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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Kraft durch Auftrieb.
Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zum Gegenstande, durch dessen Anwendung
es möglich ist, für die Erzeugung von Betriebskraft das Temperaturgefälle zwischen
zwei, verschiedene Temperaturen aufweisenden gasförmigen oder flüssigen Mitteln
auszunutzen, und zwar durch Zuhilfenahme von Auftriebskraft, die in einem Behälter
erzeugt wird, der in ein Mittel getaucht wird, wenn er selbst von diesem Mittel
befreit ist.
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Man kennt bereits paternosterartige Einrichtungen mit Behältern, welche
in ein Mittel eintauchen, wobei die Behälter entleert werden, wenn sie- sich am
unteren Ende ihres Hubes befinden, z. B. vermittels eines Luft-oder Dampfstrahles.
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Gemäß vorliegender Erfindung wird zw=ar ebenfalls eine Einrichtung
dieser Art angewendet, doch wird die Entleerung der in das Mittel eintauchenden
und zur Oberfläche desselben ansteigenden Behälter durch die Dämpfe eines Mittels
bewirkt, das bei der Temperatur desMittels, in das dieBehälber eintauchen, verdampft,
während die Dämpfe durch ein Mittel von niedriger Temperatur wieder kondensiert
werden.
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Die Erfindung umfaßt ferner die-Ausführung einer Vorrichtung der angegebenen
Art, die sich besonders für den vorliegenden Zweck eignet und die Ausnutzung des
Temperaturgefälles dadurch gestattet, d-aß die Expansion der Dämpfe des Mitteis
bis zum Druck des Kondensators gesteigert wird.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispieles
veranschaulicht. Abb. i ist ein vertikaler Mittelschnitt durch einen Motor gemäß
vorliegender Erfindung.
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Abb.2 ist eine Seitenansicht zum Teil in Schnitt gemäß einer zur Ebene
der Abb. i senkrecht stehenden Ebene.
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Abb. 3 ist ein Horizontalschnitt nach Linie A-B der Abb. i.
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Abb._ 4 zeigt in einem vergrößertem Maßstabe und Vertikalschnitt einen
Teil der untersten Kammer der Einrichtung mit einem der beweglichen Behälter, welcher
eben den tiefsten Punkt seiner Bewegung erreicht hat.
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Abb. 5 ist die zur Abb. q. gehörige äußere Ansicht.
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'Abb. 6 ist ein Längsschnitt durch den hinteren Teil der Kammer, um
das Ventil für die Einführung des zu verdampfenden Mittels zu veranschaulichen.
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Wie aus den,gbb. i bis 3 der Zeichnung hervorgeht, besteht die Einrichtung
aus einem hohlen unteren Boden i von U-Form, welcher auf einer Grundplatte 2 befestigt
ist und dessen nach aufwärts gerichteten Enden sich als zwei Leitungen 3 und 3'
fortsetzen, de jede beliebige Länge haben können und an ihrem oberen Ende in eine
von der Kappe 5 gebildeten Kammer .4 münden. Die Kammer i, die Leitungen 3 und 3',
die Kammer q. und die Kammer 5 bilden mith'in eine geschlossene Einrichtung, welche
sich in zwei Abteilungen teilt, die untereinander än ihren oberen und unteren Enden
in Verbindung stehen. In der Kappe 5 ist eine Öffung 6 vorgesehen, in ,velche ein
Rohr 7 mündet, das mit seinem anderen Ende an einen Kondensator 8 von beliebiger
Einrichtung angeschlossen ist, in
dessen Hülle eine durch die Anschlüsse
9 und To ein- bzw. ausfließendes Kühlmittel kreist: Das in diesem Kondensator befindliche
Mittei entweicht durch ein Rohr i i, in welchem eine Pumpe 12 eingeschaltet ist,
in eine am Boden der Kammer i vorgesehene Einführungsvorrichtung 13.
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Die vertikalen Leitungen 3 und 3' werden vorzugsweise mit gewellten
Wänden zwecks Vergrößerung ihrer Flächen ausgestattet und sind. von einer Hülle
oder Gehäuse 14 umgeben, in welches eine Leitung 15 (Abb. 3) mündet. Ungefähr in
der Achse des U-förmig gekrümmten Bodenteiles i der Vorrichtung ist eine Welle 16
gelagert, die zu beiden Seiten und durch entsprechende Stopfbüchsen der Seitenwände
17 hindurchragt und in Lagern i 9 ruht. Auf dieser Welle sind zwei Kettenräder 2o
aufgekeilt, die mit Hilfe entsprechender Ketten 2 i auf Kettenräder 22, welche-im
Rauni.e der Kappe 5 auf einer Welle 23 befestigt sind, einwirken. Diese Welle 23
wird vorzugsweise verstellbar eingerichtet, z. B. vermittels an die Lager derselben
angelenkte Zugstangen 2q.. An den Ketten 2i werden Behälter a5 von geeigneter Form
derart befestigt, daß sie um eine horizontale Achse schwingen können. Diese Behälter
durchlaufen nun, von den Ketten geführt, die Leitungen 3 und 3' und zwar; wie im
vorliegenden Beispiel gezeigt, die vertikalen Leitungen in einer geradlinigen, vertikalen
Ebene und die Querverbindungen oben und unten in einer kreisförmig gekrümmten.
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Die Behälter 23 haben ferner ihren Schwerpunkt unterhalb ihrer Schwingungsachse,
so daß sie jederzeit die gleiche Stellung einnehmen. Sie besitzen eine untere Öffnung-und
eine vermittels eines Ventiles geregelte obere öffnung. Der Körper 27 dieses Ventils
ist verhältnismäßig groß und auch hohl gehalten, so daß er als -Schwimmer (Abb.
q.) wirken kann.
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Die Behälter 25 werden ähnlich- wie die Taschen eines Paternosteraufzuges
angeordt riet, so daß sie zwei benachbarte, vertikale Reihen bilden.
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Am Boden der Kammer i ist eine längsverlaufende Öffnung 28 (Abb. d.)
vorgesehen, in welcher das Verteilungsgehäuse 13 eingesetzt ist. D'ies'es besteht
aus Isolationsmaterial von doppelter Wandstärke und besitzt :einen engen durchlaufenden
Schlitz, vermittels welchem es mit dem Innern der Kammer i. in Verbindung steht.
An der entgegengesetzten Seite ist dieses Gehäuse durch einen Deckel 29 -(Abb. 6)
geschlossen, der mit zwei (Öffnungen versehen ist, gegen welche die Zylinder
30 angestellt werden. ' Im Innern jeder dieser Zylinder, in welche überdies
die mit :der Pumpe 12, kommende Rohrleitung i i - mündet, wird ein federbeeinflußter
und mit --einer Spindel 32 versehener Kolben 31 eingesetzt: Auf der Welle 16 sitzt
ferner ein Zahnrad 3.1, das mit einem kleinen Zahnrad 35 in Eingriff steht: Auf
der Welle dieses letzteren Zahnrades ist ein Daumen 36 derart regelbar befestigt,
daß sowohl seine Neigung als auch seine Stellung auf der Achse geändert werden kann.
Der Daumen 36 wirkt auf einen Hebel 37 ein, mit welchem die Kolbenstange 38 der
Pumpe 12 senkrecht verbunden ist. Das Verhältnis zwischen dem -Zahnrad 34 und dem
kleinen angetriebenen Zahnrad 35, das auf der Welle des Daumens 36 befestigt ist,
muß derart gewählt sein, daß der Daumen jedesmal eine Umdrehung macht, und folglich
findet dabei jed'esm.al ein Arbeitshub des Kolbens der Pumpe 12 statt, wenn ein
Behälter z5 beim Verteilungsgehäuse 13 vorbeigeht. Bei der Einstellung des Daumens
kann man den Zeitpunkt bestimmen, bei welchem- der Kompressionshub der Pumpe beginnt.
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Man ist sogar in der Lage, den Hubdes Pumpenkolbens zu ändern, wenn
man den Daumen aus einer Anzahl verschieden großer, nebeneinander gelagerter Scheiben
zusammensetzt und-dieses vereinigte Organ achsial verschiebt.
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Das in der Pumpe 12 anlangende Mittel durchläuft den am Verteilungsgehäuse
13 angeschlossenen - Teil -der Rohrleitung i 1 und wird in beliebigen -Zeitabschnitten
durch den Schlitz dieses Gehäuses in die untere Kammer i des Apparates gedrückt.
Die Freigabe dieses Schlitzes erfolgt dadurch, daß das Druckmittel in die Zylinder
30 eindringt, die Kolben 31 und mithin die querlaufende Abdeckleiste 33 zurückdrückt,
so daß das Mittel durch den erwähnten Schlitz in die Kammer gelangen kann.
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Um den Apparat in Betrieb zu, setzen, werden die Kammer i und die
Leitungen 3 und 3' mit einem Mittel angefüllt, welches z. B. finit Hilfe von durch
die Leitung 15 eingeführten heißen Gasen auf einer Temperatur gehalten-wird, bei
welcher die vom Kondensator- zur -Pumpe i: geleiteten- Mittel verdämpfen.
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Der größte Teil der Behälter 25 taucht mithin in das Mittel
ein; welches in -die Behälter in dein Maße eindringt, wie diese in der Leitung 3'
herabsteigen, wobei ihre untere- Öffnung'ständig offen ist. Das Schwimmerventil
27 bleibt geöffnet, um den Austritt der Dämpfe zu ermöglichen, und zwar so lange,
bis es nicht von dem Mittel, auf welchem es schwimmt, abgehoben wird.
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Die Bewegung der Reihen der Behälter 25, welche -die Befestigungsketten
21 mitnehmen, wodurch eine Bewegung der Räder 2o und 22 sowie der Antriebswelle
16 im Sinne des eingezeichneten
Pfeiles verursacht wird, kommt
dadurch zustande, daß die Behälter 25 in der Leitung 3' mit 'Mittel angefüllt sind,
während die in ,der Leitung 3 befindlichen mehr oder weniger vollständig leer sind
und mithin einen Auftrieb erhalten, welcher von dem sie umgebenden Mittel herrührt.
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Die Behälter werden durch -die quer durch den Schlitz des Gehäuses
13 eingespritzten Mittel geleert, welche sodann bei der von dem umgebenden Mittel
herrührenden Temperatur verdampft. Auf diese Weise verliert ein Behälter nach dem
anderen seinen Flüssigkeitsinhalt,, an dessen Stelle Dämpfe treten. Da infolge der
beschriebenen Wirkungsweise des von der Weile 16 angetriebenen Daumens 36 jedesmal
der Schlitz des Gehäuses 13 geöffnet wird, wenn ein Behälter den tiefsten Punkt
eines Weges erreicht, d. h. wenn seine untere öffnung dem erwähnten Schlitz gegenübersteht,
so wird das leicht verdampfbare Mittel in die vorbeiziehenden Behälter nacheinander
eingespritzt, in welchen es sodann unter dem Einflusse der Wärme vollständig verdampft.
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Die in der Leitung 3 befindlichen Behälter 25 enthalten daher nur
Dämpfe, deren Druck in dem Maße abnimmt, als die Behälter steigen, und welche entweichen,
sobald jeder Behälter aus dem Mittel emportaucht.
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Diese Dämpfe sammeln sich unterhalb der Kappe 5, von wo sie zu dem
Kondensator 8 zurückkehren, welcher auf einer Temperatur erhalten wird, bei der
die Dämpfe auf ihren Flüssigkeitszustand verdichtet werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn das in die Kamnier i und Leitungen 3, 3'
eingebrachte Mittel auch die Kammer 4 ausfüllte, welche überdies eine nach oben
sich verbreiternde Form erhält. Auf diese Weise kann das Mittei im gleichen Sinne
wie die Behälter 25 kreisen, wodurch die Widerstände verringert werden. Ferner wird
infolge der vergrößerten Oberfläche des Mittels der Widerstand gegen das Emportauchen
eines jeden Behälters wesentlich vermindert.
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Es ist ferner zweckmäßig, am Rande der Kappe 5 eine Leitung
39 auszubilden, welche dazu dient, das Kondensat an der Innenfläche der Kappe
5 zu sammeln und es vermittels der Leitung 4o in das zum Kondensator führende Rohr
7 zu leiten.
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Das für die Ausfüllung der Kammer i und der Leitungen- in Betracht
kommende Mittel kann Wasser sein, 0l, Salzlösungen (um den Auftrieb der Behälter
zu vergrößern) usw. Das für die Verdampfung im Innern der Bekälter 25 bestimmte
Mittel kann ein anderes als dasjenige. sein, welches bei dem Druck der Flüssigkeitssäule
und bei der Temperatur der in der Kammer i und den Leitungen 3, 3' umlaufende Mittel
verdampft. Entsprechend diesen Bedingungen kann man Ammoniak, schweflige Säure,
Chloräthyl, Schwefeläther, Schwefelkohlenstoff und auch Wasser in @rerwendung nehmen.
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Es ist nur darauf zu achten, daß die für die Verdampfung und die für
den Umlauf bestimmten Mittel sich nicht gegenseitig durch chemische oder physische
Vorgänge beeinflussen, welche ihre Eigenschaften beeinträchtigen würden. Falls das
zu verdampfende Mittel sich in dem Umlaufmittel löst, ist diesem so viel von dem
ersteren zuzusetzen, bis eine vollständige Sättigung erreicht ist.
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Auf jeden Fall ist für den Betrieb des Apparates eine Temperaturdifferenz
zwischen dem in der Kammer i, Leitungen 3, 3' und Kammer 4 enthaltenen Mittel und
dem für die Verdampfung bestimmten .erforderlich.. Dieseifte kann sowohl durch Erwärmen
des in der Kammer 1, 3, 3' und 4 befindlichen Mittels erhalten werden, z. B. durrhUmlauf
heißer Gase innerhalb des Mantels 14, wie auch durch Herabsetzung der Temperatur
der in dem Kondensator 8 kondensierten Dämpfe und Beibehaltung der Außentemperaturen
für die Kammer 1, 3, 3' und 4, oder man kann beide angegebenen Mittel vereinigen,
um die Temperaturdifferenz zu vergrößern. Der Druck im Innern des Apparates kann
ent-,veder durch einströmende Luft oder durch Zusammendrücken der Dämpfe geregelt
werden, zu dem Zwecke. die Verdampfung des Mittels bei der vorhandenen Temperatur
zu erhalten.
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Der Kondensator 8 kann in einer erhöhten Lage angeordnet werden, so
daß die Flüssigkeitssäule in der Leitung i i, welche den Kondensator mit dem Verteilungsgehäuse
13 verbindet, ein größerers Gewicht besitzt als diejenige, in welcher sich die Behälter
25 bewegen. In diesem Falle wird die von der Pumpe verbrauchte Energie auf das Maß
beschränkt, welches zur Bewältigung der Reibungen erforderlich ist. Die Pumpe 12
kann aber auch fortgelassen und durch einen Regler oder Ventil ersetzt werden, die
durch den Daumen 36 betätigt werden:, so daß die Rohrleitung in einstellbaren Zeiträumen
freigegeben wird, durch welche das verdampfbare Mittel in das erwähnte Verteilungsgehäuse
13
fließt. Das Temperaturgefälle kann auch durch künstliche Erhitzung oder
Abkühlung hervorgerufen werden.