DE20783C

DE20783C - Innovations in hot air machines

Info

Publication number: DE20783C
Application number: DENDAT20783D
Authority: DE
Original assignee: CH. W. siemens in London

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

In dem oberen Theil eines Cylinders wird eine glockenförmige Kammer durch die in ihrem Innern bewirkte Verbrennung von Brennmaterial erhitzt. In diese Kammer wird Luft durch ein Rohr eingeleitet, welches mit Fächern oder Rippen versehen sein kann, um eine grofse Oberfläche darzubieten, zur Aufnahme der Hitze der Verbrennungsproducte und zur Uebermittelung dieser Hitze an die einströmende Luft. Um diese Kammer wird ein am besten aus Kupfer 'bestehender, ringförmiger Regenerator angebracht, der auf einem mit der Kammer ein Stück bildenden Rost aufruht und aus einer Anzahl Sieben aus Drahtgewebe oder aus Metallstücken mit Zwischenräumen besteht. Der untere Theil dieses Regenerators wird auf diese Weise durch Wärmeleitung von der Kammer erhitzt und erhält weitere Hitze durch die nach ihrer Expansion aus dem Cylinder austretenden Gase. Die comprimirte und erhitzte Luft, welche von dem Regenerator kommt, wird durch . die in dem Cylinder befindliche Kammer weiter erhitzt, um den Kolben vorwärts zu treiben. In manchen Fällen ist es vortheilhaft, eine kleine Menge Wasser in die Leitung einzulassen, welche nach der kühlsten Seite des Regenerators führt. Dieses Wasser wird dann, indem es mit der Luft durch den Regenerator hindurchgeht, in Dampf verwandelt, und hilft auf diese Weise die Maschine bethätigen.In the upper part of a cylinder a bell-shaped chamber is opened by the in their interior is heated by combustion of fuel. In this chamber will Air introduced through a tube, which can be provided with fans or ribs to to present a large surface for absorbing the heat of the products of combustion and to transmit this heat to the incoming air. To this chamber will a ring-shaped regenerator, best made of copper ', mounted on a with the chamber a piece of grate rests and a number of sieves made of wire mesh or consists of pieces of metal with spaces in between. The lower part of this regenerator is heated in this way by conduction from the chamber and receives further heat from after its expansion gases emerging from the cylinder. The compressed and heated air, which from the Regenerator comes through. the chamber in the cylinder is further heated, to drive the piston forward. In some cases it is beneficial to be a little To let the amount of water into the line, which is after the coolest side of the regenerator leads. This water is then, by passing through the regenerator with the air, transformed into steam, thus helping to operate the machine.

Diese combinirte Wirkung von heifser Luft und Dampf kann während des Ganges der Maschine durch Einspritzen von Wasser in den pumpenden Theil des Cylinders fortgesetzt werden. Dieses Wasser erhält alsdann den erwähnten Theil des Cylinders kühl und wird, indem es mit der comprimirten Luft durch den Regenerator in den Cylinder eintritt, in Dampf verwandelt. Anstatt Wasser kann man auch einen flüchtigen Kohlenwasserstoff, wie z. B. Gasolin oder eine begrenzte Menge Kohlenwasserstoffgas in den Cylinder einführen, welches sich alsdann bei der Berührung mit der heifsen Kammer entzündet und hierdurch den Kolben vorwärtstreiben hilft.This combined action of hot air and steam can occur during the operation of the machine by injecting water into the pumping part of the cylinder. This water then keeps the mentioned part of the cylinder cool and becomes cool as it passes through the air with the compressed air Regenerator enters the cylinder, transformed into steam. Instead of water, you can too a volatile hydrocarbon such as B. gasoline or a limited amount of hydrocarbon gas into the cylinder, which then ignites on contact with the hot chamber and thereby the Propelling the piston forward helps.

Die Maschine kann von irgend einer bekannten Construction sein, mit einem oder mehreren Cylindern; diese können einfach oder doppelt wirkend sein, und jeder kann zwei oder mehrere der beschriebenen Heizkammern aufnehmen. Hier sei ein verticaler Cylinder mit einer Heizkammer angenommen. Der Cylinder besteht aus zwei Theilen, einem oberen heifsen Theil, welcher mit Bleiglätte, feuerfestem Thon oder anderem feuerfesten Material ausgefüttert wird, und einem unteren Theil, der von einem Wassermantel kühl gehalten wird. Dieser Cylinder ist in seinem unteren Theil mit einem Penn'sehen Kolben mit rohrförmiger Kolbenstange versehen, so dafs dort eine ringförmige Kammer gebildet wird, welche einen kleineren Umfang hat, als der obere heifse Theil. Dieser Kolben ist auf seiner Stirnseite mit einem feuerfesten Schild versehen, welches den heifsen Theil des Cylinders . beinahe ganz ausfüllt, wenn der Kolben an der höchsten Stelle seines Aufwärtshubes angelangtThe machine can be of any known construction, with an or multiple cylinders; these can be single or double acting, and each can be two or accommodate several of the heating chambers described. Here is a vertical cylinder adopted with a heating chamber. The cylinder consists of two parts, an upper one called part, which is covered with black lead, refractory clay, or other refractory material is lined, and a lower part, which is kept cool by a water jacket will. This cylinder is in its lower part with a Penn's piston with a tubular shape Piston rod provided so that an annular chamber is formed there, which has a smaller circumference than the upper hot part. That piston is on his Front face provided with a fire-proof shield, which covers the hot part of the cylinder . almost completely filled when the piston reaches the highest point of its upward stroke

ist. Die rohrförmige Kolbenstange geht durch eine Stopfbuchse, im Cylinderboden und ist mit einer Kurbel der Maschinenhauptwelle verbunden, welch letztere ein schweres Schwungrad trägt.is. The tubular piston rod goes through a stuffing box in the cylinder base and is with a crank connected to the main shaft of the machine, the latter being a heavy flywheel wearing.

An dem unteren Ende des Cylinders befindet sich ein Kanal, welcher mit Hülfe eines Schiebers abwechselnd mit einer Einlafsöffnung für Luft und mit einem starken Behälter in Verbindung gesetzt wird. Dieser Behälter kann in dem Ventilkasten selbst angeordnet sein oder aus einem besonderen Raum bestehen. Der ringförmige Kolben zieht bei seinem Aufgange Luft ein, welche alsdann bei dem Niedergange des Kolbens in den Behälter hineingeprefst wird. Von diesem Behälter wird eine Ladung von Luft zu dem Kopf des Cylinders geleitet, welche bei ihrem Durchgange durch den Regenerator heifs wird und dann bei der Berührung mit der heifsen glockenförmigen Kammer noch stärker erhitzt wird, wobei sie ihr Volumen vergröfsert und durch diese Expansion den Kolben niedertreibt. Bei dem Aufgange des Kolbens wird die Luft, welche in dem Cylinder Arbeit verrichtet hat, durch den Regenerator hindurch ausgetrieben und giebt bei ihrem Durchgange den gröfsten Theil ihrer Hitze an den Regenerator ab, der alsdann seinerseits diese Hitze der darauffolgenden frischen Luftladung abgiebt. Die ausgetriebene Luft kann in den Kamin geführt werden, um den Zug zu verstärken.At the lower end of the cylinder there is a channel, which with the aid of a slide alternating with an inlet opening for air and with a strong container in connection is set. This container can be arranged in the valve box itself or consist of a special room. The ring-shaped piston pulls when it opens Air, which is then forced into the container when the piston descends will. From this container a charge of air is sent to the head of the cylinder, which becomes hot as it passes through the regenerator and then when it is touched with the hot bell-shaped chamber is heated even more, reducing its volume enlarges and drives down the piston through this expansion. At the rise of the piston the air, which has done work in the cylinder, passes through the regenerator expelled and, as it passes, gives the greater part of its heat to the regenerator which then in turn gives off this heat to the subsequent charge of fresh air. The expelled air can be fed into the chimney to increase the draft.

In der Zeichnung ist ein senkrechter Schnitt durch eine Maschine dieser Art dargestellt. A ist der untere comprimirende, durch Wasser gekühlte Theil des Cylinders und B der obere Cylindertheil, welcher mit feuerfestem Material ausgefüttert ist. Die Stange des Kolbens C ist hohl und die der heifsen Luft ausgesetzte Stirnseite des Kolbens mit einem Schild aus feuerfestem Material versehen. Dieser Schild ist oben ausgehöhlt, um der glockenförmigen Kammer N Platz zu machen. Die Schmiertöpfe a und b dienen zum Schmieren der reibenden Flächen der Kolbenstange und des Kolbens, sowie des Zapfens der Verbindungsstange. Die Kurbelwelle E bewegt mit Hülfe der Kegelräder F ein cylindrisches Drehventil, welches den Behälter für comprimirte Luft bildet. Bei Drehung desselben bringt der untere Theil dieses Ventils den ringförmigen Cylinder A abr wechselnd mit der freien Luft und mit dem Behälter in Verbindung, und der obere Theil dieses Ventils bringt das heifse Ende des Cylinders B abwechselnd mit dem Reservoir und der Ausströmungsöffnung D¹ in Verbindung. Die glockenförmige Kammer N wird mit Hülfe einer Gasflamme geheizt, welche aus Oeffnungen eines centralen Rohres η herausbrennt. Das Gas dieser Flamme kann durch geeignete Vorrichtungen nach Art der Bunsen'schen Brenner mit etwas Luft gemengt sein. Um dieses centrale Rohr η ist ein weiteres Rohr n¹ angebracht, welches die für die vollständige Verbrennung nöthige Luft zuführt. Dieses weitere Rohr kann in ein Rohr aus Platin oder einem anderen feuerbeständigen Stoffe endigen und mit inneren und äufseren Flügeln oder Rippen n² und «³ versehen sein, welche dazu dienen, die Hitze der Verbrennungsproducte auf deren Wege nach dem Schornstein auf die durch das Rohr einströmende Luft zu über-. tragen. Das nach dem Schornstein führende ' äufsere Rohr kann durch Verlängerung der Kammer N gebildet werden. Letzteres besteht aus einem Stück mit dem an der Aufsenseite derselben befindlichen Rost M, und hat an seiner Innenseite Rippen m, welche die Hitze der in der Kammer brennenden Flamme aufnehmen und auf den Rost M übertragen. Auf letzterem ruht ein ringförmiger Regenerator K, welcher die Kammer N umschliefst. Diese Art, die Hitze auf einen Regenerator zu übertragen, ist auch auf andere Formen von Heifsluftmaschinen anwendbar, in welchen Ströme von Luft, Dampf oder anderen Gasen oder Dämpfen bei ihrem Eintritt in den Arbeitscylinder zu erhitzen sind.The drawing shows a vertical section through a machine of this type. A is the lower, compressing, water-cooled part of the cylinder, and B the upper part of the cylinder, which is lined with refractory material. The rod of the piston C is hollow and the face of the piston exposed to the hot air is provided with a shield made of refractory material. This shield is hollowed out at the top to make room for the bell-shaped chamber N. The grease pots a and b are used to lubricate the rubbing surfaces of the piston rod and piston, as well as the journal of the connecting rod. The crankshaft E , with the aid of the bevel gears F, moves a cylindrical rotary valve which forms the container for compressed air. When it is turned, the lower part of this valve brings the annular cylinder A alternately into communication with the open air and with the container, and the upper part of this valve brings the hot end of the cylinder B into communication alternately with the reservoir and the discharge opening D ¹ . The bell-shaped chamber N is heated with the aid of a gas flame which burns out of openings in a central tube η . The gas of this flame can be mixed with some air by suitable devices like the Bunsen burner. Around this central pipe η another pipe n ^{1 is} attached, which supplies the air necessary for complete combustion. This further pipe can end in a pipe made of platinum or some other fire-resistant material and be provided with inner and outer wings or ribs n ² and ³ , which serve to reduce the heat of the combustion products on their way to the chimney to those through the pipe inflowing air to over-. wear. The outer pipe leading to the chimney can be formed by extending the chamber N. The latter consists of one piece with the grate M located on the outside of the same, and has ribs m on its inside, which absorb the heat of the flame burning in the chamber and transfer it to the grate M. An annular regenerator K, which surrounds the chamber N, rests on the latter. This way of transferring the heat to a regenerator is also applicable to other forms of hot air machines in which streams of air, steam or other gases or vapors are to be heated as they enter the working cylinder.

Bei dem Betriebe dieser Maschine wird durch den Aufgang des Kolbens Luft in den unteren Theil A des Cylinders gesaugt und dann beim Niedergange des Kolbens in das Ventil G hineingeprefst. Das an der Mündung des Rohres η angezündete Gas erhält durch n^l Luft zugeführt und brennt beständig in der Höhlung der Kammer N und heizt diese intensiv. Die Verbrennungsproducte entweichen dabei durch den Schornstein O. Während des Niederganges des Kolbens strömt comprimirte Luft von dem Ventil und dem Behälter in den oberen Theil B des Cylinders durch den Regenerator K und wird von diesem und später durch die Berührung mit der Kammer N erhitzt. Während des Aufganges des Kolbens strömt die im Cylinder zur Expansion gelangte Luft durch den Regenerator, wird von diesem enthitzt und entweicht in den Schornstein O. When this machine is in operation, air is sucked into the lower part A of the cylinder through the opening of the piston and then forced into valve G as the piston descends. The gas ignited at the mouth of the tube η is supplied with air by n ^l and burns constantly in the cavity of the chamber N and heats it intensively. The products of combustion escape through the chimney O. During the decline of the piston, compressed air flows from the valve and the container into the upper part B of the cylinder through the regenerator K and is heated by this and later by contact with the chamber N. During the opening of the piston, the air that has expanded in the cylinder flows through the regenerator, is de-heated by it and escapes into the chimney O.

Bei Ingangsetzen dieser Maschine wird eine beschränkte Menge Wasser in die Kammer oder den Kanal, welcher dem kühlsten Theile des Regenerators K am nächsten ist, eingespritzt. Dieses Wasser wird bei Bewegung des Kolbens durch den Regenerator gezogen und verwandelt sich in Dampf von hinlänglicher Spannung, um den ersten Hub des Kolbens zu bewirken. Diese combinirte Wirkung von Wasserdampf und Luft kann fortgesetzt werden, indem man bei jedem Kolbenhub oder je nach Wunsch einen Wasserstrahl in den comprimirenden Theil A des Cylinders einspritzt.When this machine is started, a limited amount of water is injected into the chamber or channel which is closest to the coolest part of the regenerator K. This water is drawn through the regenerator as the piston moves and turns into steam of sufficient tension to cause the piston to stroke the first time. This combined action of water vapor and air can be continued by injecting a jet of water into the compressing part A of the cylinder with each stroke of the piston, or as desired.

Dieser Wasserstrahl kühlt und schmiert auch diesen Theil des Cylinders.. Man kann auch Strahlen von flüssigem Kohlenstoff anwenden,This jet of water also cools and lubricates this part of the cylinder. One can also Apply blasting liquid carbon,

welche in diesem Falle beim Eintritt in den Cylinder durch äufsere Berührung mit der heifsen Kammer N entzündet werden.which in this case are ignited by external contact with the hot chamber N on entering the cylinder.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. The cylinder, consisting of the cooled part A and the hot part B lined with refractory material, in connection with the rotary valve G, which establishes the connection between the two cylinder parts mentioned and at the same time serves as a container for the compressed air to be introduced into part B.

2. The bell-shaped heating pot N in connection with the inner and outer ribs m M and the regenerator K.

3. A heating pot in connection with the gas pipe η and the air pipe n ¹ provided with the inner and outer ribs n ^% and n ³ , along the outer walls of which the combustion products rise to the chimney and on their way there their heat to the ribs n ² and Release n ³ to preheat the air entering through n ^x.

1 sheet of drawings.