DE293425C

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Publication number: DE293425C
Application number: DENDAT293425D
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Description

KAISERLICHES Λ

PATENTAMT.

PATENTSCHRIF

KLASSE 17«. GRUPPE

LEONHARD PÜTZ in CÖLN-KALK.

Auffüllvorrichtung für Hochdruck-Kaltluftmaschinen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. August 1915 ab.

Bei geschlossenen Kaltluftmaschinen, deren niedrigster Druck über dem Druck der Außenluft liegt, ist Vorsorge zu treffen, daß bei einem Druckverlust infolge Undichtigkeiten Druckluft nachgefüllt werden kann. Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß in die geschlossene Rohrleitung ein Wechselorgan c eingebaut ist, das in seiner einen Stellung den Umlauf freigibt, in seiner anderen

ίο Stellung den Umlauf unterbricht und gleichzeitig den von dieser Stelle Luft absaugenden Zylinder mit der Außenluft verbindet.

In Fig. ι ist eine beispielsweise Ausführung der Kaltluftmaschine mit von Hand betätigtem Wechselorgan veranschaulicht; Fig. 2 und 2a zeigen Vorrichtungen, durch die das Wechselorgan selbsttätig gesteuert werden kann. In Fig. ι ist α der Ausdehnungszylinder, b der Verdichtungszylinder, d der Solekühler, in dem die ausgedehnte und abgekühlte Luft der Sole Wärme entzieht, e der Luftkühler, in dem der verdichteten und erwärmten Luft durch Kühlwasser Wärme entzogen wird, und c das als Hahn ausgebildete Wechselorgan.

In der normalen Betriebsstellung (Umlaufbetrieb) sind die beiden Teile durch den Hahn unter sich verbunden, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Luft, die im Ausdehnungsgefäß α entspannt und gekühlt ist, nimmt im Solekühler d Wärme auf. Sie wird im Verdichtungszylinder b verdichtet und dabei weiter erwärmt, im Luftkühler β durch das Kühlwasser gekühlt, um dann dem Ausdehnungszylinder α wieder zugeführt zu werden. Die Luft arbeitet also in einem ununterbrochenen Kreislauf. Wenn keine Undichtigkeiten vorhanden wären, würden die Drücke sich auf eine gleichbleibende Höhe einstellen, wobei der niedrigste Druck der Leitung, nämlich der hinter dem Ausdehnungszylinder im Solekühler immer noch über dem Druck der Außenluft liegt. Durch Undichtigkeit wird der Druck jedoch allmählich unter ein gewünschtes Maß sinken, so daß ein .Auffüllen notwendig wird. Hierzu wird der Hahn c in die in der Nebenzeichnung (Fig. ia) veranschaulichte Lage gebracht. Die Leitung I zum Solekühler d steht nun mit der Außenluft in Verbindung, die Leitung V vom Ausdehnungszylinder α ist abgeschlossen. Bei dieser Hahnstellung wird Außenluft beim Rückgang des Verdichtungskolbens durch den Solekühler d eingesaugt, beim Vorgang des Kolbens im Verdichtungszylinder b verdichtet und durch das Druckventil dem Luftkühler e und dem Ausdehnungszylinder α zugeführt. Da hinter dem Ausdehnungszylinder die Leitung abgeschlossen ist, kann die Luft nicht entweichen und der Luftdruck steigt rasch an. Um zu verhindern, daß der Druck der verdichteten Luft ein bestimmtes Höchstmaß übersteigt, wenn es unterlassen wird, den Hahn c rechtzeitig wieder auf Umlaufstellung umzustellen, kann ein Druckregler m vorgesehen werden, der bei Erreichung dieses Höchstdruckes das Saugventil des Verdichtungszylinders b dauernd offen hält, so daß der Verdichtungszylinder leer arbeitet, d. h. die beim Saughub angesaugte Luftmenge beim Verdichtungshub durch das Saugventil wieder zurückgeschoben wird.

In Fig. 2 und 2 a sind Ausführungsformen

von Steuerungen gezeigt, durch die bei einem bestimmten Mindestdruck im Luftkühler β der Hahn c in Auffüllstellung, bei einem bestimmten Höchstdruck in Umlaufstellung gebracht wird.

Nach Fig. 2 sind zwei Kolben f und g vor-. gesehen, von denen der eine das Umschalten des Hahnes in Auffüllst ellung (Stellung II), der andere das Umschalten in Uriüaufstellung (Stellung I) übernimmt. Die beiden Kolben f und g stehen.auf der einen Seite unter Federdruck, auf der anderen Seite unter dem Druck im Luft kühler e, der mit dem Raum h durch die Leitung k in Verbindung steht. Die Kolben sind an ihrem einen Ende ventilartig ausgebildet, und zwar ist der Ventildurchmesser f₁ größer als der Kolbendurchmesser f, der Ventildurchmesser g_x dagegen kleiner als der Kolbendurchmesser g gewählt. Die Kolben sind in der Fig. 2 in der Lage gezeigt, in die sie sich bei Umlaufbetrieb bei mittleren Druckverhältnissen einstellen. Sinkt nun der Drück im Luftkühler und im Raum h auf ein bestimmtes Mindestmaß (4 Atm.), so geht der Kolben f in seine andere Endlage (in der Zeichnung nach rechts) und nimmt dabei den Hahn c in die Auffüllstellung II mit, während er bei seinem Zurückgehen die Hahn-. stellung nicht beeinflußt. In ähnlicher Weise stellt der Kolben g, wenn er bei einem bestimmten Höchstdruck (8 Atm.) von. seiner Schlußstellung in seine andere Endstellung (in der Zeichnung nach links) übergeht, den Hahn in Betriebsstellung I, kann aber ohne Beeinflussung der Hahnstellung in seine Schlußstellung zurückkehren. Die Verhältnisse sind so gewählt, daß der Druck im Luftkühler zwischen zwei Druckgrenzen schwankt, die hier mit 8 und 4 Atm. angenommen sind. Sinkt der Druck im Raum h unter ein bestimmtes Mindestmaß (4 Atm.), so überwindet der den Kolben f belastende Federdruck den Gegendruck; der Ventilteller f_x wird also angehoben. Da dann der Gegendruck im Raum h nicht mehr auf den Ventilteller f_v sondern nur noch auf die Kolbenfläche f einwirkt, wird auch beim Eintreten von Druckschwankungen die Verstellung in die andere Endlage (auf der Zeichnung nach rechts) schnell und ohne Unterbrechung erfolgen und dadurch der Hahn c in die Auffüllstellung II gebracht werden. Nunmehr steigt der Druck im Luftkühler e und mithin auch im Raum h an. Bei Erreichung eines mittleren Druckes, beispielsweise etwa 5 Atm., wird dieser die auf den Kolben f wirkende Federkraft überwinden und den Kolben in seine Schlußstellung zurückbringen, ohne daß dadurch die Stellung des Hahnes c beeinflußt wird. Der Druck steigt weiter bis zur Erreichung des Höchstdruckes (8 Atm.). Die Verhältnisse sind so gewählt, daß ■ dieser auch auf dem Ventilteller ^₁ lastende Druck den Gegendruck der Feder überwindet, so daß der Teller angehoben wird. Dadurch wirkt der Druck sofort auf die größere Kolbenfläche g und der Kolben wird schnell und ohne Unterbrechung, auch bei Auftreten der im Betrieb möglichen Druckschwankungen, in seine andere Endlage (auf der Zeichnung nach links) überführt werden und dabei den Hahn c auf Stellung I, die Umlaufstellung, einstellen. Sinkt nun der Druck beim folgenden Umlaufbetrieb wieder, so wird, bei Erreichung eines mittleren Druckes, beispielsweise etwa 7 Atm., .der auf dem Kolben g lastende Federdruck den Gegendruck im Gehäuse h überwinden und der Kolben g wird wieder in seine Schlußstellung überführt werden, so daß beide Steuerkolben f und g die in Fig. 2 veranschaulichte Betriebsstellung mit aufsitzenden Ventilen wieder einnehmen. In dieser Lage wird der im Gehäuse h herrschende Druck nur auf den Ventiltellern /Y und g_x lasten, weil die Ventilflächen dichter als die Kolben abschließen.

In Fig. 2 a ist eine ähnliche Steuervorrichtung gezeigt, bei der nur ein Steuerkolben * die Lage des Wechselorgans c betätigt, das als Schieber ausgebildet ist. Auch hier sind die Ventilsitze I₁ bzw. i₂ größer bzw. kleiner als der Kolbendurchmesser, so daß beim Anheben eines Ventils der Kolben schnell und unbeeinflußt von etwaigen Druckschwankungen in seine andere Endlage übergeführt wird. Die An-Ordnung hat gegenüber der in Fig. 2 gezeigten den Vorteil größerer Einfachheit, jedoch den Nachteil, daß die Ventilteller mit großer Geschwindigkeit auf die Ventilsitze aufgesetzt werden. Durch Luftdrosselung kann der Stoß abgeschwächt werden, wie das in der Figur angedeutet ist. Auch bei dieser Ausführung schließen die Ventile dichter als der Kolben, so daß bei aufsitzendem Ventil praktisch vor dem Ventil der Druck des Luftkühlers, hinter dem Ventil der der Atmosphäre herrschen wird. Beim Übergang von der einen zur anderen Stellung wirkt.als Gegendruck zu dem Federdruck der Luftüberdruck auf die Kolbenfläche.

Bei der selbsttätigen Steuerung des Hahnes c, wie sie hier in zwei Ausführungsformen beschrieben ist, kann auf einen besonderen Druckregler m nach Fig. 1 verzichtet werden, da ein Überschreiten des Druckes über das zugelassene Höchstmaß durch selbsttätiges Um- no stellen des Hahnes c vermieden wird.

Das Wechselorgan kann an beliebiger Stelle der Umlaufluftleitung eingebaut werden, wenn nur der Bedingung entsprochen ist, daß der Teil der Leitung, dem Luft zugeführt wird, beim Aufladebetrieb abgeschlossen wird, während die andere Seite, die mit dem die Luft absaugenden Zylinder in Verbindung steht, mit der Außenluft verbunden wird. Nach der Zeichnung ist das Wechselorgan zwischen Aus- dehnungszylinder α und Solekühler d eingebaut. Bei dieser Anordnung wird beim Auf-

füllen der Solekühler d und die Leitung Zum Verdichtungszylinder δ unter den Druck der Außenluft gesetzt. Bei einem Einbau des Wechselorgans zwischen Solekühler d und Verdichtungszylinder b würde auch die Luft im Solekühler beim Auffüllen unter höheren Druck gestellt wer.den, doch kommen hier, da es sich um erwärmte Luft handelt, größere Leitungsquerschnitte und mithin auch größere Ab- messungen des Wechselorgans in Frage. Den kleinsten Querschnitt zeigt die Leitung Zwischen Luftkühler e und Ausdehnungszylinder a, doch wird man hier das Wechselorgan kaum einbauen, weil dann nach Auffüllen die ganze Leitung über den Ausdehnungszylinder α und den Solekühler d bis zum Verdichtungszylinder mit Luft von höherem Druck nachzufüllen wäre; endlich kann ein Einbau des Wechselorgans zwischen dem Verdichtungszylinder b und dem Luftkühler e in Betracht kommen.

Claims

Patent-Ansprüche: :

i. Auffüllvorrichtung für Hochdruck-Kaltluftmaschinen, gekennzeichnet durch ein an einer beliebigen Stelle der Umlaufluftleitung eingeschaltetes Wechselorgan (c), das in seiner einen Stellung den Umlauf freigibt, in seiner anderen.Stellung den Umlauf unterbricht und gleichzeitig den von dieser Stelle Luft absaugenden Zylinder mit der Außenluft verbindet.
2. Vorrichtung zur selbsttätigen Steuerung einer Auffüllvorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Zwei in ihrer Lage vom Druck im Luftkühler beeinflußte Kolben, von denen der eine das Wechselorgan beim Unterschreiten des zugelassenen Mindestdruckes in die Auffüllstellung, der andere beim Überschreiten des zugelassenen Höchstdruckes in die Umlaufstellung bringt.
3. Vorrichtung zur selbsttätigen Steuerung einer Auffüllvorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen in seiner Lage vom Druck im Luftkühler beeinflußten Kolben, der das Wechselorgan beim Unterschreiten des zugelassenen Mindestdruckes in die Auffüllstellung, beim Überschreiten des zugelassenen Höchstdruckes in die Umlauf stellung bringt.
4. Ausbildung der Steuerkolben nach Anspruch I, 2 und 3, gekennzeichnet durch ihre Verbindung mit in den Endstellungen auf ihnen aufruhenden Ventilen, bei denen der Ventilteller des bei Niederdruck sich öffnenden Ventils größer, des bei Hochdruck sich öffnenden Ventils kleiner als die Kolbenfläche ist, um die bewegende Kraft zur schnellen und sichern Durchführung der Umschaltbewegung nach Anheben des Ventils selbsttätig zu erhöhen und dadurch die Bewegung von Druckschwankungen unabhängig zu machen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.