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" FRIED. KRUPP à3tie;sesellschaft If'.
La présente invention se rapporte à des compres- seurs à piston à marche rapide , à simple effet , dans les- quels l'air d'aspiration s'écoule , par des ouvertures mé- nagées dans la paroi du cylindre (lumières d'aspiration ), à la chambre de compression et dans lesquels on emploie des pistons ,munis d'un axe ou tourillon et dort le côté ouvert est tourné vers le carter de manivelle.
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L'invention a pour but d'éliminer , par une cons- truction essentiellemet nouvelle donnée au piston et au cylin -dre , les inconvénients propres . ce genre de compresseurs, en outre de rendre ainsi possible une diminution du poids du piston , et enfin d'éviter l'échauffement de l'huile circu- lant dans ,la machine
Le piston des compresseurs du genre mentionné ci- dessus consiste essentiellement en trois parties réunies entre elles , à savoir : le piston de travai 1 pour le refou- lement et la compression de l'air , la partie médiane du pis ton'avec le palier pour l'axe ou tourillon de piston , et le piston de séparation .
Celui-ci sert à empêcher , pour tou- tes les positions du piston , une communication entre les lu mières d'aspiration et l'intérieur du carter de manivelle car sinon l'huile passerait du carter de manivelle , par le cylindre de travail ouvert d'un coté dans la chambre d'as- piration Dans des compresseurs avec soupapes d'aspiration préalable , l'arête extérieure du piston de travail.découvre les lumières d'aspiration , en totalité ou en partie ,dans le but d'obtenir la charge nécessaire du cylindre ; cette o- bligation est supprimée dans des soupapes d'aspiration , dis posées dans le piston et assurant , elles seules le débit d'air d'aspiration , 9 Le piston e travail et le piston de sé- -partion possèdent le même diamètre et guident le piston dans l'alésage du cylindre.
Le mode de construction décrit présente les inconvé nients fondamentaux suivants:
La longueur minimum du système de piston est déter- minée par le fait que la position du piston de séparation dé- pend de la disposition des lumières d'aspiration . Le piston devient nécessairement long et lourd.
La séparation des chambres mentionnées oblige â don
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-ner au piston de séparation un diamètre égal à celui du cy- lindre.
L'obtention d'un guidage sûr suffisamment long et Sujet une faible usure ,et d'un dispositif d'étanchôité à action efficace pour cette partie du piston , est fortement limitée, car le fort accroissement résultant de poids ,eu gard au diamètre relativement grand ,provoquerait une augmentation i -nadmissible des forces d'inertie Si la chambre d'aspira- tion est soumise à une dépression-par exemple lors du réglage avec obturation de la tubulure d'aspiration ;
la perte d'hui- le, en particulier pour de grands diamètres de cylindres , devient inadmissible .Si d'autre part , la chambre d'as- piration se trouve , pour une compression à plusieurs étages, sous la pression d'air de l'étage précédent ,l'étanchéité du piston de séparation par rapport au carter de nanivelle de- vient particulièrement difficile à réalisera
La chaleur , dégagée par rayonnement à pa:tir du piston de travail , est transmise par les fortes accumulations de matière ,surtout par les pièces de soupape qui ont de grandes dimensions ,presque sans être réduite , au piston de séparation..
Par suite de l'action centrifuge du mécanisme à manivelle , la provision d 'huile du carter à manivelle s'é- chauffe progressivement sous l'action de la surface du pis- ton ,qui est grande et à une température élevée , L'huile devient trop fluide , les pertes par suite de fuites , l'esu- re et la consommation de force augmententUne marche prolon -gée, en particulier de compresseurs fixes , rend par suite nécessaire la plupart du-,temps un dispositif particulier de re -froidissement d'huile..
Alors que , pendant la course d'aspiration. l'air froid entraîné ne vient en contact qu'avec une petite surface chaude du piston ,l'entraînement d'air froid est supprimé pen
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- dant la course de refoulement, étant donné que dans celle- ci , il ne se produit pas de dépression . Il ne se produit qu'un déplacement de la quantité d'air , emprisonnée entre les deux pistons et qui , pendant la durée de la course de refoulement est échauffée par le piston de travail et , au commencement de la. course d'aspiration.. fenêtre dans le cylindre de travail.
La présente invention permet non seulement d'ob- vier aux inconvénients mention és , mais rend possible un nouveau genre de compresseurs , de beaucoup plus avantageux
L'invention est basée sur lefait qu'il est possi ble de ne pas disposer le piston de séparation dans l'alé- sage du cylindre de travail , sans nuire à son rôle consis- tant à séparer la/carter de manivelle et la chambre d'aspira, tion , en montant le piston de séparation dans un cylindre de plus petit diamétre , communiquant avec le cylindre de travail . Dans l'application de cette idée )
on donne au pis- ton de séparation la forme complet d'un piston en pot et on donne à cette partie le tôle principal dans le guidée du système de piston . Cette disposition du piston supprime complètement la dépendance , empêchant de façon absulue jusqu'ici une amélioration du mode de construction , entre la position du piston de séparation et la. disposition des lu mières d'aspiration La surface plus petite du piston donne lieu une forte amenée ,inconnue avec ce genre de compres- seurs , d'air froid de refroidissement à l'intérieur du pis- ton ; en outre elle agit de façon Plus favorable au point de vue thermiqueL'avantage. au point de vue de la. c ons- truction ' d'une diminution de la. longueur du piston , et surtout du poids du piston est essentiel.
Enfin, on obtient, par l'application du prin cipe de l'inven tion, l'effet technique nouveau de la suppression de l'échauf
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-fement d'huile.
Le dessin ci-joint représente ,en deux coupes longitudinales sur les figures I et 2 ,un exemple de l'application de l'invention à un compresseur avec une soupa ne d'aspiration montée dans le piston et assurant à elle seule le débit d'air d'aspiration. La figure 1 représente le compresseur avec la position du niston au commencement de la course d'aspiration , la coupe nassant par la ligne axia- le du tourillon ou axe de piston la figure 2 représente la position du piston à la fin de la course d'aspiration , la coupe passant perpendiculairement à la ligne axiale du tou- rillon de piston.
Le cylindre de travail a est relié à un cylindre b, de forme tubulaire , dont le diamètre intérieur ou alésa- ge estaussi petit que possible . Le piston de séparation , isolant la chambre du carter de manivelle de la chambre d'as piration ±,est oonstitué par un piston en forme de pot, fer- mé d'un côté , avec palier pour le tourillon de piston, et est monté dans le cylindre avec son côté ouvert-tourné vera le carter de manivelle et est rendu étanche par des seg- ments .
Le fond du piston de séparation e est muni d'un sys- tème de nervures très minces , de toute forme désirée ,- dans l'exemple considéré ce sont des nervures plates ,-qui ser vent aussi bien de support pour 1miston de travail h et pour la soupape d'aspiration , montée dans la chambre .1 , que comme ailettes de refroidissement .Ces nervures ou ai- lettes ± ne font saillie en aucun endroit au-delà de la fa- -ce du fond du piston .2 de sorte qu'elles peuvent trouver pla. ce dans la partie cylindrique tubulaire b.
On ne donne à la Daroi latérale 1 du piston de travail aue la longueur néces- saire pour l'emplacement des segments de piston ), nécessaires;
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pour assurer l'étanchéité . Pour obtenir une face extérieure lisse du fond de piston , la paroi leuérale à du piston ext de préférence placée sur le côté du fond n , qui est tourné vers la chambre d1aspiration ' al.e sorte qu'il en résulte la forme d'un pot peu profond , qui recouvre le pistode sépara- tion e à la manière d'un chapeau .
L'arrivée de l'air d'a.s- piration au cylindre ± s'effectue . dans l'exemple considéré par un canal annulaire étroit ¯;
Le fait que le piston de séparation ne sert pas à commander les lumières d'admission d'air , en les masquant et démasquant , permet daes l'application de l'invention ,
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d'avancer le dispositif d'étanohéité s ' indépendant de l'a lésage du cylindre ;
, dans le cylindre a autant que ? per- met la. course n du pistonaddttionnée d'un petit jeu 0" (fi" 2).La longueur totaledu piston devient notablement plus -ne tite, et le piston beaucoup plus léger , que dans la cons- truction habituelle du piston de séparation avec le même diamètre que le cylindre a, car ce dernier ne peut plus , au commencement de la. course d'aspiration , c'est à dire
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dans la. position extrême du piston , faire communiauer le-a - lumières d'aspiration avec le carter de manivelle*
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L'Indépendance complète , e ainsi obtenue , du pis- ton) de zépara t4ion q par rapport a la disposition des :
Lu^ie- res d'aspiration donne lieu, dans des compresseurs avec soupapes d'aspiration assurant à elles seules le débit d'air d'aspiration , à l'avantage supplémentaire qu'on peut dé- terminer librement la longueur de la chambre de refroidisse-
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ment ± s ét8Dt riorué oue l'ouverture d'aspiration peut tou- -jours être disposée à la suite de cette chambre ( figure I)
Lorsqu'on donne au piston de travail la forme d'ux disque simple et peu épais , en renonçant ainsi , la forme
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da pot ', le système de piston devient plus long de la ha,u-
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-teur intérieure du pot.
Le mode de fonctionnement du compresseur suivant le nouveau mode de construction est le suivant
La période d'aspiration commence pour la position du piston , représentée sur la figure 1 , L'air d'aspiration passe du canal d'aspiration I, par les intervalles de grande hauteur , délimitée par les ailettes de refroidissement g, à la soupape d'aspiration .
Comme la résistance d'un système d'ailâttes permet l'emploi d'ailettes très minces , comme en outre les grandes faces d'ailettes sont exposées des deux co -tés au courant d'air froid , et comme enfin la faible masse de matière des ailettes ne permet qu'une faible accumulation de chaleur , il se produit une évacuation importante de la cha -leur élevée , dégagée par rayonnement par le fond de niston h;
Le premier refroidissement est accru de façon importan- te par le fait qu'au ooencement de la course de refoule- ment (figure 2 ) il se produit un nouveau refroidissement des ailettes car-contrairement au mode de construction connu de l'air froid est également aspiré par cette course,, par l'effet de dépression qui se forme . L'air froid, s'écoulant ainsi de façon permanente , accroit notablement l'évacuation de chaleur .
Les pieds des ailettes , reposant sur le fond du piston de séparation , restent par suite froids et par. suite aussi le piston séparé du piston de travail j par les ailettes. on obtient par suite , par des moyens très simples ,non encore connus l'effet technique nouveau aue la chaleur , dégagée du piston de travail par rayonnement est évacuée avant qu'elle soit transmise su piston de sépara- tion. Si. au lieu d'ailette@ aplaties , rectilignes ou courbes on emploie de cloisons de refroidissement ajourées ou en forme de grille , on peut obtenir un accroissement supplémen-
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-taire du refroidissement. L'huile , qui reste froide , con- serve un pouvoir lubrifiant non diminué ;
les pertes dues , des fuites , l'usure et la consommation de force deviennent plus faibles un dispositif de refroidissement d'huile à reflux en particulier pour des compresseurs fixes , de- vient superflue Le diamètre fortement réduit du piston de sé -paration implique par lui-même une perméabilité plus faible Comme en outre on peut employer des segments d'étanchéité en nombre suffisant sans accroissement important du poids ,on obtient un dispositif d'étanchéité sur ) même pour de l'air comprimé
L'invention permet l'emploi de soupapes d'aspira- tion de formes désirées , car le nouvea.u mode de construc- tion du piston permet leur support et leur fixation de fa- çon sûre ainsi qu'une forme appropriée des ailettes de re -froidissement.
De même, ,une évacuation suffisante de chat- leur reste assurée En outre , la construction de grands -compresseurs à plusieurs étages ,à pression finale élevée, devient possible de façon avantageuse . Enfin l'invention neut être appliquée sans que ses avantages soient réduits, à des compresseurs avec lumières d'aspiration commandées par le piston de travail.
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The present invention relates to fast-acting, single-acting piston compressors in which the suction air flows through openings in the cylinder wall (suction ports ), to the compression chamber and in which pistons are used, provided with a pin or trunnion and sleeps the open side is turned towards the crank case.
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The object of the invention is to eliminate, by an essentially new construction given to the piston and to the cylinder, the inherent drawbacks. this type of compressor, in addition to thus making possible a reduction in the weight of the piston, and finally to avoid the heating of the oil circulating in the machine
The piston of compressors of the type mentioned above consists essentially of three parts joined together, namely: the working piston 1 for the delivery and compression of the air, the middle part of the pis ton 'with the bearing for the piston pin or journal, and the separation piston.
This is used to prevent, for all piston positions, communication between the suction lights and the inside of the crank case, otherwise the oil would pass from the crank case through the open working cylinder. on one side in the suction chamber In compressors with pre-suction valves, the outer edge of the working piston uncovers the suction ports, in whole or in part, in order to obtain the required cylinder load; this obligation is eliminated in the suction valves, placed in the piston and ensuring the suction air flow only, 9 The working piston and the separation piston have the same diameter and guide the piston into the cylinder bore.
The construction method described has the following fundamental drawbacks:
The minimum length of the piston system is determined by the fact that the position of the separating piston depends on the arrangement of the suction ports. The piston necessarily becomes long and heavy.
The separation of the mentioned chambers obliges â don
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-make the separation piston a diameter equal to that of the cylinder.
Obtaining a safe guide sufficiently long and subject to low wear, and an effective sealing device for this part of the piston, is severely limited, because the resulting strong increase in weight, given the relatively diameter. large, would cause an inadmissible increase in inertia forces if the suction chamber is subjected to negative pressure - for example when adjusting the suction nozzle with plug;
loss of oil, in particular for large cylinder diameters, becomes inadmissible. If, on the other hand, the suction chamber is, for multistage compression, under the air pressure of the previous stage, the sealing of the separation piston with respect to the nanivelle housing becomes particularly difficult to achieve.
The heat, released by radiation at pa: firing of the working piston, is transmitted by the strong accumulations of material, especially by the valve parts which have large dimensions, almost without being reduced, to the separation piston.
As a result of the centrifugal action of the crank mechanism, the oil supply of the crankcase gradually heats up under the action of the piston surface, which is large and at a high temperature. The oil becomes too fluid, the losses due to leaks, the size and the consumption of force increase. Prolonged operation, in particular of stationary compressors, consequently necessitates most of the time a special device of re - oil cooling.
While, during the suction stroke. the cold air entrained only comes into contact with a small hot surface of the piston, the cold air entrainment is suppressed pen
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- during the delivery stroke, given that there is no negative pressure in this. There is only a displacement of the quantity of air trapped between the two pistons and which, during the duration of the delivery stroke is heated by the working piston and, at the beginning of the. suction stroke .. window in the working cylinder.
The present invention not only obviates the drawbacks mentioned, but makes possible a new type of compressor, which is much more advantageous.
The invention is based on the fact that it is possible not to place the separation piston in the bore of the working cylinder, without compromising its role of separating the crank case and the chamber. suction, tion, by mounting the separation piston in a cylinder of smaller diameter, communicating with the working cylinder. In the application of this idea)
the separation piston is given the complete shape of a pot piston and this part is given the main plate in the guide of the piston system. This arrangement of the piston completely eliminates the dependence, hitherto absolutely preventing an improvement in the construction method, between the position of the separation piston and the. arrangement of the suction lights The smaller surface of the piston gives rise to a strong supply, unknown with this type of compressor, of cold cooling air inside the piston; moreover it acts in a more favorable way from the thermal point of view. from the point of view of. c onstruction 'of a decrease in the. piston length, and especially the weight of the piston is essential.
Finally, by applying the principle of the invention, the new technical effect of eliminating the scaffold is obtained.
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-fement of oil.
The attached drawing shows, in two longitudinal sections in Figures I and 2, an example of the application of the invention to a compressor with a suction valve mounted in the piston and ensuring by itself the flow rate suction air. Figure 1 shows the compressor with the position of the niston at the start of the suction stroke, the section taking the axial line of the journal or piston pin Figure 2 shows the position of the piston at the end of the stroke suction, the section passing perpendicular to the axial line of the piston journal.
The working cylinder a is connected to a cylinder b, of tubular shape, the internal diameter or bore of which is as small as possible. The separation piston, isolating the crank housing chamber from the ± suction chamber, is made up of a pot-shaped piston, closed on one side, with bearing for the piston journal, and is mounted in the cylinder with its open-turned side will vera the crank case and is sealed by segments.
The bottom of the separation piston e is provided with a system of very thin ribs, of any desired shape, - in the example considered these are flat ribs, - which also serve as a support for the working piston h and for the suction valve, mounted in chamber .1, only as cooling fins. These ribs or fins ± do not protrude in any place beyond the face of the piston bottom .2 of so that they can find pla. this in the tubular cylindrical part b.
The side section 1 of the working piston is not given the necessary length for the location of the piston rings), necessary;
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to ensure tightness. In order to obtain a smooth outer face of the piston bottom, the front side of the piston is preferably placed on the bottom side, which faces towards the suction chamber 'al.e so that the shape of a shallow pot, which covers the separating pistode e like a hat.
The intake of the intake air to the cylinder ± takes place. in the example considered by a narrow annular channel ¯;
The fact that the separation piston is not used to control the air intake ports, by masking and unmasking them, allows the application of the invention,
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to advance the sealing device independent of the damage to the cylinder;
, in the cylinder has as much as? allows it. stroke n of the piston added to a small clearance 0 "(fi" 2). The total length of the piston becomes notably shorter, and the piston much lighter, than in the usual construction of the separation piston with the same diameter that the cylinder has, because the latter can no longer, at the beginning of the. suction stroke, i.e.
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in the. extreme position of the piston, connect the-a - suction ports with the crank housing *
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The complete independence, e thus obtained, of the zeparation piston q with respect to the disposition of:
Suction air gives rise, in compressors with suction valves alone ensuring the flow of suction air, the additional advantage that the length of the chamber can be freely determined. of cooling
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ment ± s ét8Dt riorué where the suction opening can always be placed after this chamber (figure I)
When the working piston is given the shape of a simple, thin disc, thus giving up the shape
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da pot ', the piston system becomes longer by the ha, u-
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- interior of the pot.
The operating mode of the compressor according to the new construction method is as follows
The suction period begins for the position of the piston, shown in figure 1, The suction air passes from the suction channel I, through the high height intervals, delimited by the cooling fins g, to the valve suction.
As the resistance of a system of fins allows the use of very thin fins, as in addition the large faces of fins are exposed on both sides to the current of cold air, and as finally the low mass of fin material allows only a small accumulation of heat, there is a significant evacuation of high-heat, released by radiation from the bottom of niston h;
The first cooling is considerably increased by the fact that, at the start of the delivery stroke (figure 2), a new cooling of the fins takes place because - contrary to the known construction method, cold air is also sucked by this race, by the effect of depression which forms. The cold air, thus flowing permanently, significantly increases the heat dissipation.
The feet of the fins, resting on the bottom of the separation piston, therefore remain cold and by. also follows the piston separated from the working piston j by the fins. the new technical effect is therefore obtained, by very simple means, not yet known, in which the heat given off from the working piston by radiation is removed before it is transmitted to the separating piston. If, instead of flattened, straight or curved fins, perforated or grid-shaped cooling partitions are used, an additional increase can be obtained.
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-soft cooling. The oil, which remains cold, retains an undiminished lubricating power;
due losses, leaks, wear and force consumption become lower a reflux oil cooler, in particular for stationary compressors, becomes superfluous The greatly reduced diameter of the separating piston implies itself a lower permeability As, moreover, a sufficient number of sealing rings can be used without significant increase in weight, a sealing device is obtained on) even for compressed air
The invention allows the use of suction valves of desired shapes, since the novel mode of construction of the piston allows their support and secure attachment as well as a suitable shape of the vanes. re-cooling.
Likewise, sufficient catalytic evacuation remains ensured. In addition, the construction of large multistage compressors with high final pressure becomes advantageously possible. Finally, the invention can not be applied, without its advantages being reduced, to compressors with suction ports controlled by the working piston.