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Verfahren zur Herstellung von Gasmischungen.
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Die Erfindung besteht in einer aus Motor und Kompressor zusammengesetzten
Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens des Patentes 333058 in der Weise, daß
zwei Gase von verschiedenem Druck nicht nur auf den zur Mischung erforderlichen
gleichen Druck gebracht, sondern die zu mischenden Mengen auch mit Rücksicht auf
die beabsiclltigte Reaktion (Verbrennung) desselben genau geregelt werden, und dies
ohne Anwendung
großer Ausgleichsgefäße, ohne Druckschwankungen.
mit einer kleinen und einfachen Maschine ohne Gasverschwendung erfolt, wie es in
besonderen für die Azetylenschweißerei notwendig ist. Um dieses Ziel vollkommen
zu erreichen. sin verschiedene Bedingungen zu erfüllen.
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Die wirtschaftliche Verwendung des Drucksauerstoffes aus Behältern.
Flaschen, Druckleitungen u. dgl. zum Antrieb cines Kompressors mit dem Zweck, durch
Kompression eines anderen unter niedrigerem Druck stehenden Gases (vornehmlich Azetylen)
die Mischung dieter beiden Gase zu gleichen Teilen für eine Schweiß oder dergleichen
Flamme herzvstellen, kann nur gelingen, wenn ein Sauerstoffüber/chuß mit Sicherheit
vermieden wird, weil dieser Sauerstoffüberschuß am Auspuff des Motors keine Verwendung
mehr finden kann, so daß das Verfahren gegeüber dem Injektorsystem nur teilweise
Vorteile bieten würde.
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Es ist infolge der unvermedidlichen Ungenauigkeiten in der Einstellung
des Betriebsdruckes, der Undichtigkeiten in der Maschine usw. ausgeschlossen, daß
die Maschine die gewün chten genau gleichen Mengen von beiden Gasen Eefert, so daß
der Mengenausgleich auf and@re Weise hergestellt werden muß.
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Durch passende Wahl des Übersetzungsverhältnises zwischen Motor und
Kompressor oder durch passende Abmessung dieser Organe wird die Maschine deshalb
so eingestellt, daß sie eine größere bis gleiche Menge Niederdruckgas ansaugt und
komprimiert als Sauerstoff für den Betrieb benutzt wird. Die hierzu erforderliche
Mehrkraft wird vorn Sauerstoffstrom geliefert, ohne deshalb seine Menge vergrößern
zu müssen.
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Die Entzündungsgefahr des Schmiermittels in Anwesenheit des Satterstoffes
wird mit Sicherheit beseitigt, wenn die Temperature des Schmiermittels niedrig gehalten
wird. Zu diesem Zweck wird der Betriebsauerstoff innerhalb des Motors bei seiner
Arbeitsleistung expandiert mit dem Erfolg, daß die Expansions kälte die Erhöhung
der Temperatur verhindert.
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Selbstverständlich muß der B trebseruck des Sauerstoffes so gewählt
wenden, daß die Expansionsmöglichkeit gegeben ist. was auch günstig für den oben
erwähnten Mehrkraftbedarf ist. Das Steuerorgan in der Zuleitung zum Motor ist hierzu
so ausgebildet, daß der Sauerstoffzufluß abgestellt wird, bevor das Antriebsorgan
(Kolben u. dgl.) den ganzen Hub zurückgelegt hat.
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Es ist ebenfalls möglich, die Expansion des Sauerstoffe teilweise
während, teilweise nach Beendigung seiner Arbeitsleistung eintreten zu lassen.
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Für den Motor und für den Kompressor hat sich ein an sich bekannter
Typ heransgestellt, der verschiedene Anpassungen für d@n neuen Zweck erfahren hat.
Es ist der Typ. bei welchem ein vorzugsweise zylindrisches Gehäuse um eine feste
Achse rotiert und in dem Gehäuse mehrere Zylinderbohrungen senkrecht zur Gehäuseachse
angebracht sind.
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Die in diesen Bohrungen spielenden Kolben erhalten ihre Bewegung relativ
zu den Zylindern von festen Zapfen, welche exzentrisch zu der Achse des rotierenden
Gel-äuses rugeordnet sind und in Gleitstücke eingreifen, die in Gleitbahnen in den
Zylindern laufen.
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Abweichend von den bisher bekannten Bauweisen von gleichartigen Rotiermaschinen.
bei welchen der Rotor sich hahnkükenartig in einem feststehenden Gehäuse dreht,
wobei das Gehäuse alsSteuerogan dient, ist hier der Rotor als geschlossener Körper
ausgebildet, welcher sich simt den Zylindern und Kolben dreht, und die feststehenden
Achsen dienen nicht nur zur Herstellung der relativen Bewegung zu Zylinder und Kolben,
sondern auch zur Steu. rung und sind als Hohlachse ausgebildet.
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In der Achse befinden sich Kanäle, welche als Zu- und als Ableitung
für die Gase dienen.
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An der Übergangsstelle dieser Kanäle von der Achse zum Rotorkörper
befinden sich entsprechend ausgebildet die Steuerschlitze, so daß bei der Rotation
des Rotors die Kanäle geöffnet oder geschlossen werden. Durch entsprechende Abmessung
dieser Schlitze wird die Füllungsmenge des Kolbenhubes bestimmt.
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Diese Anordnung hat gegenüber der früheren Bauweise den Vorteil, daß
die Reibungsfläche kleiner ist, wodurch eine bessere Abdichtung und eine kleinere
Reibung erzielt wird. lie Erfindung betrifft außerdem die Gesamt anordnung der Teile
der ganzen Vorrichtung und die Rückleitung des überschüssigen Azetylezs in die Saugleitung.
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Abb. I ist eine schematische Übersichtzeichnung der ganzen Maschine,
Abb. 2 cin Längsschnitt durch einen Rotorkörper, Abb. 3 ein Querschnitt der Abb.
2 durch den Kolben, Abb. 4 und 5 Schnitte durch die Steuerung bcim Motor end beim
Kompressor, Abb. 6 ein Schnitt durch die Drnckausgleichvorrichtung.
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Der von der Flasche 6 (Abb. I) unter dem für den Betrieb des Motors
vermittels eines Druckreduzierventils 7 einge.'.tellte-n Druck kommende Sauerstoff
geht durch die Leitung 8 zum Motor 9. Hier expandiert er, während er Arbeit leistet,
und geht sodann durch Leitung 10 zur Kammer 11. Manometer 12 zeigt den in dieser
Kammer herrschenden Druck, der von der Bohrung der Brennerspitze I3 abhängt und
durch Einstellung des Betriebsdruckes am Reduzierventil 7 auf etwa
o,25
bis 0,3 Atm. gehalten wird. Dieser Enddruck genügt, um dem Azetylen-Sauerstoff-Gemisch
die erforderliche Austrittsgeschwindigkeit zu geben, damit die Flamme nicht in den
Brenner zurückschlägt. Von dem Betriebsdruck und von der Bohrung der BreMerspitze
I3 hängt die Drehungsgeschwindigkeit des Motors ab und somit die Sauerstoffmenge.
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Der Kompressor I4 saugt durch Leitung I5 das Azetylen aus dem Gasometer
I6, verdichtet und befördert es durch Leitung I7 nach Kammer I8. Bei gleicher Abmessung
der Kolben, des Motors und des Kompressors genügt ein Verhältnis von etwa 1,4 1
in der Zahnräderübersetzung, um eine volumetrische größere Menge Azetylen bei einem
Enddruck von 0,25 bis 0,3 Atm. anzusaugen.
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I)ie zwei Gase gehen von den Kammern 11 und I8 nach der Druckausgleichvorrichtung
I9, von wo aus das überschüssige Azetylen durch Leitung 20 nach der Saugleitung
15 zurückbefördert wird.
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Die Mengenreguliervorrichtung 21 läßt volumetrisch gleiche Mengen
der beiden Gase zum Brenner 22 durchströmen.
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Der Kolbenhub ist so bemessen, daß er nur einige Hunderstel Liter
fassen kann, so daß der Apparat eine hohe Tourenzahl macht, um dadurch einerseits
die Flamme ruhig zu halten, andererseits den Apparat zu kühlen.
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Der Motor besteht aus einem zylindrischen Körper 23 (Abb. 2 und 3),
welcher an seinen Enden auf zwei festen Achsen 24, 25 gelagert ist. In seinem Innern
befinden sich zwei zueinander versetzte Zylinderbohrungen 26, 27, welche zur Aufnahme
der Kolben I, I dienen.
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Die Achsen 24,25 sind mit exzentrischen Zapfen 2, 2 versehen, -und
auf diesen Zapfen sind die Kolben 1, 1 vermittels eines Gleitstückes 3 gelagert,
welches sich um die Zapfen drehen und in einem hierfiir vorgesehenen Schlitz der
Kolben hin und her bewegen kann.
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Die zentralen Bohrungen 32, 33 dienen für die Schmierung innerhalb
des Motors.
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Abb. 4 zeigt die Übergangsstelle der Kanäle von der Achse 24, 25
zum Rotorkörper 23 beim Motor. Die Schlitze sind hier so ausgebildet, daß nur eine
Teilfüllung des Kolbenhubes stattfindet. Abb. 5 zeigt dieselbe Stelle beim Kompressor
mit Schlitzen, welche die volle Füllung gestatten.
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Die Arbeitsweise des Motors ist ohne weiteres verständlich. Mittels
des exzentrischen Schubkurbelgetriebes der Kolben versetzt der Sauerstoffdruck den
Rotor 23 in Rotation, und die Kolben schieben sich bei dieser Bewegung hin und her
in ihren Zylinderbohrungen, somit die Aufgabe eines doppeltwirkenden Organs erfüllend.
Die Anordnung von zwei versetzten Kolben bewirkt, daß der Apparat immer anspringt,
macht die Anbringung eines Schwungrades überflüssig und ermöglicht, daß die Gase
aus der Zuleitung bzw. Ableitung ohne Unterbrechung der Maschine zuströmen bzw.
aus derselben ausströmen.
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Eine in allen Teilen gleiche Maschine dient als Kompressor und ist
mit Zahnräderübersetzung mit dem Motor gekuppelt.
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Abb. 6 zeigt ein bekanntes Ausgleichventil.
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Wenn der von I8 kommende Druck des Azetylens als Folge des Überschusses
größer als der des von 11 kommenden Sauerstoffes ist, öffnet sich mittels der Membran
28 das Ventil 29 und läßt das Azetylen in die Leitung 20 zurückströmen.