DE226539C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Jig 226539 KLASSE 27b. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. Juni 1908 ab.

Vorliegende Erfindung betrifft Gebläsemaschinen, Kompressoren u. dgl. mit hin und her gehendem Kolben und insbesondere eine Ventileinrichtung an solchen Maschinen, welche sich gegenüber bisherigen Einrichtungen diesel Art einmal dadurch kennzeichnet, daß eine Sperrvorrichtung vorgesehen ist, durch welche jedes Einström- oder Saugventil während der Kompressionsarbeit zwangläufig in der Offenstellung gehalten werden kann, um die Maschine während des Anlassens zu entlasten oder den Betrag der verdichteten Luft zu vermindern, und weiter ist zwischen jedem Einströmventil und einem Organ der Steuerung eine nachgiebige Verbindung so angeordnet, daß jenes Organ das Einströmventil, falls dieses geschlossen ist, zu Anfang jedes Saughubes öffnet und mit einer Kraft auf dieses Ventil einwirkt, welche das Bestreben hat, das Ventil zu jeder Zeit zu schließen, wenn während des Kompressionshubes die genannte Sperrvorrichtung dieses Schließen des Ventils ermöglicht. Jene nachgiebige Verbindung besteht vorteilhaft darin, daß das genannte Organ der Steuerung durch einen Kolben gebildet wird, welcher, in einem mit dem Einströmventil verbundenen beweglichen Zylinder arbeitet, derart, daß der Kolben bei Bewegung in einer Richtung das Einströmventil öffnet und bei Bewegung in entgegengesetzter Richtung in dem Zylinder ein Vakuum erzeugt, so daß der gegen das hintere Ende des Zylinders wirkende Atmosphärendruck mit dem Bestreben arbeitet, das Einströmventil zu schließen, wenn die Sperrvorrichtung diese Bewegung gestattet,

Die Sperrvorrichtung für jedes Ventil wird vorteilhaft ebenfalls durch einen Kolben gebildet, welcher an den beweglichen Zylinder der nachgiebigen Verbindung angeschlossen ist und durch einen feststehenden Zylinder, in welchem jener Kolben geführt ist, und von dessen geschlossenem Ende jener Kolben nur dann wegbewegt werden, kann, wenn durch eine durch ein Hilfsventil gesteuerte Öffnung von Luft einströmen gelassen wird, wobei das Hilfsventil entweder an verschiedenen Punkten des Kompressionshubes durch eine geeignete Steuerung geöffnet wird, oder für gewöhnlich offen ist und von Hand aus oder selbsttätig, wenn gewünscht, geschlossen werden kann, um Verdichtung zu vermeiden. Durch Verzögerung der Schließperiode der Einströmventile oder . durch vollständige Hintanhaltung derselben während der Kompressionsarbeit 'kann der Betrag der verdichteten Luft, wenn gewünscht, verringert und die Belastung der Maschine dementsprechend vermindert werden. Dies ist insbesondere beim Anlassen vorteilhaft, wenn die treibende Maschine eine Gaskraft- oder andere Maschine ist, die, wie bekannt, nicht leicht unter Belastung anläuft.

Durch die erwähnte nachgiebige Verbindung wird die Anordnung von Federn vermieden, wobei die Ventile in ihren Bewegungen in jeder Richtung sicherer durch Kissenbildung abgestützt sind, für welch letzteren Zweck Drosselöffnungen vorgesehen sind, welche durch entsprechende Organe leicht überwacht werden können.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigt:

Fig. ι eine Seitenansicht einer nach vorliegender Erfindung eingerichteten Gebläsemaschine.

Fig. ζ zeigt eine unter rechtem Winkel versetzte Ansicht von Fig. i, teilweise geschnitten.

Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie 3-3 der

. Fig. ι und letzterer Figur gegenüber in etwas vergrößertem Maßstabe dargestellt.

Fig. 4 zeigt in ähnlicher Ansicht wie Fig. 3 eine abgeänderte Ausführungsform.

Fig. 5 ist ein -Schnitt nach Linie 5~5 der Fig. 4, jedoch letzterer Figur gegenüber vergrößert.

Fig. 6 ist ein Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5.

Fig. 7 zeigt schematisch eine abgeänderte Ausführungsform der Maschine nach Fig. 1, und Fig. 8 zeigt im Schaubild einen Einzelteil der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform.

Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Maschine ist ein bekannter Typ. A bezeichnet den doppelt wirkenden Kompressorzylinder, welcher durch Leitungen A¹ mit dem Druckbehälter verbunden ist und in den Stirnflächen der beiden Köpfe Einströmöffnungen A ² besitzt. In jedem Ende des Zylinders ist je ein Einström- und ein Ausström- oder Druckventil angeordnet, deren Konstruktion bekannt ist und für die Zwecke der vorliegenden Erfindung nur so weit beschrieben zu werden braucht, als zu erwähnen ist, daß jedes Ausströmventil eine Spindel B und jedes Einströmventil eine Spindel C besitzt, welche Spindeln in die zugehörigen Ventilkästen B¹, C¹ hineinragen.

Zur Steuerung der Ein- und Ausströmungsventile ist eine Steuerwelle D angeordnet, die durch ein in der Kapsel A⁴· angeordnetes Getriebe eine mit Bezug auf den Hin- und Hergang der Kolbenstange A³ bestimmte Drehung erhält. Auf dieser Welle D sitzen Exzenter D¹ für die Einströmungsventile und Exzenter D² für die Ausströmungsventile. Die Exzenter D¹, D^s dienen zum Antrieb der Wellen D⁵, D⁶ unter Vermittlung von Hubstangen D³, D*. Von der Welle Z)⁶ wird jedes Ausströmungsventil unter Vermittlung eines Kolbens B³ angetrieben, der mit den Kurbelarmen D⁷ dieser Welle durch eine Schubstange D⁸ gekuppelt ist. Der Kolben B³ ist in einem Zylinder B⁵ geführt, welch letzterer durch die Verlängerung eines Kolbens -B² gebildet wird; dieser ist mit dem Ende der Ventilspindel B verbunden und in einem im Gehäuse B¹ gebildeten zylindri-

sehen Raum B¹ geführt. Das Öffnen des Ausströmungsventiles geschieht, wenn die Spindel B nach auswärts bzw. in Richtung des in Fig. 2 an der Ventilspindel angedeuteten Pfeiles . bewegt wird, d. h. wenn der Druck im Druckbehälter eine gewisse Höhe erreicht und die Luft von dem .Verdichterzylinder durch die . Leitung B⁶ (Fig. 1) gegen die Innenfläche des Kolbens¹ Bⁱ übertritt. In diesem Zeitpunkte wird der Kolben Z?³ aus der in Fig. 2 gezeichneten Stellung durch Drehung der Welle D⁶ herausbewegt, um die Bewegung des Ausströmungsventiles nach auswärts nicht zu hindern. Der Kolben B³ dient dazu, das Ausströmungsventil im richtigen Augenblicke zu schließen, und weiter dazu, Luft in dem Räume B⁵ abzufangen und dadurch die Öffnungsbewegung des Ausströmventiles durch 'Luftkissenbildung abzufedern. Die beschriebene Steuerung der Ausströmungsventile bildet jedoch, wie schon bemerkt, keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Diese betrifft vielmehr nur die jetzt zu beschreibende Steuerung der Einströmungsventile.

An jeder Welle Z)⁵ sind Kurbelarme D⁹ befestigt, die durch eine Hubstange Z)¹⁰ mit einem Kolben C³ verbunden sind. Letzterer ist wieder in einem Zylinder C⁵ geführt, der durch einen Fortsatz eines Kolbens C² gebildet wird. Dieser selbst ist an dem Ende der Einströmventilspindel C befestigt. Der Kolben C² arbeitet in einer Vakuumkammer C⁴ in dem Gehäuse C¹. Die Einströmung von Luft von außen nach dem inneren Ende der Kammer C⁴ wird durch ein Ventil F gesteuert, welches in einer Leitung F¹ liegt, die mit dem Gehäuse-. kanal C^e in Verbindung steht und je nach Betätigung des Ventils F geöffnet oder geschlossen' wird. Das Entweichen der Luft aus der Kammer G⁴, wenn sich der Kolben C² nach einwärts bewegt, wird durch ein Rückschlagventil C ermöglicht. Die Schließbewegung des Kolbens C² wird durch in der Kammer C^s vor dem Kolben C² gefangene Luft abgefedert, und diese Kissenbildung kann durch Drosselung des Entlüftungskanales C⁹ geregelt werden. Auch der Auswärtsbewegung des Kolbens C² wird bis zu einem gewissen Grade durch die Undichtigkeit der Kammer C⁵ entgegengewirkt.

Die Ventile F können abwechselnd und in regelmäßiger Zeitfolge durch geeignete Verbindung mit der Steuerwelle D geöffnet und geschlossen werden. Diese Verbindungen, die am deutlichsten in Fig. 3 zu erkennen sind, bestehen aus je einem Exzenter Z)¹¹ und einer bezüglichen Schubstange D¹², je einem Hebel G, mit dessen Außenende die Schubstange verbunden ist, einem Zughebel F³, welcher an das innere Ende des Hebels G angeschlossen ist, und einem Arm F², welcher einesteils mit dem Zughebel F³ und anderenteils mit dem betreffenden Ventil F verbunden ist, und einem herausziehbaren Drehzapfen G¹ für den Hebel G. Bei der dargestellten Ausführungsform werden die Drehzapfen G¹ für die zwei Hebel G an den beiden Enden der Maschine von Armen G² getragen, welche auf einer Welle G³ sitzen. Diese Welle besitzt einen weiteren Arm G⁴,

welcher mit einem Zahnsegment G⁵ ausgestattet ist (Fig. 3). Letzteres steht in Eingriff mit einem Schneckenrad H, dessen Drehung mittels eines Handrades H¹ bewirkt werden kann. Ein Zeiger G⁶ spielt auf einer geeigneten Skala, um die Stellung des betreffenden Drehzapfens G¹ anzudeuten. .

Die Wirkungsweise ist folgende: Der unter dem Kolben C² befindliche Raum des Zylinders C⁴ steht durch die beiden Ventile F und C⁷ mit der Außenluft in Verbindung. Das Ventil F wird von der Steuerung aus angetrieben, das Rückschlagventil C⁷ öffnet sich beim Bestehen eines Überdruckes im Zylinder C⁴ unter dem Kolben C² nach außen, läßt aber keine Luft in den Zylinder C⁴ strömen.

Es sei angenommen, daß das Ventil F durch die Steuerung geschlossen ist, wenn sich der Kolben C³, etwa durch die Steuerung angetrieben, nach rechts bewegt. Dieser Bewegung kann der Kolben C² nicht folgen, weil in den Raum hinter dem Kolben, keine Luft strömen kann. C³ erzeugt daher in Zylinder C⁵ ein Vakuum. Dadurch entsteht eine Gegenkraft, die sich der Bewegung des Kolbens C³ nach rechts entgegenstellt und auf C² als Saugkraft wirkt, und zwar ist diese Kraft gleich dem Produkt aus der Kolbenfläche von C³ und dem Atmosphärendruck. Die Kraft, mit der der Kolben C² am linken Ende des Zylinders C⁴' zurückgehalten wird, ist ebenfalls gleich dem Produkt aus der Kolbenoberfläclie, auf der der Atmosphärendruck wirkt, und dem atmosphärischen Druck. Dieser wirkt aber nur auf die beiden Ringflächen, die auf der rechten Seite des Kolbens C² innen und außen frei liegen, da der Druck auf denjenigen Teil der Kolbenfläche von C², der der Zylinderfläche C"

4.0 entspricht, vom Kolben C³ aufgenommen wird. Die Gegenkraft, die einer Bewegung des Kolbens C² nach rechts sich entgegenstellt, ist also größer als die Saugkraft, die der Kolben C³ ausübt, und demgemäß wird der KoI-

*5 ben C² bei einer Rechtsbewegung des Kolbens C³, sofern das Ventil F geschlossen ist, in seiner Lage verharren, abgesehen von einer ganz kleinen, von der Güte der Abdichtung abhängigen Rechtsbewegung sowie von der Größe des schädlichen Raumes.

Ist der Kolben C³ um eine gewisse Strecke nach rechts vorgerückt, und wird nun das Ventil F durch die Steuerung geöffnet, so wirkt der Atmosphärendruck frei auf die Hinterseite des Kolbens C². Diese Kraft ist entsprechend der größeren Druckfläche größer als die Gegenkraft, und demgemäß bewegt sich der Kolben C² nun nach rechts.
Diese Wirkung wird nur dadurch erzielt, daß das Ventil F geöffnet und daher der Raum unter dem Kolben C² mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt wird. Das Ventil C⁷ tritt hierbei nicht in Wirkung, dient vielmehr nur dazu, die Zurückbewegung des Kolbens C² nach links zu ermöglichen. Dabei wird die Luft durch das Ventil C⁷ herausgedrückt.

Die Rechtsbewegung des Kolbens wird, wie . ausdrücklich bemerkt sein mag, nicht dadurch herbeigeführt, daß man durch das Ventil F Druckluft hinter den Kolben strömen läßt, sondern nur dadurch, daß man den Raum hinter dem Kolben mit der Atmosphäre in Verbindung bringt. Alsdann bewegt er sich vorwärts, weil an seiner rechten Seite durch den Kolben C³ ein Vakuum erzeugt worden ist, und die linksseitige, der Atmosphäre ausgesetzte Druckfläche größer ist als die rechtsseitige, und zwar um den Querschnitt des mit dem Getriebe verbundenen Kolbens C³. Demgemäß wird der Kolben C² während der Rechtsbewegung des Kolbens C³ gleichsam durch das Ventil F gesperrt. Durch die Absperrung des Raumes C⁴ hinter dem Kolben von der Atmosphäre wird der Kolben C² verhindert, der Rechtsbewegung des Kolbens C³ zu folgen, er wird genau so gesperrt, als wenn er mechanisch verriegelt wäre.

Bei normalem Betrieb wird jedes Ventil F von der Welle D aus zu Beginn des bezüglichen Verdichtungshubes geöffnet. Wenn es aus irgendeinem Grunde erwünscht ist, den Zeitpunkt zu verzögern, in welchem das Ventil F geöffnet wird, um dementsprechend das Schließen des zugehörigen Einströmventiles zu verzögern und dadurch den Betrag der bei jenem Verdichtungshub, verdichteten Luft zu vermindern, wird das bezügliche Handrad H¹ gedreht, um durch Einstellung des ' Drehzapfens G¹ den Ausschlag des Hebels G zu · ändern. Durch Einstellung des Drehzapfens G¹ kann das bezügliche Einströmventil daran verhindert werden, überhaupt zu schließen und dadurch zu verhindern, daß in dem betreffenden Ende des Verdichterzylinders überhaupt eine Verdichtung eintritt. .

Anstatt der für die Betätigung des Ventiles F in Fig. i, 2 und 3 dargestellten Einrichtung kann die in Fig. 4, 5 und 6 veranschaulichte Ausführungsform verwendet werden. Hier ist die Hubstange D¹² direkt an den betreffenden 110' Ventilhebel F² angelenkt. Ferner ist der Sitz F¹ für das Ventil F einer Winkelbewegung fähig, und er trägt einen Arm F⁵, welcher ein Zahnsegment F⁶ besitzt, das mit einem Zahnrad -F⁷ in Eingriff steht. Letzteres sitzt auf einer Welle F⁸, deren Bewegung mittels eines Handrades F⁹ bewirkt werden kann. Die Welle F⁸, welche sich zwischen den beiden Ventilen F befindet, kann in jeder Stellung durch eine Stellschraube F¹⁰ gesichert werden. Durch Drehung des Ventilsitzes F¹ und dem- ; entsprechende Einstellung des Kanals F¹¹

(Fig. 5) kann der Zeitpunkt, in welchem die Kanäle -F¹² der Ventile F mit den Kanälen F¹¹ zusammenfallen, um Luft zu den Vakuumkammern C⁴ überströmen zu lassen, nach Be-Heben und mit Bezug auf die Verdichtungshübe geeignet geändert werden.
. Die Fig. 7 und 8 stellen eine Maschine dar, bei welcher die Ventile F selbsttätig in der Schließlage und die Einströmventile dementsprechend in der Öffnungsstellung gehalten werden, jederzeit wenn der Behälterdruck einen vorbestimmten Betrag übersteigt. Bei dieser Ausführungsform ist ari der Welle F^& ein Arm F^ls befestigt, welcher durch eine Zugstange I mit dem in einem Zylinder I² arbeitenden Kolben J¹ verbunden ist. Das untere Ende der Kolbenkammer ist mit dem Druckkastenteil A¹ durch eine Leitung J³ verbunden, und zwischen dem oberen Ende des Kolbens und der oberen Wand der Kolbenkammer ist eine Feder J⁴ gebettet, deren Kraft so bemessen ist, daß, wenn der Behälterdruck über ein gegebenes Maß ansteigt, der Kolben gehoben wird und ein Drehen der Welle F⁸ bewirkt, wodurch die Kanäle F¹¹ so eingestellt werden, daß die Verdichtung in dem Verdichterzylinder entweder herabgemindert oder überhaupt verhindert wird. Mit I^s ist ein Handhebel bezeichnet, mit Hilfe dessen die erwähnte Einstellung der Ventile -F von Hand aus geschehen kann.

Claims (6)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Steuerungsvorrichtung für die Einströmungsventile von Gebläsemaschinen oder Kompressoren, bei der die Schließungsbewegung von der Steuerung nur eingeleitet, aber durch eine äußere Kraft vollendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Kompressionshubes ein Steuerungsteil im Sinne der Schließbewegung des Ventiles gegenüber dem letzteren bewegt wird, wodurch er auf das Einströmungsventil eine Zugkraft ausübt, der zu folgen das Ventil aber durch eine Sperrvorrichtung so lange verhindert ist, bis die Sperrung ausgelöst wird, worauf es sich schließt, um zu Beginn des Saughubes wieder geöffnet zu werden.
2. 2. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Kompressionshubes vom Getriebe aus auf das Einströmungsventil ausgeübte, im Sinne der Schließung wirkende Kraft durch ein Vakuum hervorgebracht wird, welches ein mit dem Getriebe verbundener Kolben C³ erzeugt, wenn er sich in einem Zylinderraum C⁵ vorwärts bewegt, der in einem mit dem Ventil verbundenen, ebenfalls in einem Luftzylinder (C^) geführten zweiten Kolben (C¹) vorgesehen ist.
3. 3. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrung, die den mit dem Ventil verbundenen Kolben (C²) zunächst an der Schließungsbewegung hindert, in der Weise zustande kommt, daß ein Ventil (F) im Lufteinlaßkanal für den Raum hinter dem Kolben (C²) bei Beginn des Kompressionshubes geschlossen gehalten und erst behufs Schließung des Kompressorventils geöffnet wird, so daß erst danach Luft hinter den Kolben (C¹) treten und dieser der auf ihn ausgeübten Kraft folgen kann.
4. 4. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lufteinlaßventil (F) für den Raum hinter dem mit dem Einströmungsventil verbundenen Kolben (C¹) mit dem Getriebe durch ein Hebelwerk verbunden ist, dessen einer Drehzapfen (G¹) verstellt werden kann, um den Augenblick der Öffnung und der Schließung des Ventiles zu regeln. .
5. 5. Steuerungsvorrichtung nach -Anspruch i, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lufteinlaßventil (F) als Hahnsteuerung ausgebildet ist und das Hahnküken (F*) von dem Getriebe aus hin und her gedreht wird, in der Weise, daß das Hahnküken mit dem steuernden Getriebeteil verstellbar verbunden ist (durch die Kupplung F*, F⁴, F⁵, F⁶, F⁷, F⁸, F⁹, F¹¹).
6. 6. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch ι bzw. 2, 3, 4, 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lufteinlaßventil (F) durch den Druck in dem Luftsammelbehälter gesteuert wird, und zwar mit Hilfe eines Kolbens (I¹), der in einem mit dem Sammelbehälter verbundenen Zylinder (I²) geführt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.