DE296264C

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Publication number: DE296264C
Application number: DENDAT296264D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVe 296264 KLASSE 27b. GRUPPE

Freiflugverdichter oder Pumpe. Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Juli 1911 ab.

Den Gegenstand vorliegender Erfindung bildet ein Freiflugverdichter oder Pumpe sowie die Kombination eines solchen Verdichters mit. Gasmaschinen, insbesondere Gasturbinen.
Es sind bereits Freiflugverdichter vorgeschlagen worden, in denen ein freier Kolben durch die Explosion einer Gasmischung auf der einen Zylinderseite angetrieben und die Luft oder das Ladegemisch für die Gasmaschine bzw. -turbine auf der anderen Zylinderseite verdichtet werden sollte, (s. S t ο d ο 1 a, Die Dampfturbinen, IV. Auflage, Seite 692).

Dieser Kolben hat jedoch den Nachteil, daß für die Aufspeicherung der Energie die Flugmasse für eine praktische Verwendbarkeit unzulässig groß bemessen werden muß.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist nun, durch Beseitigung dieses Ubelstandes den Freiflugverdichter (ohne Schwungrad, Kurbelgestänge und Welle) möglich zu machen, da es feststeht, daß der Wirkungsgrad eines solchen sehr hoch sein wird, was auch Professor Stodola an der obengenannten Stelle anerkennt.

Eine Verringerung der Masse des Flugkolbens wird durch Anwendung und Abänderung bzw. Ausbau eines zu einem anderen Zweck und bei einer anderen Maschinenart bereits angewendeten Prinzips erzielt. Man hat nämlich bei den mit Expansion arbeitenden Hubmaschinen, d. h. z. B. bei direkt wirkenden Kolbendampfpumpen zum Zweck des Kraftausgleichs vorgeschlagen, auf dem ersten Teil des Hubes durch Heben der Druckwassersäule noch um eine zusätzliche Höhe Energie aufzuspeichern und sie auf dem zweiten Teil des Hubes durch Sinkenlassen der Wassersäule um diese, zusätzliche Höhe auszunutzen.

Es wird nun gemäß der Erfindung unter Benutzung dieses an sich bekannten Gedankens die in einem Brennstoffgemisch enthaltene Energie zum Teil unmittelbar durch Einwirken auf einen Kolben in Verdichtungsarbeit umgewandelt und zum Teil zur Beschleunigung einer Flüssigkeitsmasse herangezogen, die kinetische Energie aufgespeichert, dabei aber ohne Umkehrung der Bewegung zum Kolben zurückgeführt wird und auf diesen so in gleichem Sinn einwirkt wie die Verbrennungsgase (d. h. die Verdichtung vollendet).

In der Zeichnung ist die Erfindung in den Fig. ι und 2 in zwei Beispielen veranschaulicht.

Der starre Freiflugkolben a (Fig. 1) bewegt sich in dem Zylinder b, der durch den Bund c des Kolbens in einen Verbrennungsraum d und einen Verdichtungsraum e geteilt ist, von denen jeder Einström- und Auspuff ventile besitzt. Von dem Verdichtungsraum e geht eine Leitung f aus. Der Kolben ist außerdem mit einem Hilfskolben g verbunden, der in einem Zylinder h gleitet. Die Elemente g und h dienen zur Aufspeicherung von Energie zwecks Verdichtung einer frischen Brennstoff ladung oder der zur Verbrennung benötigten Luft für die Wiederholung des eigentlichen Arbeitsvorganges oder zur Vorverdichtung der in β fertig verdichteten Luft. Der Kolben wirkt unmittelbar auf eine Flüssigkeitsmasse i, die sich in

einer (zur Erhöhung der Geschwindigkeit) verengten Leitung k bewegen kann. Diese Leitung führt wieder zum Zylinder bzw. Kolben zurück..

Fig. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem die Verbrennungskammer d statt ringförmig als Hohlzylinder ausgebildet ist, was vorzuziehen sein dürfte.

Der Vorgang ist der, daß ζ. B. bei den hier

ίο dargestellten Zweitaktmaschinen nach erfolgter Entzündung des Brennstoff gemisches in d während eines Teils des Arbeitshubes neben der Anfangsverdichtung der Luft in e die Arbeitsleistung bei der Verpuffung und Expansion , des Brennstoffes das Massensystem beschleunigt und die so beschleunigte Flüssigkeitsmasse auf dem weiteren Teil des Arbeitshubes die Verdichtung der Luft usw. in e vollendet, unterstützt von dem Rest der Expansionskraft der Gase, wobei etwa durch den Hilfskolben g o. dgl. diejenige Energie noch dazu aufgespeichert wird, die zur Verdichtung der frischen Brennstoffladung oder der zur Verbrennung benötigten Luft für die Wiederholung des Vorganges dient. Der Hilfszylinder h mit Kolben g kann jedoch auch zur Vorverdichtung benutzt werden, auch können besondere Zylinder für die Aufspeicherung der Energie zur Verdichtung des Ladegemisches bzw. der zur Verbrennung benötigten Luft dienen. Ferner können für die Erreichung des Zweitaktverfahrens besondere Gasladezylinder angehängt werden, in denen der Brennstoff im richtigen Zeitpunkt verdichtet und in den Verbrennungsraum verschoben wird. Die Steuerung kann entweder vom Kolben oder von der Flüssigkeitssäule aus oder durch den Einfluß des Druckes im Verbrennungsraum oder im Luftverdichtungsraum oder in einer sonst geeigneten Weise bewerkstelligt werden. Die Flüssigkeitssäule versieht man zweckmäßig mit Ausgleichvorrichtungen (Windkessel, federbelastetem Kolben usw.), um die etwa vorkommenden Volumenveränderungen (z. B. infolge Erwärmung usw.) auszugleichen. Die Erwärmung des Wassers kann durch Kühlung oder Frischwasserzusatz verhindert werden.

Diese Einrichtungen können natürlich, statt Luft oder Gase zu verdichten, zum Fördern von tropfbaren Flüssigkeiten dienen. ·

In der ,Verwendung als Verdichter besitzt man nun in vorstehender Erfindung ein vorzügliches Element zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Gasturbinen.

Die Gründe, weshalb die bisher verwendeten Verdichter die Erreichung einer brauchbaren, gewerblich wirklich verwertbaren Gasturbine unmöglich machten, sind bekannt. Es steht jedoch auch fest, daß durch einen praktisch ausführbaren Freiflugverdichter· mit gutem Wirkungsgrad die Gasturbinenfrage im wesentlichen als gelöst gelten könne. Nachdem nun durch vorstehende Erfindung die dem Freiflugverdichter noch anhaftenden Nachteile als beseitigt gelten können, ist damit auch gleichzeitig sein außerordentlicher Vorteil als Element der aus der Kombination Gasturbine und Verdichter bestehenden Gasturbinenanlage erwiesen.

Claims

Patent-An Sprüche:

1. Freiflugverdichter oder Pumpe, bei dem ein Teil der dem Treibmittel innewohnenden Energie auf dem ersten Teil des Kolbenhubes in einer Flüssigkeitssäule aufgespeichert und nachher nutzbar gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitssäule ohne Umkehrung der Bewegung auf den Kolben geleitet wird und im gleichen Sinne wie die Verbrennungsgase auf ihn wirkt, d. h. die Verdichtung vollendet.

2. Freiflugverdichter oder Pumpe nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß die ohne Umkehrung ihrer Bewegung zum Kolben zurückkehrende Flüssigkeit zwischen den Enden des Kolbens auf eine Ringfläche wirkt (Fig. 2). *

Hierzu ι Blatt Zeichnungen,