DE809730C

DE809730C - Freiflugkolbenverdichter mit hohem Druckverhaeltnis

Info

Publication number: DE809730C
Application number: DEP35228A
Authority: DE
Inventors: Hermann Jaenicke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-02-27
Filing date: 1949-02-27
Publication date: 1952-01-07

Description

Freiflugkolbenverdichter mit hohem Druckverhältnis

1)as 1)rucicverhältnis in Verdichtern kann wegen

der auftretenden Temperatur:n eine bestimmte

Höhe nicht üherschreiten. Das erreichbare Verhält-

nis hängt im allgemeinen ab von der Möglichkeit

einer guten Kühlung und der Größe,des Verdichters,

die das Verhältnis zwischen der Wärme abführen-

den Fläche und dem Volumen im Verdichterraum

bestimmt. Selbst eine intensive Kühlung des Zylin-

ders und'-des Deckels führt zu einer nur geringen

Herabsetzung der auftretenden Temperaturen., da

die zur Verfügung stehende Kühlfläche beschränkt

ist und die an der Kühlfläche auftretende Luft-

geschwindigkeit für die Erzielung eines guten

Wärmeübergangs zu klein ist. Besonders ungünstig

sind die Verhältnisase bei Freikolbenverdichtern, da

diese im allgemeinen die fair die Motorverdichtung

notwendige Arbeit aus dem nach Vollendung des

Hubes verbleibenden Totraum entnehmen. Dieser

muß eine bestimmte Größe haben und setzt den

volumetrischen Wirikungs,grad des Verdichters

stark 'herab, so @daß jeweils ein im Verhältnis zur

angesaugten bzw. geförderten Luftmenge sehr

großes Luftvolumen verdichtet und infolgedessen auch gekühlt werden muß.

Erfindungsgemäß wird nun ein Teil des vorhandenen Totraums als besonderer Kühler mit großer Oherfläche ausgebildet, dessen Durchgangsquerschnitte so bemessen sind"daß darin eine !hohe Luftgeschwindgkeit während der Verdichtung und Entspannung auftritt. Hierfür bestehen zwei Ausführungsmöglichkeiten. Der zusätzliche Kühler kann direkt am vorhandenen Totraum angeschlossen werden., so,daß darin immer der gleiche Druck wie im Zylinder 'herrscht, oder es kann über besondere Rückschlagventile während des Verdichtungshubes bis zum Erreichen eines bestimmten Verdichtungsdrucks eine bestimmte Druckgasmenge in den zusätzlichen Kühler gefördert werden, die dann beim Entspannungshub, über weitere Rückschlagventile in den Zylinder strömt, nachdem im übrigen Teil des Totraums der darin herrschende Druck bis auf den im Kühler bestehenden abgefallen ist. Die zweite Ausführung hat den Vorteil, daß sich hierbei ein größerer Gesamttotraum und damit die Möglichkeit eines größeren zusätzlichen Kühlers ergibt. da die für die Motorverdichtung notwendige Arbeit nicht mehr aus einem Totraum mit einem hohen Förderdruck entnommen wird, sondern nur zum Teil aus dem verbleibenden Rest des Totraums mit dem hohen Förderdruck, während in dem Teil des Totraums, der den Kühler bildet, der Arbeitsanteil bei niedrigerem Druck gespeichert ist und dieser Teil entsprechend größer wird.
Außer der Herabsetzung der Temperatur ergibt sich für die Verdichtungsarbeit eine gewisse Ersparnis, @da eine Verdichterstufe mit Zusatzkühler sich'ähnlich verhält wie zwei normale Verdichterstufen mit Zwischenkühlung.
In Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel einer Maschine mit freifliegenden Kolben dargestellt, bei der der als Kühler ausgebildete Teil .des Totraums ständig mit dem übrigen Totraum verbunden ist. Der zusätzliche Kühler kann hierbei als Verbindung mit einer anderen gleichen Druckstufe dienen, wodurch sich immer gleiche Drücke auf beide Kolben ergeben und, beispielsweise bei Ausfall eines Ventils in einem der beiden Verdichterzylinder, keine einseitigen Kräfte auftreten können. Im Zylinder i arbeiten gegenläufig die Motorkolben 2 und 3, die durch ein gestrichelt dargestelltes Getriebe miteinander gekuppelt sind. Der Zylinder i ist mit Spülschlitzen 4 und Auspuffschlitzen 5 versehen., Am Motorkolben 2 ist der Verdichterkolben 6 und am Motorkolben 3 der Verdichterkol'ben. 7 befestigt. Die Verdichterzylinder 8 und 9 sind mit Ansaugventilen io und mit Druckventilen i i versehen. Die in den Zylindern 8 und 9 ,befindlichen Teile der Toträume 12 und 13 sind jeder -durch einen weiteren Totraum ergänzt, der beispielsweisebeide verbindet und als Kühler 14 mit großer Oberfläche ausgebildet ist, in dem die Druckgase sich bei der Verdichtung und Entspannung mit großer Geschwindigkeit bewegen.
Abb. 2 zeigt die andere Ausführungsform der Erfindung, beider ein Teil der Druckgase über Rücksoh.lagventik in .den zusätzlichen Kühler geschoben wird und sich später über andere Rückschlagventile in den Zylinder entspannt, nachdem er wirksam gekühlt ist. Die Verdichterzylinder 15 und 16 sind mit Rückschlagventilen 17 ausgerüstet, durch, die beim Verdichtungshub das Druckgas in die zusätzlichen Kühler 18 und i9 ausgeschoben wird, biss die Verdichterkobben 6 und 7 dieVentile 17 überfahren. Das Druckgas durchströmt dann die Kühler 18 und i9 und entspannt sich über die Ventile 20 in die Zylihder,, nachdem der Druck in den Teilen 12 und 13 der Tot räume biss, auf den in Kühlern, 18 und 19 herrschenden Druck während des Einnvärtsganges der Kolben abgefallen ist. Die beiden Kühler 18 und i9 können zum Druckausgleich unter Beibehaltung ihresGesamtvolumens auch zu einemvereinigt werden. -Abb.3 zeigt das Verdichtendiagramm für das Ausführungsbeispiel nach Abb. 2, wobei der Druckverlauf über dem Volumen aufgetragen ist. Die Strecke 27-28 bedeutet das Hubvolumen eines Verdiehters, 28-29 den im Zylinder liegenden Teildes Totraums und 29-3o den im Kühler i9 enthaltenen Totraum. Vom inneren Totpunkt wird das Gas von Punkt 2i-22 im Zylinder 16, im Totraum 13 und im Kühler i9 gleichmäßig verdichtet, bis der Verdichterikolben 7 die Ventile 17 überfährt. Dann wird von Punkt 22 bis 23 nur noch im Zylinder 16 und im Totraum 13 bis zum vorgesehenen Förderdruck verdichtet, worauf von Punkt 23-24 der Ausschub durch die Ventile i i erfolgt. Von Punkt 24 bis 25 rfolgt die Entspannung zunächst aus denn Totraum 13, bis der im Kühler i9 herrschende Druck erreicht ist, dann weiter von Punkt 25 bis 26 auch aus dem Kühler i9. Hierbei mischt isich das aus dem Kühler i9 zuströmende Gas mit dem im Zylinder 16 und im Totraum 15 befindlichen sowie dem von Punkt 26 bis 21 neu angesaugten und kühlt sich durch die Entspannung weiter ab, so daß für Punkt 21 eine Temperatur erreicht werden .kann, die unter der Temperatur liegt, bei der sonst die Verdichtung beginnt. Damit ist bei gleichem Ansaugvolumen ein größeres Gasgewicht vorhanden" was bei gleichem Arbeitsaufwand zu einer höheren Förderleistung, bezogen auf das geförderte Gasgewicht des Verdichters, und somit zu einerArbeitsersparnis führt.
Die Erfindung ist auch auf mehrstufige Verdichter anwendbar. '

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Freiflugkolbenverdichter für höhe Druckverhältnisse, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Verdichtertotraums als Kühler mit großer Kühlfläche ausgabilldet ist, in dem durch entsprechende Bemessung der Querschnitte während der Verdichtung und Entspannung eine hdhe Gasgeschwindigkeit auftritt.
2: Freiflugkolbenverdichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler mit .dein übrigen Teil des Totraums ständlig verbunden ist.
3. Freiflugkolbenverdichter nach Anspruch i, dadurch ,gekennzeichnet, daß der Kühler vom übrigen Teil des Totraums durch Ventile getrennt ist, wobei während des Verdichtungshubes einTeil desDruckgasesbis zum Erreichen eines bestimmten Drucks über Rückschlagventile in den Kühler ausgeschoben wird, aus dem beim Entspannungshub nach Abfall des Drucks im übrigen Teil des Totraums bis zu dem im Kühler herrschenden Druck das Druckgas über Rüokschlagventile in den Verdichterzylinder zurückströmt.
4. Freiflugkol@benverdichter nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer gleicher Verdichterstufen für diese ein gemeinschaftlicher Kühler angeordnet ist.