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Kompressor mit zwei in einem gemeinsamen Zylinder befindlichen Kolben
Gegenstand der Erfindung ist ein Kompressor mit zwei in einem Zylinder befindlichen
Kolben, bei dem die Einströmung durch Einlaßöffnungen erfolgt.
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Es sind bereits Kompressoren, auch solche mit zwei in einem Zylinder
befindlichen, gegenläufigen Kolben bekannt, bei denen an Stelle von Saugventilen
Saugschlitze oder sonstwie gestaltete Saugöffnungen vorgesehen sind. Diese haben
eine geringe Höhe, damit sie nicht das Druckvolumen des Kompressors in unerwünschter
Weise herabsetzen. Die bekannten Ausführungen solcher Kompressoren haben den Nachteil,
daß im Zylinder ein hohes Vakuum erzeugt wird, bevor die Einlaßschlitze an den Zylinderenden
von den Kolben freigegeben werden, worauf die Luft mit starkem, oft knallartigem
Geräusch in den Zylinder einströmt. was bei rasch laufenden Kompressoren unter Umständen
auch noch in unzulänglichem Umfange erfolgt.
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Die Anwendung von Ventilen verursacht bei Kompressoren mit sehr hoher
Drehzahl mancherlei Schwierigkeiten, besonders gilt das für die Saugventile; da
in der kurzen Zeit der Füllung das Ventil, das meist eine kleine, federbelastete
Platte darstellt, durch den Unterdruck gegen die Wirkung seiner Schließfeder geöffnet
werden muß, diese aber mit Rücksicht auf rechtzeitigen Ventilschluß und auf die
bei raschem Lauf auftretenden hohen Massenkräfte unverhältnismäßig kräftig sein
muß, so wirkt sie beim Saughub stark drosselnd, beeinträchtigt also den Lieferungsgrad
des Kompressors.
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Die genannten Nachteile der bekannten Einlaßöffnungen einerseits und
der federbelasteten Saugventile anderseits werden bei dem Kompressor nach der Erfindung
dadurch vermieden, daß zwei um einen bestimmten Nacheilwinkel versetzt gegeneinander
laufende Kolben zur Anwendung gelangen, wobei dem einen von ihnen allein die Überwachung
einer Einlaßöffnung zufällt, die in axialer Richtung so reichlich bemessen ist,
daß die Bildung eines starken Vakuums mit nachfolgendem, schußartigem Einströmen
der atmosphärischen Luft nicht eintreten kann. Auf der Zeichnung ist in Abb. i der
Zylinder des Kompressors nach der Erfindung mit sechs verschiedenen Stellungen der
beiden Kolben schematisch wiedergegeben, aus denen sich die Wirkungsweise des Kompressors
ergibt. Die Stellungen sind mit den Ziffern i bis 6 bezeichnet.
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Abb. a stellt den Bewegungsverlauf für beide Kolben dar, aus dem sich
die gegenseitige Verschiebung der Kolben, also die Größe. des Nacheilwinkels, bezogen
auf den Kurbelkreis, ergibt.
Mit a ist der Zylinder, mit b der obere,
mit c der untere Kolben bezeichnet. . e ist die Einströmöffnung, deren Höhe im Schaubild
nach Abb.2 wieder erscheint, d der zum Druckventil führende Kanal bzw. das Druckventil.
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In der mit z bezeichneten Kolbenstellung ist der Verdichtungsvorgang
soeben beendet; beide Kolben befinden sich in der Abwärtsbewegung.
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In der mit 2 bezeichneten Darstellung hat der obere Kolben b seinen
unteren oder inneren Totpunkt erreicht, das Druckventil ist von ihm überschliffen,
der untere Kolben c beginnt soeben die Einlaßöffnung freizulegen. Zwischen beiden
Kolben hat sich ein verhältnismäßig geringer Unterdruckraum gebildet, da sich der
untere Kolben vom oberen entfernt. Der obere Kolben b beginnt seine Aufwärtsbewegung,
der untere Kolben c beginnt die Einlaßöffnungen e freizulegen. Beide Kolben wirken
saugend und laufen auseinander, ohne daß sich zwischen ihnen ein größerer Unterdruckraum
bildet, weil die Einlaßöffnung in zunehmendem Maße freigelegt wird.
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Bei der mit 3 bezeichneten Kolbenstellung ist der untere Kolben c
im unteren oder äußeren Totpunkt angelangt, wobei die Einströmöffnung e völlig freigelegt
ist; der obere Kolben bewegt sich aufwärts und vergrößert den Ansaugeraum.
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Bei der mit q. bezeichneten Kolbenstellung ist der obere Kolben b
im oberen Totpunkt angelangt, der untere Kolben c ist in der Aufwärtsbewegung begriffen,
hat aber die Einlaßöffnung noch nicht geschlossen, so daß die atmosphärische Luft
noch Gelegenheit hat, in den zwischen beiden Kolben befindlichen Raum, in dem geringerer
als atmosphärischer Druck herrscht, nachzuströmen. Der .obere Kolben beginnt nun
seine Abwärtsbewegung, der untere Kolben schließt die Einlaßöffnung, die Kompression
beginnt.
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Bei der Stellung 5 hat der untere Kolben c seinen inneren Totpunkt
erreicht, der obere bewegt sich ihm entgegen; der untere-beginnt seine Rückbewegung,
wird aber vom oberen eingeholt.
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Die Verdichtung erreicht ihren Höchstwert bei der Stellung 6.
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Der Verlauf der Kolbenbewegungen kann an Hand der Kurven f und g in
Abb. 2 verfolgt werden. Der Abstand zweier auf derselben Senkrechten liegenden Punkte
beider Linienzüge gibt die Größe des zwischen den Kolben befindlichen Raumes an.
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Die vom Auslaßventil beherrschte Ausströmöffnung muß so bemessen sein,
daß ihr Durchmesser gleich oder größer ist als die Pfeilhöhe d in Abb. 2, damit
der Kolben, der die Einlaßöffnung steuert, beim Erreichen seines inneren Totpunktes
diese Öffnung nicht verschließt.
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Will man das Druckventil nicht aus der Mitte setzen, so muß der Durchmesser
gleich oder größer als 2d sein.