<Desc/Clms Page number 1>
Ein- oder mehrstufiger Verdichter.
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
zentriert ist. Hiedurch kann der Durchmesser des Saugventiles grösser bemessen werden als die Zylinderbohrung und es kann trotzdem auch ausserhalb des Ventilfängers Raum für das Einströmen der Luft geschaffen werden. Dadurch wird auch der Raum für das Druckventil grösser. Diese Massnahme ist im Verein mit der Verlegung des Druckventils mit Bezug auf den Zylinder nach aussen und des Saugventils nach innen geeignet, den Kolbenverdichter zu gleich hohen Drehzahlen zu befähigen, wie sie Benzinkraftmaschine bereits aufweisen.
Das sanfter spielende Saugventil kann ohne nennenswerte Einbusse des Liefergrades nach innen verlegt werden, wogegen die heftigen Bewegungen des Druckventiles am wirksamsten durch kleinen Hub, also Verlegung des Druckventils nach aussen, unschädlich gemacht werden können.
Der Zylinderdeckel, der entsprechend der Bauart der Zylinder als einzelner Deckel oder als gemeinsamer Deckel für den ganzen Zylinderblock gebaut sein kann, ist als Ventilgehäuse 8 ausgebildet, an dem die Ventilsitze entweder unmittelbar angearbeitet sind, oder in dem hiefür entsprechende Büchsen eingesetzt werden. Zwischen dem aussenliegenden Saugraum 4 mit dem Saugstutzen 5 und dem Druckraum 6 befindet sich der Kühlraum 7, der, im wesentlichen als kegelförmiger Ring ausgebildet, bis nahe an den Druckventilsitz herabreicht und so zugleich die angesaugte als auch die verdichtete Luft, diese an der Stelle ihrer grössten Geschwindigkeit, also bei dem günstigsten Wärmeübertragungskoeffizienten kühlt.
Von diesem Kühlraum führt ein Kanal (Fig. 2) nach abwärts über die gleichliegende Öffnung im Flansch des Arbeitszylinders zu dessen Kühlraum, während der Austritt des Wassers durch den Kanal 9 erfolgt.
Das Ventilgehäuse ist nach oben zu bei der einstufigen Anordnung (Fig. 2) durch eine Haube 10, bei der zweistufigen (Fig. 1) durch die unmittelbar am Zwischenkühler 11 angegossenen Flansche abgeschlossen. Sein zylindrischer, von Kühlrohren in bekannter Weise durchsetzter Teil ist zunächst durch eine senkrecht zu seiner Achse gelegene, bis fast nach oben reichende Zwischenwand 12 abgeteilt.
Diese sowie das parallel zur Achse des Kühlers 11 eingebaute Blech 13 bewirken, dass die Luft aus der Niederdruckstufe nicht unmittelbar in die Hochdruckstufe gelangen kann, sondern geleitet durch die abwechselnd bis zur oberen Zwischenkühlerwand und bis zum Blech 13 reichenden Leitbleche 14 gezwungen wird, die Kühlrohre im Zickzack auf langem Weg mit erheblicher Geschwindigkeit zu umspülen, so dass der Wärmeübertragungskoeffizient gesteigert und die Kühlfläche voll ausgenützt wird. Es können aber auch Schlangenrohre als Kühlrohre und Zwischenkühler angeordnet werden. Bilden mehrere Zylinder eine Druckstufe, so münden alle zu einer Druckstufe gehörigen auf einer Seite der Wand 12 in den Zwischenkühler.
Die im Deckelflansch der'Verdichterzylinder eingeschraubten Stiftsehrauben 15 reichen durch Ventilgehäuse und Flanschen des Rückkühlers bzw. der Haube hindurch und verbinden diese drei Bestandteile, deren einfach zu bearbeitende ebene Passflächen lediglich durch Papierzwischenlagen gedichtet sind.
Eine zweite Anordnung (Fig. 3 und 4) verbindet den Vorteil, das Ventilgehäuse selbst als Kühlraum zu benützen, mit einer weitgehenden Herabsetzung der Beanspruchung des Druckventiles, das nunmehr in dem ausserhalb des Saugstutzens liegenden Druckraum angeordnet ist und infolge des grösseren Durchmessers kleinere Hübe benötigt. Wie bei der Anordnung nach den Fig. 1 und 2 ist das Deckelende des Zylinders bzw. Zylinderblockes eben geschliffen, um das Ventilgehäuse 33 aufpassen zu können. Dieses trägt unten den Sitz des Druckventiles, dessen Fänger 34 an mehreren Schraubenbolzen oder durch sternförmige Blattfedern federnd geführt ist.
Ober dem Mittel des Niederdruckzylinders befindet sich der mit einem Kühlmantel versehene Saugstutzen 35 mit den innenliegenden Sitzflächen des Saugventils, wogegen über dem Hochdruckzylinder der gleichfalls gekühlte Druckstutzen 36 angeordnet ist.
Hier ist die Ventilanordnung umgekehrt wie früher, nämlich das Druckventil mit dem Druckstutzen innerhalb des Saugraumes mit dem Saugventil ; der freie Raum im Ventilgehäuse wird dabei als Zwischenkühler benützt, in dem sich eine oval um die Stutzen 35 und 36 angeordnete Kühlschlange 37 befindet und bis knapp an das Druckventil herabreicht, so dass die Luft mit höchster Temperatur unmittelbar an die kältesten Flächen gelangt. Überdies werden die unteren Windungen der Schlange durch die Luftstösse in Schwingung erhalten, die das Ansetzen von Verunreinigungen hindert. Um die Luft zu zwingen, auch die geraden Strecken der Kühlrohre zu umspülen, ist in das Ventilgehäuse die gekrümmte Wand 38 mit zwei parallelen Flügeln 39 eingegossen.
Das Ventilgehäuse 33 schliesst oben der Deckel 40 mit dem Saugstutzen 41, der den selbsttätigen Druckregler trägt, bzw. dem Kolbenschieber des Reglers unmittelbar als Gehäuse dient, sowie mit dem Druckstutzen 42, ferner dem Verbindungskanal 43 der Kühlmäntel von 35 und 36 und dem Kühlmittelabströmkanal 44. Der Einlauf in den Kühlmantel des Stutzens 36 erfolgt entweder in ähnlicher Lage seitlich des Druckstutzen 42 oder durch das Ventilgehäuse mittels des Kanales 45, der dann als Unterlage für die Kühlschlange 37 dient. Damit die aussenliegenden Ventile jederzeit zugänglich sind, ist die Kühlschlange mit dem Deckel 40 abhebbar, in dessen mit Gewinde versehenen, Aussengewinde besitzenden Angüssen 46 und 47 ihr Anfang und Ende mündet.
Die Befestigung erfolgt durch die Muffen 48 und 49 mit Aussengewinde und Innengewinde. Die ungleiche Luftströmung, herrührend von den unmittelbar unter der Rohrschlange liegenden Ventilen, erhält, wie erwähnt, die Schlange in Schwingung, wodurch das Ansetzen einer dicken ölschicht oder von Schlamm verhindert wird.
<Desc/Clms Page number 3>
Für geringen Druck ist der Zwillingsverdichter vorzuziehen, dessen beide Zylinder die Anordnung des links dargestellten Niederdruckzylinders mit aussenliegenden Druckventilen aufweisen. Der Austrittestutzen käme dann in die Mitte des Deckels zwischen den Saugstutzen 41 und dem ebenfalls als Saugstutzen auszubildenden Druckstutzen 42 zu liegen und würde die Druckluft aus einem Raum ableiten, der durch die Wände 39, die Wand 38 und eine ihr gleiche, symmetrisch gegenüberliegende Wand gebildet wäre. Die Wände 39 würden in der Mitte senkrecht Schlitze erhalten, damit sich der Zustrom der Luft von beiden Zylindern symmetrisch vollzieht und die Berührung der Luft mit der Kühlanlage möglichst vollkommen wird.
Die vorbeschriebene Ausführungsform ergibt nebst geringstem Reibungswiderstand bei grösster Luftgeschwindigkeit längs der Kühlflächen geringes Gewicht und geringe Bauhöhe. Dieselbe Anordnung eignet sich natürlich auch als Druckstufe für den raschlaufenden dynamisch-sehr vollkommenen ausgeglichenen Vierzylinderverdichter, dessen beide Hochdruckzylinder dann nur eines niedrigen ungekühlten Ventilgehäuses bedürfen.
Die Bohrungen in den Angüssen 46 und 47 sind so reichlich bemessen, dass auch eine Rohrschlange von grösserer Lichtweite, natürlich unter Verwendung von Muffen 48 und 49 mit grösserer Bohrung, als Heizschlange eingesetzt werden kann, wenn es gilt, den arbeitenden Luftinhalt etwa durch Erwärmung mittels der Auspuffgase einer Verbrennungskraftmaschine zu vergrössern und allenfalls auch durch Wasserdampf, gebildet aus einem Teil des auf die Heizschlange zu leitenden Kühlwassers, zu vermehren, wie es beispielsweise beim Antrieb von Rammen zweckmässig ist.
Den stärksten Einfluss auf die Bewegung eines nicht starr parallel geführten Ringventils übt das durchtretende Gas selbst, das zufolge Ungleichheit des Strömungswiderstandes nicht auf jede Flächeneinheit des Ventils den gleichen Druck ausübt, sondern auch unter dem Einfluss der ungleich guten Dichtung längs des Umfanges eine resultierende Kraft erzeugt, die, allgemein ausserhalb der Ventilmitte angreifend, ein Ecken einleitet. Auch die Einzelkräfte der niemals gleich starken Ventilfedern bilden eine exzentrische angreifende Resultierende, schliesslich in geringem Masse auch die Massenkräfte der auf der Ventilplatte etwa ungleich verteilten Masse. Jede dieser Resultierenden hat eine gleichbleibende Lage und in einem bestimmten Moment auch eine bestimmte Grösse.
Alle erwähnten Teilresultierenden bilden nun ihrerseits eine einzige Resultierende, die im Augenblick des Auftreffens auf den Ventilfänger oder Ventilsitz örtlich gleichbleibend bewirkt, dass stets derselbe Punkt der Ventilplatte an den Ventilfänger bzw. Ventilsitz anstösst, wo zu der hohen spezifischen Flächenbeanspruchung auch die stärkste Erwärmung infolge Vernichtung der lebendigen Kraft in einem kleinen Raum hinzutritt. Um das zu vermeiden, muss die Ventilplatte um ihre Achse verstellt werden können, sei es, dass sie gemeinsam mit ihren Lenkerfeder verdreht werden kann oder noch besser, dass diese an der Ventilmitte festgelegt sind und die Ventilplatte ihnen gegenüber verstellbar ist.
Die zweite Art ist konstruktiv einfacher und besteht darin, dass die Enden der als Lenker dienenden Dämpferfedern mit der Ventilplatte nicht vernietet oder verschweisst sind, sondern mit Bohrungen an ihren Enden auf in der Ventilplatte eingenietete Stifte aufgeschoben sind. Nach einer bestimmten Betriebsdauer wird dann die Ventilplatte je um eine Stiftteilung gegenüber den Dämpferfedern versetzt oder die Ventilplatte besteht aus einem einfachen Ring, der, bloss durch innen-oder aussen umgreifende Lappen der Dämpferfedern geführt, vollständig frei, also fortgesetzt verdrehbar ist. Nachdem nun die Enden der Dämpferfedern Kreisbögen beschreiben, wird die Ventilplatte bei jedem Hub wie durch einen Sperrzahn um ein Stück verdreht, das der Horizontalprojektion jenes Kreisbogens entspricht.
Dadurch entsteht eine langsame Drehung der Ventilplatte.
Die federnde Beschaffenheit des Ventilfängers, sofern. seine Masse gegenüber der Ventilplatte nicht zu gross ist, kann durch die Abfederung des ganzen Ventilfängers mittels einer Pufferfeder 18 ersetzt werden, wie aus den Fig. 5 und 13 in vergrössertem Massstabe zu sehen ist.
In Fig. 5 stellt 16 den Ventilfänger eines Druckventils dar, dessen Nabe am Schraubenbolzen 17 zentriert und durch eine Schraubenmutter unter Zwischenschaltung der Feder 18 niedergehalten wird.
Zwischen den Armen, die Ring und Nabe des Ventilfängers verbinden, kann die Luft ebenfalls durchströmen. Der Ventilfänger besitzt zwei oder mehrere zylindrische Mulden, in denen Schraubenfedern 19 als zusätzliche Ventilfedern eingelegt werden können. Zwischen der Nabe des Ventilfängers und dem Ventilsitz 21 ist die Federplatte 22 eingeklemmt, die aus einem Stück mit den Dämpferfedern (in Fig. 6 in der Draufsicht, in Fig. 7 im Schnitt) gebildet ist. Jede der drei Federn dieser Federplatte ist am Ende mit einer Bohrung 23 versehen. An Stelle der einheitlichen Federplatte können einzelne Federn gemäss Fig. 8 treten, die an der unteren Fläche des Ventilfängers 16 durch Verschraubung, Nietung oder Schweissung befestigt sind.
Die untere Fläche des Ventilfängers muss möglichst gross, von den Federn voll bedeckt und eben sein, damit die dämpfende Wirkung der Dämpferfedern den Höchstwert erreicht. Um diese Berührungsfläche voll auszunützen, also die ganze Federfläche zum satten Aufliegen zu bringen, ist es vorteilhaft, den Fänger aus weichem Metall herzustellen oder zwischen ihn und die Federn eine weiche Metallplatte einzulegen, in welche die Dämpferfeder bald ihre Unebenheiten einprägt.
Unter der Federplatte befindet sich die Ventilplatte 24, dargestellt in Fig. 11 im Schnitt und in Fig. 12 in Draufsicht. In dieser Platte sind Zapfen 25 befestigt, auf welche die übereinstimmenden
<Desc/Clms Page number 4>
Bohrungen 23 der Federplatte aufgeschoben sind, so dass die Ventilplatte parallel zur Ventilaehse geführt ist. Wird nach einer gewissen Betriebsdauer die Ventilplatte um eine Zapfenteilung verdreht und mit den Zapfen in die Bohrungen 23 der Federplatte eingesteckt, so gelangt jene Stelle des Ventilumfanges, die bis dahin am stärksten beansprucht war, in ein Gebiet geringerer Beanspruchung.
Die Dämpfung wird wesentlich gefördert durch Anwendung von Paketfedern, also Unterteilung einer starken Feder in mehrere aufeinandergelegte schwächere, weil sich die dämpfende Wirkung der
Luft und des Öles, das sich zwischen den Federn befindet, entsprechend der Zahl der Federzwischenräume addiert. Hiezu tritt noch die Dämpfung, hervorgerufen durch die gegenseitige Reibung der Federn, ohne dass die damit verbundene Abnützung im Hinblick auf die kleinen Reibungswege in Betracht käme.
Die Unterteilung ist besonders bei kleiner Zylinderbohrung wichtig, wo die anwendbare Federlänge im Verhältnis zur Durchbiegung gering ist. Auch Wälzfedern, deren Spannung bei Zunahme des Ventilhubes mit Abnahme der federnden Länge zunimmt, erweisen sich hier nützlich, weil zum Öffnen eine geringe Kraft ausreicht, das Schliessen dagegen mit grosser Federkraft eingeleitet wird.
Der Umstand, dass die Federplatte mit der Ventilplatte nicht fest verbunden ist, gestattet auch di e Weiterbenützung des einen Teiles, wenn der andere beschädigt ist.
Das Saugventil, das nach der Anordnung gemäss Fig. 1 und 2 gleich wie das Druckventil mit Zapfenführung ausgeführt ist und konzentrisch um das Druckventil, jedoch etwas tiefer liegt, spielt zwischen seinen Sitzflächen und dem Ventilfänger 26. Dieser ist in Fig. 9 links in Ansicht, rechts im
Schnitt und in Fig. 10 in Draufsicht veranschaulicht. Er ruht mit Hilfe seiner Rippen 20 in der ringförmigen mit einer Kegelfläche versehenen Erweiterung 2 des Arbeitszylinders (Fig. 5), damit die angesaugte Luft auch ausserhalb des Ventilfängers vorbeiströmen kann.-Bei Verwendung einer auswechselbaren Laufbüchse 50 ergibt sich diese Erweiterung ohne besondere Bearbeitung.
Statt der Federplatte sind hier Einzelfedern vorgesehen, die in der Rinne 2"1 des Ventilfängers befestigt sind und ähnlich wie beim Druckventil Bohrungen 28 zwecks Führung der Ventilplatte mittels deren Zapfen ausweisen.
Fig. 13 stellt die gleiche Anordnung dar wie Fig. 5 mit dem Unterschied, dass der die Ventilplatte bildende Blechring durch rechtwinkelig abgebogene Lappen 29 der Federplatte seitlich geführt ist. Die betreffende Federplatte ist in Fig. 14 in Draufsicht und in Fig. 15 im Schnitt zu sehen. Ist keine einheitliche Federplatte vorgesehen, so werden Einzelfedern nach Fig. 16 ebenso wie früher nach Fig. 8 am Ventilfänger befestigt.
Die Führungslappen 29 können ebensogut an der Innenkante der Dämpferfedern angebracht werden mit dem Vorteil, dass dort eine Relativbewegung des Lappens gegenüber der beim Schliessen etwa voreilenden Ventilplatte kleinere Reibungswege, also weniger Abnützung ergibt, wenn sich die Ventilplatte infolge Eekens nicht parallel zu sich bewegt. Eine solche Innenführung ist beispielsweise beim Saugventil veranschaulicht ; Fig. 17 zeigt den ebenen Ventilfänger im Schnitt und Fig. 18 in Draufsicht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Ein- oder mehrstufiger Verdichter, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder oder Zylinderblock. durch ein mit Mantelkühlung versehenes Ventilgehäuse (3 bzw. 33), welches das mit dem Saugventil konzentrisch zur Zylinderachse angeordnete Druckventil in einem Abströmraum (6) und einen zu diesem konzentrischen, an das Saugventil angeschlossenen Einströmraum (4) enthält, und das Ventilgehäuse unter Vermeidung äusserer Rohrverbindungen bei einstufiger Anordnung durch einen Sammler (10), bei mehrstufiger Anordnung durch einen Zwischenkühler (11) oder einen Deckel (40) unmittelbar abgeschlossen ist, wobei Zylinder,
Ventilgehäuse und dessen Abschlussteil zweckmässig durch einen Satz Schrauben zusammengehalten sind.