DE244706C

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Description

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Qtften=exemplar

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-M 244706-KLASSE 276. GRUPPE

Kolbenluftpumpe bzw. Gasverdichter mit Druckausgleich.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. Mai 1911 ab.

Bei Kolbenpumpen zur Verdichtung von Gasen, wie Gebläsen und Kompressoren, sowie ganz besonders bei Vakuumpumpen hat der schädliche Raum im Zylinder einen erheblichen Einfluß auf die volumetrische Leistung, welche noch durch Nachdampfen von etwa beigemengter Flüssigkeit verringert wird, das bei niedrigem Drucke ein lebhaftes ist. Man ist daher bestrebt, durch Wahl von Steuerungsorganen, welche sich' der Zylinderform möglichst anschließen, z. B. den bekannten Plattenventilen im Zylinderdeckel, den schädlichen Raum möglichst auf den unvermeidlichen Kolbenspielraum zu beschränken, doch sind Übergangsräume zwischen dem Ventil und dem Zylinder nie ganz zu vermeiden; ferner finden besonders bei Gebläsen die Ventile im Deckel selten Platz, und außerdem muß man bei rasch laufenden Pumpen zu mehrsitzigen Ven-

tuen in großer Anzahl greifen, wobei die Übergangsräume den schädlichen Raum wesentlich vergrößern.

Man hat nach Vorschlag Professor Well-η e r s die bekannten Umlaufsnuten angewendet, welche bei Kolbentotlage die beiden Zylinderseiten miteinander verbinden und so einen Druckausgleich herbeiführen, doch ist dieses Verfahren ein ziemlich rohes, weil diese Umlaufsnuten die Verbindung schon kurz vor Kolbentotlage einleiten, was bedeutende Verluste durch Rückströmung aus dem Druckraum und ein heftiges Zuschlagen der Ventile veranlaßt.
. Man verwendet daher bei Vakuumpumpen, welche der Billigkeit wegen meist einstufig gebaut werden, fast ausschließlich Schiebersteuerungen mit besonderen Ausgleichskanälen, welche erst kurz nach Kolbentotlage den Druckausgleich herstellen, was allerdings sehr große schädliche Räume und einen erheblichen ' Mehrverbrauch an Kraft bedingt, während bei Ventilkompressoren und Gebläsen auf den Druckausgleich meist ganz > verzichtet wird.

Die vorliegende Erfindung soll nun einen Druckausgleich in der einfachsten Weise dadurch erzielen, daß dei> Kolben gegen Totlage hin die Übergangsräume von den Ein- und Auslaßorganen zum Zylinder überläuft, so daß diese eine kurze Zeit mit der anderen Zylinderseite in Verbindung kommen und sich dorthin entleeren. Der Kolben setzt seinen Weg noch eine kurze Strecke fort und schiebt den Rest des Druckmittels durch ein (oder im Bedarfsfalle mehrere) Sicherheitsventile in den Druckraum. Dadurch wird der schädliche Raum auf den unvermeidlichen Kolbenspielraum beschränkt, welcher durchschnittlich höchstens ι Prozent vom Zylinderinhalt beträgt. Man kann dabei alle Arten der bekannten selbsttätigen oder gesteuerten Ventile, Klappen oder Schiebersteuerungen verwenden, welche sich für getrennte Anordnung an den Zylinderenden eignen, wodurch die Übergangsräume auf ein möglichst kleines Ausmaß beschränkt werden. Man erreicht auf diese Art kostenlos eine wesentliche Verbesserung des volumetrischen Wirkungsgrades, und da die Übergangskanäle näher an die Zylindermitte heranrücken, so erzielt man kürzere und dadurch billigere Zylinder. Auch kann man bekannte Steuerungsarten mit Ventilen oder Schiebern auch für Vakuumpumpen verwenden, welche aus den

oben angeführten Gründen bisher nur für Gebläse und Kompressoren Verwendung gefunden haben, und zwar ohne daß die Schieber einen besonderen Ausgleichskanal benötigen.
Die aus den Übergangsräumen über den Kolben hinweg nach der Saugseite übergeströmte Luft vermehrt die schon angesaugte Menge unter entsprechender Überhöhung der Drucklinie, doch ist der dazugehörige Kraftverbrauch gerade nur so groß, als die gewählte Ventil- oder Schieberkonstruktion es erfordert, während die sonst gebräuchlichen Auslaßkanäle stets eine erhebliche Vergrößerung des schädlichen Raumes veranlaßt haben.

Es sei noch bemerkt, daß es schon bekannt ist, daß der Kolben bei Totlage die Übergangskanäle zu den Druckventilen überdeckt, damit die letzteren Zeit gewinnen sollen, sich geräuschlos zu schließen, doch fehlt dabei die durch die Erfindung als neu vorgeführte Entleerung der Übergangskanäle nach der anderen Kolbenseite.

In den vorgeführten Ausführungsbeispielen sind der Zylinder mit a, der Kolben mit b, die Einlaßorgane mit c; die Auslaßorgane mit d, die Übergangskanäle mit e, die Sicherheitsventile mit f und der Druckraum mit g ■ bezeichnet.

Fig. ι bis 3 zeigen im Längsschnitt und zwei Querschnitten eine Luftpumpe, Kompressor oder Gebläsemaschine, bei welcher das Saug- und Druckventil bekannter Art in einen gemeinschaftlichen Ventilkorb eingebaut sind, so daß nur ein gemeinschaftlicher Übergangsraum e in Betracht kommt.

Fig. 4 und 5 zeigen einen Kolbenschieber, welcher in bekannter Art als Verdränger dient, mit dahinter angeordnetem, selbsttätigen Druckventil,

Fig. 6 einen Korlißkompressor bekannter Art und

Fig. 7 ein Ventilgebläse, Kompressor oder Luftpumpe mit Anordnung der Druckventile im Deckel, so daß nur die Saugventile Übergangskanäle aufweisen, welche vom Kolben überlaufen werden, und ein besonderes Sicherheitsventil entbehrlich wird. Natürlich kann man auch die Saugventile im Deckel anordnen und die Druckventile am Zylinderumfang.

Die beschriebenen Gasverdichter mit Druckausgleich vermittels Überlaufen der Übergangskanäle durch den Kolben lassen sich noch -' durch die nachfolgend beschriebene Einrichtung verbessern. Es ist bekannt, daß die Expansion der im schädlichen Räume verdichteten Luft, die sogenannte »Rückexpansion«, auf das Maschinengestänge treibend wirkt, sich also mit der treibenden Kraft der Antriebsmaschine (Dampfmaschine, Verbrennungskraftmaschine o. dgl.) vereinigt, was eine Verstärkung der Gestängeabmessungen bedingt. Diese kostspielige Verstärkung des Gestänges soll dadurch vermieden werden, daß das vor dem Kolben verbleibende Druckmittel durch einen Hilfskolben, als welcher auch der Einlaß-Steuerungsschieber verwendet werden kann, nach der gegenüberliegenden Zylinderseite übergeleitet oder auch direkt in den Druckraum gefördert wird. Auch kann man die bekannten Wellnerschen Nuten und Ventile im Kolben, welche durch Anschlag am Zylinderdeckel bei Kolbentotlage geöffnet werden und die Überleitung vermitteln, hier ohne die früheren Nachteile anwenden, weil der Kolben die Übergangskanäle zu den Druckventilen schon überdeckt hat, wenn diese Nuten oder Ventile für die Überleitung in Tätigkeit treten.

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel und Fig. 9 das entstehende Indikatorschaubüd. Der Kolben b geht nach links und schließt gleichzeitig die Übergangsräume e ab, während der ebenfalls nach links gehende Steuerungskolben c durch einen Kanal h den Kanal i auf kurze Zeit mit der Zylindergegenseite verbindet. Durch die Überströmung entsteht im Schaubilde die abfallende Linie 1-2, so daß bei Kolbentotlage bereits die Anfangsspannung erreicht ist. Was durch den Druckabfall an Diagrammfläche einerseits gewonnen wird, muß durch nochmalige Verdichtung auf der anderen Zylinderseite wieder ausgegeben werden, doch wird die gesamte im Zylinder angesaugte Luft ohne Mehrverbrauch an Kraft verdichtet und dabei die gefürchtete Überlastung des Maschinengestänges vermieden. Man kann auch statt der Überleitung des Druckmittels auf die Gegenseite des Kolbens b dasselbe durch den Steuerkolben (bzw. einen besonderen Kolben) c direkt in den Druckraum befördern, wobei c als Hilf spumpe die Arbeit der Wiederverdichtung übernimmt, welche sonst der Kolben 5 leistet, was ohne besondere Zeichnung verständlich ist. Der Kanal h fällt dann weg, das Schiebergehäuse links vom Kolben c wirkt als Zylinder der Hilf spumpe und wird durch ein Rückschlagventil mit dem Druckraum verbunden.

In Fig. 9 stellt ν die Volumenleistung dar, welche hier 100 Prozent des Zylinderinhalts beträgt, weil alle Luft aus den schädlichen Räumen durch den Druckausgleich auf die andere Zylinderseite übergeführt und in den Druckraum gefördert wird.

Claims

Patent-Ansprüche: "5

i. Kolbenluftpumpe bzw. Gas verdichter mit Druckausgleich, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsräume (e) zwischen den Steuerungsorganen (c, d oder eines davon) und dem Zylinder (a) gegen die Hubenden hin vom Kolben (b) überlaufen wer-

den, so daß sich dieselben nach der gegen- ι überliegenden Zylinderseite entleeren. j
2. Ausführungsform nach Patentan- j . spruch ι für Gebläsemaschinen und Korn- | pressoren, dadurch gekennzeichnet, daß nach Deckung der Übergangsräume (e) durch den Kolben (b) das vor dem Kolben zurückbleibende Druckmittel von einem Kolben, als welcher auch der Einlaßsteuerungskolben (c) dienen kann, nach der Zy- i lindergegenseite abgeleitet wird behufs Vermeidung der durch die sogenannte Rückexpansion entstehende Mehrbelastung des Maschinengestänges.
3. Ausführungsform nach Patentanspruch 2, gekennzeichnet durch den Ersatz des Druckausgleichs durch eine Hilfspumpe, welche das Druckmittel übernimmt und direkt in den Druckraum des Kompressors fördert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.