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Kraftmaschine für flüssige Luft Die Erfindung bezieht sich auf Kraftmaschinen
für flüssige Luft, bei denen die vollkommene Verdampfung oder die Fortsetzung der
in einer außerhalb der Kraft; cnaschine gelegenen Erwärmungsanlage eingeleiteten
Verdampfung isn Zylinder während des ganzen Ausdehnungshubes erfolgt.
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Der Gegenstand der Erfindung bildet eine Verbesserung derartiger Maschinen
in der Weise, daß das Heizwasser durch Einspritzdüsen in Form eines Staubregens
im Gleich-oder Gegenstrom mit der Betriebsluft in den Zylinder geblasen wird. Da
die beiden Mittel in unmittelbare Berührung treten, ist ein praktisch vollkommener
Wärmeaustausch gewährleistet.
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Die Erfindung erstreckt sich weiter auf bauliche Ausführungen der
Kraftmaschine. In der Zeichnung sind drei Ausführungsformen der Kraftmaschine beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt Abb. r einen Zylnnder in lotrechtem Schnitt nach der
ersten, Abb. 2 einen Zylinder in lotrechtem Schnitt nach der zweiten und Abb. 3
und q. einen Zylinder bei zwei verschiedenen Kolbenstellungen teilweise in lotrechtem
Schnitt, teilweise in Ansicht nach der dritten Ausführungsform.
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Die Kraftmaschine nach der ersten Ausführungsform besteht aus einem
Zylinder r, dessen Deckel in bekannter Weise das Einlaßventil 2 für den durch das
Speiserohr 3 zugeführten Betriebsstoff (flüssige Luft) aufi weist. Der Kolben q.
vermittelt - durch eine Bohrung 5 die Verbindung zwischen einem auf seiner Druckseite
vorgesehenen und in einem Kugelstutzen 6 endigenden Rohr 7 und einem Winkelrohr
8, an dem die in ihrem oberen Teil mit einer Bohrung 9 versehene Kolbenstange ro
angreift. Ein die. Öffnung des Stutzens 6 verschließendes Anlaßventil r r wird mittels
.eines durch die Rohre 7 und 8 und die Bohrung 9 geführten Stößels 12 dadurch i
gesteuert, daß ein an seinem freien Ende angeordneter Bolzen 13 im schräg verlaufen-;
defl. Schlitz 1.4 einer Backe 15 geführt ist, «-elche in einem Schlitz der Kolbenstange
r o gleitet und beiderseits mit entsprechend geformten Anschlägen 16, 16' zusammenwirkende
Schrägflächen 17 und 17' aufweist. -Die Anschläge 17, rT sind am Maschinenständer
i oder Zylinder r meiner dem Kolbenhub entsprechenden Entfernung voneinander befestigt.
Der Zylinderraum über dem Kolben 4. ist bis zur Mündung des Stutzens 6 mit Wasser
gefüllt, dessen Wasserspiegel während des Ganges der Maschine durch eitle siebartige,
am Rande des Stutzens festgelegte Scheibe 18
ruhig gehalten wird. Um das geschlossene
Ventil r r in bekannter Weise mit Wasser abdichten zu können, mündet in den Stutzen
6 ein mittels eines Ventils 2o sperrbarer Kanal i g. Die Steuerung des Ventils 2o
erfolgt von
einer aan Ventilkörper I i befestigten Stange 2 i aus,
die unter Zwischenschaltung einer Zugfeder 22 an einem einerseits im Ansatz 23 des
Kolbens 4 gelagerten, anderseits am Ventilstößel 24 angelenkten, :einarmigen Hebel
25 angreift. Eine um den Ventilstößel24 geschluag:ene Druckfeder 26 trachtet, entgegen
der Kraft der Feder 22, das Ventil. 20 zu, öffnen, was aber nur dann möglich ist,
wenn die Feder 22 bei der durch S,chüeßung des Ventils erfolgenden Abwärtsbewegung
der S@iange 2 i entspannt wird. In einer Bohrung des Ventilkörpers i i ist weiter
ein -durch eine Feder 27 gedrängter Puffer 28 mit seinem S:töße129 geführt, der
zwecks Steuerung des Einlaßventils 2 mit dessen Stößel 3o zusammenwirkt.
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in den Zylinder i sowie dessen toten Raum 35 mündet die Druckleitung
31 einer Wasserpumpe 32 in Form- einer Anzahl von Zexgtäubungsdüsen 33, so daß das
durch den in Bezug auf den Kolben 4. gegenläufig angetriebenen Pumpenkolben 34 geförderte
Wasser während jedes Abwärtsganges des Kolbens 4 als Staubregen in den Zylinderraum
gepreßt wird.
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Die Wirkungsweise der Maschine ist fol-?ende: Bevor der Kolben 4 seinen
oberen Totpunkt .erreicht, läuft die Fläche 17 der Backe 15 auf dem Anschlag 16
auf, so daß der Bolzen 13 in den unteren Teil des schrägen Schlitzes 14 gelangt,
und hierdurch das von der vorhergegangenen Ausströmp:erio,de geöffnete Auslaßventil
i i geschloissen wird. Da die Stange 2 i zwangläufig die S,chließbe wegung des Auslaßventils
i i mitmacht, tritt eine Entspannung der Feder 22 ein, welche hinreicht, um die
auf öffnung =des VentLLs 20 hinarbeitende Feder 26 zur Wirkung gelan-,;en zu lassen.
Ein Teil des übe ir den Kolben 4 angesammelten Wasseirs gelangt alsdann durch den
Kanal i9 in den oberen Teil des Kugelstutzens 6 und dichtet das Auslaßventil i i
in bekannter Weise gasdicht ab. Zur gleichen Zeit wird auch der mit dem Stößel 3o
in Berührung gelangte Puffer 28 unter Spannung seiner Feder 27 zurückgedrängt, da
der Überdruck der auf denn Einlaßventil 2 lastenden Betriebsluft die Spannkraft
der Feder 27 beträchtlich überwiegt. Sobald der Puffer 28 am Ventilkörper i i zur
Anlage kommt, wird das Einlaßventil - geöffnet, wodurch die Betriebsluft nunmehr
in den toten Raum 3 5 einströmt. Nach öffnung des EimlaßventiIs 2 tritt aber im
Speiserohr 3 :ein Druckabfall ein, so daß der Puffer 28 das Einlaßventil 2 auch
nach Überschreitung des Totpunktes unter der Wirkung seiner nun überwiegenden Feder
27 bis zu deren Entspannung offen hält. Während :der Dauer der nun folgenden Expansion
fördert die Wasserpumpe 32 zwecks ständiger Nachheizung der Betriebsluft den Staubregen
in den Zylinder, was einen vollkommenen Wärmeaustausch zwischen Betriebsluft und
Staubregen zur Folge hat. Gegen Ende der Expansionsperiode wird das Aus:laßventil
i i durch das Zusammenwirken der Schrägfläche 17' der Stange 15 mit
dem Anschlag 16' geöffnet, das Ventil 2o hingegen geschlossen. Der nun folgende
Kolbenhub dient der Ausströmung der expandierten Betriebsluft wie auch des überschüssigen
Staubwassers, welche durch das Winkelrohr 8 und ein anschließendes nachgiebiges
Rohr abgeleitet werden. Es ist noch hervorzuheben, daß die Einströmdauer durch Änderung
der Spannkraft der Feder.27 mittels beispielsweise durch die hohle Kolbenstange
io führender Triebwerkteile regelbar ist.
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Die in Abb. a dargestellte zweite Ausführungsform der Maschine unterscheidet
sich von der ersten lediglich durch die besondere Anordnung der Wasserpumpe zur
Lieferung des Staubregens, weshalb die übereinstimmenden Teiste der Maschine mit
den gleichen B;:-zugszeichen versehen wurden.
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Der Zylinder 36 der Wasserpumpe ist diesmal unmittelbar auf den Deckel
des Zylinders aufgesetzt, wodurch die Druckleitung 3; sich auf das kleinstmögliche
Ausmaß ermäßigt und die Kolbenstange 38 des Pumpenkolbens 39 unmittelbar vom Kolben
4 angetrieben werden kann. Die Wassierpumpe hat lediglich die zur Überwindung der
Strömungswiderstände und Beschleunigung des Wassers erforderliche Kraft zu decken;
der Zylinder i steht durch die als Rohr ausgebildete Kolbenstangte 38 mit dem über
dem Kolben befindlichen, geschlossenen Teil des Zylinders 36 in Verbindung, was
zur Folge hat, daß der Kolben 39 vollkommen entlastet ist und die Wasserpumpe bei
der Eimblasung des Wassers in den Zylinder i zur überwindung des Druckes der Betriebsluft
keine Leistung verbraucht. Nach öffnung des Auslaßventil.s i i strömt das über dein
Kolben 39 befindliche Wasser durch die hohle Kolbenstange 38 in den Zylinder i zurück,
wogegen nach Eintritt der Betriebsluft in den Zylinder i wieder ,ein Teil des über
denn Kolben 4 ruhenden Wassers selbsttätig in den oberen Teil, des Zylinders 36
getrieben wird.
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Bei: der in den Abb. 3 und 4. dargestellten. dritten Ausführungsform
der Kraftmaschine erfolgt die Zuleitung der Betriebsluft in bekannter Weise mittels
einer an die Mündung des Speiserohres 40 anschließenden' Pfanne 41, durch deren
Austrittsöffnungen 42 die flüssige Luft in den taten Raum 43 des Zylinders gelangt.
Das entsprechend dem größeren toten Rauen 43 des Zylinders i verlängerte Rohr 7
ist durch eine zentrale Ausnehmung 44
der Pfanne geführt. Das Öffnen
des Ausl.aßventils i r wird in diesem Falle durch einen mit der Stange 12 rnsarnn,enwirkenden
Anschlag bewirkt, wogegen das Schließen unmittelbar durch einen im Zylinderdeckel
vorgesehenen und auf den Puffer z8 einwirkenden Zapfen .l5 herbeigeführt wird. Selbstverständlich
läßt sich diese Art der Ventilsteuerung auch auf die übrigen Ausführungsformen der
Kraftmaschine anwenden, nur tritt an Stelle des Zapfens .l5 der Ventilstöl3,el ;o
des Einlaßventils 2.