Vorrichtung zum Einführen von Stoffen in eine Wechseldruckkammer. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einführen von Stoffen in eine Wechsel druckkammer mit. wechselweise sich folgenden Über- und Unterdrücken, wie z. B. in die Ver- puffungskammer eines mit. periodischen Ver puffungen arbeitenden Heizgerätes.
An solehe Geräte wird die Forderung ge stellt, dass die Zuführung des Stoffes sofort mit Beginn der Unterdruckperiode einsetzen soll. Dies lässt sich mit einer einfachen Saugförde rung üblicher Art nicht. erreichen, ohne da.ss man den Wechseldruckraiiin wälii#end der vor angehenden Druekperiode durch ein Ventil oder dergleielien von der Zuflussleitung des einzuführenden Stoffes absperrt, damit dieser Stoff stets bis zur Mündung seiner Zufluss- leitung steht.
Solche Ventile sind aber in der Praxis ebenso unerwünscht wie Förderpum- pen oder dergleichen. Die Erfindung ermöglicht. es, der erwvähil- ten Forderung unter Anwendung einer ven tillosen Saugförderung gerecht zu werden. Nach der Erfindung ist. der R'eehseldruek- raum über ein ventilloses Venturirohr mit einer Hilfskammer verbunden, und die Zu leitung des einzuführenden Stoffes ist au die Einschnürungszone des erwähnten Vent.uri- rohres angeschlossen.
Da das Venturirohr dauernd offen stellt, wird es während des Wechseldruckvorganges abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen durchströmt. Herrscht in der Wechseldruck kammer Unterdruck, so wird durch das Ven- turirohr Luft aus der Hilfskammer angesaugt und der einzuführende Stoff hierbei in üb- lieher Weise mitgerissen. Herrscht dagegen in der Wechseldriickkammer Überdruck, so strömen die Gase der Weehseldruckkammer durch das Venturirohr in die Hilfskammer.
Infolge der Saugwirkung des Venturirohres wird hierbei jedoch der einzuführende Stoff nicht in seiner Zuleitung zurüekgedrüekt, son dern bleibt. auch in der Di-Llckpliase -unter Sog und wird nur vorübergehend in die Hilfskammer, statt in den Wechseldriiekrauin gefördert. Diese Wirkung lässt sieh dadurch unterstützen, dass man das Venturirohr aus zwei koaxialen, durch einen Ringkanal von einander getrennten Trichtern zusammensetzt, von denen derjenige, welcher an den Wechsel druckraum angeschlossen ist, eine engere Öff nung besitzt als der andere. Das in die Hilfs kammer geblasene Gemisch ist nicht verloren.
Denn bei der Einführung von gasförmigen Stoffen wirkt die Hilfskammer jeweils für die folgende Saugphase der Wechseldruek- kammer als Vormischkammer. Für die Ein führung von flüssigen und staubförmigen Stoffen bildet man die Hilfskammer zweck mässig als Wirbelabscheider aus, aus dem man den betreffenden Stoff dann im Kreislauf in seine Zuführungsleitung zurüekführt. Bei flüssigen Stoffen erreicht.
man dies beispiels weise unter Benutzung einer wie bei einem Vergaser gestalteten Flüssigkeits-Dosiervor- richtung, deren Schwimmerkammer, von der aus die Flüssigkeit über eine Düse dem Ven- turirohr zugeleitet wird, man als Hilfskam mer ausbilden kann.
Die Erfindung kann als Misch- und Do- siervorrichtung aller Art Verwendung finden, sofern die Einführung in eine Wechseldruck kammer erfolgt. Sie hat sich als besonders be deutsam für Verpuffungsgeräte erwiesen, deren Wechseldruckraum mit dem ventillos angeschlossenen Abgasrohr einen akustischen, durch periodische Verpuffung in seiner Eigen frequenz erregten Resonator bildet.
Denn bei solchen Geräten kommt es für die Aufrecht erhaltung des periodischen Verpuffungsvor- ganges besonders darauf an, dass die Gemisch bildung sofort einsetzt, wenn die Unterdruck phase beginnt.
Das Schema eines Heizgerätes dieser Art zeigt Fig. 1. Es besteht aus dem Heizrohr 1, das sich als Abgasrohr ventillos an die Brenn kammer 2 anschliesst, welche auf der Ein lassseite mit Rückschlagventilen 3 ausgerüstet ist, die sich nach innen öffnen. In der bis herigen Ausführungsform wurde diesen Ein lassventilen 3 eine Kammer 6 vorgeschaltet, in welche die Brennstoffdüse 4 mündete. Zur Zündung diente die Zündquelle 5 und zur Schalldämpfung der Auspufftopf 7.
Die be kannte Wirkungsweise ist folgende Wird in die Kammer 2 zum Anlassen ein zündfähiges Gemisch eingeblasen und dieses mittels der Zündquelle 5 zur Verpuffung ge bracht, so wird der im Abgasrohr 1 befind liche Luftpfropfen in den Auspufftopf 7 aus gestossen. Durch die Trägheit der hierbei be wegten Massen wird anschliessend an die Ver puffung ein Unterdruck in der Brennkammer 2 erzeugt, so dass sich die Ventile 3 öffnen und Frischluft einlassen, die sich beim Vor beistreichen an der Düse 4 mit Brennstoff mischt. Die Brennkammer 2 füllt sich also anschliessend an die Verpuffung sofort wieder mit zündfähigem Gemisch.
Der vorübergehende Unterdruck in der Brennkammer 2 hat weiterhin zur Folge, dass ein Teil der ausgestossenen Gassäule aus der Kammer 7 durch das Abgasrohr 1 wieder zu rückgesaugt wird und daher im Rohr 1 zu rückschwingt. Treffen hierbei die zurück- schwingenden heissen Gaspartikelchen auf ein ausreichend aufbereitetes, frisches Brenn- gemisch in der Brennkammer 2, so wird in dieser Kammer von selbst eine neue Verpuf fung gezündet, und das Spiel wiederholt sieh periodisch mit einer Frequenz,
welche durch die Eigenfrequenz des von Brennkammer und Abgasrohr 1 gebildeten Helmholtzsehen Resonators bestimmt. ist und diesen in seiner Eigenfrequenz zu ungedämpften Schwingun gen anregt.
Voraussetzung für einen sicheren und stö rungslosen Betrieb solcher Geräte ist jedoch eine sofort einsetzende und für jeden Saug takt genau dosierte Brennstoffzufuhr. Fällt nur ein Takt aus, so bleibt das Gerät meist stehen und muss neu gezündet werden. Aus diesem Grande liess die Betriebssicherheit sol cher Geräte bisher sehr viel zu wünschen übrig.
Durch Anwendung der vorliegenden Er findung haben sich auch solche Geräte jetzt absolut betriebssicher gestalten lassen. Fig. 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäss ausgestalteten Brennstoff- zufuhrvorrichtimg für diesen Fall. Der Ver- puffungsraum 12 ist über das Venturirohr 14, 19, in dessen Einschnürungszone die mit einer Blende 11 versehene Brennstoffleitung mün det, mit der Hilfskamrrier 10 verbunden.
Diese ist als Wirbelabscheider ausgebildet, der zur Ansaugkammer vor den Ventilen 13 hin entlüftet ist.
Im Betrieb wird der Brennstoff durch das Venturirohr 14, 19 sowohl dann angesaugt, wenn in der Brennkammer 12 Unterdruck herrscht, als auch dann, wenn Brenngase aus der Brennkammer 12 in die Hilfskammer 10 überströmen. Der Brennstoff steht also dauernd bis zur Mündung der Brennstoff leitung, so dass er ohne Verzögerungszeit in die Brennkammer 12 eingeführt wird, sobald in dieser ein Unterdruck gegenüber der Hilfs kammer 10 entsteht.
Um auch bei relativ hohen Überdrucken in der Wechseldruckkammer 12 mit Sicher heit eine Saugwirkung innerhalb des Venturi- rohres zu erhalten, wird dieses vorzugsweise gemäss Fing. 3 aus den beiden koaxialen, durch den Ringraum 18 voneinander getrennten Trichtern 14 und 19 zusammengesetzt, von denen der mit dem Weeliseldrtickraum 12 verbundene Trichter 11 eine engere Öffnung besitzt als der gegenüberliegende Trichter 19.
Auf diese Weise wirkt der Trichter 11 dann für die an den Ringraum 18 angeschlossene Brennstoffleitung als Injektor, der um. so stärker saugt, mit je höherem {rberdruek er betrieben wird.
Als besonderer Vorteil der erfindungs gemässen Anordnung wirkt sieh die ausge zeichnete Aufbereitung des Brennstoffes durch die aus der Hilfskammer mitgerissene, bereits brennstoffbeladene Luft aus. Dieses Mitreissen der aus der Hilfskammer angesaug ten Gase begünstigt auch bei nichtflüssigen Stoffen, wie z. B. bei Kohlenstaub, die För derung des einzuführenden Stoffes.
In der Praxis ist es nicht immer notwen dig, die beiden Trichter des Venturirohres durch einen Ringspalt 1.8 voneinander zu trennen. So zeigt Fig. 4 ein Beispiel, bei dem an Stelle dieses Ringspaltes eine kreis- oder schlitzförmige Öffnung 21 für die Einfüh rung des Brennstoffes in das Venturirohr vor gesehen ist. Beim Beispiel gemäss Fig. 4 dient ferner ein den Einlassventilen 13 vorge schalteter Schalldämpfraum 16 zugleich als Hilfskammer, welche mit. dem Wechseldruck raum 12 über das Venturirohr verbunden ist.
Device for introducing substances into an alternating pressure chamber. The invention relates to a device for introducing substances into an alternating pressure chamber with. alternately the following overpressure and underpressure, such as B. in the deflagration chamber with one. periodic Ver puffungen working heater.
Such devices are required to start feeding the substance immediately at the beginning of the negative pressure period. This cannot be achieved with a simple suction conveyor of the usual type. without having to shut off the alternating pressure channel from the inflow line of the substance to be introduced by a valve or the like, so that this substance is always up to the mouth of its inflow line.
Such valves are just as undesirable in practice as feed pumps or the like. The invention enables. it is necessary to meet the above-mentioned requirement using a valve-free suction conveyor. According to the invention is. the pressure chamber is connected to an auxiliary chamber via a valveless Venturi tube, and the supply line for the substance to be introduced is connected to the constriction zone of the aforementioned Venturi tube.
Since the Venturi tube is always open, it is flown through alternately in opposite directions during the alternating pressure process. If there is negative pressure in the alternating pressure chamber, then air is sucked in from the auxiliary chamber through the venturi tube and the substance to be introduced is entrained in the usual way. If, on the other hand, there is overpressure in the alternating pressure chamber, the gases from the alternating pressure chamber flow through the venturi tube into the auxiliary chamber.
Due to the suction of the Venturi tube, however, the substance to be introduced is not returned in its supply line, but remains. also in the Di-Llckpliase - under suction and is only temporarily promoted to the auxiliary chamber instead of the Wechseleldriiekrauin. This effect can be supported by the fact that the Venturi tube is composed of two coaxial funnels separated from one another by an annular channel, of which the one connected to the alternating pressure chamber has a narrower opening than the other. The mixture blown into the auxiliary chamber is not lost.
This is because when gaseous substances are introduced, the auxiliary chamber acts as a premixing chamber for the following suction phase of the alternating pressure chamber. For the introduction of liquid and dusty substances, the auxiliary chamber is expediently designed as a vortex separator, from which the substance in question is then recycled back into its supply line. Achieved for liquids.
this can be done, for example, using a liquid metering device designed like a carburetor, the float chamber of which, from which the liquid is fed to the venturi tube via a nozzle, can be designed as an auxiliary chamber.
The invention can be used as a mixing and metering device of all kinds, provided that it is introduced into an alternating pressure chamber. It has proven to be particularly significant for deflagration devices, the alternating pressure chamber with the valve-less connected exhaust pipe forms an acoustic resonator that is excited in its natural frequency by periodic deflagration.
Because with such devices, in order to maintain the periodic deflagration process, it is particularly important that the mixture formation starts immediately when the negative pressure phase begins.
The scheme of a heater of this type is shown in Fig. 1. It consists of the heating tube 1, which connects valveless as an exhaust pipe to the combustion chamber 2, which is equipped on the inlet side with check valves 3 that open inward. In the previous embodiment, these inlet valves 3 were preceded by a chamber 6 into which the fuel nozzle 4 opened. The ignition source 5 was used for ignition and the muffler 7 was used for soundproofing.
The be known mode of operation is as follows If an ignitable mixture is blown into the chamber 2 for starting and this is brought to deflagration by means of the ignition source 5, the air plug in the exhaust pipe 1 is pushed into the muffler 7 from. Due to the inertia of the masses moved here, a negative pressure is generated in the combustion chamber 2 after the puffing, so that the valves 3 open and let in fresh air, which mixes with fuel when sweeping in front of the nozzle 4. The combustion chamber 2 is therefore immediately filled again with an ignitable mixture after the deflagration.
The temporary negative pressure in the combustion chamber 2 also has the consequence that part of the expelled gas column from the chamber 7 is sucked back through the exhaust pipe 1 and therefore swings back in the pipe 1. If the hot gas particles oscillating back meet a sufficiently prepared, fresh fuel mixture in the combustion chamber 2, a new deflagration is automatically ignited in this chamber, and the game is repeated periodically with a frequency,
which is determined by the natural frequency of the Helmholtz resonator formed by the combustion chamber and exhaust pipe 1. and it stimulates undamped vibrations in its natural frequency.
However, a prerequisite for safe and trouble-free operation of such devices is an immediately starting and precisely metered fuel supply for each suction cycle. If only one cycle fails, the device usually stops and has to be re-ignited. For this grande, the operational safety of such devices has left a lot to be desired.
By using the present invention, such devices can now be designed to be absolutely reliable. Fig. 2 shows schematically an embodiment of the fuel supply device designed according to the invention for this case. The deflagration chamber 12 is connected to the auxiliary chamber 10 via the Venturi tube 14, 19, in whose constriction zone the fuel line provided with a diaphragm 11 opens.
This is designed as a vortex separator, which is vented to the suction chamber in front of the valves 13.
During operation, the fuel is sucked in through the Venturi tube 14, 19 both when there is negative pressure in the combustion chamber 12 and when the combustion gases flow over from the combustion chamber 12 into the auxiliary chamber 10. The fuel is therefore constantly up to the mouth of the fuel line, so that it is introduced into the combustion chamber 12 without delay as soon as a negative pressure is created in this compared to the auxiliary chamber 10.
In order to obtain a suction effect within the Venturi tube with certainty even with relatively high overpressures in the alternating pressure chamber 12, this is preferably according to Fing. 3 composed of the two coaxial funnels 14 and 19 separated from one another by the annular space 18, of which the funnel 11 connected to the Weeliseldrtickraum 12 has a narrower opening than the opposite funnel 19.
In this way, the funnel 11 then acts as an injector for the fuel line connected to the annular space 18, which in turn. the more it sucks, the higher the pressure it is operated.
A particular advantage of the arrangement according to the invention is the excellent preparation of the fuel by the air that is already fuel-laden and carried away from the auxiliary chamber. This entrainment of the sucked th gases from the auxiliary chamber also favors non-liquid substances, such as. B. with coal dust, the För change of the substance to be imported.
In practice it is not always neces sary to separate the two funnels of the Venturi tube from one another by an annular gap 1.8. Thus, Fig. 4 shows an example in which, instead of this annular gap, a circular or slot-shaped opening 21 for the introduction of the fuel into the Venturi tube is seen before. In the example according to FIG. 4, a silencing chamber 16 connected upstream of the inlet valves 13 also serves as an auxiliary chamber, which with. the alternating pressure chamber 12 is connected via the Venturi tube.