Fr eikolben-Druckgaserzeuger. Die Erfindung betrifft einen Freikolben- Druckgaserzeuger mit einer Umschaltein richtung zwischen Druckgaserzeuger und Verbrauchsstelle, insbesondere zum Anlassen des Druckgaserzeugers.
Es ist bekannt, bei Freikolben-Druckgas- erzeugeranlagen, bei welchen mehrere Frei kolben-Druckgaserzeuger an eine gemeinsame Druckleitung bezw. an eine gemeinsame CTasturbine angeschlossen sind, zur Lei stungsregelung einzelne Druckgaserzeuger ab- bezw. zuzuschalten. Da das Zuschalten der Druckgaserzeuger bei vollem Gegendruck erfolgt, wird der Druckgaserzeuger schon bei den ersten Hüben hoch belastet.
Dadurch ist nicht nur das Anlaufen erschwert, son dern es entstehen auch Schwierigkeiten in Hinsicht auf die thermische und mechanische Beanspruchung des Druckgaserzeugers, sowie hinsichtlich der Betriebsüberwachung.
Bei Druckluftkraftanlagen ist es nun schon bekannt, in die Druckluftleitung ein 1J mschaltventil einzubauen, durch welches man beim Anlassen der den Drucklufterzeu- ger antreibenden Kraftmaschine die Druck luftmaschine mit der Atmosphäre verbindet. Der Drucklufterzeuger arbeitet dann ohne Gegendruck und seine Antriebsmaschine, zum Beispiel eine Brennkraftmaschine, kann leicht angelassen werden.
Die Erfindung ermöglicht, jene Nachteile zu vermeiden und besteht darin, dass die in den Weg des Druckgases eingebaute Um schalteinrichtung als Raum ausgebildet ist, der einerseits mit der Verbrauchsstelle, an derseits mit einer Leitung absperrbar verbun den ist, in welcher der Druck kleiner ist als hinter der Absperrvorrichtung zwischen dem Druckgaserzeuger und der Verbrauchsstelle.
Vorteilhafterweise wird die Absperrvorrich tung zwischen dem Druckgaserzeuger und der Verbrauchsstelle selbsttätig in Abhän gigkeit von einem Unterschied im Druck am DruckgasaustTitt des Druckgaserzeugers und hinter der Absperrvorrichtung zwischen dem Druckgaserzeuger und der Verbrauchsstelle betätigt. Auch können die beiden Absperr- organe der Umschalteinrichtung einen ge meinsamen Antrieb aufweisen.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Druckgaserzeuger mit seinem Anschluss an eine Druck- und eine Abgasleitung; Fig. 2 stellt eine Umschalteinrichtung dar.
Der Freikolben-Druckgaserzeuger 1 ge mäss Fig. 1 hat zwei Kompressorzylinder 2 und dazwischen einen Brennkraftzylinder 3, in denen die Freikolben 4 arbeiten. Die Kom- pressorzylinder 2 saugen die atmosphärische Luft durch die Ansaugstutzen 5 an und för dern die verdichtete Luft in die Sammellei tung 7, die zu den Einlassschlitzen 8 des Brennkraftzylinders 3 führt.
Der Brennstoff wird dem Brennkraf tzylinder 3 durch die Düse 9 zugeführt. Die Druckgase entweichen durch die Auslassschlitze 10 und die Lei- tung 11 in den Druckgasbehälter 121. Der Druckgasbehälter 12 kann über das Absperr organ 13 mit der zur nicht gezeichneten Ver brauchsstelle führenden Druckleitung 14, und über das Absperrorgan 15 mit der Ab gasleitung 16 verbunden) werden, die bei 17 in die Atmosphäre mündet.
Wenn die Druckleitung 14 unter vollem Druck steht und der Druckgaserzeuger 1 an gelassen werden soll, so wird das Absperr organ 1'3, sofern es nicht bereits beim Abstel len des Druckgaserzeugers 1 geschlossen wor den ist, zugemacht und das Absperrorgan 15 zur Abgasleitung 16 geöffnet.
Nachdem die Freikolben 4 des Druckgaserzeugers 1 in Bewegung gesetzt worden sind, wird der Druckgaserzeuger 1 zunächst im Leerlauf betrieben, wobei die durch die Auslassschlitze 10 austretenden Druckgase über die Abgas- leitung 16 ins Freie entweichen.
Anschlie ssend wird durch langsames Schliessen des Absperrorganes 15 der Gegendruck des Druckgaserzeugers 1, das heisst der Druck im Druckgasbehälter 12, allmählich erhöht, bis er auf den in der Druckleitung 14 herr schenden Druck gestiegen ist. Nun erfolgt die Öffnung des Absperrorganes 13 und das vollständige Abschliessen des Absperrorganes 15, so dass der Druckgaserzeuger 1 nunmehr unter vollem Druck arbeitet.
In Fig. 2 werden die Auslassschlitze 10 des Brennkraftzylinders des Druckgaserzeu- gers über den Raum 12 mittels des Absperr ventils 19 mit der Druckleitung 14 und mit tels des Absperrventils 20 mit der Abgaslei tung 16 verbunden. Das Absperrventil 19 wird durch den Kolben 21 des Servomotors 22 betätigt, indem es jeweils beim Schliessen durch den Druck der Druckflüssigkeit, zum Beispiel Drucköl, auf den Kolben 21 entge gen der Feder 31 auf seinen Sitz gedrückt wird.
Die Zuflussleitung 24 und die Abfluss- leitung 2,5 für die Druckflüssigkeit des Ser vomotors 22 werden durch den Kolbenschie ber 26 gesteuert. Das Druckmittel tritt durch die Leitung 24 in den Raum 2 7 und von dort durch die Bohrung 29 unter den Kolben 21. Der Raum über dem Kolben 21 ist durch die Öffnung 30 mit der Atmosphäre verbun den. Der Kolbenschieber 2ss ist mit einem unter dem Druck einer Feder 36 stehenden Kolben 32 im Zylinder 33 versehen, der mit tels der Rohrleitungen 34 und 35 mit dem Raum 12 bezw. mit der Leitung 14 in Ver bindung steht.
Bei unter Druck stehender Druckleitung 14 und entlastetem Raum 12 wird der Kol ben 32 entgegen der Wirkung der Feder 36 nach oben gedrückt und der Kolbenschieber 2'6 in der gezeichneten Stellung gehalten. Beim langsamen Schliessen des Ventils 20 steigt der Druck in dem Raum 12. Der Kol ben 32 wird auch auf der obern Seite bela stet.
Sobald der Druck in dem Raum 12 zum Beispiel so hoch ist, wie in der Leitung 14, wird durch den Druck auf der obern Fläche des Kolbens 32: zusammen mit dem Druck der Feder 36 der Druck auf der untern. Seite des Kolbens 32 überwunden.
Dann bewegt sich der Kolben 32 mit dem Kolbenschieber 26 nach unten, so dass die Druckmittelzufuhr- leitung 24 geschlossen und die Abflussleitung 25 mit dem Raum 27 verbunden wird. In folgedessen tritt das Druckmittel aus dem untern Raum des Servomotors 22 aus und der Kolben, 21 wird durch die Feder 31 nach unten gedrückt und öffnet das Ventil 19. Alsdann wird das Ventil 20 vollständig ge schlossen. Beim Abschalten des Druckgas erzeugers 1 wird das Ventil 20 geöffnet.
Der Druck in dem Raum 12 sinkt, so dass der Kolben 32, auf der obern Seite weniger belastet als auf der untern Seite, mit dem Kolbenschieber 26 nach oben getrieben wird. Nach dem Öffnen der Leitung 2.1 und dem Schliessen des Druckmittelabflusses 25 tritt Druckmittel unter den Kolben 21; dieser schliesst infolgedessen das Ventil 19.
Wenn mehrere Freikolben-Druckgaser- zeuger an eine gemeinsame Druckleitung, bezw. gemeinsam an eine Gasturbine ange schlossen sind, so ermöglicht die Erfindung die Inbetriebsetzung und Zuschaltung, sowie die Abschaltung und Ausserbetriebsetzung einzelner Druckgaserzeuger ohne Störungen oder Unterbrechungen der Druckgaslieferung der andern Druckgaserzeuger, bezw. des Gas turbinenbetriebes.
Als weiterer Vorteil er gibt sich, dass der Leerlauf der einzelnen Druckgaserzeuger erleichtert wird, indem die Leerlaufarbeit infolge des kleineren Gegendruckes sich verringert.
Die Zwischenschaltung eines Druckgas behälters zwischen Druckgaserzeuger und Abschlussorgane zur Druck- und zur Abgas leitung ergibt den Vorteil, dass die Druck erhöhungen, bezw. Druckstösse beim Austritt von Druckgas aus dem leerlaufenden Druck- gaserzeüger infolge des Volumens des Druck gasbehälters gemildert werden, so dass der Gang des leerlaufenden Druckgaserzeugers beim Erhöhen des Gegendruckes zum Zu schalten auf die Druckleitung nicht beein trächtigt wird.
Das Ventil 20 könnte in Ab hängigkeit von einer Betriebsgrösse des Frei kolben-Druckgaserzeugers, zum Beispiel von der Eapansionshubendlage oder der Brenn stoffzufuhr so gesteuert werden, dass es im Leerlauf geöffnet und bei Belastung ge schlossen wird. Für die Ventile 19 und 20 kann eine Fernsteuerung vorgesehen sein; dabei können sie gemeinsam zum Beispiel von derselben Welle oder demselben Motor betätigt werden. Auch können die Ventile 19 und 20 zu einem einzigen Umschaltorgan vereinigt sein, das den Druckgaserzeuger entweder mit der Abgasleitung 16 oder mit der Druckleitung 14 verbindet.
In der Druck leitung 14 kann ein Rückschlagventil einge baut sein, das bei offenem Ventil 19 und geringem Gegendruck am Druckgasaustritt des Druckgaserzeugers ein Austreten von Druckgas aus der Druckleitung 14 in den Druckgaserzeuger verhindert.
Die verdichtete Luft der Luftkompres soren kann anstatt vollständig den Einlass schlitzen 8 zugeführt, zum Teil unter Um gehung des Brennkraftzylinders 3 mit den Abgasen vermischt werden. Auch kann an Stelle einer Gasturbine ein Kolbenmotor vor gesehen sein. Die Druckgase können auch in einem industriellen Heizungsnetz verwendet werden. Ferner kann der Freikolben-Druck- gaserzeuger einen Teil seiner Leistung zum Beispiel auf elektrischem Wege mittels eines Generators zum Beispiel mit geradlinig be wegtem Anker abgeben.
An Stelle des Um schaltens des Druckgaserzeugers 1 von der Druckleitung auf die Abgasleitung, bezw. eines unmittelbaren Abgasaustrittes ins Freie, kann der Druckgaserzeuger 1 auf einen Behälter oder eine Leitung mit geringerem Druck als in der Leitung 14 geschaltet wer den.
Auch kann bei Anlagen mit mehreren Druckgaserzeugern im Leerlauf die verdich tete Luft einzelner nur zu einem Teil den Einlassschlitzen zugeführt und zum andern Teil als Spülluft für andere leerlaufende Freikolben-Druekgaserzeuger verwendet wer den, bei denen im Leerlauf keine Luft ver dichtet und die Rückführungsenergie für die Freikolben zum Beispiel durch Luftkissen er zeugt wird.