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Einrichtung zum Verdichten von Luft durch abwechselnde Erwärmung und
Kühlung eines oder mehrerer Behälter Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum
Verdichten von Luft.
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Der Druck einer eingeschlossenen Luftmenge nimmt je nach der Temperatur
zu und ab. Bei der Einrichtung der Erfindung wird die Luft in an sich bekannter
Weise dadurch verdichtet, daß sie durch einen oder mehrere Behälter, die wechselweise
erwärmt und gekühlt werden, strömt. Die Behälter sind, falls mehrere Behälter verwendet
werden, so miteinander verbunden, beispielsweise durch Gegenventile, daß die Luft
zwischen zwei Behältern nur in einer Richtung fließen kann. So wird der Druck der
Luft vergrößert, je länger sie durch die Behälter strömt; die Druckvermehrung hängt
einerseits von den Temperaturunterschieden, anderseits von der Anzahl der Behälter
ab.
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Zweckmäßig werden gleichzeitig einige Behälter, z. B. jeder zweite,
erwärmt und andere Behälter gekühlt, worauf dann mit der Kühlung und Erwärmung gewechselt
wird.
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Es kann aber auch ein Behälter der Reihe erwärmt werden, während der
folgende gekühlt wird, worauf dieser folgende erwärmt und der nächste gekühlt wird;
das wird dann durch die ganze Reihe in kontinuierlichem Gange fortgesetzt.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Erwärmung und
die Abkühlung der Luft unmittelbar durch Einspritzung von warmer bzw. kalter Flüssigkeit
in den oder die Behälter geschieht.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigt: Abb. z schematisch eine Vorrichtung zur Verdeutlichung des der Erfindung
zugrunde liegenden Verdichtungsverfahrens, Abb.2 einen waagerechten Schnitt einer
Ausführungsform der Erfindung, Abb.3 einen senkrechten Schnitt durch einen Teil
der Vorrichtung nach Abb. 2, Abb. 4 einen Grundriß des in Abb. 3 dargestellten Teils
der Vorrichtung unter Weglassung einiger Teile, Abb.5 einen senkrechten Schnitt
durch einen der in Abb. 2 dargestellten Behälter, Abb.6 schematisch einen Grundriß
einer anderen Ausführungsform der Erfindung, Abb. 7 eine Seitenansicht dieser Ausführungsform,
wobei'nur zwei der sechs Behälter gezeichnet sind, Abb. 8 einen Teil der Abb. 7
im größeren Maßstab und teilweise im Schnitt.
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In Abb. z sind a" a2, a3 drei Behälter, die miteinander durch mit
Gegenventilen b" b2 versehene Leitungen c" c2 verbunden sind. Der Behälter a1 steht
mit der Außenluft durch eine mit Gegenventil d versehene Leitung in Verbindung.
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Beim Erwärmen des Behälters a1 wird der Druck der darin befindlichen
Luft erhöht; ein Teil der Luft strömt deshalb durch die Leitung cl in den Behälter
a2. Dabei öffnet sich das Ventil b1 in der Stromrichtung, während das Ventil d durch
den Überdruckim Behälter a1 geschlossen gehalten wird. Bei gleichzeitiger, Kühlung
des Behälters strömt eine größere Luftmenge vom Behälter a1 nach a2. Gleichzeitig
mit der Erwärmung
des Behälters a, und der Kühlung des Behälters
a2 kann der Behälter a3 erwärmt werden; dann strömt Luft durch das Gegenventil e,
der Leitung c" beispielsweise in einen Druckluftspeicher. Wenn dann Behälter a2
erwärmt und gleichzeitig die Behälter a, und a3 gekühlt werden, so steigt der Druck
im Behälter a2, während in den Behältern a,, a3 ein Druckgefälle stattfindet. Durch
das Ventil d strömt dann frische Luft von außen in den Behälter a1, und vom Behälter
a2 geht Luft in den Behälter a3.
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Bei andauernder wechselweiser Erwärmung und Kühlung der Behälter strömt
Außenluft durch die Behälter in der Pfeilrichtung zu dem mit der Leitung c$ verbundenen
Druckluftbehälter, bis der Druck darin eine Grenze erreicht hat, die durch die Erwärmungs-
und Abkühlungstemperaturen bestimmt ist. Durch Vergrößerung der Anzahl der Behälter
a kann man den erreichten Druck erhöhen.
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Die in Abb.2 dargestellte Ausführungsform der Einrichtung umfaßt eine
Anzahl sektorförmige, in einem Kreis angeordnete Behälter a, die durch mit
Gegenventilen h
versehene Leitungen c mit den benachbarten Behältern verbunden
sind. Die Gegenventile können als Kugelventile mit Federdruck gestaltet sein. Der
erste Behälter ist mit der Außenluft verbunden, der letzte beispielsweise mit einem
Behälter zur Aufspeicherung der Druckluft. Die Gegenventile d, e bewirken, daß die
Luft nur in der Pfeilrichtung strömen kann.
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Die Behälter a sind an ihren inneren spitzen Enden mit Einspritzöffnungen
oder -düsen f versehen, durch welche warmes oder kaltes Wasser aus einem zentral
zu den Behältern a angeordneten Verteiler eingespritzt werden kann. Der Verteiler
besteht aus einem Gehäuse j (Abb. 3), dessen Enden durch Deckel g" hl geschlossen
sind. Hinter den Deckeln befinden sich zwei Kammern g, h, in welche durch Leitungen
k bzw. v kaltes bzw. warmes Wasser unter Druck eingeführt wird. Der mittlere
Teil des Gehäuses j besitzt eine Anzahl Kanäle x, die teils in Einspritzdüsen f,
teils in Löcher o münden, die den Kammern g, da zugekehrt sind. Die Löcher
o werden durch Drehschieber in, n bedeckt, die auf einer durch das Gehäuse
j geführten Welle q befestigt sind. Die Welle wird durch eine Riemenscheibe r o.
dgl. von einer Antriebswelle angetrieben, die auch die Pumpen zur Lieferung des
Einspritzwassers treibt.
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Der Drehschieber m hat ein Loch (Abb. 4), das während einer Umdrehung
des Schiebers allmählich jedes der Löcher o mit der Kammer g in Verbindung bringt.
Drehschieber it hat ein entsprechendes Loch, das zweckmäßig so gegen Loch p versetzt
ist, daß das Einspritzen von Kaltwasser in einen Behälter a gleichzeitig mit dem,
Einspritzen von Warmwasser in den vorausgehenden Behälter a stattfindet. Infolge
der Drehung des Schiebers wird kaltes Wasser ständig in einen anderen Behälter und
gleichzeitig warmes Wasser in den vorhergehenden eingespritzt. So strömt Außenluft
ein, durchströmt die Behälter und fließt aus dem letzten Behälter mit einem bedeutend
erhöhten Druck heraus.
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Das in die Behälter eingespritze Wasser kann selbsttätig (Abb.5) entfernt
werden. Im unteren Teil jedes Behälters a ist eine Ausflußöffnung s vorgesehen,
die für gewöhnlich von einem mit einem Schwimmer t versehenen Ventil u geschlossen
gehalten wird. Wenn die Wasserhöhe eine gewisse Höhe übersteigt, hebt der Schwimmer
t das Ventil u, und der Wasserüberschuß strömt dann hinaus.
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Bei der Ausführungsform nach Abb.6 bis 8 sind die Behälter a zweckmäßig
kegelförmig, und das Einspritzen des durch Leitungen k' bzw. v zugeführten kalten
;und warmen Wassers erfolgt an den oberen, spitzen Enden der Behälter, so daß die
Strahlen das Behälterinnere ausfüllen. Die Verbindungsluftleitungen der Behälter
sowie die Außenluftleitung und die zum Druckluftsammler können in der in Abb. 2
angegebenen Weise angeordnet sein.
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Die Kurbelwelle i treibt durch die Kurbeln 9, 1o die beiden Pumpen
K und h für kaltes bzw. warmes Wasser, das von den Pumpen in die Leitungen k, v
gedrückt wird, die zu je einem Verteiler 5, 8 führen. Der Verteiler besteht aus
einem festen Gehäuse 5 mit Deckel 8 (Abb. 8), durch den die Zufuhrleituug
k bzw. v geführt ist. Im Gehäuse dreht sich ein auf einer durchgehenden
Welle 4 sitzender Drehschieber 6, der mit einem oder mehreren Löchern 7 versehen
ist. Das oder die Löcher werden durch die Umdrehung der Welle 4 vor jedes der Löcher
7' des Gehäuses 5 gebracht, an welche letzteren Löcher die Leitungen k', v'
angeschlossen sind. Während jeder Umdrehung der Welle 4 erfolgt die Einspritzung
so in die verschiedenen Behälter. Von den Böden der Behälter, an denen sich Einspritzwasser
sammelt, führen Leitungen y' zu einem Verteiler 5, 8 ähnlicher Art (Abb. 8) ; von
Deckel g desselben geht eine Leitung y aus. Die Leitung y führt zu einer Kolbenmaschine
Y, Y', die doppeltwirkend sein kann. Der Schieber Y' wird von der Welle i
durch ein Exzenier i i getrieben, während der Kolben mit der Kurbel io verbunden
ist. Wenn der Verteiler 5, 8 die Leitung y mit einer der Leitungen y' verbindet,
wird das am Boden des entsprechenden
Behälters befindliche Wasser
-mit größerer oder geringerer Kraft, je nach der Größe des Druckes im betreffenden
Behälter, hinausgedrückt; das Wasser treibt die Maschine Y, Y' und erspart
somit Kraft. Die Leitungen y' können entweder an sämtlichen oder nur einigen der
Behälter a angeordnet sein, zweckmäßig an denen, in welchen der Druck am höchsten
ist.
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Es kann auch zweckmäßig sein, mehrere Male in denselben oder dieselben
Behälter warmes oder kaltes Wasser einzuspritzen, ehe umgewechselt wird; dazu wird
die Welle derart von der Welle i angetrieben, daß sie sich erst bei einer Anzahl
Umdrehungen der Welle i einmal dreht. Das kann mittels einer festen Sperrscheibe
4.' und eines lose liegenden Sperrades 3 erfolgen (Abb.6 und 7). Das Sperrad 3 wird
bei jeder Umdrehung der Welle i um einen Zahn vorwärts gedreht, wenn ein auf der
Welle i sitzender Hebel 2 in die Zähne des Sperrades eingreift. Dabei wird das Rad
:4 nicht mitgenommen. Der Zahn 3' des Rades 3 ist lose um einen Zapfen 3" drehbar
angeordnet, so daß er geschwenkt wird; wenn sein hinteres Ende vom Hebel 2 getroffen
wird, dann greift er mit seinem anderen Ende in das Rad .4' ein, wodurch dieses
Rad samt der Welle 4 um ein Sechstel einer Umdrehung mitgenommen wird.
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Zweckmäßig wird in einen Behälter zunächst kaltes und dann warmes
Wasser eingespritzt und danach das eingespritzte Wasser entleert, wobei diese Vorgänge
immer um einen Schritt im Kreise der Behälter vorgeschoben werden. Man kann jedoch
auch gleichzeitig warmes Wasser in mehrere Behälter und gleichzeitig kaltes Wasser
in mehrere Behälter einspritzen. Kaltes und warmes Wasser können durch eine gemeinsame
Düse in je einen Behälter eingespritzt werden.