1. Fig. 4 veranschaulicht ein für Wasserfahrzeuge mit Strahlantrieb bestimmtes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, und Fig. 5 in gleicher Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für Wasserfahrzeuge mit Schraubenantrieb.
In den Figs ist mit 1 das einen zylindrischen Querschnitt aufweisende Luftansaugrohr bezeichnet, von dessen Aussenumfang mehrere, als Schraubenflächen mit konstanter, untereinander gleicher Steigung ausgebildete Leitwände 2 in den zwischen dem Luftansaugrohr 1 und dem Mantelrohr 4 befindlichen Durchflussraum 5 für den Gas- oder Flüssigkeitsstrom ragen. Vor den Leitwänden 2 ist das Luftansaugrohr 1 an das senkrecht zu diesem verlaufende, mit Luft von atmosphärischem Druck gespeiste Querrohr 3 angeschlossen, welches das Mantelrohr 4 durchdringt und hiebei an die Aussenfläche desselben bündig anschliesst.
Die j\1 das Querrohr 3 eintretende, unter atmosphärischem Druck stehende Luft strömt über das Querrohr in das Luitansaugrohr 1 (s. Pfeile A), wogegen die von einem Motor ausgestossenen bzw. zurückgesto- ssenen Gase von : orne herkommend das Mantelrohr 4 durchströmen, wobei sie, das Querrohr 3 umgehend, in den zwischen dem Luftansaugrohr 1 und dem Mantelrohr 4 befindlichen Zwischenraum 5 gelangen, in dem sich die Leitwände 2 erstrecken (s. Pfeile G).
Das Gas tritt somit aus dem Durchflussraum 5 mit einer gewissen Wirbelbewegung aus, wogegen der Austritt der atmosphärischen Druck aufweisenden Luft aus dem Luftansaugrohr in Richtung der Längsachse des Systems stattfindet, wodurch in der bereits eingehend dargelegten Art die Luft auf das Gas im Sinne eines Hinaustreibens desselben aus der Vorrichtung, und damit im Sinne einer Leistungssteigerung des Antriebes einwirkt.
Die beschriebene Ausbildung eignet sich insbesondere als Leistungsverstärker für Otto- und Dieselmotoren sowie als Schubverstärker für Strahltriebwerke, Raketen u. ähnl. Antriebe. Als besonders vorteilhaft erweist sich hiebei auch die ausserordentlich weitgehende Schalldämpfung, die allerdings eine sich von selbst ergebende Folge, also eine Begleiterscheinung des Erfindungsgegenstandes ist. Durch die angesaugte Luft findet eben in vorliegendem Fall ein vollkommener Druckausgleich zwischen Auspuffgas und angesaugter Luft statt, so dass jeder sich dem Auspuff wiedersetzende Druck wegfällt, wodurch auch der Aufprall zwischen den Gasen und der Aussenluft entfällt, was eine weitgehende Geräuschdämpfung bedeutet.
Die erfindungsgemässe Regel wirkt sich also in verschiedenen Belangen aus und ist demgemäss auch von verschiedenen Gesichtspunkten her, also beispielsweise auch vom Problem der Schalldämpfung ausgehend, anwendbar.
In Fig. 4, die ein für Wasserfahrzeuge mit Strahlantrieb bestimmtes Ausführungsbeispiel veranschaulicht, ist wieder mit 1 das Luftansaugrohr bezeichnet, mit 4 das Mantelrohr, mit 5derDurchflussraum zwi- schen Luftansaugrohr und Mantelrohr, der vorliegend von Wasser durchströmt wird und in dem sich wieder die als Schraubenflächen mit konstanter, untereinander gleicher Steigung ausgebildeten Leitwände 2 be-
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finden.
Das zum Luftansaugrohr 1 führende Querrohr 3 ist hiebei hinter einer den Antriebsstrahl erzeugenden und ihn in den zwischen Luftansaugrohr und Mantelrohr befindlichen Durchflussraum 5 drückenden Pumpe oder Turbine 8 angeordnet und über einen das Mantelrohr 4 ringartig umgebenden Verteilraum 7 an ei oberhalb des Wasserspiegels mündendes, mit Luft von atmosphärischem Druck speisbares Eintrittsrohr 6 angeschlossen. Der Verteilraum 7 ist selbstverständlich vom Wasserdurchfluss vollständig abgetrennt.
Letzterer erfolgt zwischen der zylindrischen Innenwandung des ringförmigen Verteilraumes 7 und dem Querrohr 3, um dann in den Durchflussraum 5 überzugehen. Die Strömung der Luft ist durch Pfeile A, jene des Wassers durch Pfeile AQ angedeutet. Die Wirkungsweise stimmt in den erfindungsgemässen Belangen vollkommen mit jener der Ausführung nach den Fig. 1-3 überein.
In Fig. 5, die ein für Wasserfahrzeuge mit Schraubenantrieb bestimmtes Ausführungsbeispiel wiedergibt, ist das Luftansaugrohr mit 11 bezeichnet. Die von diesem wegragenden Leitwände sind in diesem Fall durch die konstante Steigung aufweisendeAntriebsschraube}. 0gebildet, deren Hohlnabe den Austrittsteil des Luftansaugrohres bildet. Die unter atmosphärischem Druck stehende Luft wird durch ein über dem Wasserspiegel mündendes Querrohr 9 eingeführt. Durchdie rotierende Antriebsschraube 10 wird das durch dieselbe nach hinten gedrückte Wasser gleichzeitig in Wirbelbildung versetzt, wobei in die Wirbelmitte Luft von atmosphärischem Druck einbezogen wird, die aus der Hohlnabe in Achsrichtung austritt.
Dadurch stimmt auch die Wirkungsweise dieser Ausführungsform in den erfindungsgemässen Belangen vollkommen mit der Funktion der bereits vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele überein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Leistungsverstärker für Antriebe, insbesondere Fahrzeugantriebe, mit Gas- oder Flüssigkeitsaus- bzw. -rückstoss, bei dem innerhalb des Gas- oder Flüssigkeitsstromes und parallel zu diesem ein von Gasoder Flüssigkeitsleitwänden umgebenes Luftansaugrohr angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitwände (2) als Schraubenflächen mit konstanter, untereinander gleicher Steigung ausgebildet sind, vor welchen das Luftansaugrohr (1) an ein senkrechtzu diesem verlaufendes, mit Luft von atmosphärischem Druck gepseistes Querrohr (3) angeschlossen ist.