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Explosionspumpe mit schwingender Flüssigkeitssäule zur Förderung von
Flüssigkeit oder Luft. Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zusammenpressen
von Gasen durch Explosion eines brennbaren Gemisches. Meist wird die Vorrichtung
zum Komprimieren von Luft Anwendung finden. Eine Flüssigkeitssäule wird als Kolben
zwischen das Gemisch und das zusammenzupressende Gas eingeschoben. Die Explosion
erfolgt in einem mit den erforderlichen Ventilen ausgerüsteten Raum, der durch Rohre
mit einer beliebigen Anzahl von Räumen in Verbindung steht, in denen das Gas zusammengepreßt
und aus denen es unter Druck abgeführt wird. Die Flüssigkeit befindet sich in den
Verbindungsrohren zwischen dem Explosionsraum und einem oder mehreren Windkesseln.
Die Explosion treibt die Flüssigkeit in die Windkessel, welche mit Gas unter atmosphärischem
Druck gefüllt werden. Die Flüssigkeit steigt in diesen Kammern auf und preßt das
Gas darin zusammen, während die Verbrennungsgase in der ersten Kammer sich ausdehnen.
Unter dem Einfluß des der Flüssigkeit erteilten Arbeitsvermögens bewegt sie sich
unter Umständen noch weiter, nachdem die Spannung der Verbrennungsgase unter atmosphärischem
Druck gesunken ist, und saugt dadurch Spülluft in die Verbrennungskammer. Die Ausströmungsöffnung
des Gases aus den Kompressoren wird* geschlossen, ehe die Flüssigkeit aufgehört
hat zu steigen, der eingeschlossene Rest wird daher weiter zusammengepreßt und bildet
einen Luftbuffer, der die Flüssigkeit in die Verbrennungskammer wieder zurücktreibt,
aus der sie die Verbrennungsprodukte ausstößt. Die Flüssigkeit bewegt sich unter
dem Einfluß ihres Arbeitsvermögens noch weiter, nachdem die Spannung des Luftbuffers
im Kompressor unter Atmosphärendruck gefallen ist, und saugt eine frische Ladung
Gas in den Kompressor. Das aus der Verbrennungskammer ins Freie führende Ventil
wird geschlossen, ehe die Flüssigkeit zur Ruhe kommt, und es bildet. sich infolgedessen
auch in der Verbrennungskammer ein Luftbuffer. aus dem Rest der Verbrennungsprodukte,
der die Flüssigkeit wieder in den Kompressor treibt, in welchem diese jetzt die
vorher eingesaugte Gasladung zusammenpreßt. Die Flüssigkeit setzt ihre Bewegung
fort, nachdem die Spannung der gepreßten Verbrennungsprodukte in der ersten Kammer
unter Atmosphärendruck gesunken ist, und saugt dabei eine neue Ladung brennbaren
Gemisches in die Verbrennungskammer. Nachdem die Flüssigkeit zur Ruhe gekommen ist,
treibt die Gasladung im Kompressor sie zum zweiten Male in die Verbrennungskammer
zurück, wo sie die frische Brennstoffladung zusammenpreßt. Die Entzündung dieser
Ladung leitet einen neuen Arbeitsvorgang ein.
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Der Arbeitsvorgang wird eingeleitet und fortgesetzt, indem der Druck
gepreßter Gase in den Luftbuffern in Bewegungsenergie einer Flüssigkeit umgesetzt
wird. Dieser Gedanke ist völlig neu.
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Es ist bekannt, bei Explosionsmaschinen
eine Flüssigkeit
zwischen den Kolben und das Gemisch einzuschalten, es ist ferner bekannt, Luft durch
Dampf zusammenzupressen und eine Flüssigkeit als Kolben zwischen Luft und Dampf
zu gebrauchen, es ist aber nicht bekannt, das Arbeitsvermögens einer Flüssigkeit
in der geschilderten Weise auszunutzen.
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Fig. i zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung mit einem Kompressor,
Fig.2 eine Ausführungsform, bei der die Menge der zusammengepreßten Luft verändert
werden kann, Fig. 3 eine Ausführungsform mit zwei abwechselnd arbeitendenVerbrennungskammern,
Fig. 4. eine Abänderung der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform, bei - der die
Menge der zusammengepreßten Luft verändert werden kann.
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Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der bei jedem Hub frische Flüssigkeit
aufgenommen wird, -Fig.6 eine ähnliche Ausbildung mit zwei Explosionskammern.
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Fig. 7 zeigt eine abgeänderte Form der zur Verbrennungskammer gehörigen
Teile der-in Fig.6 dargestellten Ausführungsform.
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Fig.-8 zeigt die Vorrichtung -nach der Erfindung mit einem Hilfsluftbehälter
zur Bildung eines Luftkissens versehen.
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Fig. g zeigt eine Anordnung, bei der der Windkessel in der Verbrennungskammer
liegt.
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Fig. io zeigt eine Vorrichtung, die gleichzeitig zum Pressen von Luft
und Heben von Wasser dient.
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Fig. i i ist ein Grundr iß einer Anordnung des Verbindungsrohres zwischen
Verbrennungskammer und Kompressor, bei welcher die wirksame -Länge dieses Rohres
verändert werden kann.
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Fig. 12 zeigt eine Vorrichtung, die den Drück, bei dem sich das Luftauslaßventil
des Windkessels öffnet, konstant erhält.
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Fig. 13 und 14 sind Meß- und Regelvorrichtungen für das brennbare
Gemisch.
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Fig. 15 ist eine Vorrichtung, welche den wirksamen Inhalt der Verbrennungskammer
abzuändern gestattet.
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Fig. 16 zeigt eine Vorrichtung, welche eine große Luftmenge unter
geringem Druck liefert.
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Fig.17 ist eine Ausführungsform, bei weicher zwei Kammern abwechselnd
als Verbrennungs- und Kompressörkammer wirken, zum Zweck, die gelieferte Preßluft
mit Verbrennungsprodukten zu schwängern.
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Fig. 18 und i9 zeigen Vorrichtungen, die Luft von höherem oder geringerem
Druck als den der Atmosphäre dem Kompressor zuführen. Fig. i zeigt eine der einfacheren
Ausführungsformen der Erfindung, bei denen nicht bei jedem Arbeitsgang frische Flüssigkeit
zugeführt wird. i ist die Verbrennungskammer, 3 ist der Kompressor. Ein Rohr4 verbindet
die beiden Kammern. Die Verbrennungkammer i hat ein Einlaßventil 5 für die Füllung
und ein Auslaßventil 6 für die verbrannten Gase; der Kompressor hat ein Saugventil
14 und im Druckrohr 19 ein Rückschlagventil 15. Außerdem arbeitet im Rohr
r9 ein Ventil 16, welches auf einem über ihm liegenden Sitz abdichtet.
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Bei- der gezeichneten Stellung der Ventile sind die Kammern i und
3 bis zu einer gewissen Höhe mit Flüssigkeit gefüllt, eine Ladung verdichteten Gasgemisches
befindet sich im oberen Teil der- Kammer i, und der obere Teil der "I#-.arnmer 3
ist mit Luft unter atmosphärischem Druck gefüllt. Wenn in Kammer i Gemisch entzündet
wird, so sinkt die Flüssigkeit in Kammer i, steigt in Kammer 3 und preßt dabei in
dieser Kammer die Luft zusammen. Das Ventil 15 öffnet sich, sobald der Druck in
Kammer 3 den Druck der bereits aufgespeicherten Luft übersteigt. Das Ventil 16 ist
so belastet, daß es die Luft nicht anheben und gegen seinen Sitz' andrücken kann,
es bleibt daher vorläufig offen. Wenn aber die steigende Flüssigkeit das Ventil
16 erreicht, so nimmt sie das Ventil mit und preßt es gegen -seinen Sitz und schließt
damit der Luft- den Austritt aus Kammer 3 ab. Die in dem den Stutzen i9 umgebenden
Raum eingesperrte Luft wird so lange zusammengepreßt, bis die Flüssigkeit zur Ruhe
kommt. Inzwischen expandieren in der Pumpe i die verbrannten Gase. Auslaßventil
6 wird durch eine, der Deutlichkeit halber nicht gezeichnete Feder auf seinem Sitz
gehalten, deren Spannung so bestimmt wird., daß das Ventil 6 sich öffnet, wenn der
Druck in Kammer i etwa gleich dem äußeren Luftdruck geworden ist.
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Einlaßventil5 wird durch eine Feder geschlossen gehalten. Wenn die
Flüssigkeit sich noch weiterbewegt, nachdem Ventil 6 sich geöffnet hat, werden Luft
und Verbrennungsprodukte durch das Ventil an- oder zurückgesogen. Sobald die Flüssigkeit
zur Ruhe gekommen ist, treibt der im Kopf der Kammer 3 eingesperrte Luftbuffer die
Luft in Kammer i aufwärts und stößt die Verbrennungsprodukte aus, bis die Flüssigkeit
das Ventil 6 erreicht, es durch ihren Stoß schließt, und,. weiter steigend, die
im Kopf der Kammer abgeschlossenen Gase zusammenpreßt. Die Gasmenge, welche in Kammer
i abgesperrt und gepreßt wird, hängt offenbar von der Länge ab, um welche das Rohr
des Ventils -6.in- die Kammer_i hineinragt. . Während
in Kammer
i die Gase ausgestoßen und schließlich abgesperrt und gepreßt werden, sinkt die
Flüssigkeit in Kammer 3, öffnet durch Saugwirkung das Ventil 14 und zieht eine frische
Ladung Luft in die Kammer. Auf dem zu Ventil 14 gehörigen Einlaßrohr ist eine Klinke
12 drehbar gelagert, die durch eine Feder 18 nach rechts gezogen wird. Wenn das
Ventil-14 sich öffnet, und sein Stift sich demgemäß abwärts bewegt, wird die Klinke
12 durch Feder 18 über einen Ring 17 auf dem Stift des Ventils 14 gezogen und dadurch
das geöffnete Ventil gesperrt. Wenn das Venti16 sich öffnet, um die verbrannten
Gase auszulassen, so greift ein Stift 29 auf seiner Spindel an den Winkelhebel :27,
28 und zieht diesen nach unten, eine Bewegung, die sich auch auf den Winkelhebel
24, 25 überträgt, bis seine Schenkel 24 sich gegen einen Stift 23 in der Spindel
des Ventils 5 legen. Am Schenkel 25 greift eine Feder 3o an, deren anderes Ende
an einer geeigneten Stelle der Pumpe befestigt ist. '\Venn der Schenkel
25 in der angegebenen Weise nach links gezogen wird, so dreht sich die Feder
30 mit, bis sie links vom Drehpunkt des Winkelhebels liegt und durch ihre
Spannung den Hebel in dieser Lage sperrt. Zwei weitere Federn 33 und 34 greifen
einerseits an den Schenkeln 27 und 25, andererseits an demselben Punkt einer Stange
31 an. Diese verbindet die Klinken 13 und 21, welche dazu dienen, die Ventile 6
und 5 zu sperren, indem sie unter die Bunde 2o bzw. 22 ihrer Spindeln greifen. Wenn
die Hebel 27, 28 und 24, 25 nach links gezogen werden, so wird Feder 33 gespannt
und Feder 34 entspannt. Die Folge ist, daß beide Klinken 13 und 21 nach links gezogen
werden. Diesem Zug können sie aber vorläufig nicht folgen, da, wenn Ventil 6 offen
ist, die Klinke 13 gegen seinen Bund 2o anliegt. Wenn aber das Venti16 durch den
Stoß der aufsteigenden Flüssigkeit geschlossen wird, so hebt sich Bund 20, und die
Klinke 13 kann unter ihm einschnappen und das Venti16 sperren. Das Ventil 6 kann
sich also nicht öffnen, wenn die Flüssigkeit abermals zur Ruhe kommt, und die eingeschlossenen
Verbrennungsrückstände expandieren, wohl aber öffnet die weitere Abwärtsbewegung
der Flüssigkeit durch Saugwirkung das Ventil 5 und zieht frisches Gemisch in Kammer
i. Auf dem Stift des Ventils 5 ist ein Anschlag 7, der, wenn das Ventil 5 sich öffnet,
den Winkelhebel 8 dreht. Dieser Hebel ist durch Stange i i mit Klinke 12 -verbunden,
so daß Ventil 5 die Klinke 12 nach links gegen die Wirkung der Feder 18 zielet und
das Ventil 14 freigibt, welches durch seine Feder geschlossen .wird. Ein Teil der
angesaugten Luft wird also wieder aus der Kammer 3 ausgestoßen, ehe Ventil 5 sich
öffnet und Ventil 14 schließt, döch wird dies absichtlich zugelassen, damit die
in Kammer 3 ansteigende Flüssigkeit das nötige Arbeitsvermögen erlangen' kann, ehe
der Druck in Kammer i auf Atmosphärendruck sinkt. Die weiter steigende Flüssigkeit
preßt die Luft in Kammer 3 zusammen, bis die Flüssigkeit wieder zur Ruhe kommt.
Wenn Ventil 5 sich öffnet, so zieht es durch Stift 23 den Winkelhebel 24 wieder
in die gezeichnete Stellung, Feder 30 stellt sich auf die rechte Seite des
Hebeldrehpunktes ein und sucht ihn in seiner Stellung zu halten, Feder 34 wird gespannt
und drückt Klinke 21 gegen den Bund 22 des Ventils 5. Wenn die Saugvirkung in Kammer
i nicht mehr genügt, das Ventil 5 offenzuhalten, so wird es durch seine Feder geschlossen
und Klinke 21 schnappt infolgedessen unter Bund 22 ein und sperrt Ventil 5, während
gleichzeitig Klinke 13 durch Stange 31 unter dem Bund 2o des Ventils 6 hervorgezogen
wird und das Ventil freigibt. Winkelhebel 27, 28 kehrt natürlich auch in die gezeichnete
Stellung zurück. Die Flüssigkeit kommt jetzt abermals zur Ruhe, die zusammengepreßte
Luft in Kammer 3 dehnt sich aus, treibt die Flüssigkeit nach Kammer i zurück und
preßt das dort befindliche Gasluftgemisch zusammen. Die Entzündung desselben leitet
einen neuen Arbeitsgang ein. Es ist zweckmäßig, die ,Menge des in Kammer i eingesaugten
Gasgemisches zu messen, damit die Vorrichtung gleichmäßig arbeitet. Es empfiehlt
sich, die Gasmenge durch eine Meßvorrichtung so zu bestimmen, daß sie in der Kammer
i unter Atmosphärendruck expandiert. Diese Verdünnung in Kammer i unterstützt die
Spannung der in Kammer 3 gepreßten Luft und erteilt der Flüssigkeit auf ihrem Wege
nach der Kammer i weitere Bewegungsenergie zu.
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Die Ausführungsform nach Fig..2 dient dazu, die Wirkung des Kompressors
zu verändern, und zwar in dem Sinne, daß entweder eine große Luftmenge mit geringem
Druck oder eine kleine Luftmenge mit hohem Druck fördert. Die Ventile 5, 6, 14,
15, 16 sind dieselben wie in Fig. i und arbeiten in derselben Weise. In der Kammer.-
ist außerdem ein in die Außenluft mündendes Rohr 2o angebrächt, welches in die Kammer
3 hineinragt und am Ende ein Ventil 21 hat. Die Ventile werden so gesteuert, daß,
unabhängig von der in Kammer 3 eingesaugten Luftmenge, die Luftmenge, welche gepreßt
wird, nicht größer werden kann, als der Rauminhalt der Kammer 3 über der Unterkante
des Rohres 2o. Durch entsprechende Einstellung dieses Rohres kann also die Luftmenge,
welche gepreßt wird, verändert werden. Der
Stift des Ventils 21
hat einen Anschlag .22 und einen Ring 23, der mit einem Arm eines Winkelhebels 2:1.
und einer Sperrklinke 25 in Eingriff kommen kann. Der Winkelhebel 2.4 ist durch
Stange 26 mit dein Winkelhebel 8 gekuppelt, der, wie in Fig. i, an einen Stift 7
auf dem Stift des Einlaßventils 5 greift. Die Klinke 25 ist durch Stange 2; mit
Klinke 28 gekuppelt, die unter den Ring 29 auf dem Stift des Ventils 5 greift. Die
Stange 27 ist so bemessen, daß die K1inl:en a5, 28 nicht zti gleicher Zeit unter
die Ringe 23, 29 greifen können. Die Stangen 26, 27 sind durch zwei Federn 30, 31
gekuppelt, so claß Stange 27 den Bewegungen der Stange 26 zu folgen strebt. Eine
am Winkelliebel8 wirkende, nicht dargestellte Feder sichert die Endstelhingen der
Stange 26.
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Das Ventil 21 öffnet sich durch sein eigenes Gewicht und zieht dabei
durch den Anschlag 22 den Winkelhebel ,24. nach rechts, der die Stange 26 und durch
Feder 3,0 auch die Stange 27 nach rechts zieht. Hierdurch legt sich die Klinke 25
an den Ring 23 auf dein Stift des Ventils 21, so daß, wenn das Ventil 21 sich schließt,
die Klinke 25 unter den Ring 23 einschnappt und das Ventil sperrt. In dieser
Stellung der Klinke 2- ist auch die Klinke 28, «-elche unter den Bund .2g auf der
Stange des Ventils 5 greift, nach rechts verschoben, also mit dem Bund 2g nicht
im Eingriff.
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In Fig.2 ist angenommen, daß eine Explosion stattgefunden hat und
daß die Gase expandiert haben, bis die in Kammer 3 steigende Flüssigkeit durch ihren
Stoß das Ventil 21 geschlossen hat, welches in dieser Stellung durch Klinke 25 in
der geschilderten Weise gesperrt wird. Wenn die Flüssigkeit in Kammer 3 weiter steigt,
so wird die Luft, der der Außenweg durch Rohr2o abgeschnitten ist, gepreßt und durch
Rohr ig abgeführt, bis das Ventil 16 in der bei Fig. i gebildeten Weise durch die
Flüssigkeit geschlossen und die in der Kammer 3 zurückbleibende Luft als Buffer
gepreßt wird. In Kammer i öffnet sich Ventil 6 bei Atmosphärendruck, während das
Ventil s geschlossen bleibt. Wenn der Luftbuffer in Kammer 3 die Flüssigkeit nach
Kammer i zurücktreibt, werden die verbrannten Gase durch Ventil 6 ausgestoßen, bis
das Ventil 6 durch den Stoß der Flüssigkeit geschlossen und der Rest der Gase in
Kammer i gepreßt wird. Wenn in Kammer 3 ungefähr Atmosphärendruck herrscht, wird
Ventil 14 geöffnet und durch Klinke i2 gesperrt und frische Luft wird eingesogen.
Ventil 21, bleibt durch Klinke 25 gesperrt. Jetzt expandiert das Gas in Kammer i
und treibt die Flüssigkeit zurück nach Kammer 3, wodurch das von Klinke 28 schon
vorher freigegebene Ventil 5 durch Saugwirkung geöffnet und eine frische Gemischladung
in Kammer i eingesogen wird. Sobald Ventil s sich öffnet, wird Klinke 12 durch Winkelhebel
8 und Stange i i nach links gezogen, und Ventil 14 schließt sich. Gleichzeitig zieht
Winkelhebe18 den Winkelhebe124 nach links und würde auch durch die federnde Verbindung
zwischen den Stangen 26 und 27 die Klinken 25 und 28 nach links ziehen und das Ventil
21 freigeben, wenn nicht Klinke 28 sich gegen den Bund 29 auf dem Stift des Ventils
5 legte, so daß beide Klinken 25 und 28 sich nicht verstellen können, und Ventil
ei gesperrt bleibt. Die Flüssigkeit steigt weiter in Kammer 3 und preßt den Luftbuffer
darin zusammen. Wenn die Flüssigkeit zur Ruhe kommt, hört die Saugwirkung auf Ventil
5 auf, und das Ventil wird durch seine Feder geschlossen. Nun schnappt Klinke 28
unter den Bund 29 ein und zieht Klinke 25 finit sich nach links, welche nun Ventil
21 freigibt. Das Ventil kann sich öffnen, sobald in Kammer 3 atmosphärischer Druck
herrscht. Der Luftbuffer. in Kammer 3 expandiert jetzt und treibt die Flüssigkeit
in Kammer i hoch, wo sie das Explosionsgemisch zusammenpreßt, während- unter dem
sinkenden Druck in Kammer 3 das Ventil 2i sich öffnet und den Winkelhebel 24 in
die gezeichnete Stellung bringt. Die Klinke 25 legt sich nun gegen den Bund 23 auf
dem Stift des Ventils 21, so daß, wenn das Ventil 21 sich wieder schließt, Klinke
25 unter den Bund 23 einschnappt, während, Klinke 28 unter dem Bund 29 des Ventils
5 hervorgezogen wird: Das gepreßte Gemisch in Kammer i wird jetzt entzündet, und
die in Kammer 3 steigende Flüssigkeit treibt die Luft aus der Kammer durch Ventil
21 aus, bis das Ventil von der Flüssigkeit erreicht und geschlossen wird. Der Rest
von Luft, der sich jetzt noch in der Kammer befindet, wird gepreßt und durch Rohr
ig abgeführt. Die Luftmenge, die gepreßt wird, kann also nie größer sein als der
Rauminhalt von Kammer 3 über der Unterkante des Rohres 2o.
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Bei der dargestellten Ausführungsform in Fig. 3 arbeiten zwei Verbrennungskammern
1, 2 abwechselnd, um die Luft in einer Kammer 3 zu pressen. Die Kammern i und 2
haben Außlaßventile 33, 35 und Einlaßventile 3d., 36. Der Kompressor 3 hat die schon
genannten Ventile'i4., 15 und 16: Die Stellung der Ventile trifft über den Zeitpunkt
zu, in welchem die Zündung in einer der Kammern i und 2 bevorsteht. Angenommen,
es befinde sich gepreßtes Gemisch in Kammer i, so ist Kammer 2 bis auf den. Luftbuffer
unter der Decke mit Flüssigkeit gefüllt, und in Kammer 3 ist .eine Luftladung
unter
Atmosphärendruck aufgespeichert. Ventil 14 ist offen und wird durch Klinke 12 gesperrt.
Klinke 12 ist durch Stange i i mit dem Winkelhebel 4o auf Kammer 2, und dieser ist
durch Stange 41 mit dein Winkelhebel 39 auf Kammer i gekuppelt. Das Ende der Stange
i i greift an den Winkelhebdl 40 finit einem geschlitzten Auge an, so daß die Stange
i i und die Klinke 12 sich nach rechts verschieben können, ohne durch Hebel 40 gestört
zu werden, solange dieser sich in der Stellung befindet, die dem Schluß des Ventils
36 entspricht. Dasselbe gilt natürlich auch von Winkelhebel 39. Der Winkelhebel
39 greift an einen Anschlag 37 auf dein Stift des Ventils 34, der Winkelhebel 4o
an einen Anschlag 38 auf dem Stift des Ventils 36. Wenn das Gemisch in Kammer i
entzündet wird, so wird die Flüssigkeit zunächst aus Kammer.i ausgetrieben, während
sie in Kammer 2 für einen Augenblick steigt, dann aber ebenfalls zu sinken beginnt.
Die ausgetriebene Flüssigkeit steigt in Kammer 3 und treibt die Luft durch Ventil
15 aus. Wenn der Druck in Kammer i auf den Betrag des äußeren Luftdruckes
gesunken ist, öffnet sich Auspuffventil 33 in Kammer i und Einlaßventil 36
in Kammer 2. Das Einlaßv entil 34 der Kammer i und das Auslaßventil 35 der Kammer
:2 bleiben gesperrt. Die Steuerung der Ventile ist nicht dargestellt, um die Zeichnung
nicht zu verwirren. Sie kann beispielsweise für jede Kammer ebenso ausgebildet werden,
wie in Fig. i dargestellt, nur mit dem Unterschied, daß die Sperrklinken der Ventile
34 und 36 so miteinander gekuppelt sind, daß das eine Ventil gesperrt wird, wenn
das andere frei ist, und umgekehrt. Die Stellung der Teile, unmittelbar bevor in
Kammer i gezündet wird, entspricht der Fig. i, das heißt Ventil 33 ist frei, Ventil
34 gesperrt, Ventil 36 dementsprechend frei und Ventil 35 gesperrt.
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Nach der Zündung sinkt der Gasdruck in beiden Kammern, aber in Kammer
2 schneller als in Kaitimer i, weil in Kammer :2 infolge des kleineren Rauminhalts
der gepreßten Abgase die Flüssigkeit bei Beginn der Zündung höher steht als in Kammer
i. Es genügt also ein verhältnismäßig geringes Sinken der Flüssigkeit in Kammer
2, um hier zu einer Zeit einen Unterdruck hervorzurufen, zu der in Kammer i die
Drehung der -Gase noch nicht den Grad erreicht hat, bei dem sich Ventil
33 öffnet. Der Unterdruck in Kammer 2 öffnet Ventil 36, und eine neue Ladung
wird eingesogen. Ventil 35 bleibt gesperrt. Inzwischen hat sich Ventil
33 geöffnet. Die Abgase werden unterdessen aus Kammer i ausgetrieben, und
die steigende Flüssigkeit ,Schließt Ventil 33. Die aufsteigende Flüssigkeit in Kammer
2 verdichtet die frische Ladung, während sich Ventil 36 schon vorher geschlossen
hat: Jetzt ist also Ventil 33 gesperrt, Ventil 34 frei, Ventil 36 gesperrt
und Ventil 35 frei, denn sobald Ventil 36 gesperrt wird, wird 33 freigegeben. Jetzt
kann die neue Ladung in Kammer 2 gezündet und ein neuer Arbeitsgang eingeleitet
werden.
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Wenn das Ventil 36 sich öffnet, so zieht sein Anschlag 38 den
Winkelhebel 4o nach links, der seinerseits Klinke 12 unter dem Bund 17 hervorzieht
und das Ventil 14 freigibt, das sofort durch seine Feder geschlossen wird. Die Bewegung
des Ventils 36 hat auf Ventil 34 keinen Einfluß, weil Hebel 39 den Anschlag
37 nur faßt, wenn sein Schenkel sich aufwärts bewegt, um das Ventil zu schließen.
Wenn das Ventil 14 sich geschlossen hat, so wird die Luft in Kammer 3 durch Ventile
15 und 16 ausgetrieben, bis Ventil 16 durch die Flüssigkeit erreicht und geschlossen
wird, worauf der Rest der Luft als Luftbuffer aufgespeichert wird, der dann die
Flüssigkeit in Kammer 3 abwärts treibt. Ventil 36 in Kammer 2 schließt sich unter
Einwirkung seiner Feder, sobald die Saugwirkung in Kammer 2 aufhört. Wenn die Flüssigkeit
umgesteuert wird und in beiden Kammern zu steigen beginnt, treibt sie die Verbrennungsrückstände
aus Kammer i durch Ventil 33 aus und preßt in Kammer 2 die neue Ladung zusammen.
Wenn in Kammer 3 der Druck unter den äußeren Luftdruck gefallen ist, wird Ventil
14 geöffnet und durch Klinke 12 gesperrt und frische Luft in Kammer 3 gesogen. Ein
neuer Arbeitsgang wird durch Zündung der Ladung in Kammer 2 eingeleitet.
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Die beschriebene Vorrichtung könnte auch ohne die Winkelhebel 39,
40, die Stange i i und die Klinke 12 arbeiten. In diesem Falle schließt sich Ventil
14 schon bei Beginn des Arbeitshubes und die in Kammer 3 aufgespeicherte Luft wird
sofort gepreßt. Die Verhältnisse der Vorrichtung müssen dann aber so bestimmt werden,
daß das entzündete Gemisch in Kammer i trotz des beträchtlich vergrößerten Widerstandes,
den die Flüssigkeit in Kammer 3 findet, bis auf den Druck der Außenluft sich ausdehnen
kann.
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In beiden Fällen wird der beste Wirkungsgrad erzielt, wenn der Druck,
auf welchen die Luft gepreßt wird, einen gewissen nach dem mittleren Expansionsdruck
des Gemisches zu bestimmenden Wert nicht übersteigt. Jede Pumpe arbeitet für diesen
Druck der zu fördernden Luft am günstigsten, und wenn Luft auf einen anderen Druck
gefördert werden soll, empfiehlt es sich, die Verhältnisse der Vorrichtung entsprechend
abzuändern.
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Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung
nach
Fig. 3, bei der das bereits beschriebene Rohr 2o (Fig. 2) mit Ventil 2i Anwendung
findet, um die Menge der bei jedem Arbeitsgang abgeführten Preßluft zu verändern.
Die Kammern i, 2, 3 haben dieselben Ventile wie in Fig. 3 ; die Ventile 15 und 16
sind nicht sichtbar, da Rohr i9 nicht geschnitten ist. Die Verbindung der Ventile
untereinander ist ähnlich wie in Fig. 2. Das Ventil 14 wird aber in diesem Falle
nur durch eine leichte Feder gesteuert, die Klinke 12 nebst Zubehör fällt also fort.
Die Ventile 34 und 36 haben je eine Klinke 45 und 46, die durch Stange 43 mit der
das Ventil 21 sperrenden Klinke 25 gekuppelt sind. Die Winkelhebel 39, 40 und 24
sind durch Stangen 41 und 49 gekuppelt. Federn-3o und 31 verbinden die Stangen 43
und 49 in ähnlicher Weise wie bei Fig. 2 beschrieben.
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Wenn das Gemisch in Kammer i entzündet wird, so wird Luft aus Kammer
3 an Ventil 21 vorüber ausgetrieben, bis Ventil 21 durch die Flüssigkeit geschlossen
und durch Klinke 25 gesperrt wird, die in der bei Fig. 2 beschriebenen Weise schon
vorher gegen den Bund 23 gedrückt worden ist. Die Luft, die in Kammer 3 abgesperrt
wird, wird durch Rohr i9 abgeführt, bis Ventil 1.6 sich schließt und ein Luftbuffer
im Kopf der Kammer 3 entsteht. Währenddessen fällt die Flüssigkeit in i und 2. Ventil
33 öffnet sich in Kammer i und Ventil 36 öffnet sich in Kammer?, da die Sperrklinke
46 es in dem Augenblick -freigibt, in dem Ventil 21 sich schließt und Klinke 25
unter Bund 23 einschnappt. Das Ventil 36 hebt, wenn es sich öffnet, in der beschriebenen
Weise die Sperrung des Ventils 33 auf, so daß dieses sich öffnen kann, wenn der
Druck in Kammer i entsprechend gesunken ist. Die verbrannten Gase expandieren in
Kammer i und frisches Gemisch wird in Kammer?. gesogen. Wenn Ventil 36 sich öffnet,
zieht Anschlag 38 den Winkelhebel 40 und mit ihm Stange 49 nach links. Dies spannt
Feder 31, die die Stangen 43 und 44 und Klinken 25 und. 45 und 46 nach links zu
ziehen strebt, dies aber erst tun kann, nachdem Vgnti136 sich wieder geschlossen
hat und Klinke 46 nach links unter den Bund auf dem Stift des Ventils 36 eingeschnappt
ist. Ventil 36 schließt sich unter dem Druck einer Feder, sobald die Saugwirkung
in Kammer-- aufhört. Der Luftbuffer in Kammer 3 expandiert, und die Flüssigkeit
steigt in Kammer i und 2, indem sie die Verbrennungsprodukte aus Kammer i treibt
und in Kammer 2 die neue Ladung zusammenpreßt. Wenn Ventil 36 sich schließt, wird
es' und gleichzeitig auch Ventil 34 gesperrt, während Klinke 25 das Ventil 21, wie
beschrieben, freigibt. Nachdem in Kammer 3 annähernd Atmo-, Sphärendruck erreicht
ist, öffnet das weitere Sinken der Flüssigkeit Ventile 14 und 2i durch die Saugwirkung
und läßt frische Luft eintreten. Wenn das Ventil ei sich öffnet, zieht es seinen
Winkelhebel 24 nach rechts, Feder 30 spannt sich und zieht Stange 43 ebenfalls nach
rechts., doch kann die Stange 43 diesem Zug erst folgen, nachdem Ventil 21 sich
wieder geschlossen hat, d. h. nachdem die Flüssigkeit das Gasgemisch in Kammer :2
zusainmengepreßt hat und nach der Zündung in Kammer 2 und in Kammer 3 gestiegen
ist und das Ventil 21 geschlossen hat. Nun kann sich Klinke 25 nach rechts bewegen
und unter den Bund 23 des Ventils 2i einschnappen, während hierdurch zur selben
Zeit die Klinken 45 und 46 die Ventile 34 und 36 freigeben.
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In manchen Fällen ist es zweckmäßig, bei jedem Arbeitsgang frische
Flüssigkeit einzuziehen, teilweise um den Druck und die Menge der geförderten Luft
zu beeinflussen, teils um die Flüssigkeit zu kühlen.
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Eine Vorrichtung, bei der bei jedem Arbeitsgang eine gewisse Menge
frischer Flüssigkeit zugeführt und wieder ausgestoßen tvird, ist in Fig. 5,dargestellt.
Das die Kamniern i und 3 verbindende Rohr 4 hat Verlängerungen 53, 54 welchen durch
Ventile So, 51 aus dem Behälter 52 frische Flüssigkeit zugeführt werden kann. Die
Ventile haben Schließfedern 55 und 56, und ihre Stifte sind durch einen bei 6o gelagerten
Hebe1.59 gekuppelt, welcher an -Anschläge 57 und 58 auf den Ventilstiften greift.
Pumpen i und Kompressor 3 haben dieselben Ventile wie in Fig. i. Hier ist als Beispiel
das Rohr des Ventils 6 in punktierten Linien verlängert. Die Verlängerung dient,
wie schon erwähnt, dem Zweck, eine größere Gasmenge im Kopf der Kammer i als Luftbuffer
zurückzuhalten.
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Das Ventil 51 ist gewöhnlich offen. Wenn das Gemisch in Kammer i entzündet
wird, so steigt die Flüssigkeit in Kammer 3 und geht auch, zum Teil durch das Ventil
51 in den Behälter 52, Ventil 51 wird offengehalten, während Ventil 5o geschlossen
ist. Dies kann man durch Wahl der Spannung der Feder 56 oder dadurch erreichen,
daß man Ventil 51
schwerer ausführt als Ventil 50, so daß es durch
sein Eigengewicht leichter geöffnet wird. Das Ventil 51 bleibt offen, bis die Gase
in Kammer i soweit expandiert haben, daß der Druck unter Ventil So kleiner ist,
als die Wassersäule über ihr. Dann öffnet sich Ventil 50 und schließt durch Hebel
59 das Ventil 51. Die weiter steigende Flüssigkeit drückt die Luft durch Ventil
15 aus Kammer 3 heraus, in deren Kopf nach Schluß des Ventils 16 ein Luftbuffer
zurückbleibt. Nun wird die Flüssigkeit in Kammer 3 - abwärts getrieben,
sie
steigt in Kammer i auf, treibt die verbrannten Gase durch Ventil 6 aus und schließt
Ventil 50, sobald der Druck in Rohr 53 höher geworden ist, als der Druck über diesem
Ventil. Ventil 51 bleibt geschlossen, da der Hebel 59 es nicht beeinflussen kann.
Erst wenn der Druck in Kammer 3 ungefähr auf Atmosphärenspannung gesunken ist, öffnet
sich Ventil 51. Gleichzeitig öffnet sich Ventil 14. infolge der dynamischen Vorgänge
und frische Luft wird in Kammer 3 gesogen. Wenn die Flüssigkeit in Kammer 3 unter
den Spiegel der Flüssigleeit im Behälter 52 fällt, so fließt nach dem Gesetz der
kommunizierenden Gefäße Flüssigkeit aus Behälter 5.2 in Rohr 54 und folgt
der durch Rohr 4 nach Kammer i strömenden Flüssigkeit. Wenn die Flüssigkeit zur
Ruhe kommt, schließt sich Ventil 1q., und der Luftbuffer in Kammer i treibt die
Flüssigkeit nach Kammer 3 zurück. Die in Kammer i abwärts getriebene Flüssigkeit
strömt durch Ventil 51 nach Behälter 52, während durch Ventil s frisches Gasgemisch
in Kammer i gesogen wird. Wenn die Flüssigkeit in Kammer i unter den Spiegel des
Behälters 52 gefallen ist, öffnet sich Ventil 5o, während sich Ventil 51 schließt.
Jetzt wird aus -Behälter 52 Flüssigkeit in Rohr 53 gesogen. Ventil 5o schließt sich,
wenn die Flüssigkeit zur Ruhe 'kommt, und in Kammer 3 wird die Luft gepreßt, bis
die Flüssigkeit durch den Luftbuffer umgesteuert wird. Ventil 5 i bleibt geschlossen,
solange von unten genügender Druck darauf ausgeübt wird. Die Flüssigkeit steigt
in Kammer i und preßt dort das frische Gasluftgemisch zusammen. Kurz ehe die Flüssigkeit
zum Stillstand kommt, öffnet sich Ventil 51 abermals, so daß alle Teile wieder in
die richtige Lage für den Beginn eines neuen Arbeitshubes gelängen.
-
Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß der zuletzt beschriebene Apparat
zur Kompression von Luft auf hohen Druck geeignet ist, insofern, als die Expansionskraft
der entzündeten Brenngase zuerst in kinetische Energie der bewegten Flüssigkeit
umgewandelt wird, indem die Flüssigkeit teilweise in den Behälter 52 zurückströmen
kann. Die gewonnene kinetische Energie wirkt auf eine verhältnismäßig kleine Luftmenge
und komprimiert diese auf einen hohen Druck. Um Luft auf geringeren Druck zu komprimieren,
wird die Spannung der Feder 55 am Ventil 5o vermindert, so daß dieses Ventil in
normaler Stellung durch sein Eigengewicht geöffnet ist; dagegen wird die Spannung
der Feder 56 am Ventil 5 i vergrößert, so daß Venti15 i im normalen Zustand geschlossen
bleibt. yDurch diese Maßnahme wird erreicht, daß sich das Ventil So bei . dem Arbeitsstoß
in Kammer i früher öffnet, aber da das Ventil 51 geschlossen bleibt, findet die
abwärts gedrückte Flüssigkeit durch das Ventil 5 t keinen Auslaß, die Kompression
der Luft beginnt mit dem Beginn des Arbeitsstoßes, und eine größere Flüssigkeitsmenge
steigt in der Kammer 3 auf als vorher der Fall war. Die Expansionskraft der entzündeten
Gase komprimiert daher eine größere Luftmenge, und der Druck der von dem Apparat
geförderten Luft ist geringer. Wie vorher bleibt ein Teil der Luftmenge in der Kammer
3 als Luftbuffer zurück, um die Kraft zum Zurückdrücken der Flüssigkeit zu liefern.
-
Nachdem die Flüssigkeit umgekehrt ist, und das Luftkissen in der Kammer
3 expandiert hat, wird neue Luft in Kammer 3 gesaugt, bis die Höhe der Flüssigkeit
ungefähr die gleiche wie im Behälter 52 ist, wobei in der Zwischenzeit die Flüssigkeit
durch das Ventil 50 ausströmt, nachdem sie in die Kammer i gestiegen ist.
Zu dieser Zeit steht die Flüssigkeit in der Kammer i ungefähr ebenso hoch wie in
dem Behälter 52 und ein Teil der Verbrennungsrückstände ist schon ausgetrieben worden.
Durch die weitere Bewegung der Flüssigkeit im Rohr .4 wird das Ventil 51 geöffnet
und dadurch das Ventil 50 geschlossen, so daß die Flüssigkeit in Kammer i steigen
muß, den Auspuff vollendet und das Luftkissen komprimiert. Nachdem die Flüssigkeit
zur Ruhe gekommen ist, wird sie durch die Wirkung des Luftkissens in der Kammer
i zurückgetrieben, worauf nach Ansaugen einer frischen Brennstoffluftladung in Kammer
i die Luft in der Kammer 3 komprimiert wird. Vor Beendigung dieser Bewegung wird
das Ventil 5o geöffnet und dadurch das Ventil 51 geschlossen. Durch den Druck in
der Kammer 3 wird die Flüssigkeit jetzt wieder zurückgetrieben, und die komprimierte
Luft in der Kammer 3 expandiert. Die Flüssigkeit, die sonst in Kammer i aufsteigen
würde, strömt durch das Ventil. 50 in den Behälter 52, um die Expansionskrat
der Luft in der Kammer 3 in kinetische Energie der bewegten Flüssigkeit umzuwandeln.
Wenn jedoch die Expansion so weit fortgeschritten ist, daß das Ventil 51 sich öffnet,
und das Ventil 5o sich schließt, wird durch die kinetische Energie der Flüssigkeit
die Brennstoffladung in der Kammer i komprimiert.. Nachdem diese Energie verbraucht
ist, kommt die Flüssigkeit wieder zur Ruhe, und durch die Entzündung der Brennstoffladung
in Kammer i kann nunmehr ein neuer Kreislauf beginnen.
-
Es ist klar, daß in die Kammer 3 mehr Flüssigkeit ein- und ausgetreten
ist als in die Kammer i, und daß die in der Kammer 3 enthaltene
Luftmenge
größer als im vorhergehenden Fall ist, so daß also der Druck, auf welchen diese
Luft komprimiert wird, entsprechend geringer ist.
-
Der Arbeitsgang der beschriebenen Pumpe kann in der Weise abgeändert
werden, claß man die Flüssigkeit für jeden Arbeitsgang nur zweimal zwischen der
Pumpe und der Luftkammer hin und her schwingen läßt, anstatt viermal, wie beschrieben.
Dies läßt sich dadurch erreichen, daß während der Bewegung der Flüssigkeit im Rohr
4. eine Flüssigkeitsschwingung zwischen Behälter 52 und Kammer i hervorgerufen wird;
welche von der Bewegung der im Rohr 4. strömenden Flüssigkeit in gewissem Grade
unabhängig ist. Wenn nämlich beim ersten Auswärtshub das Ventil 5o sich öffnet,
so strömt die Flüssigkeit aus Behälter 5-z nicht nur der im Rohr .4 strömenden Flüssigkeit
nach, sondern sie sucht auch in Kammer i aufzusteigen und treibt hierbei die Verbrennungsrückstände
durch das inzwischen geöffnete Ventil 6 aus, bis sie dies Ventil erreicht und schließt.
Dann schwingt die Flüssigkeit zurück, Ventil 6 wird geschlossen, Ventil 5 öffnet
sich und die zurückschwingende Flüssigkeit saugt eine neue Ladung in die Kammer
i. Die Steuerung muß natürlich hier so abgeändert werden, daß das Ventil 5 freigegeben
wird, wenn Ventil 6 sich schließt. Diese Abänderung ist jedoch so einfach, daß sie
nicht dargestellt wurde, um die Zeichnung nicht zu verwirren. Es ist auch angängig,
die Steuereng vom Ventil 5o aus zu beeinflussen. Hier werden also die Verbrennungsrückstände
ausgetrieben und eine neue Ladung wird eingesogen, während die Hauptmasse der Flüssigkeit
in Kammer 3 Luft zusammenpreßt. Wenn das Luftkissen in Kammer 3 die Flüssigkeit
nach Kammer i zurücktreibt, so wird Ventil 5o geschlossen, die Flüssigkeit steigt
in Kammer i auf und preßt die durch die Schwingung eingesogene Ladung. Bei dem soeben
geschilderten Vorgang treibt das Arbeitsvermögen der schwingenden Flüssigkeit diese
etwas über den Spiegel des Behälters 52 hinaus, wodurch es möglich wird, Ventil
6 zu schließen, obgleich es über dem Spiegel der Flüssigkeit in Behälter 52 liegt.
Der Spiegel kann aber auch höher gelegt werden als Ventil 6, so daß die Flüssigkeit
schon durch ihre eigene Schwere über das Ventil 6 hinaus zu steigen strebt.
-
Fig. 6 zeigt eine der Fig. 5 ähnliche Ausführungsform der Vorrichtung,
bei welcher eine Pumpe gemäß der Fig. 3 vorgesehen ist, welche also zwei Verbrennungskammern
i und: 2 hat. Die zurückkehrende Flüssigkeit treibt die Verbrennungsrückstände aus
der einen Kammer aus und komprimiert ein neues Brennstoffluftgeinisch in der anderen
Kammer. 3 ist die Luftltonipressionskainmer; der Kreislauf ist auf der Kompressor
Seite der gleiche, wie bei der vorigen Ausführungsform. Die Ventile 5o und 51 sind
ebenfalls für hohen und niedrigen Druck eingestellt und arbeiten in derselben Weise;
der einzige Unterschied in Beziehung auf Fig. 5 besteht darin, daß die Verbrennung
abwechselnd in der Kammer i oder in der Kammer 2 erfolgt. Für die Steuerung der
Ein- und Auslaßventile in den Kammern i und 2 werden ähnliche Mechanismen benutzt,
wie sie bei der in Fig. 3 dargestellten Form der Erfindung beschrieben worden sind.
-
Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsforen des Apparates nach Fig.
5. Die Pumpe ist mit einer selbsttätigen Klappe 61 ausgerüstet, welche abwechselnd
die Verbindung zwischen der Verbrennungskammer i und einen Hilfsbehälter 62 und
zwischen der Verbrennungskammer und dem Ausströmungsrohr .l herstellt, wie bei der
Abänderung der Fig. 5 beschrieben.
-
Die Pumpe arbeitet in vorliegendem Fall so, daß dieselbe Menge Flüssigkeit,
die dem Hilfsbehälter entnommen wurde, auch wieder in ihn zurückkehrt. Wie die Pumpe
Fig. 5, so kann auch diese vor dem Einsaugen des frischen Brennstoffluftgemisches
ein Luftkissen aufspeichern, daher ist das Rohr des Ventils 6 punktiert verlängert.
Die Klappe 61 befindet sich zur Zeit der Zündung in der linken Endlage, wie gezeichnet.
Ventil 50 ist geschlossen und Ventil 51 kann offen oder geschlossen
sein, je nachdem der Druck, auf den das Gas gebracht werden soll, hoch oder niedrig
ist, wie bereits beschrieben wurde. Wenn die Ladung gezündet und der Druck in Kammer
i unter den im Behälter 62 gefallen ist, wird die Klappe 61 nach rechts umgelegt.
Die im Rohr 4 mit beträchtlicher Geschwindigkeit abziehende Flüssigkeit öffnet Ventil
50, wodurch sich Ventil 51 schließt, und gibt aus Behälter 5 2 frische Flüssigkeit
nach. Die Flüssigkeit steigt also jetzt in Kammer 3 auf und preßt die Luft darin
zusammen. Unterdessen steigt die Flüssigkeit aus Behälter 62 in Kammer i auf, treibt
die Verbrennungsrückstände aus und: zieht, nach dem Behälter 62 zurückschwingend,
neues brennbares Gemisch an. Die Flüssigkeit in Kammer 3 hat jetzt einen Teil der
Luft aus der Kammer getrieben, ein Luftkissen gepreßt und beginnt nach Kammer i
zurückzuströmen. Ventile 50 und S i sind geschlossen. Die zurückströinende Flüssigkeit
legt die Klappe 6i wieder nach links um, sobald ihr Druck den im Behälter 62 übersteigt,
steigt in der Kammer i auf und preßt die neue Ladung.
-
;1us Gründen der Einfachheit ist der Behälter
5z
ohne Scheidewand gezeichnet; es hit sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, in deal-
Behälter eine solche Zwischenwand anzubringcn, so daß die Flüssigkeit einen großen
Weg zwischen dem Teil des Behälters, weicher mit dem Ventil 5o und zwischen dem
Teil, der mit dem Ventil 51 kommuniziert, zu durchlaufen hat. Auf diese Weise 'kann
eine große Kühlfläche erhalten werden. Diese Ausbildung des Behälters entspricht
in ihrer Wirkung zwei an den Enden verbundenen Behältern.
-
Bei den bisherigen- Ausführungsformen war stets nur eine Pumpe, gegebenenfalls
mit zwei Kammern und einem Kompressor vorhanden. Diese Teile lassen sich aber auch
mehrfach anordnen. So zeigt Fig.8 eine Pumpe i, den bereits beschriebenen Kompressor
3 mit den Ventilen 14, 15, 16 und einen Windkessel 63, der einen Kompressor
ohne Ventile darstellt. Die Verbrennung in der Kammer i bewirkt. dann die Kompression
und die Austreibung der Luft aus der Kammer 3 und speichert zugleich im Windkessel
63 den Luftbuffer zum Zurückdrücken -der Flüssigkeit auf. Es kann auch der Windkessel63
den größeren Teil der durch die Zündung in der Kammer i entstehenden Energie aufspeichern,
die dann die Flüssigkeit zurücktreibt, um die Luft in der Kammer 3 zu komprimieren,
die komprimierte Luft auszutreiben und in Kammer i - Brennstofflüftladung zu komprimieren.
Im letzteren Fall ist das Verbindungsrohr 4 zwischen der Kammer i und 3 verhältnismäßig'
kurz, während: das zum Windkessel 63 fÜhrende Rohr verhältnismäßig lang ist.
-
Die Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 8 ist folgende: Es soll
eine Pumpe der bereits erwähnten Gattung benutzt wenden, bei welcher die Flüssigkeit
zwischen dem Hilfsbehälter 62 und der Verbrennungskammer i hin. und her fließt,
um die Verbrennungsrückstände auszutreiben und, eine frische Brennstoffluftmischung
anzusaugen. Beim Beginn des Kreislaufes befinden sich die Ventile in der gezeichneten
Stellung, und die Kammer i enthält in ihrem oberen Teile ein komprimiertes Brennstoffluftgemisch;
in der Kammer 3 befindet sich ein komprimiertes Luftkissen, und beide Kammern sind
zum größten Teil mit Flüssigkeit angefüllt, während in dem Windkessel 63 eine Luftmenge
eingeschlossen ist und das Niveau der Flüssigkeit eine tiefe Stellung einnimmt.
Durch die Zündung in der Kammer i wird die Flüssigkeit heraus-und in den Windkessel
63 getrieben, in . welchem die Luft komprimiert wird, während bei der weiteren Kompression
das Luftkissen in der Kammer 3 ebenfalls zusammengedrückt wird, so d'aß es später
wieder expandieren kann. - Der Windkessel 63 muß groß genug sein, um folgende Wirkung
ausüben zu können: Wenn in der Kammer i die Expansion so weit fortgeschritten ist,
daß das Ventil 64 sich öffnet, so tritt aus dem Hilfsbehälter 62
Flüssigkeit
in Kammer i ein und bewirkt in der Kammer i den Auspuff der Luft und beim Zurückschwingen
das Ansaugen eines neuen Brennstoffluftgemisches; in der Kammer 3 fällt die Flüssigkeit
entsprechend der Abnahme des Druckes und ein neues Volumen Lift wird angesaugt.
Die Feder des Ventils 64 maß hierbei so justiert sein, daß das Ventil während des
ersten Teils der durch die Expansion im Windkessel 63 erfolgenden Rückbewegung der
Flüssigkeit offen bleibt, wenn aber die Geschwindigkeit der Flüssigkeit zunimmt,
schließt sie das Ventil 64; das Ventil 64 ist so eingestellt, das die Menge der
bei jedem Kreislauf eintretenden und austretenden Flüssigkeit die gleiche- ist.
Die einströmende Flüssigkeit wird in den Kammern i und 3 nach oben getrieben und
drückt das frische Brennstoffluftgemisch in i und die Luft in 3 zusammen. Wenn der
Druck in der Kammer 3 genügend angewachsen ist, wird das Ventil 15 geöffnet und
Luft herausgelassen, bis die Flüssigkeit zur Ruhe gekommen ist. Das Ventil 15 schließt
sich dann und der Apparat kann nach Zündung in der Kammer i einen neuen Kreislauf
beginnen.
-
Es sei erwähnt, daß beim Beginn der Verbrennung in der Kammer i die
Höhe der Flüssigkeit in der Kammer 3 entweder über oder unter dem Ende des Ausströmungsrohres
für die Luft liegt. Wenn sie über dem Rohr steht, ist das Ventil 16 schon beim Steigen
der Flüssigkeit geschlossen, und der anwachsende Druck in der Kammer i dient dann
nur zur Kompression des Luftkissens in der Kammer 3. Wenn dagegen die Flüssigkeit
unterhalb des Rohres steht, erfolgt eine weitere Ausströmung der Luft aus der Kammer
3, bis durch den Flüssigkeitsstoß das Ventil 16 wie bei den andern Apparaten geschlossen
wird. .
-
Die letztgenannte Bauart des Apparates kann auch dahin abgeändert
werden, daß in crem Rohr, welches den Windkessel 63 mit den Kammern verbindet, dicht
am Windkessel ein Ventil zum Einführen von. Flüssigkeit angebracht ist. Dann ist
es nicht nötig, daß die durch das Ventil 64 ein- und: ausströmende Flüssigkeit bei
jedem Kreislauf gleich groß ist, und die Arbeitsweise entspricht dann dem Apparat
nach Fig.7, bei welchem zwei Ventile für die Flüssigkeit angeordnet sind-.
-
Es würde zu weit führen, alle möglichen Kombinationen der verschiedenen
Pumpen,
Kompressoren, Windkessel auch nur aufzuzählen. Für alle
aber gilt, daß ihre Wirkungsweise durch Änderung ihrer Stellung zueinander oder
durch Veränderung der Längen der Verbindungsröhren geregelt werden kann. Es sei
noch eine Ausführungsform des Apparates erwähnt, bei welchem die Flüssigkeit zwischen
der Verbrennungskammer und dem Windkessel eine sehr schnelle Bewegung ausführt;
Fig. 9 zeigt diese Vorrichtung.
-
Die Pumpen und der Kompressor können getrennt und durch ein kurzes
Rohr verbunden werden, an das sich ein längeres nach dem Windkessel führendes Rohr
anschließt. Die Pumpe und der Luftkompressor können aber auch, wie Fig. 9 zeigt,
miteinander verhunden werden. Die Kompressörkammer 3 ist innerhalb der Verbrennungskammer
i angeordnet und mit den üblichen Ein- und Auslaßventilen 14 und 15 versehen. Das
dem Ventil 16 entsprechende zweite Auslaßventil 65 ist aber abweichend ausgebildet,
und zwar ist es durch eine Stange 66 mit einem zweiten Ventil 67 im Boden der Kammer
3 fest verbunden. Die Stange 66 ist bei 68 geführt und trägt einen festen Bund 69.
Zwischen diesem und der Führung liegt eine Feder 70, welche beide Ventile
nach oben drückt; die Länge der Stange ist so bemessen, daß die beiden Ventile 65
und 67 nicht zu gleicher Zeit geschlossen sein können. Wie im vorhergehenden Fall
ist das Rohr 4 mit dem Windkessel 63 verbunden, welcher zur Aufnahme der Energie
für die Zurückbewegung der Flüssigkeit dient; an Stelle desselben kann auch ein
Steigrohr, das oben offen ist,'benutzt werden.
-
Der Kreislauf möge damit beginnen. das sich in der Kammer i ein komprimiertes
Brennstoffluftgemisch befindet und in der Kammer 3 eine auf denselben Druck komprimierte
Luftmenge, während in dem Windkessel 63 eine Luftmenge eingeschlossen ist und alle
Ventile die gezeichnete Stellung einnehmen. Nach erfolgter Zündung entsteht durch
den zunehmenden Druck eine schnelle Bewegung der Flüssigkeit durch das Ventil 67
hindurch aus Kammer i in Kammer 3, wobei sich die dort herrschenden Drucke auszugleichen
suchen. Infolge der kinetischen Energie der sich zwischen den beiden Kammern bewegenden
Flüssigkeit und mit Rücksicht darauf, daß das Auslaßventil 65 der Kammer 3 geschlossen
ist, steigt der Druck in der Kammer 3 höher als in der Kammer i, so daß die Flüssigkeit
zurückströmt. Entsprechend dem Überdruck in der Kammer 3, der schnellen Bewegring
der Flüssigkeit und der Tatsache, daß das Ventil 67 eine größere Fläche als
das Ventil 65 besitzt, wird das Ventil 67 entgegen der Wirkung seiner
Feder 7o auf seinen Sitz gedrückt, wobei sich das Ventil 65 öffnet und ein Teil
der komprimierten Luft durch das Ventil 15 aus der Kammer 3 ausströmt. Wenn der
Druck in der Kammer 3 wieder nachgelassen hat, öffnet die Feder 7o das Ventil 67
und schließt das Ventil 65.
-
In der Kammer i befinden sich jetzt die zum Teil expandierten Verbrennungsrückstände
und in der Kammer 3 ein Teil der komprimierten Luftladung; beide üben auf die Flüssigkeit
einen Druck aus und treiben sie durch das Rohr ¢ in den Windkessel 63, in dem die
Luft behufs Aufspeicherung der Energie für die Zurückbewegung der Flüssigkeit komprimiert
wird. Diese verspätete Einwirkung und verzögerte Fortpflanzung der Kompression in
den Windkessel erklärt sich aus den dynamischen Vorgängen; die Flüssigkeit hat anfangs
keine Zeit auf den Windkessel einzuwirken, weil sofort der Einlaß in die Kammer
3 offen ist und eine lange, ruhende Flüssigkeitssäule erst in Bewegung gebracht
werden muß. Die Flüssigkeit setzt ihre Bewegung fort, während die Verbrennungsrückstände.
und die Luft in der Kammer 3 bis auf atmosphärischen Druck expandieren, das Ventil
14 öffnet sich und eine neue Menge Luft wird angesaugt, worauf sich dieses Ventil
wieder schließt. Nachdem die Flüssigkeit zur Ruhe gekommen ist, erfolgt unter dem
Einfluß der komprimierten Luft im Windkessel 63 das Zurückströmen und das
Austreiben . der Verbrennungsrückstände durch das Ventil 6 aus der Kammer i, und
zwar bis durch den Stoß der Flüssigkeit dieses Ventil geschlossen und ein neues
Luftkissen in der Kammer i eingeschlossen und komprimiert wird. Die in der Kammer
3 aufsteigende Flüssigkeit komprimiert hier die Luft, bis sie zur Ruhe kommt. Der
Druck in der Kammer 3 ist jetzt größer als im Windkessel 63, so daß die Flüssigkeit
in den letzteren hineingetrieben wird. Wenn in der Kammer 3 nahezu atmosphärischer
Druck herrscht, sinkt die in der Kammer i höher als in der Kammer 3 stehende Flüssigkeit
und saugt ein neues Brennstoffluftgemisch an. Die Flüssigkeit kommt jetzt wieder
zur Ruhe und die Kraft der komprimierten Luft im Windkessel drückt die Flüssigkeit
in die Kammer i und 3, wobei in der Kammer i das Brennstoffluftgemisch. und in der
Kammer 3 die Luftmenge komprimiert wird. Durch die Zündung in der Kammer i kann
nunmehr ein neuer Kreislauf beginnen.
-
Der zuletzt beschriebene Apparat kann auch ohne die Ventile 65 und
67 ausgeführt werden, dann muß aber das Ventil 16 in der üblichen Weise ausgebildet
und angeordnet werden, siehe z. B. Fig. B. Die Ventile 65
und
67 haben nur den zweck zu verhindern; daß Flüssigkeit aus der Kammer 3 zusammen
mit der Luft ausgetrieben wird, wenn die Flüssigkeit in der Kammer 3 bei der Zündung
durch die plötzlich erfolgende Einströmung aus Kammer i aufgerührt wird. Wenn der
Apparat ohne diese Ventile arbeiten soll, muß die Luft während des ersten Teiles
des Kreislaufes aus der Kammer 3 austreten können, bis entweder der Druck in der
Kammer 3 nicht mehr den Druck der geförderten Luft übersteigt oder bis das Ventil
16, das an Stelle des Ventils 65 eingebaut wird, durch den Stoß der Flüssigkeit
geschlossen -wird. Die expandierenden Brennstoffrückstände in der Kammer i und die
komprimierte aus der Kammer 3 nicht ausgetriebene Luft treiben dann die Flüssigkeit
in den Windkessel 63
und der letzte Teil des Kreislaufes vollzieht sich in
derselben '\'@Teise wie vorher.
-
Wenn keine neue Flüssigkeit in den Appa, rat eingeführt -wird, ist
es zweckmäßig, die Menge des Brennstoffluftgernisches und die Luftmenge, die in
den Kompressor bei jedem Kreislauf eintritt, abzumessen.
-
Für bestimmte Zwecke kann die von dem Apparate gelieferte komprimierte
Luft ohne Schaden mit den Brennstoffrückständen vermischt -werden, z. B. wenn die
komprimierte Luft zum Antrieb eines Motors benutzt werden söll. In diesem Fall können
Kammern i und 2 abwechselnd als Pumpe und Kompressor arbeiten, so d'aß die Zündung
einmal im Kompressor und einmal in der Pumpe erfolgt. Fig. 17 zeigt diese Anordnung,
nach -welcher die Kammern 113 und 114 abwechselnd als Verbrenmings- oder als Luftkompressionskammer
dienen. Im oberen Teil der Kammer 113 ist ein Einlaßventil 115 für das Brenngemisch,
ein Einlaßventil117 für die Luft und ein Auslaßventil iig für die Förderung des
Gemisches aus komprimierter Luft und den verbrannten Gasen angeordnet. Die Ventile
i 16, 118 und i 2o in der Kammer 114 entsprechen den vorher genannten Ventilen.
Am oberen Teil des Gehäuses der Kammer 113 sind die Zapfen 121 und 122 für die dreiarmigen
Winkelhebel 125 und 126 befestigt. Die links und rechts befindlichen Arme der IYinkelhebel
stehen mit Stiften an den @Tentilspindeln 115, 117 und i i9. in Verbindung. Der
obere Arm des Winkelhebels 125 ist durch je eine Feder 129 und 13o an die Klinken
131 und 132 angeschlossen, und diese Klinken stehen durch die Stange 133 miteinander
in Verbindung. Der obere Arm des Winkelhebels 126 ist durch Federn 134 und 135 mit
den Klinken 136 und 137 verbunden, zwischen welchen die Stange 138 befestigt ist.
Die Klinke 131 greift unter den Bund 139 an der Spindel des Ventils 115. Die Klinken
132 und 136 greifen unter den Bund 140 an der Spindel des Ventils 117 und die Klinke
137 greift unter den Bund 141 der Spindel des Ventils i ig. In dem Auslaßrohr ist
das gentil iig und ein unter der Wirkung einer Feder stehendes Ventil 142 angeordnet.
Die Ventile in der Kammer 114 sind in entsprechender @,#Teise ausgebildet.
-
Die Wirkungsweise ist folgende: Die Stellung der Ventile entspricht
dem Teil des Kreislaufes, bei welchem in der Kammer 113 ein komprimiertes Brenngemisch
und in der Kammer 114 eine Luftmenge und die Verbrennungsrückstände enthalten sind.
In der Kammer i 13 erfolgt jetzt die Zündung und die Flüssigkeit wird aus dieser
Kammer heraus- und in. der Kammer 114 emporgetrieben, -wobei das Luftgemisch unter
dem gewünschten Druck durch die Ventile i2o und 143 des Auslaßrohres 157 herausgedrückt
wird. Nachdem die Flüssigkeit die Höhe des Rohres 152 erreicht hat, steigt sie in
diesem Rohre auf und schließt das Ventil i2o. Dieses Ventil -wird sogleich durch
die Klinke 144, die unter den Bund 145 greift, verriegelt und gleichzeitig die Klinke
146 unter dem. Bund 147 hervorgezogen; diese Bewegung erfolgt durch die Spannung
der Feder 149, die in der gezeichneten Stellung größer als die- Spannung der Feder
148 ist. Beim -weiteren Ansteigen der Flüssigkeit in der Kammer 114 wird das Luftkissen
komprimiert und die Energie für die Zurückbewegung der Flüssigkeit aufgespeichert.
Wenn das Brennstoffluftgemisch in der Kammer 113 bis unter den atmosphärischen Druck
expandiert ist, wird durch die Saugkraft das Ventil 117 geöffnet und Luft eingelassen,
-welche sich mit .den Brennstoffrückständen mischt. Bei dieser Bewegung des Ventils
werden durch den Stift i5o die Winkelhebel i25 und 126 verstellt und durch in der
Zeichnung nicht dargestellte Federn in der Endstellung festgehalten. Wenn der Saughub
in der Kammer i 13 beendet ist und die Flüssigkeit zur Ruhe gekommen ist, schließt
sich das Ventil 117 unter der Wirkung seiner Feder. Die Winkelhebel 125,
i26 bleiben in ihrer Stellung. Die Federn 129 und 135 sind in dieser Stellung gespannt,
und daher haben zunächst die Klinken 131, 137, dann aber auch die mit ihnen gekuppelten
Klinken 132, 136 das Bestreben, sich nach innen, das heißt nach dem Stift des Ventils
.117 zu, einzustellen. Infolgedessen schnappen die Klinken 132, 136 unter den Bund
14o ein, während gleichzeitig die Klinken 131 und 137 die Bünde 139 und i4i der
Ventile 115, 119 freigeben. Das jetzt freigegebene Ventil iig fällt herab und die
Kraft des komprimierten Luftkissens in der Kammer i 14 treibt die Flüssigkeit zurück,
so
daß sie in der -Kampier 113 aufsteigt und hier ein großes Luftvolumen
komprimiert, wobei das Ende des Rohres 151 von der Flüssigkeit nicht erreicht wird.
Das Austreiben der Luft durch das Ventil 142 ist hierbei ausgeschlossen, weil das
Rohr 157 unter dem Druck der komprimierten Luft steht, in der Kammer 113 erfolgt
daher nur die Kompression der Luftmischung. Wenn in der Kammer 114 der Druck auf
den Atmosphärendruck gesunken ist, wird durch die weitere Bewegung der Flüssigkeit
ein Brennstoffgemisch durch das Ventil 116 angesaugt. Durch die Bewegung dieses
Ventiles wird unter Vermittlung des Stiftes 153 der Winkelhebel 127 herumgedreht,
der dann durch eine Feder in der Endstellung festgehalten wird; wenn dagegen das
Ventil 116 geschlossen wird, greift die Klinke 154 unter den zugehörigen Bund 155
und verriegelt das Ventil 116, während zii gleicher Zeit die Klinke 156 am Bund
147 des Ventils 118 ausgerückt wird. Nachdem die Flüssigkeit zur Ruhe gekommen ist
und der Druck in der Kammer 113 höher als in der Kammer 114 geworden ist, strömt
die Flüssigkeit zum zweiten Male zurück, das Brennstoffluftgemisch in der Kammer
114 wird komprimiert und durch die Zündung desselben beginnt ein neuer Kreislauf,
bei welchem die Wirkungsweise der Kammern eine umgekehrte ist.
-
In Fig. io ist noch eine Einrichtung gezeigt, bei welcher die Pumpe
abwechselnd dazu dient, Wasser zu heben und Luft zu komprimieren. i ist eine Pumpe,
3 ist der Luftkompressor und 71 ist ein Windkessel, aus welchem ein Steigrohr nach
einem erhöhten Behälter führt, der oben offen ist. Die Pumpe kann entweder so eingerichtet
sein, daß in dem Rohr d. bei jedem Kreislauf eine Hin- und eine Rückbewegung der
Flüssigkeit erfolgt, oder es können auch bei jedem Kreislauf zwei solcher Bewegungen
eintreten. Im ersteren Falle wird während der Expansion des entzündeten Brennstoffluftgeinisches
die Flüssigkeit durch das Rohr 4 und die KompressOrkammer 3 getrieben, hier die
Luft komprimiert und ein Teil derselben- unter Druck weiter befördert, bis die ansteigende
Flüssigkeit das Ventil 16 geschlossen hat. Jetzt steigt der Druck in Kammer 3, bis
das Ventil 72 am Boden des Windkessels 71, das ein gewöhnliches Rückschlagventil
ist, sich öffnet.
-
Im Windkessel 71 herrscht ein gewisser Druck, so daß sich das Ventil72
erst jetzt öffnen kann, wenn der-Druck unter dem Ventil höher ist als der Druck
über dem Ventil. Die Flüssigkeit wird in den Windkessel getrieben und gelangt so
zu dem erhöhten Behälter, bis die Flüssigkeit zum Stillstand kommt und das Ventil
72 sich schließt. Die Kraft des Luftkissens in der Kammer 3 treibt die Flüssigkeit
zurück und bewirkt die Kompression des Brennstoffluftgemisches in der Kammer i ;
wenn das Luftkissen in der Kammer 3 bis auf den Atmosphärendruck expandiert ist,
wird hier eine neue Luftmenge angesaugt. Wenn die Flüssigkeit wieder zur Ruhe gekommen
ist, befindet sich verdichtetes Brennstoffluftgemisch in der Kammer i und es kann
durch die Zündung ein neuer Kreislauf beginnen. Selbstverständlich erfolgt bei jedem
Kreislauf aus dem unteren Behälter 62 ein Einströmen von Flüssigkeit; die Arbeitsweise
der Vorrichtung mit Bezug auf die Pumpe braucht nicht besonders auseinandergesetzt
werden.
-
Wenn die Pumpe in der Weise «-irkt, daß vier Hube bei jedem Kreislauf
erfolgen, arbeitet sie in derselben Weise, bis die Rückströmung der Flüssigkeit
erfolgt; beim Aufsteigen der Flüssigkeit in der Kammer i werden die Brennstoffrückstände
ausgetrieben, bis durch den Stoß der Flüssigkeit das Auspuffventil geschlossen wird
und die Kompression des Luftkissens erfolgt. Nachdem der Atmosphärendruck erreicht
worden ist, sinkt die Flüssigkeit in der Kammer 3 und eine neue Luftmenge wird angesaugt.
Bei der Expansion des Luftkissens in der Kammer i erfolgt die Zurückströmung der
Flüssigkeit und das Ansaugen eines neuen Brennstoffluftgemisches in der Kammer i,
wobei die. Luft in der Kammer 3 bis zum Stillstand der Flüssigkeit komprimiert wird;
die Flüssigkeit wird noch einmal zurückgetrieben und in der Kammer i das neue Brennstoffluftgemisch
komprimiert, so daß ein neuer Kreislauf beginnen kann.
-
In Fig. to ist gezeigt, daß die Höhe der Pumpe und des Kompressors
nicht die gleiche zu sein braucht; letzterer kann entweder über oder unter der Pumpe
angeordnet werden. Im ersteren Falle dient die Höhe der Flüssigkeit im Kompressor
3 dazu, das Luftkissen bei Zurücktreiben ,der Flüssigkeit zu unterstützen, während
im anderen Falle die in dem Luftkissen aufgespeicherte Kraft entsprechendgrößer
sein muß, um den Unterschied der Flüssigkeitshöhen in den beiden Kammern zu überwinden.
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Um die wirksame Menge der in dem Apparat hin und her bewegten Flüssigkeit
zu verändern, kann die Länge des Rohres 4, welches die Pumpe mit dem Kompressor
verbindet, vergrößert oder verkleinert werden. Dies ist in Fig. i i dargestellt.
i und 3 stellen die Pumpe und den Kompressor dar, und 50 und 51 sind Ventile
für Hilfsflüssigkeitsbehälter (s. z. B. Fig.5). In dem Rohr ¢ sind zwei Ventile
73 und 74 sowie Querverbindungsrohre angeordnet, welche durch Ventile 75,
76
abgeschlossen werden können. Wenn die Ventile 75 und 76 geschlossen und die Ventile
73 und 74 geöffnet sind, wird die ganze Länge des Rohres 4 ausgenutzt. Wenn dagegen
die Ventile 73 und 76 geöffnet und die Ventile 74 und 75 geschlossen sind, wird
der rechts vom Ventil 76 liegende Teil des Rohres abgeschlossen. Durch Schließen
der Ventile 73 und 76 und: Öffnen des Ventiles 75 wird der rechts vom Ventil 75
liegende Teil abgeschlossen. Gegebenenfalls können noch mehr Verbindungsrohre und
Ventile angeordnet werden, um die wirksame Länge des Rohres 4 zu verändern.
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Bei Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen der Vorrichtung
ist angenommen worden, slaß in . dem Ausströmungsrohr des Kompressors an der Ausströmungsseite
des Auslaßventils ein Druck herrscht von der Höhe desjenigen Druckes, auf welchen
die gelieferte Luft gebracht werden soll. Wenn der Apparat in Tätigkeit gesetzt
wird, kann es jedoch vorkommen, daß diese Bedingung nicht erfüllt wird, z. B. dann,
wenn der Behälter, in welchen die komprimierte Luft gedrückt werden soll, erst auf
den erforderlichen Druck gebracht werden muß. Wenn beim Beginn des Arbeitens des
Kompressors in dem Förderrohr kein Druck herrscht, so tritt unregelmäßiges Arbeiten
des Kompressors ein, bis der gewünschte Druck erreicht ist. Um dies zu verhindern,
wird das Ausströmungsrohr mit der Einrichtung nach Fig. 12 versehen. Ein beweglicher
Kolben 77 wird durch zwei Federn 79 und 8o innerhalb des Zylinders 78 in Stellung
gehalten, und an der oberen Seite des Kolbens herrscht infolge der Anordnung der
Bohrungen 81 atmosphärischer Druck, während an der Unterseite des Kolbens der Druck
der Luft dem Druck im Förderrohr 82 entspricht. Der Kolben ist in der Stellung gezeichnet,
die er einnimmt, wenn im Rohr 82 Atmosphärendruck vorhanden ist. In diesem Falle
bewegt Feder 79 den Kolben 77 in seine unterste Lage und preßt die Feder 8o so weit
zusammen, daß das Ventil 15 sich erst bei einem Druck öffnet, der dem Druck gleich
ist, auf welchen das gelieferte Gas komprimiert werden soll. Wenn der Kompressor
seine Arbeit beginnt und die Luft durch das Ventil 15 ausströmt, steigt der Druck
im Rohr 82 und an der Unterseite des Kolbens, bis bei dem gewünschten Druck der
Kolben 77 entgegen der Wirkung der Feder 79 nach oben bewegt wird. Hierbei läßt
die Spannung der Feder 8o nach und die Federn stellen sich so ein, daß auf die Feder
8o nur ein geringer oder gar kein Druck ausgeübt wird. Infolgedessen öffnet sich
das Ventil 15, wenn der Druck unter demselben dem Druck entspricht, auf welchen
die geförderte Luft komprimiert werden soll. Durch diese Anordnung wird der Druck,
bei welchem das Ventil 15 sich öffnet, vom Beginn des Ingangsetzens des Apparates
bis zur Erreichung des gewünschten Druckes konstant erhalten, so daß also bei jedem
Kreislauf im Apparat trotz der verschiedenen Drucke im Ausströmungsrohr im wesentlichen
gleiche Druckbedingungen vorhanden sind.
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Eine Vorrichtung zum Abmessen des Brennstoffgemisches in der Verbrennungskammer
ist schon erwähnt worden; eine weitere Ausführungsform einer solchen ist in Fig.
13 dargestellt.
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Die Verbrennungskammer i ist mit dem gewöhnlichen Einstellungsventil
s versehen; die. Spindel desselben ist durch eine Stange 83 mit der Spindel des
Ventils 84 in dem Einströmungsrohr für das Brennstoffluftgemisch verbunden, so daß
beim Öffnen des Ventils 5 das Ventil 84 geschlossen wird. Das Einströmungsrohr 87
ist mit einer. Meßkammer 85 verbunden, welche im oberen Teil ein Ventil
86 besitzt, das durch den Stoß der Flüssigkeit geschlossen wird.
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Der Flüssigkeitsstand in der Meßkammer wird durch- eine später zu
beschreibende Einrichtung den Bedürfnissen entsprechend geregelt. Es ist ersichtlich,
daß das Volumen des eingeleiteten Gemisches vom Volumen des Raumes von Ventil s
bis zum Flüssigkeitsspiegel in 85 abhängt, und das demnach durch Änderung des Wasserstandes
in 58 das Volumen des Gemisches sich ebenfalls ändert.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Beim Öffnen des Ventils
5 wird das Ventil 8.4 geschlossen und das Gemisch in Kammer i eingesaugt.- Dies
hebt die Flüssigkeit in die nach Art der Kammer 85 der Fig. 14 ausgebildete Kammer
85, bis durch den Stoß der Flüssigkeit das Ventil 86 geschlossen wird, so
daß keine Flüssigkeit mehr in Kammer i eingesogen werden kann. Da die Ventile 84
und 86 geschlossen sind, kann in die Kammer i nur die abgemessene Menge des Brennstoffluftgemisches,
aber keine Flüssigkeit eintreten. Das Ventil s schließt sich alsdann nach dem Ansaugen
des Brennstofluftgemisches unter der Wirkung seiner Feder. Hierdurch öffnet sich
das Ventil 84 und eine weitere Brennstoffluftmenge strömt in das Rohr 87 ein. Das
Ventil 86 öffnet sich jetzt durch sein Eigengewicht, und die Flüssigkeit in der
Kammer 85 fällt auf ihr normales Niveau zurück, wobei eine bestimmte Menge des Brennstoffluftgemisches
in die Kammer 85 und Rohr 87 eingesaugt wird.
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Die Sitze der Ventile 5 und 84 sind in der
Weise
verlängert, daß die Ventile als Kolbenventile wirken, so daß Ventil 84 geschlossen
ist, wenn das Ventil 5 sich öffnet.
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Wie oben erwähnt, kann man durch Veränderung der normalen Flüssigkeitshöhe
in der Kammer 85 die Menge der abgemessenen Brennstoffladung verändern. Dies gewährt
die Möglichkeit, den Druck der komprimierten Luft angenähert konstant zu erhalten,
indem man den Apparat mehr oder weniger Luft entsprechend dem größeren oder geringeren
Bedarf fördern läßt. Zu diesem Zwecke vergrößert oder verringert man durch Einstellung
des Wasserstandes in Kammer 85 die Menge der abgemessenen Brennstoffladung, welches-
bei jedem Kreislauf in die Verbrennungskammer eintritt, entsprechend der Menge der
geförderten komprimierten Luft; Fig. 14 zeigt diese Einrichtung. Die Kammer 3 ist
die gewöhnliche Kompressorkammer mit den erforderlichen Ventilen, und in einer Abzweigung
des Auslaßrohres 82 für die komprimierte Luft ist ein Zylinder 88 mit einem unter
der Wirkung einer Feder 9o stehenden Kolben 89 angeordnet. Der Kolben trägt eine
Stange 91 mit einem Stift 92, der in das geschlitzte Ende eines Winkelhebels 93
eingreift und mittels einer Lenkstange 94, eines Winkelhebels 95, einer Verbindungsstange
96 und eines Armes 97 die Ventile 98 und 99 bewegen kann. Das Ventil 98 ist in dem
Wasserzuführungsrohr und das Ventil 99 in dem Ablaufrohr ioi eines Behälters io2
angeordnet, so daß bei geöffnetem Ventil 98
Wasser in den Behälter io2 einfließt
und das Niveau ansteigt; wenn dagegen das Ventil 99
offen ist, fließt das
Wasser aus dem Behälter zog heraus und das Niveau sinkt. In dem Behälter io2 ist
die Meßkammer 85 (Fig. 13) angeordnet. Angenommen, im Rohr 82 herrsche der Druck,
unter welchem die Luft gefördert werden soll. Dieser Druck muß trotz wechselnder
Entnahme annähernd gleich erhalten werden. Kolben 89 verharrt durch den Druck über
demselben und durch die Feder 9o unter demselben im Gleichgewicht. In dieser Stellung
sind die Ventile 98 und 99 beide geschlossen, so d'aß die Flüssigkeit im Behälter
io2 ihre normale Stellung einnimmt und in der Meßkammer 85 eine Änderung nicht eintritt.
Bei einem vergrößerten Bedarf an komprimierter Luft fällt der Druck im Rohr 82,
die Feder 9o bewegt den Kolben 89 nach oben und der Steuerungsmechanismus schließt
das Ventil 98 und öffnet das Ventil 99, so daß das Wasser aus dem Behälter
io2 ausströmt und das Niveau desselben sinkt. Dadurch wird bewirkt, daß eine größere
Brennstoffmenge in die Meßkammer 85 eingesaugt wird und bei jedem Kreislauf in die
Verbrennungskammer eintritt, so daß die gewonnene Energie vergrößert wird. Infolgedessen
wird mehr komprimierte Luft entsprechend dem größeren Bedarf bei jedem Kreislauf
geliefert. Wenn weniger komprimierte Luft abgeführt wird, staut sich die Luft im
Rohr 82 und steigt. Kolben 89 senkt sich, öffnet Kolben 98 und schließt Hahn 99,
so daß in dem Behälter zog mehr Wasser eintritt, und sich das Niveau in der Kammer
85 erhöht. Es tritt also eine kleinere Menge der Ladung in die Verbrennungskammer
ein, und es wird weniger Arbeit geleistet.
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Auf die Wirkung von mehr oder weniger Flüssigkeit in einem Apparat
entsprechend den Fig. i bis 4, wo keine frische Flüssigkeit bei jedem Kreislauf
eingenommen wird, ist schon hingewiesen worden. Durch Verringerung der Flüssigkeitsmenge
wird die Brennstoffluftmenge und infolge der Verkleinerung des freien Raumes in
der Kammer 3 und der Verkleinerung der Saugperiode auch die Menge der gelieferten
komprimierten Luft oder beide vergrößert, während bei Vergrößerung der Flüssigkeitsmenge
das Umgekehrte der Fall ist. Wenn die bei jeder Zündung erzeugte Energie konstant
ist und der Druck der Luft in dem Ausströmungsrohr des Kompressors nachläßt, so
bewirkt dies unter anderem, daß sich der Maximaldruck des Luftkissens in der Kompressorkammer
vergrößert, wie weiter unten erläutert werden wird. Andererseits fällt dieser Maximaldruck,
wenn der Druck der komprimierten Luft im Ausströmungsrohr sich vergrößert. Durch
Veränderung der Menge der hin und her bewegten Flüssigkeit kann der Druck des Luftkissens
nahezu konstant erhalten werden, trotz der verschiedenen Bedingungen. Eine Ausführungsform
eines in dieser Weise geänderten Apparates ist in Fig. 14 dargestellt, in welcher
103 ein Windkessel ist, der mit der Kammer 3 durch ein Rohr 104 verbunden ist, das
mit seiner unteren öffnung immer unter dem Flüssigkeitsspiegel bleibt. Ein Kolbenventil
io5 im Zylinder io6 regelt die Verbindung zwischen dem Windkessel 103 und dem Rohr
104. Das Kolbenventil 105 kann so eingestellt werden, daß es den Durchgang zwischen
Rohr 104 drosselt oder ganz absperrt. Zweckmäßig ist es, das Ventil, wie gezeichnet,
so auszubilden, daß es durch den Druck in Kammer 3 selbsttätig eingestellt wird.
Zu diesem Zweck ist der Zylinder io6 nach der Kammer 3 zu offen. Als Gegendruckglied
dient eine Feder 107, die mittels einer Schraube eingestellt werden kann. Das Ventil
gibt in diesem Falle das Rohr 104 nur dann - frei, wenn ein bestimmter Druck in
Kammer 3 herrscht, und schließt selbsttätig ab, wenn die Pumpe außer Tätigkeit gesetzt
wird. Der Druck in dem nur mit der Kgmmer
3 verbundenen Windkessel
103 wird so bestimmt, daß unter gegebenen Bedingungen eine gewisse Flüssigkeitsmenge
aus der Kammer 3 durch das Rohr io4. in die Windkessel tritt, wenn der Druck in
der Kammer höher ist als im Windkessel. Sinkt dagegen der Druck in der Kammer unter
den im Windkessel, so wird dieselbe Menge Flüssigkeit aus dem Windkessel wieder
in die Kammer zurückgetrieben. Das ist beim normalen Arbeiten der Pumpe .der Fall.
Wenn aber aus irgendeinem Grunde der Druck in Kammer 3 steigt, so treibt der stärkere
Druck mehr Flüssigkeit in den Windkessel, als der geringere Druck des Windkessels
in die Kammer zurücktreiben kann. Der Windkessel muß natürlich so groß sein; däß
eine solche Vermehrung seines Flüssigkeitsinhalts keine fühlbare Vermehrung des
Drucks hervorruft. Da nun mehr Flüssigkeit in den Windkessel getrieben wird, als
in die Kammer 3 zurückkehrt, so verringert sich die Flüssigkeitsmenge in der Kammer,
der freie Rauminhalt der Kammer wird größer, und der Druck der geförderten Luft
und des Luftkissens sinkt so lange, bis der normale Arbeitsdruck wiederhergestellt
ist. Steigt der Preßluftverbrauch und sinkt infolgedessen der Druck im Rohr 82,
so wird ein geringerer Teil der Gesamtleistung für das Fördern der Luft nutzbargemacht,
oder mit anderen Worten, die Flüssigkeit enthält beire Beginn der Bildung des Luftkissens
ein größeres Arbeitsvermögen als unter normalen Verhältnissen. Infolgedessen steigt
der Druck des Luftkissens, es wird eine entsprechend größere Flüssigkeitsmenge in
den Windkessel getrieben, und der Luftraum der Kammer 3 vergrößert sich, bis die
größere Luftmenge soviel Arbeit verbraucht, daß der Druck des Luftkissens wieder
normal wird. In dieser Weise wirkt die Vorrichtung also auch als Sicherheit gegen
allzu hohe Drücke im Luftkissen.
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Da sich infolge der Vergrößerung des. Luftraumes in 'Kammer 3 auch
der Hub der Flüssigkeitssäule vergrößert, so wird auch in der Pumpe (Kammer i) der
Gasraum größer werden und die Folge ist, daß, wenn keine Meßvorrichtung nach Fig.
13 Anwendung findet, sondern der Luftdruck im Förderrohr ein Drosselventil für den
Einlaß des Gemisches steuert, eine größere ',NZenge Gemisch in die Pumpe gesogen
wird. Die Pumpe leistet .dann, der stärkeren Ladung entsprechend, mehr Arbeit, was
eine Steigerung des Drucks im Rohr 82 zur Folge hat. Mari kann das Drosselventil
für den Gemischeinlaß beispielsweise vom Kolben 89 aus steuern, so daß, wenn der
Druck in Rohr 82 steigt, der Gemischeinlaß.stärker gedrosselt wird.
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Der wirksame Luftraum der' Verbrennungskammer oder der Kompressorkammer
kann durch eine Abzweigung io8 mit einem beweglichen Kolben io9 (Fig. 15) verändert
«-erden. Durch Hineinschrauben des Kolhens wird der Fassungsraum der Kammer vermindert
und durch Herausschrauben vergrößert. Die Abzweigung kann über oder unter dem unteren
Ende des Ausströmungsrohres für die Verbrennungsgase oder nach der unteren Öffnung
des Auslaßrohres für die Luft angebracht werden, je nachdem der Raum der Abzweigung
für das Luftkissen benutzt werden soll oder nicht.
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Es ist bekannt. Kolbenflächen von verschiedenem Flächeninhalt zu benutzen,
um hohen in niedrigen Druck umzusetzen oder umgekehrt. Eine solche Einrichtung kann
auch im vorliegenden Falle angewendet werden. Wenn also zum Beispiel eine große
Luftmenge von niedrigem Druck verlangt wird, Nvird die Flüssigkeit, anstatt in der
Kompressorkammer auf- und abzusteigen, unmittelbar auf einen in einer Abzweigung
in dem Flüssigkeitsrohr 4. angeordneten Kolben no (Fig. 16) wirken. Dieser kleine
Kolben ist mit einem großen Kolben- i i i verbunden, welcher sich in einer Luftkorspressionskammer
112 bewegt. In .der Kammer sind Ein-und Auslaßventile 1q. und 15 angeordnet,
so daß der Kolben in seiner oberen Stellung beide Ventile abschließt und ein Luftkissen
in der Kammer einschließt. Wenn dagegen der Kolben i i i seine untere Stellung -einnimmt,
schließt er die Öffnungen 158 und 159 nach außen hin ab und wird d'tfrch die eingeschlossene
Luft am Boden der Kammer daran verhindert, auf dein Boden aufzuschlagen. Die Wirkungsweise
des Apparates ist in diesem Fall dieselbe, als wenn die Flüssigkeit in der Kammer
3 steigt und fällt. Der Unterschied besteht nur darin, daß an Stelle der Flüssigkeit,
welche das Ventil 16 in der Kammer 3 schließt und das Luftkissen zum Zurückdrücken
der Flüssigkeit abschließt, der Kolben i i i durch Verschließen der Ein- und Auslaßröhren
in der Kammer 112 ein Luftkissen einschließt. Der Luftbuffer im unteren Teil der
Kammer 112 tritt nur ausnahmsweise in Wirkung, da gewöhnlich die gezeichnete Stellung
des Kolbens i i i, in der er die Einlässe 158, i59 eben abzuschließen beginnt, seine
Endstellung ist.
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Es ist bisher stets angenommen worden, daß das Zurückströmen der Flüssigkeit
aus Kammer 3 durch ein in der Kammer selbst aufgespeichertes Luftkissen bewirkt
wird. Es ist aber auch möglich, das Luftkissen in einem besonderen Raum aufzuspeichern,
der mit der Kammer 3 unmittelbar und nicht, wie in Fig. 8 durch Rohr .4 in Verbindung
steht. In dem Raum arbeitet ein unter Federdruck stehender
Kolben.
Wenn die Luft in Kammer 3 gepreßt wird, so wird ein Teil der Luft in den der Kammer
eingeschlossenen Raum gedrückt, wo sie den Kolben zurücktreibt und die Feder spannt,
und diese unter Druck aufgespeicherte Luft dient dann dazu, die Flüssigkeit wieder
zurückzutreiben. Hierbei wird fast die gesamte Luftmenge- aus Kammer 3 gefördert.
Bei größen Luftkompressoren empfiehlt es sich, Luftbuffer der beschriebenen Art
als Sicherheitsvorrichtungen anzubringen. Die Federn der Kolben werden dann so eingestellt,
daß sie erst nachgeben, wenn der zulässige Höchstdruck überschritten wird.
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Aus Gründen der Einfachheit zeigen die Zeichnungen die Verbrennungskammern
und die Kompressionskammer als ±ylindrische Gefäße, in der Praxis kann aber die
Form derselben verschiedentlichst geändert werden: z. B. können die Kammern am Boden
und im oberen Teile erweitert werden, und der obere Teil kann vorteilhaft auch kugelförmig
ausgebildet sein. Die Kompressorkammer ist ohne vorspringende Teile dargestellt
worden, sie kann aber auch mit vertikalen Rippen zur Versteifung der Wände versehen
werden, welche keinen schädlichen Widerstand in der Flüssigkeit erzeugen. In der
Kammer können auch Platten aus Drahtgaze, welche die Flüssigkeit in ihren Maschen
festhalten, angebracht werden, so daß nach dem Sinken der Flüssigkeit die Luft mit
diesem Wasser in Berührung kommt und dadurch gekühlt wird.
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Die bisher beschriebenen Apparate arbeiten in der Weise, daß die in
die Kompressorkammer eingesaugte Luft nahezu atmosphärische Druck hat, die eintretende
Luft kann aber auch einen größeren oder einen geringeren Druck haben. Um den Apparat
in dieser Hinsicht zu ändern, werden die Pumpe und der Kompressor in verschiedenen
Höhen angeordnet. Wenn die Kompresaorkammer 3 niedriger als die Pumpenkammer i liegt,
wirkt der Flüssigkeitsdruck in der Weise auf die Kompressorkammer, daß hier ein
höherer mittlerer Druck erzeugt wird, wenn die Kompfressorkammer über der Pumpenkammer
liegt, ist das Umgekehrte der Fall. Die Fig. 18 und ig zeigen diese beiden Ausführungsformen.
Wenn bei der Einrichtung nach Fig. 18 der Arbeitsgang in derselben Weise wie er
in bezug auf die Fig. i bis 4 beschrieben ist, erfolgt, so äaidert sich derselbe
nur insofern, als der Druck der in die Kompressorkammer eintretenden Luft genügend
groß sein maß, den in Folge des Unterschiedes der Flüssigkeitshöhen in den beiden
Kammern auftretenden hydrostatischen Druck auszugleichen. Wenn anderseits mit einem
bestimmten Druck der eingelassenen Luft gearbeitet werden soll, maß die Höhe der
Pumpe und des Kompressors so geregelt werden, d'aß der hydrostatische Druck diesem
Luftdruck gleich ist.
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Nach Fig. ig ist der Druck der gelieferten Luft niedriger als der
Atmosphärendruck, so daß der Apparat als -Exhaustor oder als ein mit einem Kompressor
verbundener Exhaustor wirken kann. Wenn der Apparat komprimierte Luft liefern soll,
kann diese durch eine Vorrichtung eingeführt werden, welche die Luft unter atmosphärischen
Druck ansaugt; die Kompression erfolgt dann zweimal bei einem Kreislauf und die
ganze Vorrichtung arbeitet dann wie ein Zweitaktkompressor.