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Kühleinrichtung an -Gasbewegern. Die Erfindung betrifft eine zusätzliche
Verbesserung an Einrichtungen zur Ausübung (les Verfahrens nach dem Hauptpatent.
Gemäß letzterem werden Heizgase über die zu beheizenden Flächen mittels eines Luftbewegers,
und zwar vorzugsweise mittels eines geradlinig hin und her gehenden oder eines schwingenden
Pumpenkolbens, hin und her bewegt.
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Da die zur Herstellung solcher Kolben zur Verfügung stehenden Baustoffe
bei den Heizgastetnperaturen nicht standhalten würden, ist es nötig die Kolben davor
zu schützen, daß sie solch hohe Temperaturen annehmen.
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Gemäß der Erfindung ist es gelungen, den Kolben in ganz besonders
wirksamer Weise, und zwar auch auf der den Heizgasen zugekehrten Außenseite, zu
kühlen, ohne daß sein Gewicht dadurch vergrößert wird, was für große Kolben wichtig
ist. Die neue Kühleinrichtung ist so beschaffen, daß die in besonderem :Maße der
Erhitzung ausgesetzte Kolbenstange auch besonders wirksam gekühlt wird und daß die
Wände des Kolbens straff gehalten werden, damit sie nicht schlottern und weiterhin
sich losschlagen können.
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Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung
dargestellt.
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Abb. i ist ein Achsialschnitt, Abb. 2 ein Grundriß des Kolbengerippes
in kleinerem Maßstab, Abb. 3 ein radialer Schnitt durch den äußeren Teil des Kolbens
in größerem Maßstab.
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Abb. q. zeigt in schematischem Schnitt eine besondere Einrichtung
zur Zuführung der Kühlgase in den Kolben.
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Abb.5 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel einen Schwingkolben in
Seitenansicht. Abb. 6 ist ein Schnitt nach Linie 6-6 der Abb. 5 in größerem Maßstab.
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Abb. 7 ist ein Schnitt nach Linie 7-7 der Abb. 5, Abb. 8 eine Teildarstellung
aus Abb. 7 im Schnitt nach Linie 8-8 der Abb. 5 in größerem Maßstab.
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Abb. i zeigt den in einer Kammer io dicht beweglichen Kolben i i,
der in senkrechter Richtung mittels einer Kolbenstange 12 von irgendeinem Antrieb
aus auf und ab bewegt wird. Die vom Kolben zu bewegenden Gase strömen durch die
Öffnungen 13 in der Richtung der eingezeichneten Pfeile, wenn der Kolben sich abwärts
bewegt, und in der entgegengesetzten Richtung, wenn der Kolben aufwärts geht, so
daß die Heizgase in der beabsichtigten Weise durch eine nicht gezeichnete Heizkammer
gemäß dem Hauptpatent strömen.
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Die besonders wirksame Kühlung der Außenfläche des Kolbens ist dadurch
erreicht, daß der Kolben hohl gemacht ist und die zu kühlenden Gase in :den Hohlraum
des Kolbens hineingedrückt werden, worauf ihnen Gelegenheit
gegeben
ist, durch öffnungen in der Kolbenaußenwand herauszutreten und letztere von außen
zu bespülen.
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Der Kolben i i besitzt ein Speichensystem 14, das aus Röhren besteht,
die innen in eine Muffe 15 und außen in ein Ringrohr 18 münden bei entsprechender
fester und dichter Verbindung. Die Muffe 15 ist ihrerseits zwischen Scheibe 16 befestigt
und abgedichtet, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Bolzen 17. Die Scheiben 16
sitzen fest und dicht auf einem Rohr 25 und sind zwischen den beiden Scheiben 16
durchbrochen.
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Das Ringrohr i 8 besitzt zwei Lochreihen ig am Umfang, wie aus Abb.
z und 3 deutlich ersichtlich ist.
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Die äußere Seite des Ringrohres 18 ist zweckmäßig bei 2o mit wärmeisolierendem
Stoff bedeckt, der durch einen Reifen 21 von U-förmigem Querschnitt an seinem Platz
gehalten wird. Seitenringe 22 sind an das Ringrohr 18 angeschweißt oder sonstwie
mit ihm. verbunden und mit dem Reifen-2i vernietet.
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Die obere und untere Stirnfläche ii wird von Scheiben 23 gebildet,
die zweckmäßig aus dünnem Metallblech, z. B. Nickel, bestehen und an ihrem Umfang
mit den Seitenringen 22 vernietet sind, während sie innen mittels der Bolzen r7
an die Scheiben 16 angedrückt werden. Die Scheiben 23 sind in zweckmäßiger Weise
bei 24 gelocht, so daß aus dem Innenraum des Kolbens durch die über die ganze Kolbenoberfläche
verteilten Löcher Kühlgase austreten können, wie nachher beschrieben.
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Das mit seinen Durchbrechungen in den als Verteilungsraum dienenden
Hohlraum zwischen Hülse 15 und Scheibe 16 mündende Rohr 25 ist an seinem äußeren
(unteren) Ende mit einem Stopfen 26b verschlossen. Das obere Ende des Rohres 25
ist an die durch irgendeinen geeigneten Antrieb bewegliche Stange 12 angeschlossen.
Die Anschlußstelle befindet sich in einer zylindrischen Kammer 26, in welche durch
ein Rohr 27 die Kühlgase . eintreten. Stange 12 und Rohr 25 sind in die Kammer 26
mittels Stopfbüchsen o. dgl. dicht eingeführt.
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Die zur Kühlung benutzten; bei 27 eingeführten Gase treten .durch
seitliche öftnungen in der Wandung des Rohres 25 in letzteres aus und dann in den
Verteilerraum zwischen den Scheiben 16 ein und von dort über die Speichenrohre in
das Ringrohr. Durch ,die Lochreihen ig gelangen die Gase hinter die Scheiben 23
und durch die Löcher 24 dieser Scheiben hindurch auf die den Heizgasen ausgesetzten
Außenflächen des Kolbens.
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Die zur Kühlung benutzten Gase werden unter größerem Druck zugeführt;
als auf der vorwärts gehenden Seite des Kolbenkerns herrscht, so daß die Ausströmung
der Gase ]<eine Unterbrechung erfährt. Beim Austritt der Gase aus den Löchern
24 verteilen sie sich über die Außenfläche der Kolbenscheibe 26, wie durch Wirbellinien
28 angedeutet. Auf diese Weise wird eine Kühlgasschicht auf beiden Außenseiten des
Kolbens erhalten und dieser hierdurch vor übermäßiger Erhitzung durch die Heizgase
geschützt, die er zu bewegen hat. Durch den Überdruck der Kühlgase im Innern der
Kolben werden die Kolbenscheiben ständig unter Spannung gehalten, so daß sie nicht
schlottern können.
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Abb 4 zeigt eine andere Art der Zuführung von Kühlgasen zum Kolben.
Hierbei ist eine hohle -Kolbenstange 25a nur mit der unteren Seite des Kolbens verbünden,
und die verschiedenen Anschlüsse und Verbindungen oberhalb des Kolbens gemäß Abb.
i kommen in Wegfall mit Ausnahme der Kolbenstange 12.
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Die untere Kolbenstange 25a ist in ein Ventilgehäuse 30 geführt,
das als Kolben ausgebildet ist und sich als solcher in einem Zylinder 3r bewegt.
Die Kühlgase werden durch ein Rohr 32 und Zweigrohre 33 und 34 nach dem oberen bzw.
unteren Ende des Zvlinders 31 geführt. Die Einlässe sind mit geeignetem Rückschlagventil
ausgestattet. Im Innern der Ventilkammer 3o befinden sich Saugventile 36, durch
welche die Ventilkammer mit den Raum oberhalb bzw. unterhalb des Kolbens 35 verbunden
werden kann.
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Bei der Aufundabbewegung des Kolbens 35 wirkt dieser in dem Zylinder
31 in an sich bekannter Weise als Pumpe, um die Kühlgase durch, die hohle Kolbenstange
25a in den hohlen Kolben zu drücken.
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Abb. 5 zeigt die Anwendung der Erfindung auf einem Schwingkolben.
Hierbei ist der Kolben. auf einer Hohlwelle 39 befestigt, durch welche in der Richtung
des eingezeichneten Pfeiles Kühlgase zugeführt werden können.
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Von der Hohlwelle 39 aus erstrecken sich mehrere Röhren 4o
radial nach unten. Diese Röhren sind in der Hohlwelle dicht befestigt und -besitzen
oben Durchbrechungen, wie bei 41 angedeutet, so daß Kühlgase aus der Hohlwelle 39
in die Röhren 4o eintreten können. Unten münden die Röhren in ein Verteileri ohr
42, -las ebenfalls eine Reihe von Löchern 43 besitzt. Mehrere dünne Metallplatten
44
sind mit ihren senkrechten Rändern mittels Flachstäbe 45 an den Röhren
4o befestigt. Die Flachstäbe 45 sind ihrerseits durch Schraubenbolzen 46 gehalten.
An ihren oberen Rändern werden die Platten 44 von Flachstäben 47 und Schraubenbolzen
48 gehalten, an ihren unteren Rändern von Flachstäben 47 und Schraubenbolzen 5o.
In geeigneten Abständen
sind die Platten 44 mit Löchern
5 i versehen. Zwischen den oberen Enden der Röhren 40 ist je ein Zwischenstab 53
befestigt, und zwar zweckmäßig durch Anschweißen an die Hohlwelle 39.
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Die Kühlgase strömen durch die Hohlweile 39, die Röhren 4o in das
Verteilerrohr 42 und aus dessen Löchern 43 hinter die Platte 44, um dänn durch die
Löcher 51 auszutreten und eine Kühlgasschicht auf jener Außenfläche des Kolbens
zu bilden.
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Auch auf den Seiten :der Röhren 4o können Löcher 52 angebracht werden,
so daß die Gase aus ihnen unmittelbar hinter die Platte 44 strömen können.
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Die Durchmesser der Löcher 41, 43, 5i, 52 sind im Verhältnis zueinander
und zu den lichten Weiten der Hohlwelle 39 und der Röhren 4o so gewählt, daß die
erforderliche Verteilung der Kühlgase zum Hohlraum und über die ganze Oberfläche
des Kolbens zustande kommt.
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Sollten die Ringe, Stäbe oder Bolzen, die die Scheiben 23 und Platten
24 festhalten, sich lockern oder an den Rändern der Platten usw. undichte Stellen
auftreten, so kann kein Schaden geschehen, weil ja ein Durchlassen der Kühlgase
vom Innern des Kolbens nach seinen Außenflächen ohnehin angestrebt ist. Solche etwaigen
Undichtheiten können bei Festsetzung der Zahl der Löcher 24 bzw. 51 schon berücksichtigt
werden.
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Für die Abführung der Kühlgase braucht im Gegensatz zu anderen bisher
vorgeschlagenen Kühleinrichtungen nicht gesorgt zu werden, da die austretenden Gase,
nachdem sie ihren Zweck erfüllt und selbst erhitzt worden sind, sich mit den Heizgasen
vermischen und mit jenen allmählich entweichen.
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In besonderen Fällen, vorzugsweise wenn Gas als Heizmittel benutzt
wird, empfiehlt sich die Verwendung von Luft als Kühlmittel. Die aus den Lochungen
des Kolbens austretende Luft vermischt sich dann mit dem unverbrannten Heizgas und
dient dann als Verbrennungsluft, so daß ausschließlich verbrannte Gase den Ofen
verlassen.