W bezkorbowych sprezarkach tloko¬ wych ze swobodnie przesuwajacymi sie w cylindrach tlokami, skladajacych sie z urza¬ dzenia, wytwarzajacego energie (zwykle dwusuwowy silnik spalinowy), oraz urza¬ dzenia, pobierajacego energie (np. spre¬ zarka), których tloki stanowia swobodnie wahajacy sie tam i z powrotem uklad prze¬ suwnych mas, nalezy podczas kazdego su¬ wu roboczego (rozprezanie ladunku silni¬ ka) gromadzic energie po stronie odbiorni¬ ka energii, która to energia wprowadza wa¬ hajace sie masy po ukonczeniu suwu robo¬ czego w polozenie, które one musza zajmo¬ wac na poczatku suwu roboczego.Dlugosc suwu mas, przesuwajacych sie tam i z powrotem w cylindrach, nie jest stala, lecz podlega zmianom, które albo powstaja samorzutnie (np, wskutek zmiany warunków tarcia), albo sa celowo powodo¬ wane (w celu regulowania sprawnosci od¬ biornika energii). Zmniejszenie suwu po¬ woduje np. w sprezarce zmniejszenie ilo¬ sci doprowadzanego czynnika. Nalezy da¬ zyc do tego, aby przy takiej zmianie suwu jeden punkt zwrotny mas wahliwych, któ¬ ry odpowiada poczatkowi suwu roboczego po stronie silnika (wewnetrzny martwy punkt silnika), znajdowal sie zawsze w tym samym miejscu, aby z jednej strony ladu¬ nek silnika byl zawsze w dostatecznym stopniu sprezany, w celu zapewnienia sku-tecznego zaplonu i spalania, oraz aby z drugiej strony uniknac równiez nadmierne¬ go stopnia sprezania i powstawania spowo¬ dowanych przez to niedopuszczalnie wiel¬ kich cisnien i temperatur spalania. Zmiana suwu ujawnia sie wtedy glównie przez przesuniecie drugiego punktu zwrotnego mas wahliwyeh, znajdujacego sie na kon¬ cu roboczego suwu silnika (zewnetrzny martwy punkt silnika). Taka zmiane suwu przy praktycznie niezmiennym wewnetrz¬ nym martwym polozeniu silnika mozna o- siagnac wtedy, gdy energia, nagromadzona podczas roboczego suwu silnika i przeka¬ zywania na masy wahliwe podczas suwu zwrotnego (w dalszym ciagu zwana ener¬ gia zwrotna), pozostaje w przyblizeniu za¬ wsze jednakowa, niezaleznie od wielkosci kazdorazowego suwu.Czynione juz byly próby stosowania np. specjalnych cylindrów zderzakowych, które nie biora udzialu w oddawaniu ener¬ gii na zewnatrz, a które podczas suwu ro¬ boczego pobieraja energie, oddajac ja pod¬ czas suwu zwrotnego, a których stosowanie ma na celu utrzymanie stalej energii zwrotnej przynajmniej w malym zakresie wahan suwu. Dzialanie cylindrów zderza¬ kowych opiera sie przy tym na zalozeniu, ze przy malejacym suwie sprezania, czyli przy mniej dokladnym wytloczeniu zawar¬ tosci cylindrów sprezarki, wzrasta energia zwrotna, poniewaz wtedy powstaje przy koncu suwu odpowiednio wieksza prze¬ strzen sprezania, napelniona gazem spre¬ zonym, w której pozostaje odpowiednio wieksza ilosc energii. Powyzsze nie naste¬ puje jednak zawsze, lecz tylko w pewnych przypadkach.Na rysunku przedstawiono kilka od¬ mian wykonania przedmiotu wynalazku.Fig. 1 przedstawia schematyczny przekrój podluzny bezkorbowej sprezarki ze swo¬ bodnie przesuwajacymi sie w cylindrach tlokami, fig. 2, 3 i 4 uwidoczniaja kilka wy¬ kresów pracy sprezania przy róznych sto¬ sunkach cisnienia tloczenia do cisnienia ssawczego, a fig. 5 do 7 — podluzne prze¬ kroje trzech odmian wykonania bezkorbo- wych sprezarek ze swobodnie przesuwaja¬ cymi sie w cylindrach tlokami.W wykonaniu wedlug fig. 1 bezkorbowa sprezarka ze swobodnie przesuwajacymi sie w cylindrach tlokami sklada sie zasad¬ niczo ze znanego nieruchomego cylindra 20, w którym przesuwaja sie swobodnie dwa przeciwbiezne tloki 2 o znacznych ma¬ sach, których skierowane ku sobie po¬ wierzchnie czolowe 25 ograniczaja silniko¬ wa komore robocza 1, a drugie dwie po¬ wierzchnie czolowe 26— komory spreza¬ nia 5, 6. Cylindry silnika i sprezarki maja jednakowe srednice. Cyfra 7 oznacza za¬ wory ssawcze, a cyfra 8 — zawory tloczne sprezarki, cyfra zas 9 — urzadzenie do do¬ prowadzania paliwa do cylindra roboczego.W sciance cylindra silnika znajduja sie szczeliny wlotowe 3 i wylotowe 4, które sa sterowane za pomoca tloków 2. Masy tlo¬ ków 2 moga byc polaczone ze soba np. za pomoca znanego ukladu, skladajacego sie z drazków 21, 22 (fig. 6) oraz dzwigni dwu- ramiennej 23 w taki sposób, ze zawsze wy¬ konywaja przeciwbiezne ruchy.Na fig. 2 przedstawiono wykresy pra¬ cy, jakie otrzymuje sie przy róznych dlu¬ gosciach suwów powyzszej sprezarki przy zachowaniu duzego stosunku cisnien (ci¬ snienie tloczenia p2 wielkie w porównaniu z cisnieniem ssania px). Sprezanie rozpo¬ czyna sie w punkcie A przy cisnieniu px i przebiega wzdluz linii A, B wykresu az do osiagniecia cisnienia tloczenia p2, po czym nastepuje wytlaczanie sprezonego gazu zgodnie z przebiegiehi linii B, C wykresu.W polozeniu C zostal osiagniety punkt zwrotny (zewnetrzne martwe polozenie tlo¬ ków silnika). Wówczas rozpoczyna sie po¬ wrotne rozprezanie tej ilosci gazu, która pozostala w martwej przestrzeni vr, przy czym rozprezanie to przebiega zgodnie z linia C, D wykresu az do osiagniecia cisnie- — 2 —nia ssania pr Na dalszej drodze od punktu D do punktu A nastepuje ssanie nowego gazu, podlegajacego sprezaniu. Na energie zwrotna sklada sie praca powrotnego roz¬ prezania gazu, odpowiednio do powierzch¬ ni C, D, F, E, C wykresu, oraz praca suwu doplywajacego ladunku gazu, odpowiednio do powierzchni D, A, G, F, D wykresu.Przy mniejszym suwie tloków 2 otrzy¬ muje sie nowy, blizej punktu B znajduja¬ cy sie punkt zwrotny C; odpowiednio do tego nastepuje powrotne rozprezanie gazu zgodnie z przebiegiem wzdluz linii C, Ds wykresu, a na energie zwrotna sklada sie praca powrotnego rozprezania gazu, odpo¬ wiadajaca powierzchni C, D', F', E', C i praca suwu doplywajacego ladunku gazu, odpowiadajaca powierzchni D\A\Gt F\D\ Na obydwie powierzchnie: C, E, G, A, D, C oraz C", £", G, A, D', C wykresu, wy¬ razajace kazda calkowita energie zwrotna, (dla duzego suwu do punktu C wykresu, a dla mniejszego suwu do punktu C wykre¬ su) przypada wspólna powierzchnia H, D, A, G, E\ H. Przez porównanie pozostalych czesci powierzchni C, H, E\ E, C w jednym przypadku (wielki suw) i C\ D\ D, H, C w drugim przypadku (maly suw) widac, ze energia zwrotna przy mniejszym suwie (do punktu C) jest znacznie wieksza, niz przy wiekszym suwie (do punktu C).Na fig. 3 przedstawiono wykres spre¬ zarki z malym stosunkiem cisnien p2/Pi« Oznaczenia sa te same, jak na fig. 2. Z wy¬ kresu tego widac jednak, ze w tym przy¬ padku powierzchnia C, D', H, C, odpowia¬ dajaca mniejszemu suwowi (do punktu C wykresu), jest mniejsza od powierzchni C, D, H, E*, F, E, C, odpowiadajacej wieksze¬ mu suwowi (do punktu C wykresu), to zna¬ czy, ze przy tym malym stosunku cisnien wraz z malejacym suwem ruchomych mas maleje równiez energia zwrotna. Warunki sa wiec tutaj odwrotne do przypadku, opi¬ sanego w zwiazku z wykresem pracy na fig. 2.Z powyzszego wynika, ze otrzyma sie odwrotny stosunek wielkosci energii zwrot¬ nej od wielkosci suwu, o ile sprezarka pra¬ cowac bedzie zamiast przy duzym stosun¬ ku cisnien, przy malym stosunku cisnien (Pi •' Pi)- Zatem musi istniec sredni stosu¬ nek cisnien, przy którym energia zwrotna pozostaje stala niezaleznie od zmiany dlu¬ gosci suwu. Wynalazek wiec polega na tym, ze sprezarka zespolu ze swobodnie przesu¬ wajacymi sie tlokami pracuje wlasnie przy lakim stosunku cisnien, kiedy zostaje za¬ chowana ta stala energia zwrotna. Praca sprezarki przy tym szczególnym stopniu sprezania ma te zalete, ze bez jakichkol¬ wiek czynników pomocniczych, jak cylin¬ dry zderzakowe lub podobne urzadzenia, osiaga sie pozadana stalosc energii zwrot¬ nej przy zmiennym suwie. Ponizej podano na podstawie wyprowadzonych wzorów termodynamicznych streszczone uzasadnie¬ nie stosowanego stosunku cisnien.A. W zwyklym przypadku (wytlacza¬ nia sprezonego gazu az do punktu C wy¬ kresu) przebieg jest nastepujacy.Gdy v1 oznacza objetosc przestrzeni cylindra na poczatku suwu sprezania, a u4 — objetosc przestrzeni cylindra przy kon¬ cu suwu rozprezania powrotnego, dalej m — wykladnik krzywej rozprezania, wów¬ czas prace rozprezania powrotnego, odpo¬ wiadajaca powierzchni C, D, F, E, C, moz¬ na wyrazic wzorem: a praca suwu, odpowiadajaca powierzchni D, A, G, F, D, wzorem: 2) L2 = (vt — vj . plf- Cala energia ruchu zwrotnego, pkre- slona powierzchnia C, D, A, G, E, G, jest równa: — 3 —3) L = L1 + L2=p1.y4. Aj b) Dla przypadku krancowego, kiedy nastepuje zupelne wytloczenie sprezonego gazu w taki sposób, ze szkodliwa prze¬ strzen równa sie zeru, praca powrotnego odprezania L\ staje sie równiez równa ze¬ ru, a energia suwu powrotnego V staje sie 4) L =L'lubPi.Vi.\E±l m — Z tego wynika nastepujaca zaleznosc: m—l m i m 5) P± = ym = nr=T; Pi czyli stosunek cisnien a = — musi posia- Pi fft dac wartosc mm~2. Dla adiabatycznego spre¬ zenia (wykladnik m ¦= 1,4) wynika np. stosunek cisnien a = 3.25. Gdy stosunek cisnien jest wiekszy niz ta wartosc, ener¬ gia suwu powrotnego wzrasta przy male¬ jacym suwie, gdy natomiast stosunek ci¬ snien jest mniejszy od tej wartosci, to e- nergia suwu powrotnego maleje.Na fig. 4 uwidoczniono wykres pracy sprezarki, w której stosunek cisnien — L Pi jest w mysl wynalazku tak dobrany, ze o- siaga sie niezmienna energie ruchu po¬ wrotnego przy róznych dlugosciach suwu.W wykresie uwidoczniono to w ten sposób, ze powierzchnia nadmiarowa C, H, E', E, C dla dlugiego suwu (do punktu C wykre¬ su) jest równa powierzchni nadmiarowej C, D\ D, H, C dla krótszego suwu (do punktu C wykresu).Sprezarki, które maja sprezac na wy¬ sokie cisnienie, mozna wykonywac jako )m — 1 m =^ + (ii-i4).Pi; m — i wskutek tego równa pracy suwu L'2, czyli a) L = L\ = v1 . px; Z warunku, iz praca powrotnego suwu ma pozostawac zawsze, niezaleznie od wiel¬ kosci suwu, jednakowa, wynika: + (vi-vi).p1 = v1.pl sprezarki wielostopniowe i przy tym do¬ bierac liczbe stopni sprezania w taki spo¬ sób, ze w poszczególnych stopniach osiaga sie stosunek cisnien wedlug wynalazku.W zespolach sprezarkowych ze swobod¬ nie przesuwajacymi sie tlokami, z kilkoma jednostopniowymi sprezarkami lub jedna albo kilkoma wielostopniowymi sprezarka¬ mi, mozna takze dla pewnej czesci stopni sprezarek obrac stosunek cisnien — wiek- szy, dla pozostalej zas czesci stopni mniej- m szy, niz wynosi wartosc mm~ , dzieki cze¬ mu w dobieraniu cisnien uzyskuje sie pew¬ na swobode, a mimo to osiaga sie w przy¬ blizeniu stale energie suwu powrotnego przy zmiennych dlugosciach suwu.Na fig. 5 uwidoczniono przyklad zespo¬ lu sprezarkowego ze swobodnie przesuwa¬ jacymi sie tlokami w postaci dwustopnio¬ wej sprezarki. W pierscieniowej przestrze¬ ni cylindra 5 stopnia nizszego cisnienia sprezarki czynna czolowa powierzchnia 26 tloka 2 ma wystep 2' o mniejszej srednicy z powierzchnia czolowa 26', który w prze¬ strzeni cylindra 5' stopnia wyzszego ci¬ snienia sprezarki wspólpracuje z zawora¬ mi ssawczymi T i tlocznymi 8'. Stosunek sprezania w kazdym stopniu odpowiada wyzej obliczonej wartosci wzglednie rózni — 4 —sie od tej wartosci tak, ze w jednym stop¬ niu cisnienia jest nieco wiekszy, a w dru¬ gim stopniu cisnienia nieco mniejszy od tej wartosci.Podane powyzej zaleznosci odnosza sie do przypadku, gdy tlok silnika i tlok spre¬ zarki maja jednakowe srednice (fig, 1 i 5).Gdy natomiast powierzchnia czolowa 26 tloka 10 sprezarki jest wieksza, niz po¬ wierzchnia czolowa 25 tloka 2 silnika (fig. 6), wskutek czego na drugiej stronie 27 tloka 10, zwróconej ku przestrzeni 11, po¬ wstaje pierscieniowa powierzchnia, równa róznicy powierzchni tloków silnika i spre¬ zarki, to powyzsze wywody moga miec za¬ stosowanie tylko wtedy, gdy ta pierscie¬ niowa powierzchnia jest nie obciazona, czy¬ li gdy w przestrzeni 11 panuje zupelna próznia. Poniewaz utrzymanie takiej próz¬ ni w przestrzeni 11 jest trudne, przewi¬ dziano w mysl wynalazku urzadzenie, któ¬ re umozliwia osiagniecie w przyblizeniu stalej energii ruchu powrotnego przy zmia¬ nach suwów takze wtedy, gdy powierzch¬ nia tloka sprezarki jest wieksza od po¬ wierzchni tloka silnika, a przestrzen 11 nie pozostaje pod zupelna próznia.Dzialanie powyzszego urzadzenia opie¬ ra sie na nastepujacych rozwazaniach. Gdy w przestrzeni 11 jest zamknieta niezmien¬ na ilosc gazu, to podczas powrotnego ru¬ chu tloków ta ilosc gazu zostaje sprezana, czyli doprowadza sie tej ilosci gazu ener¬ gie i to tym wiecej, im wiekszy jest suw tloków 2, 10, i naodwrót. Ta energia, do¬ prowadzona gazowi w przestrzeni 11, mo¬ ze byc tylko pobrana z powrotem od ener¬ gii, uwolnionej w przestrzeni sprezania 5 i powodujacej powrotny ruch tloków 2, 10.Róznica miedzy tymi ilosciami energii (e- nergia, uwolniona w przestrzeni 5, mniej energia, doprowadzana gazowi w prze¬ strzeni 11) musi odpowiadac energii, która jest potrzebna do sprezania ladunku silni¬ ka spalinowego.Stosunek cisnien w przestrzeni 5 okre¬ sla sie w mysl wynalazku tak, ze energia, uwolniana w tej przestrzeni sprezania przy suwie powrotnym^ maleje wraz ze zmniej¬ szajacym sie suwem, czyli ma wartosc mniejsza, niz wyzej obliczona graniczna m wartosc a = m m ~ L. Poniewaz pobiera¬ na z powrotem od tej energii i doprowa¬ dzana do przestrzeni 11 energia zmienia sie tak samo, czyli maleje równiez wraz ze zmniejszajacym sie suwem, to gdy warto¬ sci tych dwu energii zmieniaja sie przy zmieniajacym sie suwie jednakowo, ich róz¬ nica (która ma powodowac sprezanie la¬ dunku silnika spalinowego) pozostaje w przyblizeniu stala takze przy zmiennym suwie.Wielkosc energii, uwolnionej przy su¬ wie powrotnym w przestrzeni sprezania 5, jest zalezna od stosunku powierzchni tloka silnika do powierzchni tloka sprezarki. Ten stosunek mozna, bez wplywu na sprawnosc sprezarki, zmieniac w pewnych granicach przez odpowiedni dobór martwej przestrze¬ ni sprezarki (wiekszej powierzchni tloka odpowiada wieksza martwa przestrzen, niz mniejszej powierzchni tloka).Wielkosc energii, doprowadzonej przy suwie powrotnym do przestrzeni //, fest zalezna w zasadzie od sredniego cisnienia w tej przestrzeni. Wlasciwa wielkosc tego cisnienia i pozadana zmiane tegoz wraz ze zmiana wielkosci suwu mozna latwo osia¬ gnac przez odpowiednie dobranie wielko¬ sci przestrzeni 11 i zawartej w niej ilosci gazu.W zespole sprezarkowym ze swobodnie przesuwajacymi sie tlokami przeciwbiez¬ nymi (fig. 6) obydwie przestrzenie 11 moga byc polaczone stale za pomoca rury 12.Przyjmujac np., ze przy wewnetrznym martwym polozeniu tloków silnika cisnie¬ nie w przestrzeni 11, 12 jest równe cisnie¬ niu atmosferycznemu, przy suwie tloków na zewnatrz cisnienie bedzie malalo odpo¬ wiednio do powiekszenia sie objetosci prze- — 5 —strzeni 11, a mianowicie tym wiecej, im xmiifcjsz& Jest przestrzen 12 w odniesieniu do przestrzeni 11. Im bardziej jednak to cisnienie maleje, tym mniejsze staje sie srednie cisnienie, a wskutek tego podczas suwu powrotnego potrzebna jest mniejsza ilosc energii do powrotnego sprezenia do cisnienia poczatkowego. Wskutek tego sto¬ sunek cisnien — w cylindrach sprezarki moze byc przy znacznym spadku cisnienia w przestrzeniach 11, 12 wiekszy, niz przy malym spadku cisnienia. Przez zmiane wielkosci przestrzeni 12 mozna wiec zmie¬ niac cisnienie zasilajace sprezarki w pew¬ nych granicach przy zachowaniu w przy¬ blizeniu stalej pracy powrotnej przy zmia¬ nach suwu.Najwieksze cisnienie w przestrzeniach 11, 12 moze byc oczywiscie wieksze lub mniejsze od atmosferycznego, np. to naj¬ wieksze cisnienie moze odpowiadac cisnie¬ niu w zbiornikach 14 do powietrza prze¬ dmuchowego.Najlepiej jest, gdy polaczyc przestrze¬ nie 11, 12 z przestrzenia, w której stale u- trzymuje sie cisnienie dopuszczalne dla przestrzeni 11, 12, czyli np. z atmosfera, zbiornikiem powietrza przedmuchowego lub innym zbiornikiem, niezbednym do pracy danego zespolu sprezarkowego, przy czym ' polaczenie to nalezy wykonac poprzez za¬ wór zwrotny, otwierajacy sie w kierunku tej przestrzeni. W ten sposób uzyskuje sie, ze cisnienie w przestrzeniach 11, 12 nie moze wtedy przekroczyc pewnej dopusz¬ czalnej granicy, np. wskutek nieszczelno¬ sci tloków 10.W ukladzie wedlug fig. 6 znajduje sie przy przestrzeni 11, 12 zawór zwrotny 13, otwierajacy sie w kierunku atmosfery.W ukladzie wedlug fig. 7 uwidoczniono polaczenie przestrzeni 11 i 12 ze zbiorni¬ kiem 14 do powietrza przedmuchowego za pomoca zaworu zwrotnego 15, otwierajace¬ go sie do wewnatrz tego zbiornika.W celu unikniecia niepozadanego spad¬ ku cisnienia w przestrzeniach 11 i 12, np. wskutek ulatniania sie gazu do szczelin wylotowych 4 w razie nieszczelnosci tlo¬ ków 2, przestrzenie 11, 12 moga byc pola¬ czone za pomoca zaworu zwrotnego ze zbiornikiem, w którym utrzymuje sie stale cisnienie, równe najnizszemu dopuszczal¬ nemu cisnieniu w przestrzeniach 11, 12.W przykladzie wykonania zespolu we¬ dlug fig. 7 przyjeto, ze to dolne graniczne ci¬ snienie jest równe cisnieniu atmosferycz¬ nemu; przestrzenie 11, 12 sa wobec tego polaczone z atmosfera za pomoca zaworu ssawczego 16. Cisnienie w przestrzeniach 11, 12 moze wiec wzrastac lub malec w granicach miedzy cisnieniem atmosferycz¬ nym i cisnieniem w zbiorniku powietrza przedmuchowego. PL