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Explosionspumpe ohne Schwungrad mit hin und her gehendem starren Kolben;
insbesondere zum Antrieb von Wasserfahrzeugen. Der bekannte und wirtschaftliche
Schiffsantrieb durch Ausstoßen einer Wassersäule mittels einer Explosionspumpe hat
sich hauptsächlich wegen der ungleichmäßigen Stöße auf das Fahrzeug nicht einführen
können. Diese Stöße haben ihre Ursache in der bisherigen Schwierigkeit, Wasser an
Bord zu pumpen, ohne zugleich unausgeglichene, der Antriebsrichtung entgegengerichtete
Kräfte zu erzeugen.
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Diesen Mangel zu beseitigen, ist der Zweck der vorliegenden Erfindung.
Es wird dabei von einer schwungradlosen Explosionspumpe Gebrauch gemacht, bei der
ein starrer Kolben allein oder in Verbindung mit einer flüssigen Masse nur durch
seinen Arbeitswiderstand aufgehalten wird, sonst aber frei beweglich ist, dabei
jedoch eine derart große Masse hat, daü er unter dem Druck der verbrannten Gase
infolge seiner Trägheit leine höhere Geschwindigkeit annehmen kann, als mit Rücksicht
auf die Ventilgeschwindigkeit der geförderten Flüssigkeit zulässig ist. Gemäß der
vorliegenden Erfindung sind zum Zwecke des Schiffsantriebes zwei solche gleiche
Pumpen mit einer gemeinsamen Verbrennungskammer ausgerüstet und die schwingenden
starren oder teils starren, teils flüssigen Massen beider Pumpen mit gleicher Geschwindigkeit
gegenläufig angeordnet, während die Flüssigkeit nach zwei entgegengesetzten Richtungen
in bekannter Weise in symmetrisch angeordnete Windkessel gefördert wird. Von diesen
Windkesseln gehen die Ausstoßrohre für Vorwärts-bzw. Rückwärtsfahrt aus.
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Durch diese Ausbildung erhält man eine Pumpe, bei der alle Kräfte,
ausgenommen die in Richtung der letzten Flüssigkeitsbewegung wirkende Kraft, vollständig
ausgeglichen sind und die allein nicht ausgeglichene Kraft ständig in der für den
Antrieb erforderlichen Richtung wirkt.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsformen schematisch
veranschaulicht.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i bezeichnet i die gemeinsame Verbrennungskammer
für die beiden gegenläufigen starren Kolben .2 und g, die am Ende ihres Auswärtshubes
dargestellt sind. In dieser Stellung haben sie bei 4 und 5 elastische Polster zusammengedrückt,
die mit absperrbaren Nebenbehältern 6, 7, 8 und 9 in Verbindung stehen. Die Kolben
2, 3 sind als nach der Verbrennungskammer i geschlossene und am anderen Ende offene
'Hohlkolben io, ii ausgebildet, so daü Flüssigkeit bis an die Kolben 2, 3 treten
und diese kühl halten kann. Die Rohransätze io, i i sind gegen die Kolben 2, 3 abgesetzt
und bewegen sich in Zylindern 12, 13, deren Durchmesser kleiner ist als der des
Zylinders i. Die zu pumpende Flüssigkeit strömt durch die Leitungen 14,15 nach Passieren
der Einlaßventile 16, 17 zu und verläßt die Pumpe durch symmetrisch angeordnete
Zweigleitungen
18, i9, i8q,, iga, die in 'die Förderleitungen 2,o, :2o", übergehen. Da die Pumpe
für Schiffsantriebszwecke Flüssigkeit gleichmäßig in einer Richtung ausstoßen soll,
münden die Förderleitungen ao, 2o" je in einen Windkessel 82, 83 (Fig. 3), wie sie
bei Schiffsantrieben schon bekannt sind und von denen Ausstoßrohre 85, 86 nach zwei
entgegengesetzten Richtungen ausgehen. Flüssigkeit wird immer nur von einem Windkessel
ausgestoßen, je nachdem das Schiff vorwärts oder rückwärts fahren soll.
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Die gemeinsame Verbrennungskammer i ist mit Auspuffventilen :21,:22
und einem Auspuffrohr versehen, in welchem ein Rückschlagv entil 23 liegt. Vorhanden
ist ferner ein Spüllufteinlaßventil24 und ein Einlaßventil 25 für die brennbare
Ladung.
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Die Anlage nach Fig. i arbeitet im Viertakt wie folgt: Es sei angenommen,
daß die beiden Kolben 2, 3 einwärts gegangen sind und zwischen ihnen brennbare Ladung
verdichtet ist. Bei der Entzündung werden beide Kolben nach außen geschleudert,
es öffnen sich die Auspuffventile 2,1,:22, sobald die Expansion auf Atmosphärendruck
gelangt ist, während bei 24. kühle Spülluft eingesaugt wird, die sich infolge
ihrer größeren Dichtigkeit- unterhalb der heißen Abgase längs der unteren Zylinderhälfte
zu lagern sucht. Beim ersten Rückhub der Kolben 2, 3 erfolgt der Ausstoß der Abgase
durch die Ventile 21, 22 und 23, so daß die Kolben nach Abdecken der Auspufföffnungen
zwischen sich ein zum größten Teil aus Spülluft bestehendes elastisches Polster
zusammengedrückt haben. Die Expansionsenergie dieses Polsters treibt die Kolben
wieder auseinander und v eranlaßt den zweiten Auswärtshub, währenddem frische brennbare
Ladung durch das Ventil 25 eingesaugt wird. Der dann folgende zweite Rückhub beider
Kolben verdichtet die Ladung und leitet so einen neuen Arbeitsgang ein.
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Die Auspuff-, Spülluft- und Gemischeinlaßventile können auf beliebige
Art, etwa nach Patentschrift 232391, gesteuert werden derart, daß beim ersten Auswärtshub
21, 22 und sich öffnen, beim zweiten Auswärtshub aber geschlossen gehalten werden,
. während umgekehrt 25 beim ersten Auswärtshub verriegelt und beim zweiten Auswärtshub
fürs Öffnen freigegeben wird: Die Fliissigkeitsbewegung ist folgende: Beim ersten
Auswärtshub wird Flüssigkeit durch die Leitungen 18, 1g, 18a, 19a, 20, 20" in die
Windkessel 82,83 gedrückt. Die Ventile 16, 17 bleiben so lange geschlossen,
bis der aus der lebendigen Kraft der beiderseitigen Flüssigkeitssäulen resultierende
Unterdruck vor den Ventilen 16, 17 frische Flüssigkeit von 1q., 15 her .einströmen
läßt. Der Rücklauf der schwingenden Massen, der unter dem Druck der in den Windkesseln
verdichteten Luft in Verbindung mit der Expansion der elastischen Polster q., 5
erfolgt, veranlaßt den ersten Rückhub. Beim zweiten Auswärtshub, veränlaßt durch
die Expansion des in i verdichteten Luftpolsters, bewegt sich wieder Flüssigkeit
durch 18, i9, 18a, 19'L, 2o und 2o", ohne diesmal jedoch frische Flüssigkeit nachzusarigen;
doch wird hierbei in den Windkesseln Energie aufgespeichert, die den zureiten Rückhub
veranlaßt bzw. unterstfitzt.
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Die elastischen Polster in 4., 5, 6, 7, 8 und 9 bestimmen die Bewegung
der Kolben 2, 3 urtd helfen ihrerseits die Energie aufspeichern, die zum Rückhub
der Kolben nötig ist. Die beliebig absperrbaren Hilfsräume 6 bis g geben die Möglichkeit,
diese Energie durch Veränderung der Polsterkapazität der jeweils gegebenen Kolbenbewegung
anzupassen. Die#:e Polster 6 bis 9 können für gewöhnlich unter einem von dem atmosphärischen
verschiedenen Druck stehen.
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hei der Anlage nach Fig.2 ist das Hin-und Hergehen von Flüssigkeit
in den Röhren -18, ig, 18a, iga, 2o und 2oa durch die Einschaltung von Windkesseln
77, 78, 77a und 78a_ dicht an -dein Pumpenzylinder -verirrieden. In diesem
Falle speichern die durch die Arbeitskolben zusammengedrückten elastischen Polster
die für den Kolbenrücklrub und die Kompression der Ladung erforderliche Energie
auf.
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Die Kammer i ist mit einem Kranz von Auslaßöffnungen besetzt, der
von dem Auspuffrohr 58 umgeben wird. Ein anderer Kranz von Öffnungen steht mit dem
S_pülhrftrohr 59 und ein- dritter Kranz mit dem Gaseinlaßrohr 6o in Verbindung.
Der an dem hohlen Kolben :2 sitzende Kolben 61 saugt beim Einwärtshub durch das
Ventil 6a frisches brennbares Gas an und- fördert es beim Auswärtshub in den Behälter
63. In ähnlicher Weise bewirkt der Kolbenansatz 6:I des Kolbens 3 den Einlaß von
Spülluft durch das Ventil 65 -und deren Förderung in den Behälter 66. Zwei
andere Kolben 67, 68, die ebenfalls mit den Kolben ä und 3 verbunden -sind, wirken
gegen die auf ihrer Außenseite befindliche " Flüssigkeit. Innen werden die Kolben
67, 68 von Luft bespült, die abwechselnd in die Kolbenzylinder eingesaugt und wieder
ausgestoßen wird. Diese Luft kann noch auf irgendeine Weise nutzbringend verwendet
werden. Fehlen Lufteinlaßöffnungen irr den Zylindern der Kolben 67, 68, so unterstützt
das beim 1-Colbenäuswärtshub erzeugte teilweise Vakuum die Wirkung der elastischen
Polster in den Räuirren 69, 7o beim Einwärtshub. Die" Kolben
67,
68 sind mit Kanälen 7t, 72 versehen, die bis zu den Kolben 2 und 3 reichen
und so eine ausreichende Kühlung der in der Verbrennungskammer i arbeitenden Kolbenflächen
:2 und 3 ermöglichen.
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In den Hohlrahm der Kolben 2, 61 ragt ein unbeweglicher Kolben 79
hinein, der mit Kanälen So versehen ist, die zu den absperrbaren Gas- oder Luftbehältern
6, 7 führen. Man kann also durch die Kanäle 8o Gas öder Luft in den Raum
8 1 einlassen und beim Auswärtshub des TColbens 2 verdichten. Auch das Gas
im Raum 69 wird beim Kolbenauswärtshub zusaminengedrizckt und trägt durch seine
Expansion zur Rückbewegung der Massen bei. Eine ähnliche Anordnung ist auch bei
dem Kolben 3 getroffen; in jedem Falle können die elastischen Polster beliebig eingestellt
werden. An Stelle von Luft- oder Gaskissen Rönnen auch andere federnde Teile benutzt
sein.
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Die Anlage nach Fig. 2 arbeitet im Zweitakt folgendermaßen: Bei der
Entzündung der zwischen 2 und 3 verdichteten brennbaren Ladung werden die Kolben
nach außen geschleudert und dabei die Auspufföffnungen sowie die Spüllufteinlaßöffnungen
freigegeben. Die Spülluft drückt die Abgase durch das Rohr 58 nach außen und vermischt
sich mit dem aus 63 zuströmenden Gas. Die Arbeitsweise entspricht also ganz dem
Oechelhäuser-Prinzip. Der Einwärtshub wird durch die Expansionsenergie der elastischen
Polster bewirkt.
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Selbstverständlich sind auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2 die
Leitungen 2o, 2o11 an Windkesseln 82, 83 gemäß Fig. 3 und d. angeschlossen.
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Bei beiden Ausführungsformen sind die beiden symmetrisch und mit den
Röhren 2o, 2o11 in derselben Ebene angeordneten Windkessel 82,83 unterhalb
ihres Flüssigkeitsspiegels durch ein Rohr 84 (Fig. 3 und 4) miteinander verbunden;
und die Leitungen 85, 86 sind mit Absperrorganen 87, 88 versehen, so daß, wenn z:
B. 88 geschlossen ist, der IATindkessel83 seine Flüssigkeit in den anderen Windkessel
82 fördert und die gesamte Flüssigkeitsmenge durch das offene Ventil 87 durch
das Rohr 85 . ausgestoßen wird, wie in Fit-, :4 durch die Pfeile veranschaulicht.