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Kolbenkompressor Die Erfindung bezieht sich auf Kolbenkompressoren
für hohe Umlaufzahlen mit in dem Kolbenboden eingebautem, freigängig wirkendem Saugorgan,
dem der zu verdichtende Stoff (die Saugluft) durch in der Zylinderwandung angebrachte
Öffnungen zufließt, die auch gegen Ende des Saughubes über das Saugorgan mit dem
Saugraum in Verbindung stehen. Die bekannten Kompressoren haben den Nachteil, daß
sie, selbst wenn sie mit hoher Drehzahl laufen könnten, nicht genügend großen freien
Durchströmqüerschnitt im Kolbenboden aufweisen und daß die Saugorgane im Kolbenboden
die gesamte Saugleistung nicht allein bewältigen können. Bei den bekannten schnellaufenden
Kompressoren ist es aus dem gleichen Grunde erforderlich, daß am Saughubende zum
Ausgleich des im Saugraum 'herrschenden Unterdruckes. vom Kolben besondere Schlitze
in der Zylinderwand freigelegt- oder entsprechende Maßnahmen vorgesehen werden.
Die Folge davon ist, daß von dem Kolbenhub nur der um die Schlitzhöhe verringerte
Teil wirksam ist.
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Alle diese Nachteile beseitigt die Erfindung, die auf dem Grundgedanken
beruht, daß im Kolbenboden Saugorgane von möglichst großem Durchgangsquerschnitt
angeordnet werden und demzufolge der Kolbenboden eine entsprechende Gestaltung erhält.
Die Erfindung besteht in erster Linie in der Anwendung mehrerer im Kolbenboden nebeneinander
angeordneter langgestreckter Saugschlitze, die durch dünne, frei bewegliche und
voneinander unabhängige Metallstreifen abgedeckt sind, wobei diese Streifenventile
z. B. durch an sich bekannte federnde Metallstreifen belastet sind.
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Der Gegenstand der Erfindung bringt den weiteren Vorteil, daß der
Hub des Saugorganes mit Rücksicht auf dessen großen Durchgangsquerschnitt äußerst
klein gehalten werden kann. Dadurch wird eine weitere Steigerung der Kolbengeschwindigkeit
ermöglicht und eine Verkleinerung des schädlichen Raumes erzielt, was wiederum eine
Vergrößerung des volumetrischen Wirkungsgrades zur Folge hat. Endlich sei erwähnt,
daß die dünnen, frei beweglichen, praktisch gewichtslosen Streifenventile, die sich
ungefähr parallel zu ihrer Sitzfläche im Kolbenboden bewegen, außerordentlich verschleißfest
sind, was besonders bei der Anwendung hoher Drehzahlen eine ausschlaggebende Rolle
spielt. Dieser Eigenschaft der Streifenventile ist es wiederum zu danken, daß die
Sitzfläche für die Ventile und das ihren Hub begrenzende 'Organ aus geschmiedetem
oder gegossenem Werkstoff bestehen können.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung erläutert.
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Es zeigen Abb. r eine Kolbenhälfte mit dem zugehörigen Teil des Arbeitszylinders
im Längsschnitt, der nach der Linie A-B der Abb. 3 geführt ist, Abb. a eine der
Abb. z entsprechende, jedoch um 9o° versetzte Darstellung
iin Schnitt
nach der Linie B-C der Abb. 3, Abb. 3 eine Ansicht des Kolbens von oben bei abgenommenen
Ventilteilen, Abb. 4. und 5 Teilansichten einzelner Ventilteile von oben gesehen
und Abb. 6 einen Ventilstreifen in der Draufsicht. Die Abb.7 veranschaulicht einen
vergrößerten Teilquerschnitt durch das Ventil nach Abb. 2.
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Bei der in Abb, i gekennzeichneten Kolbenstellung beginnt die Saugperiode.
Der Kolben bewegt sich hierbei in Pfeilrichtung, so daß die Zylinderöffnungen i
von der Kolbenkante 2 freigelegt werden. Die Luft strömt nun über die Einschnürung
des Kolbenführungskörpers yt durch die Öffnungen t zu dein im Kolben gelagerten
Saugventil und durch dieses in den Saugraum des Zylinders. Diese Strömung hält ununterbrochen
bis zum Saughubende an. Am Ende des Saughubes hat die Kolbenkante 3 die Öffnungen
i noch nicht abgedeckt, so daß eine ständige Verbindung zwischen den Öffnungen i
mit dem Kolbenhohlraum und dem Saugraum bestehen bleibt. Eine Freilegung von oberhalb
der Kante des Kolbenbodens a angeordneten Öffnungen in der Zylinderwand, etwa der
Öffnungen i, ist ausgeschlossen.
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Wesentlich für die Erfindung ist, daß auch der mittlere Teil des Kolbenbodens
a. (Abb. i ) vollkommen unbehindert zur Unterbringung von Ventileinströmquerschnitten
nutzbar gemacht ist. Das wird dadurch erreicht, daß der Kolbenboden a nur am äußeren
Rande durch den dinnwandigen, rohrartigen Dichtungsltörper b abgestützt wird. Innerhalb
der freien Bodenkreisfläche befinden sich schmale, zweckmäßig parallel zueinander
angeordnete Schlitze (Abb. 2 und 3) in sehnenartiger Lage, deren Länge durch den
inneren Bodenrand d (Abb. i und 2) begrenzt wird. Die Bodenfläche wird also, völlig
unbehindert von irgendwelchen Verschraubungen, Stegen, einem Kolbenstangenansatz
o. dgl., in weitest möglichem Maße für Unterbringung von Ventildurchgangsquerschnitt
ausgenutzt. Für einen Zvlinder von 130 mm -e' werden bei der Verwendung der
beschriebenen Schlitzanordnung 25 cm= freier Durchgangsquerschnitt im Kolbenboden
a und bei nur 2,5 mm Ventilhub schon 18,5 cm=, bei 3 min Hub aber 22 cm=
freier Manteldurchgangsquerschnitt erreicht. Die Schlitze c werden durch sehr dünne,
schmale und äußerst leichte 'Metallstreifen e (Abb. i, q. und 7) auf der äußeren
Bodenfläche abgedeckt. Da diese Streifen infolge ihres überaus geringen Beharrungsvermögens
besonders bei einsetzender Ölverharzung am Saughubende leicht am Ventilhubbegrenzungsfänger
i klebenbleib.en könnten und damit Spätscbluß bewirken, werden die Streifen e durch
Barübergelegte, schwach gekrümmte, etwas vorgespannte Blattfederstreifen f o. dgl.
(Abb. i und 7) belastet. Die Ventilabschlußstreifen e und die Federn f sind an ihren
Enden in Ausschnitten g (Abb. .4 und 7) eines schmalen Führungsringes h (vgl. noch
Abb. 2) geführt, dessen Stärke gleich der Summe aus dein Ventilhub, der Dicke der
Ventilabschlußstreifen e und der Dicke der Federn f ist. Dieser Ring Ja sowie die
über ihn gedeckte Hubbegrenzungsplatte i (Abb. i , 2, 5 und 7) werden von dem sehr
dünnen Kolbenbodenkragen k (Abb. i und 3) zentrisch zur Mitte des Kolbens gehalten.
Die Begrenzungsplatte i ist mit Schlitzen l (Abb. 2 und 5) zum Durchtritt des geförderten
Stoffes, z. B. der Luft, versehen und ebenfalls sehr dünn gehalten, da die inasselosen
Federstreifen e und f praktisch weder eine zerstörende noch verschleißende Wirkung
auf die Platte i (Fänger) ausüben können. Uin ein Ablösen des Führungsringes
lt. und der Fängerplatte i zu verhindern, sind einige kleine, von
außen zu bedienende und gesicherte Schrauben m (Abb. i, 2 und 3) vorgesehen, deren
Gewinde in Gewindelöcher der Ventilsitzfläche eingreift. Die Gesamthöhe der auf
den Ventilsitz aufgelegten Einzelteile beträgt für das erwähnte Beispiel von i3o
mm Zylinderdurchmesser nur etwa 7,5 mm. Eine sehr starke Minderung des Kolbengewichtes,
der Massenbeschleunigungskräfte und des schädlichen Raumes sind die technisch neuen
Wirkungen davon. Da die Ventilbewegung das Material trotz der hohen Hubzahl nicht
fühlbar beansprucht, ergibt sich der besondere Vorteil, den als Ventilsitz dienenden
Kolbenboden a finit dem Kolbenführuhgskörper 7t (Abb. i) in einem Stück aus geschmiedetem
oder gegossenem Baustoff halten zu können. Der mit Kolbenringen versehene zvlindrische,
rohrartige Dichtungskörper b verjüngt sich kegelartig und geht in den in der 1Zitte
stark eingeschnürten, den Kolbenbolzen haltenden Teil des Führungskörpers n. über.
Inder kegelförmigen, dünnen Wandung s sind die Löcher t für den Durchtritt der Saugluft
vorgesehen (Abb. i und 2).