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Schnellaufender Verdichter Die Erfindung betrifft schnellaufende Verdichter
mit Becherkolben, an dessen den Arbeitsraum begrenzendem Boden die Ein-und Auslaßschlitze
liegen und dessen Becher sich in einer hohlzylinderförmigen Kammer des Arbeitszvlinders
bewegt. DieUmdrehungszahl solcher Verdichter könnte sehr hoch ge-« ählt werden,
weil ein Flattern oder Hängenbleiben von Ventilen nicht eintreten kann; indessen
zeigen diese Verdichter die Neigung, bei sehr raschem Lauf stark zu klopfen. Dies
rührt daher, daß das Druckmittel bei geschlossenen Steuerkanälen erheblich über
den Lieferdruck hinaus verdichtet wird. Das Diagramm eines Verdichters für beispielsweise
3,5 atü zeigt eine bis 8 atü z. B. ansteigende scharfe Spitze (vgl. die vollen Linien
in Abb. i der beiliegenden Zeichnung) im Gegensatz zu dem punktiert eingezeichneten
Ventilverdichterdiagramm. Nach öffnen der Steuerkanäle sinkt der Druck plötzlich
auf den Lieferdruck ab. Heftige Wechsel der Gestängedrücke sind die Folge.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu- beseitigen
und einen raschlaufenden Verdichter zu schaffen, der auch bei sehr hohen Drehzahlen
einen leichten ruhigen Gang zeigt.
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Dieser Zweck wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Becher
des Kolbens in allen Kolbenstellungen in die Kammer hineinrägt und daß zwischen
dieser Kammer und dem Arbeitsraum eine Verbindung belassen bleibt, die infolge ihres
geringen Querschnitts keine reguläre Strömung gestattet.
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Bei dieser Ausbildung des Verdichters wird in der hohlzylinderförmigen
Kammer, in welcher der Becher sich bewegt, beim Verdichtungshub das Druckmittel
ebenfalls verdichtet. Beim ersten Hub wird der in dieser Kammer erreichte Druck
den gleichen Wert haben wie im eigentlichen Arbeitsraum, da ja der Kompressionshub
der gleiche ist. Wenn nun aber plötzlich nach dem beiliegenden Diagramm. die Kompression
im Arbeitsraum auf den Lieferdruck abfällt, so kann der Druck in der höhlzylinderförmigen
Kammer nicht so schnell folgen, da j a der Verbindungsquerschnitt zwischen Kammer
und Arbeitsraum keine reguläre Strömung gestattet.
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Wenn Expansion stattfindet, so wird im Arbeitsraum der Maschine ein
gewisser Unterdruck entstehen, während der Kammerraum zwar mit dem -Arbeitsraum
in Verbindung steht, aber keinen völligen Druckausgleich mit dem Arbeitsraum vollziehen
kann. Immerhin wird bei Ende der Expansion ein bedingter Ausgleich derart stattfinden,
daß der Unterdruck im; Arbeitsraum auch auf den
Druck in der Kammer
zurückwirkt, also diesen Druck in der Kammer stärker reduziert, als dies die Expansion
in der Kammer an sich mit sich bringen würde.
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Auch der Enddruck in der Kammer, der oben mit etwa 8 atü angenommen
wurde, wird naturgemäß beim Ausschieben etwas fallen, da im Arbeitsraum der Druck
sehr schnell abfällt.
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Man kann also den Grundgedanken der Erfindung füglich dahin zusammenfassen,
daß man sagt: Bei Ende Kompression fällt der Druck in der Kammer nicht so stark
wie im Arbeitsraum, obwohl er vorher voll angestiegen ist, und bei Ende Expansion
gilt das gleiche.
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Wenn nun die Maschine, sei es gegen einen unveränderlichen Druck,
sei es gegen einen steigenden Druck, in einem Windkessel arbeitet, so ergibt sich
aus der eben angestellten einfachen Überlegung, daß der Austausch zwischen Kammer
und Arbeitsraum schließlich und endlich eine selbsttätige Regulierung der Maschine
mit sich bringt, derart, daß die Kammer immer so weit Ausgleich mit dem Arbeitsraum
hat, daß die Gestängedrücke und die Druckwechsel in erträglichen Grenzen bleiben.
Der Druck in dieser Kammer stellt sich also von allein auf die erforderliche Höhe
ein und braucht durchaus nicht mit den Druckverhältnissen im Arbeitsraum übereinstimmen.
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Die enge Verbindung zwischen ° dem Arbeitsraum und der Kammer ist
also erforderlich, um die selbsttätige Regelung des Gegendruckes in der Kammer herbeizuführen.
Insbesondere muß der Zylinderansatz des Becherkolbens auch beim Ansaugen in die
Kammer hineinragen, da auch hierbei wie beim Ausschieben plötzlicher Druckabfall
durch Zerstören des Vakuums eintritt, insbesondere, wenn die Maschine als Vakuumpumpe
verwendet wird.
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In diesem Fall kann man übrigens die Saugschlitze des Zylinders mit
einer besonderen Saugkammer umgeben.
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Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Verdichter ist in Abb. z der
beiliegenden Zeichnung im senkrechten Längsschnitt beispielsweise dargestellt.
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In einem Zylinder i bewegt sich ein Becher= kolben 2, 2', der durch
einen Zapfen 3 und durch ein Exzenter 4, 5 oder auch durch eine Kurbelwelle von
der treibenden Welle 6 hin und her bewegt wird.
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Der Becher 2' ragt in.eine hohlzylinderförmige Kammer zwischen dem
Zylinder i und dem Zylinderdeckel 13 hinein. Der Kolben :2 und sein Becher 2' besitzen
Kolbenringe 7 und B. Der Becher 2' ist auf seinem Umfang mit Steuerschlitzen
9 versehen, die in den beiden Totpunktstellungen des Kolbens mit Öffnungen
io und ii im Zylinder i zur Dekkung kommen und zum Ein- und Auslassen des Druckmittels
dienen. Die linke Hälfte des Zylinders i ist von einem Mantel 1a umgeben.
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Der schädliche Raum x innerhalb des eigentlichen Arbeitszylinders,
d. h. der bei Ende Ausschub durch den Abstand des Bodens des Kolbens 2 von dem Zylinderdeckel
13 bestimmte- Raum, ist zweckmäßig größer als konstruktiv notwendig ausgebildet.
Auf diese Weise erhält man einen Speicherraum für das über den Lieferdruck hinaus
verdichtete Fördermittel.
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Der Außendurchmesser des zylindrischen Ansatzes des Zylinderdeckels
13 ist etwas geringer als der Innendurchmesser des Bechers 2' des Kolbens 2; der
entstehende Hohlraum z dient als Verbindung von geringem Querschnitt zwischen dem
Kolbenhubraum und dem Ringraum y. Dieser Raum z
bietet noch den Vorteil,
daß bei der Herstellung und dem Zusammenbau des Kompressors weniger Paßarbeit erforderlich
ist und daß eine große Kühlfläche geschaffen wird.
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Der Becher 2' ist hierbei so lang, daß er bei allen Kolbenstellungen
in die hohlzylindrische Kammer hineinragt und daß bei Ende Hingang die Öffnungen
io immer noch durch die Kolbenringe 7 gegen das Zylinderinnere abgeschlossen bleiben
und eine ungestörte Einströmung über 11, g erfolgen kann. Außerdem dichten die Kolbenringe
7, 8 in allen Kolbenstellungen die einzelnen Zylinderöffnungen in der gewünschten
Weise gegeneinander ab.
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Der Boden des Zylinderdeckels 13 ist mit einer Öffnung 15 zum Einsetzen
eines nicht dargestellten Hahnes versehen. Der Hahn kann beim Anlaufen der Maschine
geöffnet werden, so daß diese leer anläuft.
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In der Zeichnung ist zwar ein einfachwirkender Kompressor dargestellt,
die Erfindung kann aber ohne weiteres auf doppeltwirkende Kompressoren angewendet
werden.
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Die Arbeitsweise der Maschine ist wie anfangs dargestellt: Angenommen,
der Verdichter beginnt seine Arbeit mit der Füllung eines drucklosen Behälters,
so wird beim Verdichten nach dem Diagramm der Druck beim Ausschieben sehr stark
abfallen. Da die Kammer y nach vorstehendem nicht so schnell folgt und"folgen kann,
so wird der starke Schlag beim Ausschieben aufgefangen. Andererseits muß die Maschine,
um überhaupt fördern zu können, immer Vorkompression aufweisen, so daß also die
Aufgabe der Kammer y auch dann unverändert bleibt, wenn der Verdichter gegen einen
verhältnismäßig gleichbleibenden
Gegendruck arbeitet. Der stoßfreie
Lauf der Maschine wird also bei allen Betriebsverhältnissen gewährleistet.