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Explosions-Vakuum-Flüssigkeitsheber Die vorliegende Erfindung behandelt
einen solchen Flüssigkeitsheber, der durch ein Vakuum angetrieben wird, welches
dadurch erzeugt wird, daß durch ein Rückschlagventil der überschüssige gasförmige
Inhalt eines Behälters ausgestoßen wird, nachdem in dem Behälter ein in sich entflammbares
Gemisch aus Kohlenstoffgas und Luft entzündet und das Gemisch infolge der dadurch
plötzlich auftretenden chemischen Entbindungswärme für den Bruchteil einer Sekunde
um den mehrfachen Betrag seines ursprünglichen Volumens ausgedehnt wird. Die Schnelligkeit
dieses Vorganges stellt an die Ausbildung des Behälters und der Ventile und die
erwünschte rationelle schnelle Auswirkung des erzeugten Vakuums stellt an die Verbindung
solcher Vakuumbehälter mit den Zu-und Ableitungen der Flüssigkeit ganz besondere
Anforderungen, die bei den bisher bekannten Vakuumflüssigkeitshebern nicht erfüllt
waren.
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Bei den bisherigen Konstruktionen konnte wegen zu geringer Größe oder
falscher Lage der Ventile das Überschußgas aus dem meist dreidimensional etwa gleich
groß gestalteten Kessel nicht schnell genug abblasen, so daß im Behälter ein fehlerhafter
Druckzustand und eine zeitraubende Strudelbewegung der Gasfüllung auftrat, auch
infolge störender Einbauten.
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Das dadurch vielleicht eintretende kleine Vakuum konnte seine Wirkung
auf die Flüssigkeit nicht schnell, also nicht rationell ausüben, da die Zu- und
Ablaufrohre ungünstig seitlich einmündeten und somit Stoß und Strudel erzeugten,
ferner weil sie verhältnismäßig geringen Durchmesser hatten, so daß ein schneller,
also rationeller pulsierender Flüssigkeitsstrom nicht möglich war.
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Bekannte Ausführungen verwenden zwar auch ein entflammtes Gasgemisch,
aber nicht das damit erzeugte Vakuum, sondern den Explosionsdruck direkt.
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In beiden Konstruktionen handelt es sich also nicht um ein Ansaugen
von Flüssigkeiten, sondern uru ein Hochdrücken von automatisch zugeflossenem Wasser.
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Eine weitere Ausführung sieht einen mit kalter Luft gefüllten Kessel
A vor, in den nur die sich darin schnell abkühlende Stichflamme eines Gasgemisches
eingeblasen wird, welches in einem besonderen, birnenförmigen, senkrecht zum Kessel
A liegenden Nebenbehälter entflammt wird. Das seitlich am Kessel A sitzende kleine
Gasauspuffventil und der ebenfalls seitliche Einführungsstutzen für die Flüssigkeit
bewirken weitere Verluste an, Zeit und Leistung, so daß der Betrieb einer dort gekuppelten
Turbine völlig illusorisch ist. Dies erkannte schon der Erfinder und versuchte .die
Verstärkung der Wirkung durch einen Ejektor.
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In einem dreidimensional fast gleich groß gestalteten Kessel mit seitlich
am Kessel sitzenden, viel zu kleinen Ausblasventilen - entsteht bei der Entflammung
ein dem Vakuum schädlicher hoher Überdruck und eine schädliche Strudelbildung durch
die seitliche Lage der Ventile und die Kesseleinbauten, beides vernichtet als späteres
Vakuum, und der exzentrisch
liegende schwache Wasseransaugstutzen
ließe selbst ein besseres Vakuum sich nicht rationell auswirken.
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Eine andere bekannte Bauart zeigt zwar ein richtig auf gleicher Achse
mit dem Vakuumkessel liegendes Gasabblasventil und Flüssig=" keitsansaugerohr, aber
beide in verhältnismäßig zu dem dreidimensional fast gleich großen Kessel so kleinen
Dimensionen, daß bei Gasgemischentflammung in ihm entweder der Kessel explodiert
oder, wenn er die Explosion aushält, ein schnelles völliges Abblasen der nur kurze
Zeit vorhandenen Überschußgase und somit eine rationelle Vakuumbildung unmöglich
ist, ebenso wie eine schnelle Wirkung des Vakuums.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet alle diese den physikalischen
Effekt der Vakuumbildung und die rationelle Einwirkung dieses Vakuums auf die zu
fördernde Flüssigkeit vernichtenden Konstruktionsfehler, indem der Gasüberschuß
ohne Strudelbildung im Kessel, ohne Einengung in den Ventilwegen, also ohne höhere
Druckbildung im Vakuumbehälter, in jedem seiner Gasteile möglichst parallel mit
den anderen Gasteilen auf dem kürzesten schnellsten und geraden Wege an die Außenluft
befördert wird. Der Vorgang entspricht etwa dem Ausschießen der Überschußgase wie
ein Geschoß aus einem Geschützrohr, dessen vollen Mündungsquerschnitt ein Rückschlagventil
freigibt. In gleich rationeller Art bewirkt hier das Vakuum in der anzusaugenden
Flüssigkeit keine Stoß- und Strudelbildung und daher keine Zeit- und Kraftverluste,
indem es jedem angesaugten Flüssigkeitsteilchen nur die eine geradlinig, parallel
mit den anderen gerichtete Beschleunigung erteilt nach oben" hinein hinein auf den
in gleicher Achse liegenden und etwa im Durchmesser gleich weiten Vakuumerzeugungsraum.
Durch ebenfalls verhältnismäßig groß bemessene Ausflußöffnungen ist ein schnelles,
also rationelles Pulsieren der Flüssigkeit, entsprechend der schnellen Bildung des
Vakuums, ermöglicht.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel sieht als Vakuumerzeugungsbehälter
und als Flüssigkeitsansaugeweg gleich weite, völlig glatte, auf gleicher Achse liegende
und nur durch Ventile unterbrochene oder abgeschlossene Rohre vor.
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In der Darstellung dieses Beispieles stellen die zwei Abb. i -und
2 zwei um go ° gegeneinandergedrehte senkrechte Längsschnitte durch den Heber und
Abb. 3 den Längsschnitt durch ein für die Funktion wichtiges Doppelventil dar, und
zwar alles in schematischer Wiedergabe.
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Das Rohr i für die Entflammung des Gasluftgemisches ist unten mit
dem gleich weiten Flüssigkeitsansaugrohr 2 "auf gleicher Achse durch den Ventilkasten
3 durch das Flüssigkeitsrückschlagventil4 verbunden, welches in seiner Offenstellung
5 (punktiert dargestellt) die aufsteigende Flüssigkeitssäule aus dem Rohr 2 in das
Rohr i frei durchläßt. Am gleichen Ventilgehäuse 3 befinden sich die zwei Ausflußöffnungen
6, mit Rückschlagklappen 6 verschlossen, diametral gegenüber. Das Rohr = endet oben
in dem Ventilgehäuse 7, dessen zwei hier -.dachartig ausgebildete Rückschlagklappen
8 bei ihrer Öffnung entgegen dem leichten Druck der Federn g die volle Größe der
Querschnittsfläche des Rohres = freigeben, wie in der Lage io der Klappen 8 dargestellt
ist. Der ganze Heber steht hier mit dem Ventilkasten 3 auf einem Senkbrunnen ii,
in dessen Wasser das untere Ende des Rohres 2 eintaucht. Die Füllung des oberen
Rohres i mit dem Gasluftgemisch geschieht hier durch ein Rohr i3, das seitlich am
oberen Ventilkasten 7 mit dem in Abb. 3 besonders dargestellten Doppelventil 12
angeschlossen ist. Das Rohr i3 führt zu einem hier nicht dargestellten Gasgemischerzeuger,
beispielsweise einem der bekannten Benzinvergaser oder zu einem anderen Gasgenerator
und Mischer. Dieses Mischgas strömt hier zuerst von dem Zuleitungsrohr 13 durch
eine aus feiner Metallwolle zwischen zwei Metallsieben bestehende Flammenrückschlagsicherung
2o bekannter Art (Davis-Sicherung) dem Doppelventile zu. Die Zündung des- Gasluftgemisches
erfolgt hier durch elektrische Zündkerze 14 (Abb. 2).
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Die Funktion des Hebers ist folgende: Die erste Füllung des Rohres
i mit einem möglichst prozentual gut dosierten, in sich selbst entflammenden Gemisch
aus Kohlenstoff, Gas und Luft, z. B. durch Eingießen und Verdunstenlassen eines
abgemessenen kleinen Benzinquantums in das Ventilgehäuse 3 nach Anheben einer der
Klappen 6, wird durch elektrischen Kontakt bei Schluß der Klappe 6 oder beliebig,
z. B. durch Einwerfen eines Streichholzes, getätigt. Sofort nach der Zündung herrscht
in der Gasmasse im Rohre i die chemische Entbindungstemperatur von etwa 2ioo bis
2300' -C, und das Gasgemisch ist bestrebt (nach dem Gay-Lussacschen Gasgesetze
der Verdoppelung seines Volumens bei je 273° C Temperatursteigerung), etwa den achtfachen
Volumenzuwachs, also das neunfache Volumen; einzunehmen, aber nur während des Bruchteils
einer Sekunde. Da die Ventile 6 und bespnders die Ventilklappen 8 sich sehr leicht
öffnen und zum Ausstoß der Gase durch volle Freigabe der einen Schmalwand des Gefäßes
den fast parallelen Weg aller im Rohre i beschleunigten überschüssigen Gasmassen
freigeben, so bläst etwa neun Zehntel des Inhaltes des Rohres i ab, und das schnell
auf seine alte Temperatur durch Abklingen der chemischen Reaktion und durch Wärmeabgabe
an die vom Wasser stets gekühlte
Rohrwandung zurückspringende Kohlendioxydgas
würde unter Atmosphärendruck nur ein Zehntel des Rohres i mit den Ventilkästen füllen,
bildet also ein hohes Vakuum (gasverdünnten Raum), da sich die Ventilklappen 8 (und
evtl. 6) sofort wieder geschlossen haben und den Rückschlag der Luft verhinderten.
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Dieses Vakuum reißt das Rückschlagventil ¢ zum Rohre 2 auf und schleudert
die Wassersäule im Rohr 2 und i nach oben bis zur Höhenmarke 15 im Rohr i, ohne
deren Wasserpartikel zu mengen oder anders zu stören, als sie nur in gerader Richtung
nach oben zu beschleunigen.
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Durch die ihm so erteilte lebendige Kraft springt diese Wassersäule
als Pendelausschlag im ersten Sprung auf die doppelte, sonst durch Saugpumpen erzielbare
Hubhöhe 15.
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Bei Stillstand des Wassersprunges schließt sich Ventil q., und das
Wasser fällt aus dem Rohr i durch sein eigenes Gewicht bis zum niedrigsten Stand
16, und zwar aus den zwei Öffnungen 6 in Richtung der Pfeile 17 herausspringend.
Durch sein Gewicht bildet hierbei das Wasser über sich im Rohr i ein zweites Vakuum
und saugt damit eine neue Gasgemischfüllung durch das Doppelventil 12, welches Ventil
nach irgendeiner bekannten Art so ausgebildet ist, daß es bei plötzlichem Vakuum
oder bei plötzlichem Entfiammungsdruck sich nach innen oder außen schließt, daß
es aber während des Sinkens der Wassersäule im Rohr i das Gasgemisch einläßt. Dies
ist hier beispielsweise, wie Abb.3 zeigt, durch Kuppelung zweier unter dem Druck
einer Feder 18 stehender, entgegengesetzt schließender Ventilkegel ig erreicht.
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Die weiteren Pulsschläge des Hebers erfolgen automatisch in kurzen
Abständen, wobei die jedesmalige Zündung des vom abgesunkenen Wasser angesaugten
Gasgemisches durch die Zündkerze 1q. sofort nach oder durch volles Absinken des
Wassers auf die Höhenmarke 16 nach irgendeiner bekannten Art durch automatischen,
elektrischen Kontaktschluß erfolgt, dessen Anordnung hier nur durch die von der
Kerze 1q. zum Ventilkasten 3 führende elektrische Leitung punktiert dargestellt
ist.