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Verfahren und'Vorrichtungen zum Verdichten von Gasen und zur Ausnutzung ihrer
Expansionsenergie.
Es sind Vorrichtungen bekannt geworden, bei denen eine Flüssigkeitssäule unter der Wirkung der Expansion einer entzündeten Ladung in einen Luftbehälter frei einströmt. Bei anderen bekannten Vorrichtungen findet das Einströmen unter der Wirkung einer Druckhöhe einer Flüssig- keit statt. Unter der Einwirkung der Expansion des im Luft. behälter verdichteten elastischen Kissens st1'ömt darul die Flüssigkeit aus dem Luftbehälter zurück.
Bei diesen bekannten Vor- richtungen wird entweder keine Luft unter Druck aus dem Luftbehälter herausgelassen, um Arbeit zu leisten, wie dies gewöhnlich der Fall ist, wenn die Vorrichtung eine Pumpe ist. oder keine unter Druck zur Arbeitsleistung abgegebene Luft kehrt unmittelbar zu dem Luftbehälter zurück, wie dies der gewöhnliche Falt ist. wenn die Vorrichtung einen Kompressor bildet. Xach der Erfindung wird im Gegensatz zu diesen bekannten Verfahren Luft unter Druck aus dem
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behälter hin und her strömt, noch eine Luftmenge vorhanden. die zwischen dem Luftbehalter und der Arbeitsverbrauchsstelle hin und her geht.
Wird das Verfahren nach der Erfindung zum Heben oder Fördern von Flüssigkeiten ver wendet, so kann der Luftbehälter durch eine Leitung mit einem zweiten Luftbehalter verbunden sein, der mit Einlass- und Auslassventilen für die Flüssigkeit ausgestattet ist und ganz oder te, il- weise in eine Flüssigkeit eintaucht oder mit einer Flüssigkeitsmenge in Verbindung steht. Wenn Luft in diesen zweiten Luftbehälter hineingedrückt wird. so wird die darin enthaltene Flüssigkeit
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schlagventile eingestellt sind, überschritten wird. Wenn der Luftdruck hiezu nicht mehr ausreicht. so schliessen sich die Rückschlagventile und verhindern so die Rückkehr der Flüssigkeit.
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ausgestossen werden und ein Teil der Energie der verdichteten Luft kann dazu benutzt werden. dieFlüssigkeitssäuleinderbekanntenWeisenachderVerbrennungskammerhinzubefördern.
Einer der Vorteile dieses Verfahrens besteht darin, dass es möglich ist, den zweiten Luft behälter in einiger Entfernung vom ersten aufzustellen und die beiden Behälter durch eine biegsame Leitung miteinander zu verbinden. Der zweite Luftbehälter kann dann in einen Schacht versenkt
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Arbeit stattfindet. Der Förderdruck der zu hebenden Flüssigkeit kann hiezu ausgenutzt werden.
Die Zeichnung zeigt mehrere Auaführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine einfache Ausführungsform schematisch veranschaulicht. Hierin bezeichnet 1 die Verbrennungskammer, die in bekannter Weise eingerichtet ist, und zwar entweder für Viertakt oder für Zweitakt. Sie ist durch eine die hin und her schwingende Flüssigkeitssäule aufnehmende Leitung mit einem Luftbehälter 3 derart verbunden, dass bei sinkende a Flüsgkei sstand in der Verbrennungskammer 1 die Flüssigkeit in dem Luftbehälter 3 ansteigt und umgekehrt.
Eine zweckmässig biegsam hergestellte Leitung 4 verbindet den Luftbehälter 3 mit einem zweiten Luftbehälter 5, der bei dem dargestellten Beispiel in einem Schacht angeordnet ist, aus dem Flüssigkeit durch die Förderleitung 6 gehoben werden soll. Der Luftbehälter 5 ist mit mehreren Flüssigkeitseinlassventilen 7 und einem oder mehreren Rückschlagventilen 8 ausgestattet. Die Rückschlagventile öffnen sich nach dem Windkessel 9, an den das Förderrohr 6 angeschlossen
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Behälter 3 aufsteigenden Flüssigkeit schliessen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Rohr 10 am oberen Ende offen und mit der Aussenluft in Verbindung.
Die Vorrichtung wirkt in folgender Weise : Angenommen, die Flüssigkeit stehe in der Verbrennungskammer 1 in der Höhe a-a, in dem Behälter 3 in der Höhe b-b und in dem Schacht in der Höhe c-c, ferner angenommen, die Vorrichtung arbeite im Zweitakt und es befinde sich im oberen Teil der Verbrennungskammer 1 eine verdichtete brennbare Ladung, so wird durch die Entzündung dieser Ladung der Kreislauf eingeleitet. Die Flüssigkeit in der Kammer 1 wird nach abwärts getrieben und die Flüssigkeitssäule in der Leitung 2 bewegt sich nach aussen, um auf diese Weise ein Steigen des Flüssigkeitsspiegels im Luftbehälter 3 hervorzurufen. Die über der Flüssigkeit im Luftbehälter J befindliche Luft wird zunächst teilweise durch das Ventil 11 und das Rohr 10 ins Freie geschoben.
Sobald die Flüssigkeit das Ventil 11 erreicht, wird dieses Ventil geschlossen und die sich weiterbewegende Flüssigkeit presst die im Behälter 3 befindliche
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in den Behälter j überströmt. Inzwischen verzehrt jedoch die Verdichtungs- und Förderarbeit der Luft die Energie der in der Leitung 2 in Bewegung befindlichen Flüssigkeit und bringt diese zur Ruhe. Die Teile können so abgemessen sein, dass in diesem Augenblick sich vorwiegend
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Behälter. 5 getrieben worden ist. wo sie die Flüssigkeit verdrängt hat.
Die nunmehr im Behälter J und in der Leitung 4 befindliche verdichtete Luft und der etwa noch im Behälter 3 zurück- gebliebene Teil der verdichteten Luft dehnt sich nun aus und verursacht dadurch eine Rück- strömung der Flüssigkeitssäule in der Arbeitsleitung 2 nach der Verbrennungskammer 1, in die inzwischen eine frische Ladung eingeführt worden ist. Diese Ladung wird durch die rückkehrende Flüssigkeitssäule verdichtet.
Während dieser Vorgänge verhindert das Ventil 8 die Rückkehr
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keitssäule in der Leitung 2 entstehenden Druckverminderung im Behälter 5 wird in einem liestimmnten Zeitpunkt neue Flüssigkeit unter dem Druck des Wassers durch die Ventile 7 in den Behalter 5 eintreten, während die in diesem Behälter befindliche Luft durch die Leitung 4 in
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Muffe 12 ist mit Durchlässen 16 versehen, so dass in der in Fig. 3 dargestellten Stellung Luft hl11dul"ehtreten kann. Steigt die Flüssigkeit im Behälter 3, so steigt, auch der Schwimmer 15 mit der Muffe 12, so dass deren Durchlässe abgeschlossen werden.
Es kann also keine Luft mehr ent-
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Arbeitsleitung 2 Geschwindigkeit gewinnt, bevor sie durch Verdichtung der Luft im Behälter 3 Arbeit zu leisten beginnt. Infolgedessen kann man einen höheren Verdichtuf4 ! senddruck in dem Behälter 3 erreichen. Das Verfahren ist aber auch ohne das Rohr 10 und das Ventil 11 durchführbar, wenn die Förderhöhe innerhalb der Grenzen liegt, die einen Ausgleich der Verdichtungsund Förderarbeit der Luft gegenüber der Arbeitsleistung in der Verbrennungskammer 1 gestatten und eine Expansion auf den gewünschten Grad in der Verbrennungskammer ermöglichen.
Während bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung Flüssigkeit durch das Ventil 8 ausgetrieben wird, entsteht infolge der Beschleunigung der Flüssigkeit eine Kraft. die das Bestreben hat. den im Schacht befindlichen Teil der Vorrichtung in Bewegung zu setzen. Da es mitunter erwünscht ist, diese Vorrichtung aufzuhängen, so empfiehlt sich die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform mit mehreren Windkesseln, die symmetrisch zur Luftkammer 5 angeordnet sind. so dass die erwähnten, aus der Beschleunigung der Flüssigkeit herrührenden Kräfte einander aufheben. Eine solche Vorrichtung kann dann an Ketten aufgehängt werden. ohne dass seitliche Schwankungen entstehen.
Arbeitet die Vorrichtung im Viertakt, so verläuft der Arbeitsgang etwas anders als beschrieben. Nach Entzündung der Ladung in Kammer 1 wird. ebenso wie beim Zweitakt, Luft im Behälter. 3 verdichtet und Flüssigkeit in das Rohr 6 befördert. Die Luft in den Räumen 3. 4
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Verbrennungskammer. aus der die Verbrennungsrückstände ausgetrieben werden und in der oben ein elastisches Kissen in bekannter Weise verdichtet wird. Die Ausdehnung dieses elastischen Kissens verursacht die nächste Auswärtsbewegung der Flüssigkeit, wodurch eine frische Ladung in die Kammer 1 eingeführt wird.
Durch diese Bewegung der Arbeitsflüssigkeit wird wieder Luft in den Räumen 3, 4 und 5 verdichtet und dadurch Energie aufgespeichert. die alsdann die Flüssigkeit zum zweitenmal nach der Verbrennungskammer 1 treibt. Hiebei wird die vorher eingeführte Ladung verdichtet und die nun folgende Zündung setzt einen zweiten Arbeitsgang in Lauf. Ob bei der zweiten Auswärtsbewegung der Arbeitsflüssigkeit Förderflüssigkeit durch das Ventil befördert wird. hängt von einer Reihe von Umständen ab, z. B. davon. ob der Druck im Wind- kessel 9 in der Zwischenzeit durch andauernde Förderung von Flüssigkeit durch das Rohr beträchtlich gefallen ist.
Es ist bei Explosionspumpen schon vorgeschlagen worden. das Abströmen von Flüssigkeit von einem höheren nach einem tieferen Flüssigkeitsspiegel zur Verdichtung eines Gases in ähnlicher Weise zu benutzen, wie es mit der Expansionsenergie einer entzündeten Ladung geschieht. In beiden Fällen ist eine Flüssigkeitssäule vorhanden, die hin und her schwingt und eine bestimmte Gasmenge verdichtet und fördert. Es ist klar, dass beim Erfindungsgegenstand die verdichtete
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zu werden. Es ist also möglich. das Verfahren zum Heben oder Fördern von Flüssigkeit anzuwenden. die sich zwischen zwei Höhenständen bewegen soll. indem Flüssigkeit von einem höheren nach einem tieferen Flüssigkeitsspiegel strömt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 kann die Luftmenge, auf die im Behälter : ; durch die steigende Flüssigkeit eingewirkt wird, dadurch vermehrt werden. dass mit dem oberen Teil dieses Luftbehälters ein Hilfsluftbehälter verbunden wird. Schaltet man zwischen beide Behälter eine Abschlussvorrichtung ein. so kann man diesen Hilfslufthellälter nach Bedarf zu-oder ab-
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die Rüekschwingung der Arbeitsflüssigkeit erforderlich ist.
Die Vorrichtung kann in mannigfaltiger Weise selbsttätig geregelt werden. Wenn z. B. die
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auch die Füllung zunimmt.
Statt einer Verbrennungskammer 1 können mehrere vorgesehen werden. Auch können zwei voneinander getrennte Verbrennungskammern 1 vorgesehen sein, die durch dasselbe Arbeitsrohr 2 oder durch je ein besonderes Arbeitsrohr mit dem Luftbehälter 3 in Verbindung, stehen und so angeordnet sind, dass die Zündung in beiden Kammern gleichzeitig oder abwechselnd stattfindet.
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Verfahren zum Verdichten von Gasen und zur Ausnutzung ihrer Expansion, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeitssäule frei in einen Luftbehälter einströmt und unter der Einwirkung der Expansion der durch die einströmende Flüssigkeit verdichteten Luft oder eines anderen Gases die Flüssigkeitssäule aus dem Luftbehälter herausströmt, derart, dass dieses Einund Ausströmen der Flüssigkeit die Hin-und Herbewegung einer Luft-oder Gasmenge hervorruft, die in Arbeitsleistung umgesetzt werden kann.