DE450822C - Free-flying piston compressor - Google Patents

Description

Freiflugkolben-Verdichter. Es sind Flugkolbenverdichter bekannt, bei welchen der Kolben .des Verdichters durch expandierende Gase oder Dämpfe ohne Vermittlung eines Gestänges hin und her bewegt wird. Hierbei kann der Verdichtungsraum für die Luft und der Arbeitsraum der expandierenden Gase oder Dämpfe in einem Zylinder vereinigt sein; es können aber auch zwei getrennte Zylinder verwendet werden, wobei dann der Arbeits- und Verdichterkolben durch eine gemeinsame Kolbenstange verbunden sind.Free-flying piston compressor. There are flying piston compressors known at which the piston of the compressor by expanding gases or vapors without intermediation a linkage is moved back and forth. Here, the compression space for the Air and the working space of the expanding gases or vapors combined in one cylinder be; but it can also be used two separate cylinders, in which case the Working and compressor pistons are connected by a common piston rod.

Ein Nachteil dieser Flugkolbenverdichter, wie überhaupt sämtlicher Freiflugkolbenmaschinen, besteht darin, daß infolge Fortfalles des Gestänges und des Schwungrades die Gleichförmigkeit des Ganges zu wünschen übrigläßt und die Maschine leicht von selbst zum Stillstand kommt. Diese Nachteile sollen durch vorliegende Erfindung behoben werden.A disadvantage of these flying piston compressors, like all of them Free-flight piston machines, consists in that as a result of the elimination of the linkage and of the flywheel, the uniformity of the gear leaves something to be desired and the machine comes to a standstill easily on its own. These disadvantages are addressed by the present Invention to be remedied.

Die Erfindung besteht darin, daß der Freiflugkolben mit dem Feldmagneten oder denn Anker einer hin und her gehenden, Wechselstrom erzeugenden elektrischen Maschine, die sowohl als Motor wie als Generator betrieben werden kann, vereinigt ist. Diese elektrische Maschine arbeitet auf ein kräftiges Netz oder ist mit einem Schwungradgenerator elektrisch gekuppelt. Die Gleichförmigkeit der Bewegung wird dann durch die synchronisierenden Kräfte aufrechterhalten, indem bei einem Voreilen. des Kolbens bzw. des hin und her gehenden Teiles der elektrischen Maschine diese als Generator arbeitet und Strom an das Netz oder den Schwungradgenerator abgibt, während bei einem Zurückbleiben des Kolbens Strom aus dem Netz oder dem Schwungradgenerator entnommen wird, die mit dem Verdichter vereinigte elektrische Maschine also als Motor arbeitet. Alle Unregelmäßigkeiten, wie sie beispielsweise durch ungleichförmiges Gemisch, schlechte Verbrennung (bei Verbrennungsmaschinen), durch Undichtigkeiten der Kolben und Ventile oder durchmomentane Belastungsänderungen verursacht werden, können auf diese Weise unschädlich gemacht werden. Bei größeren oder bleibenden Belastungsänderungen wird die Füllung oder das Gemisch usw. in bekannter Weise mittels Regelvorrichtungen geändert.The invention consists in that the free-flight piston with the field magnet or because the anchor of a reciprocating, alternating current generating electrical Machine that can be operated both as a motor and as a generator, combined is. This electrical machine works on a powerful network or is with one Electric flywheel generator coupled. The uniformity of the Movement is then sustained by the synchronizing forces by at an advance. of the piston or the reciprocating part of the electrical Machine this works as a generator and electricity to the grid or the flywheel generator emits, while if the piston remains behind, current from the network or the Flywheel generator is removed, the electrical combined with the compressor So machine works as a motor. Any irregularities, such as those for example due to non-uniform mixture, poor combustion (with internal combustion engines), through leaks in the pistons and valves or through momentary changes in load can be rendered harmless in this way. With larger ones or permanent changes in load, the filling or the mixture etc. is known in the art Way changed by means of regulating devices.

Auf Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Das Beispiel betrifft einen Verdichter, bei welchem Verdichtungs- und Arbeitsraum in ein und denselben Zylinder verlegt sind. Es sind Al und A2 zwei Zylinder, Bi und B2 die Kolben, die mit dem Feldmagneten C ein gemeinsames Stück bilden. Der Feldmagnet wird durch eine (nicht gezeigte) Spule mittels Gleichstrom erregt. D ist der Stator der elektrischen Maschine. Seine Wicklung F steht beispielsweise mit dem Schwungradgenerator G in Verbindung. Der Kolben werde durch die Verbrennung eines Rohöl-Luft-Gemisches nach dem Dieselverfahren in Bewegung versetzt, wobei die Arbeitsweise nach dem Diagramm der Abb. a erfolge. Beim Rückgange des Kolbens ist der Zylinder von der vorhergehenden Spülung her mit Frischluft angefüllt. Diese wird von a bis b verdichtet; es öffnen sich die Druckventile H, und die verdichtete Luft wird zum Teil in den (nicht gezeigten) Druckluftbehälter geschoben. Hat der Kolben die Schlitze I( überdeckt, so wird in c die Verdichtung fortgesetzt, bis der Kolben in d seine Endlage erreicht. Der durch Ventil L eingespritze Brennstoff entzündet sich in bekannter Weise in der .hocherhitzten Luft und verbrennt mit -annähernd gleichbleibendem Druck bis zur Kolbenstellung in Punkte. Sind die Schlitze I( wieder erreicht, so findet eine kurze Entladung auf Luftbehälterdruck von: t Ibis ,g statt. Bei der weiteren Vorwärtsbewegung des Kolbens expandieren - die verbliebenen Gase bis h, wo der Atmosphärendruck erreicht ist und die SpülluftventileM geöffnet werden. In i werden die Auspuffschlitze N freigegeben. und die bereits mit Spülluft verdünnten Abgase ausgetrieben, worauf bei a das Spiel von neuem beginnt.In Fig. I, an embodiment of the invention is shown schematically. The example relates to a compressor in which the compression and working space are relocated to one and the same cylinder. Al and A2 are two cylinders, Bi and B2 the pistons, which form a joint piece with the field magnet C. The field magnet is excited by a coil (not shown) using direct current. D is the stator of the electrical machine. Its winding F is connected to the flywheel generator G, for example. The piston is set in motion by the combustion of a crude oil-air mixture according to the diesel process, the mode of operation being carried out according to the diagram in Fig. A. When the piston moves back, the cylinder is filled with fresh air from the previous flushing. This is compressed from a to b; the pressure valves H open and some of the compressed air is pushed into the compressed air tank (not shown). If the piston has covered the slits I (, the compression is continued in c until the piston reaches its end position in d. The fuel injected through valve L ignites in the known manner in the superheated air and burns with an almost constant pressure until When the slots I (are reached again, there is a brief discharge to the air tank pressure of: t Ibis, g. As the piston continues to move forward, the remaining gases expand to h, where atmospheric pressure is reached, and the purge air valvesM In i the exhaust ports N are released and the exhaust gases, which have already been diluted with scavenging air, are expelled, whereupon the game begins anew at a.

Die Brennstoffmenge ist hierbei so zu regeln, daß die positive Arbeitsfläche c-d-s-f-g ungefähr gleich der negativen Arbeitsfläche a-b-g-h wird. Die Masse der hin und her gehenden Teile ist ferner so bemessen, daß das Arbeitsspiel in einer bestimmten, durch die Periodenzahl des Schwungradgenerators G gegebenen Zeit vollendet wird. Wird die positive Arbeitsfläche infolge Belastungsschwankungen gegenüber der negativen Arbeitsfläche zu klein, so vermindert sich die Geschwindigkeit des Feldmagneten gegenüber dem synchron mitlaufenden Generator; es entsteht in bekannter Weise ein synchronisierender Strom, der bestrebt ist, die Bewegung des hin und her gehenden Teiles mit der Bewegung des Schwungradgenerators in übereinstimmung zu bringen.The amount of fuel is to be regulated so that the positive working area c-d-s-f-g becomes roughly equal to the negative working area a-b-g-h. The bulk of the reciprocating parts is also dimensioned so that the work cycle in one certain time given by the number of periods of the flywheel generator G. will. Is the positive work surface due to load fluctuations compared to the negative working area is too small, the speed of the field magnet is reduced compared to the synchronously running generator; it arises in a known manner synchronizing current that seeks the movement of the reciprocating Part to bring the movement of the flywheel generator into agreement.

An Stelle des Zweitakt-Dieselverfahrens mit Vereinigung von Luft- und Arbeitszylinder können natürlich auch andere geeignete Arbeitsverfahren Anwendung finden und sowohl für die Luft wie für die Arbeitsgase besondere Zylinder vorgesehen werden, wobei dann die Kolben durch eine gemeinsame Kolbenstange oder auch durch ein Hebelwerk miteinander verbunden sein können. Das im Beispiel gezeigte Verfahren hat den großen Vorteil, daß außer denn Brennstoffventil keine gesteuerten Ventile benötigt werden., die Ventile und Schlitze vielmehr selbsttätig oder durch die Bewegung des Kolbens öffnen und schließen. An Stelle von Brennstoff-Luft-Gemischen könnte auch Dampf zum Antrieb der Kolben verwendet werden.Instead of the two-stroke diesel process with the combination of air and working cylinders, other suitable working processes can of course also be used and special cylinders are provided for both the air and the working gases, the pistons then being connected to one another by a common piston rod or by a lever mechanism could be. The method shown in the example has the great advantage that, apart from the fuel valve, no controlled valves are required, the valves and slots rather open and close automatically or by the movement of the piston. Instead of fuel-air mixtures also steam could be used to drive the pistons.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Freiflugkolben-Verdichter, dessen Kolben durch expandierende Gase oder Dämpfe hin und her bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben zur Erzielung eines gleichförmigen Ganges mit einer hin und her gehenden elektrischen Maschine, die auf ein Netz geschaltet oder mit einem Schwungradgenerator elektrisch gekuppelt ist, vereinigt sind.- -a. Freiflugkolben-Verdichter nach Anspruch i, dadurch -gekennzeichnet, daß die Verdichtung der Luft und die Expansion der Arbeitsgase im gleichen Zylinder vor sich geht.PATENT CLAIMS: i. Free-flight piston compressor with pistons through expanding gases or vapors are moved back and forth, characterized in that that the piston to achieve a uniform gear with a reciprocating electrical machine that is connected to a network or with a flywheel generator is electrically coupled, are united.- -a. Free-flight piston compressor according to claim i, characterized in that the compression of the air and the expansion of the working gases going on in the same cylinder.