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Maschinenfabrik Burckhardt AG, Basel, Schweiz
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Kolbenkompressor Die Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor mit
im Bereich des Kompressionsraumes angeordneten Saug- und Druckventilen.
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Ein solcher Kolbenkompressor ist aus der DE-AS 23 64 983 bekannt.
Bei diesem Kompressor sind die beiden Ventile je als ringförmiges Geradstromventil
ausgebildet und so angeordnet, dass die Zylinderachse jedes ringförmigen Ventils
rechtwinklig zur Kolbenachse steht. Innerhalb jedes ringförmigen Ventils ist ein
konischer Leitkörper vorgesehen, der beim Saugventil das eintretende Gas in Richtung
zum Kompressionsraum und beim Druckventil das komprimierte Gas vom Kompressionsraum
zu den Ventilkanälen hin umlenkt. Mindestens einer der beiden Leitkörper ist axial
verstellbar, um die Grösse des schädlichen Raumes lastabhängig verändern zu können.
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Selbst bei einer Stellung des Leitkörpers, in der der schädliche Raum
ein Minimum ist, ist der schädliche Raum des Kompressors noch relativ gross, der
durch das Vorhandensein der Umlenkräume zwischen den Ventilkanälen und den Leitkörpern
bedingt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenkompressor der
eingangs genannten Art unter Verringerung des konstruktiven Aufwandes für die Ventile
so zu verbessern, dass deren Ström,ungsGuersclmitte grösser werden und zugleich
der schädliche Raum noch kleiner wird als beim bekannten Kompressor.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Saugventil
und das Druckventil koaxial zur Kolbenachse und in Richtung der Kolbenachse hintereinander,
das dem Kompressionsraum zugewendete Ende des Kolbens umsclllicssend, angeordnet
sind. Durch diese Anordnung münden die Ventilkanäle des Saugventils bzw. beginnen
die Ventilkanäle des Druckventils unmittelbar am Kompressionsraum, so dass es keines
Leitkörpers bedarf, um das Gas von den Ventilkanälen in den Kompressionsraum bzw.
von dem Kompressionsraum in die Ventilkanäle umzulenken. Durch dieses Heranrücken
der Ventilkanäle an den Kompressionsraum wird also der schädliche Raum auf ein Minimum
verkleinert und dies mit einem verringerten konstruktiven Aufwand, da keine besonderen
Leitkörper mehr vorgesehen werden müssen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen
Kompressors besteht darin, dass die Schluckfähigkeit der Ventile vergrössert worden
ist, weil die Ventilkanäle über den Umfang des Kompressionsraumes gleichmässig verteilt
angeordnet sind.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt im Bereich
des Kompressionsraumes eines ringförmige Geradstromventile aufweisenden Kolbenkompressors
nach der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie II - II in Fig.
1,
Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Axialschnitt durch einen
abgewandelten kolbenkompressor mt ringförmigen Geradstromventilen und Fig. 4 einen
der Fig. i entsprechenden Axialschnitt durch einen Kolbenkompressor mit ringförmigen
Ventilen in Turmbauart.
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Fig. 5 eine zu Fig. 1 analoge Darstellung einer alternativen Bauart.
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Gemäss Fig. 1 gleitet in einer Zylinder 1 ein Kolba: 2, der in der
gezeichneten Stellung seinen oberen Totpunkt innehat. Oberhalb des Kolbens 2 ist
der 3 durch einen Zylinderdeckel 4 begrenzt. Zwischen dem Deckel 4 und dem oberen
Fnde das Zylinders -Saugventil 5 und ein Druckventil 6 angeordnet, - 10 beide als
Geradstromventile ausgebildet sind. Ei beiden Wentile 5 und 6 sind ringförmig ausgebildet,
wobei die Achse des Ringes koaxial zur Achse des Kolbens 2 liegt. Die beiden Ventile
5 und 6 umsohliessen das obere Ende des Kolbens 2 in seiner oberen Totpunktlage.
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Der konstruktive Aufbau der beiden Ventile ist an bekannt und wird
in Zusammenhang mit fig. 2 am Dr til 6 erläutert. Das Ventil ist aus mehreren, aufeinandergestappelten
Platten 7,8,9,10 zusammengesetzt, d durch nicht dargestellte Mittel zusammengespannt
wer Die Platten 8,9 und 10 weisen in radialer von innen nach aussen arstreckende
Eintrittskanale -auf, die kurz vor dem äusseren Umfang dar Plateten anse.
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Zwischen den Platten 7 bis 10 sind im Bereich ,4 Einlasskanals biegsame
Federzungen 12 vorsesehen, die an der eintrittsseite der Kanäle 11 zusammenhangen
und in dieser Seite zwischen den Platten eingespannt sind. D Platten 7,8 und 9 weisen
unterhalb jeder Federzunge eine im Querschnitt z.B. rechteckige Nut 13 auf, an deren
gewölbter Grundfläche sich die Federzungen 12 anlegen können, wenn das komprimierte
Gas durch das Ventil strömt. Während des Saughubes des Kolbens liegen die
Federzungen
12 in der gezeichneten oberen Stellung an den Platten 8,9 bzw. 10 an und dichten
mit ihren dern die Eintrittskanäle 11 ab, so dass kein Gas über die Nuten 13 in
den Zylinder des Kompressol-s zui?üokstrüeen kann. Nach dem gleichen Prinzip ist
das Saugventil 5 aufgebaut, wobei jedoch die Federzungen 12' sich gegen die Grundfläche
der Nuten 13' bewegen - wenn der Kolben 2 den Saughub ausführt - und die Zungen
12' beim Kempressionshub des Kolbens die Eintrittskanäle 11' abdichten, die sich
hier radial von aussen nach innen erstrecken.
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Gemäss Fig. 1 ist der Innendurchmesser des Druckventils 6 grösser
als der Innendurchmesser des Saugventiles 5 und das in die beiden Ventile eintauchende
Kolbenende entsprechend stufenförmig abgesetzt.
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Ausgehend von der oberen Totpunktlage des Kolbens 2, in der das Ausschieben
des zuvor komprimierten Gases beendet ist, setzt mit beginnender Abwärtsbewegung
des Kolbens eine Rückexpansion des nicht ausgeschobenen Gases ein, wonach sich im
weiteren Verlauf der Abwärtsbewegung des Kolbens das Ansaugen von Gas anschliesst.
Während der Rückepension, die über einen Kolbenweg stattfindet, der vorzugsweise
gimüsser als die Strecke h in Fig. 1 ist, wird von dem Kolben 2 ein Querschnitt
von zunehmender Grösse zwischen dem Zylinderraum und den Ventilen freigegeben.
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Hierdurch sowie durch die Hintereinanderanordnung von Saugventil und
Druckventil wird es möglich, einen kleinsten schädlichen Raum zu erhalten, ohne
die Zuströmquerschnitte sowie die Durchströmquerschnitte der Ventile zu verringern.
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Gemäss Fig. 3 sind das Saugventil 5 und das Druckventil 6 wiederum
in Richtung der Kolbenachse hintereinander angeordnet und zwischen dem Zylinderdeckel
4 und den Zylinder 1 eingespannt. Hingegen ist die Reihenfolge der beiden Ventile
gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 ver-
tauscht. Ausserdem nimmt
der innere Durchmesser der beiden Ventile von unten nach oben stetig ab und das
in die Ventile eintauchende Kolbenende ist dementsprechend konisch verjüngt ausgebildet.
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Auch bei dieser Gestaltung tritt die oben beschriebene Wirkung auf,
dass bei der Rückexpansion vom Kolben 2 ein zunehmend grösserwerdender Querschnitt
zwischen dem Zylinderraum und den Ventilen freigegeben wird, was zur grösstniöglichen
Verringerung des schädlichen Raumes führt.
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Anstatt den Saugkanal 15 und den Druckkanal 16 in derselben Ebene
anzuordnen, ist es ohne weiteres auch möglich, die beiden Kanäle diametral einander
gegenüberliegend vorzusehen oder in einem beliebigen anderen Winkel zueinander anzuordnen.
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Die Auflagefläche für die Federzungen 12 und 12' am Grunde der Nuten
13 bzw. 13' sind zweckmässig so ausgebildet, dass bei voller Oeffnung des betreffenden
Ventiles über die Länge jeder Zunge ein konstantes Biegemoment herrscht. Es ist
auch möglich, die Nuten 13 und 13' weszula-sen, so dass die gewölbte Fläche ringsum
verläuft.
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Bei dem Ausführungsbeispiel geniäss Fig. 4 sind anstelle der Geradstromventile
ein ringförmiges Saugventil 5' nc ein ringförmiges Druckventil 6' in Turmbauart
vorgesehen, deren Konstruktionsprinzip ebenfalls an sich bekannt ist.
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Die beiden Ventile sind wiederum koaxial zur Kolbenachse und in Richtung
der Kolbenachse hintereinander angeordnet und zwischen dem Zylinderdeckel 4 und
dem Zylinder 1 eingespannt. Als Verschlusselemente für die Ventilkanäle dienen hier
federbelastete Platten in Ringscheibenform.
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Aehnlich der Ausführungsform gemäss Fig. 1 ist der Innendurchmesser
des Saugventils 5' kleiner als der Innendurchmesser des Druckventils 6'. Der Kolben
2, der sich in Fig. 4 nicht in seiner oberen Totpunktlage
befindet,
ist die Druckmesserunterschied der Banden Ventile entsprechend zufinfertig angesetzt.
Auch diese Ventile @@sch@en@@ in der d@@@ Fetpunktlage des Kolbens dessen ohne @.
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Fig. 5 zeigt den al durch einen Kompresor @nzi@ Kompresor nach fig.
1, vobei die Gerädstr t@fe senematisch dargestellt@ zu der Kompresor gemäß Fig.
5 ist Zylinderdeckels n der @@tung 20 im Verändern des schä@ Formseher. Druck Verrichtung
in bestäht aus einem @ 21, der miteiner axial zum Kolben 2 angeordneten. Aussparungen
des zylinderdeckels verschieben lang res ist. An oberen @@@@ des Kolsers 21 ist
ein Plansch 2 vergeschen der mit einem Stellmotor verbanden sein kann. Je nach der
@a der dann Kompressienerung Stehnflache des Kolbens 21 ist die schidi des Kompressers
verenderbar.