-
Trockenlaufender Verdichter
-
Die Erfindung betrifft einen trockenleufenden Verdichter mit flügelartigen
Kolben, der auf einer Kolbenvelle sitzt und in einer zylindrischen Kolbengehäuse
oszillierend hin-und herschwingt.
-
Die bekannten Verdichter dieser wart, die auch als Flügelpumpen bekannt
sind, konnten bisher nicht als hydraulische Verdichter und auch nicht als Hochdruckverdichter
eing.-setzt werden da al Ende des Verdichtungshubes des Kolbens ein großer schädlicher
Raun verbleibt und das Saugventil
sich beim Saughub erst dann öffnen
kann, wenn sich das im Schadraum befindliche Medium so weit entspannt hat, daß in
der Kammer ein Unterdruck eintritt.
-
Ferner ist bei den bekannten Flügelpumpen die Ansaugdffnung weit entfernt
von der Auslaßöffnung an der Zylinderwand angeordnet, so daß bei Kompression des
Mediums ein Temperaturstau auftreten kann, der ein Festfressen des rotierenden Teils
zur Folge haben kann.
-
Ein hoher Druck ist auch deshalb nicht erreichbar, weil infolge des
Spiels zwischen Zylindergehäuse und dem Kolben oder seiner Welle Undichtigkeiten
auftreten. Außerdem verursacht eine schlecht ausgewogene Oszillation unerwünschte
Erschütterungen0 Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und
einen trockenlaufenden Verdichter der eingangs näher erläuterten Art zu schaffen,
der praktisch keinen Schadraum aufweist, eine hohe Verdichtung ermöglicht und sich
durch ruhigen Laui auszeichnet und der eine hohe Leistungsfähigkeit bei geringer
Störanfälligkeit hate Diese Aufgabe wird iit der Erfindung dadurch gelöst; daß das
zylindrische Kolbengehäuse durch den Kolben und mindsteins eine radiale Zwischenwand
in zwei Arbeitskammern unzerteilt ist, die an eine Druckleitung und an eine Saugleitung
angeschlossen sind und daß in Jeder Arbeitskammer
Mindestens ein
Saugventil und Mindestens ein Druckventil in der Nähe der radialen Zwischenwand
angeordnet ist.
-
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß der Kolben beim Verdichtungshub
bis unmittelbar an die Zwischenwand heranschwingen kann und das verdichtete Medium
vollständig durch das Druckventil ausgestoßen wird. Hierdurch gibt es praktisch
keinen Schadraum, in dem verdichtetes Medium zurUckbleibt, wenn sich die Hubrichtung
des Kolbens umkehrt. Das unmittelbar neben dem Druckventil angeordnete Saugventil
öffnet sich deshalb sofort, so daß eine größere Luftmenge in die Arbeitskammer eintreten
kann.
-
Das Saugventil kann in der Zwischenwand und das Druckventil auf der
Wandung des zylindrischen Kolbengehäuses derart angeordnet sein, daß die Auslaßöffnung
zum Druckventil in der Zwischenwand in das Kolbengehäuse mündet. Die Auslaßöffnung
zum Druckventil und die Einlaßöffnung des Saugventilesliegen hierdurch unmittelbar
nebeneinander. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Kolben an seines an der Innenwandung
des Kolbengehäuses anliegenden Ende einen in Umfangßrichtung des Gehäuses verbreiterten
Kopf aurweist, der in eine Ausnehmung in der Zwischenwand paßt, in welche auch die
Einlaßöffnung des Druckventiles mündet. Der verbreiterte Kopf des Kolbens kann bei
dieser Ausbildung beim Verdichtungshub noch einen Teil des zum Druckventil führenden
Auslaßkanales auslUlleng wodurch der schädlich Raum weiter verkleinert wird.
-
Gleichzeitig ist eine Verdichtung sogar noch ii zum Druckventil führenden
Auslaßkanal möglich, Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung trägt die Kolbenwelle
zwei einander diametral gegenüberliegende Kolben, von denen Jeder in einer Kammer
hin- und herschwingt, die durch zwei Zwischenwände voneinander getrennt sind, in
denen Je zwei Saugventile und Je zwei Einlaßöffnungen für Je zwei Druckventile angeordnet
sind, die den Kammern zugeordnet sind.
-
Diese Ausgefltaltung hat den Vorteil, daß ein guter Gewichtsausgleich
der um die Kolbenwelle schwingenden Kolben erreicht wird. Hierdurch wird ein ruhiger
Lauf des Verdichters erzielt. Außerdem wird die Leistung verbeswert, da in beiden
Kammern gleichzeitig Je ein Saugt und ein Verdichtungshub stattfindet, doh. Jeder
Kolben verdichtet die Luft in dem vor ihm liegenden Kammerteil und saugt gleichzeitig
auf seiner Rückseite Luft in den anderen Kammerteil, die dann wieder bei der Bewegungsumkehr
sogleich verdichtet und ausgestoßen wird Um eine gute Kühlung des Kolbengehäuses
zu erreichen, sind die Saugventile in den Zwischenwänden zweckmäßig an eine gemeinsame
Saugleitung angeschlossen, welche das Kolben gehäuse umgibt.
-
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Zwischenwände ii
Querschnitt
kreissektorförmig ausgebildet sind und auf ihren den Kammern zugewandten Radialflächen
Ventilsitze mit Ventilklappen tragen, die mit ihren Befestigungsmitteln in entsprechende
Ausnehmungen der Kolben passen0 Der schädliche Raum kann hierdurch im Bereich der
Saugventile vollständig zum Verschwinden gebracht werden, da der Kolben bis an die
Zwischenwand herangefUhrt werden kann0 Weitere Vorteile der Erfindung liegen darin,
daß das Zylindergehäuse keiner Schmierung bedarf und daß zwischen Zylindergehäuse
und dem Lager der Kolbenwelle eine ölfreie Hochdruckdichtung, z.30 eine Labyrinthdichtung,
angeordnet sein kann. Die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens bewirkt ein gleichzeitiges
Ansaugen und Ausstoßen der Luft. Hierbei überträgt eine Umdrehung der Antriebswelle
auf den Kolben eine Hin- und Herbewegung, durch die in beiden Kammern zweimal Luft
angesaugt und ausgestoßen wird. Hierdurch wird eine sehr hohe Leistung der Maschine
erreichte Ferner gibt es mit Ausnahme bei den Lagern keine Reibung und die hin-
und hergehende Bewegung des Kolbens wird durch die komprimierte Luft im Kolbengehäuse
abgefedert0 Der Verdichter arbeitet hierdurch sehr weich und mit geringen Erschütterungen,
Durch die dicht beieinanderliegenden Ansaug- und Auslaßöffnungen treten keine hohen
Temperaturen
im Zylindergehäuse auf und es besteht deshalb auch keine Gefahr einer Verformung0
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und
den Zeichnungen eines AusfUhrungsbeispieles, welches die Erfindung näher erläutert,
In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 einen Verdichter nach der Erfindung im Längsschnitt,
Fig0 2 den Gegenstand der Fig0 1 in einem Querschnitt nach Linie II-II der Fig.
1, Fig. 3 eine Stirnansicht des Verdichters nach Fig0 1 mit abgenommenem Schwungrad
und abgenommenem Kurbelgehäusedeckel in Richtung des Pfeiles III gesehen, Fig. 4
eine Einzelheit der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab, Fig0 5 eine Draufsicht auf die
Ventilplatte des Druckventiles nach Fig. 4 und Fig. 6 eine Ansicht der Ventilplatte
des Saugventiles.
-
In den Zeichnungen ist mit 1 das zylindrische Kolbengehäuse eines
trockenlaufenden Verdichtern bezeichnetp dessen Innenraum
von
zwei im Querschnitt kreissektorförmigen und einander diametral gegentiberliegenden
Zwischenwänden 11 in zwei gleich große Arbeitskammern A und B unterteilt wird0 Zwischen
den Zwischenwänden 11 ist eine Kolbenwelle 2 abdichtend geführt, die außerhalb des
Kolbengehäuses und koaxial zu die sei in Wälzlagern 3 und 4 drehbar gelagert ist,
Die Kolbenwelle 2 trägt im Inneren des Kolbengehäuses zwei einander diametral gegenüberliegende,
flügelartige Kolben 12, von denen der eine in der Arbeitskammer A und von denen
der andere in der Arbeitskammer B zwischen den Zwischenwänden 11 oszillierend hin-
und herschwingt.
-
Jeder Kolben 12 trägt an seinem der Innenwandung des Kolbengehäuses
1 zugekehrten freien Ende einen in Umfangsrichtung des Gehäuses verbreiterten Kopf,
der an der Innenwandung des Kolbengehäuses 1 abdichtend gefWirt ist und in Je eine
Ausnehmung in den Zwischenwänden 11 eingreift, in welche eine Auslaßöffnung 16 mUndet.
-
Im Inneren der im Querschnitt dreieckigen Zwischenwände 11 sind Einlaßöffnungen
14 angeordnet, die mit einer Saugleitung 13 in Verbindung stehen und zu Saugventilen
15, 27 ihren Diese Saugventile werden von Ventilsitzen 15 geduldet, die auf den
Radialflächen 9 und 10 der Zwiachenwände 11 angeordnet sind und von V ntilplatten
27 verschlossen werden, deren 3efestigungsiittel in dafür
vorgesehene
Ausnehmungen in den Kolben 12 eintreten könneun, Die Saugleitung 13, an welche alle
Einlaßöffnungen 14 angeschlossen sind, die zu den Saugventilen 15, 27 fUhren, ist
so ausgebildet, daß sie das Kolbengehäuse außen umgibt, um dieses zu kUhlen (Fig0
1 und 2) Oberhalb bzw0 unterhalb der Zwischenwände 11 sind auf der Wandung des zylindrischen
Kolbengehäuses 1 die Druckventile 17, 27t angeordnet. Hierbei wird Jeweils eine
Auslaßöffnung 16 der Arbeitakammer A und der Arbeitskammer B welche in einer Zwischenwand
11 angeordnet sind, durch eine Ventilplatte 27 abgedeckt, die in der Mitte eingespannt
ist und deren freie Enden als Klappenventile wirken und von dem in der Druckleitung
18 herrschenden höheren Druck auf ihre Ventilsitze 17 gedrückt werden0 Das Kolbengehäuse
1 wird an seinen Stirnseiten von hohlen Stirnwänden verschlossen, die von der Saugleitung
13 durchzogen werden und welche die Kolbenwelle 2 durchdringt. Die Kolbenwelle ist
gegenüber den Stirnwänden 5 und 6 mit Trockenlaufdichtungen 7 und 8, zOBO Labyrinthdichtungen,
mit dem erforderlichen Spiel abgedichtet.
-
Wie aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht, ist das eine Ende der Kolbenwelle
2 mit zwei Wälzlagern 4 in einem angeflanschten
Kurbelgehäuse 25
gelagert und wird von einer an einem Kurbelarm 23 mit einem Kurbelzapfen 22 angreifenden
Pleuelstange 24 hin- und hergedreht, die mit ihrem anderen Ende an einer Kurbelwelle
19, 20, 21 angeschlossen ist. Die Kurbelwelle besteht aus der Antriebswelle 19 mit
den beiden Kurbelarmen 20, die durch den Kurbelzapfen 21 mit der Pleuelstange 24
verbunden sind. Das Kurbelgehäuse 25 ist an seiner Stirnseite mit einem Deckel 26
verschlossen0 Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgendes Wenn sich die Antriebswelle
19 dreht, wird die Kolbenwelle 2 zunächst in Richtung des Pfeiles 28 gedreht, Der
Kolben 12 in der Kammer A schwingt dann nach unten und der Kolben 12 in der Kammer
B nach oben. Hierdurch entsteht in Bewegungsrichtung hinter den Kolben 12 ein Unterdruck,
wodurch die Ventilplatten 27 der in Fig. 2 rechts oben und links unten angeordneten
Saugventile sich öffnen und Luft durch die Saugleitung 13 in die Kammerräume hinter
den Kolben 12 gesaugt wird0 Gleichzeitig werden die Ventilplatten 27 der in Fig0
2 rechts unten und links oben angeordneten Saugventile 15, 27 geschlossenQ Die in
Bewegungsrichtung vor den Kolben 12 befindliche Luft wird bei Schwingbewegung der
Kolben komprimiert und durch die rechts unten und links oben angeordneten
Druckventile
in die Druckleitung 18 gedrückt, sobald der vor den Kolben in den Kammern A und
B herrschende Druck den Druck in der Druckleitung 18 Ubersteigt und die Ventilplatten
27' der Druckventile von ihren Sitzen 17 abgehoben werden. Gleichzeitig bbiben die
in Fig. 2 links unten und rechts oben angeordneten Druckventile geschlossen, da
hier der Druck in der Druckleitung 18 höher ist als der Druck in den Kammern A und
B hinter den sich in Pfeilrichtung 28 bewegenden Kolben 120 Es ist darauf hinzuweisen,
daß der Kurbeltrieb so ausgebildet ist, daß sich bei einer Umdrehung der Antriebswelle
19 die Kolben 12 so weit auf die Zwischenwände 11 zubewegen, daß sie fast an den
Radialflächen 9 der Zwischenwände 11 anliegen und ihr verbreiterter Kopf in die
Ausnehmung unter den Auslaßöffnungen 16 eingreift. Hierdurch bleibt praktisch kein
Schadraum zurück und die zunächst auf der Druckseite liegenden, in Fig. 2 rechts
unten und links oben angeordneten Saugventile öffnen sich sofort, sobald die Kolben
ihre Bewegung umkehren und entgegen der Pfeilrichtung 28 zurückschwingen, Hierbei
schließen sich die rechts oben und links unten angeordneten Saugventile und die
rechts unten und links oben angeordneten Druckventile und die nun in den anderen
Kammerbereichen komprimierte Luft wird durch die rechts
oben und
links unten angeordneten Druckventile in die Druckleitung 18 ausgestoßen.
-
Die Erfindung ist nicht auf das Ausftlhrungsbeispiel beschränkt, Beispielaweise
ist es auch möglich, die Ventile etwas anders auszubilden und anstatt der Klappenventile
Ringplattenventile oder Zungenventile zu verwenden. Ferner kann der Verdichter auch
mit noch mehr Kammern und noch mehr Schwingflügelkolben ausgerüstet werden, ohne
daß hierdurch der Rahmen der Erfindung überschritten wird.