DE150889C

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Publication number: DE150889C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung besteht aus U-Röhren oder Körpern, welche nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren geformt sind, so daß darin flüssige Massen zum Hin- und Herschwingen gebracht werden können". Der eine Schenkel jeder U-Röhre ist zur Aufnahme beliebiger Kraftgase bestimmt, welche .bei ihrere 'Einströmung und Ausdehnung die Flüssigkeit in den anderen Schenkel hiiiüberschieben und die in diesem zweiten Schenkel' vorhandene Luft zusammenpressen und als Druckluft aus dem Rohrschenkel hinausschieben.

Die Vorrichtung arbeitet als mehrstufiger Luftkompressor. Es sind mehrere solcher U-Röhren zu einer Vorrichtung so aneinander angeschlossen, daß sie in stufenweiser Wirkung hintereinander arbeiten, indem die Kraftgase von einer zur anderen U-Röhre fortschreiten, stufenweise expandieren und in den Axbeitsräumen die Luft von einem zum anderen Arbeitsschenkel stufenweise komprimiert wird.

In Fig. ι sind drei solcher U-Röhren hintereinander geschaltet und der Reihe nach mit a, b, c, d und e, f bezeichnet; a, c und e sind Kraftzylinder, b, d und f Arbeitszylinder, Kompressionsräume. Die Verbindungen zwischen den Kraftzylindern a, c und e sind durch Kammern II und III geschaffen, die der Luftzylinder b, d und f durch die beiden Kammern 2 und 3.

Durch die Öffnungen / und g treten Luft und Gas in eine Kammer I ein und werden darin gemischt und verbrannt. Ihr Überdruck öffnet das Rückschlagventil unter der Kammer I, so daß die Kraftgase in den Rohrschenkel α eintreten. Sie schieben dann die Flüssigkeit nach dem anderen Schenkel b hinüber, komprimieren die dort eingeschlossene Luft und bringen sie als Druckluft bei 4 zum Austritt.

Diese Druckwirkung dauert so lange, bis sich den Kraftgasen ein Austritt aus dem Zylinder α öffnet, indem das Sperrventil t_a aufgeht und damit den Weg in die Kammer II freigibt.

Jetzt gelangen die Gase in den Schenkel c und treiben hier, wie vorhin in a, die Flüssigkeit vor sich her. Sie werden nachher dabei selbst aus dem Schenkel ο herausgedrängt, weil die Flüssigkeit in a, b aus dem Gegenschenkel b einen größeren Druck erfährt und somit nach α hinübergeschoben wird von der in b einströmenden vorkomprimierten Luft.

Dies tritt spätestens ein, sobald für die Kraftgase auch aus c sich ein weiterer Ausweg eröffnet, wenn das Sperrventil t_c in c den Übergang nach e freigibt und damit für e den bekannten Arbeitsgang einleitet. Die Kraftgase schieben jetzt die dritte Flüssigkeitssäule nach dem zugehörigen Gegenschenkel f hinüber, sie expandieren dabei zur untersten Arbeitsspannung und blasen durch IV aus der Vorrichtung ab, sobald das letzte Sperrventil t_e in e sich geöffnet hat.

Damit verliert der Raum e seine Gasspannung und die vorher ganz nach / hinaufge-

triebeiie Flüssigkeit schwingt zurück und zieht hinter sich Luft aus der Atmosphäre in den Luftschenkel / ein.

Diese so eingesaugte Luft wird nun der Kompression übergeben, indem sie in den folgenden Kraftspielen erst einen Druckstoß in f empfängt, wobei die Flüssigkeit in e, f unter der Wirkung weiter nachströmender Kraftgase aus e wieder nach f hinüberfließt. Dadurch

ίο wird die soeben eingetretene Luft zusammengedrückt und nach der Luftkammer 2 geschoben. Von hier fließt sie nach dem Schenkel d über und wird dort weiter komprimiert, sobald ein neues Kraftspiel frisches Arbeitsgas in den Schenkel c bringt. Dieses wirkt mit seiner noch wenig verminderten Spannung auf weitere Kompression der Luft, und damit stellt sich die Spannung in der Luftkammer 3 so hoch, daß die Eintrittsspannung in dem nächsten Luftschenkel b der Luft auch dort Raum zu schaffen vermag gegen den Druck der aus α nach c überströmenden Kraftgase.

In dem letzten U-Rohr α, b erhält dann die

Luft ihre letzte Kompressionserhöhung und die. endgültige Spannung, wenn in α ein drittes Kraftspiel beginnt durch den Eintritt neuer, soeben entflammter Gase oder durch den Eintritt ganz frischen Gemisches.

In einem Apparat mit drei U -Röhren erhält also die Luft drei Druckstöße, um auf ihre endgültige Pressung zu kommen, den ersten aus der letzten Expansionsstufe der Kraftgase, den zweiten aus der mittleren und den dritten aus der ersten Expansionsperiode oder der Anfangsspannung" der Kraftgase.

Auf den Spiegeln der Flüssigkeitssäulen in den Luftkompressionszylindern b, d und f können Kugeln oder kolbenartig geformte Körper schwimmen, welche mit auf- und absteigen. Sie verschließen die Ausströmungsöffnungen, ehe die Flüssigkeit ganz an diese Öffnungen herankommt oder in diese eintritt, und verhindern so das Verspritzen der Flüssigkeit.

In den Zylindern b, d und f können auch dicht schließende Kolben laufen, welche durch ihr Eigengewicht oder durch Federbelastung auf die Flüssigkeit drücken und den Rücklauf der Flüssigkeit beschleunigen.

Der Wert einer solchen Beschleunigung des Rücklaufes liegt in der Steigerung der Leistungsfähigkeit der Vorrichtung. Damit wird nicht allein die volumetrische Leistung der Luftpumpe erhöht, sondern auch der Wirkungsgrad des Verbrennungsprozesses verbessert, insofern dieser sich in kurzer Zeit vollzieht und weniger Verluste durch Wärmeableitung nach außen erleidet.

Da also die Leistung der Vorrichtung abhängt von der Hubzahl pro Minute und da andererseits selbst gepreßte Flüssigkeiten von Natur aus ein begrenztes Beweglichkeitsvermögen besitzen, so wird man den Hubwechsel in der Flüssigkeit weitest zu erleichtern suchen, indem man für möglichst reichliche Querschnitte, also für leichten Durchgang sorgt und der Flüssigkeit selbst möglichst kurze Weg'e gibt.

Der Hingang der Flüssigkeit von den Gasseiten a, C₁ e usw. nach den Lufträumen b, d, f'. usw. vollzieht sich unter dem Gasdruck verhältnismäßig rasch, aber der Rücklauf bedarf der besagten Vorsorge, um überhaupt die gebräuchlichen mittleren Hubzahlen zu erreichen.

Demzufolge werden die Wandungen der Gasräume tunlichst mit Rücklaufventilen ausgerüstet (Fig. 2). Der Gasraum α ist als Rohrkörper gebildet aus Ringventilen m, η g, p usw., welche nach innen öffnen; wenn der in α eindringende Gasstrom oder der durch Verpuffung erreichte Überdruck die Flüssigkeit aus α hinaus nach b hinübertreibt, so strömt diese durch den unteren freien Querschnitt des Rohrkörpers; wenn aber die Flüssigkeit, unterstützt von dem Druck des Federkolbens, zurückströmt, so öffnen sich alle Ringventile um a, so daß der Flüssigkeitsweg stark verkürzt wird und sich rasch vollzieht.

Es ist hier der Raum b um den Gasraum a als Mantelraum angeordnet, einfach in der _go Weise, daß der Rohrkörper α in ein weiteres Rohr eingehängt ist, so daß der im weiteren Außenrohr verbleibende Raum den Luftschenkel b bildet.

Eine Reihe ähnlicher Gefäße, in welchen der Gasschenkel a, c, e, g je durch einen festen Einsatz und der Luftschenkel b, d, f, h je durch den im Außengefäß verbleibenden Ringraum gebildet wird, bilden in Fig. 3 zusammen einen Apparat, der in Fig. 1 aus U-Röhren gebildet ist. Es strömen die brennenden Gase von unten durch ein zentrales Rohr in den Raum α ein und komprimieren die Luft im Ringraum b, indem sie die Flüssigkeit aus a nach b hinübertreiben; dann öffnet sich das _log Ventil t_a und die ausströmenden Gase werden durch ein zweites Zentralrohr von unten in den nächsten Raum c eingeführt, so daß sie jetzt auf den Kompressionsraum d wirken. Dies bewirkt, daß nunmehr die in d kornprimierte Luft nach dem Kompressionsraum δ hinüberstreicht. Darauf öffnet sich weiterhin das Ventil t_c und es kommen die Räume e und f und schließlich g und h zur Wirkung, bis die expandierten Gase aus g durch das Ventil t_g ins Freie gelangen. Der Raum h ist als erster Luftraum dabei der Ansaugraum für frisch einzuholende Luft.

Diese Anordnung ist gewählt,, um die in Fig. 2 gezeichneten Mittel zur Beschleunigung des Rücklaufes einbauen zu können; man kann unschwer erkennen, daß die Einsätze a, c, e, g

in ihrem schraffierten Mantel Ringventile, wie m, n, o, p in Fig. 2 haben können und daß .auch Federkolben in die Ringräume h, f, d und b eingebaut sein können.
Eine sehr starke Verkürzung der Flüssigkeitswege tritt ein, wenn man die Einsätze a, c, e und g beweglich macht und an Kolben anschließt, wie dies in Fig. 4 gezeichnet ist.
Gibt man diesen Kolben Durchgangsventile

ίο je nach den Ringräumen b, d, f, h hin, so daß die Luft aus dem Räume über dem Kolben in den betreffenden Ringraum übertreten kann, so wird diese Luft im Ringraum zwischen den Ringkolben und die Flüssigkeit zusammengedrückt und von da aus in den nächstfolgenden Luftraum hineingepreßt, was auf folgende Art erfolgt:

Die brennenden Gase kommen wieder von unten durch das zentrale Rohr in den Raum a und ihr Überdruck verdrängt sowohl die Flüssigkeit nach dem Luftraum b hinüber, wie er auch den Rohrkolben, welcher eben den : Raum α umschließt, hochtreibt. Dabei wird nun die über dem Kolben angesammelte Luft durch die Kolbenventile hindurch schneller und leich- ; ter nach dem Ringraum b hineingelangen als die schwere und weniger bewegliche Flüssigkeit, so daß diese letztere eben nur einen ganz kurzen Weg machen wird. Die Flüssigkeit vermittelt aber dabei ebenso wie früher den Druck der Gase in α auf die Luft in b und wirkt so mit dem Kolben zusammen auf die Endkompression der Luft in b hin, sobald bei geöffnetem Gasventil t_a der Kolben niedergeht unter dem Druck, den die Luft aus d herüber auf seine große, obere Fläche ausübt. Durch das geöffnete Gasventil α pflanzt sich nämlich die Gasspannung fort in den Raum c hinüber und äußert auch dort ihre Druckwirkung nach unten und oben: nach unten durch Verdrängung der Flüssigkeit aus c nach d hin, nach oben durch gleichzeitiges Hochschieben des Kolbens. Durch die Kolbenbewegung wird neue Luft in den Raum d gebracht, dieselbe tritt¹ durch die Kolbenventile von oben her ein und ist früher von Ringraum / herübergekommen, als dort die Gase der vorangehenden Ladung gewirkt haben. Denn auch hier wird der Kolben hochgetrieben durch Gase, welche durch t_c eintreten und nochmals die Flüssigkeit und den Kolben bewegen und zusammenwirken lassen wie in a, b und c, d. Aus e, f treten die Gase durch t, e schließlich in g, h ein und gelangen, nachdem sie in g gewirkt haben, ins Freie.

Claims

Patent-Anspruch :

Vorrichtung zur Erzeugung von Druckluft in mehrstufiger Pressung, dadurch gekennzeichnet, daß Kraftgase in einer Reihe hintereinander geschalteter Rohre a, b, c, d, e, f usw. auf eine Flüssigkeit derart einwirken, daß diese auf eingeschlossene Luftmengen eine Reihe von wachsenden Druckstößen ausübt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.