NO137319B - Fremgangsm}te for fremstilling av perboratpartikler med den totale kjemiske formel nabo2.h202.3h20 - Google Patents

Description

Reaksjonsmotor for vannfartøyer.

Denne oppfinnelse vedrører en reaksjonsmotor for vannfartøyer, samt en hur-tigvirkende tilbakeslagsventdl med særlig liten treghetsmasse til bruk med reaksjonsmotoren.

Reaksjonsmotoren i henhold til oppfinnelsen er en motor av den art hvor de blandingsfyllinger som består av luft og et sterkt eksplosivt drivstoff og som suges inn i et forbrenningskammer antennes i etter hinannen følgende eksplosjoner, og hvor forbrenningsgassene av en enkeltvir-kende tilbakeslagsklaff gis anledning til å strømme inn i et utstøtningsrør som har en vanninnløpsåpning som overvåkes av en tilbakeslagsventil, og dessuten en ut-støtningsåpning. Forbrenningsgassene stø-

ter ut den vannsøyle som befinner seg i utstøtningsrøret på samme måte som et stempel.

De hittil kjente reaksjonsmotor er av den her gjeldende art oppnår bare util-strekkelig ytelse, idet den oppnådde kompresjon er for liten og tilstrømning og ut-støtning av vannet til henholdsvis fra ut-støtningsrøret er forbundet med altfor sterk motstand. Ved en kjent reaksjonsmå-

te av den sistnevnte art (ifølge U.S. pa-tentskrifter 2 644 297 og 2 714 800) strekker forbrenningskammeret seg fra tennings-stedet umiddelbart til utstøtningsrørets innløpsåpning som overvåkes av en tilbakeslagsklaff eller spjeld og er ved sin frem-

re ende utstyrt med en klaff innretning som virker som tilbakeslagsventil, som meddeler utstøtningsrøret meget stor motstand på rørets frontside. Den nevnte klaffinnret-

ning består nemlig av tallrike lange lameller som representerer en vesentlig frik-sjonsmotstand langs hele gjennomstrøm-ningslengden og som dessuten på grunn av sin byggemåte ikke kan sikre den hurtige åpning og lukning som trenges ved en slik pulserende drift for at energiomsetning skal forløpe på en tilfredsstillende måte.

Andre kjente reaksjonsmotorer for vanngående fartøyer (f. eks. ifølge fransk patent 1 043 920) må ha en kompressor for å kunne drives og 'kan derfor ikke brukes som et selvstendig drivapparat som både skal være lett og ikke være utstyrt med noen bevegelige deler. Like lite tilfredsstillende med hensyn til lettvint håndte-ring og økonomi er reaksjonsmotorer, (iføl-

ge U.S. patentskrift 2 412 825) hvor proses-sen i utstrømningsrommet foregår etter Venturi-prinsipp og hvor det overhodet ikke finnes noen ventil ved utstøtningsrø-rets innløp. Slike motorer arbeider med dårlig virkningsgrad og dessuten trenger de en fremmed energikilde for start. Det samme gjelder tilsvarende for en annen reaksjonsmotor (praktisk mangel på kompresjon i forbrenningsrommet, tysk patent 841 552) hvor et rørformet arbeidskammer i sin øvre del utgjør et forbrenningskammer, mens rørets nedre del som umiddelbart slutter seg til forbrenningsrommet har en vanninnløpsåpning som overvåkes av en spjeldventil, og som for utstøtning av vannet er åpen bakentil. En slik anordning for vanninnføringen tillater i det gunstig-ste tilfelle bare en meget langsom eksplo-sjonsrekkefølge og derfor lite brukbart i

praksis. Noe liknende finnes det ved en pumpe som arbeider etter reaksjonsprin-sipp (tysk patent 878 599) som også kan brukes som drivmotor for skip. Ved dette apparat har forbrenningskammeret en støtplate som bare tildekker en del av kammerets tverrsnitt, og går over, uten tilbakeslagsventil av noen art, i et utstøt-ningsrør ved hvis fremre ende det er anordnet en spjeld ventil som overvåker vann-innløpst og ved hvis bakre ende også finnes en ventil som skal stenge utstøtningsrøret mot væsken som måtte strømme i den motsatte retning, hvilken anordning imidlertid sluker nesten hele den tilførte energi. Derfor er også denne pumpes virkningsgrad, i hvert fall hvis den skal brukes til skipsdrift, altfor dårlig.

Ved motoren i henhold til oppfinnelsen er de nevnte ulemper unngått ved at forbrenningsrommet er delt opp i i det minste to kamre som ved tilbakeslagsventiler er skilt fra hinannen, hvor det siste kammer munner ut i utstøtningsrøret, og at den ventil som overvåker utstøtnings-rørets vanninnløpsåpning er utført som en særlig hurtig reagerende tilbakeslagsventil med liten treghet som er utstyrt med stengeklaffer som har form av skovler, som er lagret svingbart om radiale akser og som på samme måte som i et turbinhjul bæres av et fritt omløpende nav som drives av det gjennomstrømmende vann.

En reaksjonsmotor som er utstyrt på en slik måte arbeider med en god ytelse også uten at en særlig kompressor anvendes. Som motorens drivstoff kan brukes flytende og flyktige drivstoffer som med luften danner høy-eksplosive blandinger, f. eks. bensin, på samme måte som brukes i vanlig forgassermotorer. Som følge av den forklarte oppdeling av forbrenningsrommet fåes en ytterligere gassdynamisk kompresjon og dermed bedre forbrenning med større ytelse som følge.

Forbedring av eksplosjonstrykket ved oppdeling av forbrenningskammeret i flere avdelinger som ved innsnevringer eller tallerkenventiler er skilt fra hinannen er i og for seg kjent. Man har f. eks. i pumper for transport av brenngass ved hjelp av en på denne måte dannede kjede av kamre også oppnådd en trykkstigning ved slike eksplosjonsblandinger som i det første kammer ikke var forkomprimert i det hele tatt. Ved reaksjonsmotorer fil båt- eller skipsdrift hvor en forkompresjon er ube-tinget nødvendig for oppnåelse av en god virkningsgrad, har man hittil dette prinsipp imidlertid ikke tatt i bruk. Fordelene ved dette prinsipp i forbindelse med det særlige område reaksjonsmotorer for båter kan imidlertid bare da komme til nytte når det sørges for at den oppnådde forkompresjon ikke tømmes ut i opptredelsen av sterke støt og rystelser, slik dette lett kan skje i et reaksjonsmedium som skal settes i bevegelse, i dette tilfelle vann. Desto mer må

det ved anvendelse av en tilbakeslagsventil

med liten treghet på utstøtningsrørets inn-strømningsside oppnåes at åpning og lukning av vanninnløpsåpningen skjer i eks-plosjonenes rytme altså like hurtig og fullstendig slik at vannet i stor utstrekning uten friksjon kan strømme inn i ut-støtningsrøret når åpningen er åpnet, slik at det sikres en så kontinuerlig bevegelse som overhodet mulig. Dette oppnåes ved hjelp av den ovenfor forklarte turbinhjul-liknende tilbakeslagsventil med særlig liten treghet og evne til å reagere raskt. En slik ventil med stengeskovler som er dreibare om radiale akser er med hensyn tir innstil-lingshastighet, stengekapasitet og hvirvelfri gjennomstrømning helt overlegen i la-melleventller som innledningsvis ble nevnt i forbindelse med reaksjonsmotorer og som med sine lange, fjærende lameller må frembringe store gjennomstrømningstap og hvirveldannelser.

Virkemåten av reaksjonsmotoren i henhold til oppfinnelsen krever hurtigst mulig innføring av forbrenningsgassene inn i utstøtningsrøret. Derfor er stillingen mellom utstøtningsrøret som helhet på den ene side og forbrenningsrommet som for oppnåelse av trykkstigning er oppdelt i antall kamre på den annen side av under-ordnet betydning. Forbrenningsrommet kan f. eks. enten ligge utenfor eller innen-for av det rom som opptas av utstøtnings-røret. Til munningsstedet slutter seg bak-fra den del av utstøtningsrøret, i hvilken vannet meddeles sin aksellerasjon og fra hvilken vannet som et stempel utstøtes bakover. Utstøtningsrørets bakre parti kan være utført med en utvidelse som virker som en ekspansjonsdemper og som tjener til dempning av støterne.

Ved utstøtningsrørets ende finnes en trompetformet rørdel som tjener til stig-ning av trykket. Vannsøylen og den dri-vende forbrenningsgass støtes ut på en slik måte at vannet virker som et stempel. Ut-støtningsrøret er av denne grunn utstyrt med en -glatt innervegg.

Den ved utstøtningsrørets vanninn-løpsende anordnede tilbakeslagsventil i form av et fritt roterende turbinhjul med svingbare skovler som utgjør sperreklaffe-ne utgjør en ny ventiltype som ikke bare kan anvendes ved reaksjonsmotorer av den her gjeldende art, men også som tilbakeslagsventil i ledninger og pumper av alle typer hvor væsker, damper, gasser fra et transportaggregat skal føres i én retning. En slik ventil kan prinsipielt anvendes overalt hvor det er risiko for tilbakestøt og hvor oppståelsen av strømninger i den til vanlig strømningsretninig motsatte retning hurtig må forhindres, f. eks. ved ventila-sjonsviftehjul i bergverkdrift og liknende. En slik tilbakeslagsventil med liten motstand sikrer i den ene retning en glatt, praktisk talt friksjonsfri gjennomstrøm-ning av vedkommende medium som svin-ger ventilens skovler, samtidig som den i den i motsatte strømningsretning med sin selvstyrte skovlbevegelse danner en fullstendig lukket skive som stenger mot en-hver tilbakestrømning. Ventilens klaffvin-ger som danner skovlflaten påvirkes samtidig av sentrifugalkraften som utøver en viss uttrekningskraft. I ventilens stengestilling ligger nemlig hver skovls tyngde-punkt lengre borte fra rotasjonsaksen (ik-ke fra klaffaksen!) enn i den åpnede stilling. Ved dreieventilens rotasjonsbevegelse utsettes klaffvingenes masse for sentrifugalkraftens utad rettede virkning som sø-ker å bringe vingenes tyngdepunkter til en stilling som ligger lengst borte fra rotasjonsaksen, dvs. til stengestillingen. Ven-tilfjærer er derfor ikke nødvendig.

Den praktisk talt treghetsfrie og hur-tigvirkende tilbakeslagsventilens enkle og plassbesparende byggemåte forener fordelene ved en god sperre- eller stengevirk-ning i motstrømsretningen med fordelene som knytter seg til praktisk talt mot-standsfri gjennomstrømning i den normale strømningsretning. Omstilling fra den ene til den andre driftstilstand skjer raskt og praktisk talt uten energiforbruk.

Når reaksjonsmotoren av den her nevnte art skal brukes til båtdrift kan spjeldskovlene ved en slik roterende tilbakeslagsventil på innløpssiden utformes med skarpe kanter, slik at vannplanter og liknende som måtte føres i vannet vil kunne klippes eller skjæres i stykker og dermed uskadeliggjøres.

I forbindelse med den vanlige måte å foreta tenningen av drivstoffblandingen i forbrenningsrommet ved hjelp av tenn-plugger er anbefalingsverdt å anvende et tenningsapparat som er særlig innrettet for de driftsforhold som ved båtdrift forekom-mer ved slike reaksjonsmotorer. Her dreier det seg for det første om et tenningssystem som i høy grad ikke kan påvirkes av fuktighet ved tennpluggene og i forbrenningsrommet, hvilket ikke kan unngåes ved båtdrift. Videre må tenningsrytmen tilpasses til de særlige forhold ved slike stempel-løse pulsasjonsmotorer. Her finnes nemlig ingen frem- og tilbakegående deler som kan anvendes til tenningsrekkefølgens sty-ring, og dessuten blir tennpluggene ved slike motorer under stillstand forholdsvis våt, slik at det må tilveiebringes en særlig sterk og pålitelig tenningsinnretnlng. Ved mo-torstart må den fremstilte tenningsgnist være så sterk at fuktigheten eller væsken ved tennpluggen forstørres og brennstoffblandingen tennes. Når motoren er i drift og vann ikke i den utstrekning som ved stillstand kan komme til tennpluggene, kan gnistene være tilsvarende svakere. På den annen side må de følge i en rask rekkefølge etter hinannen i samsvar med den ytelse som kreves fra motoren. Arbeidsrytmen og motorens ytelse styres da alene ved antal-let av de tenningsoperasjoner som ten-ningsinnretningen selv har satt i gang.

For å tilfredsstille de ovenfor nevnte krav og derved gjøre motoren meget pålitelig uavhengig av de forskjellige arbeids-forhold, er det hensiktsmessig for tenningen å anvende et apparat ved hvilket på en i og for seg kjent måte (sveitsisk patentskrift 272 911, tysk patentskrift 898 529) det anvendes en høyspenningslikestrøms-kilde til hvis klemmer det er parallelt koblet en høyspenniingsladningskondensator og to etter hinannen liggende gnistbaner, hvorav den ene etter overslagsverdiens opp" nåelse bevirker utladning av kondensatoren og derved også gnistgjennomslag på den andre banen, nemlig i tennpluggen. I henhold til oppfinnelsen, når et slikt tenningsapparat anvendes for den ovenfor nevnte raksjons-pulsasjonsmotor for båtdrift, styres tenningsgnistytelsen (strøm x spenning) ved tennpluggen og den i forhold til denne omvendt proporsjonale ten-ningsgnistfrekvens som bestemmer motorytelsen ved innstilling av hjelpegnistbanen som er koblet foran tennpluggen.

Ved motorens start, når tennpluggen enda er våt, kan overslagsspenningen som virker på tennpluggen bestemmes meget høyt ved tilsvarende innstilling av en stor avstand på hjelpegnistbanen. Ved en høy spenning er også tenningskondensatorens oppladning foran gnistoverslaget særlig høy, og det fremstilles på denne måte en gnist som forstøver den eventuelle fuktighet og sikrer en tilfredsstillende tenning. Etter starten, når tennilngsforholdene i eksplosjonsromrnet er blitt gunstigere, kan tenningsgnistens energi være mindre. Avstanden på hjelpegnistbanen blir derfor redusert og overslaget skjer ved lavere spenning. Derved nedsettes samtidig ten-ningskompensatorens oppladningstid og tenningenes antall pr. tidsenhet vil økes. Dette betyr at motoren vil arbeide raskere og ytelsen blir større. Som følge av at tenningsgnistens energi kan tilpasses til vedkommende driftsforhold og også kan tilsvarende senkes ved gunstige driftsforhold, vil påkjenningen på de akkumulatorer som leverer strømmen være ytterst sparsom.

Oppfinnelsen kan forklares ytterligere ved hjelp av eksempler under henvisning til tegningene hvor: Fig. 1 viser skjematisk et lengdesnitt gjennom en reaksjonsmotor i henhold til oppfinnelsen, fig. 2 et lengdesnitt gjennom det parti av utstøtningsrøret som inneholder den roterende tilbakeslagsventil med svingbare skovler, fig. 3 er et oppriss av en ventilskovl med tilspisset skjærekant, og fig. 4 er et elektrisk koblingsskjema for et tenningsapparat som er særlig egnet til bruk med reaksjonsmotor en i henhold til oppfinnelsen, Fig. 5 viser et lengdesnitt gjennom en annen utførelse av reaksjonsmotoren i henhold til oppfinnelsen. Fig. 6 viser det fremre parti av motoren ifølge fig. 5, denne gang i større målestokk, og

fig. 7 viser motorens midtre parti.

Fig. 8 er et oppriss av f jærplateventilen mellom eksplosjonsrommets to kamre, hvor snittet gjennom kammeret er ført langs linjen VIII—VIII på fig. 6,

fig. 9 er oppriss av tilbakeslagsventilen i nærheten av utstøtningsrørets innløps-åpning, omtrent i planet IX—IX på fig. 6,

fig. 10 sideriss av ventilinnretningen ifølge fig. 10, og

fig. 11 viser et snitt gjennom startpum-pens nedre del, omtrent i samme målestokk som fig. 6 og 7 for den annen utførelse.

For at forståelsen av tegningene skal falle lettere er de deler ved den annen, dvs. ifølge fig. 5—11 som har et motstykke ved den første utførelse, dvs. ifølge fig. 1—3 forsynt med samme henvisningstall men forhøyet med 100.

Motoren i henhold til den første utfø-relse som er vist på fig. 1—3>, har et forbrenningskammer med kammervegger 1 og et utstøtningsrør 2, 3 som i sin helhet ligger under vannspeilet. Forbrennings-kammerets utløp 5 inn i utstøtningsrøret er dekket av en spjeldventil 6. Ved den ende av forbrenningskammeret som ligger lengst borte fra utstøtningsrøret er anordnet en startpumpe 4. Oventil er pumpestemplet forsynt med et håndtak 42 og ne-dentil det egentlige stempellegeme 13 som ligger tett an mot en anslagskant og som i bunnen har to klaffer 30 som åpnes i retning nedover når brennstoffblandingen suges inn. En fjær 31 som strekker seg mellom stempelrommets øvre og nedre del, sø-ker å trykke stemplet nedover.

Med sikte på å oppnå en forkompresjon og derved en høy virkningsgrad er forbrenningsrommet oppdelt i flere kamre. Ved den viste utførelse har forbrenningskammeret delkamre 7 og 8 som over en flagreventil 9 er forbundet med hinannen, hvor ventilen virker som tilbakeslagsventil og åpnes i retning mot kammeret 8. I kammeret 7 finnes en fjærbelastet tallerkenventil 10 som tjener til innsugning av drivstoffblandingen fra forgasseren. Til forgasseren 11 strømmer forbrenningsluften gjennom åpningene 12. i pumpehuset og gjennom håndluftpumpens stempel 13 som står stille under normal drift, slik at start-luftpumpens sylinder samtidig utgjør en del av innstrømningsrøret for forbrenningsluften.

Bak innstrømningsventilen 10 er anordnet en tennplugg 14 som styres av det ovenfor nevnte tenningsapparat. Fig. 4 viser skjemaet for tenningsapparatet som får strøm fra et batteri 34. Strømmen føres over en avbryter 35 til en tenningstransfor-mator 36 og transformeres. En kondensator

C0 tjener til primærkretsens dempning.

Foruten sekundærspolen for tennings-transformatorens 36 høyspenning er til denne også koblet en varmespole for et høyspenningslikeretterrør. Istedet for høy-spenningslikeretterrøret kan også anvendes andre høyspenningslikestrømkilder, så-som tørrlikeretter av kjente typer. Denne ved røret 37 likerettede og opphakkede li-kestrøm strømmer til en samlekondensator Ct og føres over en foranderlig motstand R, til driftskondensatoren C2. En innstill-bar hjelpegnistbane 38 får den ønskede spenning fra kondensatoren C2. Når kondensatorens C2 spenning har nådd hjelpe-gnistbanens 38 overslagspenning, vil det dannes en gnist på tennpluggen 14. Tennpluggen 14 er parallell koblet med en sta-biliserende motstand R, som bevirker at kondensatorens C2 totale spenningsfor-skjell kommer til virkning på hjelpegnistbanen. Hadde man ikke anordnet motstanden R2 ved tennpluggen 14, ville gnistoverslaget på hjelpegnistbanen38 ikke bare påvirkes av avstanden på hjelpegnistbanen men også av forholdene ved tennpluggen (fuktighet, sot o.l.). Motstanden R, som er parallelt koblet med tennpluggens elektroder er dimensjonert så stor at kondensatorens G, ladningsmengde ikke straks kan overføres når gnisten springer over ga-pet på hjelpegnistbanen og kondensatorens C2 spenning opptrer ved tennpluggens elektroder, hvilket bevirker dannelsen av en sterk gnist. Derved er det ikke viktig om tennpluggens elektrodeavstand er innstilt riktig, idet tennpluggen arbeider tilfredsstillende selvom tennpluggens elektroder er kortsluttet ved fuktighet, da fuktigheten bare vil fjernes.

Hjelpegnistbanen 38 er utført som et innstillbart dreiekontaktpar. Som allerede nevnt kan impulsfrekvensen enkelt reguleres ved innstilling av kontaktenes 38 avstand, men også ved forandring av motstanden R,. Ved kontaktavstandens forandring på hjelpegnisten forandres imidlertid på den ovenfor forklarte måte også tenngnistens ytelse. Ved store kontaktav-stand er overslagspenningen og følgelig og-så tennkondensatorens C2 ladespenning høy og kondensatoren derfor vil opplades i løpet av forholdsvis kort tid til en stor ladningsverdi (kapasitet x spenning). Ten-ningsgnisten slår gjennom forholdsvis sjel-dent men med stor ytelse. Hvis kontaktavstanden på hjelpegnistbanen forminskes, blir overslags- og ladespenning mindre, ladningen foregår raskere og tenningen forholdsmessig oftere. Det er derfor mulig ved å innstille hjelpegnistbanen 38 i samsvar med motorens driftsmåte å fremstille en meget sterk eller en mer strømsparende men til gjengjeld ofte forekommende gnist, slik at motorens ytelse bare styres ved hjelp av tenningen. Ved start etter stillstand vel-ges først en stor avstand for å oppnå en ytelsessterk tenngnist som vil tilintetgjøre den fuktighet som finnes i eksplosjonskam-meret. Ved kontinuerlig drift forminskes kontaktavstanden for å forkorte tennings-intervallet og øke motorens pulsasjon og ytelse. Etter som gnisttidvarigheten kan innstilles meget kort, mange ganger kor-tere enn ved de kjente induktive systemer, kan også motorer med høye pulsasjonstall styres feilfritt og sikkert.

I stedet for avbryteren 35 og tennings-transformatoren 36 kan vekselhøyspennin-gen også fremstilles ved hjelp av de kjente elektroniske høyfrekvente svingninger i et rør eller ved hjelp av en ytelsestransistor, forutsatt at et slikt system i vedkommende tilfelle er økonomisk.

Det forklarte tenningsapparat sikrer derfor feilfrie starteksplosjoner, uavhengig av om tennpluggen, som arbeider under vann, er våt eller sotet. Motorens ytelse reguleres med kjørehastighet med den

økende eksplosjonsrytme. Det er også den fordel ved anordningen at den sterke, eks-plosjonsaktige tenngnist også sikrer en tilfredsstillende tenning når forskjellige drivstoff-luft-blandlnger anvendes.

Man behøver derfor ikke å være redd for at svingninger i drivstoff-luft-blandingens sammensetning kan frembringe driftsforstyrrelser når eksplosjonene i kammeret 7 til å begynne med bare skjer under évakt overtrykk, hvilket er forskjellig fra det som er tilfelle ved de vanlige induksjons-tenningsapparater. Det sterke tenningsapparat bringer blandingen til kraftig eksplosjon uansett blandingens sammensetningsforhold.

Den under eksplosjonen dannede trykkbølge utstøter eksplosjonsgassbland-ingen av det første kammer 7 gjennom flagreventilen 9 inn i kammeret 8, hvor ut-støtningshastigheten er større enn flammens utbredelseshastighet. Derfor dannes i det annet kammer 8 en allerede forkomprimert blanding av drivstoff og luft, hvilket er av viktighet for den ytelse som søkes

oppnådd. Det er tilstrekkelig med forbrenning av en liten drivstoffmengde for å

komprimere blandingen fra kammeret 7 til

kammeret 8. Endelig slår flammen gjennom flagreventilen 9 og antenner den komprimerte blanding i kammeret 8, hvoretter de ekspanderende forbrenningsgasser støter ut gjennom spjeldventilen 6 og med stor styrke og hastighet innvirker på vannet i utstøtningsrøret 2 og presser det ut av rø-rets utstøtningsparti 3. For økning av for-kompresjonsvirkning kan forbrenningsrommet ytterligere være inndelt i tre, fire eller flere kamre som er innbyrdes skilt' ved ventiler av flagretypen med liten treghet. Slike ventiler hindrer samtidig tilbakeslag inn i de forutgående kamre, hvor det allerede råder et lavere trykk.

Mens vannet fra utstøtningsrøret som følge av den kraftige eksplosjon 1 forbrenningsrommet utstøtes bakover i pilens 15 retning og den derved dannede reaksjons-kraft forskyver motoren forover, dvs. i kjø-reretningen, hindrer tilbakeslagsventilen 16 som skal forklares nærmere nedenfor og som er anordnet i utstøtningsrørets fremre del at vannet også kan strømme ut gjennom innløpsåpningen 17. Utstøtnings-rørets 3 lengde er valgt slik at de ekspanderende gasser bare kan forskyve vannsøylen til omtrent det sted som er vist ved en strek-prikket linje 50. Etter dette sted vil trykktilstanden opphøre og gassene vil «sammentrekkes». Dette samt det utstrøm-mende vanns treghet bevirker at vakuum vil dannes i kamrene 7 og 8 og ny brenn-stoffblanding vil suges inn over tallerkenventilen 10, forgasseren 11 og pumpen 4. Samtidig vil vakuumet bevirke at vann suges inn gjennom den omløpende tilbakeslagsventilen 16 gjennom den fremre Inn-løpsåpning, samtidig som det trykk som oppstår i motoren som følge av farten bevirker at vann presses inn i utstøtningsrø-ret 2, 3, slik at røret vil hurtig fylles med vann. Deretter gjentas operasjonssyklusen, idet neste syklus innledes ved ny antennel-se i forbrenningskammeret.

Motorens ytelse øker med eksplosjone-nes antall pr. tidsenhet. Jo raskere eksplosjonene følger hinannen, desto større er fremdriftskraften. Foruten virkningsgra-den er derfor også et høyt eksplosjonstall av stor viktighet for oppnåelse av en god motorytelse. Hvis eksplosjonen imidlertid skal finne sted mens vakuum enda råder i utstøtningsrøret 2, 3, må innsugniingsperio-den avsluttes raskt. Spjeldventilen tjener til å avskaffe unødige hvirveldannelser og har derfor ingen betydning for prosessens termiske forløp og prosessens trykkforløp i og for seg. Ventilen behøver ikke en gang å lukke hermetisk, fordi det overtrykk som etter innsugningsperioden dannes i utstøt-ningsrørets del 2 som utgjør ventilhuset for vanninnstrømningsventilen 16, skal og-så utliknes i kammerseksjonen 8.

Vanninnløpsventilen 16 virker som en tilbakeslagsventil og er utformet som et roterende turbinhjul, hvis skovler er svingbare om radiale akser og på den ene side utsettes for virkningen av det vann som strømmer gjennom ventilen og på den annen side for sentrifugalkraftens virkning. Vanninnløpsventilen må tilfredsstille slike krav som at ventilen skal arbeide med så liten treghet som mulig, at den skal virke raskt og sikkert, at den kan motstå det høye eksplosjonstrykk, men straks etter eksplosjonen slipper gjennom en størst mulig mengde vann, og at den har minst mulig frontmotstand og gjennomstrøm-ningsmotstand. Ventilen må også være ut-ført slik at de forskjellige mindre eller større forurensninger som forefinnes i vann ikke kan tilstoppe ventilen eller øde-legge dens virkning. Den til dette formål utviklede tilbakeslagsventil i form av et omløpende turbinhjul tilfredsstiller de ovennevnte krav på en utmerket måte og tillater et så høyt eksplosjonstall (mange ganger større antall eksplosjoner pr. tidsenhet enn det var mulig ved de hittil kjente ventiler), slik at vannet strømmer nesten kontinuerlig gjennom utstøtningsrøret. Til dette formål er det i utstøtningsrøret innebygget et fritt roterende nav 21 som roterer på en mellomakse 22 på samme må-te som en liten frilufbsturbin når vannet strømmer gjennom den fremre innstrøm-ningsåpning 17 inn i utstøtningsrøret 2. (I forbindelse med den følgende beskrivelse av turbinen henvises også til detaljer som

er vist på fig. 9 og 10 i forbindelse med den

annen utførelsesform). For tilveiebringelse av dreiebevegelsen er navet utstyrt med svingbare skovler som dreies om radiale akser, på samme måte som en klaff eller et spjeld. Ved hjelp av ledelegemer 23 og 24 med strømlinjeform som befinner seg i utstøtningsrørets strømningsbane, tilveiebringes så friksjons- og hvirvelfri inn- og gjennomstrømning som mulig. Under inn-strømningen, når trykket i utstøtningsrø-rets fremre del 2 er lavere enn i det om-givende vann, danner skovlene 19 sammen

med navet et slags turbinhjul som hurtig roterer når vannet strømmer inn. Vannet strømmer støtfri mot utstøtningsrøret, og navets dreiebevegelse frembringes ved at hver skovl utsettes for et siderettet inn-løpssted som skyldes det forhold at det etter hver eksplosjon innstrømmende vann først må åpne de lukkede skovler henholdsvis klaffer. Derved dannes det et dreie-moment om ventilens akse. Skovlene er her ført noe bakover ut av de radiale skovl-aksers omløpsplan som ligger på tvers av fartsretningen, som med strekprikket linje er vist på fig. 10 i forbindelse med den annen utførelse. Når eksplosjonen finner sted og overtrykk hersker i utstøtningsrørets indre, vender skovlene 19 straks tilbake til stengestillingen i skovlenes omløpsplan. De legger seg straks an mot de konsentriske anslags- og opplagringskanter 25 og derved danner en ringformet skive som fullstendig hindrer vannets bevegelse i retning mot innløpsåpningen 17. Denne om-dannelse fra friluftsturbiner til tilbakeslagsventil foregår periodisk i samsvar med eksplosjonstallet og under kontinuerlig rotasjonsbevegelse. Skovlenes kanter 26 som ligger på den side som svarer til dreieret-ningen er utformet skarpe slik at de vannplanter eller liknende som kommer mellom skovlene vil klippes i stykker uten at de kan tilstoppe ventilen og slik at de lett kan forlate utstøtningsrøret.

Veggen 27 mellom vanninnløpsåpnin-gen 17 og utstøtningsrørets 2 fremre del hvor tilbakeslagsventilen er lagret, kan fordelaktig være utført av elastisk materia-le, f. eks. gummi. Når ventilskovlene 19 etter vannets innstrømning stenges under eksplosjonen og ytterligere strømning forhindres, bevirker oppstuingstrykket og det innstrømmende vanns kinetiske energi at gummiveggen 27 blåses opp slik at den kinetiske energi omdannes til potensiell energi. Denne akkumulerte potensielle energi forandres igjen til kinetisk energi i det øyeblikk når ventilskovlene åpnes, med den følge at det innstrømmende vann får en tilskuddsaksellerasjon som følge av veggens sammentrekning.

De sterke eksplosjoner som hurtig føl-ger etter hinannen samt de av eksplosjonene frembragte støt mot vannsøylen i ut-støtningsrøret, bringer med seg risikoen for uønskede rystelser i motoren og båtskro-get, og utstøtningsrørets endeparti er derfor utformet som en eksplosjonsdemper 28. I denne rørutvidelse foran rørets utløp vil exhaustgassene komprimeres. I et intervall mellom eksplosjoner råder det i dette dem-perkammer 28 et større trykk enn ellers i utstøtningsrøret 3. Da vannet fra demper-røret strømmer ut i det frie vil rystelsene dempes sterkt. Ved rørets ende er anbragt en i og for seg kjent difusor 29 som øker reaksjonskraften.

Når motoren skal startes må først blanding av drivstoff og luft innføres i forbrenningsrommet 1. Til dette tjener håndpumpen 4. Når pumpestemplet 13 løf-tes mot fjærens 31 virkning, strømmer luften gjennom den derved åpnede pumpeventil 30 inn i stempelrommet. Når pumpestemplet slippes, trykkes dette ned av fjæren 31, og luften trykkes gjennom ventilen 10 inn i forbrenningsrommet 1. Når luften passerer forgasseren 11 river den med seg på vanlig måte en del drivstoff. Under pumpning råder det i forgasseren og forgasserens flottørhus 32 et høyere trykk enn ved innsugning. Derved kan det dannes forskjellige blandinger med forskjellig volumforhold mellom drivstoff og luft. For å unngå dette er det hensiktsmessig å forbinde pumperommet 4 over et rør 33 med flottørhuset 32, et sted over flottørhusets drivstoffnivå. Derved fåes samme trykkforskjell mellom forgasserdysen og flottørhuset, uavhengig av om motoren suger eller om pumpen betjenes. Forgasseren kan derfor være innstilt på samme måte under innsugning og under pumpning.

På fig. 5—11 er vist et eksempel på en annen utførelse av en reaksjonsmotor i henhold til oppfinnelsen. Ved denne utfø-relse er forbrenningsrommet anordnet i utstøtingsrørets indre. Prinsipielt sett er imidlertid motorens overbygning i det ve-sentlige som ved den første utførelse.

Utstøtningsrøret er utført strømlinje-formet og omfatter en fremre del 102 og en midtre og bakre del 103. I utstøtningsrørets indre er sentralt anordnet et forbrennings-rom hvis vegger har strømlinjeformet for-løp. Forbrenningsromlegemet er festet ved hjelp av kraftige bolter, og de to motorde-ler er nøyaktig sentrert i forhold til hinannen. Forbindelsen mellom det indre for-brenningsrom og utstøtningsrørets indre skjer gjennom en rekke åpninger 105 i for-brenningskammerets vegg. Disse åpningene er tildekket ved spjeld ventiler 106. Ventilene kan sees best på fig. 6. Ventilene er vist i åpen stilling. Deres svingeakse ligger foran i brennkammerets vegg.

Forbrenningsrommet som er begrenset av veggen 10,1 består også i dette tilfelle av to kamre 107 og 108 som over en flagreventil 109 er forbundet med hinannen. Som allerede nevnt tømmes kammeret 108 gjennom åpningene 105 inn i utstøtnings-røret 102-. Ved forbrenningsrommets mot-satt liggende ende er tilveiebragt forbindelse til en startpumpe 104. Motorens pumpe stikker opp over vannets nivå. Oventil er pumpen forsynt med et håndtak 142 som inneholder innstillings- og regje-ringsorganer for forgasseren 111, som befinner seg mellom startpumpen og forbrenningsrommet. Den øvre innstillings-knott 143 tjener til innstilling av bensin-tilførsel, nemlig véd forskyvning av den på fig. 7 viste nåleventil, og den nedre knott 144 tjener til regulering av lufttilførsel, hvilket foregår ved forskyvning av luft-trakten i forgasseren.

Ventilen som er anordnet mellom for-brenningskamrene 107 og 108 er betegnet med 9, henholdsvis 109 og er vist på fig.

8. Ventilen består av et antall tunger 10-9

som er forbundet ved tungens midte og er festet der på et soppformet underlag, som vist på fig. 6. Dette underlag eller feste tjener samtidig til vannkjøling av ventilen, Ventilens tunger åpner ventilen i retning mot forbrenningskammeret 108, hvilket fremgår av fig. 6. Når ventilen er stengt ligger de enkelte tunger mot anslag i veggen 101.

Kammerets 107 innløpsside er lukket av en fjærbelastet tallerkenventil 110, over hvilken drivstoffblandingen suges inn i kammeret. Under denne innsugning strøm-mer forbrenningsluften gjennom åpningene 112 i pumpehuset og gjennom håndluftpumpens stempel 113 som står stille under drift til forgasseren 111. Også ved denne utførelsesform er det på stempelstangen anordnet et stempellegeme 113 som med sin anslagskant tetter mot pumpesidene. Ved stemplets bunn finnes to klaffer 130 som under brennstoffblandingens innsugning åpnes nedover, som vist med strekede linjer på fig. 11. En fjær 131 tvinger pumpestemplet nedover. Små spiralformede fjærer 141 som er lagt om klaffenes 130 dreieaksler og hvis ene ende støttes mot pumpestemplet og den annen ende mot klaffen, fører klaffene 130 tilbake til den horisontale stengestilling så snart driv-stoffblandingens innsugning har opphørt. Pumpeklaffene 130 antar da den på fig. 5 med heltrukkede linjer viste horisontale stilling. Bak innløpsventilen 110 er anordnet en tennplugg 114 som svarer til tennpluggen 14 ved den første utførelse og som styres av samme tennapparat som forklart ovenfor i forbindelse med fig. 4.

Tennpluggen 114 og forgasserhuset 132 med flottøren etc. er anordnet i en strøm-linjeformet innkledning ved utstøtnings-rørets hus 113. Strømmen tilføres tennpluggen og brennstoffet tilføres flottørhu-set over tilkoblinger som er ført ut og opp-over. For å unngå at forskjellige brennstoff-luftblandinger med forskjellige volumforhold vil dannes ved at det under innpumpning i forgasseren og flottørhuset 132 råder større trykk enn tilfelle er ved innsugning, er også ved denne utførelse anordnet et rør 133 som forbinder flottør-huset 132, nemlig et sted over drivstoffni-vået i flottørhuset, med pumpens nedre del. Derved fåes samme trykkdifferansen mellom forgasserdysen og flottørhuset, uavhengig av om pumpen er i bruk eller om motoren suger selv. Det brukes derfor samme forgasserinnstilling under innsugning og under pumpning.

Når den forgassede brennstoff-luftblanding antennes ved tennpluggen 114, dannes det en trykkbølge som støter den eksplosive gassblanding ut av det første kammer 107 gjennom flagreventilen 109 og over i kammeret 108, hvor utstøtningen foregår raskere enn flammens utbredelse. I det annet kammer fåes derfor en forkomprimert drivstoff-luftblanding, hvilket er av betydning for motorens ytelse. Til slutt slår flammen over den varmebestandige flagreventil 109 inn i kammeret og antenner den komprimerte blanding. De an-tente forbrenningsgasser ekspanderer med stor hastighet gjennom spjeldventilen 106 (vist i åpen stilling på fig. 5 og 6) inn i utstøtningsrørets 2 indre og utstøter det vann som befinner seg i utstøtningspartiet 103 bakover i pilens 115 retning (fig. 5).

Under denne prosess hindrer tilbakeslagsventilen 116 som er anordnet i utstøt-ningsrørets fremre del, vannet fra å strøm-me ut gjennom innløpsåpningen 117. Ut-støtningsrørets 103 lengde er valgt slik at de ekspanderende gasser kan forskyve

vannsøylen omtrent til den strekede linje

150 på fig. 5. Deretter trekker gassene seg

sammen, hvilket sammen med det utstrøm-mende vanns treghet bevirker at vakuum dannes i kamrene 107 og 108, med den følge at frisk brennstoff blanding innsuges gjennom tallerkenventilen 110, forgasseren 111 og pumpen 104. Vakuumet bevirker også at vann suges inn gjennom tilbakeslagsventilen 116 i den fremre innløpsåpning 117. Til den gjentatte fylling av utstøtnings-røret 2, 3 med vann bidrar også det oppstuingstrykket som skyldes fartshastighe-ten. Deretter gjentas operasjonen. Tilbakeslagsventilen som virker som vanninnløps-ventil (116) er vist på fig. 9 og 10. Som allerede forklart er ventilen utført som et fritt roterende turbinhjul. Ventilens anordning er noe forskjellig fra den første utførelse idet ventilens fritt roterende nav 121 er anordnet på forbrenningskammerlegemets forside, som vist på fig. 5 og 6. Navet 121 roterer om akselen 122 når vannet strøm-mer inn gjennom innløpsåpningen 117 inn i utstøtningsrøret 102. Et antall klaffer eller skovler 119 er svingbart anordnet på svingakser 120 som strekker seg radialt fra navet 121. Strømlinjeformede ledelegemer 123 og 124 bidrar til at vannet strømmer inn og ut med så liten friksjon- og hvirvel-dannelse som mulig. Under innstrømnin-gen danner skovlene 119 med navet 121 et slags turbinhjul som hurtig roterer når vannet strømmer gjennom hjulet. Etter hver eksplosjon lukkes ventilen 1:16 for en kort tidsperiode, idet skovlene 119 legger seg an mot konsentriske anslag- og opplagringskanter 126 og danner en ringformet skive som hindrer vannets tilbakestrøm-ning i retning mot innløpet 117. Også i dette tilfelle kan skovlenes 119 forkanter være utført skarpe på samme måte som skovlene 19 i ventilen 16 ved den førstnevn-te utførelse.

Ved utstøtningsrørets 103 ende er anordnet en i og <for seg kjent difusor 129 som øker reaksjonskraften.

Motoren startes på samme måte som forklart ovenfor, nemlig ved å løfte pumpestemplet 113 mot fjærens 131 virkning, slik at luften strømmer gjennom den åpnede pumpeventil 130 inn i pumperommet 104 (fig. 11). Når pumpestemplet slippes fri, trykker fjæren 131 stemplet nedover, slik at luften vil presses gjennom innløps-ventilen 110 inn i forbrenningskammeret 107. Ellers er eksplosjonsforløpet og drifts-måten den samme som forklart i forbindelse med den første utførelse.

Claims (7)

1. Reaksjonsmotor til drift av en båt eller et skip, hvor en i et forbrenningskammer innsuget fylling som består av en blanding av luft og et lett og hurtig eksplo-sivbart drivstoff antennes i etter hinannen følgende eksplosjoner, hvor forbrenningsgassene over en mot den ene side virkende tilbakeslagsklaff føres inn i et utstøtnings-rør som har en innløpsåpning for vann som overvåkes av en tilbakeslagsventil og en utstøtningsåpning, og hvor forbrenningsgassene utstøter den vannsøyle om befinner seg i utstøtningsrøret som et stempel, karakterisert ved at forbrenningsrommet (1) er inndelt i minst to kamre (7, 8) som ved tilbakeslagsventiler (9) er skilt fra hinannen, hvor det siste kammer munner ut i en utvidelse av utstøtningsrøret, som sett i fartsretningen ligger bak en venturi-rørlignende forsnevring (18), og at ventilen (19, 20, 21) som åpner og lukker vann-innløpsåpningen til utstøtningsrøret er ut-ført som en hurtig påvirkbar tilbakeslagsventil med liten treghet, som er utstyrt med dreibare stengeklaffer i form av skovler (19) som er lagret på radiale aksler og bæres av et fritt omløpende nav (21) som som et turbinhjul (16) drives av det gjen-nomstrømmende vann.

2. Reaksjonsmotor ifølge påstand 1, karakterisert ved at det med forbrenningsrommet (7) er forbundet en håndluftpum-pe (4) til motorens start, hvis sylinder under varig drift samtidig utgjør en del av innstrømningsrøret for forbrenningsluften, og at forgasserens flottørhus (32) er forbundet med håndluftpumpens trykkrom ved hjelp av et trykkutlikningsrør (33).

3. Reaksjonsmotor ifølge påstand 1 og 2, karakterisert ved at det for antenning i forbrenningsrommet er anordnet et i og for seg kjent tenningsapparat, ved hvilket på en i og for seg kjent måte en høyspen-ningsladekondensator, og to etter hinannen liggende gnistbaner er parallelt koblet til en høyspennings-likestrøms kildes klemmer, hvor den ene gnistbane etter at overslagsspenningen er nådd til veiebringer kondensatorens utladning og derved gnistgjennomslag på den annen bane nemlig tennpluggen (14),hvor, for den stempelløse reaksjons-pulsasjonsmotor for båtdrift, tenngnistytelsen (strøm x spenning) ved tennpluggen og tenngnlstens frekvens som er omvendt proporsjonal til tenngnistytelsen og som bestemmer motorytelsen, er re-gulerbar ved innstilling av den foran tenn-gnisten anordnede hjelpegnistbane (38).

4. Reaksjonsmotor ifølge påstand 1, karakterisert ved at den omløpende vann-innløpsventils (19, 20, 21) klaff skovler (19) er utstyrt med skarp innløpskant (26).

5. Reaksjonsmotor ifølge påstand 1, karakterisert ved at utstøtningsrørets fremre del mellom vanninnløpsåpningen og den roterende tilbakeslagsventil har et elastisk veggparti (27) som virker som en kinematisk demper, utlikningsdemper).

6. Reaksjonsmotor ifølge påstand 1, karakterisert ved at utstøtningsrørets bakre del (3) har en utvidelse (28) som virker som en ekspansjonsdemper.

7. Reaksjonsmotor ifølge påstand 1 med en tilbakeslagsventil for strømmende medier, karakterisert ved at tilbakeslagsklaff er (19) er utført som fritt svingbare skovler som er lagret på radiale akser (20) på tvers av strømningsretningen på et fritt roterende nav (21) som som et turbinhjul drives fra det gjennomstrømmende medium, og at skovlenes svingakser ligger umiddelbart bak skovlenes innløpskant, slik at skovlene kan innstilles i retning på tvers av strømningsretningen når strømningen skjer i de normale retning (ventilen åpnet) og ved opptrede Ise av tilbakeslag (ventilen lukket).