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Kolbenverdichter für Luft o.=dgl. Die Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor
für Luft und andere Gase, bei dem die auf der einen Seite des Kolbens komprimierten
Gase auf die andere Seite des Kolbens geleitet und weiter komprimi-rt werden. Der
in dem schädlichen Raum verbleibende Teil des Gases wird auf die andere Seite zurückgeleitet
und vermehrt dadurch die Ansaugeladung. Das Neue der Erfindung besteht darin, daß
in dem schädlichen Raum eine Kühlvorrichtung vorgesehen ist. Der dadurch gekühlte,
im schädlichen Raum verbleibende Teil des Gases erfährt bei seiner Expansion auf
der anderen Seite des Kolbens eine weitere Temperaturerniedrigung und setzt dadurch
auch die Temperatur der Ansaugeladung hinunter.
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Da ein verhältnismäßig großer schädlicher Raum in dem letztstufigen
Abteil des. Kompressors anzuwenden möglich ist, so läßt sich eine geeignete Kühlvorrichtung
in dem Ende des Zylinders selbst anordnen, womit man die Vorbedingungen dafür schafft,
daß das restliche hochgepreßte Gas auf eine niedrigere Temperatur heruntergebracht
wird. Die Wirkung hiervon ist, daß bei der adiabatischen
Expansion
des restlichen hochgepreßten Gases und seinem Eintri-t in die Anfangsstufe des Kompressors
die darin herrschende Temperatur noch weiter herabgesetzt wird; daher wird Wärme
von der in die Anfangsstufe schon eingeführten Ladung wirksam entzogen werden, so
daß die Temperatur, die die Luft Schließlich bei der Pressung in der Anfangsstufe
annimm-, Eine niedrigere ist. Weiterhin hat dies die Nachwirkung, daß die Höchsttemperatur
der Luft während und nach der Kompression im ganzen beträchtlich herabgesetzt ist,
so daß die tatsächlichen Verluste hinsichtlich der Kühlung auf ein Mindestmali verringert
werden und der Wirkungsgrad des Kompressors erheblich erhöht wird.
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Als ein besonders wirksames Mittel, die innenseitige Kühlung im schädlichen
Raum zu bewerkstelligen, kann eine Reihe von darin hindurchverlegten Küh'rohren
dienen, während auch die Anbringung von Rippen o. dgl. hierfür geeignet wäre.
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Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht: Abb. i ist ein in der Un-eransicht dargestellter Grundriß, teilweise
Schnitt eines zweistufig wirkenden Kompressors, der für Verdichtung von Luft zu
hoher Pressung gemäß der Erfindung eingerichtet ist.
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Abb. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie A-B von Abb. i.
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Abb.3 ist eine Ansicht, die den Kompressorzylinder in Zusammenschaltung
mit einem Zwischenbehälter zeigt.
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Abb. :i ist Vertikalschnitt der unteren Hälfte des Kompressorzylinders.
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Der Kompressor besteht aus einem an jedem Ende .geschlossenen Zylinder
i, in welchem ein Kolben 2 mittels Kolbenstange 3 hin und her bewegt wird. Letztere
geht durch eine Stopfbüchse 4 in dem Zylinderdeckel 5 hindurch. Der Antrieb der
Kolbenstange 3 erfolgt durch einen üblichen Mechanismus, wie etwa von einer Kurbel
aus. Das auf der Seite des Deckels 5 gelegene Zylinderende bildet das für die erste
Pressungsstufe vorbehaltene Abteil X des Kompressors, in welchen die Luft durch
das selbsttätige Einlaßventil 6 hindurch eingesogen wird. Dann wird die Luft komprimiert
und durch ein selbsttätiges, im Deckel 5 beim Stutzen 7 angeordnetes Ventil sowie
durch das anschließende Rohr 8 zu einem Zwischenbehälter 9 (Abb. 3) übergeführt,
wo es aufgespeichert wird, um in der Folge an das Endstufenabteil Y des Kompressors
abgegeben zu werden.
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Dieses Abteil Y befindet sich auf der entgegengesetzten Seite des
Kolbens 2 als wie das zur Anfangsstufe gehörige Abteil X. Der auf seiten des Abteils
Y angeordnete Zylinderdeckel i o ist auf seiner Innenfläche hohl ausgebildet, um
einen über das Zylinderende hinausgehenden Kompressionsraum zu schaffen. In denselben
Wird die Luft durch den Kolben bei der endstufigen Kompression hineingedrückt, so
daß sie hier auf den erforderlichen hohen Verdichtungsgrad gepreßt wird. Diese Hilfskammer
am Zylinderende kann ziemlich geräumig in ihren Abmessungen angelegt sein, da es
nicht notwendig ist, die sehr kleinen Abstandsräume, wie bisher in Hochdruckkompressoren
angewendet, vorzusehen. Der Zylinderdeckel io besitzt in seiner Hohlwand stirnsei:ig
außerdem einen Raum i i für die Zirkulation von Kühlwasser, und ein von Kühlwasser
durchströmter Kühlmantel 12 umgibt den Deckel auch an den Seiten. Eine Gruppe von
Kühlrohren 13 ist in dem vom Deckel io gebildeten Raum angebracht und erstreckt
sich quer durch denselben von Seite zu Seite hindurch, so daß hierdurch eine Verbindung
der Wangen des Kühlwassermantels 12 hergestellt ist. In den Rohren i3 wird eine
ständige Zirkulation des Kühlmittels aufrechterhalten, so daß die Temperatur der
komprimierten Gase erniedrigt wird.
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In dem Zylinderdeckel i o, der den Arbeitsraum Y abschließt, befindet
sich ein selbsttätiges Einlaßventil14, durch welches Luft direkt aus der Atmosphäre
eingesaugt werden kann, zum Zwecke, die endstufige Ladung des Kompressors mit frischer
Außenluft wieder aufzufüllen, und zwar je einmal in jeder sich wiederholenden Folge
der Arbeitsvorgänge. Ein selbsttätiges Auslaßventil 15 ist ferner dafür vorgesehen,
die letztstufig verdichtete Luft an das Auslaßrohr abzugeben, durch welches sie
zu einem geeigneten Sammelbehälter oder einer anderen Vorrichtung fortgeleitet wird,
von der sie weiterhin zur Aufspeicherung oder zum Verbrauch gelangt.
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In einem mit dem Zylinder i sowie mit dem Deckel io mittels Bolzen
verbundenen Ansatzgehäuse 17 ist ein überleitkanal 16 vorgesehen; ein buchsenförmiger
Teil 18 genannten Gehäuses 17 paßt in eine öffnung i9 am Deckel io hinein und bildet
den Sitz für ein darin angeordnetes mechanisch gesteuertes Ventil 2o. Dasselbe steuert
den Durchgang der Gase von dem letztstufigen Kompressionsraum Y durch den Kanal
16, der durch die öffnungen 21, 22 mit dem Zylinder in Verbindung steht.
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Die Einmündung der öffnung 22 befindet sich nahe der Zylindermitte,
ist aber zweckmäßig etwas mehr nach dem erststufigen Verdichtungsende X hin gelegen.
Wenn der Kolben 2 im letztstufigen Verdichtungsende Y des Zylinders sich befindet,
vermittelt die öffnung 22 die Verbindung mit dem erststufigen Verdichtungsende X.
Das Ventil 2o wird für
gewöhnlich tauf seinem Sitz durch eine Feder
2,; niedergehalten, und ein geeigne:er '#Vinlzelhebe! oder Daumen 2.1 ist derart
angeordnet, daß er mittels Schubstange 25 von einem Steuergetriebe aus zur Öffnungsbewegung
des Ventils 2o im richtigen Zeitpunkt betätigt werden kann. Die Einrichtung ist
demgemäß so, daß, wenn der Kolben 2 das Ende seines Hubes in dem Verdichtungsraum
Y erreicht hat, und wenn die darin komprimierten Gase durch das Auslaßventil i 5
an einen Behälter abgegeben sind, in diesem Zeitpunkt das Ventil 2o gehoben wird
und den Durchlaß gew-.zhrt für den restlichen Anteil gepreßter Luft im Deckel io,
die dann durch den Oberleitungskanal 16 und die Öffnungen 21, 22 in das erststufige
Verdichtungsende X des Kompressors übergeht. Hiermit erfährt die Ladung auf dieser
Seite des Zylinders eine Vermehrung, während der Druck in dem letztstufigen Verdichtungsraum
Y entsprechend vermindert wird, so daß bei der Kehrbewegung des Kolbens der Druck
darin bis unter Atmospliärendruck erniedrigt wird, worauf weiterhin Luft durch das
selbsttätige Einlaßventil 14 nachgesogen wird.
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Auf dem Ansatz g ehäuse 17, in dem der L`berleitungskanal iö
vorgesehen ist, ist ein Ventilgehäuse 26 angeordnet zur Aufnahme eines Ventils 2,^,
das zur Steuerung des L'berbangsweges zwischen dem Kanal 28 und den üffnungen 21,
22 dient. Erstgenannter Kanal 28 ist durch ein Rohr 29 mit dem Zwischenbehälter
9 verbunden. Das Ventil 27 wird für gewöhnlich auf seinem Sitz durch eine Feder
3o niedergehalten, welche genügend stark ist, um gegenüber dem vom Zwischenbehälter
9 ausgehenden Druck den Ventilschluß zu sichern. Ein Winkelhebel oder Daumen -,i
unterliegt der Betätigung durch eine Schubstange ;2, so daß dadurch rechtzeitig
das genannte Ventil 27 gehoben und der Durchlaß für die gepreßte Luft freigegeben
wird, die vorher beim erststufigen Verdichtungsvorgange in den Zwischenbehälter
9 hineingedrückt worden war. Indem so die Preßluftförderung durch die Öffnungen
21, 22 stattfindet, wird das letztstufige Kompressorende voll mit Luft aufgefüllt,
und der Kolben 2 verdichtet dann die Ladung im letztstufigen Ende Y des Kompressors
zur gewünschten Hochdruckgrenze. Statt der in dem beschriebenen Beispiel angewendeten
Ventile und Steuerungsmittel können andere Arten von Ventilen und zugehörige Vorrichtungen
mit beliebigem Antrieb angewendet werden. Die Wirkungsweise des Kompressors ist
folgende: Luft wird an dem Ende X des Kompressors durch das selbsttätige Einlaßventil
6 eingesogen und im erststufigen Verdichtungsvorgange komprimiert; die so gepreßte
Luft wird am selbsttätigen Ventil bei ; vorbei durch das Rohr 8 in den Zwischenbehälter
9 geleitet. `Vährend dieser Kompression ist Außenluft in das letztstufige Verdichtungsende
Y des Kompressors im Wege über das selbsttätige Einlaßventil 14 eingesogen, und
im gegebenen Zeitpunkt läßt das mechanisch gesteuerte Ventil 2; die schon verdichtete,-
im Zwischenbehälter 9 befindliche Luft in das letztstufige Ende Y des Kompressors
durch die Öffnungen 21, 22 übertreten. Bei seinem Rückwärtshube vollbringt dann
der Kolben die letztstufige Verdichtung dieser Luft zur erforderten Höchstspannung
und treibt sie durch das Druckventil 15 zum Sammelbehälter oder einer sonstigen.
Anlage, in welcher sie aufgespeichert und verbraucht wird. Wenn der Kolben das Ende
seines Hubes erreicht hat, wird immer noch in dem freien Abstandsraum innerhalb
des Deckels i o eine Menge von hochverdichteter Luft zurückbleiben, die durch die
Kühlrohre 13 gekühlt wird. Diese restliche, hochgespannte, gekühlte Preßluft
wird im erforderUchen Zeitpunkt durch das mechanisch gesteuerte Ventil 2o im Wege
des in die Öffnungen 21-, 22 mündenden Kanals 16 in das erststufige Verdichtungsende
X abgelassen, wobei sie expandiert und eine weitere Temperaturerniedrigung erfährt.
Infolge dieses Preßluftaustritts verringert sich der Druck in dem letztstufigen
Ende Y und vermehrt sich die Ladung in dem erststufigen Verdichtungsende X des Kompressors,
wobei die Ansaugeladung gekühlt wird.