DE876315C

DE876315C - Alternating pressure chamber

Info

Publication number: DE876315C
Application number: DEL2776D
Authority: DE
Inventors: Max Lackmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1944-07-01
Filing date: 1945-01-03
Publication date: 1953-05-11

Description

Wechseldruckkammer Zusatz zum Patent 860 691 In der Patentschrift S6o 691 ist eine Wechseldruckkammer geschildert, bei der der Antrieb des die Druckschwankungen erzeugenden Kolbens durch ein Kurbeltrieblverli erfolgt. Die Drehzahl des Is urbeltrieblverlies ist dabei durch die Frequenz des Druckwechsels bestimmt. Sie beträgt bei normaler menschlicher oder tierischer Atmung etwa TO bis 30 Perioden pro Minute. Die bei der Expansion frei werdende Energie soll durch ein unmittelbar auf die Kurbelwelle aufgesetztes Schwungrad aufgenommen und bei der Kompression wieder nutzbar gemacht werden.Alternating pressure chamber Addition to patent 860 691 In the patent specification S6o 691 an alternating pressure chamber is shown, in which the drive of the pressure fluctuations generating piston is carried out by a crank drive link. The speed of the Is urbeldrieblverlied is determined by the frequency of the pressure change. It amounts to normal human or animal respiration about TO up to 30 periods per minute. The at The energy released by the expansion is supposed to be applied directly to the crankshaft added flywheel and made usable again during compression will.

Die Größe eines solchen Schwungrades errechnet sich nach der Formel: Hierin bedeutet GD2 das erforderliche Schwungmoment in kgm2, L die zu speichernde bzw. zu entnehmende Arbeit in mkg, nl die höchstinlässige Drehzahl in Umläufen pro Minute, n9 die Miadestdrehzahl in Umläufen pro Minute.The size of such a flywheel is calculated using the formula: Here GD2 means the required moment of inertia in kgm2, L the work to be stored or extracted in mkg, nl the maximum permissible speed in revolutions per minute, n9 the Miadest speed in revolutions per minute.

Die geringe Frequenz einerseits und der geringe Unterschied zwischen der Hochdrehzahl und der Minderdrehzahl andererseits (Antrieb durch Asynchronmotor handelsüblicher Bauart) führt bei der im Hauptpatent dargestellten Anordnung zu schwer ausführbar großen Schwungrädern und Schwung- massen. Um zu einem Schwungrad ausführbarer GröBe und ausführbaren Schwungmomenten zu kommen, müßte das auf die Kurbelwelle aufzusetzende Rad als Zahnrad oder Reibrad ausgeführt werden, wobei die Antriebsmasdhine und das Schwungrad für hohe Drehzahl ausgeführt werden könnte. Diese Anordnung führt aber zu Ausführung&schwierigkeiten und zu hohen Kosten. The low frequency on the one hand and the small difference between the high speed and the low speed on the other hand (driven by asynchronous motor commercially available design) leads to the arrangement shown in the main patent difficult to execute large flywheels and flywheels masses. In order to to come to a flywheel of executable size and executable moment of inertia, the wheel to be placed on the crankshaft would have to be designed as a gear or friction wheel with the drive gear and the flywheel being designed for high speed could be. However, this arrangement leads to execution & difficulties and at high cost.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß zwischen den langen laufenden Kolben und die schnell laufende Antriebsmaschine eine hydraulische Kraftübertragung eingeschaltet wird. Die Bewegung des langsam laufenden Kolbens kann erfindungsgemäß durch einen oder zwei Preßzylinder bewirkt werden, wie es im Bau hydraulischer Pressen üblich ist, während die erforderliche Druckflüssigkeit mittels einer schnell laufenden Pumpe, beispielsweise einer sogenannten Föttinger-Pumpe, einer Zahnradpumpe oder einer Jahn-Thoma-Pumpe erzeugt werden kann, welche bei der Kompression in der Wechseldruckkammer als Preßflüssigkeitspumpe und welche bei der Expansion in der Wechseldruckkammer als Preßflüssigkeitsmotor arbeitet. According to the invention these disadvantages are eliminated in that between the long running piston and the fast running engine are hydraulic Power transmission is switched on. The movement of the slow moving piston can be effected according to the invention by one or two press cylinders, as in Construction of hydraulic presses is common, while the required hydraulic fluid by means of a high-speed pump, for example a so-called Föttinger pump, a gear pump or a Jahn-Thoma pump can be generated, which at the Compression in the alternating pressure chamber as a press liquid pump and which in the Expansion in the alternating pressure chamber works as a press fluid motor.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Ausführung beispielsweise dargestellt. Es bedeutet I den hochtourigen Motor, welcher als handelsiiblicher Asynchronmotor für geringen Schlupf ausgebildet sein kann, 2 das hochtourige Schwungrad verhältnismäßig geringen Schwungmoments, 3 eine Jahn-Thoma-Pumpe üblicher Ausführung mit veränderlicher Winkelverstellung, 4 die veränderliche Winkelverstellungsvorrichtung für diese Pumpe, 5 den Zylinder der Wechseldruckkammer; 6 den Kolben der Wechseldruckkammer, 7 die beiden Preßzylinder zur Bewegung des Kolbens, 8 die Wechseldruckkammer bzw. Wechseldruckgegenkammer. In the drawing, an embodiment according to the invention is for example shown. It means I the high-speed engine, which as a commercially available Asynchronous motor can be designed for low slip, 2 the high-speed flywheel relatively low moment of inertia, 3 a Jahn-Thoma pump of the usual design with variable angle adjustment, 4 the variable angle adjustment device for this pump, 5 the cylinder of the alternating pressure chamber; 6 the piston of the alternating pressure chamber, 7 the two press cylinders for moving the piston, 8 the alternating pressure chamber or Alternating pressure counter chamber.

Die erfindungsgemäße Wirkungsweise ist folgende: Die Jahn-Thoma-Pumpe 3 wird durch den Motor über das Schwungrad 2 in der Nullstellung, also ohne Förderstellung angefahren. Sie kann, da keinerlei Energie außer den geringen Reibungsverlusten erforderlich ist, mit einem normalen handelsüblichen Asynchronmotor auf Touren gebracht werden. Sobald die Tourenzahl erreicht ist, kann, wenn es gewünscht wird, die Jahn-Thoma-Pumpe durch eine entsprechend ausgeführte Vorrichtung, welche in Abb. I mit Pos. 4 schematisch dargestellt ist, auf Förderung gestellt werden, indem sie nach oben oder unten aus der Nullstellung heraus bewegt wird. Der Kolben, Pos. 6, wird dadurch durch einen der beiden Preßzylinder, Pos. 7, nach rechts oder links bewegt und erzeugt in der einen Wechseldruckkammer Überdruck und in der Gegendruckkammer Unterdruck. The mode of operation according to the invention is as follows: The Jahn-Thoma pump 3 is in the neutral position by the motor via the flywheel 2, i.e. without the delivery position approached. It can, because no energy whatsoever, except for the low friction losses is required, brought up to speed with a normal commercially available asynchronous motor will. As soon as the number of revolutions has been reached, the Jahn-Thoma pump can, if desired by a correspondingly designed device, which is shown schematically in Fig. I with item 4 is shown to be put on promotion by moving up or down the zero position is moved out. The piston, pos. 6, is thereby through a of the two press cylinders, Pos. 7, moved to the right or left and generated in the an alternating pressure chamber overpressure and negative pressure in the counterpressure chamber.

Nach Beendigung des gewünschten Hubes wird die Jahn-Thoma-Pumpe in die entsprechende Gegenstellung bewegt, woraufhin die in einem der beiden Preßzylinder befindliche, unter Druck stehende Flüssigkeit die Jahn-Thomà-Pumpe zunächst bis zur Mittelstellung des Kolbens als Motor beaufschlagt, woraufhin im weiteren Verlauf des Kolbenhubes die Jahn-Thoma-Pumpe als Preßflüssigkeitförderpumpe wirkt und den Kolben in die entsprechende Gegenstellung bewegt, worauf das Spiel durch Verstellung der Jahn-Thoma-Pumpe wieder von vorn beginnt. After completion of the desired stroke, the Jahn-Thoma pump is turned into moves the corresponding opposite position, whereupon the in one of the two press cylinders the Jahn-Thomà pump initially up to the pressurized liquid applied to the center position of the piston as a motor, whereupon in the further course of the piston stroke the Jahn-Thoma pump acts as a press liquid feed pump and the Piston moved into the corresponding opposite position, whereupon the game by adjustment the Jahn-Thoma pump starts all over again.

Man hat es nun durch Rhythmus der Verstellung der Jahn-Thoma-Pumpe einerseits und durch die Größe der Winkelverstellung der Jahn-Thoma-Pumpe andererseits in der Hand, sowohl die Frequenz des Kolbenhubes als auch die Größe des Hubes willkürlich zu verändern. An Stelle der rhythmisch bewegten Jahn-Thoma-Pumpe kann man auch mit einem entsprechenden Vierwegeventil arbeiten und die Jahn-Thoma-Pumpe nur bei Hub änderung verstellen. Die Hinundherbewegung des Kolbens wird in diesem Fall durch den Rhythmus der Bewegung des Vierwegeventils bewerkstelligt. You now have it through the rhythm of the adjustment of the Jahn-Thoma pump on the one hand and by the size of the angular adjustment of the Jahn-Thoma pump on the other in the hand, both the frequency of the piston stroke and the size of the stroke are arbitrary to change. Instead of the rhythmically moving Jahn-Thoma pump, you can also use a corresponding four-way valve work and the Jahn-Thoma pump only on stroke adjust change. The reciprocation of the piston is done in this case managed the rhythm of the movement of the four-way valve.

Damit sind die Vorteile des hydraulischen Antriebes aber noch nicht erschöpft. Um das Schwungmoment des Schwungrades noch weiter senken zu können, kann erfindungsgemäß zwischen dem Motor I und dem Schwungrad 2 eine Freilaufkupplung eingebaut werden, welche es dem Schwungrad gestattet, bei Expansion durch den Kolben, also bei Wirkung der Flüssigkeit als Motor die Drehzahl über die Synchrondrehzahl hinaus zu steigern und bei der Kompression, also bei Wirkung der Pumpe als Preßpumpe wieder unter die Synchrondrehzahl zu senken. But that does not mean the advantages of the hydraulic drive exhausted. In order to be able to lower the moment of inertia of the flywheel even further, can According to the invention, an overrunning clutch between the engine I and the flywheel 2 installed, which allows the flywheel, when expanded by the piston, So when the liquid acts as a motor, the speed over the synchronous speed also to increase and in the compression, so when the pump acts as a press pump to lower the synchronous speed again.

Die Kraftaufnahme des Kolbentriebes ist theoretisch gleich Null. Zur Bewegung des gesamten Mechanismus sind also nur die jeweiligenReibungs-und Wärmeverluste zu decken. Die Deckung dieses Verlustes kans dabei auf diejenige Zeit beschränkt werden, während welcher das Schwungrad Drehzahlen unterhalb der Synchrondrehzahl durchläuft. The power consumption of the piston drive is theoretically zero. Only the respective friction and heat losses are necessary for the movement of the entire mechanism cover up. The coverage of this loss can be limited to that time during which the flywheel speeds below the synchronous speed passes through.

Je höher man dieMaximaldrehzahl des Schwungrades über die Synchrondrehzahl des Antriebsmotors hinaus steigert, um so mehr kann man auch die Form der Wechseldrucklcurve von der geradlinigen Form abweichen lassen und in eine mehr oder weniger sinusförmige Kurve überführen, wenn es gewünscht wird. Je geringer der Unterschied zwischen der Maximal- und Minimal drehzahl gehalten wird, um so mehr nähert sich die Drehzahl einer Konstanten und damit die Form der Wechseldruckkurve einer aus geradlinigen Strecken zusammengesetzten Zackenform. Je mehr man die Maximal- und Minimaldrehzahl auseinander legt und je mehr man das Schwungmoment des Schwungrades absenkt, um so mehr nimmt die Druckwechselkurve einen der Sinuslinie ähnlichen Verlauf an. The higher the maximum speed of the flywheel over the synchronous speed of the drive motor increases, the more one can also change the shape of the alternating pressure curve deviate from the rectilinear shape and into a more or less sinusoidal one Transfer the curve if required. The smaller the difference between the Maximum and minimum speed is maintained, the closer the speed approaches a constant and thus the shape of the alternating pressure curve is a straight line Stretch compound jagged shape. The more you set the maximum and minimum speed apart and the more you reduce the moment of inertia of the flywheel the more the pressure change curve assumes a course similar to the sine line.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Alternating pressure chamber according to patent 860 691, thereby characterized in that the low frequency piston causing pressure fluctuations is hydraulic is moved, the high-speed, flywheel-equipped press liquid pump when Compression stroke of the piston as a pressing pump, on the expansion stroke acts as a press fluid motor and the flywheel controls the excess or insufficient absorbs or releases kinetic energy.

2. Alternating pressure chamber according to claim 1, characterized in that a pump is used to generate or utilize the pressing fluid, whose Delivery rate or

Passage is variable at a constant speed.

3. Alternating pressure chamber according to claim 1, characterized in that reciprocating the piston of the alternating pressure chamber by periodically reversing the direction of flow of the press liquid pump or the press liquid motor is effected.

4. Alternating pressure chamber according to claim 1 and 2, characterized in that that the amplitudes of the pressure change due to the variable delivery rate of the press fluid pump or the press fluid motor is effected.

5. alternating pressure chamber according to claim 1, characterized in that the stroke change of the piston of the alternating pressure chamber with unchangeable conveying direction the press liquid pump is effected by a periodically adjustable four-way valve will.

6. Alternating pressure chamber according to claim I to 5, characterized in that that between the drive motor and the flywheel of the press fluid pump an overrunning clutch is applied, which allows the flywheel to independently of its speed to increase the speed of the drive motor beyond its speed.

7. Alternating pressure chamber according to claim I and 6, characterized in that that by lowering the moment of inertia of the flywheel and increasing the difference between the maximum and minimum speed a sinusoidal or a sinusoidal one Form of the pressure change curve is achieved.