DE22775C - Vorrichtungen zur Ausführung des unter Nr. 21253 patentirten Verfahrens zur Verminderung des Einflusses des schädlichen Raumes bei Luftpumpen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT,

in BASEL.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an dem im Patent No. 21253 vom i. Juni 1882 beschriebenen Verfahren und auf Vorrichtungen, durch welche verschiedene Uebelstände, die sich der praktischen Ausführung unseres ursprünglichen Verfahrens entgegenstellen, vermieden werden. Diese Verbesserungen bestehen darin, dafs die schädlichen Räume bei Luftpumpen mit continuirlichem Gange erst mit oder eine ganz kurze Zeit nach und bei Luftpumpen mit Hubpausen während der Ueberwindung der Todtenpunktstellung der Kolben mit einander verbunden werden, in beiden Fällen aber erst dann, nachdem Saug- und Druckraum durch die übrigen Abschlufsorgane (Ventile, Hähne,' Schieber etc.) schon"a&gesperrt sind. Eine derartige Verbindung der schädlichen Räume, wie beschrieben, ist bei continu'irlich gehenden Pumpen schon, darum nöthig, weil hier die Todtenpunktlage des Kolbens nur eine unmefsbar kurze Zeit dauert, während die Inverbindungsetzung der schädlichen Räume eine, wenn auch nur kleine, doch immerhin noch mefsbare Zeit dauern mufs.

Zur Anwendung unseres verbesserten Verfahrens dienen die durch Zeichnung veranschaulichten Vorrichtungen, von denen die in Fig. 1 bis 4 dargestellten an continuirlich gehenden und die in Fig. 5 und 6 gezeigten an Luftpumpen mit Hubpausen Anwendung finden. _;

In der in Fig. 1 im Längsschnitt und in Fig. 2 im Querschnitt gezeigten Vorrichtung wird die zeitweilige Verbindung der schädlichen Räume statt durch die sonst gebräuchlichen Ventile durch einen, zwangsläufigen Schieber bewirkt. Die Steuerung entspricht im allgemeinen einer Dampfmaschinensteuerung mit einfachem Muschelschieber, nur macht die Luft in den Kanälen gerade den umgekehrten Weg, als ihn der Dampf machen würde. Durch das sogenannte Abdampfrohr wird angesogen, durch das Dampfzuführungsrohr wird weggedrückt, was zur Folge hat, dafs der Schieber von der dichteren Luft im Schieberkasten auf seine Gleitfläche am Cylinder festgedrückt wird. Das Excenter oder die unrunde Scheibe, welche den Schieber bewegt, läuft also der Kurbel um ca. 90 ° nach, während sie derselben bei einer Dampfmaschine um ebenso viel vorlaufen würde. Die Inverbindungsetzung der schädlichen Räume ist nun dadurch bewerkstelligt, dafs in den Muschelschieber noch ein Kanal α eingelegt ist, der in der mittleren Lage des Schiebers den Raum vor dem Kolben mit dem Raum hinter dem Kolben verbindet. Aeufsere sowohl wie innere Deckungen am Schieber sind so grofs gewählt, dafs der Verbindungskanal α bei der Bewegung des Schiebers schon wieder durch die Gleitfläche abgeschlossen wird, wenn die äufseren oder inneren Kanten der Schieberlappen die

Luftkanäle öffnen und hiermit den Druckraum mit der einen Cylinderseite, den Saugraum mit der anderen in Verbindung setzen. Macht man dann noch äufsere und innere Ueberdeckung gleich grofs und wählt den Nacheilungswinkel des Excenters oder der unrunden Scheibe so, dafs die äufseren bezw. inneren Kanten der Schieberlappen die Luftkanäle gerade am Ende des Kolbenhubes abschneiden, so ist die aufgestellte Bedingung erfüllt: nutzbare Förderung der Luft bis zu Ende des Hubes, Inverbindungsetzung der schädlichen Räume unmittelbar nach Beendigung des Hubes, und zwar so lange noch Druckraum von Saugraum vollständig abgesperrt ist

Zwischen Schieber und Druckraum ist ein Rückschlagventil Ji, Fig. 2, eingeschaltet, welches jedoch in Bezug auf den volumetrischen Wirkungsgrad auch weggelassen werden kann, dagegen aber den dynamischen Wirkungsgrad der Pumpe erhöht, indem dadurch beim Schieberwechsel der Kolben nicht schon von Anfang des Hubes an den höheren Druck im Druckraum zu überwinden hat, sondern der Druck vor dem Kolben nur allmälig nach Mafsgabe der stattfindenden Compression steigt.

Bei einer Modification obiger Construction kann man auch, wie in Fig. 3 gezeigt ist, den einfachen Muschelschieber, ähnlich wie bei Dampfmaschinen, in zwei Theile zerlegen, um den schädlichen Raum von vornherein kleiner zu halten, was aber in der Regel nicht nöthig sein wird, da der letztere bezw. sein Einflufs schon durch das verbesserte Verfahren beseitigt wird. Es zeigt Fig. 3, wie der Druckausgleichkanal α in diesem Falle auf sehr einfache Weise angeordnet werden kann.

Diese Schieberpumpen gestatten im Gegensatz zu Ventilpumpen, die Kolbengeschwindigkeit so hoch wie etwa bei Dampfmaschinen zu wählen.

Die in Fig. 5 und 6 dargestellte Vorrichtung hat den Zweck, das verbesserte Verfahren bei Luftpumpen mit Hubpausen zu veranschaulichen, bei denen die schädlichen Räume erst dann in Verbindung gesetzt werden, während der Kolben am Ende seines Hubes stillsteht, also während der Ueberwindung seiner Todtenpunktstellung und nachdem Saug- und Druckraum durch die übrigen Schliefsorgane (Ventile etc.) schon abgesperrt sind. Während bei der hier dargestellten Einrichtung, welche wieder selbstthätige Saug- und Druckventile voraussetzt, die erste Bedingung sicher erfüllt wird, läfst sich die zweite nur mit derjenigen Wahrscheinlichkeit bezw. Annäherung erfüllen, mit der anzunehmen ist, dafs sich selbsttätige Ventile, etwa noch durch Federkraft unterstützt, wirklich am Ende des Hubes auch sofort schliefsen.

Das Eigenthümliche der hier veranschaulichten Vorrichtung besteht in constructiver Beziehung darin, dafs der die Liderung tragende ringförmige Kolben K in der Achsenrichtung lose verschiebbar auf der Kolbenstange bezw. dem Kolbenkörper L sitzt, während die beiden Scheiben m und η mit dem Kolbenkörper L fest auf der Stange angebracht sind und den zwischen ihnen liegenden losen ringförmigen Kolben K zuweilen mitnehmen. Der innere Abstand der beiden Scheiben m und η ist um einige Millimeter gröfser, als die äufsere axiale Länge des ringförmigen Kolbens K. Dadurch entstehen am Ende eines jeden Hubes kleine Stillstände des Kolbens, indem derselbe beim Hubwechsel zeitweilig stehen bleibt, bis er von der gegenüberliegenden Scheibe wieder mitgenommen wird. Die Ränder der Scheiben m und η sind ventilartig auf ihren Sitz auf dem Kolben K dicht aufgeschliffen. Zwischen dem ringförmigen Kolben K und dem festen Kolbenkörper L sind einige Durchgangskanäle a¹ angebracht, durch welche am Hubende während des Stillstandes des Kolbens die Inverbindungsetzung der schädlichen Räume stattfindet, während der Kolben K, durch Reibung an der Cylinderwandung festgehalten, stehen bleibt und sich die eine Scheibe vom Kolben entfernt, bis die gegenüberliegende sich an denselben anlegt und mit ihrer aufgeschliffenen , dem Ventilsitze entsprechenden Dichtungsfläche die Verbindung der Cylinderräume wieder aufhebt. Die Dichtungsflächen (oder Ventilsitze) r r der Scheiben in und η sind möglichst weit hinaus bezw. möglichst nahe an die Cylinderwand zu rücken, damit nicht der Luftdruck der im schädlichen Räume eingeschlossenen Luft am Ende des Hubes auf die Ringfläche zwischen r r und der Cylinderwand gröfser werde als der Reibungswiderstand des Kolbens. Würde dieser Fall einmal eintreten, so würde der Stillstand des Kolbens und mit ihm die Inverbindungsetzung der schädlichen Räume erst um ein gewisses gröfseres Mafs nach Beginn des neuen Hubes eintreten, wenn der Luftdruck im schädlichen Räume so weit gesunken wäre, dafs der Druck auf die erwähnte Ringfläche kleiner als die Kolbenreibung geworden wäre.

Eine weitere eigenthümliche Construction, die sich an die vorige anschliefst, aber wieder für Pumpen mit continuirlichem Gang ohne Hubpansen pafst, zeigt Fig. 4. Auch hier sind wieder selbsttätige Saug- und Druckventile vorausgesetzt. Der Kolben K hat eine Durchbohrung, welche den Druckausgleichkanal bildet. Durch die Durchbohrung geht eine Stange a b, welche auch die Cylinderdeckel mittelst besonderer Stopfbüchsen durchsetzt und welche auf beiden Cylinderseiten genügend weit herausragt. Zwei Ventile υ und v¹ sitzen fest auf der Stange a b und haben einen um einige Millimeter größeren axialen Abstand, als der Abstand der Ventilsitze im Kolben beträgt.

Beim Hingang des Kolbens schliefst sich dann das vordere Ventil υ theils durch den höheren Luftdruck vor dem Kolben, theils auch durch die Stopfbüchsenreibung an der Stange a b. Beim Kolbenwechsel hält dann die Stopfbüchsenreibung (die durch Anziehen der betreffenden Muttern so grofs gemacht werden mufs, dafs sie gröfser ist als der einseitige Luftdruck auf das Ventil) die Stange α b und mit ihr die Ventile zurück, bis sich das gegenüberliegende Ventil v¹ auf seinen Sitz legt. In der Zwischenzeit, also unmittelbar nach Passirung der Todtenpunktlage des Kolbens, findet die Inverbindungsetzung der schädlichen Räume und hiermit die Druckausgleichung statt. Statt einfacher Ventile ν und v^l kann man auch zwei entlastete Doppelsitzventile anwenden und hiermit den Luftdruck auf die Ventile und infolge dessen auch die nöthige Stopfbüchsenreibung an der Stange α b auf ein Minimum herabziehen.

Es erhellt, dafs unser verbessertes Verfahren und die darauf bezüglichen beschriebenen Vorrichtungen sich sowohl bei Vacuumpumpen als auch bei Compressionspumpen anwenden lassen.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Das verbesserte Verfahren der Reducirung des Einflusses der schädlichen Räume auf ein Minimum bei Kolbenluftpumpen für Luftverdünnung oder Luftverdichtung, gekennzeichnet durch die Inverbindungsetzurig der schädlichen Räume, nachdem die Oefmungsbezw. Schliefsungsorgane der Eintritts- bezw. Austrittskanäle der Luft sich geschlossen haben, und zwar bei Luftpumpen mit Hubpausen während des Stillstandes des Kolbens am Ende des Hubes und bei Luftpumpen ohne Hubpausen um ein Geringes nach Passirung der Todtenpunktlage der Kolben. Behufs Ausübung des beschriebenen Verfahrens bei Schieberpumpen: die Anordnung des in Fig. ι bis 3 dargestellten Druckausgleichungskanals α im Muschelschieber.
   Behufs Ausübung des beschriebenen Verfahrens bei Ventilpumpen mit Hubpausen: die in Fig. 5 und 6 veranschaulichte Kolbenconstruction, charakterisirt durch den zwischen den beiden festen Scheiben m und η lose verschiebbar sitzenden Kolben K, der während der Hubpause die Kanäle «' öffnet. Behufs Ausübung des beschriebenen Verfahrens bei Ventilpumpen mit continuirlichem Gange ohne Hubpausen der in Fig. 4 dargestellte durchbrochene Kolben K, dessen Durchbrechung durch die beiden Ventile ν und v¹ ein wenig nach Passirung seiner Todtenpunktlage durch besondere Stopfbüchsenreibung von der Stange a-b zuweilen selbstthätig geöffnet und dann sofort wieder geschlossen wird.

   Hierzu I Blatt Zeichnungen.