DE141815C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

- Ju 141815 KLASSE 46«.

Der Gegenstand der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Druckflüssigkeit. Diese Vorrichtung besteht aus einem Niederdruckraum und einem Hochdruckraum, welche in absperrbarer Verbindung mit einem Verdichtungs- bezw. Explosion'sraum stehen und zwischen denen die Verbrauchsstelle eingeschaltet ist. Aus dem Niederdruckraum strömt die Arbeitsflüssigkeit in den Verdichtungsraum, verdichtet das in denselben vorher eingeführte, aus Luft und Brennstoff bestehende Gemenge und wird, sobald letzteres entzündet ist, durch den Explosionsdruck in den Hochdruckraum getrieben, aus welchem die Druckflüssigkeit zwecks Arbeitsleistung der Verbrauchsstelle zugeführt und nach ihrer Ausnutzung in den Niederdruckraum zurückgeleitet wird, während durch den Explosionsraum ein Luftstrom hindurchgeblasen wird, um diesen Raum von den Verbrennungsrückständen zu reinigen.

In dieser Maschine kann jede Art von Brennstoff (Gas, Erdöl, Kohlenstaub, Gemische des letzteren mit Gas usw.) verwendet werden; als Arbeitsflüssigkeit kann Wasser, Öl von entsprechend hohem. Entflammungspunkte oder dergl. dienen, und die Entzündung kann außer durch Verdichtung auch durch irgend eine der bei Explosionsmaschinen bekannten Zündvorrichtungen geschehen.

Jn den Zeichnunigen ist eine Vorrichtung veranschaulicht, welche mit staubförmigem Brennstoff betrieben wird.

Fig. I stellt einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung dar und zeigt deren Verbindung mit der Verbrauchsstelle — die eine Turbine, ein Peltonrad, eine Wassersäulenmaschine oder dergl. sein kann — sowie mit den zur Erzeugung von Preßluft und Ausblaseluft dienenden Vorrichtungen.

Fig. 2 zeigt einen Teil der Auslösevorrichtung für das Hebelwerk in größerem Maßstabe.

Fig. 3 bis 7 zeigen verschiedene Ausführungsformen einzelner Teile der Maschine.

Der Verdichtungs- bezw. Explosionsraum 1 ist von dem Niederdruckraum 2 durch den Kolben 4, in welchem ein unter Federbelastung stehendes Rückschlagventil 5 eingesetzt ist, und von dem Hochdruckraum 3 durch das Rückschlagventil 6 getrennt, welch' letzteres ebenfalls unter Federdruck steht.

Die Stange 7 des Kolbens 4 ist durch eine Gleitsteinführung mit einem um den Bolzen 8 des Untergestelles drehbaren Hebel 9 verbunden, an dessen einen Arm der Kolben einer Luftpumpe 10 angelenkt ist, während der andere Arm durch eine Feder 11 abwärts gezogen wird und durch eine Stange 12 mit den die Brennstoffzuführvorrichtung bewegenden Hebeln in Verbindung steht. An den Enden des Hebels 9 sind die Nasen 13 und 14 angebracht, von welchen die erstere auf der Nase 15 eines einarmigen Hebels 16 auf ruht, der durch die Stange 17 mit einer unter dem Druck einer Feder 18 stehenden Membrane 19

(2. Auflage, ausgegeben am 14. Februar igo8.)

verbunden ist. Die.· Membrane kann in dem Gehäuse 20 der Auslösevorrichtung, das durch ein absperrbares Leitungsrohr 21 Druckflüssigkeit aus dem Hochdruckraum 3 empfängt, verstellt werden.

Die andere Nase 14 des Hebels 9 kann auf eine Nase 22 eines die Luftbremse 23 bewegenden Hebels 24 wirken, welcher durch die Stange 25 mit der Ausblasvorrichtung verbunden ist. .

Der Hochdruckraum und der Niederdruckraum sind durch Leitungsrohre 26 und 27 mit der Verbrauchsstelle 28 und durch absperrbare Rohre 29 und 30 mit dem einerseits durch Rohr 31 mit der Luftpumpe 10, andererseits durch Rohr 32 mit der Einblasvorrichtung der Brennstoffzuführung in Verbindung stehenden Druckluftbehälter 33 verbunden. Ferner führen von diesen beiden Räumen Rohrleitungen 34,35 zu einem Gebläse 36, welches, mit Druckflüssigkeit (etwa nach Art der Orgelgebläse oder mittels Turbine) betrieben, die Ausblasluft zu liefern hat und durch ein Rohr 37 mit dem Explosionsraum 1 verbunden ist. Außerdem steht der Niederdruckraum 2 und der Raum unterhalb des Kolbens 4 durch Rohre 38 und 39 mit einer zur Förderung von Arbeitsflüssigkeit dienenden Pumpe 40 in Verbindung.

Die Kohlenstaubzuführung geschieht mittels eines zwischen Brennstoffbehälter 41 und Einblasvorrichtung 42 angeordneten, ruckweise gedrehten Kammerschiebers, welcher seine Bewegung' bei dem Niedergange der mit dem, Hebel 9 verbundenen Stange 12 durch Vermittlung der Hebel bezw. Stangen 44, 45, 46 erhält, durch welches der Kammerschieber jedesmal so weit gedreht wird, daß sich eine Kammer in den Mischraum entleert, während beim Aufwärtsgang der Stange 12 vom Hebel 46 aus die mittels Lenkerverbindung 52, 53 gemeinschaftlich bewegbaren Lufthähne 54 und' 55 geöffnet werden, deren Rückführung in die Schlußstellung eine Feder 61 bewirkt.

Dieser Einblasvorrichtung wird Druckluft durch das Rohr 32 aus dem Behälter 33 zugeführt. ■

Die zum Ausblasen des Explosionsraumes dienende Vorrichtung besteht aus dem im obersten Teil dieses Raumes angeordneten Auspuffventil 62 und einem in die Einmündungsstelle des Gebläserohres 37 in den Explosionsraum eingebauten Lufteinlaßventil 63. Diese beiden durch Federdruck geschlossen gehaltenen Ventile stehen unter der Wirkung von durch eine Stange 64 verbundenen Winkelhebelm 65 und 66, von welchen der letztere mit der Stange 25 des Luftbremsenhebels 24 verbunden ist. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß das Ventil 62 sich etwas früher öffnet als das Ventil 63, um einen eventuellen Überdruck im Explosionsraum zu beseitigen, ehe durch Öffnen des Ventils 63 frische Luft in diesen, Raum eingelassen und durch diese die Verbrennungsrückstände durch das offene Ventil 62 ausgetrieben werden.

Zur Nachförderung von durch Undichtheiten verloren gegangener oder zum Ersatz der gegebenenfalls verdampften Flüssigkeit ist die Fördervorrichtung 40 vorgesehen, welche ein Saugventil 67 und ein Druckventil 68 enthält, mit einem Saugrohr 69 und einem Windkessel 70 ausgestattet und gegen dieselben durch Hähne 71 und 72 absperrbar ist, die gemeinsam mittels Handhebel 73 verstellt werden können. Zwecks Förderung von Flüssigkeit — durch die Wirkung des als Pumpe arbeitenden Kolbens 4 — in den Niederdruckraum 2 können die beiden Hähne so eingestellt werden, daß der eine offen ist, wenn der andere schließt. Nach Einleitung des normalen Ganges wird die gegenseitige Stellung der Hähne (durch Änderung der Länge des ihre Küken verbindenden Lenkers) so geändert, daß beide Hähne entsprechend weit geöffnet werden, wodurch eine beständige Hin- und Herbewegung der Flüssigkeit in der Fördervorrichtung und ihren Leitungen, entsprechend der Bewegung des Kolbens 4, stattfindet.

In den Explosionsraum 1 ist ein Ablenkkörper 74 eingebaut, welcher den Zweck hat, die Flüssigkeit bei der Verdichtung in die Richtung des Pfeiles .v, bei der Explosion und darauffolgenden Expansion dagegen in die Richtung des Pfeiles y zu lenken, um Reibungen und Kontraktionen in dem mittleren Teil des rohrförmigen Raumes, sowie die Trichterbildung hintanzuhalten. Außerdem schützt dieser Körper den Kolben 4 vor zu starken Stößen bei der Explosion. An entsprechenden Stellen sind Standgläser, Manometer und Fülltrichter angebracht; der Explosiönsraum besitzt eine mittels Schraube 75 verschließbare Öffnung, in welche bei der Füllung ein Rohr eingesetzt wird, um durch Überlaufen der Flüssigkeit aus demselben anzuzeigen, daß die Füllung bis zu der richtigen Höhe erfolgt ist.

In die vom Druckluftbehälter 33 zu dem Hoch- und Niederdruckraum führenden Leitungen sind Druckreduzierventile 76 und yy eingeschaltet.

Zwecks Inbetriebsetzung der Maschine werden die Räume 1, 2 und 3 bis zur gezeichneten Höhe, ebenso die Kraftmaschine 28, sowie die Fördervorrichtung 40 samt Äöhre 39 mit Flüssigkeit gefüllt, die Feder 18 der Membranauslösung wird durch Zurückschrauben der Überwurfmutter vollständig entlastet und die Räume 2 und 3 werden mit Preßluft aus dem

Behälter 33 gefüllt. Schließlich wird noch der | Kammerschieber von Hand um i8o° gedreht, j so daß Brennstoff in den Mischraum gelangt, j und hierauf wird die Membranauslösung I durch Spannen ihrer Feder bis zu dem Punkte eingestellt, daß sie gerade noch nicht auslöst.

Wird nun das in die Leitung 26 vom Hochdrückraum zur Verbrauchsstelle eingebaute Einlaßorgan, ζ. B. eine Klappe, geöffnet, so setzt sich die Kraftmaschine sofort in Bewegung.

Da der Druck im Hochdruckraum 3 infolge der Entnahme von Flüssigkeit sinkt, wird der Druck der Feder 18 jenen der Membrane 19 überwinden und der Hebel 16 wird so ver- | stellt, daß die Nase 15 die Nase 13 des Hebels 9 freigibt. Dieser kann daher durch die Feder 11 abwärts gezogen werden, wodurch der Kolben 4 so lange gehoben wird, bis das andere Ende des Hebels 9 an einen Anschlag stößt. In dieser Stellung des Hebels gibt der Kolben den ringförmigen Durchflußquerschnitt zwischen dem Niederdruckraum und dem -Verdichtungs- bezw. Explosionsraum frei, während gleichzeitig durch die abwärts gezogene Stange 12 die Hähne 54 und 55 der Einblasvorrichtung geöffnet werden, so daß die im Mischraum befindliche Ladung in den Explosionsraum eingeblasen wird: Zufolge der Öffnung des Durchflusses tritt aus dem Niederdruckraum Flüssigkeit unter den Kolben 4 und hebt dessen Ventil 5, da ihr Druck größer ist als jener der im Explosionsraum be-Endlichen Flüssigkeit. Es strömt demnach in diesen Raum Flüssigkeit zu, welche das eingeblasene Gemisch von Luft und staubförmigem Brennstoff bis zur Selbstentzündung verdichtet. Durch die Explosion schließt sich das Ventil 5 und der Kolben 4 wird abwärts und so weit über seine Ruhelage bewegt, daß die Nase 14 des mitbewegten Hebels 9 unter die Nase 22 zu stehen kommt. Durch den Explosionsdruck hebt sich auch das Rückschlagventil 6 und läßt die im Explosionsraum befindliche Flüssigkeit in den Hochdruckraum 3 übertreten. Der Druck und die Flüssigkeitssäulen sind so berechnet, daß durch die lebendige Kraft der Flüssigkeitssäule, welche dieselbe durch den früheren Überdruck erhalten hat, so lange Flüssigkeit überströmt, bis die Spannung im Explosionsraum annähernd dem äußeren Luftdruck entspricht, d. h. soweit es bei gleichen Volumen vor der Verdichtung und nach der Explosion eben möglich ist.

Dadurch, daß der Druck im Hochdruckraum 3 wieder gestiegen ist, ist die Membrane und daher auch die Nase 15 wieder in die frühere Stellung . gebracht worden. Da der Druck' auf den Kolben 4 nachgelassen hat, kann der Hebel 9 durch seine Feder 11 wieder zurückbewegt werden, bis die Nase 13 auf der Nase 15 aufruht, d. h. ihre Anfangsstellung einnimmt.

Bei dieser Rückbewegung wird der Hebel 24 von der Nase 14 mitgenommen und infolgedessen werden die Ventile 62 und 63 der Ausblasvorrichtung nacheinander verstellt, so daß durch den Explosionsraum nach Beseitigung etwaigen Überdruckes in demselben ein Luftstrom geblasen und dadurch die Reinigung, sowie gleichzeitig die Kühlung des oberen, nicht mit Flüssigkeit gefüllten Teiles des Explosionsraumes bewirkt wird. Mit Hülfe der Luftbremse kann die Dauer der Ventilöffnung nach Bedarf eingestellt werden.

Sinkt "nun der Druck im Hochdruckraum wieder, so wiederholt sich der beschriebene Arbeitsvorgang.

Wenn in dieser Maschine gasförmiger Brennstoff zum Betriebe verwendet wird, so kann an dem Oberteil des Explosionsraumes beispielsweise ein elektrischer Zünder 78 angebracht und der Stromschluß durch eine den einen Kontakt verstellende Membrane bewirkt werden, die für verschiedene Drücke einstellbar ist. Dieser Zünder kann auch bei Benutzung der beschriebenen Kohlenstaubzuführung vorgesehen sein, um als Sicherheitszünder zu dienen, falls Selbstzündung durch die Verdichtung aus irgend einem Grunde nicht eintritt.

Da auch dann noch die Möglichkeit vorhanden ist, daß eine Zündung ausbleibt, so kann, um die gleiche Wirkung, welche sonst die Explosion hervorbringt, durch Druckluft erzielen zu können, vom Rohr 31 eine Leitung 79, die in den Explosionsraum führt, abgezweigt werden, in welche ein Hahn 80 (Fig. 2) eingeschaltet ist. Dieser Hahn wird bei weiterem Sinken des Druckes im Raum 3 und dem dadurch hervorgerufenen weiteren Ausschwingen des Hebels 16, nach rechts, der hierbei eine Nase 81 des Hahnhebels 82 ganz freiläßt, durch die zur Wirkung gelangende Feder 83 geöffnet, so daß der Druckluftbehälter 33 durch das Rohr 31 und die Leitung 79 mit dem Explosionsraum verbunden und Druckluft in letzteren eingelassen wird. Nach der Explosion wird dann der Hahn 80 wieder geschlossen, indem der Hebel 82 durch eine mit dem Hebel 9 verbundene Stange 84 wieder in seine frühere Lage zurückgeführt wird.

Der Ventilkolben 4 kann auch, wie Fig. 3 zeigt, mit einem besonderen Kolben 86 verbunden sein. Wenn das Ventil 5 infolge der Explosion sich schließt, wird der Kolben 4 sofort abwärts bewegt, und zwar mit einem Drucke, der der gesamten Kolbenfläche ent-

spricht; sobald aber der Durchfluß zwischen Niederdruckraum und Explosionsraum geschlossen ist, wird sich das Ventil 5 heben und die unter demselben befindliche Flüssigkeit in den Kompressions- bezw. Explosionsraum übertreten lassen, wobei nur noch der Kolben 86 belastet ist.

Das Ringventil 6 kann die aus Fig. 4 ersichtliche Anordnung" erhalten, und das Einblasventil 63 kann so angebracht sein, daß es sich durch den Druck des Gebläsewindes öfiEnet, wenn sich das Ausblasventil 62 bereits geöffnet hat, während der Schluß beider Ventile durch Federdruck erfolgt'

An Stelle eines Ringventils 6 könnten auch mehrere in einer oder mehreren Ringreihen angeordnete, voneinander unabhängig bewegliche Ventile benutzt werden, wie dies die Fig. 5·, 6 und 7 veranschaulichen. Um Trichterbildungen im Flüssigkeitsspiegel infolge Reibung der Flüssigkeit an den Wänden des Explosionsraumes hintanzuhalten und dadurch zu verhüten, daß die Explosionsgase, ohne Flüssigkeit zu fördern, in den Hochdruckraum schlagen, muß die Länge der Flüssigkeitssäule im Verhältnis zum Querschnitt groß gemacht werden. Die Trichterbildung wird dadurch zwar nicht ganz verhindert, aber doch vollkommen unschädlich gemacht.

Aus diesem Grunde ist eine röhrenförmige Zwischenwand 87 (Fig. 1) innerhalb des Explosionsraumes angeordnet, so daß die Flüssigkeit den Umfangstcilen der Säule entnommen wird. Der Ablenker 74 begünstigt diesen Vorgang.

Außerdem kann der zwischen dieser Wand 87 und der Trennungswand zwischen Hochdruckraum und Explosionsraum vorhandene Ringraum durch die radialen Rippen 88 noch in einzelne Abteilungen zerlegt sein. Dies zeigen die Fig. 4, 5, 6 und 7 in verschiedener Ausführung.

Bei den gezeichneten Anordnungen sind die Rippen auch nötig, weil dieselben die Träger für die Wand 90 bilden.

In die Leitung 27 von der Verbrauchsstelle zum Niederdruckraum können unter Umständen auch Filter 89 eingeschaltet werden, um die Flüssigkeit, nachdem sie Arbeit geleistet hat, von der in geringen Mengen mitgerissenen Asche zu befreien und gereinigt in den Niederdruckraum zurückzuführen.

Die Maschine wird durch die Arbeitsflüssigkeit vollständig und beständig gekühlt, so daß sehr hohe Verdichtung, ohne vorzeitige Zündung zu befürchten, angewendet werden kann. Der Anfangsdruck wird daher ein sehr hoher, weshalb die Maschine bei geringer Größe einen bedeutenden Wirkungsgrad besitzen wird.

Claims (6)

Patent-Ansprüche:

1. Maschine zur Erzeugung von Druckflüssigkeit durch die Druckerhöhung, welche bei Verbrennung oder Explosion eines verbrennbaren Gemisches auf eine Flüssigkeitssäule eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit das in den Verbrennungsraum eintretende Gemisch komprimiert und die Geschwindigkeiten und Querschnittsverhältnisse der Flüssigkeitssäulen so bemessen sind, daß die lebendigen Kräfte der Flüssigkeitssäulen zur Geltung kommen und so wie ein Schwungrad wirken, und nach vollendeter Expansion Frischluft durch den Expansionsraum geblasen wird, um die Verbrennungsrückstände zu entfernen.

2. Maschine nach Anspruch 1, bei welcher man die Kompression bis zur Selbstzündung treiben will, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile und Flüssigkeitssäulen so angeordnet sind, daß die lebendigen Kräfte während der Kompressionszeit nach dem Kompressionsraum gerichtet sind, damit sich bei einem den Druck im Behälter 3 (Hochdruckraum) übersteigenden Kompressionsdruck das Ventil 6 (welches den Raum 1, der mit dem eigentlichen Kompressionsraume in Verbindung ist, vom Hochdruckraum trennt) nicht öffnet und die lebendige Kraft während ■ der Expansion nach diesem Ventile gerichtet ist, um die Expansion genügend weit unter den Druck im Hochdruckbehälter treiben zu können.

3. Eine Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Verbrauchsstelle 28 verbundene Niederdruckraum 2 gegen den Explosionsraum 1 durch einen mit Rückschlagventil 5 versehenen Kolben 4 oben geschlossen ist, welcher einen die Luftpumpe 10 antreibenden Hebel 9 bewegt, der mittels der Stangen bezw. Hebel 25, 66, 64, 65 die Ventile 62, 63 und mittels der Stangen bezw. Hebel 12,44, 45,46 die Brennstoffzuführungsvorrichtung steuert.

4. Eine Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einerseits unter dem Druck der Luft aus dem Hochdruckraum 3, andererseits unter regelbarem Federdruck stehende Membrane 19 mit einem die Nase 15 tragenden Hebel 16 verbunden ist, welcher bei Verminderung des Luftdruckes im Membrangehäuse 20 den Hebel 9 freigibt, so daß der Kolben 5 nach oben dem Explosionsraum 1 zu sich bewegen kann.

5. Eine Maschine nach Anspruch 1, ge-

kennzeichnet durch einen in die Druckluftleitung 79 eingeschalteten Hahn 80, welcher bei stärkerer Druckabnahme im Hochdruckraum 3 und dadurch bedingten größeren Ausschwenkung des Hebels 16 mittels eines federbelasteten Hahnhebels. 82 geöffnet wird, zum Zweck, Druckluft in den Explosionsraum beim Anlassen und beim Ausbleiben einer Zündung einführen zu können.

6. Eine Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in den Explosionsraum eingebauten Ablenkkörper 74, und durch eine rohrförmige Zwischenwand 87 innerhalb dieses Raumes, welche durch radiale Rippen 88 mit der Wand des Explosionsraumes verbunden ist, zum Zweck, Trichterbildungen im Flüssigkeitsspiegel innerhalb des Explosionsraumes zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.