DE281531C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 59 c. GRUPPE

Es sind Wasserheber' bekannt, bei denen verpuffende Gase auf einen durch Preßluft abgestützten Kolben wirken und Wasser in die Höhe drücken. Es wurden auch Wasserheber 'vorgeschlagen, bei welchen durch Abkühlung verpuffter Gase ein Vakuum erzeugt wurde, das das Wasser ansaugte. Es wurden ferner von Humphrey Wasserheber vorgeschlagen, bei denen das verpuffende Gas

ίο unmittelbar auf eine Wassersäule wirkt, der die ganze bei der Expansion des verpuffenden Gases freiwerdende Energie mitgeteilt wird und die derartig in Pendelungen versetzt wird, daß sie (die Wassersäule) dieselben Funktionen ausführt, wie sie der hin und her gehende Kolben einer Gasmaschine übernimmt, nämlich Laden, Komprimieren und Auspuffen der Gase.

An letztere Art Wasserheber schließt vorliegendeErfindung an. Wie erwähnt, wird bei den bis jetzt bekannten Explosionswasserhebern der Humphreyschen Art kein Kolben zum Abschluß -der Wassersäule gegen den Gasraum hin benutzt. Dies gewährt wohl eine sehr einfache Konstruktion des Apparates, hat aber den großen Nachteil, daß ein beträchtlicher Teil der Wärme an das Wasser übergeht und der Leistung von Nutzarbeit entzogen wird. Überdies müssen bei Explosionswasserhebern ohne Kolben die Wassergeschwindigkeiten im Explosionszylinder und auch die Spielzahlen (Anzahl der Verpuffungen in der Minute) sehr niedrig gehalten werden, um ein Verspritzen des Wassers zu verhindern. Es ist somit die Einführung eines Kolbens wohl gerechtfertigt, mit dem Einbau eines Kolbens, d. li. eines trennenden Körpers zwischen Wassersäule und Gasraum, wäre es aber nicht getan. Wie bekannt, wird bei den kolbenlosen Humphrey-Pumpen durch die Verpuffung der Gase die Wassersäule durch die Rohrleitung vonvärtsgeschleudert und auf diese Weise ein freier Raum erzeugt, in dem das frische Wasser nachströmen kann. Würde der Kolben ohne weitere Vorrichtungen in den Zylinderraum eingebaut, so würde derselbe der Wassersäule folgen und das frische Wasser über die Kolbenfläche strömen, so daß die Trennung wieder aufgehoben wäre.

Vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren, durch welches der Kolben in einem geeigneten Punkt in seiner Bewegung angehalten werden soll, so daß er zum Stehen gebracht wird, noch bevor die Wassersäule zur Ruhe gelangt ist. In den auf diese Weise zwisehen dem Kolben und der sich weiterbewegenden Wassersäule entstehenden Raum kann frisches Wasser nachströmen. Mit vorliegendem Verfahren soll jedoch der Kolben nicht nur am Nachfolgen der bewegten Wassersäule verhindert werden, es soll auch die Möglichkeit geboten werden, die Expansion der verpufften Gase im Gaszylinder in einem gewünschten Punkt zu unterbrechen. Bekanntlich muß ζ. B. bei der Humphrey-Pumpe die Expansion der Gase bis auf oder etwas unter den Atmosphärendruck stattfinden, damit sich die Ventile (Wasserventile sowohl wie Aus-

puftVentile) öffnenkönnen. Beivorliegender Erfindung jedoch findet das Öffnen der Wasserventile sofort statt, sobald der Kolben zum Stillstand gebracht ist, d. h. die l^vegte Wassersäule sich vom Kolben losreißt und ein freier Raum zwischen Wassersäule und Kolben entsteht. Das Öffnen der Auspuffventile kann auf irgendeine bekannte Weise geschehen, sei es durch im später zu erwähnenden Puffer erzeugte Druckluft oder auf andere Weise. . Durch vorzeitige Unterbrechung der Expansion wird ähnlich wie bei Gasmaschinen erreicht, daß das Zylindervolumen bei ganz minimp.lem Verlust an nützlicher Diagrammfläche bedeutend reduziert werden kann.

Hieraus folgt, daß auch der Mitteldruck des Diagramms bedeutend steigt und damit die Förderhöhe des Wassers eine größere sein . kann als bei den Pumpen, deren treibende Gase bis auf den Atmosphärendruck expandieren müssen.

Erreicht wird dieses Verfahren durch Einführung eines Kolbens mit einer Hemmvorrichtnng, z. B. durch Verbindung des Arbeitskolbens mit einem zweiten Kolben, der sich in einem besonderen Zylinder bewegt und durch Luftpuffer in seinem Hub begrenzt wird, oder durch andere Puffervorrichtungen.

Die Hemmvorrichtung (Luftpuffer) kann

30' so beschaffen sein, daß dieselbe in der Lage ist, sämtliche Energie, die zum zweitmaligen Schwingen der Wassersäule (Saug- und Kompressionshub des frischen Gemisches) nötig" ist, aufzuspeichern. Tst jedoch eine genügende Energie im Puffer nicht aufspeicherbar, so kann durch vorzeitiges Schließen der Auspuffventile die Pufferung durch den Kompressionsraum selbst erreicht werden.

In der Zeichnung ist ein solcher Explosionswasserheber beispielsweise dargestellt. Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei in der Bauart etwas voneinander abweichende Ausführungsformen nach der Erfindung im Schnitt.

In beiden Figuren ist α ein Explosionszylinder mit in bekannter Weise zweckmäßig zwangläufig gesteuerten Einlaß- und Auspuffventilen b und c. Tn diesem Zylinder gleitet ein Kolben d, welcher auch als Differentialkolben ausgebildet sein kann und dessen Bewegungcn durch einen Puffer irgendwelcher Art begrenzt werden. In Fig. 1 wird die Pufferwirkung durch Anordnung eines Bundes f auf den Kolben d bewirkt. Entsprechend dem größeren Durchmesser des Bundes / besitzt die in die Druckrohrleitung g hineinragende Fortsetzung // des Zylinders α auf etwas mehr als Hublänge eine größere Bohrung, so daß ein an beiden Enden geschlossener Ringraum i entsteht. Eine Bewegung des Kolbens d, f in der einen oder anderen Richtung hat eine Verdichtung der in dem Ringraum i enthaltenen Luft zur Folge, die also am Hubende eine Pufferwirkung auf den Kolben ausübt. Die Schlitze k erleichtern den Zutritt von frischem Wasser, welches durch das Ventil / aus dem Behälter m zuströmt.

Die Ausführung nach Fig. 2 zeigt insofern eine Abänderung, als die Einrichtung zur Pufferung des Kolbens d nach außen verlegt worden ist. Die betreffende Vorrichtung be-

steht aus einem Zylinder η mit dem Kolben 0, der durch die Stange p mit dem Arbeitskolben d verbunden ist. Der Zylinder η enthält noch verschließbare Öffnungen q, mittels welcher die Kompression der Luft in diesem Zy-

j linder und damit der Hub des Kolbens 0 geregelt Averden kann.

j Der Explosionswasserheber arbeitet in fol-

■ gender Weise: In bekannter Weise wird ein

! Gemisch von Gas, Kohlenstaub oder von flüssi- '■ gern Brennstoff und Luft über dem Kolben d zur Entzündung gebracht, worauf durch die Expansion der Gase der Kolben nach unten geschleudert wird, bis der Luftpuffer i oder η die Bewegung des Kolbens aufhält. Durch das Abwärtsfahren des Kolbens d wird das vor ihm befindliche Wasser durch das Rohr g verdrängt und ihm eine gewisse Geschwindigkeit erteilt. Durch die kinetische Energie, die hier der Wassermasse nun innewohnt, wird diese nicht zum Stillstand kommen, wenn die Bewegung des Kolbens d durch den Luftpuffer unterbrochen wird, sondern die Wassermasse wird sich noch ein Stück weiter fortbewegen und dadurch zwischen sich und dem

■ Kolben einen freien Raum bilden, so daß das Wasser aus dem Behälter m durch die sich nun von selbst öffnenden Ventile I nachströ-

■ inen kann. Eine kleine Aufwärtsbewegung

. des Kolbens, verursacht durch die Expansion j der Luft im unteren Teil des Luftpuffers, er- \ höht noch die Saugwirkung der Pumpe.

Unterdessen ist die im Rohr g bewegte ; Wassermasse zur Umkehr gekommen, und es wird sich nun durch den im Windkessel herrsehenden Druck oder durch das Gefälle, gegen welches die Pumpe zu drücken hat, die Was- : sersäule in entgegengesetzter Richtung bewegen. Hierdurch wird der Kolben d gehoben j und werden die verbrauchten Gase durch das nun geöffnete Auspuffventil c ins Freie getrieben. Die Zurückbewegung des Kolbens d findet so lange statt, bis im oberen Teil des Luftpuffers i oder η ein bestimmter Gegendruck eintritt, und zwar soll derselbe dann erreicht sein, wenn der Kolben d am Zylinderende angelangt ist, so daß sämtliche Abgase ausgetrieben werden.

Die Kompression der Luft im oberen Teil des Luftpuffers soll nun im vorliegenden Beispiel hinreichen, die Wassersäule von neuem nach außen zu beschleunigen und eventuell

weiteres Nachströmen von Wasser aus dem Behälter in zu bewirken. Auch stellt dieser ■Hub den Saughub für den Kolben d dar. Durch das Ventil b strömt Gasluftgemisch ein, in ähnlicher Weise wie bei Gasmaschinen. Der Saughub ist kürzer wie die übrigen Hübe. Die Wassersäule kehrt wieder zurück und komprimiert das Gemisch. Da der Kolben jedoch nicht soweit zurückgeht wie beim Ausschubhub, wird auch die Luft im Luftpuffer nur wenig komprimiert. Die zur Kompression im Lüftpuffer verwendete Arbeit wird aber wieder zurückgewonnen beim Expansionshub.
Eine etwa notwendig werdende Regelung der Kompression oder der Hublängen wird je nachdem durch Öffnen oder Schließen einer mehr oder weniger großen Anzahl Öffnungen q bewirkt.

Statt des in Fig. 1 bezeichneten Kolbens, der an seinem oberen und unteren Ende gleichen Durchmesser besitzt, ließe sich auch ein Kolben verwenden, bei welchem der Durchmesser oben und unten verschieden ist.

Für hohe Drücke (d. h. große Förderhöhen) wird man die dem Verbrennungsraum zügekehrte Kolbenfläche größer halten als die der Wassersäule zugekehrte, während bei sehr kleinen Förderhöhen man das Verhältnis umgekehrt wählt. In letzterem Falle wird noch erreicht, daß für die Kompression des Gasgemisches ein sehr hoher Druck zur Verfügung steht und damit auch für kleine Förderhöhen ein guter Wirkungsgrad des Prozesses ge-, währleistet ist.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Explosionspumpe mit schwingender Wassersäule in der Förderleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansion der entzündeten Gase durch Aufhalten des Kolbens mittels des Puffers begrenzt wird, so daß durch die infolge ihrer lebendigen Kraft weiterbewegte Wassersäule ein Unterdruck vor dem Kolben, d. h. zwischen Kolben und Wassersäule, gebildet wird und hier Wasser von außen nachströmen kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.