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Kolbenkompressor Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenkompressor,
bei dem die während des Saughubes in den Zylinder eintretende und zu verdichtende
Luft einem durch ein Gebläse erzeugten Kühlluftstrom entnommen wird, der das Ventilgehäuse
vor seinem Austritt ins Freie umspült. Gemäß der Erfindung streicht der Spülluftstrom
zuvor --über die während des Saughubes durch Mitnahme des in seiner Achse beweglichen
Zylinders durch die Kolbenreibung freigelegte Kopföffnung hinweg, welche beim --Verdichtungshub
durch Anlegen an einen Sitzring verschlossen ist. Hierdurch wird bezweckt und erreicht,
daß die Zylinderfüllung aus diesem Kühlluftstrom entnommen wird. Dieser Luftstrom
kühlt bei seinem Hinwegstreichen durch die Kopföffnung den oberen Sitzring, die
Innenfläche des Zylinderkopfes, also die Zylinderabdeckung, ferner das - AuslaßventiI
und die Oberfläche des Kolbens.
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Es sind bereits Luftverdichter bekannt, denen während des Saughubes
Luft zugeführt wird, welche in den Zylinder eingelassen wird. Auch hat man schon
die Außenwandung des Zylinders durch einen ununterbrochenen I:uftstrom gekühlt.
Nachteilig bei diesen bekannten Luftverdichtern ist die mangelhafte Kühlung gerade
der durch die verdichtete Luft am stärksten erhitzten Teile, insbesondere der Innenfläche
des Zylinderdeckels. Nach der Erfindung wird nicht nur ein Teil der während des
Saughubes zugeführten Luft in den Zylinder eingelassen, sondern auch ein Teil der
Luft über die Innenfläche des Zylinderkopfes ins Freie geführt. Auf diese Weise
ergibt sich mit einfachsten Mitteln eine wirksame Kühlung des Zylinderkopfes und
der ihm benachbarten TeiIe.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar ist Abb. i ein senkrechter Schnitt eines Luftverdichters gemäß der Erfindung,
Abb. z eine Seitenansicht mit einem Teil des Luftverdichters im Schnitt und Abb.
; ein senkrechter Schnitt des oberen Teiles des Zylinders und Gehäuses in einer
der Abb. i ähnlichen Darstellung.
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Die Abb. 4. und 5 sind Querschnitte nach den Linien q-4 bzw. 5-5 der
Abb. 3.
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In den Zeichnungen ist ein Luftverdichter t und ein mit ihm verbundener
Motor 2 auf einer gemeinsamen Grundplatte 3 angeordnet. Eine elastische Kupplung
4 dient dazu, die Motorwelle 5 mit dem fliegenden Rad 6 des Luftverdichters zu verbinden.
Das fliegende Rad 6 ist mit Bolzen o. dgl. 7 versehen. an die elastische Scheiben
g angeklemmt sind. welche mit der Motorwelle 5 durch Arme g zusammVnhängen. Das
fliegende Rad 6 ist aufuekeilt oder auf andere Weise mit dem Ende einer Kurbelwelle
to befestigt, die in Lagern i i und i:! in den Seitenwänden eines Isurbelgehäuses
t3 liegt. Das Kurbelgehäuse erhält zweckmäßig eine Tropfenschale 14, die mit dem
Boden des Kurbelgehäuses 13 zusammenarbeitct
und den unteren Teil
der Kurbelwelle to umgibt. Das Kurbclgchäusc i-; wird zweckmäßig zweiteilig aus7ebildet,
d. h. geteilt nach der flittellinic der Kurbelwellenlager i i und 12. Es hat eine
Verlängerung 15 für die Befestigung des Luftverdichters auf der Grundplatte 3. Das
Unterteil 1 5 hat eine solche Höhe, daß die Kurbelwelle io des Luftverdichters in
gleiche Höhe wie die Motorwelle 5 kommt und genügend Spielraum für das fliegende
Rad 6 bleibt. Der obere Teil des Kurbelgehäuses 13 geht in ein Zylindergehäuse 16
über, das eine zylindrische Lagerfläche 17 an seinem -unteren Ende und darüber eine
ähnliche Lagerfläche 18 hat. Das Zylindergehäuse 16 enthält ein geeignetes Zylinderventil
i9 mit zylindrischen Auflagerfiächen, *die den Ringflächen 17 und 18, wie es bei
20 und 21 angegeben ist, entsprechen. Das Zylinderventil i 9 dient als ein Ventil,
das durch Reibung zwischen ihm und dem Kolben betätigt wird. Das Zylinderventil
i9 kann, wie es bei 23 gezeigt ist, mit Kühlrippen versehen werden. Das Zylindergebäuse
16 hat einen Zylinderdeckel2.1, der mit Bolzen an ihm befestigt ist. Dieser Deckel
24 enthält einen geeigneten Sitzring 26, der mit einem nach innen gebogenen Flansch
28 des oberen Teiles des Zylinden#entils i9 in Berührung kommen und somit einen
Abschluß der Druckluft bewirken kann. Der Ring 26 umgibt den Auslaßkanal27, an dem
ein für ein Auslaßventil3o bestimmter Ventilsitz 29 angeordnet ist. Das Venti13o
enthält einen Hohlkörper 31, der auf einem Hohlständer 32 geführt ist. Der letztere
bildet einen Teil des Auslasses 33, der mit Muttergewinde 3.1 zur Aufnahme der Entladeleitung
versehen ist. Das Auslaßventil3o wird durch eine Schraubenfeder 35 in dem Hohlständer
32 auf seinem Sitz gehalten. Ein Ventilgehäuse 37 enthält eine Entladekammer 36
zwischen dem Ventil und dem Hohlständer; es ist mit dem Zylinderdeckel an seiner
unteren Seite aus einem Stück gebildet. An dem oberen Ende ist das Gehäuse zur Aufnahme
des Leitungsanschlusses 33 mit Gewinde versehen.
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Das Ventilgehäuse 37 ist mit dem Zylinderdeckel durch einen verhältnismäßig
engen Hals verbunden, um die Wärmeleitung von der erhitzten verdichteten- Luft zu
dem Zylinderkopf und zu dem aus nachgiebigem oder elastischem Material hergestellten
Sitzring 26 zu unterbinden. Daher werden die Teile verhältnismäßig kühl gehalten,
so daß eine schnelle Zerstörung verhindert wird.
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Die Entladekammer 36 ist von einer Umführung 38 umgeben, welche Öffnungen
39 für den Austritt der Luft gegen die Oberseite des Zylinderdeckels 2.1 hat. Zweckmäßig
liegen diese an einem Punkt, der sich dicht neben dem Auslaßventilsitz 29 befindet.
Die Umführung 38 steht in Verbindung mit einer anderen Umführung ¢o, die mit ihr
aus einem Stück hergestellt und mittels Flanschen .11 an der Wand des Zylindergehäuses
16 befestigt ist. An der Befestigungsstelle befindet sich ein Gegenflansch 42. Gegenüller
dem Gegenflansch 42 ist eine Luftleitung 44, die mit dem Gehäuse 4.5 eines geeigneten
Gebläses 46 aus einem Stück gebildet sein kann, in Verbindung mit dem Zylindergehäuse
16. Eine Umführung ¢7 (Abb. 5) ist um den oberen Teil des Zylinderventils
i 9 herum angeordnet, so daß die von dem Gebläse ¢6 gelieferte Luft vollständig
den oberen Teil des Zylinderventils i9 umstreicht. Drosselvorrichtungen werden zweckmäßig
im Auslaß der Umführung 47 vorgesehen, dzmit der Luftstrom verringert werden kann,
wenn das Zylinderventil i9 in seiner oberen Stellung sich befindet und der Arbeitszylinder
geschlossen ist. Dann entsteht ein geringer -Druck, der leichter und schneller den
Zylinder, Zylinderdeckel und Kolben durchfegt und kühlt, wenn der Zylinder geöffnet
wird.
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Ein Durchgang 5o führt zu einer Kammer 51 zwischen dem Zylindergehäuse
16 und dem Zylinderventil i g. Eine Auslaßöffnung 5-2 gestattet der Luft,
die vom Gebläse zur Kühlung des unteren Endes des Zylinderventils i9 geliefert wird,
ins Freie zu entweichen.
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Das Zylinderventil i9 ist mit einem Anschlag 53 versehen, der. mit
einem nachgiebigen oder elastischen Ring 54. in Berührung kommen kann, so daß die
Abwärtsbewegung des Zylinderventils i 9 aufgehalten wird. Der Kolben 55 des Luftverdichters
hat geeignete Ringe zur Herstellung eines Druckluftabschlusses zwischen dem Kolben
und den Wänden der Kompressionskammer, d. h. in diesem Falle des Zylinderventils
i g. Der Kolben 55 ist durch eine Pleuelstange 56 mit dem Kurbelzapfen 57 einer
Kurbelwelle io verbunden.
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Das Gebläse 46 wird mittels einer gerillten Scheibe 58 auf der Gebläsewelle
getrieben, deren äußeres Ende von einem Arm 59 j am Zylinder 16 getragen wird.
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Ein Zugmittel 6o ist über die Scheibe 58 und das fliegende Rad 6 gelegt,
welches an seinem Umfang eine geeignete Aussparung, Rille o. dgl. 61 erhält.
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Das in der Zeichnung dargestellte Gebläse .16 soll einen Luftüberschuß
über die bei bestimmter Arbeitsgeschwindigkeit des Luftverdichters durch die Abwärtsbewegung
des Kolbens 55 erforderte Luftmenge erzeugen. Es ist klar, daß das Gebläse 4.6 durch
irgendeine andere Vorrichtung zur Erzeugung eines Luftstromes ersetzt werden kann,
dessen
Druck etwas höher als - Atmosphärendruck ist. Zum Beispiel
kann das fliegende Rad 6 diesem Zwecke dienen, wenn es mit Flügeln zur Schaffung
eines Luftstromes versehen ist. Der in den Abb. i bis 5 dargestellte und oben beschriebene
Luftverdichter arbeitet folgendermaßen: Das Zylinderventil 19 bewegt sich zum Teil
mit dem Kolben 5 5 infolge von Reibung. Von dem Kolben 55 wird, wenn er seinen Abwärts-
oder Saughub beginnt, das Zylinderventil i 9 für ein kurzes Stück mit nach unten
genommen, bis sein Anschlag an den nachgiebigen oder elastischen Ring 54 anstößt
(s. Abb. 3). Das Gebläse 46, das durch die Leitung 44 und die Umführung 47 um das
Oberteil des Zylinderventils i 9 herum Luft gefördert hat, liefert nunmehr Luft
durch die Öffnung zwischen dem Oberteil des Zylinderventils i9 und dem Boden des
Zylinderdeckels 24. Hierdurch wird der freie Raum durchweht und der Boden des Kolbens
55 sowie .der Zylinderdeckel 24, das Ventil 30 und der nachgiebige oder elastische
Ring 26 gekühlt. Die von dem Gebläse 46 gelieferte Luftmenge übersteigt beträchtlich
das größte Volumen, das erforderlich ist, um den durch den abwärts gehenden Kolben
55 geschaffenen Raum auszufüllen. Zum Beispiel ist bei dem gezeichneten Luftverdichter
die zugeführte Luftmenge mindestens 25 größer, als für die Kompressionsarbeit nötig
ist, wenn der Luftverdichter mit seiner größten Geschwindigkeit arbeitet. Auf diese
Weise dient während des ersten Teiles der Abwärtsbewegung die ganze vom Gebläse
46 gelieferte Luftmenge dazu, den freien Raum zu durchwehen und den Zylinderdeckel,
Kolben usw. zu kühlen. Nach der Kühlung des Oberteils des Zylinderventils, des Zylinderdeckels,
Kolbens usw. gelangt die Luft durch die Umführung 40 in die Umführung 38 und wird
gegen den Zylinderdeckel 24 hin und -gegen das Ventilgehäuse 37 durch die Öffnungen
39 ausgetrieben. Wenn der Kolben seinen-Aufwärts- oder Kompressionshub beginnt,
wird das Zylinderventil i9 nach oben mitgenommen, bis der Flansch 28 des Zylinderventils
den nachgiebigen oder elastischen 12in- 26 berührt und somit den Kompressionsraum
abschließt. Hierauf bewirkt der restliche Aufwärtshub des Kolbens 5 5 die Verdichtung
der im Arbeitszylinder enthaltenen Luft und treibt sie durch den Auslaßkanal27 und
dann durch das Auslaßventil 3o hinaus. ZVährend dieser Zeit werden das Oberteil
des Zylinderventils und die anliegenden Teile des Zylinderdeckels gekühlt, und gleichzeitig
tritt aus den Öffnungen 39 Luft heraus, die das Ventilgehäuse 37 kühlt. Der Hub
des Zylinderventils 19 braucht nur sehr kurz zu sein und schafft dennoch
eine verhältnismäßig große Einlaßöffnung für den Luftverdichter.
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Der flanschartige Teil 28 des Zylinderventils i9 dient dazu, einen
Luftabschluß zwischen dem Zylinderventil und seinem Sitz auch dann zu sichern, wenn
das Zylinderventil der inneren Spannung unterworfen ist.
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An Stelle des oben beschriebenen Gebläses kann ebensogut ein Exhaustor
verwendet werden, der aus der Umführung .1o Luft ansaugt.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte besondere Ausführungsform
beschränkt. Die oben beschriebene Anordnung der Teile kann man in weiten Grenzen
ändern, ohne dldurch vom Erfindungsgedanken abzugehen.