DE243520C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 59c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. August 1908 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf eiiT Ver-

. fahren zum Heben oder Fortbewegen von Flüssigkeiten, bei welchen durch die Entzündung eines brennbaren Gemisches eine Flüssigkeitssäule aus einer Kammer ausgetrieben wird. Bei den bekannten Verfahren dieser Art muß die ausgetriebene Flüssigkeit aus dem Förderrohr zur Verbrennungskammer zurückkehren, um die neue brennbare Ladung zu verdichten;

ίο die Ausströmung durch das Förderrohr ist also nicht ununterbrochen.

Gemäß vorliegender Erfindung wird das Zurückströmen der Flüssigkeit im Förderrohr ganz oder teilweise dadurch vermieden, daß das Verdichten der neuen Ladung ganz oder teilweise von einem Hilfsbehälter aus bewirkt wird, der zur rechten Zeit die hierfür erforderliche Flüssigkeit unter Druck der Pumpe zuführt. Am einfachsten und zweckmäßigsten ist es, die Auffüllung und die Erzeugung des Druckes in dem Hilfsbehälter von der Explosionspumpe selber unmittelbar zu bewirken. Es kann aber natürlich auch mittelbar dadurch geschehen, daß von mehreren nebeneinander aufgestellten Explosionspumpen die eine den Hilfsbehälter der anderen speist oder alle auf einen gemeinsamen Hilfsbehälter arbeiten. ,Außerdem kann natürlich auch der Hilfsbehälter von einer besonderen Pumpe aus gespeist werden. Wird die Vorrichtung zum Antrieb von Schiffen mit Hilfe eines Wasserstrahles benutzt, so kann die Energie zur Kompression der neuen Ladung von dem aus der Umgebung des Schiffes einströmenden Wasser abgeleitet werden.

Einen wesentlichen Vorteil bietet die neue Explosionspumpe auch vor solchen, bei der die Kompressionsarbeit einem ventillosen Windkessel entnommen wird, der vor dem Druckventil, also innerhalb der Pumpe selbst, angeordnet ist. Dort muß nämlich, damit der Gasdruck ganz herunterexpandiert, eine genügend lange Wassersäule zwischen dem oder den Verbrennungskammern und dem Windkessel vorhanden sein, während hier der Hilfswindkessel dicht neben den Verbrennungskammern angeordnet werden kann. Es braucht hier nur die für die Kompression notwendige Arbeit in dem Hilfswindkessel aufgespeichert zu werden, worauf das Ventil selbsttätig abschließt und als Rückschlagventil dient. Die in Bewegung befindliche Flüssigkeitssäule kann aber weiterfliegen, dabei die Expansion des Gases bis zu einem behebig tiefen Drucke ausdehnend, und braucht nicht mehr umzukehren. Bei der Rückkehr der Hilfsfiüssigkeitssäule wird der kurze Weg aus dem Hilfsbehälter nur sehr geringe Zeit erfordern. Infolgedessen wird eine erhebliche Verkürzung der Arbeitszeit, also Vermehrung der Hubzahl und damit Verkleinerung der Pumpenabmessungen, eintreten.

Auf den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele nach vorliegender Erfindung arbeitender Pumpen dargestellt.

Fig. ι ist .eine Zusammenstellung einer Pumpe, Fig. 2 die einer anderen, bei welcher ein Teil der Verbrennungsenergie dazu dient, Druckflüssigkeit im Hilfsbehälter aufzuspeichern. Fig. 3 zeigt die Steuerung der Druckflüssigkeitszufuhr durch ein Kolbenventil.

ι und 2 in Fig. 1 sind die Verbrennungskammern, die beide mit dem Förderrohr 4 in

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(2. Auflage, ausgegeben am 23. Januar 1914.)

Verbindung stehen. Die Kammern haben Einlaß- und Auslaßventile, die entsprechend gesteuert werden. Da diese Ventile und ihre Steuerung keinen Teil der Erfindung bilden, so sind sie nicht dargestellt. 3Ί ist der Behälter, welchem ein Teil der in Behälter 14 zu fördernden Flüssigkeit entnommen wird. Behälter 31 ist hier in Verbindung mit einem Rohr 3.dargestellt, das eine Verlängerung des Steigrohres 4 über die Kammern 1, 2 hinaus bildet, er kann aber auch auf der anderen Seite der Kammern stehen, wie ' punktiert angedeutet. Ein Federventil 32 kann die Verbindung zwischen Behälter 31 und Rohr 3 oder 4 unterbrechen. An Rohr 3 schließt sich ein Rohr 12 mit Rückschlagventil 11 an, durch welches dem Rohr 3 die im Hilfsbehälter 13 aufgespeicherte Druckflüssigkeit zugeführt wird.
Der Arbeitsgang der Pumpe spielt sich nun wie folgt ab:

Angenommen, in Kammer 1 befinde sich verdichtetes brennbares Gemisch, während Kammer 2 im oberen Teil ein Gaskissen enthält. Bei Zündung in Kammer "1 treibt die Flüssigkeit aus der Kammer in das Förderrohr 4, aus dem sie in Behälter 14 steigt. Die Bewegung der Flüssigkeit im Förderrohr führt im Rohr 3 eine Druckverminderung herbei, infolge deren sich Ventil 11 öffnet und Druckflüssigkeit aus Behälter 13 in Rohr 3 einströmt. Die im Steigrohr abziehende Flüssigkeit hat jetzt eine bedeutende Geschwindigkeit erreicht, während die Flüssigkeit aus Behälter 13 nur langsam nachströmt, da sie erst beschleunigt werden muß. Es fließt also zunächst weniger Flüssigkeit durch Rohr 12 ein, als durch Rohr 4 abzieht. Die Folge ist eine Druckverminderung im Rohr 3 und in Kammern 1, 2. Die Flüssigkeit fährt fort, in diesen Kammern zu sinken, die Expansion in Kammer 1 erreicht etwa Atmosphärendruck, und neue Ladung wird in Kammer 2 gezogen. Ventil 32 öffnet sich jetzt auch, und Flüssigkeit aus Behälter 31 folgt der im Rohr 4 abziehenden Säule. Bevor sich Ventil 32 öffnete, war der Druck, der es zu öffnen strebte, geringer als der auf das Öffnen des Ventils 11 wirkende Druck, weil die Flüssigkeit im Behälter 31 niedriger steht als im Behälter 13. Demnach ist eine größere Druckverminderung nötig, um Ventil 32 zu öffnen, so daß es sich später öffnet als Ventil 11. Der Behälter 31 ist nicht unbedingt erforderlich. Ist er nicht vorhanden, so wird nur die aus Behälter 13 einströmende Flüssigkeit gefördert.

Die Säule im Rohr 4 strömt nach einiger Zeit langsamer, da ihr Arbeitsvermögen allmählich aufgezehrt wird, während die Flüssigkeit aus Rohr 12 jetzt ihre volle Geschwindigkeit erreicht. Die Einströmung aus Rohr 12 wird also zunächst dem Abfluß durch Rohr 4 gleich und übersteigt ihn dann. Der Druck im Rohr 3 steigt, Ventil 32 schließt sich und Flüssigkeit steigt in Kammern 1 und 2 auf, verdrängt aus Kammer 1 die Verbrennungsrückstände, schließt das Auspuffventil und preßt gegebenenfalls einen Luftpuffer im Kopf der Kammer, während sie in Kammer 2 die neue Ladung verdichtet. Die Flüssigkeit im Steigrohr strömt um diese Zeit entweder nach zum Behälter 14, oder sie ist zur Ruhe gekommen oder hat begönnen, nach Kammern 1 und 2 zurückzuströmen.

Der beschriebene Arbeitsvorgang hängt von dem Verhältnis folgender vier Faktoren ab. Dies sind: .

1. der Druck im Behälter 13,

2. die Trägheit der Flüssigkeit· im Rohr 12, '3. die Förderhöhe bzw. der Förderdruck,

4. die Trägheit der Flüssigkeit im Fcrderr.ohr. ■ ' .

Diese vier Faktoren müssen so bemessen sein, daß der Druck im Rohr 3 zuerst fällt und dann wieder steigt.

Wie schon angedeutet, kann die Flüssigkeit im Förderrohr 4 sich auf verschiedene Art verhalten. Wenn sie zurückzukehren beginnt, ehe die Kömpression in Kammern 1 und 2 vollendet ist, so hilft sie, die Kompression zu vollenden. Wenn sie noch vorwärts strömt, wenn die Kompression vollendet ist, so wird sie von der durch die nächste Zündung angetriebenen Flüssigkeitsmenge beschleunigt. In diesem Falle fließt die Flüssigkeit im Steigrohr ständig in derselben Richtung, aber mit wechselnder Geschwindigkeit. Endlich ist es möglieh, daß die Flüssigkeit im Rohr 12 auch nicht zur Ruhe kommt. Dann findet sowohl im Rohr 4 wie im Rohr 12 eine ununterbrochene Bewegung statt, deren Geschwindigkeit aber wechselt. ^v . .

In Fig. 2 ist statt des ventillosen Hochbehälters eine durch Druckventile abgeschlossene Förderleitung vorhanden, und es ist ferner gezeigt, wie ein Teil der durch die Verbrennung erzeugten Energie unmittelbar dazu benutzt wird, den Hilfsdruckbehälter mit Flüssigkeit anzufüllen. Das Förderrohr 4 ist mit dem Hilfsdruckbehälter 13 durch ein Abzweigungsrohr 16 mit einem Schwimmerventil 17 verbunden, und mit dem Behälter 14, in welchen die Flüssigkeit gefördert wird, durch ein Rohr 20, welches in einem Windkessel 19 mit Ventil 18 mündet. In diesem Falle fließt die aus der Verbrennungskammer ausströmende Flüssigkeit zuerst durch das Rohr 16 und das Ventil 17 in den Behälter 13. Bei Zunahme der Geschwindigkeit und steigender Flüssigkeit wird das Ventil 17 geschlossen, die Flüssigkeit hebt dann das Ventil 18 an und tritt in den Windkessel 19 und in den Behälter 14 ein. Durch den Schwimmer 21' wird das Ventil 17 in der Weise eingestellt, daß die Menge der in den Behälter 13 einströmenden Flüssigkeit geregelt wird. Auf diese Weise wird beim Steigen

der Flüssigkeit im Behälter 13 das Ventil 17 geschlossen, und zwar früher, als dies sonst der Fall sein würde.

Eine weitere Ausführungsform des Apparates ist in Fig. 3 dargestellt. Der obere Teil der Zeichnung ist auf der rechten Seite abgebrochen, und hieran schließt sich der untere Teil. Der Windkessel 23 ist am Ende des Rohres 12 angeordnet und nimmt einen Teil der durch die Verbrennung erzeugten Energie auf; das Ventil, welches sich unter der Wirkung der Geschwindigkeit und der steigenden Höhe der Flüssigkeit schließt, ist fortgelassen. Ein Kolbenventil 24 wird von einer in Lagern 26 und 27 geführten Stange 25 getragen und in seiner mittleren Stellung durch die Federn 28 und 29 festgehalten. Die Feder 28 ist zwischen dem Lager 26 und dem Bund 30 an der Führungsstange angeordnet, und die Feder 29 ist in ähnlicher Weise gehalten. Der Kolben 24 liegt in einer Einschnürung des Rohres 12, welches zu beiden Seiten derselben erweitert ist, so daß die Flüssigkeit bei der Offenstellung des Kolbens frei hindurchfließen kann. In einer Abzweigung 33 von zylindrischer Form kann sich ein Kolben 34 bewegen, dessen Kolbenstange 35 mit einer Lenkstange 36 verbunden ist; diese greift mit einem Schlitz 37 über einen Stift 38 einer Klinke 39. Die Klinke 39 ist bei 40 drehbar gelagert und wird unter Vermittlung der Feder 41 gegen den Bund 30 gedrückt; wenn sich der Kolben 34 nach abwärts bewegt, wird die Klinke 39 mitgenommen und der Bund 30 freigegeben. Durch eine Feder 42 wird bei einem bestimmten Druck im Rohr 3 der Kolben 34 abwärts bewegt, während bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens Anschläge 43 zur Wirkung kommen. Neben dem Windkessel ist ein Behälter 44 angeordnet, der mit dem Rohr 12, durch welches die Flüssigkeit unter Druck einströmt, unter Einschaltung eines Rückschlagventils 45 in Verbindung steht.
Angenommen, die einzelnen Teile nehmen die gezeichnete Stellung ein und in einer der Kammern erfolgt die Verbrennung; durch die Zunahme des Druckes wird der Kolben 24 nach rechts bewegt, so _adaß die Flüssigkeit aus der Verbrennungskammer durch das Rohr 12 hindurchfließt und im Windkessel 23 eine Luftmenge komprimiert. Wenn die Flüssigkeit zur Ruhe gekommen ist, gelangt der Kolben 24 in seine Mittelstellung, und die Verbindung zwischen dem Rohr und den Verbrennungskammern wird unterbrochen.. Auf der oberen Seite des Kolbens 34 herrscht infolge Anordnung der Bohrungen 46 atmosphärischer Druck und der Druck der Feder 42, während auf die untere Seite des Kolbens die Flüssigkeit einen beträchtlichen Druck ausübt. Der Kolben 34 liegt daher an den Anschlägen 43, bis er unter der Wirkung seines Eigengewichtes und seiner Feder bei der Expansion der Gase nach unten gesunken ist. Dadurch wird die Künke 39 am Bund 30 ausgerückt, und da zu dieser Zeit rechts vom Kolben 24 ein höherer Druck als links infolge des Druckes des Windkessels 23 vorhanden ist, bewegt sich der Kolben 24 nach links. Die Flüssigkeit strömt daher in die Verbrennungskammern zurück und erlangt eine bedeutende Geschwindigkeit.. Die Bewegung der Flüssigkeit -setzt sich fort, nachdem in die Luft im Windkessel 23 bis auf den atmosphärischen Druck expandiert ist, und hierbei tritt aus dem Behälter 44 durch das Ventil 45 neue Flüssigkeit ein. Dieser Flüssigkeitsstrom dient dazu, die Verbrennungsprodukte auszutreiben und ein neues Brennstoffgemisch zu komprimieren. Wenn der Druck in der Verbrennungskammer zunimmt und die einströmende Flüssigkeit zur Ruhe gekommen ist, kehrt das Kolbenventil 24 in seine Mittelstellung zurück und der Kolben 34 legt sich gegen seine Anschläge, so daß ein neuer Kreislauf beginnen kann. Bei dieser Ausführungs- form der Vorrichtung gelangt mehr Flüssigkeit aus dem Hochdruckbehälter in die Verbrennungskammern als aus den Verbrennungskammern in den Windkessel, und die in dem Windkessel aufgespeicherte Energie dient nur dazu, die Flüssigkeit zurückzudrücken, wenn in den Verbrennungskammern der zulässige .Druck herrscht.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Explosionspumpe, bei der der Explosionsdruck eines Gases unmittelbar auf eine Flüssigkeitssäule wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß Druckflüssigkeit in das Förderrohr und die Explosionskammer derart eingeleitet wird, daß die Menge der zugeführten Druckflüssigkeit zunächst geringer ist als die der im Steigrohr abziehenden Flüssigkeit, so daß die Flüssigkeit in den Kammern sinkt, und daß dann die Menge der zugeführten Flüssigkeit größer wird als die der abströmenden, so daß die Flüssigkeit in den Kammern wieder steigt.

2. Explosionspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Explosionsdruck ein Teil der Flüssigkeitssäule in einen von der Verbrennungskammer durch ein Ventil abgeschlossenen Behälter geschleudert wird, aus dem er in die Verbrennungskammer zurückkehrt, um ein neues Gasgemisch zu verdichten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.