DE13196C - Offene Luftmaschine - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

(Herault, Frankreich).

Offene Luftmaschine.

R, Fig. i, ist ein Luftbehälter, in welchem auf beliebige Weise Luft auf beispielsweise 5 Atmosphären Druck verdichtet worden ist. Wird dann durch die auf dem Roste G befindliche Feuerung die Temperatur auf 27 2 ° C. erhöht, so wird der Druck im Behälter R verdoppelt. Oeffnet man nun das Ventil r, so strömt die heifse Luft nach den Cylmdern MN. Die Kolben PP' stehen in gleicher Höhe und heben und senken sich mit einander. Man öffnet gleichzeitig die Ventile AA' A". Die Luft kommt aus dem Behälter R durch das Rohr T, tritt durch das Ventil A über den Kolben P und drückt diesen herab;, die unter ihm befindliche Luft entweicht durch A' und gelangt über den Kolben P' im Cylinder JV. Der Raum zwischen der Unterseite des Kolbens P und der Oberfläche von P' ist vom vorigen Kolbenspiel her mit heifser Luft von ίο Atmosphären Druck gefüllt. Die zwischen den beiden Kolben eingeschlossene Luft wirkt zwar dem Niedergange des Kolbens P entgegen, da aber P' eine gröfsere Kolbenfiäche hat als P, so ist die Gesammtwirkung gleich dem äufseren Druck auf den Kolben P, vermehrt um die Druckdifferenz, welche infolge der ungleichen Kolbenflächen von oben auf den Kolben P' ausgeübt wird. Die unter dem Kolben P' befindliche Luft entweicht durch A" ins Freie. Wenn man dann die Ventile AA' A" schliefst und die Ventile B B' B" öffnet, so wiederholt sich von unten her dieselbe Wirkung auf die Kolben, indem die heifse Luft aus dem Behälter R durch B einströmt und durch B" wieder entweicht.

Von der Hauptwelle der Maschine aus wird ein Kolben p in einem Cylinder m bewegt, welcher gleiche Höhe, aber den fünffachen Querschnitt des Cylinders M hat. Wenn der , Kolben p drei Viertel seines Hubes niedergeht, so wird die darunter befindliche Luft, nach der Theorie des Erfinders, auf 5 Atmosphären verdichtet, und zwar in einem dem Cylinder M gleichen Räume. Führt man diese Luft dann in den Behälter R, so verdoppelt sich ihre Spannung durch die Hitze und ersetzt den Verlust, der durch den Gang der Maschine entstanden ist. Um jedoch in den Heifsluftkessel zu gelangen, mufs diese Luft mindestens auch eine Spannung von 10 Atmosphären haben. Dies wird dadurch erreicht, dafs der Kolben / so weit niedergeht, bis die unter ihm befindliche Luft genügende Spannung erhält, um ein Ventil a' zu öffnen und durch dasselbe in die Röhre CE, welche in den Heifsluftkessel R mündet, zu entweichen. Da nun der Kolben p bei dieser Verdichtung einen grofsen Widerstand zu überwinden hat, so würde die von den Kolben PP' ausgeübte Kraft bald aufgehoben und die Maschine stillgesetzt werden, wenn dies nicht durch eine später beschriebene mechanische Vorrichtung verhütet würde. Die von der Pumpe m durch b oder a, je nachdem der Kolben auf- oder niedergeht, angesaugte Luft wird durch die Ventile a' b' in den Heifsluftkessel R gedrückt und dort erhitzt. Da hier-

nach die Verluste des Heifsluftkessels mit jedem Kolbenschlage wieder ersetzt werden und die Temperatur durch die Feuerung beständig auf 272° C. erhalten wird, so geht die Bewegung ununterbrochen vor sich.

Die Gröfse des Heifsluftkessels R mufs nach Angabe des Erfinders wenigstens das Zehnfache des Inhalts vom Cylinder M, der Inhalt des zweiten Cylinders N mufs das Fünffache des Cylinders M betragen.

Die Verdichtungspumpe in wird durch einen Kniehebelmechanismus betrieben, dessen Kraft ungefähr in demselben Mafse wächst, als die Kraft der Arbeitskolben infolge der Expansion abnimmt. Die Pleuelstangen desselben haben ein Schraubengewinde A, Fig. 6, um sie verlängern oder verkürzen zu können. B ist eine Mutter auf A, durch welche der Kopf C kürzer oder langer gestellt wird.

Die Wirkungsweise des Kniehebelmechanismus ist aus Fig. 5 ersichtlich. Der Antriebskolben ist hier mit P, die Pumpe mit P' bezeichnet. Letztere könnte ebensowohl bei A angekuppelt sein, und es würde dann B feststehen. Die in Fig. 5 gezeigte Stellung ist zu vermeiden, sie soll nur andeuten, dafs, wenn ein Kolben den halben Hub gemacht hat, der andere den Hub beginnt. Der Erfinder empfiehlt, zwei Pumpencylinder anzuwenden anstatt eines doppeltwirkenden, welcher nur in besonderen Fällen vortheilhaft sei.

Die beiden zur Luftverdichtung dienenden Cylinder stehen über einem Wasserbehälter, und ein Wasserstrom ergiefst sich auf die Aufsenfläche der Kolben, um von da in den Behälter zu gelangen. Diese Kolben sind oben offen, das Wasser wird durch ein Rohr zugeführt, welches über jedem Cylinder eine Ausflufsöffnung hat. Die in den Cylindern zu verdichtende Luft tritt durch in den Kolben angebrachte Ventile ein und entweicht durch andere Ventile, welche im unteren Theile der Pumpe angeordnet sind. Die Cylinder haben nahe . ihrem oberen Rande seitliche Oeffnungen, und der Kolben reicht, wenn er sich in der höchsten Lage befindet, mit seiner Oberfläche nicht ganz bis an diese Oeffhung. Auf diese AVeise wird das sich im Cylinder sammelnde Wasser herausbefördert, und es bleibt doch immer eine dünne Schicht auf der oberen Kolbenfläche. Wenn die Luft in den Cylindern verdichtet ist, so steht sie immer mit metallischen Flächen, die durch fliefsendes Wasser gekühlt werden, in Berührung. Aufserdem bespült das vom Kolben angesaugte Wasser die Innenwände des Cylinders mit um so gröfserer Schnelligkeit, als das Kolbenspiel rascher vor sich geht. Diese Abkühlung der Luft während der Verdichtung erspart die Kraft, welche sonst durch ihre Ausdehnung verloren .geht, und sie gestattet den Pumpen, mehr zu leisten und verdichtete Luft von der Temperatur der umgebenden Atmosphäre zu liefern. Um die Abkühlung des Pumpenkörpers noch wirksamer zu machen, könnte man noch im Metall des Cylinders halbrunde oder konische Rinnen anbringen, welche die Widerstandsfähigkeit des Cylinders nicht schwächen, die der Kühlung ausgesetzte Fläche aber wesentlich vergröfsern. Die Stärke der Cylinderwandung nimmt von unten nach oben hin allmälig ab, da der Druck am Ende des Kolbenganges am gröfsten ist.

Um eine schnelle Erhitzung der Luft im Behälter R herbeizuführen, werden Metallgewebe angewendet. In ein Rohr von gezogenem Eisen in der Stärke eines Flintenlaufes setze man Scheiben von Drahtgewebe, welche mit etwas gröfserem Durchmesser als das Rohr ausgeschlagen werden, und deren Rand unter einem Balancier Y₃ mm . umgebogen wird. Ein solches Rohr kann auf 1 m Länge 2000 Gazescheiben enthalten, welche vermöge ihres geringen Durchmessers und ihres engen Anschlusses an die Wandungen des Rohres, mit dem sie Reibung haben, sehr schnell die Temperatur des von der Flamme umspülten, erforderlichenfalls gewundenen Rohres annehmen und sie an die hindurchgeleitete Luft abgeben. Aufserdem wird die Luft beim Durchgang durch diese Rohre in hohem Grade durch einander gemengt, da die Scheiben dicht hinter einander stehen und ihre Maschen nicht parallel laufen, indem die Scheiben, wie es gerade kommt, eingesetzt werden.

Die Anwendung gerader Rohre A, Fig. 7, ist der von gewundenen vorzuziehen. Die Rohre sind an ihren Enden durch eingeschraubte Stöpsel C verschlossen und stehen mit einander durch kurze Röhren B in Verbindung. Reicht der Querschnitt eines solchen Rohres nicht für den Durchgang der Luft aus, so kann eine Anzahl derselben so zusammengestellt werden, dafs zwei, vier, sechs oder mehr auf einmal von der aus den Pumpen kommenden kalten Luft durchstrichen werden, Fig. 8. Damit diese Röhren sich unter der directen Einwirkung der Flamme nicht ziehen, so werden sie durch die Verbrennungsgase erhitzt.

Der ganze Heifsluftkessel ist in Fig. 3 dargestellt. Die in dem Heizraum befindliche Feuerung bestreicht eine eiserne Büchse A, in welche die von den Pumpen kommende Luft durch die Röhre P eintritt. Die Büchse A wird vor der directen Einwirkung der Flamme geschützt durch eine mehr oder weniger dicke Umhüllung aus Asbest (Amianth); im übrigen ist sie flach geformt und im Innern mit einer schneckenförmig, gewundenen Scheidewand versehen, welche mit Eisendrehspänen angefüllt ist.

Aus der Büchse tritt die Luft durch das Rohr B in die beschriebenen Heizrohren C C, die durch Röhren D D verbunden sind. Hier wird die Luft weiter erhitzt und gelangt dann

durch die Rohre EE in den den Herd und die Büchse A umschliefsenden ringförmigen Raum FF, in welchen sie in dünner Schicht strömt und vollends erhitzt wird. Von da tritt die Luft durch das Rohr HH in den Kessel I, welcher unter Einwirkung eines Theils der im Feuerraum erzeugten Hitze steht und auf der erforderlichen Temperatur erhalten wird. T ist die Rauchkammer, R der Durchgang des Rauches von T nach dem Schneckengang Q Q, welcher die Hitze rings um den ringförmigen Räum FF festhält. S ist der Abzug des Rauches, K ein Sicherheitsventil, J das nach der Maschine führende Rohr. Vor ihrem Eintritt in den Behälter I hat die Luft alle Räume durchströmt, in denen die Wärme des Feuerraumes ausgestrahlt wird.

Das Eisen kann durch Kupfer ersetzt oder auf galvanischem Wege mit einem Kupferüberzug oder auch mit Aluminium überzogen werden. Ferner ist es zweckmäfsig, alle direct der Flamme ausgesetzten Flächen mit einer Asbestschicht zu bedecken, welche sie schützt, ohne zugleich die Erhitzung zu verhüten. Um den Wärmeverlust durch Ausstrahlung zu verhüten, kann der Kessel auch von aufsen mit einem Mantel von Asbest oder Schlackenwolle bekleidet sein.

Ein Thermometer und ein Manometer L zeigen etwaige Undichtigkeiten an; eine Handpumpe dient dazu, den Luftverlust zu ersetzen. Die Temperatur darf 310⁰ C. nicht übersteigen, weshalb die Scala des Thermometers, an welchem die Kugel und der untere Rohrtheil aus Eisen, der obere aus Glas ist, nur bis 310⁰ geht. Ein zweites Thermometer befindet sich in dem Behälter, wo die Pumpen die atmosphärische Luft einsaugen. Zwischen den beiden Thermometern mufs eine Differenz von 27 2 ° C. eingehalten werden.

Bei der Ingangsetzung der Maschine hat der Maschinist zuerst, um die der Heizung ausgesetzten Flächen zu schonen, mit einer kleinen Handpumpe im Luftkessel eine Luftverdünnung hervorzubringen; wenn er dann angefeuert hat, läfst er die Luft ganz allmälig durch ein Ventil in dem von den Pumpen kommenden Rohr ein. Wenn die Luft vollständig eingelassen ist, wird das Ventil geschlossen, der erforderliche Druck im Kessel erzeugt, bis er zum Antrieb der Maschine genügt, und dann das Schwungrad V mit der Hand in Gang gesetzt.

Zum Schmieren ist nach Angabe des Erfinders am besten Leinöl zu benutzen, dessen Siedepunkt bei 316⁰ C. liegt. Die Theile, welche kalt bleiben, werden mit gewöhnlichem OeI geschmiert.

In Fig. 2 ist eine vollständige Heifsluftmaschine dargestellt. A A' sind der grofse und der kleine Arbeitscylinder, B B' die Kolbenstangen, C die Pleuelstange, D das Excenter, EE' Pleuelstangen, welche direct auf der Kurbel der Hauptwelle befestigt sind und die Bewegung auf die Kniehebel HH¹H¹¹H'" übertragen, welche ihrerseits die Kolben der Luftverdichtungs-Pumpen treiben. / ist die Führung für eine Pumpenstange, J die Kolbenstange einer Pumpe. KK' sind die beiden Luftverdichtungspumpen. Sie werden beständig durch einen Wasserstrom gekühlt und sind einfach wirkend; LLL die Röhren, welche die verdichtete Luft nach dem Heifsluftkessel führen, MM Gestell aus Gufs für die Pumpen und den Kniehebelmechanismus, NNN Grundplatte und Gestell, mit MM vereinigt, zum Tragen der Maschine, O Tragbock für das Lager der Hauptwelle, PP Traggestell für den kleinen und grofsen Arbeitscylinder, Q Einlafsrohr der heifsen Luft aus dem Kessel in die Cylinder, Q' Ausströmungsrohr, RR Heifsluftkasten, in welchen die Verbrennungsgase durch das Rohr S einströmen, T der Schornstein, welcher ins Freie führt. Der Behälter für das Kühlwasser unter den Pumpen ist nicht gezeichnet. Ebenso sind andere bekannte Theile, Regulator, Riemscheibe, Wasserrohre etc., fortgelassen.

Claims (3)

Patent-AnSprüche:

1. Die Kniehebelübersetzung zwischen den Arbeitskolben und den Pumpenkolben.

2. In Heifsluftmaschinen die Construction des Heifsluftkessels aus der Büchse A, dem Schneckengang Q, dem Ringe F, den Rohren PBCDE und H und dem Behälter /

3. In Heifsluftmaschinen die Lufterhitzungsröhren C des Heifsluftkessels mit den eingesetzten Drahtgewebescheiben.

Hierzu I Blatt Zeichnungen.