DE281764C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

.- JVi 281764-KLASSE 59 c. GRUPPE

SIEMENS-SCHUCKERT WERKE G. m. b. H. in SIEMENSSTADT B.BERLIN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Februar 1911 ab.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an Explosionspumpen mit schwingender Flüssigkeitssäule. Sie soll an einem in Fig. ι dargestellten Beispiel erläutert werden. Die hier dargestellte Pumpe kann sowohl im Viertakt als auch im Zweitakt betrieben werden.
Im Viertakt arbeitet sie folgendermaßen:
In einer Verbrennungskammer ι befindet sich ein verdichtetes brennbares Gasluftgemisch über

ίο einer Flüssigkeit. Findet Zündung und Explosion des Gasluftgemisches statt, so wird die Flüssigkeit in ein Rohr 2 geschleudert und durch Druckventile 3 in die Förderleitung 4 gedruckt.

Zu der Flüssigkeitssäule, die in Bewegung gesetzt worden ist, gehört aber auch der Inhalt des Rohres 5, das sich oberhalb der Druckventile an das Rohr 2 anschließt, und das in einen Kompressionsbehälter 7 mündet. In diesen ragt ein Rohr hinein, das mit einem Ventil 12 versehen ist. Solange es offen ist, herrscht im Kompressionsbehälter 7 Atmosphärendruck. Erst nachdem der Flüssigkeitsspiegel das Ventil erreicht hat, wird der Windkessel 7 abgeschlossen, und die Kompression der Luft findet statt.

Bei der Expansion in der Kammer 1 haben sich die Gase bis zur oder unter die Atmosphäre ausgedehnt, und neue Flüssigkeit ist durch die Saugventile 8 eingetreten. Nachdem die Flüssigkeit in den Rohren 2 und 5 zur Ruhe gekommen ist, kehrt sie unter dem Druck des Windkessels 7 um und füllt die Verbrennungskammer ι an, indem sie die Abgase durch ein Auspuffventil hinausschiebt. Gegen Ende des Hubes wird dieses geschlossen, und die verbleibenden Abgase werden zu einem elastischen Kissen gepreßt.

Unter der Wirkung des elastischen Kissens· schwingt die Flüssigkeitssäule wieder aus der Verbrennungskammer heraus in den Kompressionsbehälter 7 hinein, dort wieder die Luft zusammenpressend. Gleichzeitig wird während dieses dritten Hubes das Ladegemisch in der Verbrennungskammer angesaugt. Als letzter und vierter Hub erfolgt nun die zweite Rückschwingung aus dem Windkessel in die Verbrennungskammer, wobei das frische Gemisch 'verdichtet wird. Jetzt kann wieder Zündung und Explosion erfolgen.

Die Erfindung besteht in der Anordnung und Bemessung des Rohres 5, dessen Wirkung in folgendem erläutert wird:

Nachdem beim Explasionshub die entzündeten Gase sich ausgedehnt haben und das Ventil 12 geschlossen worden ist, wird die strömende Flüssigkeitssäule durch den im Behälter 7 entstehenden Kompressionsdruck wieder verzögert. Die Drücke, die an verschiedenen Punkten der Flüssigkeitssäule in ein und demselben Zeitpunkt während dieser Verzögerungsperiode auftreten, sind nicht etwa einander gleich; sie sind vielmehr um so größer, je größer die Menge der nachdrängenden Flüssigkeit ist. Der größte Druck herrscht also am Flüssigkeitsspiegel und im Windkessel, der ge-

ringste an dem in der Verbrennungskammer. An den Druckventilen 3 ist ein mittlerer Druck vorhanden; sobald er gleich dem Förderdruck geworden ist, beginnt die Förderung von Flüssigkeit in die Druckleitung 4. In diesem Augenblick ist der Druck im Kompressionsbehälter 7 aber schon höher gestiegen, nämlich um so viel, wie nötig ist, um die Flüssigkeitsmasse zu verzögern, die sich oberhalb der Druckventile 3 befindet. Durch entsprechende Bemessung des Rohres 5 läßt sich also im Behälter 7 ein Druck erzeugen, der um jedes gewünschte Maß höher ist als der Förderdruck. Damit nicht auch bei der Rückschwingung aus dem Kompressionsbehälter durch die Druckventile 3 Flüssigkeit entweicht, können diese gesperrt werden, oder das Rohr 5 kann in das Rohr 2 hinein verlängert werden, wie es gestrichelt angedeutet ist, so daß es über die Druckventile hinausreicht.

Durch richtige Bemessung des Rohres 5 kann auch bei Pumpen mit geringem Förderdruck ein sehr hoher Druck im Kompressionsbehälter 7 erzeugt werden. Die bekannte Anordnung, bei der die im Kompressionsraum erzeugte Druckluft als Verbrennungsluft in der Explosionskammer verwendet wird, kann nun auch zu dem Dieselverfahren verwendet werden, bei dem ja die Einspritzluft besonders hohen Druck haben muß.

In Fig. 2 ist eine Explosionspumpe zur Förderung von Gasen gemäß der Erfindung dargestellt, die nach dem Dieselverfahren betrieben werden soll. In dieser Figur sind 3 die Druckventil,. 30 die Saugventile für das zu verdichtende Gas. Da der Druck der Einspritzluft sehr hoch sein muß, sind in dem Beispiel zwei Kompressionsbehälter angeordnet, von denen der eine, 7, zur Aufspeicherung der für die Rückschwingung erforderlichen Arbeit, der andere, 70, zur Erzeugung der Einspritzluft benutzt wird. Die Leitungen 5 und 50 zu den beiden Behältern 7 und 70 stecken teilweise ineinander. Die Einspritzluft strömt durch das Rohr 17 zur Verbrennungskammer.

Fig. 3. zeigt eine Anordnung, bei der die Menge der bei der Rückschwingung in Bewegung gesetzten Flüssigkeit auf ein möglichst geringes Maß herabgesetzt ist. Während sonst bei der Rückschwingung die ganze zwischen Verbrennungskammer und den Druckventilen befindliche Flüssigkeitsmasse mitbewegt werden muß, sind hier die Druckventile 3 dicht an der oder in der Verbrennungskammer 1 angeordnet, und die Leitung zum Kompressionsbehälter 7 schließt sich unmittelbar an die Verbrennungskammer an. Die Druckventile kann man als einfache Rückschlagventile aus^ bilden; nur müssen sie dann so tief liegen, daß, wenn der Flüssigkeitsspiegel bis zu den • Druckventilen gesunken ist, auch der Gasdruck bis unter den Förderdruck gefallen ist, so daß die Druckventile abgeschlossen haben. Die Ex- ! pansion der Gase kann aber weitergehen und die für die Rückschwingung erforderliche Arbeit in dem Windkessel 7 aufspeichern, so daß auch dadurch der Windkesseldruck höher wird als der Förderdruck.

Die Leitungen aus der Verbrennungskammer nach den Druckventilen 3 und dem oder den Kompressionsbehältern können auch getrennt angeordnet sein, wie Fig. 4 zeigt.

Eine Abart der beschriebenen Pumpen zeigt Fig. 5. In dieser Figur ist der Kompressionsbehälter 7 durch ein besonderes kurzes Rohr 9 und Ventile 10 mit der Verbrennungskammer verbunden. Die Ventile 10 sind im allgemeinen gesperrt und werden nur dann freigegeben, wenn ein Rückstrom von. Wasser aus dem Windkessel 7 nach der Verbrennungskammer 1 erfolgen soll. Es kehrt also die Flüssigkeit in der Hauptsache nicht durch die Rohre 5 und 2 zurück, sondern durch dieses kurze Rohr 9.

Die Vorteile dieser Anordnung ergeben sich aus folgender Erwägung:

Die Flüssigkeitsmenge zwischen Kompressionsbehälter 7 und Verbrennungskammer 1 muß so groß sein, daß die ganze Arbeit des Gasdruckdiagramms von der Flüssigkeit aufgenommen werden und die Flüssigkeit so weit schwingen kann, daß das verbrannte Gas sich bis zur Atmosphäre oder darunter ausdehnt. Für die Rückschwingung ist aber die große Flüssigkeitsmasse störend. Denn da die im Windkessel 7 aufgespeicherte Energie beträchtlieh kleiner ist als die Energie der explodierenden Gase, so wird die Rückschwingung der großen Flüssigkeitsmasse entsprechend langsamer vor sich gehen als die Hinschwingung. Kehrt aber die Flüssigkeit nicht durch die Rohre 5 und 2, sondern durch das kurze Rohr 9 zurück, so brauchen nicht überflüssige Massen in Bewegung gesetzt zu werden, die Rückschwingung ist also in kürzerer Zeit beendet.

Man kann diese Leitung 9, die aus dem Kompressionsbehälter 7 herausführt, und das Rohr 5, das hineinführt, ihren eigenen besonderen Ansprüchen und Bedingungen gemäß verschieden bemessen.

Im Zweitakt kann die Pumpe so betrieben werden, daß zwischen dem Explosionshub und dem Rückhub der Wassersäule aus dem Kompressionsbehälter 7 in der Verbrennungskammer ι die Abgase ausgespült werden und eine neue Ladung eingeführt wird. Die neue Ladung kann aber auch erst dann eingeführt werden, wenn von der zurückkehrenden Flüssigkeitssäule bereits ein Teil des Verbrennungsraumes wieder angefüllt ist.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform dar- iao gestellt, die sich von der in Fig. 5 dargestellten nur durch die Ventile 6 und den Zufluß-

behälter ii unterscheidet. Durch diese Ventile 6, die den Kompressionsbehälter 7 gegen das Schwingungsrohr 2 abschließen, wird mit Sicherheit erreicht, daß die Flüssigkeit bei der Rückschwingung ihren Weg nur durch das kurze Rohr 9 nimmt.

Im Viertakt arbeitet die Pumpe wie folgt:

Der Explosionshub schleudert Flüssigkeit

durch die Ventile 3 in die Druckleitung 4 und durch die Ventile 6 in den Kompressionsbehälter 7. Der Wasserspiegel sinkt in der Verbrennungskammer von I etwa bis III. Nun strömt, während die Ventile 10 gesperrt sind, Flüssigkeit aus dem Zuflußbehälter 11 durch die Ventile 8 in die Verbrennungskammer ein, steigt hoch und schiebt die Abgase hinaus. Die Geschwindigkeit der dabei in Bewegung gesetzten Flüssigkeit ist so groß, daß die lebendige Kraft sie bis in den Kopf des Verbrennungsraumes steigen läßt. Darauf fällt die Flüssigkeit wieder etwa bis zum Spiegel II zurück, der der.Flüssigkeitshöhe im Zuflußbehälter entspricht, dabei die neue Gasladung ansaugend. Jetzt wird die Sperre der Ventile 10 beseitigt, so daß Druckwasser aus dem Kompressionsbehälter 7 durch Rohr 9 in die Verbrennungskammer einströmt und das Gasluftgemisch verdichtet, bis der Flüssigkeitsspiegel I wieder erreicht ist.

Zur Auffüllung des Verbrennungsraumes nach der Expansion diente in dem eben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Flüssigkeit eines Behälters 11, die nur eine ganz geringe Druckhöhe zu haben braucht. Selbstverständlich kann man aber auch, um die Auffüllung der Verbrennungskammer zu beschleunigen, die Förderleitung 4 oder die Kompressionsleitung 9 anzapfen, so daß wenigstens der letzte Teil der Auffüllung mit höherem Druck erfolgt.

Was oben über die Vorzüge der Leitungen 5 und 9 gesagt worden ist, gilt auch hier.

Dasselbe Bild (Fig. 6) kann auch eine Pumpe darstellen, die im Zweitakt arbeitet. Es müssen dann nur die Ventile so gesteuert werden, daß zwischen dem Explosionshub und dem Rückhub der Flüssigkeitssäule die Verbrennungskammer ι ausgespült und frisches Gemisch sofort oder nach Beginn des Rückhubes eingeführt werden kann.

An die Stelle des geschlossenen Kompressionsbehälters 7 kann auch ein offener Hochbehälter treten.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Explosionspumpe, bei der die Förderung von Flüssigkeiten oder Gasen und die Verdichtung einer neuen Brennstoffladung durch die Schwingung einer Flüssigkeitssäule erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Flüssigkeitssäule in einen Druckbehälter (7) durch eine Leitung (5) geschleudert wird, die so^: bemessen ist, daß in dem Druckbehälter (7) ein höherer Druck als in der Förderleitung (4) entsteht.

2. Explosionspumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Druckbehälter (7) führende Leitung (5) in die Leitung (2) zwischen Verbrennungskammer und Druckventilen (3) hineinreicht (Fig. 1 und 2).

3. Explosionspumpe zur Förderung von Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckventile (3) dicht an oder in der Verbrennungskammer (1) sitzen und die zum Druckbehälter (7) führende Leitung (5) sich unmittelbar an die Verbrennungskammer (1) anschließt (Fig. 3).

4. Explosionspumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Druckbehälter (7, 70), in denen durch verschieden bemessene Zuführungsleitungen (5, 50) ver- schieden hohe Drücke erzeugt werden (Fig. 2 und 4).

5. Explosionspumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (5, 50) zu den Druckbehältern (7, 70) ineinander stecken (Fig. 2).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.