Mehrstufiger mit gegenläufigen Flugkolben und mit einem Zylinder, aus dem die Flugkolben bei jedem zweiten Hub Antriebsenergie entnehmen. Bei Flugkolbeninaschinen mit gegen läufigen Kolben ist es bekannt, diese zwecks Sicherung der genauen Gegenläufig keit durch Kupplungsgetriebe, zum Beispiel aus Zahnstangen und dazwischengeschalte ten Zahnrädern bestehend, zwangsläufig miteinander zu verbinden.
Um das Kupp lungsgetriebe so leicht wie möglich halten zrr können, soll dasselbe von der Übertra gung mechanischer Arbeit von der einen Maschinenseite zur andern nach Möglich- keit entlastet sein. Bei mehrstufigen Flug kolbenverdichtern. hat man deshalb vorge schlagen, beide Maschinenseiten spiegelbild lich gleich auszubilden, also beispielsweise bei einem dreistufigere Verdichter auf jeder Maschinenseite eine erste, eine zweite und eine dritte Stufe, mithin insgesamt sechs Verdichterstufenräurne anzuordnen.
Eine solcbe Maschine wird naturgemäss ausser ordentlich lang, also raumversperrend und vielteilig. Bei. Flugkolbenverdichtern mit Brennkraftmaschinenantrieb muss auch die zur Beschaffung der Motorspülluft dienende Spülpumpe zweiteilig, je ein Teil auf jeder Maschinenseite. ausgeführt werden.
Ver zichtet man auf den spiegelbildlichen Auf bau der lblaschine. indem beispielsweise die Spülpumpe einseitig angeordnet wird, oder indem man auf den beiden Maschinenseiten eine ungleiche Zahl von Verdichterstufen vorsieht, so muss das Kupplungsgetriebe auf denn Arbeitshub und auf dem Rückhub einen mehr oder weniger grossen Arbeits betrag von der einen Maschinenseite zur an dern übertragen; es muss demzufolge kräf tiger und schwerer ausgeführt werden als bei vollkommen symmetrisch gebauten Ma schinen.
Dadurch wird aber das Gewicht der Flugkolbenniassen in unerwünschter Weise erhöht, die Herstellung der Maschine verteuert und infolge erhöhter Reibungsver luste im Kupplungsgetriebe auch der Wir- Izungsgra.d der Maschine herabgesetzt. Durch die Erfindung soll bei mehrstufi gen Flugkolbenverdichtern mit gegenläufi gen Flugkolben und mit einem Zylinder.
aus dem Flugkolben bei ,jedem zweiten Hub Antriebsenergie entnehmen und auf dessen Seiten nicht alles gleiche Zylinderräume an geordnet sind, in denen Gasdrücke auf die Flugkolben wirken, das Kupplungsgetriebe von der Übertragung nennenswerter Ar beitsbeträge von einer Maschinenseite auf die andere entlastet werden.
Dies wird er findungsgemäss dadurch erreicht, dass so wohl die Druckverhältnisse (Enddruck : An fangsdruck) als auch die Volumenverhält nisse (Endvolumen : Anfangsvolumen) in allen Verdichtungsräumen, gleichgültig ob diese Räume zur Förderung von Gas dienen oder nicht, solche Grössen aufweisen, dass die Summen der auf den beiden Maschinensei ten in ihnen zwischen den darin eingeschlos senen Gasen und den Flugkolben ausge tauschten Arbeitsbeträge einander sowohl für den Arbeitshub als auch für den Rück hub möglichst gleich sind.
Eine so ausgebildete Flugkolbenmaschine kann die Vorteile einer Maschine aufweisen, die auf beiden Seiten des Zylinders, aus dem die Antriebsenergie entnommen wird gleich gebaut ist, ohne deren<B>N</B>achte<B>i</B> der Vielteiligkeit und des grossen Raumbe darfes zu besitzen.
Fig. 1 bis 3 zeigen Druckvolumen Diagramme eines Verdichterstufenraume5 und sollen Möglichkeiten der Änderung der Arbeitsaufnahme beim Arbeitshub bezie hungsweise der Arbeitsabgabe beim Rück hub veranschaulichen.
In dem Diagramm nach Fig. 1 stellt die Linie B-C die Verdichtung des angesaug ten Gases vom Druck p, auf den Druck P, und die Linie C-E das Ausschieben des verdichteten Gases dar; die hierbei im Ve.- dichterstufenraum abgegebene Arbeit wird durch die zwischen diesen Linien und der Linie<I>p = o</I> liegende Fläche ABCEFA dar gestellt.
Die im Totraum l#T enthaltene Gas menge ist dabei ebenfalls auf den Druck p, verdichtet worden; in ihr ist der Teil der während des Arbeitshubes im Verdichter stufenraum abgegebenen Arbeit aufgespei chert, welcher auf dem Rückhub an den Flugkolben und weiter an die Ladung des Energieerzeugers zum Zweck ihrer Verdich tung abgegeben wird.
Es findet auf dem Rückhub eine arbeitsabgebende Expansion vom Druck p, auf den Druck p, nach der Linie E-G und danach bei dem Ansaug druck p, ein Ansaugen einer neuen Gas menge nach der Linie G-B statt; die wäh rend des Rückhubes an den Kolben abgege bene Arbeit wird durch die Fläche EFABGE und die mit dem aus dem Ver- dichterstufenraum ausgeschobenen Gas nach aussen abgeführte Arbeit durch die Diffe renzfläche BCEGB dargestellt.
Die Grösse. der während des Arbeitshubes beziehungsweise des Rückhubes geleisteten Arbeiten, also die Grösse der Flächen ABCEFA beziehu-rigsweise EFABGE, ist bei gegebenem Ansaugdruck p,. eine Funk tion des Druckverhältnisses
EMI0002.0035
und des Volumenverhältnisses
EMI0002.0037
Vergrössert man beispielsweise das Volu menverhältnis
EMI0002.0038
indem man gemäss Fig. 2 dem Totraum VT den Raum v'T hin zuschaltet,
so erhält man ein neues Dia gramm BC'EG'B. Das ursprüngliche Dia gramm BCEGB nach Fig. 1 ist in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet. Man ersieht dar aus, dass die während des Arbeitshubes im Verdichterstufenraum abgegebene Arbeit entsprechend der Diagrammfläche BCC'B kleiner geworden, dagegen die gespeicherte und auf dem Rückhub wieder abgegebene Arbeit entsprechend der Fläche<I>EGGE</I> ge wachsen ist;
die nach aussen abgeführte Ar beit BC'EG'B ist demnach gegenüber Fig. 1 entsprechend diesen Flächen verkleinert.
Im Diagramm nach F ig. 3 ist gegenüber dein gestrichelt gezeichneten ursprünglichen Diagratnin BCEGB der Fig. 1 das Druck verhältnis auf
EMI0003.0004
erhöht worden, während das Volumenverhältnis
EMI0003.0006
das gleiche geblieben ist. Hierdurch ist die Arbeits- letung auf dem Arbeitshub entsprechend der Fläche CC'''E"EC grösser geworden und auch die Expansionsarbeit im ersten Teil des Rückhubes ist entsprechend der Fläche E"EGd"E" angewachsen.
Man sieht hieraus, dass es möglich ist, durch Wahl der Druck- und Volumenver hältnisse die in einem V erdichterstufenraum beim Arbeitshube aufgenommenen und beim Rückhube abgegebenen Arbeiten und damit auch die Differenz beider in weiten Gren zen zu verändern.
Dies ermöglicht, dass auch bei Flugkolbenverdichtern mit einem Zylinder, aus dem die Flugkolben bei jedem zweiten Huh Antriebsenergie entnehmen, und auf dessen beiden Seiten nicht alles gleiche Zvlinderrä ume angeordnet sind, in denen Gasdrücke auf die Flugkolben wir ken, die Summen der auf den beiden Ma schinenseiten in diesen Verdichtungsräumen zwischen den darin eingeschlossenen Gasen und den Flugkolben ausgetauschten Ar- 1--eitsbeträge einander sowohl während des lZückhubes möglichst gleich sind.
Würden beispielsweise bei einem drei stufigen Flugkolbenverdichter zwei Stufen auf einer und eine auf der andern Maschi nenseite angeordnet sein und wäre, wie es sonst im Verdichterbau allgemein üblich ist, der Gesamtarbeitsbedarf auf diese Stufen gleichmässig verteilt, also in allen Stufen gleiche Druck- und Volumenverhältnisse vorgesehen, so würden auf der einen Seite zwei Drittel, auf der andern Seite ein Drit tel der Gesamtarbeit aufgenommen, und ein Sechstel der Gesamtarbeit müsste durch das Kupplungsgetriebe von der einen Seite auf die andere übertragen werden.
Sind dagegen die Druelzverhältnisse in den beiden Stufen, die auf der einen Maschinenseite angeordnet sind, kleiner als das Druckverhältnis der Stufe, die allein auf der andern Maschinen seite liegt, so können sowohl während des Arbeits- als auch während des Rückhubes die Summen der auf jeder der beiden Ma schinenseiten zwischen den in den Verdich- terstufenräumen, das sind Verdichtungs räume, die zur Förderung von Gas dienen, eingeschlossenen Gasen und den Flugkolben ausgetauschten Arbeitsbeträge ungefähr gleich gross sein.
Man erzielt so bei ein fachem Aufbau der Maschine mit einer Mindestzahl von Verdichtungsräumen ein entlastetes, also leichtes Getriebe und eine Erhöhung der Gesamtwirtschaftlichkeit durch Wegfall der Übertragungsverluste. An Stelle oder neben der Änderung des Druckverhältnisses kann auch das Volumen verhältnis der einzelnen Verdichterstufen- räume im gleichen Sinne, wie für das Druckverhältnis angegeben, verändert sein.
Allerdings bedingt diese Massnahme eine Verkleinerung der Ansaugestrecke GB (Fig. 1) auf die Grösse G'B (Fig. \?) und damit der je Rückhub vom Kolben ange saugten Gasmenge dieses Verdichterstufen- raumes. Diese Verringerung des Ansaug volumens kann ,jedoch leicht durch eine ent sprechende Vergrösserung des Kolbendurch messers ausgeglichen werden, was noch in anderer Hinsicht von Vorteil ist. Denn es ist für die Getriebeentlastung vorteilhaft, wenn die Differenz der Kolbenkräfte beider Seiten in allen Kolbenstellungen möglichst gering ist.
Erfahrungsgemäss ist diese Differenz am Ende des Arbeitshubes am grössten. Da nun die Kolbenkraft gleich dem Produkt spezifischer Druck (p2) mal Kol benfläche ist, so sind die Flächen der Kol ben in den Verdichterstufenräumen auf der Maschinenseite mit geringer Stufenzahl vor teilhaft möglichst gross.
Die Grösse der Kolbenkräfte am Arbeits- hubende kann weiterhin in gewissen Gren zen beeinflusst werden, indem man die nur für einen unendlich grossen Aufnehmer gül tige wagerechte Ausschublinie CE (Fig. 1) durch entsprechende Bemessung des Auf nehmers, @in welchen das Gas ausgeschoben wird, mehr oder weniger steil etwa nach Linie CK ansteigen lässt, so dass ein höherer Enddruck p"_ erreicht wird.
Manchmal ist erwünscht, dass die Kol benfläche einer Stufe grösser ist, als es die Vergrösserung des Volumenverhältnisses be dingt. Hierdurch würde das nutzbare. Hub volumen der betreffenden Stufe zu gross werden und sie würde mehr Fördergut als die andern Stufen verarbeiten. Um dies zu vermeiden, kann in einer solchen Stufe zu Beginn des Arbeitshubes ein Teil des an gesaugten Gasvolumens wieder ausgescho- ben werden, so dass also zum Beispiel in Fig. 1 der den Verdichtungsbeginn bezeich nende Punkt B auf der Linie B-G ver schoben wird.
Wird ein solches Wiederausschieben bei einem Niederdruckzylinder eines Flugkol- benluftverdichters mit Brennkraftmaschinen- antrieb vorgesehen, so kann die wieder aus- schobene Luftmenge als Zusatz zur Spülluft verwendet werden. Die Spülluftpumpe kann durch die dem Motorzylinder zugekehrten Seite eines oder mehrerer Verdichterzylin- der und die Rückseite des beziehungsweise der darin arbeitenden Flugkolbenteile ge bildet sein.
Es ist natürlich bei solchen Ma schinen auch möglich, für die Spülluftbe- schaffung eine besondere Kolbenpumpe vor zusehen. In jedem Falle wirken deren Ar beitsbedarf und Arbeitsabgabe beim Aus gleich der Summen der sich für jeden Hub auf beiden Maschinenseiten ergebenden Ar beitsbeträge mit.
Haben einzelne Verdichterzylinder einen grösseren Durchmesser als der Zylinder, aus dem die Antriebsenergie entnommen wird, so können die diesem Zylinder zugekehrten Seiten ihrer Zylinder zusammen mit der jeweils auf der Rückseite des -#lerdichter- holbenteils befindlichen Differenzkolben fläche als Verdichterstufenraum oder Gas puffer ausgebildet sein.
Auch bei Verdichtern mit gerader Stu fenzahl und mit auf beide Maschinenseiten in gleicher Zahl verteilten Stufen, zum Bei spiel bei einem. vierstufigen Verdichter, bei dem auf jeder Maschinenseite je zwei Stu fen vorgesehen sind, ist die Erfindung mit Vorteil anwendbar;
denn es genügt zur Erreichung der angestrebten Entlastung des die beiden Flugkolben verbindenden Kupplungsgetriebes bei einem solchen Ver dichter nicht, die Gesamtdruckerhöhung im Verdichter so auf die Stufen zu verteilen, dass die beim Hin- und Rückhub umschriebe nen Diagramme (Nutzarbeitsflächen) der einzelnen Stufen bleich gross sind, sondern es müssen für jeden einzelnen Hub die für die beiden 3Zaschinenenseiten sich ergeben den Summen der Diagrammflächen, die zwischen der Linie p = O und der Linie liegen, die den Verlauf des absoluten Gas druckes bei diesem Hub in dem jeweils be trachteten Zylinderraum wiedergibt, einan der gleich sein.
Bei gleicher Verteilung der Nutzarbeitsflä chen auf beide Maschinen seiten können diese Summen beträchtlich voneinander abweichen.
Fig. .I veranschaulicht als Ausführungs beispiel der Erfindung einen dreistufigen Flugkolbenluftverdichter mit Brennkraft maschinenantrieb.
Der Flugkolben auf der rechten Maschi nenseite besteht aus dem Motorkolbenteil 3 und dem Verdichterkolbenteil 10 der zwei ten Verdichterstufe (Verdichterstufenraum 11) und aus der diese beiden Kolbenteile verbindenden Kolbenstange 7.
Auf der lin ken Maschinenseite ist der Flugkolben durch den Motorkolbenteil 2, den Verdich- terkolbenteil 8 der ersten Stufe (Verdichter- stufenraum 9), die die beiden Kolbenteile \? und 8 verbindende Kolbenstange 6 und durch den Verdichterkolbenteil 21 der drit ten Verdichterstufe (Verdichterstufenraum 22) gebildet.
Die beiden Flugkolben bewe gen sich gegenläufig, wobei der Motorkol- benteil 2 die Spülschlitze 4 und der Motor kolbenteil 3 die Auspuffschlitze 5 des Mo torzylinders 1 steuert. Die dem Motorzylin der zugekehrte Fläche des Verdichterkolben- teils 8 bildet zusammen mit dem Hubraum 30 des Zylinders der ersten Verdichterstufe die Spülluftpumpe. Die beiden Flugkolben ;
ili(l mittelst zweier zahnstangenpaare 12, 12' und mii diesen iin Eingriff stehenden. am Gehäuse des b1otorzylinders gelagerten Zwischenzahnrädern 13 zu genau gegen läufiger Bewegung miteinander gekuppelt. Der Kolbenteil 8 der ersten Verdichterstufe 9 saugt Luft durch die Saugventile 14 an und fördert sie über die Druckventile 15 in den Aufnehmer 16.
Von dort tritt sie durch die Saugventile 1 ? in den Verdicliterstufen- raum 11 der zweiten Stufe, wird von dort über die Druckventile 1.8 in den Aufnehmer 19 gefördert und von dort über das Saug ventil 2(1 dem Verdichterstufenraum 22 der dritten Stufe zugeführt, um schliesslich über das hrnc''Zventil ?3 in die Druckleitung einzutreten.
Das Druck- und das Volumenverhältnis sind bei der zweiten Verdichterstufe 11 grösser als bei den beiden andern Stufen, uni die Arbeitsbeträge beider Seiten auf dein Arbeitshub und auf dem Rückhub ein ander anzugleichen. Damit auch die Kolben kräfte, insbesondere am Ende des Arbeits hubes, auf beiden Seiten möglichst gleich gross sind, ist der Durchmesser des Kolben teils 10 der zweiten Stufe verhältnismässig gross.
Im Zy linderinantel der zweiten Stufe sind Ausschubventile 24 vorgesehen, über welche zu Beginn des Arbeitshubes ein Teil der durch die Ventile 1.7 angesaugten hlift in den Aufnehmer 16 zurückgeschoben wird, bis der Kolbenteil 10 die Ventile 24 überschritten hat.
Auch bei der ersten Ver- dichterstufe sind solche Ausschubventile 25 vorgesehen; die durch diese Ventile 25 wie der ausgeschobene Luft dient als Zusatz zu der von der Spülpumpe geförderten Spülluft und wird durch eine Leitung 26 nach dem als Spülluftaufnehmer dienenden Motorge häuse 33 gefördert. Die Spülpumpe ist mit Saugventilen 27 ini Zylindermantel der ersten Verdichterstufe und Druckventilen 28 in der Stirnwand 29 versehen. Diese Spülpumpe saugt Luft beim Arbeitshub an und fördert sie beim Rückhub in den Spül luftaufnehmer 33.
Dem auf diese Spül pumpe entfallenden Arbeitsbetrag muss zur Entlastung des hulplungsgetriebes ein ent sprechender vom Kolben 10 der zweiten Stufe bei seinem Rückbube zu leistender Arbeitsbetrag gegenüberstehen. Zu dem Zweck ist der dem Motorzylinder zuge kehrte Raum 3 2 des Zylinders der zweiten Stufe durch eine Wand 31 abgeschlossen und bildet einen Puffer, in dem beim Rück hub eine Verdichtung stattfindet. Ein teil weiser Ausgleich findet auch schon dann statt, wenn dieser Raum 32 mit der Atmo sphäre in Verbindung steht, da dann beim Rückhub der Gegendruck der Atmosphäre zu überwinden ist.
Die Druck- und Volu menverhältnisse in den drei Verdichter stufenräumen 9, Il, 22 und in den Hub räumen 30. 32 sind so, dass auf beiden Ma schinenseiten die Summe der von sämtlichen Gasdrücken an den Flugkolben abgegebenen Arbeiten einander sowohl während des Ar beitshubes, als auch während des Rück hubes möglichst gleich sind und das Kupp lungsgetriebe demzufolge in weitgehendem Masse entlastet ist.
Multi-stage with flying pistons rotating in opposite directions and with a cylinder from which the flying pistons draw drive energy with every second stroke. In Flugkolbeninmaschinen with counter-rotating pistons, it is known to necessarily connect them to each other in order to ensure the exact opposite speed through clutch gears, for example consisting of racks and interposed gears.
In order to be able to keep the clutch transmission as light as possible, it should be relieved of the transfer of mechanical work from one side of the machine to the other as far as possible. With multi-stage flight piston compressors. it has therefore suggested that both machine sides be designed to be the same as a mirror image, for example with a three-stage compressor to arrange a first, a second and a third stage on each machine side, i.e. a total of six compressor stage grooves.
Such a machine is naturally exceptionally long, that is, it obstructs space and consists of many parts. At. Flying piston compressors with internal combustion engine drives also have to have the scavenging pump used to obtain the engine scavenging air in two parts, one part on each side of the machine. are executed.
The mirror-inverted structure of the oil machine is dispensed with. by arranging the flushing pump on one side, for example, or by providing an unequal number of compressor stages on both sides of the machine, the clutch gear must transmit a more or less large amount of work from one side of the machine to the other on the working stroke and on the return stroke; It must therefore be made stronger and heavier than with completely symmetrical machines.
This increases the weight of the Flugkolbenniassen in an undesirable manner, makes the machine more expensive and, as a result of increased friction losses in the clutch transmission, also reduces the efficiency of the machine. The invention is intended for multi-stage flying piston compressors with opposite conditions flying pistons and with a cylinder.
from the flying piston at, take drive energy every second stroke and on the sides of which not all the same cylinder chambers are arranged in which gas pressures act on the flying pistons, the clutch gear is relieved of the transfer of significant work amounts from one side of the machine to the other.
This is achieved according to the invention in that both the pressure ratios (final pressure: initial pressure) and the volume ratios (final volume: initial volume) in all compression spaces, regardless of whether these spaces are used to convey gas or not, are of such a size that the The sum of the amounts of work exchanged between the gases trapped therein and the flying pistons on the two machine sides are as equal as possible to each other for both the working stroke and the return stroke.
A flying piston machine designed in this way can have the advantages of a machine that is built identically on both sides of the cylinder from which the drive energy is taken, without its <B> N </B> respect <B> i </B> the multiple parts and of the large space requirement.
Fig. 1 to 3 show pressure volume diagrams of a compressor stage room5 and are intended to illustrate possibilities of changing the work start on the work stroke or the work output on the return stroke.
In the diagram of Figure 1, the line B-C represents the compression of the sucked gas from the pressure p, to the pressure P, and the line C-E the expulsion of the compressed gas; the work submitted in the Ve.- density level space is represented by the area ABCEFA between these lines and the line <I> p = o </I>.
The amount of gas contained in the dead space l # T has also been compressed to the pressure p 1; in it is the part of the work delivered in the compressor step space during the working stroke stored up, which is delivered on the return stroke to the flying piston and further to the charge of the energy generator for the purpose of their compaction.
On the return stroke there is a work-releasing expansion from pressure p, to pressure p, according to line E-G and then at suction pressure p, drawing in a new amount of gas according to line G-B; the work done to the piston during the return stroke is represented by the area EFABGE and the work carried away to the outside with the gas pushed out of the compressor stage space is represented by the differential area BCEGB.
The size. the work performed during the working stroke or the return stroke, i.e. the size of the areas ABCEFA or EFABGE, is at a given suction pressure p ,. a function of the pressure ratio
EMI0002.0035
and the volume ratio
EMI0002.0037
For example, if you increase the volume ratio
EMI0002.0038
by connecting the space v'T to the dead space VT according to FIG. 2,
this gives a new diagram BC'EG'B. The original Dia gram BCEGB of Fig. 1 is shown in Fig. 2 with dashed lines. It can be seen from this that the work released during the working stroke in the compressor stage space has decreased according to the diagram area BCC'B, whereas the work stored and released again on the return stroke has increased according to the area <I> EGGE </I>;
the work BC'EG'B discharged to the outside is accordingly reduced compared to FIG. 1 in accordance with these areas.
In the diagram according to Fig. 3 is opposite your dashed original Diagratnin BCEGB of Fig. 1, the pressure ratio
EMI0003.0004
has been increased while the volume ratio
EMI0003.0006
stayed the same. As a result, the working stroke on the working stroke has increased in accordance with the area CC '' 'E "EC and the work of expansion in the first part of the return stroke has also increased in accordance with the area E" EGd "E".
It can be seen from this that it is possible, by choosing the pressure and volume ratios, to change within wide limits the work taken up in a compression stage space on the working hood and released on the return stroke, and thus also the difference between the two.
This makes it possible that even in the case of flying piston compressors with a cylinder from which the flying pistons draw drive energy every second stroke, and on both sides of which not all the same cylinder rooms are arranged, in which gas pressures on the flying pistons we ken, the sums of the two Machine sides in these compression spaces between the gases enclosed therein and the flying pistons, the work amounts exchanged are as equal as possible to one another both during the return stroke.
If, for example, with a three-stage flying piston compressor, two stages were arranged on one side of the machine and one on the other side of the machine and, as is otherwise generally the case in compressor construction, the total work requirement would be evenly distributed over these stages, i.e. the same pressure and volume ratios would be provided in all stages , so on one side two thirds, on the other side a third of the total work, and a sixth of the total work would have to be transferred from one side to the other through the clutch.
If, on the other hand, the pressure ratios in the two stages, which are arranged on one side of the machine, are smaller than the pressure ratio of the stage, which is solely on the other side of the machine, the sums of the on each can both during the working and during the return stroke of the two machine sides between the work amounts exchanged in the compression stage spaces, that is, compression spaces that serve to convey gas, enclosed gases and the flying pistons, must be approximately the same.
With a simple structure of the machine with a minimum number of compression chambers, a relieved, i.e. light transmission and an increase in overall economy by eliminating transmission losses are achieved. Instead of or in addition to changing the pressure ratio, the volume ratio of the individual compressor stage rooms can also be changed in the same way as specified for the pressure ratio.
However, this measure necessitates a reduction in the intake path GB (FIG. 1) to size G'B (FIG. 1) and thus the amount of gas drawn in by the piston per return stroke of this compressor stage space. This reduction in the suction volume can, however, easily be compensated for by an appropriate enlargement of the piston diameter, which is also advantageous in other respects. This is because it is advantageous for reducing the load on the transmission if the difference in the piston forces on both sides is as small as possible in all piston positions.
Experience has shown that this difference is greatest at the end of the working stroke. Since the piston force is now equal to the product of the specific pressure (p2) times the piston area, the areas of the pistons in the compressor stage spaces on the machine side with a small number of stages are preferably as large as possible.
The magnitude of the piston forces at the end of the working stroke can still be influenced within certain limits by using the horizontal extension line CE (Fig. 1), which is only valid for an infinitely large transducer, by dimensioning the transducer into which the gas is pushed out , increases more or less steeply about line CK, so that a higher final pressure p "_ is reached.
Sometimes it is desirable that the piston area of a stage is larger than the increase in the volume ratio requires. This would make the usable. The stroke volume of the stage in question would become too large and it would process more material than the other stages. To avoid this, in such a stage at the beginning of the working stroke part of the gas volume sucked in can be pushed out again, so that for example in FIG. 1 the point B indicating the start of compression is shifted on the line B-G.
If such a pushing out again is provided for a low-pressure cylinder of a flying piston air compressor with an internal combustion engine drive, then the amount of air pushed out again can be used as an additive to the scavenging air. The scavenging air pump can be formed by the side of one or more compressor cylinders facing the motor cylinder and the rear side of the flying piston parts working therein.
With such machines it is of course also possible to provide a special piston pump for the purge air supply. In any case, their work requirements and work output contribute to the equalization of the sums of the work amounts resulting for each stroke on both sides of the machine.
If individual compression cylinders have a larger diameter than the cylinder from which the drive energy is drawn, the sides of their cylinders facing this cylinder can be designed as a compression stage space or gas buffer together with the differential piston area located on the back of the respective piston part.
Even with compressors with an even number of stages and with the same number of stages distributed on both machine sides, for example with one. four-stage compressor, in which two stages are provided on each side of the machine, the invention can be used with advantage;
Because in order to achieve the desired relief of the clutch transmission connecting the two flying pistons in such a compressor, it is not sufficient to distribute the total pressure increase in the compressor to the stages so that the diagrams (useful working areas) of the individual stages circumscribed during the outward and return strokes are pale For each individual stroke, the sum of the diagram areas between the line p = O and the line that shows the course of the absolute gas pressure in the respective cylinder space under consideration must result for each individual stroke to be equal to one another.
With the same distribution of the usable work area on both sides of the machine, these sums can differ considerably.
Fig. I illustrates as an embodiment of the invention, a three-stage flying piston air compressor with internal combustion engine drive.
The flying piston on the right machine side consists of the motor piston part 3 and the compressor piston part 10 of the second compressor stage (compressor stage chamber 11) and of the piston rod 7 connecting these two piston parts.
On the left side of the machine, the flying piston is through the engine piston part 2, the compressor piston part 8 of the first stage (compressor stage chamber 9), which the two piston parts \? and 8 connecting piston rod 6 and formed by the compressor piston part 21 of the third compressor stage (compressor stage space 22).
The two flying pistons move in opposite directions, with the engine piston part 2 controlling the scavenging slots 4 and the engine piston part 3 controlling the exhaust slots 5 of the engine cylinder 1. The surface of the compressor piston part 8 facing the engine cylinder, together with the displacement 30 of the cylinder of the first compressor stage, forms the scavenging air pump. The two flying pistons;
ili (l by means of two toothed rack pairs 12, 12 'and with these in engagement. Intermediate gears 13 mounted on the housing of the engine cylinder coupled to exactly counter-rotating movement. The piston part 8 of the first compressor stage 9 sucks in air through the suction valves 14 and conveys it the pressure valves 15 in the transducer 16.
From there it passes through the suction valves 1? into the compressor stage space 11 of the second stage, from there it is conveyed via the pressure valves 1.8 into the receiver 19 and from there via the suction valve 2 (1 to the compressor stage space 22 of the third stage, finally via the hrnc''Zvalve? 3 to enter the pressure line.
The pressure and volume ratio are greater in the second compressor stage 11 than in the other two stages, so that the amounts of work on both sides on the working stroke and on the return stroke are to be equalized. So that the piston forces, especially at the end of the working stroke, are as equal as possible on both sides, the diameter of the piston part 10 of the second stage is relatively large.
In the cylinder barrel cylinder of the second stage, ejection valves 24 are provided, via which at the beginning of the working stroke part of the hlift sucked in by the valves 1.7 is pushed back into the transducer 16 until the piston part 10 has exceeded the valves 24.
Such ejection valves 25 are also provided in the first compressor stage; the air expelled through these valves 25 serves as an additive to the scavenging air conveyed by the scavenging pump and is conveyed through a line 26 to the housing 33 that serves as a scavenging air receiver. The flushing pump is provided with suction valves 27 in the cylinder jacket of the first compressor stage and pressure valves 28 in the end wall 29. This flushing pump sucks in air on the working stroke and conveys it into the flushing air receiver 33 on the return stroke.
The amount of work allotted to this flushing pump must be countered by a corresponding amount of work to be performed by the piston 10 of the second stage in his backbone to relieve the load on the hulplungsgetriebes. For this purpose, the space 3 2 of the cylinder of the second stage, which is facing the engine cylinder, is closed off by a wall 31 and forms a buffer in which compression takes place during the return stroke. A partial compensation also takes place when this space 32 is connected to the atmosphere, since the counterpressure of the atmosphere must then be overcome during the return stroke.
The pressure and volume ratios in the three compressor step rooms 9, II, 22 and in the stroke rooms 30. 32 are such that on both sides of the machine the sum of the work given by all gas pressures to the flying piston is mutually exclusive during the work stroke, and during the return stroke are as equal as possible and the clutch transmission is therefore largely relieved.