-
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens der LJberführung von Füll-,
Ausgleichs- oder Triebgas in Ballastwasser Das Hauptpatent bezieht sich auf ein
Verfahren zur Gewinnung von Ballastwasser auf Luftfahrzeugen. Bei dem Verfahren
nachdem Hauptpatent wird ein auf dem Luftfahrzeug als Füllgas, Ausgleichsgas oder
als gasförmiger Triebstoff vorhandenes Gas, insbesondere Wasserstoff, oder eine
gasförmige Kohlenwasserstoffverbindung, wie Methan, abgeblasen und durch chemische
Reaktion mit einem anderen Gas, vorzugsweise Luft oder Sauerstoff, in Ballastwasser
überführt.
-
Für die praktische Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptpatent
ist es einerseits erforderlich, daß die Betriebssicherheit auf dem Luftfahrzeug
in vollem Umfange gewährleistet ist, und andererseits ist es notwendig, daß durch
die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptpatent weder eine
unzulässig hohe Raumbeanspruchung noch Gewichtserhöhung eintritt.
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung, welche diesen Forderungen
der Praxis in besonders hohem Maße gerecht wird. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch
erreicht, daß zwischen den (Vorrats-) Behältern, z. B. den Gaszellen, für das Füll-,
Ausgleichs- oder Triebgas und dem Reaktionsraum .eine Gastransporteinrichtung (Pumpe)
über ein Gaseintritts- und ein Gasaustrittsventil eingeschaltet ist -und daß durch
zusätzliche Steuermittel von diesen beiden Ventilen stets nur abwechselnd eines
geöffnet und das andere geschlossen gehalten wird. Dadurch wird erreicht, daß eine
Verbindung zwischen dem Gasvorratsbehälter und dem Reaktionsraum niemals zustande
kommen kann und daß damit auch ein .etwaiges Durchschlagen der gegebenenfalls unter
Flammenerzeugung erfolgenden chemischen Reaktion in dem Gasvorratsbehälter vollständig
ausgeschlossen ist. Die Gastransporteinrichtung wird vorteilhaft ähnlich wie ein
Motor, aber mit zwei Ansaugtakten und .einem Auspufftakt, ohne Kompression und Verbrennung
der Gase ausgebildet. Sie dient dann zugleich als Mischbehälter in der Weise, daß
sie über ein weiteres im Takt des Gaseintrittsventils betätigtes Ventil mit einer
Zuführungsleitung für das mit dem Füll-, Ausgleichs- oder Triebgas zu mischende
Gas, z. B. Luft, verbunden ist. Zweckmäßig wird der Sammel- oder Mischbehälter bei
der neuen Einrichtung nach Art einer durch den Fahrtwind angetriebenen Kolbenpumpe
gebaut. Infolge der verhältnismäßig geringen Beanspruchung, die alle zwischen dem
Gasvorratsbehälter und dem Reaktionsraum liegenden
Teile betriebsmäßig
erfahren, kann man diese.ohne weiteres aus. Leichtmetall, beispielsweise Aluminiumlegierungen,
herstelle--: und damit das Gewicht der neuen Einricht=k_= verhältnismäßig niedrig
halten. Auch Raumbedarf ist verhältnismäßig genng Auf der Zeichnung sind zwei- Ausführungs'
beispiele der neuen Einrichtung veranschau= licht. Die Fig. i und 2 zeigen im Längsschnitt
und in Ansicht von oben eine erste Ausführungsform, während Fig.3 eine schematische
Ansicht einer ryeiteren Ausführungsform darstellt.
-
Bei der Ausführungsform nach den Fig. i und z dient als Gassammel-
und Mischraum ein zylindrisches Gehäuse i, in welchem ein Kolben axial verschiebbar
gelagert ist. Die Kolbenstange 3 ist über eine Kurbelreelle 4 mit einer Triebreelle
5 verbunden. Auf dem äußeren Ende der Triebwelle 5, das aus dem unteren erweiterten
Gehäuseteil 6 herausragt, greift irgendein Kraftantrieb an. Dieser Kraftantrieb
kann im einfachsten Falle durch eine Handkurbel gebildet werden. Für Luftschiffe
ist es indessen vorteilhafter, als Kraftantrieb einen Propeller auf dem äußeren
Ende der Welle 5 anzuordnen, der durch den Fahrtwind in Umdrehungen versetzt wird.
Durch ein Getriebe können ferner verschiedene Drehzahlenerreicht werden, durch die
dann wieder die Gasmengen geregelt werden können, die zur Reaktion kommen sollen.
-
Mit der Kurbelwelle 4 ist in nicht mitgezeichneter Weise eine Nockenwelle
7 gekuppelt, beispielsweise" über einen Seilzug. Auf der Nockenwelle 7 sind drei
Nockenscheib:en 8, 8a und 8v befestigt, die mittels je einer Stange 9, 9a und 9L
und je'eines bei to drehbar gelagerten Kipphebels i i, i ia, i ib drei -Ventile
12, i 2a und 12b
steuern, die an der Stirnseite des Zylindergehäuses i eingebaut
sind. über das Ventil 12 ist die Zuführungsleitung 13 für das Füll-, Ausgleichs-
oder Triebgas unter Zwischenschaltung eines regelbaren Drosselorgans 14 angeschlossen.
Außerdem ist über dasselbe Ventil 12 noch eine weitere Gasleitung 15 mit
dem Innern des Zylindergehäuses i verbunden, die in noch zu besprechender Weise
als Gasrückleitung dient. In dieser Gasleitung 15 liegt ebenfalls ein regelbares
Drosselorgan 16.
-
Über das Ventil i2a .erfolgt die Zuführung des mit dem Füll-, Ausgleichs-
oder Triebgas zu mischenden zweiten Gases, z. B. Luft oder Sauerstoff, mit Hilfe-
einer Gasleitung i 3a über ein verstellbares Drosselorgan i4a. Das Ventil 12U dient
zum Gasauslaß. Es verbindet. über die Rohrleitung 13b, welche ein regelbares Drosselorgan
i4 v enthält, das Innere des Zylindergehäuses i mit dem Reaktionsraum 17, der beispielsweise
mit Platinmoor o. dgl. gefüllt ist. In` dem Beispiel ist noch eine Heizwicklung
18 zum erstmaligen Anheizen und ge-, 'g ..febenenfalls zur Konstanthaltung
der Reakuäilstemperatur des 1@eaktionsraumes 17 an-"#.deutet, die über einen
Schalter i9 mit der L1xiftzleitung 2o verbunden ist. Weiterhin sind 'Is ühlrippen
2 i am Reaktionsraum angedeutet, die eine Kühlung dieses Raumes durch den Fahrtwind
ermöglichen. Der Reaktionsraum steht mit einer zweckmäßig ebenfalls vom Fahrtwind
umspülten Kondensschlange z2 in Verbindung, aus der das Kondenswasser in einen Sammelbehälter
23 abfließt. Am oberen Ende des Sammelbehälters 23 ist die bereits erwähnte Gasrückleitung
angeschlossen. Der Behälter 23 muß auch noch eine weitere Leitung zum Auslaß der
Restgase, z. B. Stickstoff der Luft, haben.
-
Die Wirkungsweise der dargestellten Einrichtung ist -wie folgt: Vor
der Inbenutzungsnahme wird zunächst der Schalter i 9 für einige Zeit geschlossen,
um den Reaktionsraum 17 auf die günstigste Reaktionstemperatur zu bringen. Darauf
wird der auf der Welle 5 befestigte Propeller der Einwirkung des Fahrtwindes ausgesetzt.
Es sei angenommen, daß unmittelbar vorher der Kolben 2 seine höchste Stellung hatte.
In dieser sind sämtliche Ventile 12, 12- und 121' geschlossen. Durch die hinreichend
ins Langsame übersetzte Umdrehung der Welle 5 wird mittels der Kurbelreelle 4 und
der Kolbenstange 3 der Kolben dann nach abwärts gezogen und dabei gleichzeitig die
Nockenwelle 7 gedreht. Der Nocken 8 bewirkt über die Stange 9 und den Hebel i i
eine öffnung des Ventils 12, so daß nunmehr durch die Zuleitung 13 das auf dem Luftfahrzeug
vorhandene Gas, insbesondere Wasserstoff, in das Innere des Zylindergehäuses einströmt.
-
Im weiteren Verlauf der Umdrehung der Nockenwelle 7 wird das Ventil
i 2 -wieder geschlossen und dafür bald darauf durch die Nockenscheibe 8a und das
Gestänge 9a, i ia das Ventil i 2a geöffnet, so daß durch dieses Ventil eine entsprechende
Menge Luft oder Sauerstoff in das Zylindergehäuse i einströmt und sich mit dem Wasserstoff
mischt.
-
Im weiteren Verlauf der Umdrehung der Nockenwelle 7 wird auch das
Ventil t gei wieder geschlossen. In diesem Augenblick hat der Kolben 2 seine untere
Grenzstellung angenommen, die bei 24 @ gestrichelt angedeutet ist. Es kommt dann
zur Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens z, -während gleichzeitig durch die
Nockenscheibe 811 das Ventil 12b
geöffnet wird, so daß nunmehr das Gasgemisch
durch die Rohrleitung 131' in den Reaktionsraum 17 gedrückt wird.
Dieser V organg dauert so lange, bis der Kolben 2 seine
oberste
Grenzstellung erreicht hat. In dem auf der Zeichnung veranschaulichten Augenblick
steht er nahezu in der oberen Grenzstellung. In der oberen Grenzstellung wird das
Ventil 12b wieder geschlossen. Darauf wiederholt sich dasselbe Spiel von neuem.
-
In dem Reaktionsraum wird das Gasgemisch katalytisch verbrannt. Der
bei dieser Verbrennung entstehende Wasserdampf wird in der Schlange 22 kondensiert
und das Ballastwasser in dem Behälter 23 gesammelt. Etwa unverbraucht zurückbleibendes
Gas tritt durch die Gasleitung 15 bei der nächstfolgenden Üffnung des Ventils 12
wieder in das Innere des Zylinders r ein.
-
Man kann gewünschtenfalls auch die Rohrleitungeil 13 und 13a miteinander
vertauschen, so da.ß also dann im ersten Arbeitsgang Luft oder Sauerstoff in das
Zylindergehäuse i eingesaugt und im zweiten Arbeitsgang Wasserstoff o. dgl. zugemischt
wird. Wesentlich ist aber, daß dafür Sorge getragen werden muß, daß niemals eine
gleichzeitige öffnung des Ventils 12 oder I 2a und des Ventils 12b erfolgt.
-
Mit Hilfe der Drosselorgane 14, I 4!z, 14b und 16 hat man es in der
Hand, einerseits das Mischungsverhältnis und die zugeführte Menge der Einzelgase
sowie andererseits die Menge des dem Reaktionsraum 17 zugeführten Gases einzustellen
und gegebenenfalls zu regeln. Das Mischungsverhältnis und die Menge der Einzelgase
können auch mit Hilfe der Nockenwelle oder der dadurch gesteuerten Ventile und die
Kolbenstellungen passend eingestellt werden. Die Menge des dem Reaktionsraum 17
zugeführten Gases läßt sich vielfach noch besser durch die Drehzahl einstellen,
mit der die Gastransporteinrichtung. arbeitet.
-
Eine solche Regelung wird immer dann zweckmäßig oder gar notwendig
sein, wenn die exothermisch verlaufende Reaktion im Reaktionsraum 17 ein zu starkes
Ansteigen der Temperatur in diesem Raum über den günstigsten Wert durch irgendwelche
Zufälligkeiten zur Folge haben sollte. Man «zrd zu diesem Zweck die Temperatur in
dem Raum 17 am besten fortlaufend messen und in Abhängigkeit von der Temperaturanzeige
von Hand oder gewünschtenfalls auch selbsttätig eine entsprechende Steuerung der
Drosselorgane 14, 149, 14 b und 16 durchführen.
-
Man wird vorteilhaft mit solchen Durchsatzgeschwindigkeiten des Gasgemisches
im Reaktionsraum arbeiten, daß nur eine teilweise Verbrennung des Wasserstoffes
stattfindet, da in diesem Falle eine leichtere Kondensation des Wasserdampfes in
der verbleibenden, Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre erfolgt. Es wird in vielen
Fällen angebracht sein, den restlichen Wasserstoff durch die Gasrückleitung 15 nicht
fortlaufend über das Ventil 12 zuzuführen, sondern mit dieser Zuführung zu warten,
bis eine hinreichende Wasserstoffmenge sich in der Leitung 15 angesammelt hat. U
in dies zu erreichen, kann man das Drosselorgan 16 als in Abhängigkeit von den Umdrehungen
der Nockenwelle ; gesteuertes Ventil ausbilden, das sich beispielsweise nur dann
öffnet, wenn sich das Ventil 12 fünfzigmal für den Zutritt des Wasserstoffes durch
die Rohrleitung 13 geÖffnet hatte.
-
Am zweckmäßigsten und billigsten ist, die Gastransporteinrichtung
nach Art eines Mehrzylindermotors auszubilden mit z. B. fünf Zy-
lindern in
einem Gehäuse und mit einer Kurbel- und Nockenwelle und gemeinsamem Propellerantrieb,
wie dies in Fig.3 angedeutet ist. Nach dieser Figur sind an eine gemeinsame Gaszuführung
13 z. B. fünf kleinere Kolbenpumpen 25, 25a, 25b, 25c und 253 angeschlossen,
die auf eine ebenfalls gemeinsame, zu dem Reaktionsraum führende Gasabführungsleitung
1311 arbeiten. Die Ausbildung der einzelnen Teile 25 bis 253 stimmt genau mit der
Einrichtung nach den Fig. i und 2 überein. Die von den Nockenwellen der Teile 25
bis 253 gesteuerten Ventile 12, 12a, 12b an jedem der einzelnen Teile werden zweckmäßig
etwa gegeneinander versetzt, um einen möglichst fortlaufenden Strom des Gasgemisches
in dem Reaktionsraum 17 zu erhalten.
-
Wenn man bei der Einrichtung nach Fig. 3 Zylindergehäuse mit je i
ooo ccm Inhalt verwendet und annimmt, daß der Propeller 26 mit iooo Umdrehungen
in der Minute umläuft, so fördert die Einrichtung nach Fig.3 in der Stunde 3oo m3
Gas. Eine solche Gasmenge würde nach erfolgter Umwandlung in Ballastwasser genügen,
um den gesamten Ballastbedarf für Luftschiffe während etwa 311'2tägiger Fahrten
zu decken.