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Luftverdichter Die Erfindung bezieht sich auf Luftverdichter mit in
Tandemanordnung zum Antriebszylinder angeordneten Verdichterzylindern und einer
vom Antriebskolben bewegten Vorrichtung für die Steuerung des Antriebsmittels zum
Antriebszylinder. Bei diesen Verdichtern macht sich, namentlich im Winter bei Temperaturen
unter dem Gefrierpunkt, das anfallende Kondensat unangenehm bemerkbar, und es werden
hierdurch manche Schwierigkeiten und Stockungen im Betrieb bemerkbar.
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Die Erfindung dient der Aufgabe, die Wirkungsweise von Luftverdichtern
der angegebenen Art besonders nach der Richtung zu verbessern, daß eine verstärkte
Kühlwirkung und damit erhöhte Kondensatausscheidung eintritt. Als Mittel zur Lösung
dieser Aufgabe dient einerseits die Verkleinerung des toten Raumes im Arbeitszylinder
und anderseits die Führung der Leitungen für die angesaugte Luft.
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Demzufolge besteht das Hauptmerkmal der Erfindung darin, daß die Steuervorrichtung
für den Einlaß des Antriebsmittels außerhalb des Antriebszylinders angeordnet ist
und daß der Antriebskolben sich bis zur Anlage an die Stirnwandungen des Antriebszylinders
unter Wirkung eines Unterdruckes als Antriebsmittel bewegt.
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Die Steuervorrichtung kann dabei als auf einem Kreisbogen schwenkbarer
Kastenschieber auf dem Arbeitszylinder angeordnet und über ein mit dem Antriebskolben
zusammenarbeitendes Gestänge mit einem federnden Lenker verbunden sein.
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Dadurch, daß also die Steuervorrichtung nach außen verlegt wird, statt,
wie bei einer bekannten Ausführung, im Innern des Antriebszylinders zu liegen, ergibt
sich die Möglichkeit, einen toten Raum im Antriebszylinder selbst vollkommen zu
beseitigen und damit den gesamten toten Raum wesentlich zu verringern, damit also
auch ein höheres Vakuum zu schaffen.
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Ferner sollen nach der Erfindung die Mündungen der Leitungen für die
angesaugte Luft im Antriebszylinder derart angeordnet sein, däß die beim Saughub
eintretende Luft gegen gekühlte Wandungen des Zylinders und des Antriebskolbens
trifft, bevor sie in den Verdichtungszylinder gelangt.
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Durch diese stärkere Kühlung wird die Ausscheidung des Kondensates
ebenfalls gefördert, so daß die in den Verdichterzylinder eintretende Luft weitgehend
von Feuchtigkeit befreit ist, sich also im Verdichtersystem kein Kondensat mehr
abscheiden und zu Störungen Anlaß geben kann.
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Wenn ein solcher Luftverdichter in Verbindung mit einem Fahrzeug,
z. B. Kraftwagen, benutzt wird, wobei dann der Verdichter in einen Druckluftbehälter
fördert, wird vorteilhafterweise ein Hilfsventil eingebaut, welches die Einführung
von Druckluft von einer äußeren Quelle zum Behälter
gestattet, damit
keine Betriebsunterbrechung zu erfolgen braucht, wenn der- Verdichter nicht oder
nicht genügend arbeitet.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt. .. Abb.
i zeigt in vergrößertem Maßstab dre Steuerungsvorrichtung bei abgenommenem Deckel
des Schieberkastens.
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Abb. 2 zeigt eine Seitenansicht des ganzen Verdichters, besonders
die Lage des Austrittes für verdichtete Luft und für den Unterdruck und des Lufteintrittes.
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Abb. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 durch den in Abb. 2 dargestellten
Verdichter, insbesondere zur Veranschaulichung der Anordnung der Zylinder und Kolben
der Unterdruckantriebsmaschine und der Verdichterz_ ylinder.
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Abb. 4 zeigt einen Querschnitt durch den Schieber.
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Abb. 5 ist ein Schnitt nach der Linie 5-5 durch den in Abb. 2 gezeigten
Teil.
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Abb. 6 zeigt einen Lageplan für den Verdichter und verschiedene andere
zur Druckluftbremsung notwendige Organe.
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Zur Erläuterung ihrer Wirkungsweise wird die Erfindung hier in Form
eines Aggregates gezeigt, wie es insbesondere in Bremsanlagen für Kraftfahrzeuge
verwendet werden kann, jedoch kann der durch Unterdruck angetriebene Luftverdichter
auch in andersartig aufgebauten Anlagen Anwendung finden.
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Im allgemeinen umfassen derartige Anlagen eine Unterdruckquelle, einen'
Unterdruckkrafterzeuger und- Verdichteranlagen, die mit dem Krafterzeuger ein gemeinsames
Aggregat bilden und mit der von der Unterdruckanlage angesaugten Luft gespeist werden.
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Das Wesen der Erfindung liegt insbesondere in der Abscheidung der
Dämpfe, vorzugsweise der Feuchtigkeit aus der verdichteten Luft; die Unterdruckquelle
selbst ist von nebensächlicher Bedeutung.
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Bei der dargestellten Bauart des Verdichters werden die Verdichterzylinder
3 und 4 am besten in Tandemanordnung zu dem Unterdruckzylinder gelegt und stehen
in unmittelbarer Verbindung mit dem Unterdruckzylinder 2, und zwar in annähernd
gleichachsiger Anordnung.
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DerArbeitskolben 5 ist fest mit der Kolbenstange 6 verbunden, die
ihrerseits auch den kleinen Verdichterkolben 3 und 4 als Kolbenstange dient. Die
einander gegenüberliegenden Enden des Zylinders?- stehen durch Kanäle 9 und io über
einen Schiebersitz ii miteinander in Verbindung. Wie aus Abb. 3 ersichtlich, führen
die Austrittsöffnungen dieser Kanäle in einen Schieberkasten hinein, der als Ganzes
mit der Ziffer 12 bezeichnet sei. Eine Unterdruckleitung 13, die an irgendeiner
geeigneten Unterdruckquelle, wie z. B. der Ansaugleitung einer Verbrennungskraft-'Ynaschine,
angeschlossen ist, steht gleichfalls mit dem genannten Schieberkasten in V er-Iriiidung
und endigt dort in den in unterbrochenen Linien gezeichneten Öffnungen (s. Abb.
i). Mittels eines Schiebers 14 können abwechselnd die Öffnungen der Kanäle 9 und
io mit der mit der l'nter.druckleitung 13 zusammenhängenden Unterdruckeintrittsöffnung
in Verbindung gesetzt werden und weiterhin, .eli.enfalls abwechselnd, die Öffnungen
der Kanäle 9 und io mit der Außenluft in dem Schieberkasten 12 verbunden werden.
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Ein Kastenschieber 15 umschließt den Schieber 14 und kann mit Hilfe
eines Schieberarmes 16, drehbar gelagert bei 17, in hin und her gehende Bewegung
gesetzt werden. Der Schieberarm 16 ist weiterhin mittels des federnden Zwischenstückes
2o und Zapfen mit einer Schieberstange 21 verbunden. Stoß= stangen 22@ werden von
Armen z3 getragen, die ihrerseits einstellbar an den Enden der Schieberstange 2i
sitzen.
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Solange der Schieber 15 in der in Abb. i gezeigten Stellung sich befindet
und Außenluft durch den Kanal io einströmen kann, wird sich der Arbeitskolben 5
in Pfeilrichtung nach rechts bewegen, bis er auf die eine der beiden Stoßstangen
22 (Abb. 5) trifft, die ihrerseits den Schieberarm 16 in Bewegung setzt, so daß
dieser den Kastenschieber 15 bis zu seinem gegenüberliegenden Anschlag i9 bringt
und dadurch eine Bewegung des Kolbens 5 in entgegengesetzter Richtung (nach links)
einleitet.
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An den Kolben 5, 7 und 8 sind vorzugsweise Lederstulpen oder Lederdichtungen
vorgesehen. Wie aus Abb. 3 zu entnehmen, sind an den Enden der Verdichterzylinder
3 und 4 Ventilgehäuse 24 angeordnet, die je einen mit Lagermetallsitzfläche versehenen
Ventilkörper 25 enthalten; letztere werden durch Federn 26 auf ihren Sitzen gehalten.
Ventilfeder und Körper können durch Abschrauben der Zylinderkopfstücke 27 entfernt
werden. Die Ventile 24 stehen über einen geeigneten Kanal 28 mit einer Hauptleitung
29 in Verbindung, die die Druckluft zu Speichergefäßen 30 leitet oder irgendeinem
anderen Zweck zuführt.' In Abb.-6 sind die Speichergefäße in Verbindung mit einem
Steuerventil 3-1 gezeigt, das den Zufluß von Druckluft zu einem Bremsbetätigungszylinder
32 regelt.
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Neuartig an dieser Gesamtanordnung ist der Einbau eines genormten
Reifenventils 33 in die Druckleitung 29. Dieses ist für den Gebrauch in Notfällen,
bei Störungen am
Verdichter vorgesehen. Der Fahrzeugführer kann
die Luftspeicher 3o an jeder Tankstelle am Wege dadurch auffüllen, daß er den Druckluftschlauch
der Station an das Ventil 33 anschließt. Dies ermöglicht ihm, die Luftspeicher mit
genügend Druckluft zu füllen; um die Fahrt fortsetzen zu können.
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Die Kolben 7 und 8 sind derart ausgebildet, daß sie bei jedem Hub
die Verdichterzylinder 3 und .4 vollständig ausfüllen. Jeder der Kolben 7 und 8
besteht aus einem inneren Kolbenteil 40, der mit der Kolbenstange 6 fest verbunden
ist und mit ringförmigem Ventilsitz oder -schneide versehen, ist, die mit einem
nichtmetallischen Sitz 41 am Zwischenglied 43 des Kolbens zusammenwirkt. Ein mit
Öffnungen versehener äußerer Kolbenteil 42 ist mittels Gewinde an dem Ende der Kolbenstange
befestigt. Das Kolbenzwischenglied 43, das die Lederstulpe oder -d.ichtung trägt,
ist somit zwischen den Flanschen des inneren Kolbenteiles 4o und des äußeren Teiles
42 eingeschlossen, und da der innere Kolbenteil geringere Länge besitzt, als der
Abstand zwischen den beiden Flanschen beträgt, steht dem Zwischenglied 43 beträchtlicher
Spielraum zwischen den Flanschen 4o und 42 zur Verfügung. Da nun der innere Durchmesser
des Zwischengliedes 43 größer ist als der Durchmesser der mit Gewinde versehenen
Hälse der Teile 4o und 42, kann bei einer Verschiebung des inneren Teiles 40, d.
i. bei einer Umkehrbewegung des Kolbens in.Richtung fort vorn Ventilsatz 41, Luft
ungehindert von der einen Kolbenseite nach der anderen strömen. Wird dagegen das
Zwischenglied 43 gegen den mit Ventilen versehenen inneren Teil 4o gedrückt, so
schließt dieser innere Teil eine Seite des Verdichterzylinders von der anderen ab.
Mit anderen Worten, wird die Kolbenstange 6 nach rechts verschoben (wie in Abb.3),
so wird der Durchlaß durch den Kolben 7 verschlossen und die Luft wirksam verdichtet.
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Anderseits gestattet der Kolben 8 während ebenderselben Bewegung nach
rechts der Luft, aus dem Unterdruclczylinder durch die Öffnungen 44 durch
den Kolben hindurch in den Zylinder zu strömen. Ohne diese Maßnahme würde offenbar
kurz vor Beginn des Verdichtungshubes in jedem Zylinder ein Unterdruck entstehen,
während mit der Ventilanordnung im Kolben der volumetrische Wirkungsgrad beträchtlich
verbessert wird.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Art der Speisung des
Verdichters mit Luft. Anstatt zur Verdichtung unmittelbar von außen atmosphärische
Luft anzusaugen, wird hier der Schieberkasten 12 vorzugsweise mit dem Kurbelgehäuse
der Verbrennungskraftmaschine verbunden. Eine geeignete Verbindungsleitung 34 ist
einerseits an den Schieberkasten 12, anderseits an das untere Ende des üblichen
Kurb,elgehäus,e°ntlüftungsrohres (nicht gezeichnet) angeschlossen. . Die Unterdruckkraftleitung
13 ist mit dem rechtsseitigen Ende des Zylinders 2 (s. Abb. i und 3) bei der gezeichneten
Lage des Schiebers 14 in Verbindung. Gleichzeitig strömt atmosphärische Luft aus
dem Kurbelgehäuse über die Leitung 34 und den Kanal io auf die andere Seite des
Kolbens 2. .
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Diese Luft enthält Öl und Wasser in dampfförmigem Zustand. Derartige
Öldämpfe setzen sich im allgemeinen aus den leichteren Öldostillaten und einigen
leicht flüchtigen Benzindämpfen zusammen. Diese mit Öldampf versetzte Luft wird
nun nicht allein den Ventilmechanismus im Ventilkasten schmieren, sondern, was weit
wichtiger, auch. für die Wände und die Lederstulpen und -dichturigen der Verdichterzylinder
eine wirksame Schmierung abgeben.
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Nähert sich der Kolben 5 der einen seiner beiden Totpunktlagen (s.
Abb. 3), so wird die Schieberstange 21 nach rechts verschoben, um das Ventil 14
zurückzubewegen, womit die Unterdruckleitung mit der linken Seite des Kolbens 5
in Verbindung gebracht ist. Bewegt sich der Kolben 5 nun nach links, so wird in
dem rechtsseitigen Teil des Zylinders ein Unterdruck entstehen, mit der Wirkung,
daß atmosphärische Luft aus dem Kurbelgehäuse nicht allein in den Zylinder gesaugt
wird, sondern sich auch infolge des bestehenden Unterdruckes ausdehnen und dabei
eine Kühlwirkung hervorrufen wird.
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Derselbe Zylinder, der beim vorhergehenden Hub der vollen Wirkung
des Unterdruckes ausgesetzt war, wird daher auch durch die Ausdehnungswirkung dieses
vorhergehenden Unterdruckhubes gekühlt. Es wird deshalb die eintretende Luft, ob
dies nun vorgewärmte Luft aus dem Kurbelgehäuse ist oder nicht, nach ihrer Ausdehnung
zufolge des Ansaughubes einer beträchtlichen Temperaturverminderung ausgesetzt,
mit dem Ergebnis, daß die gesamte Feuchtigkeit, die in der genannten Luftmenge enthalten
ist, .und ein Teil der Öldämpfe sich niederschlagen und am Boden der Unterdruckzylinder
sich ansammeln.
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Bei einer Bewegung des Kolbens 5 und 7 nach links wird die feuchtigkeitsfreie
Luft im mittleren und oberen Teil des Unterdruckzylinders durch die Umkehrbewegung
des Verdichterkolbens in den Verdichterzylinder gesaugt, und da die niedergeschlagene
Feuchtigkeit und der niedergeschlagene Teil des Öles sich am Boden des Unterdruckzylinders
angesammelt haben, ist die vom Verdichterzylinder angesaugte Luft praktisch feuchtigkeitsfrei.
Beim
nächsten Kraft- oder Unterdruckhub nach rechts wird unter der vollen Wirkung des
Unterdruckes auf den Kraftzylinder das ganze Kondensat verdampfen und beides, Wasser
und 01, in das Ansaugrohr der Verbrennungskraftmaschine gesaugt werden, dabei
wiederum eine beträchtliche Kühlwirkung auf den Unterdruckzylinder ausübend. Dieser
Kreislauf setzt sich naturgemäß auf beiden Seiten des Kolbens 5 dauernd fort, mit
dem Ergebnis, daß der tiefgelegene Teil des Zylinders z während eines jeden Hubes
einmal als Sammelgefäß für das Kondensat dient, das während des nächsten Hubes wieder
verdampft wird.
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Die Teile des Verdichters bleiben infolge dieser fortdauernden Abkühlungsvorgänge
alle verhältnismäßig kühl, mit dem Erfolg, daß infolge dieser Kühlwirkung und dem
dauernd vorhandenen Ölnebel die Lederstulpen oder -dichtungen während der einzelnen
Takte sowohl wie während einer verhältnismäßig langen Betriebsdauer in gutem Zustand
bleiben.
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Es ist zu erkennen, daß durch die neuartige Anordnung der Verdichterfeile
zueinander eine Kühlwirkung erzielt wird und daß auf diesem Wege praktisch trockene
Luft in die Verdichterzylinder und damit in das Verdichtersystem gelangt, dort also
durch Kondensat Störungen nicht mehr angerichtet werden können.