AT338624B - Motor-pumpen-baueinheit - Google Patents

Motor-pumpen-baueinheit

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AT338624B
AT338624B AT104775A AT104775A AT338624B AT 338624 B AT338624 B AT 338624B AT 104775 A AT104775 A AT 104775A AT 104775 A AT104775 A AT 104775A AT 338624 B AT338624 B AT 338624B
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B7/00Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F04B7/0003Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving the distribution member forming both the inlet and discharge distributor for one single pumping chamber
    • F04B7/0011Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving the distribution member forming both the inlet and discharge distributor for one single pumping chamber and having an oscillating movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/05Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by internal-combustion engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/12Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being elastic, e.g. steam or air
    • F04B9/123Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being elastic, e.g. steam or air having only one pumping chamber

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung betrifft eine Motor-Pumpen-Baueinheit mit einem Motorzylinder mit darin gleitbarem, vom
Verbrennungsdruck eines selbstzündenden Kraftstoff-Luftgemisches betriebenen Motorkolben und einem
Pumpenzylinder mit mit dem Motorkolben antriebsverbundenem Pumpenkolben, und mit einer
Umsteuereinrichtung zur Bewegungsumkehr der hin- und hergehenden Kolben. Es sind Aggregate dieser Art bekannt, die als doppeltwirkende Freikolbenpumpen arbeiten und dabei Druckluft und damit allenfalls
Druckwasser erzeugen. Es ist damit auch möglich einen Luftstrahl zu erzeugen, der, basierend auf dem
Rückstossprinzip, für Luft- oder Wasserfahrzeuge als Antrieb dienen kann. Mit diesen bekannten Aggregaten, ist es jedoch nicht möglich, im Aggregat selbst und daher verlustarm einen Druckwasserstrahl hoher Energie zu erzeugen. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuen, vom wirtschaftlichem Standpunkt wie auch hinsichtlich des Umweltschutzes vorteilhaften Weg anzugeben, um Verbrennungsenergie, insbesondere auch unter
Heranziehung minderwertiger Brennstoffe, wie Altöl in eine zum Antrieb vorzugsweise von Wasserkraftwerken geeignete Energieform umzusetzen. 



   Die Erfindung besteht darin, dass zur Erzeugung eines Druckwasserstrahles für Antriebszwecke der
Pumpenzylinder als über steuerbare Ansaugöffnungen mit Wasser beaufschlagbarer und über eine unmittelbar ins
Freie ausmündende, steuerbare Strahldüse entleerbarer, vom Motorkolben in Ausschubrichtung betriebener, hydraulischer Zylinder ausgebildet ist, dass der Pumpen- und der Motorkolben mit dem Kolben eines einfachwirkenden, in Ansaugrichtung des hydraulischen Zylinders betriebenen pneumatischen Rückstellzylinders verbunden sind, und dass die Umsteuereinrichtung den Ein- und bzw. oder Auslass der Arbeitsmedien aller drei
Zylinder steuert. Ein solches Aggregat ist in der Lage, mit einer einstellbaren Impulsfolge von, beispielsweise zwei bis vier Sekunden, Wasser anzusaugen und danach unter hohem Druck wieder auszustossen. Dies ermöglicht eine Verwendung   z.

   B.   als Speicherpumpe. Der Wasserstrahl kann aber auch für Antriebszwecke verwendet werden, wobei das Wasser in einem geschlossenem Kreislauf wieder zur Speisung des erfindungsgemässen Aggregates herangezogen werden kann. Vorzugsweise kann mit der erfindungsgemässen Einheit ein Turbinenlaufrad angetrieben werden,   u. zw.   solcherart, dass mehrere Einheiten über den Umfang verteilt zugeordnet werden, die wechselweise im Zweitakt arbeiten, so dass ein möglichst gleichmässiges Drehmoment entsteht. Bei vertikaler Laufradanordnung können verhältnismässig grosse Laufraddurchmesser angewendet werden, und es bestünde   z. B.   die Möglichkeit, ein Laufrad mit 16 Einheiten der erfindungsgemässen Bauart zu beaufschlagen und dabei Leistungen bis zu 120000 PS zu erreichen. 



   Da die beweglichen Teile des Aggregates je Minute etwa nur 20 bis 40 mal bewegt werden, ergibt sich ein relativ geringer Verschleiss bzw. eine grosse Lebensdauer. Die Anwendung des Dieselprinzips ermöglicht die Verwendung von Altöl, wodurch erhebliche Kosteneinsparungen erzielt werden, und ein weiterer positiver Beitrag zum Problem der Umweltverschmutzung geleistet wird. Darüber hinaus zeichnet sich eine Einheit in erfindungsgemässer Ausführung durch grösste Betriebssicherheit aus, da immer reines Betriebswasser verwendet wird und ein Verschleiss infolge des Sandgehaltes oder sonstiger Verunreinigungen des Wassers nicht entstehen kann. 



   Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kolben der drei Zylinder in an sich bekannter Weise auf einer gemeinsamen Kolbenstange angeordnet sind, und dass der Kolben einer dem Motorzylinder zugeordneten Kraftstoff-Einspritzpumpe ebenfalls an der Kolbenstange befestigt ist. Der besondere Vorteil dieser Bauweise besteht in der Einfachheit der Konstruktion und einem relativ geringen Fertigungsaufwand, da hauptsächlich Drehflächen zu bearbeiten sind. 



   Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal trägt der hydraulische Zylinder an seinem freien Ende einen Abschlussdeckel, der einen die Strahldüse bildenden, zentralen rohrförmigen Fortsatz und um diesen angeordnete, die Ansaugöffnungen bildende Schlitze aufweist, und es sind die Strahldüse durch eine vor ihrer Öffnung schwenkbar angeordnete Klappe und die Ansaugöffnungen durch einen mit korrespondierenden Schlitzen versehenen, am Abschlussdeckel anliegenden Rundschieber steuerbar, wobei die schwenkbare Klappe und ein in eine Umfangszahnung des Rundschiebers eingreifendes Zahnrad auf einer gemeinsamen Steuerwelle angeordnet sind, die mittels eines mit ihr antriebsverbundenen, doppeltwirkenden pneumatischen Steuerzylinders verschwenkbar ist.

   Das wechselweise öffnen und Schliessen der Strahldüse und der Ansaugöffnungen wird damit auf sehr einfache und zuverlässige Weise erreicht. 



   Schliesslich kann nach einem weiteren Erfindungsmerkmal die Druckluftzufuhr zum Rückstellzylinder und Steuerzylinder von einem in an sich bekannten Weise an der Kolbenstange befestigten Ventilverstellstück gesteuert sein. Auch dieser Teil der Umsteuereinrichtung ist baulich sehr einfach ausführbar. 



   Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 einen Axialschnitt einer Baueinheit nach der Erfindung und Fig. 2 eine Vorderansicht der Baueinheit in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 gesehen. 



   Die abgebildete Baueinheit besteht im wesentlichen aus einem hydraulischen   Zylinder --1-- mit   darin gleitbarem   Kolben--2--,   einem dazu koaxial angeordneten und durch eine Zwischenwand--3--getrennten   Arbeitszylinder --4-- mit   zugehörigem   Kolben --5-- und   einem über eine weitere Zwischenwand-6koaxial daran anschliessenden, einfachwirkenden   Rückstelizylinder-7-mit Kolben-8-.   

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Der hydraulische   Zylinder--l--trägt   an seinem freien Ende einen Abschlussdeckel --9-- mit einem zentralen rohrförmigen Fortsatz--10--, der die Strahldüse des Injektors bildet. Im Bereich um den Fortsatz   --10--   weist der Abschlussdeckel --9-- eine Anzahl, im dargestellten Ausführungsbeispiel vier Ansaugöffnungen --11-- in Form von im wesentlichen radialen Schlitzen auf. An der Vorderseite des   Abschlussdeckels--9--ist   ein Ansaugstutzen --12-- für das vom hydraulischen Zylinder--l--angesaugte Betriebswasser befestigt. Die vordere Öffnung der vom rohrförmigen Fortsatz--10--gebildeten Strahldüse ist durch eine vor ihr schwenkbar ungeordnete   Klappe--13--steuerbar.   



   Zur Steuerung der Ansaugöffnungen --11-- ist ein an der Innenseite des   Abschlussdeckels--9--   anliegender, frei drehbarer Rundschieber--14--vorgesehen, welcher mit den   Ansaugöffnungen--11--   korrespondierende Schlitze besitzt. Der Drehantrieb des Rundschiebers erfolgt mittels eines Zahnrades--15--, 
 EMI2.1 
 hydraulischen Zylinders --1-- gelagerten Steuerwelle --16-- drehfest angeordnet. Die Steuerwelle--16-trägt an ihrem inneren Ende einen   Hebel-17-,   an dessen freiem Ende die   Kolbenstange --18-- eines   doppeltwirkenden pneumatischen Steuerzylinders--19--angelenkt ist. Die   Steuerwelle--16--ist   damit in einem dem Kolbenhub des Steuerzylinders--19--entsprechenden Winkelbereich verschwenkbar.

   In der dargestellten Endlage des Steuerzylinders --19-- verschliesst die   Klappe--13--die   Strahldüse des hydraulischen Zylinders --1--, während die Ansaugöffnungen --11-- durch die mit ihnen in Decklage gebrachten Schlitze --20-- des Rundschiebers --14-- aufgesteuert sind. Diese Position entspricht dem Ansaugtakt des hydraulischen Zylinders
Die Kolben--2, 5 und   8--der   drei   Zylinder--l,   4 und 7-sind auf einer gemeinsamen, die   Zwischenwände--3   und   6--durchsetzenden Kolbenstange--21--angeordnet   und befinden sich in der aus Fig. 1 ersichtlichen Position in ihrer inneren Endlage. Die   Kolbenstange--21--durchsetzt   auch einen am 
 EMI2.2 
 



   Der vom Verbrennungsdruck eines selbstzündenden Kraftstoff-Luftgemisches nach dem Zweitaktprinzip betriebene   Arbeitszylinder--4--weist   einen   Brennraum --26-- sowie   aus den Zeichnungen nicht ersichtliche Einlassöffnungen für die Verbrennungsluft auf. Die zugehörige   Einspritzdüse--27--ist   in der Zwischenwand--6--angeordnet und wird über die   Einspritzleitung--28--von   der Einspritzpumpe - mit Kraftstoff beaufschlagt. Die Auspufföffnung des Arbeitszylinders --4-- ist mit --29-bezeichnet. 



   Die   Kolbenstange --21-- trägt   weiters im Bereich zwischen dem   Abschlussdeckel-22-und   der   Einspritzpumpe--24--ein Ventilverstellstück--30--für   eine hier nicht näher beschriebene Ventilanordnung, über welche der pneumatische Rückstellzylinder --7--mit Druckluft beaufschlagbar und bei seinem Rückgang entlüftbar ist. 



   In der dargestellten Endlage der   Kolbenstange--21--hat   der hydraulische Zylinder--l--soeben seinen Ansaugtakt beendet, so dass der Raum vor dem   Kolben--2--mit   Betriebswasser gefüllt ist. Gleichzeitig hat der Kolben--5--des Arbeitszylinders--4--das im   Brennraum--29--befindliche   Kraftstoff-Luftgemisch soweit komprimiert, dass Selbstzündung eintritt.

   Zugleich wird der Steuerzylinder --19-- mit Druckluft beaufschlagt, so dass die   Klappe --13-- die   Strahldüse des hydraulischen Zylinders - freigibt und der   Rundschieber --14-- die Ansaugöffnungen --11-- des   hydraulischen Zylinders   - l--verschliesst.   Der Verbrennungsdruck bewegt den   Kolben --5-- und   damit auch den   Kolben--2--   in die äussere Endlage (gemäss Fig. 1 nach links), so dass das im hydraulischen Zylinder--l--enthaltene Wasser über die Strahldüse mit hohem Druck ausgeschoben wird.

   Nach beendetem Ausschub wird der Steuerzylinder   - -19-- im entgegengesetzten   Sinne angesteuert und gleichzeitig die Druckluftzufuhr zum Rückstellzylinder   - -7-- eingeschaltet,   so dass der   Kolben --8-- und   mit ihm die   Kolbenstange --21-- samt   allen daran befestigten Teilen in die aus Fig. 1 ersichtliche Position zurückkehrt. 



   Die Strahldüse kann auf die Schaufeln eines nicht dargestellten Laufrades einer Freistrahlturbine gerichtet sein, welche durch den Impuls des Wasserstrahles angetrieben wird. 

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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Motor-Pumpen-Baueinheit mit einem Motorzylinder mit darin gleitbarem, vom Verbrennungsdruck eines selbstzündenden Kraftstoff-Luftgemisches betriebenen Motorkolben und einem Pumpenzylinder mit mit dem EMI2.3 Druckwasserstrahles für Antriebszwecke der Pumpenzylinder als über steuerbare Ansaugöffnungen (11) mit Wasser beaufschlagbarer und über eine unmittelbar ins Freie ausmündende, steuerbare Strahldüse (10) <Desc/Clms Page number 3> entleerbarer, vom Motorkolben (5) in Ausschubrichtung betriebener, hydraulischer Zylinder (1) ausgebildet ist, dass der Pumpen- und der Motorkolben (2,5) mit dem Kolben (8) eines einfachwirkenden, in Ansaugrichtung des hydraulischen Zylinders (1) betriebenen pneumatischen Rückstellzylinders (7) verbunden sind, und dass die Umsteuereinrichtung (19,30) den Ein- und bzw.
    oder Auslass der Arbeitsmedien aller drei Zylinder (1, 4,7) steuert. EMI3.1 der Kolben (25) einer dem Motorzylinder (4) zugeordneten Kraftstoff-Einspritzpumpe (24) ebenfalls an der Kolbenstange (21) befestigt ist. EMI3.2 zentralen rohrförmigen Fortsatz und um diesen angeordnete, die Ansaugöffnungen (11) bildende Schlitze aufweist, dass die Strahldüse (10) durch eine vor ihrer Öffnung schwenkbar angeordnete Klappe (13) und die Ansaugöffnungen (11) durch einen mit korrespondierenden Schlitzen (20) versehenen, am Abschlussdeckel (9) anliegenden Rundschieber (14) steuerbar sind, und dass die schwenkbare Klappe (13) und ein in eine Umfangszahnung des Rundschiebers (14) eingreifendes Zahnrad (15) auf einer gemeinsamen Steuerwelle (16) angeordnet sind, die mittels eines mit ihr antriebsverbundenen, doppeltwirkenden pneumatischen Steuerzylinders (19)
    verschwenkbar ist. EMI3.3 Rückstellzylinder (7) und Steuerzylinder (19) von einem in an sich bekannter Weise an der Kolbenstange (21) befestigten Ventilverstellstück (30) gesteuert ist.
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