Flugkolbenverdichter mit mindestens zwei synchron laufenden Brennkraftkolben. Die Erfindung bezieht sich auf einen Flugkolbenverdichter mit mindestens zwei synchron laufenden Brennkraftkolben, von denen der eine einen Verdichtungshub, wäh rend der andere einen Expansionshub aus führt. Gemäss der Erfindung hat der Zylin der des einen Kolbens ein Organ zur Steue rung von Anlassdruckluft und der Zylinder des andern Kolbens ein Organ zum Ablassen von darin verdichteter Luft.
Es wurde schon vorgeschlagen, zum An lassen von Flugkolbenverdichtern einen oder mehrere Kolben mit Hilfe einer gespannten Feder aus der äussern in die innere Hubend- lage zu schieben, wobei der Kolben im Zy linder befindliche Luft verdichtet. In der in- nern Hubendlage soll dann in die verdichtete Luft Brennstoff eingeführt werden, der zur Zündung gelangt. Hernach kann der nor male Betrieb aufgenommen werden.
Weiter wurde schon vorgeschlagen, zum Anlassen von Flugkolbenmaschinen einen der Kolben in der äussern Hubendlage mit tels Druckluft zu beaufschlagen. Bei der Verschiebung des Kolbens aus der äussern in die innere Hubendlage entsteht dann im Arbeitsraum des Verbrennungszylinders eine Verdichtung der Luft, die eingespritzten Brennstoff zur Zündung bringt.
Der Nachteil dieser bekannten Anlassver- fahren besteht darin, dass für die Verdich tung der Luft eine , grosse Arbeit benötigt wird, so dass die Entspannungsarbeit der Feder bezw. der Anlassluft oft nicht genügte, um die Zündtemperatur herzustellen. Das Weiterlaufen der Maschine ist dann in Frage gestellt.
Um die Zündtemperatur auf alle Fälle zu erreichen, wurde schon vorgeschlagen, während des Verdichtungshubes im Brenn kraftzylinder einen Teil der Luft vor der Verdichtung durch ein von Hand gesteuertes Ablassventil abzuführen. Dabei könnte aber auch eine zu grosse Luftmenge abgeführt werden. Die zum Anlassen verwendete Ener gie ist dann so gross, dass der Brennkraft kolben über seine innere Hubendlage hinaus getrieben wird und Schäden entstehen können.
Bei dem Flugkolbenverdicliter nach der Erfindung kann das Ablassen von verdich teter Luft an die zum Anlassen bestimmte Energiezufuhr dadurch angepasst sein, dass das Organ zur Steuerung von Anlassdruck luft und das Organ zum Ablassen von ver dichteter Luft in Abhängigkeit von der Be wegung der Kolben gesteuert werden.
Bei Flugkolbenverdichtern, bei welchen im Betrieb in die Brennkraftzylinder Brenn stoff eingespritzt wird, können noch Sperr vorrichtungen vorgesehen sein, von denen die eine während des Anlasshubes eine Brennstoffeinspritzung in den mit dem An lassorgan versehenen Zylinder verhindert, die andere während des Betriebes die Zufuhr von Anlassluft und das Ablassen von ver dichteter Luft verhindert.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist auf der Zeichnung verein facht dargestellt.
Fig. 1 zeigt den Schnitt durch einen Flugkölbenverdichter nach der Erfindung, Fig. 2 den Druckverlauf in dem mit dem Anlassorgan versehenen Zylinder während des Anlasshubes und Fig. 3 den Druckverlauf in dem mit dem Entlastungsorgan versehenen Zylinder wäh rend des Anlasshubes.
Der Flugkolbenverdichter nach Fig. 1 besitzt in zwei Arbeitszylindern 1 und 2 vier Brennkraftkolben 3, 4, 5 und 6. Die Brennkraftkolben 4 und 5 sind mit Hilfe des Verdichterkolbens 7 miteinander verbunden. Die Brennkraftkolben 3 und 6 besitzen je einen besonderen Verdichterkolben 8 und 9 und sind mit Hilfe der Kolbenstangen 34 und 35 und der Joche 36 und 37 über die Zugstangen 38 und 39 miteinander verbun den. Von je zwei der miteinander verbun denen Kolben führt der eine einen Expan- sionshüb aus, während der andere eine Ver dichtung bewirkt.
Auch die Brennkraft- kolbenpaare 3, 4 oder 5, 6 sind in nicht gezeichneter Weise, zum Beispiel durch Schubstangen und Kipphebel, miteinander synchronisiert, so dass alle vier Kolben zur gleichen Zeit ihre Hubendlagen erreichen.
Das zu verdichtende Mittel wird aus den in nicht gezeigter Weise absperrbaren Saug leitungen 14 über die Saugventile 13 in die Verdichterzylinder 10, 11 und 12 eingeführt und über die Druckventile 15 in die Förder- leitungen 16 gepresst. Die Verbrennungsluft strömt den Arbeitszylindern 1 und 2 durch die Spülleitungen 17 zu, während die Ver brennungsgase durch die Gasleitungen 18 abgeführt werden. Brennstoff wird von nicht gezeichneten Brennstoffpumpen durch die Leitungen 19 den Brennstoffventilen 20 der Zylinder 1, 2 zugeführt.
Im Arbeitszylinder 1 ist ein Ablassventil 21 angeordnet, welches den Arbeitsraum über die Leitung 22 mit der Spülluftleitung 17 verbindet. Im Arbeitszylinder 2 ist ein Anlassventil 23 vorgesehen, an welches eine Pressluftflasche 24 durch die Leitung 25 ein geschlossen ist. Beide Ventile 21 und 23 werden durch Kolben im Druckluftzylinder <B>2 6</B> bezw. 27 geöffnet und durch Federn 28 bezw. 29 geschlossen.
Die Zylinder 26 und 27 sind mit der Flasche 24 durch die Leitungen 30 und 31 verbunden. In diesen Leitungen ist je ein Ventil 32 bezw. 33 vorgesehen, welches durch einen nichtgezeichneten Servomotor betätigt werden kann. Die Servomotoren sind über die Leitungen 40 und 41 für bei spielsweise pneumatische, elektrische, hy draulische oder mechanische Mittel mit einem Impulsgeber 42 verbunden,
der seiner seits über den Hebel 43 unter dem Einfluss der Bewegung des Joches 36 und damit der Bewegung des Kolbens 3 steht. Beeinflusst durch die Bewegung des Kolbens 3 verbin den die Ventile 32 und 33 die Zylinder 26 und 27 entweder mit der Flasche 24 oder mit der freien Atmosphäre. Dabei öffnen die Kolben in den Zylindern 26 und 27 un ter dem Druck der Anlassluft die Ventile bezw. sie schliessen sie unter dem Druck der Federn.
Zum Anlassen der Maschine werden die Saugleitungen 14 der Verdichterzylinder ab- gesperrt und dann die Kolben 3 bis 9 mittels einer nichtgezeichneten Schaltvorrichtung in die in Fig. 1 dargestellte Stellung gebracht. Dabei werden die Ventile 32 und 33 geöffnet und Druckluft aus der Flasche 24 strömt in die Zylinder 26 und 27 und öffnet sowohl das Ablassventil 21 des Zylinders 1, als auch das Anlassorgan 23 des Zylinders 2.
Aus der Flasche 24 strömt über die Lei tung 25 Anlassluft in den Zylinder 2, so dass die Brennkraftkolben 5 und 6 in die äussere Hubendlage getrieben werden. Zur gleichen Zeit wird der Brennkraftkolben 4 über den Verdichterkolben 7 und der Brennkraftkol- ben 3 mit Hilfe der Joche 36 und 37 und der Stangen 38 und 39 in die innere Hub- endlage gedrückt. Bis zum Abschluss der den Arbeitsraum des Zylinders 1 mit dem Auslasskanal 18 verbindenden Schlitze wird im Zylinder keine Luft verdichtet. Nach dem Abschluss der Schlitze kann immer noch ein Teil der im Zylinder 1 eingeschlossenen Luft durch das Ablassventil 21 und die Lei tung 22 in den Spülluftkanal 17 entweichen.
Während des Auswärtshubes der Brenn- kraftkolben 5 und 6 und des Einwärtshubes der Brennkraftkolben 3 und 4 werden die Steuerorgane 32 und 33 durch den Impuls geber 42 umgesteuert. Es entsteht dann eine Verbindung zwischen den Steuerzylindern 26 und 27 und dem Freien, so dass in ihnen eingeschlossene Luft abströmen kann und so wohl das Anlassventil 23, als auch das Ab lassventil 21 geschlossen werden. Die in den Zylinder 2 eingeführte Anlassluft verschiebt dann die Brennkraftkolben 5 und 6 in die äussere Hubendlage, während im Zylinder 1 die dort eingeschlossene Luft weiter verdich tet wird.
In der Nähe der innern Hubendlage der Brennkraftkolben 3 und 4 wird durch das Brennstoffventil 20 des Zylinders 1 Brennstoff in die verdichtete Luft ein geführt, der sich entzündet, worauf die Ver brennungsgase die Brennkraftkolben 3 und 4 wieder in die äussere Hubendlage drücken.
Zu gleicher Zeit werden die Brennkraft- kolben 5 und 6 in die innere Hubendlage ge- schoben, wobei die eingeschlossene Luft ver dichtet wird. Darauf wird auch durch das Brennstoffventil 20 des Zylinders 2 Brenn stoff eingeführt. Beim dritten Hub nach dem Anlasshub befindet sich die Maschine im nor malen Lauf, so dass die Saugleitungen 14 ge öffnet werden können, worauf in den Zylin dern 10 bis 12 das aus den Leitungen 14 zu geführte Mittel verdichtet wird.
Im Diagramm nach Fig. 2 ist als Abs zisse der Hubweg 1 aufgetragen und als Or dinate der Druck p im Zylinder 2. Die An lassluft wird beim Anlasshub unter dem Druck pa während der Hubstrecke a zuge führt. Nach Abschluss des Anlassventils ent spannt sich der Zylinderinhalt gemäss der Linie e und entlädt sich am Hubende beim Punkt P des Diagrammes durch die Auslass- schlitze. Die schraffierte Fläche stellt die Arbeit dar, welche durch die Anlassluft beim ersten Anlasshub geleistet wird.
In Fig. 3 ist als Abszisse der Weg l der Kolben gewählt und als Ordinate der Druck p der Luft im Zylinder 1. Während der Hubstrecke s bleiben die Auslassschlitze of fen, es findet daher keine Drucksteigerung statt.
Während der Hubstrecke b bleibt beim Anlasshub noch das Ablassventil offen, der Druck steigt schwach an, entsprechend den Strömungswiderständen im Ablassventil. Beim Punkt 0 des Diagrammes wird das Ablassventil geschlossen und der Druck im Zylinder 1 steigt rasch und steil zum Ver- dichtungsenddruck p, Die während des Anlasshubes für die Verdichtung erforderliche Arbeit wird durch die schraffierte Fläche dargestellt.
Die Ver dichtungsarbeit muss um soviel kleiner sein als die Antriebsarbeit, dargestellt durch die schraffierte Fläche in Fig. 2, dass die Ver luste für die golbenreibungs- und Kompres- sorarbeit gerade aufgebracht werden. Die Verdichtung in dem mit dem Anlassventil versehenen Zylinder wird bis zu dem für die Selbstzündung erforderlichen Druck ge trieben.
Es können auch - wie bei bekannten Dieselmaschinen - Sperrvorrichtungen vor- gesehen sein, welche die Zuführung von Brennstoff in den mit dem Anlassorgan ver- sehenen Zylinder während des Anlasshubes bezw. das Offnen des Anlassorganes und des Ablassorganes während des normalen Be triebes mit Brennstoffzuführung verhindern. Insbesondere wenn die Brennstoffpumpen durch den Druck im Arbeitszylinder ange trieben und gesteuert werden, sind solche Sperrvorrichtungen zweckmässig, damit nicht schon beim Anlasshub Brennstoff in den Zy linder eingeführt wird.
Weitere Vorrichtun gen können dafür sorgen, dass am Ende des Anlasshubes nur eine geringe Menge von Brennstoff in den mit dem Ablassventil ver- sehenen Zylinder eingeführt wird, um eine unzulässige Beschleunigung der Arbeitskol ben zu vermeiden.
Das Anlassventil 23 und das Ablassventil 21 können zu gleicher Zeit geöffnet und zu gleicher Zeit geschlossen werden. Das eine Ventil kann aber auch später geöffnet oder geschlossen werden als das andere. Beide Organe können sowohl zu verschiedenen Zei ten geöffnet, als auch geschlossen werden.
Die erste Zündung beim Anlasshub kann durch eine Zündvorrichtung beispielsweise einen Glühkopf, eine Heizspirale oder eine elektrische Funkenstrecke bewirkt werden. Zum Anlaufen kann auch ein besonderer Brennstoff, der leicht zündet, zum Beispiel Petrol, Benzin oder Benzol eingespritzt wer den. Der zum Anlassen verwendete Brenn stoff kann vorgewärmt werden, um eine ein wandfreie Zerstäubung zu erhalten und die Zündung zu erleichtern.
Die beiden Kolbenpaare können mittels hydraulischer, mechanischer oderelektrischer Synchronisiervorrichtungen in Gleichlauf ge halten werden. Die Kolben können auch in zwei voneinander getrennten Zylindern an geordnet sein. Schliesslich können auch zwi schen den Kolben eines Kolbenpaares Syn- chronisiervorrichtungen vorgesehen sein.
Flugkolbenverdichter nach der Erfin dung können zum Antrieb von Verdichtern verwendet werden. Das verdichtete Mittel kann allein oder zusammen mit Verbren nungsgasen zum Antrieb von Expansions maschinen, Turbinen oder Kolbenmaschinen. verwendet werden. Es können Druckgas- oder Druckluftnetze mittels Flugkolbenver- dichtern gemäss der Erfindung gespeist wer den, denen die Druckgase oder die Druckluft zum Betrieb von Druckluftapparaten, bei spielsweise zum Antrieb von Werkzeugen und Werkzeugmaschinen, entnommen wird.
Auch zur Spülung und Verbrennung not wendige Luft kann den Verdichtern, welche durch die Flugkolben angetrieben werden, entnommen werden.
Damit der Anlasszylinder mit genügend viel Anlassluft gefüllt werden kann, hat das Anlassventil zweckmässig einen verhältnis mässig grossen Durchgangsquerschnitt und wird jeweils rasch geöffnet, oder die Flug kolben können durch eine Sperrvorrichtung festgehalten werden, bis der Zylinder mit Anlassluft auf den vollen Druck geladen ist.
Während des Anlassvorganges bleiben die Verdichter vorteilhaft ohne Gegendruck. 11Zuss die Maschine in eine bereits unter Druck stehende Sammelleitung fördern, so kann zwischen den Flugkolbenverdichter und die Sammelleitung ein Ausgleichsraum einge schaltet werden, der von der Sammelleitung abgesperrt und mit dem Freien verbunden werden kann. Zum Anfahren wird der Aus gleichsraum mit dem Freien verbunden. Dann wird die Verbindung mit dem Freien langsam geschlossen, bis der Druck im- Aus gleichsraum auf den Druck in der Sammel- leitung gestiegen ist.
Darnach wird die Ver bindung mit der Sammelleitung geöffnet und zu gleicher Zeit die Verbindung mit dem Freien geschlossen.