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Verdichter, bei welchem zwei gegenläufig ineinander bewegbare Kolben
in einem festen Zylinder angeordnet sind Die Erfindung betrifft Verdichter, bei
denen zwei gegenläufig ineinander bewegbare Kolben in einem festen Zylinder angeordnet
sind, der mit einer Schlitzreihe für den Einlaß und einer zweiten Schlitzreihe für
den Auslaß versehen ist.
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Gemäß der Erfindung wird der kleinst mögliche Arbeitsraum zwischen
den Kolben so lange annähernd unverändert gehalten, bis die Deckung der Auslaßschlitze
im Zylinder mit den Schlitzen im Kolben beendet ist. Hierdurch wird der Fortschritt
erzielt, daß der Verdichter auch bei sehr hohen Umlaufzahlen (etwa 3000) mit gutem
Wirkungsgrad arbeitet.
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Der Kolbenantrieb des Verdichters muß derart ausgebildet werden, daß
eine geeignete Relativbewegung der beiden Kolben gegeneinander und gegenüber den
Auslaßschlitzen erzielt wird. Dies kann= zweckmäßig in der Weise geschehen, daß
die Antriebskurbeln der beiden Kolben derart gegeneinander versetzt sind, daß bei
der Totpunktstellung des äußeren Kolbens der innere Kolben noch um die Breite der
Auslaßschlitze des äußeren Kolbens von seiner Totpunktstellung entfernt ist.
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Man hat zwar bereits vorgeschlagen, bei Ladepumpen für Zweitaktbrennkraftmaschinen
die Kurbeln von zwei gegenläufigen Kolben unter i8o° oder einem kleineren Winkel
anzuordnen; trotzdem wird hier nach Beginn des Ausschiebens eine gleichsinnige Bewegung
der beiden Kolben weder beabsichtigt noch erreicht. Es kommt hier vielmehr lediglich
darauf an, die Steuerungsverhältnisse nach Bedarf innerhalb weiter Grenzen zu ändern.
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Auf den beiliegenden Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung
beispielsweise dargestellt.
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Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch einen gemäß der Erfindung ausgebildeten
Verdichter in Richtung der Achse der Kurbelwelle.
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Fig. z zeigt einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform
des Verdichters. Fig.3 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch den Verdichter
nach Fig. i.
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Fig. 4 bis 7 zeigen den gleichen Schnitt bei anderen Kolbenstellungen.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. i sind in einem feststehenden Zylinder
3 zwei gegenläufige Kolben 9 und 15 angeordnet. Der Zylinder ist mit einer Reihe
von Einlaßschlitzen 5 versehen, die in einen ringförmigen Kanal 4 münden, der mit
einem Saugstutzen 6 versehen ist. Ferner besitzt der Zylinder eine Reihe von Auslaßschlitzen
i i, die in einen ringförmigen Kanal io münden, der einen Auslaßstutzen 12 besitzt..
Der Kolben 9 -ist mit Kolbenringen 8 versehen. Er besitzt einen zylindrischen Ansatz
17, auf welchem Kolbenringe 14 angeordnet sind:. Der Ansatz besitzt ferner eine
Reihe von Schlitzen 13, durch die das Druckmittel zu- und abströmen kann. Die Innenfläche
dieses zylindrischen Ansatzes 17 dient dem Kolben 15 als Lauffläche, und - dieser
Kolben ist mit Kolbenringen r8 versehen.
Der Kolben 9 wird mittels
einer Kolbenstange 7, -einer Traverse i und zweier Schubstangen 2 angetrieben, die
an der Kurbelwelle i9 angreifen. Zufn Antrieb des Kolbens 15 dient die Schubstange
16.
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Die Kurbeln der Welle i9, welche den Kolben 9 einerseits und den Kolben
15 andererseits antreiben, sind unter einem Winkel gegeneinander versetzt, der von
i8o° abweicht. Der Winkel wird derart gewählt, daß bei der Totpunktstellung des
einen Kolbens der andere Kolben noch um die Breite a der Auslaßschlitze 13 von seiner
Totpunktstellung entfernt ist. Der Durchmesser des Kurbelkreises entspricht etwa
dem Abstand b der Schlitzreihe 5 von der Schlitzreihe i i.
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Die Wirkungsweise dieses Verdichters ist folgende: Bei der in Fig.
i und 3 gezeichneten Stellung ist der Ausschub beendet. Die zwischen den beiden
Kolben verdichtete Luft wird über die Schlitze 13 und die.Öffnungen ii im Zylinder
3 in den Raum io ausgepufft, von wo sie dann über einen Ansahluß i2 in einen Windkessel
o. dgl. gelangt. Dreht sich nun der Kurbeltrieb in der Pfeilrichtung weiter, so
beginnt der Kolben 9 aufwärts zu gehen. Gleichzeitig bewegt sich aber auch der Kolben
15 wegen seiner versetzten Kurbel nach der Abbildung noch um die Strecke a nach
oben, so daß beim darauffolgenden Kolbenweg a die beiden Kolben 9 und i5 im gleichen
Abstand voneinander verharren.
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Da bei dieser Bewegung um die Strecke a der Kolberi 9 aus der Totpunktstellung
bewegt wird, der Kolben 15 aber erst in die Totpunktstellung geht, so wird ein gewisser
Geschwindigkeitsunterschied der beiden Kolben eintreten. Dieser Geschwindigkeitsunterschied
wird so ausgeglichen, daß der Abstand der Kolbenböden in der gezeichneten Stellung
so groß gemacht wird, daß der Kolben i 5 niemals den Kolben 9 einholt und die beiden
Kolben etwa zusammenstoßen.
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Sind die beiden Kolben aus der gezeichneten Stellung um die Strecke
a nach oben gegangen und in die Stellung nach Fig. q. gelangt, so haben die Schlitze
13 die Auspufföffnungen ii im Zylinder verlassen. Da aber beide Kolben noch nicht
auseinandergehen, so wird bei der Bewegung um den Betrag a keine Luft über die Öffnungen
i i aus dem Kompressionsraum io zurückgeholt. Der Kolben 9 geht weiter nach oben,
während der Kolben 15 nunmehr nach unten geht, d. h. zwischen den beiden Kolben
wird Unterdruck erzeugt, und zwar so lange, bis die Schlitze 13 des Kolbens 9 die
Einlaßöffnungen 5 im Zylinder erreichen, worauf über q. und 5 Frischluft von der
Maschine angesaugt wird (Fig. 5). Darauf kehrt der Kolben 9 um und überdeckt die
Einlaßöffnungen 5 (Fig.6), während der Kolben 15 eine Zeitlang noch weiter nach
unten geht, sich also gleichsinnig mit dem Kolben 9 bewegt, so daß hierbei noch
keine maßgebliche Kompression zwischen den beiden Kolben stattfindet. Der Kolben
15 kehrt dann aber auch um die Versetzung später um, so daß sich die beiden Kolben
aufeinander zu - bewegen. Jetzt erfolgt Verdichtung zwischen den beiden Kolben,
die so lange dauert, bis die Schlitze 13 die Auslaßöffnungen ii erreichen (Fig.
7), worauf während des Hinwegstreichens der Schlitze 13 über die Schlitze i i die
verdichtete Luft ausgeschoben wird. Der Ausschub dauert so lange, bis die in Fig.
i und 3 gezeichnete Stellung erreicht ist, worauf sich das gleiche Spiel wiederholt.
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Aus Fig. 7 ergibt sich, daß bei Beginn des Ausschiebens zwischen den
Kolben 9 und 15 ein Abstand besteht, der größer ist als die doppelte Länge der.
Schlitze 13, vermehrt um die Länge der Schlitze ii. Dies folgt daraus, daß der Kolben
i5 mit seiner Schubstange 16 weiter vom oberen Totpunkt entfernt ist als der Kolben
9 mit seinen Schubstangen .2 vom unteren Totpunkt. Das Ausschieben erfolgt also
während - einer Relativbewegung der Kolben gegeneinander, die, auf die Indikatordiagramme
bezogen, nicht kürzer ist 'als bei einem Ventilverdichter. Infolgedessen lassen
sich bei dem vorliegenden Verdichter sehr `hohe volumetrische Wirkungsgrade erreichen,
die denen von Ventilverdichtern nicht nachstehen. Mit Bezug auf den Massenausgleich
ist zu bemerken, daß trotz der Versetzung der Kurbeln sich die Massenkräfte der
Kolben immer aufheben. Wenn sich die Kolben gegeneinander oder auseinander bewegen,
so ist die Aufhebung der Massenkräfte ohne weiteres verständlich. Wenn sich die
Kolben in gleichem Sinne bewegen, so wird der eine Kolben beschleunigt und der andere
verzögert, wodurch der Massenausgleich ebenfalls erreicht wird. Infolgedessen ist
bei dem vorliegenden Verdichter trotz der hohen Umlaufzahlen ein erschütterungsfreier
Lauf zu erzielen.
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Die in Fig.2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der
Ausführungsform nach Fig. i dadurch, daß sich in dem zylindrischen Ansatz 17 des
Kolbens 9 - schmale Öffnungen 13' befinden, während breitere Schlitze i i' im Zylinder
3, welche die Breite ä haben, untergebracht sind. Im .Kolben 15 befinden sich Kanäle
2o, so daß in der gezeichneten Stellung bei beendetem Ausschub das verdichtete Druckmittel
zu deri Öffnungen 13' gelangen und durch die Schlitze i i' abströmen kann.
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Der Hub der Maschine ist in diesem
Falle b', da die
Öffnungen 13' die Öffnungen 5 im Zylinder zum Ansaugen erreichen müssen.
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Die Wirkungsweise ist im wesentlichen die gleiche, wie mit Bezug auf
Fig. i und 3 bis 7 beschrieben.
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Sowohl die Ausführungsform nach Fig. i als auch die Ausführungsform
nach Fig. z kann als Vakuumpumpe arbeiten.