NL1018858C1

NL1018858C1 - Piston engine, contains cylinders with ignition taking place in upper region and bottom formed by hydraulic column of liquid

Info

Publication number: NL1018858C1
Application number: NL1018858A
Authority: NL
Inventors: Maarten Johannes Van Der Burgt
Original assignee: Maarten Johannes Van Der Burgt
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2003-03-03

Abstract

Ignition takes place in the upper region of the cylinder (1) and the bottom of the cylinder is formed by a hydraulic column of liquid (3) moving up and down. A device for converting potential chemical energy into work via the piston motor principle uses one or more essentially vertical cylinders, with ignition taking place in the upper region of the cylinder and with the bottom of the cylinder being formed by a column of liquid moving up and down and carrying out hydraulic work.

Description

Inrichting voor het omzetten van potentiële chemische energie in arbeid.Device for converting potential chemical energy into work.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het omzetten van potentiële chemische energie, in de vorm van verbrandingswarmte, in arbeid.The invention relates to a device for converting potential chemical energy, in the form of combustion heat, into work.

5 Inrichtingen voor de omzetting van potentiële chemische energie in arbeid zijn genoegzaam bekend. In vrijwel alle gevallen gaat het hier om verbrandingsmotoren die worden gebruikt voor het opwekken van elektriciteit, het aandrijven van krachtwerktuigen en voor de voortstuwing van vervoersmiddelen voor het wegvervoer, railvervoer en het vervoer over water en door de lucht. Tot de 10 meest energie-efïïciënte machines behoren de grotere zuigermotoren zoals die gebruikt worden in schepen en locomotieven en voor het opwekken van elektriciteit. Rendementen van 40-50% zijn hier mogelijk met brandstoffen die variëren tussen aardgas enerzijds en zware stookolie anderzijds.Devices for the conversion of potential chemical energy into work are sufficiently known. In almost all cases, these are internal combustion engines used for the generation of electricity, the power generation and the propulsion of means of transport for road, rail and water and air transport. The 10 most energy-efficient machines include the larger piston engines used in ships and locomotives and for generating electricity. Efficiencies of 40-50% are possible here with fuels that vary between natural gas on the one hand and heavy fuel oil on the other.

Behalve dat men geïnteresseerd is in motoren met een hoog rendement en 15 lage specifieke kosten wordt ook getracht het vermogen van de motoren op te voeren. Een hoger vermogen kan onder meer worden bereikt door meer cilinders te installeren en door grotere cilinders toe te passen. Om technische redenen is dit maar in beperkte mate mogelijk vanwege problemen met passingen, toleranties, koeling en uitlijnen. Verder werken de belastingen van machineonderdelen zoals 20 drijfstang en krukas beperkend.In addition to being interested in engines with a high efficiency and low specific costs, efforts are also being made to increase the power of the engines. A higher capacity can be achieved by, among other things, installing more cylinders and by using larger cylinders. For technical reasons, this is only possible to a limited extent due to problems with fits, tolerances, cooling and alignment. Furthermore, the loads of machine parts such as connecting rod and crankshaft have a limiting effect.

Hoge rendementen, lage specifieke kosten en de mogelijkheid van het bouwen van zuigermotoren met zeer hoge vennogens kunnen worden bereikt met een inrichting volgens de uitvinding welke gekemnerkt wordt door het gebruik van één of meer, in principe verticale, cilinders waarin de ontsteking bovenin plaats 25 vindt en de onderkant bestaat uit een op en neer gaande vloeistofkolom welke arbeid verricht.High efficiency, low specific costs and the possibility of building piston engines with very high engine power can be achieved with a device according to the invention which is characterized by the use of one or more, in principle vertical, cylinders in which the ignition takes place at the top and the bottom consists of an up and down liquid column which performs work.

Door de aanwezigheid van de vloeistof kunnen zuiger en cilinderbinnenwand door directe warmteoverdracht gekoeld worden. Hierdoor kunnen zuigermotoren gebouwd worden waarin hogere temperaturen kunnen worden toegepast hetgeen r 8 2 resulteert in hogere rendementen. Ook kunnen grotere cilinders worden toegepast hetgeen resulteert in grotere vermogens en lagere kosten.Due to the presence of the liquid, the piston and cylinder inner wall can be cooled by direct heat transfer. As a result, piston engines can be built in which higher temperatures can be applied, resulting in higher efficiency. Larger cylinders can also be used, resulting in greater power and lower costs.

De vloeistofkolom kan zich als relatief dunne laag boven een mechanische zuiger bevinden waarbij de machine verder, afgezien van de zuiger- en 5 cilinderkoeling, conventioneel is. Hoewel de koeling van de zuiger en cilinder hierdoor eenvoudiger worden zijn extra voorzieningen vereist voor de aan- en eventuele afvoer van de vloeistof.The liquid column can be situated as a relatively thin layer above a mechanical piston, the machine being furthermore, apart from the piston and cylinder cooling, conventional. Although this will simplify the cooling of the piston and cylinder, additional provisions are required for the supply and possible discharge of the liquid.

Met voordeel wordt van een langere vloeistofkolom gebruikt gemaakt waardoor onder meer de mechanische zuiger, de drijfstang en de krukas overbodig 10 worden. Hierbij wordt tijdens de arbeidsslag van de machine vloeistof weggedrukt waarmee hydraulische arbeid wordt verricht welke als zodanig kan worden benut of via een expansiemachine kan worden aangewend voor het aandrijven van krachtwerktuigen en generatoren. Hoewel strikt genomen alleen het bovenste gedeelte van de vloeistofkolom, die zich in de cilinder op en neer beweegt, als 15 zuiger dienst doet, wordt hier verder het woord vloeistofzuiger gebruikt voor de gehele vloeistofkolom.Advantageously, a longer liquid column is used, whereby, among other things, the mechanical piston, the connecting rod and the crankshaft become superfluous. During the work stroke of the machine, liquid is pressed away with which hydraulic work is performed which can be used as such or can be used via an expansion machine for driving power tools and generators. Although, strictly speaking, only the upper part of the liquid column, which moves up and down in the cylinder, serves as a piston, the word liquid piston is further used here for the entire liquid column.

Net als in gebruikelijke zuigermotoren is een cilinder de meest voor de hand liggende vorm van de verbrandingskamer bij toepassing van een vloeistofzuiger. Maar behalve in speciale gevallen, zoals bijvoorbeeld waar de vloeistof zich boven 20 op een conventionele zuiger bevindt, kan in principe iedere rotatiesymmetrische vorm worden toegepast rond een verticale as. Hiervoor is het niet nodig dat de in essentie horizontale dwarsdoorsnede van de verbrandingskamer overal gelijk is zoals vereist bij gebruik van mechanische zuigers. Eveneens het niet nodig dat de cilinderwand een glad oppervlak heeft. Ook is het mogelijk om een ringvormige 25 dwarsdoorsnede toe te passen hetgeen van voordeel kan zijn voor een gelijkmatige ontsteking bij grote vermogens per verbrandingskamer. Hoewel van een cilindervorm afwijkende rotatiesymmetrische vormen voor de verbrandingskamer mogelijk zijn wordt hier verder in alle gevallen het woord cilinder gebruikt.Just as in conventional piston engines, a cylinder is the most obvious form of the combustion chamber when using a liquid piston. But except in special cases, such as, for example, where the liquid is on top of a conventional piston, any rotationally symmetrical shape can be applied around a vertical axis. For this it is not necessary that the essentially horizontal cross-section of the combustion chamber is everywhere the same as required when using mechanical pistons. It is also not necessary for the cylinder wall to have a smooth surface. It is also possible to use an annular cross-section, which can be advantageous for uniform ignition at high powers per combustion chamber. Although rotationally symmetrical shapes deviating from a cylindrical shape are possible for the combustion chamber, the word cylinder is further used here in all cases.

33

Behalve wanneer de vloeistofzuiger zich boven op een conventionele zuiger bevindt worden door het gebruik van een vloeistofzuiger problemen met de afdichting tussen zuiger en cilinderwand vermeden.Except when the liquid piston is on top of a conventional piston, the use of a liquid piston prevents problems with the seal between piston and cylinder wall.

In afwezigheid van mechanische zuigers, drijfstangen en krukas is geen 5 smeeroliesysteem voor de krukkast van de motor vereist en is het aantal bewegende delen in essentie beperkt tot de kleppen van de motor. Vanwege de in de regel grote capaciteit van de motor zullen de kleppen voor de toevoer van verbrandingslucht, voor de afvoer van de verbrandingsgassen en voor de toe- en afvoer van het vloeibare medium veelal meervoudig moeten worden uitgevoerd.In the absence of mechanical pistons, connecting rods and crankshaft, no lubricating oil system is required for the engine crankcase and the number of moving parts is essentially limited to the engine valves. Because of the generally large capacity of the engine, the valves for the supply of combustion air, for the discharge of the combustion gases and for the supply and discharge of the liquid medium will often have to be of multiple design.

10 Door de effectieve koeling van de binnenkant van de cilinder worden in alle toepassingen problemen met koeling van de zuiger, de cilinderwand en de cilinderkop vereenvoudigd. Met voordeel worden de cilinderwand en de cilinderkop gekoeld door een vloeistoffilm welke op de binnenwand van de cilinder wordt aangebracht tijdens de compressieslag. Tevens zal met meerder voordeel een 15 vloeistof worden gebruikt die gedurende de cyclus verdampt zodat de verdampings warmte bij draagt tot de koeling. De koeling van de cilinderwand en de cilinderkop kan verder verbeterd worden door deze aan de binnenkant van een poreuze laag te voorzien welke bevochtigd wordt tijdens de compressieslag en tijdens de arbeidsslag door middel van verdampingskoeling de wand koel houdt. De 20 cilinderkop kan zowel door opspattende vloeistof tijdens de compressieslag als door het gebruik van sproeiinrichtingen in het bovengedeelte van de cilinder worden bevochtigd. De cilinderwand en de cilinderkop zowel als de poreuze laag kunnen uit anorganisch materiaal, zoals metaal en keramisch materiaal, of uit kunststof bestaan. Zowel het keramische materiaal als de kunststof kunnen 25 eventueel van een wapening zijn voorzien.Due to the effective cooling of the inside of the cylinder, problems with cooling of the piston, the cylinder wall and the cylinder head are simplified in all applications. The cylinder wall and the cylinder head are advantageously cooled by a liquid film which is applied to the inner wall of the cylinder during the compression stroke. Also, with a greater advantage, a liquid will be used which evaporates during the cycle so that the evaporation heat contributes to the cooling. The cooling of the cylinder wall and the cylinder head can be further improved by providing it with a porous layer on the inside which is moistened during the compression stroke and keeps the wall cool by evaporation cooling during the work stroke. The cylinder head can be moistened both by splashing liquid during the compression stroke and by the use of spraying devices in the upper part of the cylinder. The cylinder wall and the cylinder head as well as the porous layer can consist of inorganic material, such as metal and ceramic material, or of plastic. Both the ceramic material and the plastic can optionally be provided with a reinforcement.

Wordt het niet wenselijk geacht dat de vloeistof opspat dan kan indien de cilinder een constante dwarsdoorsnede heeft met voordeel een vaste zuiger worden toegepast welke op de vloeistof drijft. De passing van deze zuiger in de cilinder hoeft niet erg nauwkeurig te zijn omdat lek van het hoge druk gas wordt vermeden 4 door de aanwezigheid van de onderliggende vloeistofzuiger. Verder kan de drijvende zuiger licht worden geconstrueerd omdat er vrijwel geen krachten op werken.If it is considered undesirable for the liquid to splash, then if the cylinder has a constant cross-section, a fixed piston can be used which floats on the liquid. The fit of this piston in the cylinder need not be very accurate because leakage of the high pressure gas is prevented by the presence of the underlying liquid piston. Furthermore, the floating piston can be constructed lightly because there are virtually no forces acting on it.

De hierboven beschreven vloeistofzuiger kan zowel worden toegepast in 5 verbrandingsmotoren welke met hete wand/kop ontsteking, vonkontsteking of een ontsteking die het gevolg is van de warmte die ontwikkeld wordt door adiabatische compressie, werken. Verder kan de vloeistofzuiger zowel in tweeslag motoren als in vierslag motoren worden toegepast. In het laatste geval is een buffervat nodig om tijdelijk vloeistof te kunnen opslaan. De druk van de vloeistof in het buffervat moet 10 hoger zijn dan de druk van de verbrandingsgassen in de cilinder aan het eind van de arbeidsslag en lager dan de druk waarmee de verbrandingslucht de cilinder binnenstroomt. Het zal aan een deskundige duidelijk zijn dat, om een m hoge mate constante vloeistofstroom te krijgen, welke voor vrijwel alle toepassingen vereist is, meerdere cilinders nodig zijn waarvan de cycli op elkaar zijn afgesteld om dit doel 15 te bereiken.The liquid piston described above can be used both in combustion engines which operate with hot wall / head ignition, spark ignition or an ignition that is the result of the heat generated by adiabatic compression. Furthermore, the liquid piston can be used in both two-stroke engines and four-stroke engines. In the latter case, a buffer tank is required to temporarily store liquid. The pressure of the liquid in the buffer vessel must be higher than the pressure of the combustion gases in the cylinder at the end of the work stroke and lower than the pressure at which the combustion air flows into the cylinder. It will be clear to a person skilled in the art that, in order to obtain a highly constant liquid flow, which is required for almost all applications, several cylinders are required whose cycles are adjusted to each other in order to achieve this goal.

Gasvormige- en vloeibare brandstoffen zoals olie kunnen worden toegepast alsmede emulsies van olie en water. Omdat de kans op vervuiling van bewegende delen in de motor sterk is verminderd door toepassing van de vloeistofzuiger kunnen ook ashoudende en vaste brandstoffen zoals kolen en suspensies van zulke 20 brandstoffen in water of in olie worden gebruikt.Gaseous and liquid fuels such as oil can be used, as well as oil and water emulsions. Because the risk of contamination of moving parts in the engine is greatly reduced by using the liquid piston, ash-containing and solid fuels such as coal and suspensions of such fuels in water or in oil can also be used.

De meest voor de hand liggende vloeistof voor de vloeistofzuiger is water.The most obvious liquid for the liquid piston is water.

Het is echter niet nodig om hiervoor zuiver water te gebruiken. Zo kunnen bijvoorbeeld zoutoplossingen zoals zeewater worden gebruikt. Dit laatste kan van belang zijn voor toepassing van de vloeistofzuiger op locaties waar geen zoet water 25 ter beschikking staat zoals op zeegaande vaartuigen. Ook kan olie voor dit doel worden gebmikt. Dit is vooral dan interessant als dezelfde olie tevens als brandstof wordt gebruikt hetgeen van belang is bij toepassing van de vloeistofzuiger in pompen in oliepijpleidingen en in olietankers.However, it is not necessary to use pure water for this. For example, salt solutions such as sea water can be used. The latter may be important for the use of the liquid piston at locations where no fresh water is available, such as on sea-going vessels. Oil can also be used for this purpose. This is of particular interest if the same oil is also used as fuel, which is important when using the liquid piston in pumps in oil pipelines and in oil tankers.

1 G - - 51 G - - 5

Vooral in die gevallen waar de zuigervloeistof in een in essentie gesloten circuit circuleert is het van voordeel als de vloeistof een relatief hoge temperatuur heeft. Dit verlaagt onder meer de viscositeit, de oppervlakte spanning en dichtheid hetgeen gunstig werkt op het rendement van de totale cyclus. In het geval dat water 5 wordt gebruikt als zuigervloeistof en er gebruik wordt gemaakt van expansiemachines kan zelfs overwogen worden om bij temperaturen te werken die dicht bij het kookpunt liggen behorende bij de laagste druk, die in de cilinder voorkomt, tijdens de cyclus. De aanwezigheid van meer waterdamp in de lucht is gunstig omdat het de vorming van stikstofoxiden tegengaat. Voorts kan door stoom 10 vorming bij verdere drukverlaging in de expansiemachines extra arbeid worden verricht waardoor het rendement nog toeneemt.Especially in those cases where the piston fluid circulates in an essentially closed circuit, it is advantageous if the fluid has a relatively high temperature. This lowers, among other things, the viscosity, the surface tension and density, which has a favorable effect on the efficiency of the total cycle. In the case that water is used as the piston liquid and expansion machines are used, it may even be considered to work at temperatures close to the boiling point associated with the lowest pressure occurring in the cylinder during the cycle. The presence of more water vapor in the air is favorable because it prevents the formation of nitrogen oxides. Furthermore, steam generation with further pressure reduction in the expansion machines means that additional work can be carried out, whereby the efficiency is further increased.

Het rendement van motoren met een vloeistofzuiger kan zeer hoog liggen. De hoofdredenen hiervoor zijn dat grotere dwarsdoorsneden van de cilinder mogelijk zijn dan bij het gebruik van alleen mechanische zuigers, omdat er minder problemen 15 zijn met passingen, toleranties en uitlijnen en omdat de cilinderwand en kop effectief gekoeld kunnen worden en geen complexe zuigerkoeling is vereist. Als gevolg hiervan is er vrijwel geen beperking meer voor de maximale temperatuur die kan worden toegepast. Hierdoor ontstaat een verbrandingsmotor met een lage oppervlakte/inhoud verhouding per cilinder resulterend in relatief lage 20 warmteverliezen en een hoog rendement. Verder is in die toepassingen waar de vloeistofzuiger niet bestaat uit een laag vloeistof boven een mechanische zuiger de parasitaire energie die normaal voor het smeeroliesysteem is vereist tot een minimum beperkt en worden de mechanische verliezen van drijfstang, krukas en eventuele tandwielkasten vermeden. Zo worden bijvoorbeeld, bij toepassing van 25 een vloeistofturbine voor het opwekken van elektriciteit, de verliezen beperkt tot hydraulische verliezen welke grotendeels in de vloeistofturbine plaatsvinden. Rendement verhogende maatregelen zoals het toepassen van een turbocharger zullen natuurlijk ook met voordeel bij gebruik van een vloeistofzuiger worden 6 toegepast. Het totale rendement voor elektriciteitsopwekking zal 45-65% bedragen afhankelijk van het type en het vermogen van de vloeistofzuiger inrichting.The efficiency of engines with a liquid piston can be very high. The main reasons for this are that larger cross-sections of the cylinder are possible than with the use of only mechanical pistons, because there are fewer problems with fits, tolerances and alignment and because the cylinder wall and head can be effectively cooled and no complex piston cooling is required. As a result, there is virtually no limit to the maximum temperature that can be used. This results in a combustion engine with a low surface area / capacity ratio per cylinder, resulting in relatively low heat losses and a high efficiency. Furthermore, in those applications where the liquid piston does not consist of a layer of liquid above a mechanical piston, the parasitic energy normally required for the lubricating oil system is reduced to a minimum and the mechanical losses of connecting rod, crankshaft and any gearboxes are avoided. For example, when a liquid turbine is used for generating electricity, the losses are limited to hydraulic losses which largely take place in the liquid turbine. Measures for increasing efficiency such as the use of a turbocharger will of course also be used advantageously when using a liquid piston. The total efficiency for electricity generation will be 45-65% depending on the type and capacity of the liquid piston device.

De meest voor de hand liggende toepassing van de vloeistofzuiger is die waarin, in afwezigheid van een of meer mechanische zuigers, drijfstangen en 5 krukas, de vloeistofzuiger wordt gebruikt in een zuigertype pomp waarbij potentiële chemische energie wordt omgezet in hydraulische arbeid. In een tweeslag versie van de vloeistofzuiger motor wordt hierbij tijdens de arbeidsslag vloeistof uit de pomp gedrukt aan de perszijde en wordt de verbrandingslucht gecomprimeerd door de druk van de vloeistof die aan de zuigzijde de pomp binnenstroomt. Een ïo dergelijke pomp kan met voordeel worden toegepast in water- en oliepijpleidingen.The most obvious application of the liquid piston is that in which, in the absence of one or more mechanical pistons, connecting rods and crankshaft, the liquid piston is used in a piston-type pump in which potential chemical energy is converted into hydraulic work. In a two-stroke version of the liquid piston engine, liquid is pressed out of the pump on the discharge side during the work stroke and the combustion air is compressed by the pressure of the liquid that enters the pump on the suction side. Such a pump can advantageously be used in water and oil pipelines.

De hydraulische arbeid kan eveneens worden gebruikt voor het aandrijven van andere hydraulische apparatuur en om, via een turbine- of zuiger expansiemachine, kracht en elektriciteit op te wekken. Ook kan, bij gebruikmaking van een vloeistof die stroom geleidt, de hydraulische arbeid direct worden 15 aangewend voor de opwekking van elektriciteit door deze geleidende vloeistof in een magneetveld heen en weer te bewegen. Tevens is het mogelijk met de vloeistof één of meer gelijk gerichte magneten heen en weer te laten bewegen en met dit wisselende magneetveld elektriciteit op te wekken.The hydraulic work can also be used to drive other hydraulic equipment and to generate power and electricity via a turbine or piston expansion machine. Also, when using a fluid that conducts current, the hydraulic work can be directly used to generate electricity by moving this conductive fluid back and forth in a magnetic field. It is also possible to have one or more equally oriented magnets move back and forth with the liquid and to generate electricity with this alternating magnetic field.

Tenslotte kan de hydraulische arbeid dienen om vloeistof onder druk te 20 genereren welke dient als aandrijfvloeistof in een ejecteur, welke bijvoorbeeld gebruikt kan worden voor de voortstuwing van schepen.Finally, the hydraulic work can serve to generate fluid under pressure which serves as driving fluid in an ejector, which can be used, for example, for propelling ships.

Het zal een deskundige duidelijk zijn dat het gebruik van de vloeistofzuiger beperkt wordt tot toepassingen waarbij de symmetrieas van de cilinders in essentie in verticale toestand gehandhaafd kan worden zoals in stationaire inrichtingen en 25 inrichtingen in bijvoorbeeld locomotieven, binnenvaartschepen en grote zeegaande vaartuigen.It will be clear to a person skilled in the art that the use of the liquid piston is limited to applications in which the axis of symmetry of the cylinders can essentially be maintained in the vertical state, such as in stationary devices and devices in, for example, locomotives, inland vessels and large sea-going vessels.

Tenslotte kan de vloeistofzuiger inrichting ook worden gebruikt voor het maken van synthesegas of stookgas door in plaats van totale verbranding bewust, door een ondermaat zuurstof, partiële verbranding na te streven. In plaats van lucht zal dan 1 0 1 8 o £ 8 7 ook vaak met voordeel met zuurstof aangerijkte lucht of een mengsel van zuurstof en stoom worden gebruikt.Finally, the liquid piston device can also be used to make synthesis gas or fuel gas by deliberately instead of total combustion, by aiming for a partial oxygen deficiency. Instead of air, oxygen-enriched air or a mixture of oxygen and steam will often also often be used.

Indien brandstoffen worden gebruikt die as bevatten wordt met voordeel de maximale temperatuur van de cyclus zo gekozen dat de zich in de brandstof 5 bevindende as smelt en de uitlaat temperatuur zo gekozen dat de as weer vast wordt.If fuels containing ash are used, the maximum temperature of the cycle is advantageously chosen such that the ash contained in the fuel 5 melts and the outlet temperature is chosen such that the ash becomes solid again.

De uitvinding zal nu nader worden verduidelijkt aan de hand van enkele figuren.The invention will now be further elucidated with reference to a few figures.

Fig. 1 toont een inrichting volgens de huidige uitvinding voor een pomp met een motor met één cilinder welke werkt volgens het tweeslag principe, ïo Lucht in cilinder 1 wordt door het omhoog bewegen van de vloeistofzuiger 2 gecomprimeerd. De vloeistofzuiger 2 beweegt omhoog doordat vloeistof 3 via de aanvoerleiding 4 en de geopende klep 5 de cilinder 1 binnenstroomt waarbij klep 6 in de afVoerleiding 7 en de beide gaskleppen 8 en 9 gesloten blijven. Wanneer vloeistofzuiger 2 ongeveer zijn maximale hoogte heeft bereikt wordt brandstof 15 ingespoten via de opening 10 waarna de brandstof en lucht tot ontbranding worden gebracht. Tijdens de verbranding wordt de vloeistofzuiger 2 naar beneden gedrukt waarbij klep 5 en de beide gaskleppen 8 en 9 gesloten zijn en klep 6 in de afVoerleiding 7 geopend is. Wanneer de vloeistofzuiger 2 zijn laagste stand bereikt wordt bij gesloten kleppen 5 en 6 de gasklep 8 geopend om de uitlaatgassen uit de 20 cilinder 1 te laten ontsnappen en wordt gasklep 9 geopend om de cilinder 1 met lucht te vullen waarna de beschreven cyclus wordt herhaald.FIG. 1 shows a device according to the present invention for a pump with a one-cylinder engine which operates according to the two-stroke principle. Air in cylinder 1 is compressed by raising the liquid piston 2. The liquid piston 2 moves upwards because liquid 3 flows into the cylinder 1 via the supply line 4 and the opened valve 5, while valve 6 in the discharge line 7 and the two gas valves 8 and 9 remain closed. When liquid piston 2 has reached approximately its maximum height, fuel 15 is injected via the opening 10, whereafter the fuel and air are ignited. During the combustion, the liquid piston 2 is pressed downwards, with valve 5 and the two gas valves 8 and 9 closed and valve 6 in the discharge line 7 open. When the liquid piston 2 reaches its lowest position, with the valves 5 and 6 closed, the gas valve 8 is opened to allow the exhaust gases to escape from the cylinder 1 and gas valve 9 is opened to fill the cylinder 1 with air, after which the described cycle is repeated.

Fig. 2 toont een inrichting volgens de huidige uitvinding voor een pomp met een motor met één cilinder welke werkt volgens het vierslag principe.FIG. 2 shows a device according to the present invention for a pump with a one-cylinder engine which operates according to the four-stroke principle.

Lucht in cilinder 1 wordt door het omhoog bewegen van de vloeistofzuiger 2 25 gecomprimeerd. De vloeistofzuiger beweegt omhoog doordat vloeistof 3 via de aanvoerleiding 4 en de geopende klep 5 de cilinder 1 binnenstroomt waarbij klep 6 in de afVoerleiding 7, klep 11 in de bodem van de cilinder 1 en de beide gaskleppen 8 en 9 gesloten blijven. Wanneer de vloeistofzuiger 2 ongeveer zijn maximale hoogte heeft bereikt wordt brandstof ingespoten via de opening 10 waarna 8 brandstof en lucht tot ontbranding worden gebracht. Tijdens de verbranding wordt de vloeistofzuiger 2 naar beneden gedrukt waarbij kleppen 5 en 11 en de beide gaskleppen 8 en 9 gesloten zijn en klep 6 in de afvoerleidmg 7 geopend is. Wanneer de vloeistofzuiger 2 zijn laagste stand bereikt wordt bij gesloten kleppen 5 5, 6 en 9, klep 11 in leiding 12 geopend waardoor vloeistof de cilinder 1 binnenstroomt welke de uitlaatgassen uit de cilinder 1 laat ontsnappen door klep 8. Leiding 12 staat in verbinding met een buffervat 13 waarin de druk zodanig is ingesteld dat deze iets hoger is dan de druk van de verbrandingsgassen in de cilinder 1 aan het eind van de arbeidsslag maar iets lager dan de druk waarmee de io verbrandingslucht de cilinder 1 binnenstroomt. Na het ontsnappen van de verbrandingsgassen uit de cilinder 1 wordt klep 8 gesloten en klep 9 geopend waardoor de lucht de cilinder 1 binnenstroomt en de zich daarin bevindende vloeistof weer wordt teruggedrukt via de geopende klep 11 door de leiding 12 naar het vat 13. Hierna wordt de beschreven cyclus herhaald.Air in cylinder 1 is compressed by raising the liquid piston 2. The liquid piston moves upwards because liquid 3 flows into the cylinder 1 via the supply pipe 4 and the opened valve 5, while valve 6 in the discharge pipe 7, valve 11 in the bottom of the cylinder 1 and the two gas valves 8 and 9 remain closed. When the liquid piston 2 has reached approximately its maximum height, fuel is injected via the opening 10, after which 8 fuel and air are ignited. During the combustion, the liquid piston 2 is pressed downwards, with valves 5 and 11 and both gas valves 8 and 9 closed and valve 6 in the discharge line 7 open. When the liquid piston 2 reaches its lowest position, with the valves 5, 6 and 9 closed, valve 11 in line 12 is opened, through which liquid flows into the cylinder 1 which allows the exhaust gases to escape from the cylinder 1 through valve 8. Line 12 is connected to a buffer vessel 13 in which the pressure is adjusted so that it is slightly higher than the pressure of the combustion gases in the cylinder 1 at the end of the work stroke but slightly lower than the pressure at which the combustion air flows into the cylinder 1. After the combustion gases have escaped from the cylinder 1, valve 8 is closed and valve 9 is opened, as a result of which the air flows into cylinder 1 and the liquid contained therein is pushed back again via the opened valve 11 through line 12 to vessel 13. Hereafter the cycle described.

,5 Verder zal het aan deskundigen duidelijk zijn dat diverse verdere modificaties mogelijk zijn zonder de essentie van de uitvinding te verlaten.Furthermore, it will be apparent to those skilled in the art that various further modifications are possible without departing from the essence of the invention.

Claims

1. Device for converting potential chemical energy into work based on the principles of suction nozzles, characterized in that use is made of one or more, in principle vertical, cylinders in which the ignition takes place at the top and the bottom consists of a up and down liquid column performing hydraulic work.

Device according to claim 1, characterized in that the liquid column consists of a relatively thin layer of liquid above a mechanical piston, the machine further being essentially conventional.

3. Device as claimed in claim 1, characterized in that the device does not contain, among other things, mechanical pistons, connecting rods and crankshafts and the hydraulic work of the liquid column is used as such or is used for driving expansion machines that supply power or electricity. is

Device as claimed in any of the claims 2 or 3, characterized in that the motor consists of one or more cylinders with a constant circular cross-section along the essentially vertical axis of symmetry.

5. Device as claimed in claim 3, characterized in that the motor consists of one or more cylinders in the form of a rotationally symmetrical body around an axis of symmetry, which is in principle vertical.

Device according to claim 5, characterized in that the cylinder has a constant annular cross-section.

7. Device as claimed in any of the claims 1-6, characterized in that, for cooling the cylinder wall and / or the cylinder head, a liquid layer is provided on the inside of the cylinder during the raising of the liquid piston.

Device as claimed in claim 7, characterized in that the cooling is wholly or partly based on the evaporation of the liquid film. I ü? o i c 3

Device as claimed in claim 8, characterized in that a porous layer is provided on the inside of the cylinder wall and / or the cylinder head.

Device as claimed in any of the claims 7-9, characterized in that the inside of the cylinder head is moistened by means of a spraying device.

Device as claimed in any of the claims 1-10, characterized in that the cylinder wall, and / or the cylinder head and / or the porous layer consists of an inorganic material.

Device as claimed in claim 11, characterized in that the cylinder wall, and / or the cylinder head and / or the porous layer consists of a metal,

Device as claimed in claim 11, characterized in that the cylinder wall, and / or the cylinder head and / or the porous layer consists of a ceramic material, whether or not reinforced.

Device as claimed in any of the claims 1-10, characterized in that the cylinder wall and / or the cylinder head and / or the porous layer consist of a plastic, whether or not reinforced.

Device as claimed in any of the claims 1, 2, 3, 4, 6-14, characterized in that a fixed piston is arranged on top of the liquid piston which floats on the liquid.

Device as claimed in any of the claims 1-15, characterized in that use is made of ignition on a hot wall of the cylinder.

Device as claimed in any of the claims 1-15, characterized in that use is made of spark ignition.

18. Device as claimed in any of the claims 1-15, characterized in that use is made of an ignition resulting from the wanute developed by adiabatic compression.

Device as claimed in any of the claims 1-18, characterized in that the device operates according to the two-stroke principle.

Device as claimed in any of the claims 1-18, characterized in that the device operates according to the four-stroke principle and use is made of a II buffer vessel for the liquid in which the pressure is set such that it is slightly higher than the pressure of the combustion gases in the cylinder at the end of the stroke but slightly lower than the pressure at which the combustion air flows into the cylinder.

Device as claimed in any of the claims 19 and 20, characterized in that the device has at least 2 cylinders.

Device as claimed in any of the claims 19 and 20, characterized in that the device has at least 4 cylinders.

Device as claimed in any of the claims 1-22, characterized in that gas is used as fuel.

Device as claimed in any of the claims 1-22, characterized in that a flammable liquid is used as fuel.

Device according to claim 24, characterized in that an oil is used as a fuel. is

Device as claimed in any of the claims 1-22, characterized in that an oil and water emulsion is used as a fuel.

Device as claimed in any of the claims 1-22, characterized in that a solid substance is used as fuel.

28. Device as claimed in any of the claims 1-22, characterized in that a suspension of a solid fuel in water is used as fuel.

Device as claimed in any of the claims 1-22, characterized in that suspension of a solid fuel in oil is used as fuel.

Device as claimed in any of the claims 1-29, characterized in that water is used as the piston liquid.

Device according to one of claims 1 to 29, characterized in that a saline solution is used as the piston liquid.

Device according to claim 31, characterized in that seawater is used as the piston liquid.

Device as claimed in any of the claims 1-29, characterized in that an oil is used as the piston liquid.

Device as claimed in any of the claims 24-29, characterized in that the same medium is used as fuel and as piston liquid.

A device according to any one of claims 1-34, characterized in that the efficiency of the device is increased in that the piston fluid has an elevated temperature.

An apparatus according to any one of claims 30. 31 and 32, characterized in that the piston fluid has a temperature close to the boiling point that belongs to the lowest pressure occurring in the cylinder during the cycle.

Device according to one of claims 1 to 36, characterized in that a turbocharger is used.

Device as claimed in any of the claims 3-19 or 21-37, characterized in that the liquid piston is used in a two-stroke type of motor which serves as a pump, wherein the liquid is pressed out of the pump on the delivery side during the work stroke. and the combustion air is compressed by the pressure of the liquid on the suction side of the pump.

An apparatus according to any one of claims 3-37, characterized in that the liquid piston is used to drive a liquid expansion machine which is used as a power source for generating power or electricity.

40. Device as claimed in any of the claims 3-29 or 31-37, characterized in that the device is used to generate electricity when a piston liquid that conducts current in a magnetic field moves back and forth.

Device as claimed in any of the claims 3-37, characterized in that the device is used to generate electricity when using a piston liquid that causes one or more rectangular magnets to move back and forth with the liquid column.

Device as claimed in any of the claims 3-37, characterized in that the liquid piston is used for driving an ejector.

Device as claimed in claim 42, characterized in that the ejector is used for propulsion of vessels.

An apparatus according to any one of claims 1-39, characterized in that the apparatus is used for the production of a combustible gas.

An apparatus according to claim 44, characterized in that the apparatus is used for the production of synthesis gas.

An apparatus according to any one of claims 44 and 45, characterized in that the apparatus is used for the production of a combustible gas using oxygen-enriched air or mixtures of oxygen and steam.

A device according to any one of claims 1-22 or 24-46, characterized in that if fuels containing ash are used, the maximum temperature of the cycle is chosen such that the ash contained in the fuel melts and the outlet temperature is chosen so that the axis becomes solid again.