-
Gerät zum Entspannen von komprimiertem Gas mit mehreren Entspannungskammern,
insbesondere für die stufenweise Druckminderung hochverdichteter Gase für en Betrieb
von Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Entspannen von komprimiertem
Gas mit mehreren Entspannungskammern. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Gerät
geeignet zur Speisung eines Verbrennungsmotors mit einem gasförmigen Brennstoff
von einem Hochdruckbehälter, wie beispielsweise einem Leuchtgas, mit einem Druck
zwischen Zoo und 3.00 kg enthaltenden Flaschen.
-
Zur Gewährleistung des richtigen Arbeitens des Motors muß das erfindungsgemäße
Gerät in der Lage sein, Gas mit dem gewünschten Druck zu liefern, sobald ein geringer
Unterdruck, beispielsweise 5 mm Wassersäule, in der Einlaßleitung des Motors auftritt,
und muß die Gaszufuhr absperren, sobald dieser Unterdruck aufhört.
-
Es sind bereits Vorrichtungen zum Entspannen von komprimiertem Gas
bekanntgeworden, bei denen mehrere Entspannungskammern vorgesehen sind. Mit diesen
bekannten Geräten läßt sich jedoch die richtige Abhängigkeit des Gasstroms von geringen
Schwankungen an der Ausgangsstelle nur selten erhalten. Außerdem treten bei diesen
bekannten Geräten in der Regel Undichtigkeiten an denjenigen Konstruktionselementen
auf, die zwischen den einzelnen Kammern liegen, in denen verschiedene Drücke herrschen.
Ein Entweichen von-
Gas durch die zur Steuerung der Kammern dienenden
Elemente ist daher nicht zu -vermeiden.
-
Das erfindungsgemäße Gerät erfüllt die eingangs gestellten Bedingungen
und vermeidet gleichzeitig die vorerwähnten Nachteile, die den bekannten Einrichtungen
anhaften: Das erfindungsgemäße Gerät ist keineswegs auf die Speisung von Motoren
beschränkt; es kann in allen Fällen zur Anwendung kommen, in denen eine Speisung
durch Saugwirkung erreicht werden soll.
-
Das erfindungsgemäße Gerät ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder Entspannungskammer
eine Membran zugeordnet ist, die auf der einen :Seite der Wirkung eines als Basis
angesehenen Druckes und auf der anderen Seite dem Druck des komprimierten Gases
ausgesetzt ist, wobei den Eintritt der Gase in jede der Kammern steuernde Klappen
derart vermittels eines Hebels durch -die . ent-. sprechende Membran gesteuert werden,
_daß, sobald der Druck in der in Betracht kommenden Kammer einen gewissen Wert übersteigt;
die Membran einem im Sinn des Schließens der Klappe wirkenden Druck ausgesetzt wird,:
wohingegen der Einlaß der komprimierten Gase in die erste Kammer nur dann sich öffnet,
wenn ein bestimmter Unterdruck in der letzten Kammer zur ersten Kammer gelangt ist.,
um daselbst eine im Sinn des Offnens der den Gaseintritt steuernden Klappe stattfindenden
Bewegung der Membran dieser K_ ammer zu veranlassen.
-
In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens greift die den Eintritt
der komprimierten Gase steuernde Klappe an dem einen Ende des Hebels, dessen anderes
Ende der Wirkung der Membranfeder ausgesetzt ist, mittels einer mit abgerundeten
Enden versehenen Stange an, deren eines abgerundete Ende in einem ausgerundeten
Teil des Hebelendes und deren anderes abgerundete Ende in einem ähnlich ausgerundeten
Teil der Klappe eingesetzt ist, so daß diese Stange selbsttätig in die Stellung
zurückkehrt, die sie entweder auf Grund eines gegenseitigen Entfernens des Hebelendes
und der Klappe oder auf Grund eines Auseinanderbauens verlassen hat. Erfindungsgemäß
weist das Gerät drei Entspannungskammern auf.
-
Das erfindungsgemäße Gerät besitzt zwischen den einzelnen Entspannungskammern
eine- einwandfreie Abdichtung; :die bei sicherer Funktion ein Entweichen des Gases
zuverlässig verhindert, so daß das Gerät den gestellten Betriebsanforderungen in
vollem Umfang genügen kann.
-
Die Zeichnung -zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der" Erfindung,
bei welcher es sich um die Speisung eines Motors handelt und stellt den Körperdes
Gerätes dar, der z. B. aus mehreren Teilen, wie ja, ib, je und id, gebildet
wird.
-
Die Kammern 3a, 3b, 3c enthalten jede eine Mem-. brav 2a bzw. 2b und
2-. Der sich unter diesen Membranen befindliche Teil der Kammern steht mittels der
Öffnungen 4a bzw. 4b und 4# mit der Atmosphäre in Verbindung. Die unter Druck stehenden
Gase treten durch- die Leitung 5 ein. Der Sogdes Motors gelangt durch die Öffnung
6 zur Kammer 3a. Die ' Verbindung zwischen der Kammer 3a und der Kammer 3P wird
durch eine Klappe 7 gesteuert, die am Ende des bei g abstützenden Hebels 8 angebracht
ist. Das Ende io dieses Hebels ist mit dem Mittelteil der Membran 2a z. B. mittels
eines Gliedes ri verbunden, das einerseits an das Hebelende io und anderseits an
einem auf der Membran befestigten Stück i2 angelenkt ist.
-
Die Klappe 13, welche die Verbindung der Kammer 3P mit der Kammer
3c steuert, ist in ganz ähnlicher Weise am Ende eines bei 15 abgestützten Hebels
14 angebracht. Das Hebelende 16 ist ähnlich wie jenes der Kammer 3a mit dem Mittelteil
der Membran 2b verbunden.
-
Das unter Druck stehende Gas dringt über eine Klappe i7, die im dargestellten
Ausführungsbeispiel mit einer Kugel versehen ist, in die Kammer 3.c ein. Wenn die
Klappe 17 von dem unter Druck stehenden'Gas bewegt wird, wirkt diese vermittels
eines Stückes 18 auf das hakenförmig ausgebildete Ende ig eines um eine Achse
21 verschwenkbaren Hebels 2o ein. Am anderen Ende dieses Hebels ist ein mit dem
Mittelteil der Membran 2a verbundenes Stück 23 angelenkt.
-
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine Verbindung zwischen
der Klappe 17 und dem Ende rg des Hebels 2o mittels einer Stange 18 mit abgerundeten
Enden erzielt, die frei zwischen diesen beiden Organen 17 und 2o eingesetzt ist.
Die untere Fläche der Klappe 17 sowie das Hebelende ig- sind derart abgerundet,
däß, wenn die Klappe und das Hebelende sich voneinander entfernen, die Stange 18
sich neigt, aber die Vertiefungen, zwischen welchen sie frei eingesetzt ist, wegen
der verhältnismäßig kleinen Bewegungen der beiden Organe 17 und 2o nicht verlassen
kann. Wenn die Organe, zwischen welchen die Stange 18 sich befindet, sich neuerlich
gegenseitig nähern, nimmt diese Stange selbsttätig wieder ihre vorige Stellung ein.
Diese Einrichtung ist außerordentlich einfach und widerstandsfähig und verursacht
weder ein Klemmen noch eine Verstellung. Des weiteren kann sie leicht und einfach
auseinandergelegt werden: Es genügt nämlich 'in der Tat, die Schraubenmutter 27
abzuschrauben, um die Stücke 17 und 18 ausbauen zu können. -Zum Zusammenbau können
diese Stücke ebenso leicht wieder zusammengefügt werden, wobei das Stück 18,
durch dieRandfläche 28 geleitet, seine vorgesehene Stellung einnimmt: Das Gerät
arbeitet folgendermaßen: Durch den Sog des Motors entsteht: in der Kammer 3a, und
zwar oberhalb der Membran 2a; ein gewisser Unterdruck. Nachdem die untere Membranfiäche
dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist und diese Fläche verhältnismäßig groß ist,
genügt ein sehr geringer Unterdruck, damit der mittlere Teil der Membran sich hebt,
wodurch der Hebel 8 um die Achse g verschwenkt und folglich die Klappe 7 geöffnet
wird, so daß der Unterdruck in die nächstfolgende Kammer 3b treten kann.
-
Ebenso wie in der Kammer 3` ist in der Kammer 3b die untere
Seite der Membran 2b dem atmosphärischen Druck ausgesetzt und öffnet sich hier
ebenso
die Klappe i3., so daß der nun auch in der Kammer 3b herrschende Unterdruck schließlich
in die Kammer 3#- gelangen kann, woselbst ein Verschwenken des Hebels 2o um die
Achse 2 1 in schon beschriebener Weise erfolgt. Die Klappe 17 öffnet die Leitung
5, und das unter Druck stehende Gas strömt in die Kammer 3c ein, wodurch der in
dieser Kammer herrschende Unterdruck sich augenblicklich aufgehoben befindet. In
Betracht des Verhältnisses der Hebelarme des Hebels 2o einerseits (Verhältnis von
z. B. ungefähr i : io) und des Verhältnisses der Flächen, auf welche sich bzw. das
komprimierte Gas (Durchschnittsfläche der Öffnung 24) und der atmosphärische Druck
(untere Fläche der Membran 2c) auswirken, anderseits genügt ein Ansteigen des Druckes
in der Kammer 3c bis zu einem Wert von ungefähr i kg pro Quadratzentimeter, damit
die Klappe sich schließt und dies mit einer Stärke, die ungefähr einer Tonne entspricht,
so daß der Verschluß in einer vollkommenen Weise erzielt wird. Der nun in der Kammer
3c herrschende Druck gelangt in die Kammer 3b, aber die Klappe 13 dieser Kammer
schließt sich, sobald ein gewisser Druck in dieser Kammer erreicht ist, wobei dieser
Druck schon wegen des Verhältnisses der Hebelarme und der Flächen, auf welche einerseits
der Druck des in der Kammer 3c befindlichen Gases (Fläche der Klappe 13)
und anderseits der atmosphärische Druck (untere Fläche der Membran 2b) wirken, erheblich
kleiner als der in der Kammer 3c herrschende Druck ist. Wenn, um sich eine bessere
Vorstellung zu machen, angenommen wird, daß der Maximaldruck in der Kammer 3c einer
Größenordnung von i kg pro Quadratzentimeter entspricht, so ist der Druck, bei welchem
ein Schließen der Klappe 13 erfolgt, in der Größenordnung von 2o g pro Ouadratzentimeter
anzunehmen.
-
Das sich in der Kammer 3b befindliche, unter Druck stehende Gas dringt
in die Kammer 30, ein, und dies so lange, bis der Unterdruck auf einen gewissen
Wert gefallen ist. In diesem Moment schließt sich auf Grund des Verhältnisses der
Hebelarme und der Flächen, auf welche sich die Drücke auswirken, einerseits und
des Gewichts des Stückes 12 anderseits die Klappe 7, die sich nur dann wieder öffnet,
wenn der von dem Sog bewirkte Unterdruck den gewünschten Wert wieder erreicht, z.
B. ungefähr 1/z g pro Ouadratzentimeter.
-
Es ist zu bemerken, daß gemäß dieser Ausführungsform ein Entweichen
die Arbeit eines solchen erfindungsgemäßen Gerätes nicht schädlich beeinflussen
kann, denn sobald der Druck in einer der Kammern einen bestimmten Wert übersteigt,
schließt sich in der Tat die Klappe, die die Verbindung jener Kammer mit der über
ihr angeordneten Kammer steuert, wobei diese Anordnung von drei sich aufeinanderfolgenden
Kammern die Betriebssicherheit erhöht.
-
Des weiteren ist zu bemerken, daß das Öffnen der den Eintritt des
komprimierten Gases in den Entspanner steuernden Klappe 17, da von dem Sog gesteuert,
sich nahezu unabhängig von dem Druck des Gases bewerkstelligt.
-
Das erfindungsgemäße Gerät enthält keine Feder und benötigt keinerlei
Einstellen; es ist folglich nahezu unverstellbar. Schließlich ist seine Konstruktion
außerordentlich einfach; die Elemente sind aufeinander aufgeschichtet zusammengebaut
und miteinander mittels Bolzen, wie 25, vereinigt.
-
Wohlverstanden kann der in dem unteren Teil der Kammern herrschende
Druck, der als Basis dient, ein beliebiger sein, da das erfindungsgemäße Gerät mittels
Druckdifferenz, d. h. mittels des in den oberen Teil der Kammer 3" gelangenden
Sogs arbeitet. Dieser Basisdruck kann sogar während des Betriebs veränderlich sein.