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Gasstauer zur Gasverdichtung durch Wärmewirkung. Gasstauer sind Vorrichtungen
der bekannten Art, wie sie bei den Heißluftmaschinen seit langer Zeit Verwendung
finden, und bei denen ein Verdränger den Gasinhalt eines Behälters zur wiederholten
Druckerhöhung abwechselnd durch eine Heizzone und eine Kühlzone schiebt. Bei den
gebräuchlichsten Heißluftmaschinen-Gasstauern gelangen die abwechselnd abzukühlenden
und zu erhitzenden Gase um den Verdränger herum vom beheizten zum gekühlten "feil
des Behälters. Diese bekannten Gasstauer können aber nicht beliebig vergrößert werden,
weil dann entweder der Arbeitsaufwand zur Gasverschiebung zu groß oder der Wärmeaustausch
zwischen dem Gase und den Wandungen des Behälters oder Verdrängers zu klein wird.
Denn dieser Wärmeaustausch findet hauptsächlich während der Gasverschiebung statt,
wenn das Gas mit großer Geschwindigkeit an den warmen oder kühlen Wänden vorbeiströmt.
Da aber nur die unmittelbar an den Wänden vorbeistreichenden Gase genügend wärmebeeinflußt
werden, so ist die Wärmeaustauschwirkung ungenügend, wenn der Strömungskanal der
Gase zu weit gewählt werden muß. '.Ulan hat schon versucht, die Wärmeaustauschflächen
aus dem Behälter herauszulegen und durch Rohre o. dgl. außerhalb des Behälters zu
bilden, um beliebig große Wärmeaustauschflächen unterbringen und die Leistung der
Maschine also vergrößern zu können. alle diese Vorrichtungen besitzen aber @,teuerungen,
die von der Maschine aus bewegt werden müssen, damit die Gase den zweckmäßigen Weg
an den Wärmeaustauschflächen einschlagen müssen. Der vorliegende Gasstauen der zur
Gasverdichtung im größeren Maße durch Wärmewirkung bestimmt ist, ohne daß Betrieb
als Kraftmaschine dabei beabsichtigt zu sein braucht, ist nun dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdränger die Gase des Behälters zur Erhitzung und Abkühlung durch besondere
außerhalb des Behälters liegende Heiz- und Kühlräume abwechselnd vorschiebt, wobei
durch besondere Führung der Gase, gegebenenfalls unter Anwendung von zweckmäßig
angeordneten Rückschlagventilen, eine zwangläufige Steuerung der Gaswege sich erübrigt.
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In der Zeichnung .ist das Wesen der steuerungslosen Gasstauer in zwei
Ausführungsformen verdeutlicht. In Abb. i ist T- der von den Heißluftmaschinen her
bekannte Verdränger des Gasstauers. Er wird mit der Verschiebestange S im Zylinder
Z von einem Ende zum andern hin und her bewegt und braucht dabei nicht dicht an
die Zylinderwände anzuschliePen, sondern kann gegen diese Spiel haben und kann auch,
bei großen liegenden Ausführungsformen, auf Tragrollen oder -kugeln gleiten. In
der Umgebung des Verdrängerzvlinders befinden sich die Kühlräume Ii und Heizräume
H ; letztere sind nach Abb. i in den Fuchs F einer Abgasleitung eingebaut, erstere
liegen in einem Wasserkasten 11'. Der Gasstauer soll nun z. B. Luft von außen nach
einem Druckluftbehälter fördern, der mit der Druckluftleitung D verbunden ist, und
der Inhalt des Zvlinders Z auf der rechten Seite sei eben erhitzt und besitze den
Druck P2, der auch im Druckraum hinter D herrscht. \un geht der Verdränger, durch
die Stange S bewegt, nach rechts und verschiebt den Luftinhalt aus der rechten Zylinderseite
über die Leitung I_ 1 durch den Heizraum H, über die Leitung 1_2 durch den Kühlraum
Ii, wo die Luft einen Teil ihrer Wärme an das Kühlwasser abgibt, und dann über die
Leitung I_ 3 in den Zvlinder Z zurück, aber auf die andere, kühle Seite des Verdrängers
T", bis schließlich der gesamte Luftinhalt von Z auf die linke Seite des Verdrängers
verschoben ist. Waren vorher die Temperatur der Luft T, und der Druck P2, so beträgt
die Lufttemperatur in Z auf der linken Seite nun T1, wodurch der Luftdruck auf P'1
gesunken ist. Außen herrscht aber der größere Luftdruck P1, so daß sich nun die
Einlaßventile Fe öffnen und Luft
von außen in den Zylinder Z einströmt,
bis darin auch etwa der Druck P1 herrscht. Nun geht der Verdränger I' wieder nach
links zurück in die gezeichnete Stellung, infolgedessen die kühle Luft vom Druck
P1 und der Temperatur T1 durch die Leitung L3, den Kühlraum K, die Leitung L 2,
den Heizraum H und von dort, erhitzt auf die Temperatur T2, durch die Leitung L1
in den Zylinder Z auf die andere Seite des Verdrängers zurückströmt. Da die Luft
auf diese Weise annähernd bei konstantem Volumen (die schädlichen Räume von K und
H und der Leitungen L sind dabei in Rechnung zu setzen und gegen den
Zylinderinhalt klein zu halten) erhitzt ist, so hat auch der Druck wieder auf einenWert
zugenommen, der P, genannt sei. Im Druckraum hinter D herrscht aber nur ein Druck
P2 kleiner als P3, und deshalb wird während der Erhitzungsverschiebung ein Teil
der Luft durch die Ventile T'd in den Druckraum hinter D dringen, während im Zvlinder
Z nur ein Teil der Luft von etwa dem Druck P2 zurückbleiben wird. Nun wiederholt
sich das Verdrängerspiel, und bei jedem Doppelhub wird Luft von außen auf den höheren
Druck hinter D gefördert, nur auf Kosten der Wärmeaufnahme im Heizraum H, abgesehen
von den Reibungswiderständen des Verdrängers T' und der Luftv erschiebearbeit, also
Arbeitsaufwänden, die man im Verhältnis zur Förderungsarbeit klein machen kann.
Hinter D kann sich nun ein anderer Gasstauer von gleicher oder ähnlicher Art befinden,
der die Luft vom Druck P2 auf einen noch höheren Druck bringt, und hinter dem zweiten
Gasstauer wieder einer, und so fort.- 3lan kann aber auch mit der Druckluft eine
Gasturbine oder einen Druckluftmotor betreiben und damit Gas auf höheren Druck verdichten
oder die Energie sonstwie ausnutzen.
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Der Gasstauer nach Abb. i arbeitet wie ein gewöhnlicher Gasstauer
der Heißluftmaschinen, er schiebt das heiße Gas zur Abkühlung immer erst nochmal
durch die Heizzone und das abgekühlte Gas zur Erhitzung immer erst nochmal durch
die Kühlzone, wodurch die Ausnutzung des Wärmeumsatzes für die Druckerhöhung etwas
herabgesetzt wird. Durch Einbau weiterer Ventile und Querleitungen kann man das
vermeiden, wie in Abb. 2 verdeutlicht ist. Hier hat auch der Gasstauer eine etwas
andere Form, was aber nebensächlich ist. Der Verdränger T- ist nämlich ein Schwenkkolben,
der innerhalb der zylindrischen Trommel Z um die Achse A hin und her pendelt. bis
nahe an die feststehenden Querwände B. Der Schwenkkolben braucht ebenfalls nicht
gegen die Wände gedichtet zu laufen. Er wirkt wie ein hin und her laufender Kolbenverdränger
nach Abb. i. Wird nun bei der Anordnung nach Abb.2 der heiße Gasinhalt durch die
Leitung L1 (die hier doppelt ist, da eigentlich zwei Zylinder Z und zwei Verdränger
l' vorhanden sind) von der linken Seite zur Abkühlung nach dem Kühlraum K verschoben,
so wird ihm der Weg durch den Heizraum H durch das Zwischenventil Vi versperrt,
und es wird über die Querleitung L; mit dem Zwischenventil T'1, das sich öffnet,
in die Leitung L, geführt, von7wo es durch den Kühlraum K über das Zwischenventil
I'2', das sich öffnet, zum Zylinder Z zurückströmt. Die Querleitung L' bleibt diesem
Gasstrom durch das Zwischenventil i';' verschlossen. Strömt das Gas in der entgegengesetzten
Richtung aus Z als kühles Gas zur Erhitzung in H nach Z_ zurück, so versperrt ihm
das Ventil V#,' den Weg durch den Kühler K und das Ventil V@ den Weg durch die Querleitung
L.1, und es nimmt seinen Weg nur durch die Leitungen L3, I_ .,', L2, den
Heizraum Hund die Leitung Ll. Im übrigen ist die Wirkungsweise, besonders
auch die der Ventile I', und 1',i, ebenso wie vorhin.