Als Kompressor verwendbare Kolbenmasehine mit zwei in einem gemeinsamen Zylinder befindlichen Kolben. Gegenstand der Erfindung ist eine als Kompressor verwendbare Kolbenmaschine mit. zwei in einem gemeinsamen Zylinder be- findlicher_ Kolben.
Es sind bereits Kompressoren, auch solche mit zwei in einem Zylinder befindlichen, ge genläufigen Kolben bekannt, bei denen an Stelle von Saugventilen Saugschlitze oder sonstwie gestaltete Saugöffnungen vorge sehen sind. Diese haben eine geringe Höhe, damit sie nicht das Druckvolumen des Kom- pressors in unerwünschter Weise herab setzen. Die bekannten Ausführungen solcher Kompressoren haben den Nachteil, dass im Zylinder ein hohes Vakuum erzeugt wird, be vor Einlassschlitze an den Zylinderenden von den Kolben freigegeben werden, worauf die Luft mit starkem, oft knallartigem Geräusch in den Zylinder einströmt, was bei rasch lau fenden Kompressoren unter Umständen auch noch in unzulänglichem Umfange erfolgt.
Die Anwendung von Ventilen verursacht bei Kompressoren mit sehr hoher Drehzahl mancherlei Schwierigkeiten, besonders gilt das für die Saugventile; da in der kurzen Zeit der Füllung das Ventil, das meist eine kleine, federbelastete Platte darstellt, durch den Unterdruck gegen die Wirkung seiner Schliessfeder geöffnet werden muss, diese aber mit Rücksicht auf rechtzeitigen Ventilschluss und auf die bei raschem Lauf auftretenden, hohen Massenkräften unverhältnismässig kräftig sein muss, so wirkt sie beim Saug hub stark drosselnd, beeinträchtigt also den Lieferungsgrad des Kompressors.
Von den genannten Nachteilen der feder belasteten ,Saugventile einerseits und der be kannten Einlassöffnungen anderseits werden bei der Kolbenmaschine nach der Erfindung erstere vollständig und letztere mindestens teilweise dadurch vermieden, dass zwei um einen bestimmten Nacheilwinkel versetzt ge- geneinander laufende Kolben zur Anwendung gelangen, wobei dem einen von ihnen allein die Überwachung einer Einlassöffnung zu fällt, die in achsialer Richtung so reichlich bemessen ist, dass' die Bildung eines starken Vakuums mit nachfolgendem,
schussartigem Einströmen der atmosphärischen Luft nicht eintreten kann.
Auf der Zeichnung ist in Fig. 1 der Zylinder eines Ausführungs beispiels eines Kompressors nach der Erfin- dung mit sechs verschiedenen .Stellungen der beiden Kolben schematisch wiedergegeben, aus denen sich die Wirkungsweise des Kom- pressors ergibt. Die Stellungen sind mit den Ziffern 1 bis 6 bezeichnet. Fig. 2 stellt den Bewegungsverlauf für beide Kolben dar, aus dem sich die gegenseitige Verschiebung der Kolben, also die Grösse des Nacheilwinkels, bezogen auf den Kurbelkreis, ergibt.
Mit a ist der Zylinder, mit b der obere, mit c der untere Kolben bezeichnet. e ist die Einströmöffnung, deren Höhe im Schau bild nach Fig. 2 wieder erscheint, d der zum Druckventil führende Kanal bezw. das Druckventil.
In der mit 1 bezeichneten Kolbenstellung ist der Verdichtungsvorgang soeben beendet; beide Kolben befinden sich in der Abwärts bewegung.
In der mit 2 bezeichneten Darstellung hat der obere Kolben b seinen untern oder innern Totpunkt erreicht, das Druckventil ist von ihm überschliffen, der untere Kolben c be ginnt soeben die Einlassöffnung freizulegen, Zwischen beiden Kolben hat sich ein ver hältnismässig geringer Unterdruckraum ge bildet, da sich der untere Kolben vom obern entfernt. Der obere Kolben b beginnt seine Aufwärtsbewegung, der untere Kolben c be ginnt, die Einlassöffnung e freizulegen.
Beide Kolben wirken saugend und laufen ausein ander, ohne dass sich zweischen ihnen ein Unterdruckraum bildet, weil die Einlassöff- nung in zunehmendem Masse freigelegt wird.
Bei der mit 3 bezeichneten Kolbenstellung ist der untere Kolben c im untern oder äussern Totpunkt angelangt, wobei die Ein- strömöffnung e völlig freigelegt ist; der obere Kolben bewegt sich aufwärts und ver grössert den Ansaugeraum.
Bei der mit 4 bezeichneten Kolbenstellung ist der obere Kolben b im obern Totpunkt angelangt, der untere Kolben c ist in der Aufwärtsbewegung begriffen, hat aber die Einlassöffnung noch nicht geschlossen, so dass die atmosphärische Luft noch Gelegen heit hat, in den zwischen beiden Kolben be findlichen Raum, in dem geringerer als atmosphärischer Druck herrscht, nachzu strömen. Der obere Kolben beginnt nun seine Abwärtsbewegung, der untere Kolben schliesst .die Einlassöffnung, die Kompression beginnt.
Bei der Stellung 5 hat der untere Kolben c seinen innern Totpunkt erreicht, der obere bewegt sich ihm entgegen; der untere beginnt seine Rückbewegung, wird aber vom obern eingeholt.
Die Verdichtung erreicht ihren Höchst wert bei der ,Stellung 6.
Der Verlauf der Kolbenbewegungen kann i n, and der Kurven f und g in Fig. 2 ver- folgt werden. Der Abstand zweier auf Senkrechten liegenden Punkte beider Linienzüge .gibt die Grösse des zwischen den Kolben befindlichen Raumes an.
Die vom Auslassventil beherrschte Ausströmung muss so bemessen sein, dass ihr Durchmesser grösser ist als die Pfeilhöhe d in Fig. 2 oder gleich gross wie diese Pfeilhöhe, damit der Kolben, der die Einlassöffnung steuert, beim Errei chen seines innern Totpunktes diese Öffnung nicht verschliesst oder wenigstens nicht all seitig mit Deckung verschliesst. Will man das Druckventil nicht aus der Mitte setzen, so muss der Durchmesser gleich oder grösser als 2a sein.
Bei der vorbeschriebenen und in Fig. 1 schematisch veranschauliehten Ausführung des Kompressors gibt es eine Periode, inner halb deren beide Kolben zwischen sich einen Unterdruckraum schaffen, der nach aussen hin abgeschlossen ist und sich ständig ver grössert; diese Periode ist aus den mit den Ziffern 1 und 2 bezeichneten Stellungen zu ersehen.
Wenn nun der untere Kolben den Einströmschlitz e freizulegen beginnt, so er giesst sich die Luft zwar nicht mit scliussarti- gem Knall, aber doch mit solcher Vehemenz in den zwischen beiden Kolben befindlichen Unterdruckraum, dass immerhin noch ein Ver hältnismässig starkes Geräusch entsteht. Bei einem sehr rasch laufenden Kompressor wiederholt sich dieses Geräusch in rascher Aufeinanderfolge, was unter Umständen störend empfunden wird.
Dieser unliebsamen Erscheinung kann man dadurch abhelfen, dass man ein Ein- strömventil zwischen dein Einströmschlitz e und derjenigen Stelle anbringt, bei der beide Kolben sich in grösster gegenseitiger Nähe befinden, die also den Maximalwert der Kom pression bedeutet. Diese Anordnung ist in den Fig. 3 un-d 5 beispielsweise veranschau licht.
Fig. 3 zeigt die Kolben in jener Stellung, ,die in Fig. 1 mit 3 bezeichnet ist, bei der also,das zwischen beiden zunächst in gleicher Richtung laufenden Kolben befindliche Luft volumen verschoben wird, bis beim Ab schliessen des Einlassschlitzes e die Kompres sion durch die nunmehr aufeinander hin sieh bewegenden Kolben erfolgt.
Fig. 5 zeigt die Kolben in der Stellung, die in Fig. 1 mit 1 bezeichnet ist, bei der also die Kompression ihren Höchstwert er reicht hat. Der in Fix. 5 rechts befindliche Kolben beginnt nun seinen Hub nach rechts mit grösserer Geschwindigkeit als der links \befindliche, der ersteren um das Mass a (Fix. 4) folgt.
Hierbei erzeugen sie zwischen sich einen Raum, der bis zum Punkt x (im Diagramm der Fig. 4) von der rückexpandierenden Luft des schädlichen Raumes ausgefüllt wird.
Bei weiterer Bewegung der sich von ein ander entfernenden Kolben (siehe Diagramm Fig. 4) entsteht ein Raum, in dem :ein Unter- druck entstehen würde, der aber wegen des Vorhandenseins des kleinen Ventils f nicht auftreten kann (Fläche von der Breite x--y des Diagrammes).
Die Anordnung des Ventils f ermöglicht es, die Kolbenmaschine auch zur Förderung von Flüssigkeiten, also als Pumpe zu be nützen.