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Verdichter Die Erfindung bezieht sich auf Verdichter bzw. Pumpen oder
Motoren für gasförmige oder flüssige Medien, insbesondere Ladepumpen für Brennkraftmaschinen,
mit zwei in einem feststehenden Gehäuse nebeneinander angeordneten, durch eine Zwischenwand
getrennten und um 9o° zueinander versetzten Einzelpumpen, die aus je zwei ineinandergleitenden,
durch eine gemeinsame Antriebkurbel rechtwinklig zueinander bewegten und die Ein-
und Auslässe steuernden rahmenförmigen Kolben bestehen.
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Bei bekannten Pumpen dieser Art kann zwischen zwei Ausführungsformen
-unterschieden werden, und zwar einer, wo die Ein- und Auslässe für die inneren
Arbeitskammern durch Öffnungen in dem Außenkolben und die Ein- und Auslässe für
die ,äußeren Arbeitskammern durch Öffnungen in den Innenkolben im Verein mit Öffnungen
in dem Außenkolben erfolgen, und einer zweiten Ausführungsfarm, wo im Verein mit
Öffnungen gemäß den oben angegebenen Öffnungen außerdem in der umlaufenden Triebwelle
vorhanden sind, die mit den Öffnungen in .den Kolben zusammenwirken.
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Die Anordnung der .Ein- und Auslaßöffnungen wird hier sehr verwickelt.
Außerdem werden die Öffnungen klein in Verhältnis zu dem Hubvolumen, so daß gewisse
Verluste entstehen.
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Die Erfindung besteht nun im wesentlichen darin, daß die Trennwand
Öffnungen für die ständige Verbindung nur der beiden jeweils nebeneinanderliegenden
Arbeitsräume hat und die Steuerung für beide Arbeitsräume durch den entsprechenden
.äußeren Kolben erfolgt, wobei die nebeneinander vorgesehenen Ein-und
Auslaßkanäle
nur mit dessen den inneren Arbeitsraum bildenden Innenraum in Verbindung gebracht
werden.
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Durch eine derartige Anordnung wird erzielt, daß die Öffnungen selbst
einfach atis.-geführt und ferner große Durchgangsquer "-schnitte .erhalten werden
können.
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Auf den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen einer Anordnung nach
der Erfindung veranschaulicht. Fig. i und 2 sind Querschnitte nach der Linie i-i
bzw. 2-z in Fig.3. Fig.3 ist ein Querschnitt nach den Linien 3-3 in Fig. i und 2.
Fig. 4 ist eine Seitenansicht :einer Trennwand. Fig.5 bis 7 sind Querschnitte ähnlich
den in Fig. i bis 3 gezeigten von der zweiten Ausführungsform. Fig. 8 zeigt wie
Fig. 4 eine Trennwand, und Fig. g ist eine Ansicht auf eine Stirnfläche des Außenkolbens
mit Flachschieber nach Fig. 5.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i bis 4 ist das Pumpengehäuse aus
zwei einander ähnlichen Hälften I und II ausgeführt, von denen die Hälfte I in Fig.
i und die Hälfte II in Fig. 2 gezeigt ist. Jede Hälfte besteht aus vier Rahmenstücken
1, 2, 3, 4 bzw. ia, 2a, 3a, 4a und einem Decke15 bzw. 5a, Fig.3. Die Rahmenstücke
1, 2, ia und 2a sind untereinander genau gleich ausgeführt und an den Enden mit
Flanschen 6 versehen, mit welchen die gleichfalls genau gleich ausgeführten Rahmenstücke
3, 4, 3a und 4- verbunden werden sollen, und zwar z. B. durch Schrauben (nicht gezeigt).
Die somit gebildeten Rahmen, die um 9o° zueinander versetzt sind, bilden mit den
zugehörigen Deckeln 5 und 5a je einen quadratischen Kasten und sind durch mit Schraubenmuttern
7 versehene Bolzen, 8 zusammengehalten, die durch an der Außenseite sämtlicher Rahmenstücke
ausgebildete Ösen 9 ,gezogen sind, wobei zwischen den beiden Kästen oder Hälften
:eine Trennwand i o von der in Fig. 4 gezeigten Ausführung angeordnet ist.
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Das somit gebildete Pumpengehäuse enthält _ zwei durch die Trennwand
i o getrennte Kammern rechteckiger Form, in welchen sich zwei getrennte, untereinander
gleich ausgeführte, aber winkelversetzte Einzelpumpen der unten angegebenen Art
befinden.
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Im Pumpenteil I (Fig. r) ist ein äußerer, zu der Form rechteckiger
Kolben angebracht, welcher wie der zugehörige Gehäuseteil aus. Rahmenstücken i i,
12, 13, 14 zusammengesetzt ist. Innerhalb dieses Kolbens ist ein zweckmäßig aus
einem Stück ausgeführter hohler Innenkolben 18 verschiebbar angebracht.
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In den beiden Endplatten 13 bzw. 14 des Außenkolbens ist in der Mitte
eine rechteckige öfnung 2i bzw. 22 vorgesehen. Diese Öffnungen decken sich abwechselnd
bei der hinauf und herunter gehenden Bewegung des Kolbens mit zwei ähnlichen Kanälen
23, 24 bzw. 25, 26 in den Rahmenstücken 3 bzw. 4. Der Abstand zwischen diesen Kanälen
ist ;gleich der Breite der Öffnung 21 bzw. 22, so `"daß in der Mittellage des Kolbens
die Verbindung zwischen den Öffnungen 21, 22 und den Kanälen 23, 24, 25 und 26 ganz
unterbrochen ist. Bei der in Fig. i gezeigten Kolbenlage befinden sich die Öffnungen
2 r und 22 gerade vor den entsprechenden oberen Kanälen 23 und 25. An die Kanäle
23 bis 26 können sich Rohre, Kanäle o. dgl. anschließen.
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Im Pumpenteil II ist ein Kolbensystem mit zugehörigen Öffnungen gerade
derselben Ausführung wie das oben beschriebene angebracht, wobei die entsprechenden
Einzelheiten mit denselben, aber mit Index versehenen Bezugsziffern bezeichnet sind.
Dieses Kolbensystem nimmt aber zum Kolbensystem der Fig. i eine um 9o° versetzte
Lage eüi, so daß, während in Fig. i der Außenkolben sich senkrecht bewegt, der entsprechende
Kolben in Fig.2 eine waagerechte Bewegung ausführt.
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Die inneren rahmenförmigen Kolben 18 und i 8a sind auf einem gemeinsamen
Kurbelzapfen 31 einer Kurbelwel'e 32 angebracht, die im Deckel s gelagert ist und
durch einen geeigneten Motor angetrieben oder selbst treibend sein kann, falls die
Vorrichtung als Motor dient.
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Die Gehäuseteile I und II bilden hierbei die Arbeitskammern für die
Außenkolben, welche ihrerseits Arbeitskammern für die Innenkolben bilden. Die auf
den beiden Seiten der einzelnen Kolben befindlichen Arbeitsräume sind mit 33, 34
35, 36 bzw. 33a, 34a, 35a, 36a bezeichnet. Von diesen stehen die Räume 33 und 35a,
36 und 34a, 34 und 36a sowie 35 und 33a durch entsprechende öffnungen 37, 38, 39
bzw. 40 in der Trennwand io miteinander paarweise in unmittelbare Verbindung. In
dieser Platte i o ist in der Mitte eine kreisförmige Öffnung 41 vorgesehen, in welcher
der Kurbelzapfen 31 schwingen kann.
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Bei der Umdrehung der Welle 32 bewegt sich der eine durch die Wände
i i, 12, 13, 14 gebildete äußere rahmenförmige Kolben im Pumpenteil I aufwärts und
abwärts und der Innenkolben 18 desselben Pumpenteiles hin und her in waagerechter
Richtung, während in dem daneben angeordneten Pumpenteil II der durch die Wände
i ia, i 2a, 13a, r 4a gebildete andere äußere rahmenförmige Kolben eine hin und
her gehende waagerechte Bewegung ausführt und der Innenkolben i 8a sich aufwärts
und abwärts bewegt.
Weil die Arbeitsräume 33 und 35R, 36 und 34R,
34 und 362 sowie 35 und 33a miteinander paarweise in unmittelbarer Verbindung stehen,
werden bei den angegebenen Kolbenbewegungen die Öffnungen 2i und 22 in dem einen
äußeren rahmenförmigen Kolben i i bis 14 abwechselnd Ein- und Auslässe teils für
die Arbeitsräume 35 und 36 des eigenen inneren rahmenförmigen Kolbens 18 und teils
auch für die Arbeitsräume 33a und 34a des anderen äußeren rahmenförmigen Kolbens
i ia bis 14a bilden. In ähnlicher Weise bilden die öffnungen Zia und 22a im Außenkolben
i ia bis 14a abwechselnd Ein- und Auslässe teils für die Arbeitsräume 35a und 36a
des eigenen Innenkolbens i8a und teils auch für die Arbeitsräume 33 und 34 des erstgenannten
Auf; enli:olbens i i bis 14.
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Bei der Umdrehung der Kurbel«-e:le i:i der in Fig. i und 2 angegebenen
Pfeilrichtung wird somit durch die Kanäle 25, 26a, 24 und 23a ein Ausströmen des
Fördermittels stattfinden, während gleichzeitig durch die Kanäle 23, 24111 26 und
25a ein Ansaugen .erfolgt, wie dies durch die Pfeile in Fig. i und 2 angedeutet
wird. Diese Kanäle können außerhalb des Pumpengehäuses gruppenweise mit einem gemeinsamen
Auslaß- bzw. Einlaßkanal verbunden werden.
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Dadurch; daß die einzelnen Arbeitsräume miteinander durch ,die öftnungen
37 bis 4o in der Trennwand io paarweise in offener Verbindung- stehen, kommt zwischen
den größeren äußeren Arbeitsräumen und den mit diesen in Verbindung stehenden kleineren
Arbeitsräumen ein gewisser Ausgleich zustande, so daß die Strömungsgeschwindigkeit
in allen ölTnungen hauptsächlich dieselbe wird.
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In Fig.5 bis 9 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der besondere
Rücksicht auf die Strömungsverhältnisse genommen ist und bei der es ermöglicht wird,
die Durchlaßquerschnitte der öffnungen erheblich zu vergrößern und dadurch unter
Aufrechterhalten einer geeigneten Strömungsgeschwindigkeit die Drehzahl erheblich
zu erhöhen, und zwar ohne Vergrößerung der Abmessungen der Kolbenmaschine.
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Bezüglich des allgemeinen Aufbaues ist die Kolbenmaschine nach dieser
letzteren Ausführungsform der Kolbenmaschine nach Fig. i bis 4 ähnlich. Die entsprechenden
Einzelheiten sind daher mit denselben Bezugziffern bezeichnet.
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Die Außenkolben, -die nach Fig. 5 bis 9 je aus einem Stück bestehen,
sind mit 42 bzw. 42a bezeichnet. Die Innenkolben 18 . und i 8a, die bei ihrer Bewegung
die Außenkolben treiben, sind auf gleichgestellten Exzentern 43 bzw. 43a angebracht,
die mit der Welle 32, welche hier in den beiden Deckeln 5 und 5a gelagert ist, fest
verbunden sind'. In Fig.5 und 6 ist der Mittelpunkt der Welle mit A und der Mittelpunkt
der Exzenter mit E bezeichnet.
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Mit den mit Öffnungen 21 und 22 versehenen Stirnflächen des Außenkolbens
42 sind Fla chschieber 44 und 45 verbunden, von denen die Platte 44 auch in Fig.
9 gezeigt ist. Diese Platten sind verlängert und ragen durch Führungsschlitze 46
und 47 in der Trennwand i o in die Arbeitsräume 34a und 33a des nebenliegenden Außenkolbens
42a hinein. Die Flachschieber 44 und 45, welche gegen die Innenseiten der entsprechenden
Rahmenstücke 3 und 2a bzw. 4 und ia dicht gleiten, sind zeit gemeinsamen Ein- und
Auslaßöffnungen, welche sich mit den entsprechenden öffnungen ai und 22 im Kolben
decken, und außerdem an dem in den Arb.eitsräumen 34a -und 33a befindlichen Teil
mit öffnungen 48a und 49a versehen, die bei der Bewegung des Kolbens dazu gebracht
werden, die Ein- und Auslaßkanäle 5oa, 51- %bzw. 52a, 53a in den Rahmenstücken 2a
und ia abwechselnd zu decken.
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In @ähnlicher Weise sind mit dem äußeren ,Kolben 42a, Flachschieber
44a und 45a verbunden, die durch Führungsschlitze 56 und 57 in der Trennwand io
hindurchge_führt sind und in die Arbeitsräume 33 und 34 ragen und dort zeit einer
gemeinsamen Ein-und Auslaßöffnung 48 bzw. 49 versehen sind, welche die Ein- und
Auslaßkanäle 5o, 51 bzw. 52, 53 in den entsprechenden Rahmens,tükken i und 2 abwechselnd
decken.
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Bei der Umdrehung der Welle 32 in der in Fig. 5 und 6 angegebenen
Richtung bewegen sich die einzelnen Kolben in derselben Weise, wie dies schon in
bezug auf Fig. i bis 4 beschrieben worden ist.
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Hierbei kommt im Pumpenteil 1 ein Ausströmen durch die Kanäle 25,
52, 24 und 5o und ein Einsaugen durch die Kanäle 26, 53, 53 und 51 ununterbrochen
zustande, wobei die Kanäle 5o bis 53 durch die mit dem Außenkolben 42 im Pumpenteil
II verbundenen Flachschieber 44a und 45a gesteuert werden.
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Im Pumpenteil I I wird in ähnlicher Weise ein Ausströmen durch die
Kanäle 52a, 25a, 50a und 24a und ein Einsaugen durch die Kanäle 53a, 26a, 51a und
23a bewirkt, wobei die Kanäle 5o- bis 53a durch die mit dem Außenkolben 42 des Pumpenteils
I verbundenen Flachschieber 44 und 45 :geregelt werden.
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Im Vergleich mit der Ausführungsform nach Fig. i bis 4 und unter Annahme,
daß die beiden beschriebenen Pwnpen dieselben Abmessungen haben, werden die Durchtrittsquerschnitte
der öffnungen gemäß Fig.5
bis 9 zweimal ;größer als die der öffnungen
gemäß .Fig. i bis 4, und demzufolge kann die Drehzahl unter Aufrechterhälteneiner
geeigneten Strömungsgeschwindigkeit in den öffnungen verdoppelt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die bes@chixebenen Ausführungsformen beschränkt,
sondern es können selbstverständlich sowohl die Kolben wie auch das Gehäuse in anderer
Weise ausgeführt werden. Mehrere Doppelpumpen der angegebenen Art können vereinigt
und z. B. @duxch eine gemeinsame Kurbelwelle mit -winkelversetzten Kurbelzapfen
getrieben werden. Die öffnungen brauchen nicht mit' dem angegebenen gegenseitigen,
Verhältnis angeordnet zu sein, sondern kann dies je nach Drehzahl, Druck usw. angepaßt
werden. Die Öffnungen in dem festen Gehäuse können auch durch besondere Schieber
oder Ventile geregelt -werden, so daß ein gewünschtes Öffnungsverhältnis für den
Einlaß oder den Auslaß oder beide erhalten wird.
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Statt in den Kolbenxahmenstücken 13, 14 bzw. i3a, 14- der Fig.
i bis 3 oder den entsprechenden Seitenstücken .des Außenkolbens der Fig.5 bis 7
und den entsprechenden, Rahmenstücken des Gehäuses können öffnungen in besonderen
Endplatten der Außenkolben und in Aden Deckeln 5 und 5a vorgesehen ,sein.
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Die Flachschieber 44, 45, 44a und 45a können auch. m einem Stück mit
den entsprechenden Kolben ausgeführt sein.