Freikolben-Druckgaserzeugeranlage mit mehreren Freikolben-Brennkraftverdichtern. Die Erfindung betrifft eine Freikolben- Druckgaserzeugeranlage mit mehreren ge meinsam einer Verbrauchsstelle Druckgas liefernden Freikolben-Brennkraftverdichtern.
Wenn mehrere Freikolbenverbrennungs- maschinen für Druckgaserzeugung, die ohne gegenseitige mechanische Kupplung betrie ben werden, an eine gemeinsame Drucklei tung angeschlossen sind, so kann es vorkom men, dass der periodische Druckgasaustritt aus mehreren Erzeugern annähernd gleich zeitig beginnt und grosse Druckschwankun gen in der Druckleitung bezw. im Druckgas behälter bewirkt.
Die Erfindung bezweckt, das Auftreten grosser Druckschwankungen in der Druckgas leitung oder in der an die Druckgaserzeuger angeschlossenen Verbrauchsstelle infolge an nähernd gleichzeitigen Beginnes des periodi schen Druckgasaustrittes aus mehreren Er zeugern zu mildern, und besteht darin, dass die Hubfrequenz beeinflussende Mittel vor gesehen sind, die mindestens zeitweise Un terschiede zwischen Hubfreqenzen einzelner Druckgaserzeuger bewirken. Vorteilhaft ist eine Vorrichtung vorgesehen, die die Hub frequenz der Freikolben eines oder mehrerer Druckgaserzeuger gegenüber der Hubfre quenz -anderer ändert.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt das Förderdiagramm zweier Freikolben-Druckgaserzeuger, deren Hubzahl um ein bestimmtes Verhältnis verschieden ist, Fig. 2 das Förderdiagramm zweier Frei kolben-Duckgaserzeuger, der erste mit kon stanter, der zweite mit in Abhängigkeit von den Druckschwankungen in der Druckgas leitung veränderlicher Hubzahl; Fig. 3 und 4 zeigen ein Beispiel einer die Hubzahl der Freikolben beeinflussenden Ein richtung; Fig. 5 und 6 zeigen eine von den Frei kolben in der Hubendlage betätigte Kontakt vorrichtung zur Änderung der Hubzahl;
Fig. 7 bis 9 zeigen verschiedene Schaltuu- gen von Freikolben-Druckgaserzeugern mit Gasturbinen. Die gebrochene Linie a in Fig. 1 stellt den periodischen Austritt von Druckgas (der Menge V in der Zeit t) eines Freikolben Druckgaserzeugers dar, der mit einer kon stanten Hubzahl arbeitet.
Der Austritt von Druckgas aus .dem Freikolben-Druckgaser- zeuger wiederholt sich periodisch mit jedem Arbeitsspiel p1, wobei sich aber während die ser Periode zum Beispiel durch den Voraus puff des Verbrennungszylinders eine Druck spitze ergibt. Auch der weitere Druckverlauf ist abhängig von dem Verlauf des Luftaus trittes aus den Kompressorzylindern und von dem Verlauf der Spülung.
Beim Druckgaserzeuger bezw. Kompres- sormotor, welcher der Linie a zugrunde ge legt ist, fördern die Kompressorzylinder aie ganze Luftmenge in den Verbrennungszylin der und ein Druckgasaustritt erfolgt wäh rend der Auspuff- und der Spülperiode. Die Linie a hat mehr schematischen Charakter, indem angenommen wird, die gelieferte Druckgasmenge trete gleichmässig während des Auswärtshubes der Freikolben aus.
Wäh rend des Einwärtshubes findet die Kompres sion der Luftladung im Verbrennungszylin der statt, so dass alsdann kein Druckgas aus treten kann. Die Linie b zeigt den periodi schen Druckgasaustritt eines zweiten Kom- pressormotors, dessen Hubzahl um ein be stimmtes Verhältnis von der Hubzahl des ersten Nompressormotors verschieden und zum Beispiel um 10% kleiner ist.
Dieses be stimmte Verhältnis der Hubzahlen wird zum Beispiel dadurch erreicht, dass die Mas sen der Freikolben des zweiten Kompressor motors grösser sind als die Massen der Frei kolben des ersten, oder die Zylinderbohrung des zweiten grösser ist als die Zylinderboh rung des ersten, oder der schädliche Raurn des zweiten grösser ist als der schädliche Raum des ersten, oder durch eine unverän derliche, verschiedene Einstellung der Or gane beider Kompressormotoren, welche die Leistung im Brennkraftzylinder regeln.
In der Zeit von to bis t1 liefert der erste Kompressormotor kein Druckgas, während beim zweiten Kompressormotor Druckgas austritt. Von t1 bis t.= erfolgt dann die Druck gaslieferung beim ersten Kompressormotor, beim zweiten dagegen keine.
Infolge der kleinern Hubzahl setzt die Lieferung beim zweiten Kompressormotor bis t, aus, so dass, wie aus dem kombinierten Diagramm der Druckgaslieferungen beider Kompressormo- toren, die gebrochene Linie c, ersichtlich, von t. bis t" kein Druckgas geliefert wird.
Bei t3' fängt die Druckgaslieferung des zweiten Kompressormotors wieder an, und dauert bis t5. Nun beginnt aber der erste Kompressor motor seine Lieferung schon bei t1, so dass von t4 bis t, die gesamte Druckgaslieferung gemäss der Linie c auf die doppelte Menge ansteigt.
Da der zweite Motor langsamer läuft als der erste und das Arbeitsspiel p1 (Ein- und Auswärtshub der Freikolben) des ersten Motors kürzer ist als dasjenige p, des zweiten, wird sich der Druckgasaustritt des ersten immer mehr mit dem Austritt des zweiten Motors überdecken. So setzt, nach dem der zweite Motor seine Lieferung bei te, begonnen hat, die Lieferung des ersten schon bei<I>t,</I> ein, und bei t$ hören beide gemeinsam auf.
Danach werden die Flächen der doppel ten Lieferung ,gemäss der Linie c wieder schmaler, die Überdeckung verschwindet., bis sich wiederum ein ähnlicher Zustand wie bei t" ergibt, bei welchem die Druckgaslieferung beider Kompressormotoren zeitlich nachein ander erfolgen.
Die grösseren Schwankungen des Druck gasdruckes beschränken sich nach der Linie d nur auf die Zeit, während welcher die Druck gasaustritte beider Kompressormotoren sich nahezu überdecken. Wird jedoch die Hubzahl des zweiten Kompressormotors nur wenig verschieden von der Hubzabl des ersten Kompressormotors gewählt, so liegen diese grösseren Druckschwankungen ziemlich weit auseinander.
Um auch grössere Druckschwankungen nach Fig. 1 zu verringern, wird bei der An lage nach Fig. 2 zwischen den Hubzahlen beider Kompressormotoren nicht mehr ein bestimmtes, unveränderliches Verhältnis auf- recht erhalten, sondern das Verhältnis wird unter dem Einfluss der Schwankungen zum Beispiel des Druckes des Druckgases beim zweiten Kompressormotor geändert. In Fig. 2 hat der erste Kompressormotor, dessen Druck gasaustritt 'durch die Linie a dargestellt ist, wiederum konstante Hubzahl.
Der Druckgas austritt des zweiten Kompressormotors ver läuft zunächst wie in Fig. 1, indem der, zweite Kompressormotor von der Zeit to bis <I>t,,</I> der erste von der Zeit<I>t,</I> bis t2 usw. Druckgas liefert. Sobald infolge Überdeckun gen der Lieferzeiten der Druck des Druel:- gases kleine Schwankungen aufweist (Linie g), wird beim zweiten Kompressormotor durch eine Einrichtung, die in Abhängigkeit von diesen Druckschwankungen arbeitet, die Hubzahl bei ts verändert.
Von to bis to war sie, wie in Fig. 1, 10 % kleiner als die kon stante. Bei t,, wird nun die Hubzahl des zweiten Motors auf eine zum Beispiel um <B>10%</B> über der konstanten liegende Hubzahl umgeschaltet. Das Arbeitsspiel des zweiten Motors, das zunächst mit p2 länger als p, ist, verkürzt sich auf p3, das nicht nur kür zer als p2, sondern auch kürzer als p, ist. Sowohl die Austritte, als auch die Zwischen zeiten haben von ts an beim zweiten Motor eine kürzere Dauer als beim ersten.
Der Ver gleich der Linie f in Fig. 2, welche die Liefermenge an Druckgas beider Kompres- sormotoren darstellt, mit der Linie c in Fig.l, zeigt, dass durch diese Umschaltung die Überdeckung der Lieferzeiten zum Bei spiel von t,o bis t1, gegenüber der Über deckung von t7 bis t, bedeutend abgenommen hat. Die Druckschwankungen nehmen nicht mehr zu, wie in Fig. 1 Linie d, sondern sie verschwinden rasch, wie die Linie g in Fig. 2 zeigt.
Die Schwankungen im Druck des Druckgases können in sehr geringen Grenzen gehalten werden, so dass sie gerade genügen, die Umschalteinrichtungen in Tä tigkeit zu setzen. Es ergibt sieh eine gleich mässige Druckgaslieferung bei einem nahezu gleichmässigen Druck. Die Schwankungen sind umso kleiner, je empfindlicher die Ein richtung auf Druckunterschiede reagiert.
Sobald sich nun die Druckgaslieferung der beiden Kompressormotoren bei t,2 bis t1:, wieder zum Teil überdeckt, wird die Ein richtung zur Änderung der Hubzahl des zweiten Kompressormotors eine neue Um schaltung einleiten, durch welche bei t,4 die bei to erfolgte Hubzahländerung rückgängig gemacht und von t,4 an wiederum die um <B>10%</B> kleinere Hubzahl eingeschaltet wird. Dadurch verringern sich ebenso wie nach 1o die die Regelung bewirkenden kleinen Druck schwankungen und es beginnt ein neues Regelspiel wie bei to.
Die niedere und höhere Hubzahl des zweiten Motors können auch beide unterhalb oder beide oberhalb der kon stanten Hubzahl des ersten Motors liegen. Es kann aber auch die Hubzahl des ersten Motors zusammen mit derjenigen des zwei ten geändert werden, indem bei einer Um schaltung zum Beispiel der erste Motor von einer höheren auf eine niedere und der zweite Motor von einer niederen auf eine höhere Hubzahl umgeschaltet wird und bei der nächsten Umschaltung die Hubzahlände- rung bei beiden im umgekehrten Sinne er folgt.
Die beiden Kompressormotoren 1 und 2 in Fig. 3 haben Verbrennungszylinder 3 und Kompressorzylinder 4, in denen die Frei kolben 5 arbeiten. Die Kompressorzylinder 4 liefern die Luft durch die Leitung 6 in die Verbrennungszylinder 3, von denen die Druckgasleitung 7 zu den Verbraucbsstellen führt. An die Leitung 7 ist der Zylinder 8 angeschlossen, in dem ein Kolben 9 arbeitet, der einerseits unter .dem Druck in der Lei tung 7, anderseits unter dem Druck der Fe der 7 0 steht und bei Druckschwankungen in der Druckgasleitung auf- und abgehende Be wegungen ausführt.
Der Kolben 9 ist mit dem Hebel 12 am Gehäuse 13 der Brenn stoffpumpe gekuppelt, der eine Schaltklinke 14 aufweist, (Fig. 4), die in ein Schaltrad 15 eingreift. Das Schaltrad 15 nimmt den Ex zenter 16 mit. Der Kolben 19 der Brennstoff pumpe 20 wird von der hin- und hergehen den, zum Beispiel mit einem Freikolben ver bundenen Antriebsschiene 21 über die Rolle 22 angetrieben. Ausser dem 'Saugventil 23 und dem Druckventil 24 hat die Pumpe 20 ein Überströmventil 26. Das Überströmventil 26 wird mittels der Hebel 27 und 28 wäh rend des Druckhubes des Kolbens 19 zum Beendigen der Brennstofförderung gehoben.
Der Hebel 28 dreht sich um den Exzenter 29 und nach der Stellung des Exzenters 29 wird eine kleinere Füllung bei der Stellung T oder grössere Füllung bei der Stellung II in den Brennkraftzylinder 3 eingespritzt. Die Rege lung von Leerlauf bis Vollast erfolgt auf andere Weise, zum Beispiel durch Verlage rung des Drehpunktes 30 des Hebels 27. Am Hebelarm 31 des Exzenters 29 greift die Ex . zenterschubstange 32 des Exzenters 1.6 an.
Die Hubzahl des Kompressormotors 1, die von der Brennstoffzufuhr abhängt, wird durch die verschiedene Stellung des Exzen ters 29 infolge des Drehens des Exzenters 16 einmal grösser, das andere Mal kleiner sein. Sobald nun bei den Kompressormotoren 1 und 2 der Druckgasaustritt gleichzeitig be ginnt, bewegt sich der Kolben 9 infolge der Druckschwankungen in der Leitung 5 auf und nieder.
Der Hebel 12 schaltet mit der Schaltklinke 14 das Schaltrad 15 immer wei ter, bis durch Veränderung der Stellung der Exzenter 16 und 29 und somit der Brenn stoffzufuhr die Hubzahl des Kompressor motors 1 sich gegenüber der Hubzahl des Kömpressormotors 2 verändert, und der Be ginn des Druckgasaustrittes bei den Kom- pressormotoren 1 und 2 gegeneinander ver schoben wird.
Die Kompressormotoren 1 und 2 in Fig. 5 sind mit Synchronisiergestängen 35, 36 versehen, die mit den Freikolben 5 ver bunden sind. Die Synchronisiergestänge 35, 36 haben Kontakte 37, 38, die mit der Be wegung der Freikolben mitschwingen und mit den festen Kontakten 39, 40 zusammen arbeiten, in der Weise, dass sie in der Hub- endlage der Freikolben 5, wie beim Kom- pressormotor 1 gezeichnet, vorübergehend die festen Kontakte 39, 40 berühren.
In der in Fig. 5 gezeichneten Stellung kann ein Strom zwischen den Kontakten 37, 39 übergehen. Die Freikolben 5 des Kompressormotors 2 befinden sich nicht in der äussern Endlage und der Stromübergang zwischen den Kon takten 40 und 38 ist unterbrochen.
Bei Gleichlauf der Freikolben 5 in den beiden Kompressormotoren 1 und 2 wird' die äussere Hubendlage gleichzeitig erreicht, so dass die Kontakte 37 und 38 zu gleicher Zeit die festen Kontakte 39 und 40 berühren und der Stromkreis 42 mit dem Motor 43, dem Wendeschalter 44 und der Batterie 45 ge schlossen ist, da die Kontakte 37 find 38 durch die metallischen Massen der mitein ander verbundenen Kompressormotoren 1 und 2 stromführend verbunden sind.
Es wird daher der Motor 43, sobald die Freikolben der Kompressormotoren 1 und 2 synchron laufen, mit Strom gespeist.
Auf der Welle 47 des Synchronisier gestänges'36 ist der Fliehkraftregler 48 be festigt (Fig. 6) und wird entsprechend der Hubzahl des Kompressormotors 2 hin- und hergeschwenkt, so dass sich die Fliehkraft gewichte 49 dieser Hubzahl entsprechend einstellen. Da es sich um einen Schwingreg ler handelt, wird durch eine mit den Flieh kraftgewichten 49 oder deren Gestänge verbundene Ölbremse ein sonst durch die Schwingbewegung verursachtes Pendeln der Fliehkraftgewichte 49 um eine Mittellage herum verhindert.
Die Fliehkraftgewichte 49 werden durch die Druckfedern 50 und über die Winkelhebel 51 und die Reglermuffe 52 durch die Feder 53 belastet. Die Federn 50 wirken der Fliehkraft entgegen, während die Feder 53 die. Fliehkraftgewichte im Sinne der Fliehkraft selbst belastet. An der Muffe 52 ist ferner der Hebel 54 aasgelenkt; der mittels der Stange 55 die Stellung des Regel- organes der Brennstoffpumpe für den Ver brennungszylinder 3 des Kompressormotors 2 beeinflusst. Die Muffe 52 schaltet über die Stange 57 den Wendeschalter 44 um. Durch das Umschalten des Wendeschalters 44 wird jeweils die Drehrichtung des Motors 43 ge ändert.
Läuft zum Beispiel der Koinpressormotor 2 in Fig. 5 mit einer gegenüber der Hub- zahl des Kompressormotors 1 um<B>10%</B> höhe ren Hubzahl und beginnt das Zusammen fallen der periodischen Druckgasaustritte durch Synchronismus zwischen den Freikol ben 5 im Kompressormotor 1 und den Frei kolben 5 im Kompressormotor 2, so erreichen die Freikolben 5 in den beiden Kompressor motoren gleichzeitig die Endlage.
Beim Schliessen des Stromkreises 42 über die Kon takte 40, 38 und 37, 39 dreht sich der Motor 43 entgegen dem Uhrzeigersinn und nimmt mittels des Kettenantriebes 59 den mit rechtsgängigem Gewinde versehenen Feder teller 60 mit. Dadurch wird die Feder 53 entspannt. Die Muffe 52 senkt sich und dreht den Hebel 54 im Uhrzeigersinn, so dass die Stange 55 nach links bewegt wird und die Brennstoffzufuhr zum Brennkraftzylinder 3 des Kompressormotors 2 verringert. Die Fliehkraftgewichte 49 bewegen sich nach innen von der Lage A in die Lage B. Gleichzeitig wird der Wendeschalter 44 um geschaltet und nimmt nunmehr die ge strichelt gezeichnete Lage ein.
Infolge der Verringerung der Brennstoffüllung des Kom- pressormotors 2 sinkt seine Hubzahl zum Beispiel auf 10 % unter der Hubzahl des Kompressormotors 1, so dass die Freikolben 5 der beiden Kompressormotoren zu verschie denen Zeiten die äussere Hubendlage er reichen und ein gleichzeitiges Berühren der Kontakte 39 und 40 durch die Kontakte 37 und 38 nicht mehr stattfindet.
Dadurch wird der Motor 43 stromlos und eine weitere Änderung in der 'Spannung der Feder 53 findet nicht mehr statt, bis Gleichläufigkeit zwischen den Freikolben 5 des Kompressor motors 2 und denjenigen des E'ompressormo- tors 1 wiederum erreicht ist. In diesem Falle wird durch den in der gestrichelt gezeich neten Stellung befindlichen Wendeschalter 44 der Motor 43 so mit Strom gespeist, dass er sich im Uhrzeigersinn dreht und durch Drehen des Federtellers 60 die Spannung der Feder 53 erhöht.
Infolge dieser höheren Spannung wird die Muffe 52 gehoben, die Fliehkraftgewichte 49 nach aussen gezogen und die Stange 55 nach rechts bewegt; im Sinne einer vergrösserten Brennstoffzufuhr, wodurch die Hubzahl des Kompressormotors 2 wiederum auf die anfängliche um 10 höhere Hubzahl gebracht wird. Mit dem He ben der Muffe 52 wird auch der Wende schalter 44 in die Anfangsstellung umgelegt, so dass beim nächsten ,Schliessen des Strom kreises 42 durch; die Kontakte 37-40 das Regelspiel von vorne beginnt.
Bei der Anlage nach Fig. 7 liefern die Kompressormotoren 65 Druckgas für die Gasturbine 66. Sie sind einzeln je an eine Düsengruppe 67 der Gasturbine 66 ange schlossen. Durch die Hubzahländerung bei den einzelnen Kompressormotoren 65 wird ein gleichmässiger Lauf der Gasturbine er reicht, da die Druckgasaustritte der einzelnen Kompressormotoren 65 abwechselnd erfolgen und die Impulse auf die Gasturbine durch die Druckgasaustritte aus den Kompressor motoren nicht zusammenfallen.
Die Düsen gruppen 67 können voll beaufschlagt blei ben, indem zur Leistungsregelung einzelne Kompressormotoren 65 abgeschaltet werden.
In Fig. 8 sind je zwei Gruppen von drei Kompressormotoren 68, 69 an die Sammel- leitungen 70, 71 angeschlossen, die zu ge trennten Düsengruppen 72, 73 der Gastur bine 74 führen. Die Sammelleitungen 70, 71 können mittels des Abschlussorganes 75 mit einander verbunden oder voneinander ge trennt werden: In Fig. 9 sind die Kompressormotoren 76 an die Sammelleitung 78 und die Kompres- sormotoren 77 an die Sammelleitung 79 an geschlossen.
Die Kompressormotoren 76 be- aufschlagen die Düsen 80 der Gasturbine 81 und die Kompressormotoren 77 die Düsen 82 der Gasturbine 83. Die Sammelleitungen 78, 79 sind mittels des Absperrorganes 84 ver bunden. Die Gasturbinen 81, 83 können ihre Leistung getrennt oder über ein gemeinsames Getriebe abgaben.
Statt dass die Hubzahl eines einzigen Kompressormotors beeinflusst wird, kann die die Hubzahl beeinflussende Einrichtung auf mehrere Kompressormotoren einwirken, wo bei zum Beispiel der. an die gemeinsame Druckleitung angeschlossene Schaltkolben über ein Schaltrad eine Welle verdreht, auf welcher für die einzelnen Kompressormotoren ,je ein Exzenter, eine Nockenscheibe oder der gleichen versetzt gegeneinander vorgesehen ist.
Die die Hubzahl der Freikolben minde stens eines Kompressormotors beeinflussende Einrichtung kann in dem Sinne regelbar sein, dass ein Organ zur Regelung der Lei stung mindestens eines Kompressormotors verstellt wird.
Das die Leistung eines Kom- pressormotors regelnde Organ kann zum Bei spiel eine Vergrösserung oder Verkleinerung des Ihhaltes des schädlichen Raumes der Kompressorzylinder des Kompressormotors bewirken, oder es kann die Brennstoffzufuhr zum Brennkraftzylinder des Kompressormo- tors regeln, oder eine Drosselung der Luft in der Saugleitung vor dem oder in der Druckleitung nach dem Kompressorzylinder herbeiführen, oder den Druck der in den Brennkraftzylinder eintretenden Luft regeln,
oder eine Drosselung der Abgase des Brenn- kraftzylinders bewirken.
Durch die Änderung der Hubzahl beim Auftreten von Druckschwankungen in der Druckgasleitung ergibt sich der Vorteil, dass die Druckschwankungen sich umsoweniger entwickeln können, je empfindlicher das von den Druckschwankungen abhängige Schalt organ ist. An .Stelle der Änderung der Hub zahl eines oder mehrerer Kompressormotoren unter dem Einfluss der Druckschwankungen in der Druckleitung kann auch ein tempera turempfindliches Organ vorgesehen sein oder ein Organ, das in Abhängigkeit von der durchtretenden Druckgasmenge arbeitet und eine Änderung der Hubzahl herbeiführt.
Ferner kann die Änderung der Hubzahl auch dadurch herbeigefübrt werden, dass die Ein richtung die Aussetzung einer oder mehrerer Zündungen im Brennkraftzylinder des Kom- pressormotors bewirkt, oder es kann mit den Freikolben des Kompressormotors ein Brems zylinder verbunden sein, der eine die Hub zahl verringernde Wirkung ausübt oder ein Gegendruckzylinder, dessen Kolben unter konstantem Druck steht, wobei zur Ände- rung der Hubzahl der Druck geändert wird, oder es kann der Inhalt oder der Duck in einem mit den Freikolben verbundenen Pufferzylinder geändert werden.
Free-piston compressed gas generator system with several free-piston internal combustion compressors. The invention relates to a free-piston compressed gas generator system with several ge jointly a point of consumption of compressed gas delivering free-piston internal combustion compressors.
If several free-piston combustion machines for compressed gas generation, which are operated without mutual mechanical coupling, are connected to a common pressure line, it can happen that the periodic discharge of compressed gas from several generators begins almost simultaneously and large pressure fluctuations in the pressure line or . causes in the pressurized gas container.
The invention aims to mitigate the occurrence of large pressure fluctuations in the compressed gas line or in the consumption point connected to the compressed gas generator due to the almost simultaneous beginning of the periodic pressure gas leak from several He generators, and consists in the fact that the stroke frequency influencing means are seen before, cause at least temporary differences between stroke frequencies of individual compressed gas generators. A device is advantageously provided which changes the stroke frequency of the free piston of one or more compressed gas generators compared to the Hubfre frequency -other.
In the drawing, Ausführungsbei games of the invention are shown schematically. Fig. 1 shows the flow diagram of two free piston compressed gas generators, the number of strokes is different by a certain ratio, Fig. 2 shows the flow diagram of two free piston compressed gas generators, the first with constant, the second with variable depending on the pressure fluctuations in the compressed gas line Stroke rate; 3 and 4 show an example of a device influencing the number of strokes of the free piston; 5 and 6 show a contact device operated by the free piston in the stroke end position for changing the number of strokes;
7 to 9 show different circuits of free-piston compressed gas generators with gas turbines. The broken line a in Fig. 1 represents the periodic discharge of pressurized gas (the amount V in the time t) of a free piston pressurized gas generator that works with a constant number of strokes.
The discharge of pressurized gas from the free-piston pressurized gas generator is repeated periodically with each work cycle p1, but during this period, for example, a pressure peak results from the pre-puff of the combustion cylinder. The further pressure curve is also dependent on the course of the air leakage from the compressor cylinders and on the course of the flushing.
When compressed gas generator respectively. The compressor motor on which line a is based, the compressor cylinders deliver the entire amount of air into the combustion cylinder and pressurized gas escapes during the exhaust and purging periods. Line a is more schematic in that it is assumed that the amount of pressurized gas delivered emerges evenly during the outward stroke of the free piston.
During the inward stroke, the air charge is compressed in the combustion cylinder so that no compressed gas can escape. Line b shows the periodic discharge of compressed gas from a second compressor motor, the number of strokes of which differs by a certain ratio from the number of strokes of the first compressor motor and, for example, is 10% smaller.
This specific ratio of the number of strokes is achieved, for example, by the fact that the masses of the free pistons of the second compressor motor are greater than the masses of the free pistons of the first, or the cylinder bore of the second is greater than the cylinder bore of the first, or the damaging one Space of the second is larger than the harmful space of the first, or by an unchangeable, different setting of the organs of the two compressor motors, which regulate the power in the internal combustion cylinder.
In the time from to to t1, the first compressor motor does not deliver any compressed gas, while compressed gas emerges from the second compressor motor. From t1 to t. =, The compressed gas is then supplied to the first compressor motor, but none to the second.
As a result of the lower number of strokes, the delivery of the second compressor motor stops up to t, so that, as can be seen from the combined diagram of the compressed gas deliveries of both compressor motors, the broken line c, from t. until t "no compressed gas is supplied.
At t3 'the delivery of compressed gas from the second compressor motor starts again and lasts until t5. Now, however, the first compressor motor starts its delivery at t1, so that from t4 to t, the total compressed gas delivery according to line c increases to double the amount.
Since the second motor runs slower than the first and the working cycle p1 (inward and outward stroke of the free pistons) of the first motor is shorter than that p, the second, the compressed gas outlet of the first will increasingly overlap with the outlet of the second motor. After the second motor has started to be delivered at te, the delivery of the first starts at <I> t, </I>, and at t $ they both stop together.
After that, the areas of the double delivery become narrower again according to line c, the overlap disappears, until a similar state as at t "results, in which the compressed gas delivery of both compressor motors takes place one after the other.
The larger fluctuations in the compressed gas pressure are limited according to line d only to the time during which the compressed gas outlets from both compressor motors almost overlap. If, however, the number of strokes of the second compressor motor is selected to be only slightly different from the stroke rate of the first compressor motor, then these larger pressure fluctuations are quite far apart.
In order to reduce larger pressure fluctuations according to FIG. 1, in the system according to FIG. 2, a certain, invariable ratio is no longer maintained between the stroke rates of the two compressor motors, but the ratio is maintained under the influence of the fluctuations, for example in pressure of the compressed gas changed in the second compressor motor. In Fig. 2 the first compressor motor, whose pressure gas outlet 'is shown by the line a, again has a constant number of strokes.
The compressed gas outlet of the second compressor motor initially runs as in FIG. 1, with the second compressor motor from time to to <I> t ,, </I> the first from time <I> t to </I> to t2 etc. supplies compressed gas. As soon as the pressure of the pressure gas shows small fluctuations (line g) as a result of the overlap in the delivery times, the number of strokes at ts is changed in the second compressor motor by a device that works depending on these pressure fluctuations.
From to to to it was, as in Fig. 1, 10% smaller than the constant. At t ,, the number of strokes of the second motor is now switched to, for example, <B> 10% </B> above the constant number of strokes. The working cycle of the second motor, which is initially longer than p1 with p2, is reduced to p3, which is not only shorter than p2, but also shorter than p1. Both the exits and the intermediate times have a shorter duration from ts on with the second motor than with the first.
The comparison of the line f in FIG. 2, which represents the delivery quantity of compressed gas of both compressor motors, with the line c in FIG. 1 shows that this switchover means that the delivery times, for example from t, o to t1 , compared to the overlap from t7 to t, has decreased significantly. The pressure fluctuations no longer increase, as in Fig. 1 line d, but they disappear quickly, as line g in Fig. 2 shows.
The fluctuations in the pressure of the compressed gas can be kept within very low limits, so that they are just sufficient to put the switching devices in action. The result is a uniform delivery of compressed gas at an almost uniform pressure. The more sensitive the device reacts to pressure differences, the smaller the fluctuations.
As soon as the compressed gas supply of the two compressor motors at t, 2 to t1 :, partially overlaps again, the device for changing the number of strokes of the second compressor motor will initiate a new switch, through which at t, 4 the change in number of strokes made at to is reversed made and from t, 4 on again the <B> 10% </B> stroke rate is switched on. As a result, as after 1o, the small pressure fluctuations causing the regulation are reduced and a new control cycle begins, as with to.
The lower and higher number of strokes of the second motor can also both be below or both above the constant number of strokes of the first motor. However, the number of strokes of the first motor can also be changed together with that of the second by switching, for example, the first motor from a higher to a lower and the second motor from a lower to a higher number of strokes and in the The next changeover, the stroke rate change for both takes place in the opposite direction.
The two compressor motors 1 and 2 in Fig. 3 have combustion cylinder 3 and compressor cylinder 4 in which the free piston 5 work. The compressor cylinders 4 deliver the air through the line 6 into the combustion cylinder 3, from which the compressed gas line 7 leads to the consumption points. The cylinder 8 is connected to the line 7, in which a piston 9 works, which is on the one hand under .dem pressure in the line 7, on the other hand under the pressure of the Fe of 7 0 and with pressure fluctuations in the pressure gas line up and down loading movements.
The piston 9 is coupled to the lever 12 on the housing 13 of the fuel pump, which has a pawl 14 (FIG. 4) which engages a ratchet 15. The ratchet 15 takes the eccentric 16 with. The piston 19 of the fuel pump 20 is driven by the back and forth to the drive rail 21 connected to a free piston, for example, via the roller 22. In addition to the 'suction valve 23 and the pressure valve 24, the pump 20 has an overflow valve 26. The overflow valve 26 is raised by means of levers 27 and 28 during the pressure stroke of the piston 19 to terminate the fuel delivery.
The lever 28 rotates about the eccentric 29 and after the position of the eccentric 29, a smaller filling is injected into the internal combustion cylinder 3 in the position T or a larger filling in the position II. The regulation from idling to full load is done in a different way, for example by shifting the pivot point 30 of the lever 27. The Ex engages on the lever arm 31 of the eccentric 29. center push rod 32 of the eccentric 1.6.
The number of strokes of the compressor motor 1, which depends on the fuel supply, is due to the different position of the Exzen age 29 due to the rotation of the eccentric 16 once greater, the other time smaller. As soon as the compressed gas outlet begins at the same time be in the compressor motors 1 and 2, the piston 9 moves up and down as a result of the pressure fluctuations in the line 5.
The lever 12 switches with the pawl 14, the ratchet 15 always Wei ter until the number of strokes of the compressor motor 1 changes compared to the number of strokes of the Kömpressormotors 2 by changing the position of the eccentrics 16 and 29 and thus the fuel supply, and the start of the Compressed gas outlet in the compressor motors 1 and 2 is shifted against each other.
The compressor motors 1 and 2 in Fig. 5 are provided with synchronizing rods 35, 36 which are ver with the free piston 5 connected. The synchronizing rods 35, 36 have contacts 37, 38 which resonate with the movement of the free pistons and work together with the fixed contacts 39, 40 in such a way that they are in the stroke end position of the free piston 5, as in the case of the compressor motor 1 drawn, temporarily touch the fixed contacts 39, 40.
In the position shown in FIG. 5, a current can pass between the contacts 37, 39. The free piston 5 of the compressor motor 2 are not in the outer end position and the current transfer between the contacts 40 and 38 is interrupted.
When the free pistons 5 in the two compressor motors 1 and 2 run simultaneously, the outer stroke end position is reached at the same time, so that the contacts 37 and 38 touch the fixed contacts 39 and 40 at the same time and the circuit 42 with the motor 43, the reversing switch 44 and the battery 45 is closed because the contacts 37 find 38 through the metallic masses of the compressor motors 1 and 2 connected to each other are connected to the live circuit.
The motor 43 is therefore supplied with electricity as soon as the free pistons of the compressor motors 1 and 2 run synchronously.
The centrifugal governor 48 is fastened to the shaft 47 of the synchronizing rods'36 (FIG. 6) and is swiveled back and forth according to the number of strokes of the compressor motor 2, so that the centrifugal force weights 49 adjust accordingly to this number of strokes. Since it is a vibration regulator, an oil brake connected to the centrifugal weights 49 or their linkage prevents the centrifugal weights 49 from swinging around a central position, which would otherwise be caused by the oscillating movement.
The centrifugal weights 49 are loaded by the compression springs 50 and via the angle lever 51 and the regulator sleeve 52 by the spring 53. The springs 50 counteract the centrifugal force, while the spring 53 the. Centrifugal weights in the sense of the centrifugal force itself loaded. The lever 54 is also articulated on the sleeve 52; which, by means of the rod 55, influences the position of the control element of the fuel pump for the combustion cylinder 3 of the compressor motor 2. The sleeve 52 switches over the reversing switch 44 via the rod 57. By switching the reversing switch 44, the direction of rotation of the motor 43 is changed each time.
If, for example, the compressor motor 2 in FIG. 5 runs with a number of strokes that is <B> 10% </B> higher than the number of strokes of the compressor motor 1, and the periodic compressed gas escapes begin to coincide due to synchronism between the free pistons 5 in the compressor motor 1 and the free piston 5 in the compressor motor 2, the free piston 5 in the two compressor motors simultaneously reach the end position.
When closing the circuit 42 via the con tacts 40, 38 and 37, 39, the motor 43 rotates counterclockwise and takes the spring plate 60 provided with the right-hand thread by means of the chain drive 59 with. The spring 53 is thereby relaxed. The sleeve 52 lowers and rotates the lever 54 clockwise so that the rod 55 is moved to the left and the fuel supply to the internal combustion cylinder 3 of the compressor motor 2 is reduced. The centrifugal weights 49 move inward from position A to position B. At the same time, the reversing switch 44 is switched to and now takes the position shown in dashed lines.
As a result of the reduction in the fuel filling of the compressor motor 2, its number of strokes drops, for example, to 10% below the number of strokes of the compressor motor 1, so that the free pistons 5 of the two compressor motors reach the outer stroke end position at different times and a simultaneous touching of the contacts 39 and 40 by the contacts 37 and 38 no longer takes place.
As a result, the motor 43 is de-energized and there is no further change in the tension of the spring 53 until the free pistons 5 of the compressor motor 2 and those of the compressor motor 1 are synchronized again. In this case, the reversing switch 44, located in the position shown by dashed lines, supplies the motor 43 with current so that it rotates clockwise and the tension of the spring 53 is increased by rotating the spring plate 60.
As a result of this higher tension, the sleeve 52 is lifted, the centrifugal weights 49 pulled outwards and the rod 55 is moved to the right; in the sense of an increased fuel supply, whereby the number of strokes of the compressor motor 2 is again brought to the initial number of strokes which is 10 times higher. With the He ben the sleeve 52 and the reversing switch 44 is switched to the initial position, so that the next time the circuit closes 42 through; the contacts 37-40 the control cycle starts over.
In the system according to FIG. 7, the compressor motors 65 supply compressed gas for the gas turbine 66. They are individually connected to a group of nozzles 67 of the gas turbine 66. By changing the number of strokes in the individual compressor motors 65, a smooth run of the gas turbine is sufficient, since the compressed gas outlets of the individual compressor motors 65 take place alternately and the pulses on the gas turbine through the compressed gas outlets from the compressor motors do not coincide.
The nozzle groups 67 can remain fully loaded by switching off individual compressor motors 65 to regulate the output.
In FIG. 8, two groups of three compressor motors 68, 69 are connected to the collecting lines 70, 71, which lead to separate nozzle groups 72, 73 of the gas turbine 74. The collecting lines 70, 71 can be connected to one another or separated from one another by means of the closing element 75: in FIG. 9 the compressor motors 76 are connected to the collecting line 78 and the compressor motors 77 are connected to the collecting line 79.
The compressor motors 76 act on the nozzles 80 of the gas turbine 81 and the compressor motors 77 act on the nozzles 82 of the gas turbine 83. The collecting lines 78, 79 are connected by means of the shut-off element 84. The gas turbines 81, 83 can deliver their power separately or via a common transmission.
Instead of influencing the number of strokes of a single compressor motor, the device influencing the number of strokes can act on several compressor motors, for example the. Switching piston connected to the common pressure line rotates a shaft via a switching wheel, on which an eccentric, a cam disk or the like is provided offset from one another for the individual compressor motors.
The device influencing the number of strokes of the free piston at least one compressor motor can be regulated in the sense that an organ for regulating the power of at least one compressor motor is adjusted.
The organ regulating the output of a compressor motor can, for example, increase or decrease the amount of harmful space in the compressor cylinder of the compressor motor, or it can regulate the fuel supply to the internal combustion cylinder of the compressor motor, or it can regulate the air in the suction line bring about the or in the pressure line after the compressor cylinder, or regulate the pressure of the air entering the internal combustion cylinder,
or cause a throttling of the exhaust gases of the internal combustion cylinder.
By changing the number of strokes when pressure fluctuations occur in the compressed gas line, there is the advantage that the pressure fluctuations cannot develop the more sensitive the switching organ, which is dependent on the pressure fluctuations, is. Instead of changing the number of strokes of one or more compressor motors under the influence of pressure fluctuations in the pressure line, a temperature-sensitive organ or an organ that works depending on the amount of compressed gas passing through and brings about a change in the number of strokes can also be provided.
Furthermore, the change in the number of strokes can also be brought about by the fact that the device causes the suspension of one or more ignitions in the internal combustion cylinder of the compressor motor, or a brake cylinder can be connected to the free piston of the compressor motor, which reduces the number of strokes or an impression cylinder whose piston is under constant pressure, the pressure being changed to change the number of strokes, or the contents or the pressure in a buffer cylinder connected to the free piston can be changed.