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Vorrichtung zur Erzeugung gespannter heißer Luft Die vorliegende Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung gespannter heißer Luft für Heizzwecke in
einer nach Art einer Heißluftmaschine wirkenden Kolbenmaschine mit Ansaugung von
Luft durch den Kolben, Verdichtung der angesaugten Luft, ferner Erhitzung der verdichteten
Luft in einem von Feuergasen beheizten Arbeitsraum der Maschine und Fortleitung
der gespannten erhitzten und den Kolben treibenden Luft über eine gesteuerte Verbindung
zur Verbrauchsstelle.
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Die° Erfindung verfolgt den Zweck, gespannte heiße Luft für Heiz-,
Koch und Backzwecke herzustellen. Bei Anordnungen der erwähnten und bekannten Art
handelt es sich um Maschinen, die mit üblichen Reibungskolben arbeiten und deshalb
geschmiert werden müssen. Da eine derartige Maschine nur mit sehr hohen Wärmegraden
arbeiten kann, welche den Flammpunkt der Schmiermittel erreichen oder sogar überschreiten,
besteht die Gefahr, daß die erzeugte Luft durch die Verbrennung der Schmiermittel
sehr stark verunreinigt wird. Um aber auch eine direkt verwendbare gespannte Heißluft
zu erzeugen, dürfen in der Vorrichtung überhaupt keine Schmiermittel, die mit der
Gebrauchsluft in Verbindung' kommen, verwandt werden, da sonst eine Verunreinigung
derselben erfolgt.
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Die üblichen Kolberi beeinträchtigen auch durch die Reibungsarbeit
der Gleitflächen den Wirkungsgrad der -Maschine. Diese Übelstände zu beheben, ist
der Zweck der Erfindung.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei Maschinen der eingangs erwähnten
Art der Kolben als Tauchglocke ausgebildet ist und eine vorzugsweise im Kolben angeordnete
und zur Aufnahme der verdichteten Luft dienende Kammer vorgesehen ist, der die angesaugte
und verdichtete Luft über, selbsttätig gesteuerte Ventile aus dem mit der Außenluft
in selbsttätig kraftschlüssig gesteuerter Verbindung stehenden Zylinderraum der
einen Kolbenseite zugeleitet und über ebenso gesteuerte Ventile auf der entgegengesetzten
Kolbenseite entnommen wird, um dieser 'den offenen Glockenraum des Kolbens sowie
die von außen beheizte Heizkammer bildenden Kolbenseite zugeführt zu werden. .
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Ferner ist der glockenförmige Mantel des Tauchkolbens mittels einer
Flüssigkeit mit hohem Flammpunkt abgedichtet, in die der Kolbenmantel eintaucht.
Schließlich ist eine in die Heizkammer mündende hohle Kolbenstange angeordnet, durch
die die gespannte Luft über eine selbsttätige Steuerung in Abhängigkeit von der
Kolbenbewegung zur Verbrauchsstelle geleitet wird. Eine Kolbenschmierung ist daher
nicht mehr erforderlich. Auch tritt kein Kraftverlust durch die Reibung des Kolbens
mehr .ein, da die Abdichtung im Tauchbad erfolgt.
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Die mit dieser Vorrichtung erzeugte Heißluff kann unbedenklich beliebigen
Zwecken,
wie zur Beheizung von Wohnräumen oder zur Bereitung von
Speisen, verwandt werden. Voraussetzung ist in allen Fällen nur die Hereinnahme
einwandfreier Frischluft.
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Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsmöglichkeiten einer Anordnung
gemäß der Erfindung.
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Abb. i zeigt den Tauchkolben als Hohlkolben ausgebildet, der dadurch
gleichzeitig als Überführungsraum der Luft zum Arbeitsraum verwandt wird. Die Luft
wird auf ihrem Wege zum Arbeitsraum infolge der geschlossenen Anordnung bei der
Verdichtung stark erhitzt und tritt demnach schon hoch vorerhitzt in den Arbeitsraum
ein. Bei dieser Ausführungsform werden daher hohe Temperaturen der heißen Verbrauchsluft
erzielt.
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Abb. 2 zeigt den Tauchkolben ohne Hohlraum. Der Überführungsraum zum
Arbeitsraum ist nach außen verlegt. Bei dieser Ausführungsart wird die Luft während
der Überführung zum Arbeitsraum nicht erhitzt und tritt deshalb mit niedrigerer
Temperatur in den Arbeitsraum ein als bei der ersten Ausführung. Da für die Arbeitsleistung
bei beiden Ausführungen die gleiche Wärmemenge benötigt wird, wird in diesem Falle
die Luft weniger hoch erhitzt ausgestoßen als bei der ersten Ausführungsart.
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In der Abb. i wird ein Längsschnitt durch die Vorrichtung gezeigt.
Eine Wärmequelle yh erhitzt die Luft im Arbeitsraum i, der an seinem oberen Ende
von der im Hohlkolben angeordneten und durch die Ventile 7 und 8 abgeschlossenen
Kammer 6 begrenzt ist. Oberhalb der Kammer 6 befindet sich der Ansaug-und Verdichtungsraum
.2 des Gehäuses, der seinerseits durch Deckel 3 mit Ventil q. abgeschlossen ist.
Der Kolben geht über in die hohle Kolbenstange 5. Nach unten taucht sein glockenartiger
Ansatz g in- ein Flüssigkeitsbad io mit hohem Siedepunkt im Mantelraum vom Arbeitsraum
i. Die hohle Kolbenstange ist oben geschlossen, aber seitlich mit einer Anzahl Bohrungen
i i versehen. Die Kappe 12, über der Kolbenstange hat ebenfalls eine Anzahl Bohrungen
13, an Zahl und Lage gleich wie in der Kolbenstange 5. In der gezeichneten
Ausgangsstellung sind die Bohrungen überdeckt. Dadurch ist der Arbeitsraum i allseitig
geschlossen. Der Deckel 3 trägt eine Führung 1q. für die hohle Kolbenstange 5. Diese
Führung ist mit einem T-Stück 15 mit den beiden Auslaßöffnungen 16 verbunden. Das
T-Stück ist an seinem oberen Ende durch das Gewindestück 17, welches die Verstellschraube
ig trägt, abgeschlossen:.
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Die Abb. 2 zeigt ebenfalls einen Lngsschnitt durch die Vorrichtung,
die sich von der Anordnung gemäß Abb. i nur dadurch unterscheidet, daß der Hohlraum
6 im Tauchkolben durch den Behälter 61 ersetzt wird. Die Ventile 7 und 8 werden
durch die Klappen 71 und 81 ersetzt.
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Die Arbeitsweise ist nun folgende: Die Wärmequelle W erhitzt und spannt
die verdichtete und vorerhitzte Luft im Arbeitsraum i. Dadurch lvird der Tauchkolben
mit der hohlen Kolbenstange 5 hochgetrieben, verdichtet die im Raum :2 angesaugte
Luft und setzt sie unter fast gleichen Druck wie die im Raum i. Bei dieser kommt
noch das Eigengewicht des Kolbens hinzu. Beim Hochgehen des Kolbens und der Kolbenstange
öffnen sich die Ventile 7, und es findet ein Druckausgleich zwischen Raum 2 und
Raum 6 statt. Sobald die Kolbenstange 5 mit der Kappe r2 die Verstellschraube ig
berührt, verschiebt sich die Kappe i:, und zwar so, daß ihre Lochung 13 auf
die Lochung TI der hohlen Kolbenstange kommt. Dadurch wird die Luft im Raum i frei
und strömt durch die Öffnungen i i und 13 sowie die Abzweigungen 16 zu den Verbrauchsstellen.
Durch das Ausströmen tritt im Raum i eine starke Druckminderung ein. Die im Raum
2 noch vorhandene Luft, welche stark verdichtet ist, drückt den Kolben, dessen Eigengewicht
noch mitwirkt, in seine Ausgangsstellung zurück. Durch das Absinken wird im Raum
:2 Unterdruck erzeugt, es schließt sich das Ventil 7,
und die atmosphärische
Luft gleicht über Ventil q. den Unterdruck im Raum 2 sofort aus. Im Raum 6 ist aber
gespannte Luft vorhanden, und deren Druck ist bei oder sofort nach der Rückkehr
des Kolbens in seine Ausgangsstellung größer als der Druck im Raum i. Aus diesem
Grunde öffnet sich das Ventil 8,
und es strömt die Luft vom Raum 6 nach Raum
i, bis dort infolge der Erhitzung wieder höhere Spannung herrscht, welche das Ventil
8 wieder. schließt.
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Eine Temperatur- und Druckänderung kann durch Verstellen der Verstellschraube
ig leicht erfolgen.
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Die Arbeitsweise der Anordnung nach Abb. 2 ist grundsätzlich die gleiche.
Die erhitzte Luft im Raum i drückt den Tauchkolben mit der hohlen Kolbenstange 5
hoch und verdichtet die Luft im Raume. Es öffnet sich die Klappe 71, und es findet
ein Druckausgleich zwischen Raum 2 und Raum 61 statt. Nach Rückkehr des Kolbens
in seine Anfangsstellung strömt die Luft im Raum 61 über die Klappe 81 zum Arbeitsraum
i. Der übrige Vorgang ist wie der für die Anordnung gemäß Abb. i beschriebene.