DE416169C

DE416169C - Compressed gas generator

Info

Publication number: DE416169C
Application number: DEM84648D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1925-07-09

Description

Druckgaserzeuger. Die Erfindung betrifft einen Druckgaserzeuger, bei dem die in die Luft eingeführte Wärme unmittelbar die Druckerhöhung und das Hinausschieben des verdichteten Gases sowie das Einsaugen frischer Gase bewirkt.Compressed gas generator. The invention relates to a compressed gas generator at to which the heat introduced into the air directly increases the pressure and pushes it out of the compressed gas and the sucking in of fresh gases.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines solchen bekannten Erzeugers schematisch dargestellt. Gemäß' diesem Beispiel besteht der Arbehsraum des Erzeugers aus einem Zylinder i, in dem ein Kolben mittels der Stange 3 verschoben werden kann, welche durch irgendwelche Antriebsmittel, z. B. mittels eines Elektromotors 5 und einer Kurbelwelle q., in hin und her gehende Bewegung versetzt wird. An dem einen Ende des Zylinders i ist ein Wärmespeicher 6 angeordnet, und eine Leitung 7 verbindet die beiden Enden des Zylinders. In dem einen Zylinderkopf befinden sich die Saug- und Druckventile 8 und 9. io ist eine Düse zur Einführung des Brennstoffes. Auf dem Saugventil 8 lastet der atmosphärische Druck Po und auf dem Druckventil 9 der Druck P der Druckleitung: Im Betriebe ist die der Brennstoffdüse i o abgekehrte Seite 6" des Wärmespeichers kalt (Temperatur Ta), während die Temperatur gegen das andere Ende 6U des Wärmespeichers allmählich bis Tb zunimmt.In the drawing, an embodiment of such a known Producer shown schematically. According to this example there is the work room the generator consists of a cylinder i in which a piston is displaced by means of the rod 3 can be, which by any drive means, e.g. B. by means of an electric motor 5 and a crankshaft q., Is set in reciprocating motion. To the a heat accumulator 6 is arranged at one end of the cylinder i, and a line 7 connects the two ends of the cylinder. In one cylinder head there are the suction and pressure valves 8 and 9. io is a nozzle for introducing the fuel. The atmospheric pressure Po loads on the suction valve 8 and on the pressure valve 9 the pressure P of the pressure line: In operation, the one facing away from the fuel nozzle i o Side 6 "of the heat accumulator cold (temperature Ta), while the temperature against the other end 6U of the heat accumulator gradually increases until Tb.

Die Wirkungsweise einer solchen Maschine ist die folgende: , Es sei angenommen, daß der Wärmespeicher sich bereits in dem Betriebszustande, also mit den Temperaturgrenzen Ta-Tb angewärmt befindet und der ganze Raum des Zylinders i sowie auch der Kanal 7 mit kalter Luft von atmosphärischem Druck Po angefüllt ist. Es sei zunächst angenommen, daß überhaupt keine Brennstoffzufuhr stattfindet, sondern daß die ganze Wärme vom Wärmespeicher geliefert wird. Bewegt sich der Kolben z in der Richtung des Pfeiles i i, so wird die vor demselben befindliche kalte Luft von der Temperatur Ta über den Kanal 7 durch den Wärmespeicher 6 hindurchgetrieben und gelangt auf die andere Seite des Kolbens, wobei sich die Luft wesentlich auf die obere Temperatur Tb des Wärmespeichers erwärmt. Da während dieser Erwärmung das Gesamtvolumen der Luft keine Veränderung erfährt, steigt der Druck im Arbeitsraume an.The mode of operation of such a machine is as follows: 'Let it be assumed that the heat accumulator is already in the operating state, so with the temperature limits Ta-Tb is heated and the entire space of the cylinder i and also the channel 7 are filled with cold air at atmospheric pressure Po is. It is initially assumed that there is no fuel supply at all, but that all the heat is supplied by the heat accumulator. The piston moves z in the direction of the arrow i i, the cold air in front of it becomes driven by the temperature Ta via the channel 7 through the heat accumulator 6 and gets to the other side of the piston, taking the air up significantly the upper temperature Tb of the heat accumulator is heated. As during this warming the total volume of the air does not change, the pressure in the working area increases at.

Ist der Kolben etwa am Ende der Hubstrecke x in die mit gebrochener Linie gezeichnete Stellung z' gelangt, in der der Druck im Zylinder i den auf dem Druckventil 9 lastenden Druck P überwindet, so wird im zweiter. Teil y des Hubes i i ein Teil der Luft wieder durch die Leitung 7 und durch den Wärmespeicher 6 getrieben, während ein Teil der Druckluft durch das Ventil 9 in die Druckleitung 15 entweicht. Hieraus geht also hervor, daß nur ein geringerer Teil des Hubvolumens des Zylinders i für die Förderung der Druckluft verwertet wird, während ein größerer Teil des Hubvolumens innerhalb des Arbeitsraumes verbleibt und lediglich von der kalten Seite desselben an die warme Seite hinübergedrängt wird, um durch seine Erwärmung den Druck der Luft von Po auf P zu steigern und sodann die Nutzluftmenge in die Druckleitung zu verdrängen. Bewegt sich der Kolben nach dem Hubwechsel in der Richtung des Pfeiles 12, so wird die unter dem Kolben z befindliche warme Luft durch den Wärmespeicher 6 und durch den Kanal 7 auf die kalte Seite des Kolbens hinübergeschoben, gibt seine Wärme hierbei an den Wärmespeicher 6 ab, in dem sich die Luft auf die Temperatur Ta abkühlt. Da die Abkühlung bei unveränderlichem Volumen stattfindet, so tritt eine entsprechende Druckverminderung ein. Hat die Druckverminderung den Wert Po erreicht, so öffnet sich das Saugventil 8, und es tritt bei weiterem Niedergang des Kolbens 2 Frischluft in den Zylinder i ein.If the piston reaches the position z ', shown with a broken line, approximately at the end of the stroke distance x, in which the pressure in the cylinder i overcomes the pressure P on the pressure valve 9, then in the second. Y part of the stroke ii part of the air back through the conduit 7 and through the heat store 6 driven while a portion of the compressed air escapes through the valve 9 into the pressure pipe 1. 5 From this it can be seen that only a smaller part of the stroke volume of the cylinder i is used for conveying the compressed air, while a larger part of the stroke volume remains within the working space and is only pushed over from the cold side of the same to the warm side in order to get through its Heating the pressure of the air from Po to P and then to displace the amount of useful air into the pressure line. If the piston moves in the direction of the arrow 12 after the stroke change, the warm air under the piston z is pushed through the heat accumulator 6 and through the channel 7 to the cold side of the piston, giving off its heat to the heat accumulator 6 , in which the air cools down to the temperature Ta. Since the cooling takes place with an unchanging volume, a corresponding reduction in pressure occurs. If the pressure reduction has reached the value Po, the suction valve 8 opens, and as the piston 2 descends further, fresh air enters the cylinder i.

Es ist bereits vorgeschlagen worden (vgl. die deutsche Patentschrift 66q.27), diesen Nachteil durch Anordnung einer Anzahl von unter verschiedenen Drucken stehenden Druckbehältern zu beseitigen, die mittels einer eigenartigen Steuerung während der Drucksteigerung nacheinander mit dem Arbeitszylinder verbunden und während der Druckabnahme in umgekehrter Reihenfolge wieder an den Arbeitszylinder angeschlossen werden sollten. Die bauliche Ausführung einer solchen Einrichtung ist jedoch bei praktisch brauchbaren Hubzahlen des Kolbens mit Schwierigkeiten verknüpft.It has already been proposed (see the German patent specification 66q.27), this disadvantage by arranging a number of different prints to eliminate standing pressure vessels by means of a peculiar control successively connected to the working cylinder during the pressure increase and during connected to the working cylinder in reverse order after the pressure decrease should be. The structural design of such a facility is, however, at practically usable number of strokes of the piston associated with difficulties.

Die Erfindung will nun die volumetrische Wirkung des Druckgaserzeugers in einfacher Weise verbessern.The invention now wants the volumetric effect of the compressed gas generator improve in a simple way.

Gemäß der Erfindung ist zu diesem Zwecke in einem mit dem Arbeitsraum verbundenen Hilfszylinder z i ein mit der Hubzahl des Hauptkolbens derart bewegter Hilfskolben 2z vorgesehen, daß dieser seinen Druckhub wesentlich am Anfang des Druckhubes des Hauptkolbens und seinen Saughub wesentlich am Anfang des Saughubes des Hauptkolbens vollzieht.According to the invention is for this purpose in one with the work space connected auxiliary cylinder z i one with the number of strokes of the main piston moved in this way Auxiliary piston 2z provided that this significantly increases its pressure stroke at the The beginning of the pressure stroke of the main piston and its suction stroke essentially at the beginning of the The suction stroke of the main piston takes place.

Die Wirkungsweise ist die folgende: In der Zeichnung befindet sich der Hauptkolben 2 (mit vollen Linien gezeichnete Stellung) am Anfang seines Druck- oder Förderhubes. Der Kolben 22 befindet sich in der mit vollen Linien gezeichneten Stellung g'.eichfalls am Anfang seines Druckhubes. In dem Zylinder i sowie im Hilfszylinder 21 herrscht hierbei der niedrigste Druck Po. Es wird nun der Kolben 22 in der Richtung des Pfeiles 12 nach unten gestoßen, während d,--r Kolben 2 in seiner Stellung verharrt. Hierdurch wird der Druck in dem Arbeitsraum i auf den Druck P der Druckleitung 15 gesteigert, bevor noch der Kolben 2 seinen Hub in der Richtung i i begonnen hätte. Der Kolben 22 verharrt nun in der punktiert gezeichneten Stellung 22', während der Kolben 2 seinen Förderhub in der Richtung des Pfeiles i i vollzieht. Sofort am Anfang dieses Hubes wird ein Teil der Luft durch die Leitung und durch den Wärmespeicher 6 unter den Kolben 2 getrieben, wobei sich die Luft von der Temperatur Ta auf die Temperatur Tb erhitzt.The mode of operation is as follows: In the drawing there is the main piston 2 (position shown with full lines) at the beginning of its pressure or delivery stroke. The piston 22 is located in the one drawn with full lines Position g 'at the beginning of its pressure stroke. In the cylinder i as well as in the auxiliary cylinder 21 the lowest pressure Po prevails here. It is now the piston 22 in the direction of arrow 12 pushed down, while d, - r piston 2 remains in its position. As a result, the pressure in the working space i is equal to the pressure P of the pressure line 15 increased before the piston 2 would have started its stroke in the direction i i. The piston 22 now remains in the dotted position 22 ', during the Piston 2 completes its delivery stroke in the direction of arrow i i. Immediately at the beginning this stroke is a part of the air through the line and through the heat accumulator 6 driven under the piston 2, the air from the temperature Ta to the Temperature Tb heated.

Durch Einspritzen von Brennstoff durch die Düse io erfolgt eine weitere Erhitzung, so daß infolge der durch die Erhitzung bei konstantem Druck P bewirkten Volumenzunahme ein Teil der im Arbeitsraum i befindlichen Luft durch das Ventil 9 in die Druckleitung 15 verdrängt wird. Es wird also sofort am Anfang des Förderhubes des Kolbens 2 und bis zum Ende desselben Druckluft in die Druckleitung 15 gefördert. Ist der Kolben 2 am Ende seines Hubes i i angelangt, so wird, während der Kolben 2 in seiner obersten Stellung verharrt, der Kolben 22 aus der punktierten Stellung 22' in die mit vollen Linien gezeichnete Stellung 22 in der Richtung des Pfeiles i i bewegt. Infolgedessen wird das beim Niedergang des Kolbens 22 aus dem Zylinder 21 in den Zylinder i geschobene Luftvolumen wieder in den Hilfszvlinder 21 zurückgesaugt, wodurch ein Druckabfall von P bis zu dem auf das Saugventil 8 wirkenden Außendruck Po stattfindet. Wenn nun der Kolben 2 in der Richtung des Pfeiles 12 bewegt wird, während der Kolben 22 in seiner mit vollen Linien gezeichneten Stellung verharrt, so wird die zwischen dem Kolben 2 und dem Wärmespeicher 6 befindliche Luft durch den Wärmespeicher und die Leitung 7 auf die kalte Seite des Kolbens hinübergeschoben, wobei die Luft auf die Temperatur Ta abgekühlt wird und bei konstantem Druck Po entsprechende Volumenverminderung erleidet, so daß durch das Saugventil 8 Frischluft angesaugt wird. Das Ansaugen der Frischluft beginnt also bereits am Anfang des Saughubes des Kolbens 2 und währt bis zum Ende des Hubes. Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, die Kolben 2 und 22 genau in der beschriebenen Art absatzweise zu bewegen, sondern es kann praktisch die gleiche Wirkung auch bei kontinuierlicher Bewegung beider Kolben erzielt werden, wenn die beiden Kolben durch ein an und für sich bekanntes geeignetes Gestänge miteinander gekuppelt sind. Es kann z. B. der Kolben 22, wie dies in der Zeichnung punktiert dargestellt ist, an die Kurbelwelle ¢ gekuppelt sein, wenn die beiden Kurbeln um einen geeigneten Winkel gegeneinander verkeilt sind.Another one occurs by injecting fuel through the nozzle io Heating, so that as a result of the heating caused by the constant pressure P Volume increase a part of the air in the working space i through the valve 9 is displaced into the pressure line 15. So it is immediately at the beginning of the delivery stroke of the piston 2 and conveyed compressed air into the pressure line 15 until the end of the same. If the piston 2 has reached the end of its stroke i i, while the piston 2 remains in its uppermost position, the piston 22 from the dotted position 22 'into the position 22 drawn with full lines in the direction of the arrow i i moved. As a result, this will be the case when the piston 22 descends from the cylinder 21 volume of air pushed into cylinder i is sucked back into auxiliary cylinder 21, whereby a pressure drop from P to the external pressure acting on the suction valve 8 Po takes place. If now the piston 2 is moved in the direction of the arrow 12, while the piston 22 remains in its position drawn with full lines, so the air located between the piston 2 and the heat accumulator 6 is through the heat accumulator and the line 7 pushed over to the cold side of the piston, the air being cooled to the temperature Ta and at constant pressure Po Suffers a corresponding reduction in volume, so that through the suction valve 8 fresh air is sucked in. The intake of fresh air therefore begins at the beginning of the intake stroke of piston 2 and lasts until the end of the stroke. Of course it is not required, the pistons 2 and 22 exactly in the manner described in paragraphs move, but it can have practically the same effect even with continuous Movement of both pistons can be achieved when the two pistons are through an on and for known suitable linkage are coupled together. It can e.g. B. the Piston 22, as shown in dotted lines in the drawing, to the crankshaft ¢ be coupled when the two cranks are at an appropriate angle to each other are wedged.

Bei dieser Art der Kupplung der beiden Kolben wird der Kolben 2 an seinen Hubenden nahezu in Ruhe verharren, während der Hilfskolben 22 seinen Druck- oder Saughub vollführt, und anderseits wird der Kolben 22 an seinen Hubenden nahezu in Ruhe verharren, während der Hauptkolben 2 seinen Förder- oder Saughub vollführt.With this type of coupling of the two pistons, piston 2 is activated its stroke end remain almost at rest, while the auxiliary piston 22 its pressure or suction stroke, and on the other hand the piston 22 is almost at its stroke ends Remain at rest while the main piston 2 carries out its delivery or suction stroke.

Da der Hauptkolben nicht zwei unter verschiedenem Druck stehende Räume voneinander trennt, so ist ein dichtes Schließen desselben nicht erforderlich und kann durch eine gleichwertige andere Vorrichtung, z. B. durch einen Ventilator, ersetzt werden, der entweder wechselweise in der einen und in der anderen Richtung angetrieben oder bei gleichbleibender Drehrichtung wechselweise an die beiden Seiten des Arbeitsraumes angeschlossen werden kann.Because the main piston does not have two spaces under different pressures separates from each other, a tight closing of the same is not necessary and can be replaced by an equivalent other device, e.g. B. by a fan, be replaced, either alternately in one direction and in the other driven or alternately on both sides if the direction of rotation remains the same of the work area can be connected.

Claims

PATENT CLAIM: Compressed gas generator in which the air in the working space is driven through a heat accumulator in alternating directions by a displacer and heated by fuel introduced into the working space, characterized in that the working space is connected to an auxiliary cylinder (21) whose piston (22) is coupled to the main piston (2) or to a gas propulsion device replacing it in such a way that the auxiliary piston performs its pressure stroke substantially at the beginning of the delivery stroke of the main piston and its suction stroke substantially at the beginning of the suction stroke of the main piston.