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Explosionspumpe. Eine der Arbeitsweisen, nach denen die Pumpen des
Hauptpatentes arbeiten, ist.die folgende Durch Entzündung eines brennbaren Gemisches
in einer Verbrennungskammer wird eine Flüssigkeitssäule auswärts geschleudert. Die
entzündeten Gase dehnen sich aus, und die Flüssigkeitssäule verlangsamt ihre Bewegung
und kehrt schließlich um. In der Zeit, in der sie sich in der Umkehrlage oder in
ihrer Nähe befindet, wird Luft in die Verbrennungskammer eingeführt. Während des
ersten Teiles der nun folgenden Rückschwingimg schiebt die Flüssigkeitssäule die
Abgase hinaus, außerdem wird frischer Brennstoff eingeführt. Während des letzten
Teiles der Rückschwingung -wird die neue Ladung verdichtet.
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Da bei dieser Pumpe die Auspuff- und die Gaseinlaßventile eine Zeitlang
beide offen stehen, so ist es schwierig, einerseits zu vermeiden, daß ein Teil der
neuen Ladung mit herausgeschoben wird, anderseits überhaupt eine bestimmte Ladungsmenge
hineinzubekommen. Besonders deshalb ist die Regelung der Ladungsmenge schwierig,
weil die Länge der Auswärtsschwingung je nach den vorhandenen Kräften und Widerständen
und damit auch der freigelegte Rauminhalt der Verbrennungskammer stark schwankt.
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. Diese Übelstände sollen - durch - die nachbeschriebene Erfindung
"aufgehoben werden. Wesentlich ist daran, daß das Brennstoffeinlaßventil nicht dann
geöffnet wird, wenn z. B. ein bestimmter Druck in der Verbrennungskammer herrscht,
sondern dann, wenn die Flüssigkeit in ihr eine bestimmte Höhe erreicht hat, 'und
daß es geschlossen wird, wenn der Flüssigkeitsspiegel von dieser Höhe an einen bestimmten
Weg zurückgelegt hat, oder wenn seit dem Öffnen des Brennstoffventiles eine bestimmte
Zeit verflossen ist. Besonders auf die letztere Weise läßt sich die Brennstoffmenge
leicht und sicher regeln. In den folgenden Ausführungsbeispielen ist als Kraft zum
Öffnen des Brenpsto$einlaßventiles der Strömungsdruck der in der Ver= brennungskammer
hochsteigenden Flüssigkeit benutzt worden.
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Ausführungsbeispiel nach Fig. r und a. Der Pumpenkörper besteht aus
der Verbrennungskammer a, dem Verbindungsrohr h und dem Windkessel c. An dem einen
Ende des Verbindungsrohres, das dem Windkessel zugekehrt ist, befinden sich die
Druckventile 16 und die Saugventile 15 für die zu fördernde Flüssigkeit.
Das brennbare Gas wird durch ein Rohr q, zugeführt, das von oben in die Verbrennungskammer
a. hineinreicht und durch zwei Ventile z und a geschlossen werden kann. Das Ventil
r schließt sich unter dem Einfluß seines Eigengewichtes oder einer
Feder.
Es wird von einer Spindel geführt, die an ihrem unteren Ende eine Schlagplatte 8
trägt. Wird diese durch den Strömungsdruck der Wassersäule gehoben, so öffnet sich
das Ventil i. Das Ventil 2 dagegen öffnet sich unter dem Einfluß seines Gewichtes
und schließt sich durch den Strömungsdruck der Flüssigkeit, indem es als Schlagplatte
wirkt. Unterhalb der Gaseinlaßventile r, 2 sind die Lufteinlaßventile 3 gleichmäßig
über den Umfang der Verbrennungskammer verteilt; sie werden durch Federn geschlossen
gehalten und öffnen sich selbsttätig, sobald der Druck im Innern der Verbrennungskammer
unter den Druck der äußeren Atmosphäre sinkt. Die verbrannten Gase werden durch
Ventile 5 und 6 ausgestoßen. Die Auspuffventile öffnen sich selbsttätig, z. B. dann,
wenn der Druck in der Verbrennungskammer unter Atmosphärendruck gesunken ist. Die
Rückschlagventile 6 verhindern aber einen Rücktritt verbrannter Gase in die Verbrennungskammer.
Die nach unten verlängerten Spindeln der Ventile 5 tragen Schwimmer oder Schlagplatten
9; die beim Anprall des Flüssigkeitsspiegels ihren Schluß herbeiführen.
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Die Wirkungsweise der Pumpe ist folgende: Im Augenblick der Zündung
steht der Flüssigkeitsspiegel bei der Höhenlinie I, während sich über ihm die verdichtete
Ladung befindet. Der Explosionsdruck schleudert die Flüssigkeitssäule vorwärts.
Haben sich die Gase bis auf Atmosphärendruck ausgedehnt, so ist der Flüssigkeitsspiegel
mindestens bis zur Höhenlinie II gesunken. Die Ventile 5 öffnen sich infolgedessen,
-da die Schwimmer 9 nicht mehr gestützt werden. Die Rückschlagventile 6 bleiben
jedoch geschlossen. Bei der weiteren Auswärtsbewegung der Flüssigkeitssäule öffnen
sich die Luftventile 3, reine Luft wird eingesaugt und lagert sich, wie die Erfahrung
gezeigt hat, unterhalb der heißen Gase unmittelbar über dem Wasserspiegel.
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Auf der anderen Seite des Schwingungsrohres b findet während des Explosionshubes
Förderung von Wasser durch die Druckventile 16 statt. Außerdem wird im Windkessel
e ein Luftkissen verdichtet,. unter dessen Wirkung die Wassersäule umkehrt, nachdem
sie in der Verbrennungskammer a ihren tiefsten Stand III erreicht hat.
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Die Lufteinlaßventile 3 schließen sich bei der Umkehr der Flüssigkeitssäule,
diese schiebt die eingesaugte Luftmenge vor sich her und treibt die darüberliegenden
Abgase durch die Ventile 5 und 6 hinaus. Sobald der Wasserspiegel in der Verbrennungskammer
die Höhe IV erreicht hat, trifft er auf die Schlagplatte 8, die das Einläßveritil
i öffnet, so daß das. unter geringem Llberdruck stehende Gas durch das Ventile eintreten
kann, das sich mit sinkendem Flüssigkeitsspiegel geöffnet hatte. Dadurch, daß das
Gas in die vorbeiziehende Luftsäule quer zu ihrer Bewegungsrichtung hineinströmt,
wird eine besonders gute Mischung von Luft und Gas erreicht.
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Sobald der Wasserspiegel die Höhe V erreicht hat, schließt er das
Ventil 2 und damit die Gaseinströmung, um kurze Zeit darauf, bei der Höhe VI, durch
Auftreffen auf die Schlagplatten 9 auch die Auspuffventile 5 zu schließen. Auf der
letzten Hubstrecke von VI nach I wird das Gasluftgemisch von der einwärts schwingenden
Flüssigkeitssäule verdichtet.
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Wenn nun die Flüssigkeitssäule umkehrt, so fallen die Ventile i und
2 herab, wobei Vorsorge getroffen werden muß, daß das Ventil i schließt, bevor das
Ventil 2 sich öffnet, damit keine Flüssigkeit in das Rohr q. hineingedrückt wird.
Es ist deshalb zweckmäßig, das Ventil e durch den Auftrieb der Flüssigkeit zunächst
noch geschlossen zu halten.
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Während des Rückhubes wird auf der anderen Seite des Schwingungsrohres
b Flüssigkeit -durch die Ventile 15 eingesaugt.
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Von großem Vorteil ist es, wenn zwischen den Abgasen und der Gemischladung
eine Schicht reiner Luft bleibt, da dann die Abgase restlos ausgeschoben werden
können, ohne daß brennbares Gemisch dabei mit verloren geht. Zu diesem Zweck wird
der Rauminhalt der Verbrennungskammer zwischen den Höhenlinien II und III größer
gemacht als der zwischen den Höhenlinien IV und V. Wenn nämlich die bei der Höhe
IV anlangende Flüssigkeit das Ventil i öffnet, so befindet sich ein Teil der eingeführten
Luftmenge bereits oberhalb der Höhe V und wird nicht mit Gas gemischt. Sie bleibt
als reine Luftschicht zwischen den Abgl.sen und der Gemischladung. Der Rauminhalt
der Verbrennungskammer von der Höhe VI bis zu den Auslaßventilen 5 muß größer sein
als derjenige zwischen den Höhen IV und V, so daß zwar ein Teil der reinen Luft,
aber kein Gemisch mit hinausgeschoben wird.
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Bei der soeben beschriebenen :'lusführungsform sind zwei oder mehr
symmetrisch stehende Auspuffventile vorgesehen, weil die Flüssigkeit beim Auftreffen
auf eine einseitig angeordnete Schlagplatte 9 des Auspuffventiles in Wallungen geraten
könnte. Denselben Zweck würde auch ein einziges Auspuffventil erfüllen, das ringförmig
um das Gaseinlaßrohr 4 herumgebaut ist.
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Ausführungsbeispiel nach Fig. 3.
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Die Schlagplatte 9 des Auspuffventiles 5 ist. aus der Verbrennungskammer
ca -völlig
entfernt und in ein mit -dieser kommunizierendes besonderes
Rohr 7 verlegt. Dabei ist sie als Ventilteller ausgebildet, der die obere Mündung
dieses Rohres verschließt, so lange der Druck in der Verbrennungskammer höher ist
als die äußere Atmosphäre. Ist aber der Wasserspiegel unter die Höhe II gesunken,
so sinkt der Ventilteller 9, verbindet das Nebengefäß 7 mit der Atmosphäre und öffnet
mittels des Gestänges io das Auslaßventil 5.
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Von jetzt ab steigt und fällt der Wasserspiegel im Rohr 7 zusammen
mit dem in der Verbrennungskammer. Sobald er bei der Einwärtsschwingung der Flüssigkeitssäule
die Platte 9 wieder erreicht, wird diese gehoben und schließt das Auspuffventils
wieder.
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Der Vorteil der Schlagplatten 8, 2, 9 besteht darin, daß die Eröffnung
und der Schluß der Gaseinlaß- und der Auspuffventile allein von einer bestimmten
Höhe des Flüssigkeitsspiegels in der Verbrennungskammer abhängig ist, so daß hier
sowohl Gas nur auf einer bestimmten Wegstrecke bei der Einwärtsschwingung der Flüssigkeitssäule
eingeführt wird, als auch stets der richtige Kompressionsdruck erzeugt wird, ohne
daß Schwankungen des Förderdruckes oder des Flüssigkeitshubes einen störenden Einfluß
ausübten. Statt der drei Schlagplatten kann auch eine einzige verwendet werden,
die sich mit dem Wasserspiegel in der Verbrennungskammer auf und nieder bewegt und
bei ihrer Aufwärtsbewegung nacheinander den Gaseinlaß öffnet, ihn abschließt und
dann die Auspuffventile schließt.
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Anstatt außer der Öffnung des Gaseinlasses auch seinen Schluß vom
Stande der Flüssigkeit abhängig zu machen, kann man das Ventil 2 weglassen und das
Ventil i, nachdem es durch den Anprall der Flüssigkeit gehoben ist, durch Gewichts-
oder Federwirkung selbsttätig sich schließen lassen. Durch Veränderung des Gewichtes
oder der Federkraft kann ein schnellerer oder langsamerer Schluß herbeigeführt und
damit die Menge der Ladung geregelt werden. Frisches Gas strömt dabei während einer
bestimmten Zeit ein und nicht, wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen,
während die Flüssigkeitssäule einen bestimmten Weg zurücklegt.
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Schließlich kann das Einlaßventil i auch als Rückschlagventil ausgebildet
werden, so daß es durch den beim Beginn der Kompression auftretenden inneren Überdruck
geschlossen wird.
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Ausführungsbeispiel nach Fig. 4.. -Hier wird bereits der erste Teil
des Rückhubes der Flüssigkeitssäule zur Gaseinführung benutzt. Das Gaseinlaßventil
x sitzt zu diesem Zweck unterhalb des Lufteinlaßventiles 3. Der tiefste Stand III
der Flüssigkeit in der Verbrennungskammer a ist auch zugleich der, bei dem das Öffnen'
des Gaseinlaßventiles erfolgt (Höhe IV). Bewirkt wird dies dadurch, daß durch die
zurückschwingende Flüssigkeitssäule eine Schlagplatte oder ein Schwimmer 8 gehoben
wird, der einen Sperrhaken z i zurückzieht, so daß sich jetzt das- Ventil i unter
dem äußeren Überdruck öffnen kann. Das LufteinlaLS-ventil 3 schließt sich bei der
Umkehr der auswärts schwingenden Flüssigkeitssäule. Wenn diese wieder einwärts schwingt,
wird die über ihr lagernde Luftsäule am Gaseinlaßventil i vorbeigeführt und mischt
sich dabei mit dem einströmenden Gasen Sobald die Flüssigkeitssäule das Gaseinlaßventil
i erreicht hat, schließt sie es durch den Druck auf seinen Teller. Ebenso wie bei
Fig. 3 wird das Auspuffventil 5 durch die Schlagplatte 9 geschlossen, worauf die
Kompression der neuen Ladung beginnt.
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Die Einrichtung kann auch so abgeändert werden, daß das Brennstoffeinlaßventil
durch das sich bei der Umkehr der Flüssigkeitssäule oder schon früher öffnende Auspuffventil
mittelbar geöffnet wird.
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Ausführungsbeispiel nach Fig. 5.
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Der besondere Vorzug dieser Ausführungsform liegt darin, daß die Gaseinlaßventile
erst geöffnet werden, wenn die Auspuffventile-sich schließen, so daß frisches Gemisch
durch die Auspuffventile nicht entweichen kann.
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Die Schlagplatte 8 für die Gaseinlaßventile i ist innerhalb eines
Rohres 1q. angeordnet; sie ist durch eine Stange 17 mit einem Querbaum 18 verbunden,
an dem die Gaseinlaßventile i und auch die Auspuffventile 5 durch Gestänge befestigt
sind. Die Gaseinlaßventile i schließen einen Ringraum 13 ab, der um das Rohr 14
herumgebaut ist und durch den das brennbare Gemisch zugeführt wird. Dieses hat,
bevor es in die Verbrennungskammer gelangt, außerdem die Ventile 2 zu durchströmen,
die, ebenso wie bei der Ausführung nach Fig. 2, von der aufsteigenden Flüssigkeitssäule
geschlossen werden, sobald diese sie erreicht hat.
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Die Pumpe arbeitet in ganz ähnlicher Weise wie die nach Fig.2. Sobald
die Wassersäule bei ihrer Einwärtsschwingung die Schlagplatte 8 erreicht hat, wird
diese gehoben. Dabei werden durch die Stange 17
und den Querbaum 18 die Auspuffventile
5 geschlossen und die Gaseinlaßventile i geöffnet. Bei der hier dargestellten Ausführungsform
geschieht beides gleichzeitig.
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Man-kann aber die Gaseinlaßventile i auch einige Zeit nach Schluß
der Auspuffventile 5 sich öffnen lassen, so daß die Einführung der
frischen
Ladung erst während der Kompression der Luft in der Verbrennungskamine= beginnt.
Es ist dies ein Beispiel, wie eine Pumpe gemäß der Erfindung nach dem Diesel-Verfahren
betrieben «=erden kann.