DE41142C

DE41142C - Hot air machine

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Publication number: DE41142C
Application number: DENDAT41142D
Authority: DE
Original assignee: B. F. Mc. KlNLEY in Covington, Ky., V. St. A
Anticipated expiration: 1907-01-18

Description

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H ei Ts luft maschine.H ei Ts air machine.

Die Neuerungen bezwecken die Erreichung eines gröfseren Nutzeffects mittelst sehr schnellen Wechselns der Temperatur in der Erhitzungskammer. Letztere ist so eingerichtet, dafs sie einen mit dem Kolben verbundenen Verdränger aufnehmen kann. Kolben und Verdränger sind so zusammengekuppelt, dafs sich beide in gleicher Richtung bewegen, und zwar der Kolben nach dem Verdränger. Die erhitzte Luft am Boden der Erhitzungskammer wird durch ein Drahtgazenetz geprefst, wobei ihre Hitze absorbirt wird und ein theilweises Vacuum entsteht, welches das Zurückziehen des Kolbens verursacht. Diese Bewegung des Kolbens veranlafst die Verschiebung des Verdrängers in der entgegengesetzten Richtung und dadurch ein Rückpressen der verhältnifsmäfsig abgekühlten Luft durch das Drahtnetz, welches,, indem es Hitze an die Luft abgiebt, deren Expansion hervorruft und die Aufwärtsbewegung des Kolbens herbeiführt, so dafs also eine continuirliche Wirkung durch die abwechselnde Passage der Luft um die Kammer und durch ihre schnelle Contraction und Expansion in der geschlossenen Kammer gesichert ist.The aim of the innovations is to achieve a greater beneficial effect by means of very fast Changing the temperature in the heating chamber. The latter is so arranged that it can accommodate a displacer connected to the piston. Piston and displacer are so coupled together that both move in the same direction, namely the Piston after the displacer. The heated air at the bottom of the heating chamber will pressed through a wire mesh, absorbing their heat and creating a partial vacuum which causes the piston to retract. This movement of the The piston causes the displacer to move in the opposite direction and thereby a pressing back of the relatively cooled air through the wire mesh, which, by giving off heat to the air, causing its expansion and the upward movement of the piston, so that a continuous effect through the alternating passage of air around the chamber and by its rapid contraction and expansion is secured in the closed chamber.

Der Kolben ist in der Weise gebaut und angeordnet, dafs er in die Erhitzungskammer weit genug eindringt, um ein bedeutendes Luftvolumen zu verdrängen und dadurch das Quantum von zu erhitzender und abzukühlender Luft zu verringern. Die Anbringung von Isolirmaterial am Kolben verhindert dessen übermä'fsige Erhitzung.The piston is constructed and arranged in such a way that it goes into the heating chamber penetrates far enough to displace a significant volume of air and thereby the quantum of air to be heated and cooled. The application of insulating material on the piston prevents it from overheating.

Ferner sind passende Einrichtungen getroffen, um den Rufs aus dem Verbrennungsraum zu entfernen und den Gang der Maschine zu reguliren, sowie um die Wirkung der Maschine dadurch zu vergröfsern, dafs der aufsen um die Erhitzungskammer passirende Luftstrom mit Wasserdampf gesättigt und so seine Abkühlungsfähigkeit erhöht wird.Appropriate arrangements have also been made to allow the call from the combustion chamber and to regulate the operation of the machine, as well as to regulate the operation of the machine to be increased by the fact that the air flow outside passes around the heating chamber saturated with water vapor and thus its cooling capacity is increased.

Fig. ι ist eine perspectivische Ansicht der ganzen Maschine. Fig. 2 giebt einen Verticalschnitt durch den Kolben und die Erhitzungskammer. Fig. 3 veranschaulicht den. Regulator und Fig. 4 den Rufsentferner.Fig. Ι is a perspective view of the entire machine. Fig. 2 gives a vertical section through the piston and the heating chamber. Fig. 3 illustrates the. Regulator and Fig. 4 shows the paging canceller.

In dem Gehäuse A der Maschine sind der Feuerraum sowie der Cylinder und Kolben untergebracht; B ist das Schwungrad. Unterhalb des durch die Feuerthür 3 geschlossenen Feuerraumes 1 liegt der Aschenfall 2; 4 ist der Schornstein. Die membranartige Decke 5 trennt den Feuerraum von der Hitzungskammer 6, in welcher der Verdränger 7 liegt. Letzterer ist eine kreisförmige Scheibe, an welcher ein cylindrischer Ring α angebracht ist. In der U-förmigen Ausbiegung b der Decke 5 und des Erhitzungskammeraufsatzes gleitet bei c und d der Ring a. 8 ist das um den letzteren angeordnete Drahtgewebe, welches die Erhitzungskammer horizontal in zwei Hälften theilt. Die Luft mufs also auf ihrem Wege von einer Seite des Verdrängers nach dessen anderer Seite den Draht 8 passiren, wobei sie Hitze abgiebt und aufnimmt, entsprechend der Bewegungsrichtung der Luft. Gleichzeitig bieten die Ausbuchtungen b, welche in der Decke 5 das Brechen bei der Contraction verhüten, eine grofse Erwärmungs- bezw. Abkühlungsfläche für den daran entlang streichenden Luftstrom.The combustion chamber as well as the cylinder and piston are housed in the housing A of the machine; B is the flywheel. The ash case 2 is located below the combustion chamber 1, which is closed by the fire door 3; 4 is the chimney. The membrane-like ceiling 5 separates the furnace from the heating chamber 6 in which the displacer 7 is located. The latter is a circular disc on which a cylindrical ring α is attached. In the U-shaped bend b of the ceiling 5 and the heating chamber attachment, the ring a slides at c and d. 8 is the wire mesh arranged around the latter, which divides the heating chamber horizontally into two halves. The air must therefore pass the wire 8 on its way from one side of the displacer to its other side, giving off and absorbing heat, according to the direction of movement of the air. At the same time, the bulges b, which prevent breakage in the cover 5 during contraction, offer a large amount of warming or heating. Cooling surface for the air flow that sweeps along it.

Rings um die Erhitzungskammer ist ein ringförmiger Zug 12 angeordnet, welcher in den den Cylinder 14 einschliefsenden Raum e mündet und unten mit der Kammer D durch die Oeffnungen h communicirt, so dafs die Verbrennungsluft vorgewärmt aus der Kammer D in den Feuerraum 1 eintritt.An annular train 12 is arranged around the heating chamber, which opens into the space e enclosing the cylinder 14 and communicates at the bottom with the chamber D through the openings h , so that the preheated combustion air enters the combustion chamber 1 from the chamber D.

Der in dem Cylinder 14 befindliche Kolben ι 3 ist unten mit Lagen 1 5 von unverbrennlichem, schlecht leitendem Material, Asbestpappe etc., bedeckt, welche seine übermäfsige Erhitzung verhindern und ziemlich weit in die Erhitzungskammer eindringen. Der letztere Umstand reducirt wesentlich das zu erwärmende und abzukühlende Luftquantum in der Erhitzungskammer. The piston located in the cylinder 14 ι 3 is below with layers 1 5 of incombustible, poorly conductive material, asbestos cardboard, etc., which its excessive Prevent heating and get quite far into the heating chamber. The latter circumstance considerably reduces the amount of air to be heated and cooled in the heating chamber.

In dem Raum 10 zwischen der Ausbuchtung bei c und dem Zugkanal 12 liegt der Rufsentferner (Fig. 2), welcher aus dem Ring 16 und den daran befindlichen Kratzern 17 besteht (Fig. 4) und durch die Stange 22 mit dem Hebel 23 verbunden ist. Die Bewegung des letzteren veranlafst ein concentrisches Verschieben des Rufsentferners und damit ein Loskratzen des Rufses von den Wänden bei c. In the space 10 between the bulge at c and the pulling channel 12 is the call remover (FIG. 2), which consists of the ring 16 and the scratches 17 on it (FIG. 4) and is connected to the lever 23 by the rod 22 . The movement of the latter causes a concentric displacement of the call remover and thus a scratching of the call from the walls at c.

Die Kolbenstange 18 ist an dem Hebel 19 angehängt, welcher auf der in den Ständern 24 gelagerten Welle 20 aufgekeilt ist. Ein am Ende der Welle 20 sitzender Kurbelarm 25 ist durch die Stange 26 mit dem Zapfen der Kurbel 27 verbunden, welcher an der Welle 28 sitzt. Von dem Zapfen der Kurbel 27 geht die Stange 29 nach der Kurbel 30 der Welle 31. Die Stangen 32 verbinden zwei weitere Kurbelarme an der letzteren Welle mit den Führungsstangen 3 3, welche in den Verdränger eingeschraubt sind.The piston rod 18 is on the lever 19 attached, which is keyed on the shaft 20 mounted in the uprights 24. An am End of the shaft 20 seated crank arm 25 is through the rod 26 with the pin of the crank 27 connected, which is seated on the shaft 28. The rod 29 goes from the pin of the crank 27 to the crank 30 of the shaft 31. The rods 32 connect two further crank arms on the latter shaft with the guide rods 3 3, which are screwed into the displacer are.

Die Arbeit der Maschine erfolgt in nachstehender Weise: Sobald durch Einführen von Brennmaterial in den Feuerraum der Theil der Erhitzungskammer, welcher unterhalb des Verdrängers liegt, genügend erwärmt ist, um die Theile arbeiten zu lassen, dreht man das Schwungrad B mit der Hand; dadurch geht der Kolben in die Höhe. Bevor aber der Kolben seine höchste Stellung erreicht hat, wird der Verdränger durch die Stangen 33 abwärts geschoben und damit die unterhalb des Verdrängers befindliche Luft durch die Drahtgaze 8 hindurch zwischen Kolben und Verdränger gepreist. Beim Passiren der Drahtgaze giebt die Luft ihre Hitze an dieselbe ab und kühlt sich ebenso auch an der kühleren oberen Fläche der Bauchungen bei b, so dafs ihr noch mehr Hitze entzogen wird und schliefslich ein theilweises Vacuum entsteht, welches den Niedergang des Kolbens herbeiführt. Die Rückwärtsbewegung des Verdrängers preist dann die Luft wieder durch die Drahtgaze zurück, welche die in ihr aufgespeicherte Hitze abgiebt, so dafs die Luft schon stark erhitzt in die Kammer 6 eintritt, um dort durch die vom Feuerraum ausgehende Glut noch weiter erhitzt zu werden.The operation of the machine is as follows: As soon as, by introducing fuel into the furnace, the part of the heating chamber which lies below the displacer is sufficiently heated to make the parts work, the flywheel B is turned by hand; this causes the piston to rise. But before the piston has reached its highest position, the displacer is pushed downwards by the rods 33 and the air located below the displacer is thus priced through the wire gauze 8 between the piston and the displacer. On passing through the wire gauze, the air gives off its heat to it and also cools itself on the cooler upper surface of the bulges at b, so that even more heat is withdrawn from it, and finally a partial vacuum is created, which brings about the decline of the piston. The backward movement of the displacer then pushes the air back through the wire gauze, which gives off the heat stored in it, so that the air, already strongly heated, enters chamber 6, where it is further heated by the embers emanating from the furnace.

Dieses Abkühlen und Erhitzen der Luft erfolgt so rapid, und der Unterschied in Hitze und Druck infolge der Passage von der oberen nach der unteren Seite des Verdrängers liefert abwechselnd ein so genügendes Quantum von Druck und Vacuum, dafs sich der Kolben schnell auf- und abwärts bewegt. Der Nutzeffect der Maschine wird wesentlich dadurch erhöht, dafs ein zum Abkühlen dienender Luftstrom von aufsen durch den Zug 12 in den Feuerraum geleitet wird und dabei die beim Umströmen der Erhitzungskammer aufgenommene Hitze an den Feuerraum abgiebt.This cooling and heating of the air is so rapid, and the difference in heat and provides pressure as a result of the passage from the top to the bottom of the displacer alternately so sufficient a quantity of pressure and vacuum that the piston moves moves up and down quickly. The efficiency of the machine is essential increases that a cooling air flow from the outside through the train 12 into the Combustion chamber is passed and the recorded when flowing around the heating chamber Gives off heat to the furnace.

Da sich jedoch herausgestellt hat, dafs die' strahlende Wärme der Erhitzungskammer von dem den Zug 12 passirenden Luftstrom nicht gänzlich aufgenommen wurde, sondern an das Aufsengehäuse A ging, so wird der Luftstrom jetzt mit Wasserdampf, welcher bei niedriger Temperatur erzeugt wurde, gesättigt, wodurch eine vollständige Aufnahme der strahlenden Wärme der Erhitzungskammer eintritt. Dieses Gemisch von Wasserdampf und Luft geht dann in den Feuerraum durch das glühende Brennmaterial und erhöht dessen Heizeffect.However, since it has been found that the radiant heat of the heating chamber was not completely absorbed by the air stream passing through the train 12, but went to the outer housing A , the air stream is now saturated with water vapor, which was generated at a low temperature, as a result of which a complete absorption of the radiant heat of the heating chamber occurs. This mixture of water vapor and air then goes into the combustion chamber through the glowing fuel and increases its heating effect.

Es ist deshalb eine dünne Wasserschicht 35 in dem Kanal e aufserhalb des Cylinders 14 angeordnet, welche mittelst des Wasserrohres 36 in gleichmäfsiger Höhe erhalten wird. Es steigt deshalb die Temperatur dieses Raumes nicht über 100⁰C, was aber immerhin genügt, die diesen Raum passirende Luft mit Wasserdampf zu sättigen.A thin layer of water 35 is therefore arranged in the channel e outside the cylinder 14, which is obtained by means of the water pipe 36 at a uniform height. It therefore does not increase the temperature of this room about 100 ⁰ C, but what after all is enough to saturate this space-saving passivating air with water vapor.

Ein Ventil, welches am Ende des Rohres 37 angebracht ist, regulirt den Hub der Maschine. Das Rohr 37 ist mittelst des T-Stückes 38 mit den Rohren 39 verbunden, die durch die Oberplatte der Erhitzungskammer in letztere einmünden und zwar in den Raum zwischen Kolben und Verdränger. Die Luft im Innern der Erhitzungskammer wird durch die Wärme des Feuerraumes ausgedehnt und sucht durch das Ventil zu entweichen, wodurch der Druck auf den Kolben verringert wird. Dieses Entweichen der Luft aber wird in folgender Weise regulirt.A valve attached to the end of the tube 37 regulates the stroke of the machine. The tube 37 is connected by means of the T-piece 38 to the tubes 39 which open into the latter through the top plate of the heating chamber namely in the space between the piston and the displacer. The air inside the heating chamber is caused by the heat of the combustion chamber and seeks to escape through the valve, reducing the pressure is decreased on the piston. This escape of air, however, takes place in the following way regulated.

Das Ventil 40 im Gehäuse 41 hat zwei Sitze, einen oberen 42 und einen unteren 43. Der Kanal 44 führt durch das Rohr 37 nach dem Rohr 39 und von da durch die Rohre 39 nach der Erhitzungskammer. In normaler Lage wird das Ventil durch die um die Stange 46 gewundene Feder 45, welche einerseits an dem Bund 48, andererseits aber an der Justirmutter 47 hängt, geschlossen gehalten. Die Stange 46 ist mit dem einen Arm des bei 50 drehbaren Winkelhebels 49 verbunden, so dafs der Arm 51 des Winkelhebels infolge des Zuges der Feder 45 die Ventilstange 52 anhebtThe valve 40 in the housing 41 has two seats, an upper 42 and a lower 43. The channel 44 leads through the pipe 37 to the pipe 39 and from there through the pipes 39 after the heating chamber. In the normal position, the valve is opened by the rod 46 Coiled spring 45, which on the one hand on the collar 48, but on the other hand on the Justirmutter 47 is hanging, held closed. The rod 46 is connected to one arm of the angle lever 49 rotatable at 50, so that the arm 51 of the angle lever lifts the valve rod 52 as a result of the tension of the spring 45

und folglich das Ventil gegen seinen oberen Sitz 42 andrückt. Oben an der rotirenden Fortsetzung 56 der .Ventilstange 52 sitzt der Kopf 53. Ein Kreuzstück 54 ist fest mit der im Lager 58 drehbaren verticalen Welle 56 verbunden, welche durch die konischen Getriebe 57 und 59 in Umdrehung versetzt wird, und zwar mittelst der Riemscheibe 62 und der in dem Lager 61 ruhenden Welle 60. Die Riemscheibe erhält ihren Antrieb von der Hauptwelle 28 der Maschine aus mittelst des Riemens 63.and consequently presses the valve against its upper seat 42. At the top of the rotating one Continuation 56 of the .Ventilstange 52 sits the head 53. A cross piece 54 is fixed to the connected in the bearing 58 rotatable vertical shaft 56, which by the conical gears 57 and 59 is set in rotation, namely by means of the pulley 62 and in the Bearing 61 resting shaft 60. The pulley receives its drive from the main shaft 28 the machine by means of the belt 63.

Läuft nun die Maschine leer, so heben sich infolge der gröfseren Geschwindigkeit die am Kreuzstück 54 aufgehängten Schwungkugeln 65 und ziehen damit den Kopf 53, mit welchem sie durch die Federn 64 verbunden sind, nach unten, weil die Federn 64 infolge ihrer Unterstützung an den Nasen der Schwungkugelarme als zweiarmige Hebel wirken. Die verticale Welle 56 senkt sich also auch und drückt die Ventilstange 52 entgegen der Tendenz der Feder 45 (und entgegen dem Druck der erhitzten Luft in der Erhitzungskammer) nach unten, wodurch sich das Ventil 40 öffnet, und zwar um so weiter, je gröfser der Ausschlag der Kugeln 65 mit der vergröfsertenUmdrehungsgeschwindigkeit wird.If the machine is now running empty, the am will rise as a result of the greater speed Cross piece 54 suspended swing balls 65 and thus pull the head 53, with which they are connected by the springs 64, downward, because the springs 64 as a result of their support act as two-armed levers on the noses of the swing ball arms. The verticale Shaft 56 also lowers and pushes the valve rod 52 against the tendency of Spring 45 (and against the pressure of the heated air in the heating chamber) below, as a result of which the valve 40 opens, and more so the greater the deflection of the balls 65 at the increased rotational speed.

Es ist hierbei zu bemerken, dafs der Luftdruck in der Erhitzungskammer das Ventil an seinen Sitz zu drücken und damit die Ausströmungsöffnung zu schliefsen sucht. Wird der Gang der Maschine aber so langsam, dafs das Gewicht der Kugeln .65 durch die Centrifugalkraft nicht mehr ausgeglichen wird, was beim Niedergang des Kolbens, wo der Druck sinkt, der Fall ist, dann geht das Ventil abwärts, da die Luft in der Erhitzungskammer unter Atmosphärenspannung bleibt, und folglich dringt Luft in die Erhitzungskammer von aufsen ein. Es ist also dann für die nächste Expansion ein gröfseres Luftquantum in der Erhitzungskammer vorhanden.It should be noted here that the air pressure in the heating chamber activates the valve to press its seat and thus to close the outflow opening. Will but the speed of the machine is so slow that the weight of the balls is reduced by the centrifugal force is no longer balanced, which is the case when the piston descends, where the pressure drops, then the valve goes down, since the air in the heating chamber remains under atmospheric tension, and consequently air penetrates into the heating chamber from the outside. So it's for the next one Expansion, a larger amount of air is present in the heating chamber.

Wenn die Maschine jedoch fast mit Maximalkraft arbeitet, findet nur ein geringer oder auch gar kein Verlust an comprimirter Luft in der Erhitzungskammer statt, ausgenommen, wenn plötzlich die Belastung der Maschine verringert würde. Folglich findet durch das Entweichen der erhitzten Luft, des Arbeitsmediums, kein materieller Kraftverlust statt.However, when the machine is working almost at maximum force, only a small or there is also no loss of compressed air in the heating chamber, except if the load on the machine were suddenly reduced. Hence takes place through the escape the heated air, the working medium, no material loss of strength takes place.

Claims

Patent claim: A hot air machine, which is characterized by the combination of the following devices shown in the drawing:

1. the heating chamber, which has annular bulges b to accommodate the cyÜndrischen displacer α and with a wire mesh filling around. the displacer is provided to store the heat;

2. the arrangement of the draw channel surrounding the heating chamber and the partial duct space 35 filled with water above the heating chamber for the purpose of cooling the duct passing through the duct to saturate serving air with water vapor.

For this purpose ι sheet of drawings.