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mittels Luftgestänges betriebene Pumpenanlage. Es sind Pumpen bekannt,
bei denen die Saug- und Druckwirkungen eines Kolbens durch ein Luftgestänge an eine
entfernte Stelle, z. B. in einen Schacht, übertragen werden, um dort die Förderung
von Flüssigkeiten o. dgl. zu übernehmen. Bei derartigen Pumpen hat die das Gestänge
bildende Luft lediglich die Kraftübertragung zu bewirken, während die Bewegung des
Kolbens durch den äußeren Antrieb unabhängig von dem Zustand des Luftgestänges erzwungen
wird. Dabei kann die Expansion des Luftgestänges unter Umständen störend wirken.
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Diese Verhältnisse werden jedoch mit einem Schlage anders und in günstigster
Weise ausgenutzt, sobald man mit dem nach der Arbeitsstelle führenden Luftgestänge
eine Pumpe mit einer zwischen dem Luftgestänge und einer Verbrennungskammer hin
und her schwingenden Flüssigkeitssäule (Humphrey-Pumpe) verbindet. Hierbei bewerkstelligt
die Expansion des im Luftgestänge verdichteten Druckmittels die Rückströmung der
Flüssigkeitssäule nach der Verbrennungskammer und erteilt ihr eine solche Beschleunigung,
daß die fortgesetzte Bewegung der Flüssigkeit die Verdichtung einer frischen Ladung
in der Verbrennungskammer (gegebenenfalls auch vorher das Ausstoßen der Verbrennungsgase)
und eine Druckverminderung hinter der. Flüssigkeitssäule hervorruft. Diese Druckverminderung
kann, wenn erwünscht, eine saugende Wirkung auf das Luftgestänge und die daran angeschlossene
Arbeitsstelle ausüben.
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Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen einer gemäß der Erfindung
konstruierten Pumpe dargestellt.
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In Fig. r ist eine einfache Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
Hierin bezeichnet r die Verbrennungskammer, die in bekannter Weise konstruiert ist,
und zwar entweder für Viertakt oder für Zweitakt. Sie ist durch eine die hin und
her schwingende Flüssigkeitssäule aufnehmende Leitung 2 mit einem Luftbehälter 3
derart verbunden, daß bei sinkendem Flüssigkeitsstand in der Verbrennungskammer
z die Flüssigkeit in dem Luftbehälter 3 ansteigt und umgekehrt. Eine zweckmäßig
biegsam hergestellte Leitung q. verbindet den Luftbehälter 3 mit einem zweiten Luftbehälter
5, der bei dem dargestellten Beispiel in einem Schacht angeordnet ist, aus dem Flüssigkeit
durch die Förderleitung 6 gehoben werden soll. Der Luftbehälter 5 ist mit mehreren
Flüssigkeitseinlaßventilen 7 und einem oder mehreren Rückschlagventilen 8 ausgestattet,
von denen sich die letzteren nach einem Windkessel 9 öffnen, an den das Förderrohr
6 angeschlossen ist. Der Luftbehälter 3 kann mit einem Rohr ro ausgestattet sein,
das in ihm hinabreicht und mit einem Ventil z z ausgestattet ist. Letzteres kann
sich unter der Einwirkung der im Behälter 3 aufsteigenden Flüssigkeit schließen:
Bei der dargestellten Ausführungsform ist
das Rohr io am oberen
Ende offen und mit der Atmosphäre in Verbindung. .
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Die Vorrichtung wirkt in folgender Weise: Angenommen, die Flüssigkeit
stehe in der Verbrennungskammer i in der Höhe a-a, in dem Behälter 3 in der Höhe
b-b und in dem Schacht in der Höhe c-c, die Vorrichtung arbeite im Zweitakt, und
es befinde sich im oberen Teil der Verbrennungskammer i eine verdichtete brennbare
Ladung, so wird durch die Entzündung dieser Ladung der Arbeitsgang eingeleitet.
Die Flüssigkeit in der Kammer i wird abwärts getrieben, und die Flüssigkeitssäule
in der Leitung 2 bewegt sich nach außen, um auf diese Weise ein Steigen des Flüssigkeitsspiegels
im Luftbehälter 3 hervorzurufen. Die über der Flüssigkeit im Luftbehälter 3 befindliche
Luft wird zunächst teilweise durch das Ventil i i und das Rohr io ins Freie geschoben.
Sobald indessen die Flüssigkeit das Ventil i i erreicht, wird dieses Ventil geschlossen,
und -die Weiterbewegung . der Flüssigkeit preßt die im Behälter 3 befindliche Luft
zusammen und drückt sie durch die Leitung q. in den oberen Teil des Luftbehälters
5, in dem sich die Flüssigkeitseinlaßventile 7 dann schließen. Sobald der Druck
der Luft im Behälter 5 genügend groß geworden ist, um das Ventil8 gegen den Förderdruck
der zu hebenden Flüssigkeit zu öffnen, so tritt die Flüssigkeit aus dem Behälter
5 durch das Ventil 8 in den Windkessel 9 und von hier in die Förderleitung 6. Diese
Förderung von Flüssigkeit aus dem Behälter 5 dauert so lange, wie Luft von dem Behälter
3 in den Behälter 5 überströmt. Inzwischen verzehrt jedoch die Verdichtungs-und
Förderarbeit der Luft die Energie der in der Leitung 2 in Bewegung befindlichen
Flüssigkeit und bringt diese zur Ruhe. Die Teile können so bemessen sein, daß in
diesem Augenblick sich vorwiegend Flüssigkeit in dem Luftbehälter 3 befindet und
fast die gesamte Luft aus diesem Behälter in den Behälter 5 getrieben worden ist,
wo sie die Flüssigkeit verdrängt hat. Die nunmehr im Behälter 5 und in der Leitung
q. befindliche verdichtete Luft und der etwa noch im Behälter 3 zurückgebliebene
Teil der verdichteten Luft expandiert nun und verursacht dadurch eine Rückströmung
der Flüssigkeitssäule in der Arbeitsleitung 2 nach der Verbrennungskammer i, in
die eine frische Ladung inzwischen eingeführt worden ist. Diese Ladung wird durch
die rückkehrende Flüssigkeitssäule verdichtet.
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Während dieser Vorgänge verhindert das Ventil 8 die Rückkehr der geförderten
Flüssigkeit in den Behälter 5, und infolge der bei der Rückschwingung der Flüssigkeitssäule
in der Leitung 2 entstehenden Druckverminderung im-Behälter 5 wird in einem bestimmten
Zeitpunkt neue Flüssigkeit unter dem Druck des zuströmenden Wassers durch die Ventile
7 in den Behälter 5 eintreten, während die in diesem Behälter befindliche Luft durch
die Leitung 4 in den Behälter 3 zurückströmt. Gegen Ende der Abwärtsbewegung der
Flüssigkeit im Luftbehälter 3 öffnet sich das Ventil i i, und frische Luft kann
aus der Atmosphäre wieder eintreten. Der beschriebene Arbeitsgang wiederholt sich
dann.
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Anstatt das Ventil i i im Luftbehälter 3 durch die steigende Flüssigkeit
unmittelbar zu schließen, ist es mitunter vorteilhaft, besonders wenn das Ventil
i i groß und schwer ist, die in Fig. 3 dargestellte Anordnung zu treffen. Hierbei
gleitet eine Muffe 12 senkrecht auf und ab und ist durch radiale Arme 13 -mit einer
Stange 14 verbunden, die an einem Schwimmer 15 sitzt. Die Muffe 12 ist mit Durchlässen
16 versehen, so daß in der in Fig. 3 dargestellten Stellung Luft hindurchtreten
kann. Steigt die Flüssigkeit im Behälter 3, so steigt auch der Schwimmer 15 mit
der Muffe 12, so daß deren Durchlässe 16 abgeschlossen werden. Es kann also keine
Luft mehr entweichen, und der steigende Druck im Behälter 3 wirkt auf die Unterseite
des Ventiles i i und verursacht seinen Schluß. Ein Anschlag 17 verhindert die Aufwärtsbewegung
der Muffe 12 über eine gewisse obere Grenzlage hinaus, während die Köpfe von Bolzen
18 ihre Bewegung nach unten begrenzen.
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Die Anordnung des Rohres. io mit dem Ventil i i ermöglicht es, daß
die Flüssigkeit in der Arbeitsleitung 2 Geschwindigkeit gewinnt, bevor sie durch
Verdichtung der Luft im Behälter 3 Arbeit zu leisten beginnt. Infolgedessen kann
man einen höheren Verdichtungsenddruck in -dem Behälter 3 erreichen. Das Verfahren
ist aber auch ohne das Rohr io und das Ventil i i durchführbar, wenn die Förderhöhe
innerhalb der Grenzen liegt, die einen Ausgleich der Verdichtungs- und Förderarbeit
der Luft gegenüber der Arbeitsleistung in der Verbrennungskammer i gestatten und
eine Expansion auf den gewünschten Grad in der Verbrennungskammer ermöglichen.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind mehrere Windkessel
9 symmetrisch zur Luftkammer 5 angeordnet. Eine solche Vorrichtung kann an Ketten
öder sonstigen biegsamen Organen aufgehängt werden, ohne daß sich aus der Strömung
der Flüssigkeit in der einen Richtung seitliche Schwankungen ergeben, wie es beispielsweise
bei der Anordnung nach Fig. z der Fall sein
würde infolge der Strömung
der Flüssigkeit aus der Luftkammer 5 nach dem einseitig angeordneten Windkessel
g.
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Arbeitet die Vorrichtung im Viertakt, so verläuft der Arbeitsgang
etwas anders als beschrieben. Nach Entzündung der Ladung in der Kammer i wird ebenso
wie beim Zweitakt Luft im Behälter 3 verdichtet und Flüssigkeit in das Rohr 6 befördert.
-Die Luft in den Räumen 3, q. und 5 expandiert dann und verursacht die erste Rückbewegung
der Arbeitsflüssigkeit nach der Verbrennungskammer, aus der die Verbrennungsprodukte
ausgetrieben werden und in der oben ein elastisches Kissen- in bekannter Weise verdichtet
wird. Die Expansion dieses elastischen Kissens verursacht die nächste Auswärtsbewegung
der Flüssigkeit, wodurch eine frische Ladung in die Kammer i eingeführt wird. Durch
diese Bewegung der Arbeitsflüssigkeit wird wiederum Luft in den Räumen 3, q. und
5 verdichtet und dadurch Energie aufgespeichert, die alsdann die Flüssigkeit zum
zweitenmal nach der Verbrennungskammer i treibt. Hierbei wird die vorher eingeführte.
Ladung verdichtet, und die nun folgende Zündung setzt einen zweiten Arbeitsgang
in Lauf. Ob bei. der zweiten Auswärtsbewegung der Arbeitsflüssigkeit Förderflüssigkeit
durch das Ventil 8 befördert wird, hängt von einer Reihe von Umständen ab, z. B.
davon, ob der Druck im Windkessel g in der Zwischenzeit durch andauernde Förderung
von Flüssigkeit durch das Rohr 6 beträchtlich gefallen ist: Bei der Ausführungsform
nach Fig. i kann die Luftmenge, auf die im Behälter 3 durch die steigende Flüssigkeit
eingewirkt wird, dadurch vermehrt werden, daß mit dem oberen Teil dieses Luftbehälters.
ein Hilfsluftbehälter verbunden wird. Schaltet man z-,vis_hen beide Behälter ein
Abschlußorgan ein, so kann man diesen Hilfsluftbehälter nach Bedarf zu- oder abschalten
und dadurch die zu verdichtende Luftmenge regeln.
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Wenn im Schacht die Flüssigkeit statt bei c-c etwa bei d-d steht,
so können die Verhältnisse so sein, daß bei der Rückströmung der Luft aus dem Behälter
5 in den Behälter 3 die Flüssigkeit durch die Ventile 7 unter Druck eintritt und
dadurch einen Teil der Energie liefert, die für die Rückschwingung der Arbeitsflüssigkeit
erforderlich ist.
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Die Vorrichtung kann in mannigfaltiger Weise selbsttätig geregelt
werden. Wenn z. B. die Leitung 6 nach einer bestimmten Höhe fördert, während der
Flüssigkeitsstand in dem Schacht selbst sich verändert, so kann diese Veränderung
des Flüssigkeitsstandes durch verschiedene bekannte Mittel, z. B. durch einen Schwimmer,
der auf elektrische Kontakte einwirkt, oder durch mechanische Vorrichtungen dazu
benutzt werden, den Gasreichtum der Ladung entsprechend zu verändern. Auch kann
das Rohr io mit dem Ventil i i senkrecht verstellbar gemacht werden, um es j e nach
den Schwankungen des Flüssigkeitsstandes im Schacht in verschiedener Höhenlage einzustellen..
Wenn der Flüssigkeitsspiegel im Schacht sinkt, so wird das Rohr io höhergestellt,
so daß die in den Behälter 3 einströmende Flüssigkeit vor Beginn der Verdichtung
eine größere Geschwindigkeit annehmen und einen höheren Verdichtungsenddruck erzeugen
kann. Steigt die Flüssigkeit im Schacht, so wird das Rohr io mit dem Ventil ti tiefergestellt.
Ändern sich der Flüssigkeitsstand im Schacht und die Förderhöhe gleichzeitig, so
kann ein durch den Höhenunterschied zwischen den beiden Flüssigkeitsständen beeinflußtes
Organ zur Regelung benutzt werden.
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Etwaige Flüssigkeitsverluste in den Räumen i, z und -3 können in derselben
Weise ausgeglichen werden, wie. es bei Explosions-_ pumpen und Kompressoren schon
bekannt ist. Auch kann die Menge der hin und her strömenden Flüssigkeit je nach
der in jedem Arbeitsgang zu leistenden Arbeit verändert werden, und zwar so, daß
die Flüssigkeitsmenge vermindert wird, wenn die Arbeit zunimmt, und umgekehrt. Die
Menge der Flüssigkeit kann auch durch Änderungen in der Förderhöhe beeinflußt werden.
Die Ladungsmenge der Kammer i kann ebenfalls durch die Änderungen der Förderhöhe
derart beeinflußt werden, daß bei zunehmender Förderhöhe auch die Füllung zunimmt.
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Statt einer Verbrennungskammer i können mehrere vorgesehen werden,
wie ebenfalls bereits vorgeschlagen worden ist. Auch können zwei voneinander getrennte
Verbrennungskammern i vorgesehen sein, die durch dasselbe Arbeitsrohr a oder durch
je ein besonderes Arbeitsrohr mit dem Luftbehälter 3 in Verbindung stehen und so
angeordnet sein können, daß die Zündung in beiden Kammern gleichzeitig oder abwechselnd
stattfindet.