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Schnellaufender Kolbenkompressor Die Erfindung betrifft schnellaufende
Kolbenkompressoren, und zwar insbesondere solche, welche zur unmittelbaren Speisung
von Brennkraftmaschinen verwendet werden sollen.
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Bei derartigen Kompressoren kommt es besonders darauf an, den schädlichen
Raum möglichst klein zu halten, da hier ein unmittelbares überschieben der Luft
in den Arbeitszylinder erfolgt und so eine Verringerung der Leistung des.Kompressors
den Gesamt#virkungsgrad des Motors herabsetzt. Außerdem werden bei diesen Kompressoren
besondere Anforderungen an die Ventile gestellt, da der Kompressor .dieselben Hübe
wie der Arbeitszylinder ausführen muß, also sehr schnellaufend ist.
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Der Erfindung gemäß werden nun diese Bedingungen erfüllt, indem auf
dem Zylinderumfang Ein- und Auslaßschlitze vorgesehen sind und diese durch auf dem
feststehenden Zylinder in ihrer Umfangsrichtung bewegte Ringschieber gesteuert werden.
Diese Ringschieber können selbstverständlich in üblicher Weise mit Schlitzen versehen
sein.
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Bekannt ist es bereits bei Kompressoren, den mit Steuerschlitzen versehenen
Zylinder zu drehen, in bezug auf einen feststehenden Ring. Diese Ausführungsformen
waren aber für schnellaufende Kompressoren vollkommen unbrauchbar, da hierdurch,
infolge der vergrößerten Reibung und der zu bewegenden Massen, bedeutend größere
Kräfte gebraucht wurden. Für Kompressoren, die axial mit Verbrennungsräumen angeordnet
sind, konnte eine derartige Ausführungsforen überhaupt nicht angewendet werden,
da sich der ganze Druck des Verbrennungsraumes auf die Drehlager des Zylinders übertragen
würde und so eine schnelle Abnutzung derselben bewirken würde.
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Um in ein und demselben Zylinderquerschnitt zugleich Ein- und Auslaß
steuern zu können, können zwei Ringschieber, die aufeinanderliegen, um den Zylinder
gelegt werden und sich gegeneinander bewegen, wodurch außerdem eine schnellere Freigabe
und ein schnellerer Abschluß der Schlitze erfolgt. Um nun bei derartigen Kompressoren
die Steuerteile möglichst gering zu halten, werden vorteilhaft bei Nebeneinanderanordnung
mehrerer Zylinder gleichartige Schlitze steuernde Schieber durch ein und dieselbe
Zugstange bewegt. Dabei können auch einzelne dieser Zylinder mit versetztem Kolben
arbeiten, worunter zu verstehen ist, daß der eine Kompressor in einer anderen Phase
seinen Arbeitstakt ausführt als ein neben ihm oder unter ihm liegender Kompressor.
Es ist dann lediglich bei Anordnung der Steuerschlitze Rücksicht auf diese Gegenläufigkeit
zu nehmen.
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Die Anordnung von in ihrer Umfangsrichtung bewegten Ringschiebern,
insbesondere von zwei konzentrisch ineinander angeordneten Ringschiebern, machte
eine besondere Ausbildung des Gehäuses erforderlich, um eine gute Abdichtung zu
erhalten und
außerdem den Bau der Motoren nicht zu kompliziert zu
gestalten, wobei den Festigkeitsbedingungen Genüge geleistet werden mußte.
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Der Erfindung gemäß werden besonders in den Fällen, in denen mehrere
axial hintereinander angeordnete Kompressoren vorgesehen sind, die Ringschieber
auf in der Zylinderbohrung angeordneten Innenbuchsen geführt, während der äußere
Zylinderkörper um die Schieber, ein Gehäuse für dieselben bildend, herumgeführt
ist. Die äußeren Zug-und Biegungskräfte werden dabei von diesem äußeren Zylinderkörper
aufgenommen.
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Durch diese Anordnung wird der schädliche Raum auf ein Mindestmaß
beschränkt und außerdem der Bau der Steuerteile außerordentlich einfach. Durch geringen
Hub der Steuerteile kann dabei eine große Gesamtdurchlaßweite erhalten werden, da
die Steuerschlitze auf dem ganzen Umfange des Zylinders angebracht werden können.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Abb. i ist ein Längsschnitt durch einen mit vier Kompressorräumen versehenen
Verbrennungs- oder Explosionsmotor.
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Abb. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie A-B der Abb. i.
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Abb. 3 ist ein Längsschnitt durch einen Teil der Vorrichtung im größeren
Maßstabe.
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Abb.4 zeigt in Abwicklung die verschiedenen Stellungen der Steuerringe
in bezug aufeinander und in bezug auf die Steuerschlitze im Zylinder.
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Abb. 5 ist das zugehörige Steuerdiagramm. Abb. 6 zeigt schematisch
die Stellung der die Schieber bewegenden Kurbeln.
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Bei der Ausführungsform nach den Abb. i bis 6 besteht der Motorkörper
aus dem aus mehreren Zylinderstücken zusammengesetzten Außenzylinder a und den mindestens
in einem Teil dieser Außenzylinder eingesetzten Zylinderstücken b. Auf konischen
Flächen dieser inneren Zylinderstücke oder auch der .l#"ußenzyliuder a sind die
Steuerringe c. cl angeordnet. Die Innenflächen dieser Steuerringe sind gleichfalls
kegelig gestaltet. Der Andruck der Steuerringe gegen ihre Dichtungsflächen wird
durch die Ringe d geregelt, die mittels der Schrauben h, h, verstellbar sind.
In dem Längsschnitt werden die Stellschrauben einiger Ringe nicht sichtbar, da die
Schrauben versetzt zueinander angeordnet sind.
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Der Innenzylinder b bzw. der Außenzylinder a ist mit Schlitzen
e, e, auf seinem ganzen Umfange versehen. Die Schlitze e dienen als Auslaßschlitze,
die Schlitze e, als Einlaßschlitze für die Kompressoren. Wie insbesondere die Abb.
2 erkennen läßt, sind die Ringschieber c, c, gleichfalls mit Steuerschlitzen g,
g,. versehen. Die Länge und Stellung dieser Steuerschlitze g, g, ist derart gewählt,
daß bei einer periodischen Hin- und Rückdrehung der Steuerringe Auslaß- und Einlaßzeiten
richtig gesteuert werden.
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Zur Verdrehung der Ringe c, c,. dienen Schubstangen k, Izi,
die mittels Exzenter s
von einer Steuerwelle t aus angetrieben werden. Diese
Schubstangen wirken mittels schwenkbar angeordneter Hebel a4 auf die betreffenden
Ringschieber und bewirken so eine Verdrehung derselben. Bei \Tebeneinanderordnung
von mehreren Kompressoren werden sämtliche Ringe durch eine einzige Schubstange
k und sämtliche äußeren Ringe durch eine Schubstange k, gesteuert.
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In der in Abb.2 dargestellten Ausführungsform ist angenommen, daß
die beiden Zylinder mit um i8o° versetzfen Hüben arbeiten. Infolgedessen sind auch
die Steuerschlitze in den Ringschiebern beider Zylinder abweichend voneinander angeordnet,
so daß also bei dem einen Zylinder bei der Hinbewegung und beim anderen Zylinder
bei der Rückbewegung der Stange k1 der Abschluß der Einlaßöffnungen erfolgt. Es
ist dabei nicht unbedingt erforderlich, daß die Kompressoren um i8o° versetzt sind,
sondern sie können auch um einen geringeren Kurbelwinkel versetzt sein und trotzdem
von ein und derselben Stange gesteuert werden.
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In Abb. q. ist die Stellung der Schieber in den verschiedenen Phasen
dargestellt. Die zugehörigen Steuerphasen sind in dem daneben angeordneten Steuerdiagramm
mit gleichen Ziffern bezeichnet. Mit Ziffer i ist die untere Totpunktlage, mit Ziffer
2 der Moment des öffnens des Druckschiebers, d. h. also die Stellung 45' versetzt
gegenüber der unteren Totpunktlage, bezeichnet, mit 3 die um cgo° gegenüber der
unteren Totpunktlage versetzte Stellung, mit q. die um igo° versetzte Stellung und
mit 5 die um 270° versetzte Stellung, und zwar in allen Fällen für Saug- und Druckseite.
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Die Bewegungsrichtung der Schieber für die betreffende Steuerphase
ist mit Pfeilen angedeutet oder, wenn sich der Schieber in einem Totpunkt befindet,
durch einen Kreis.
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Die Saug- und Druckstutzen Z und m sind an Kanäle n angeschlossen,
die halbkreisförmig den Zylinder in Höhe der Steuerschlitze umgeben.
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Die Außenkörper a der Zylinder sind an den Zylinderenden erweitert,
so daß Raum für die Aufnahme der Steuerringe c, c, gegeben ist und diese Erweiterung
zugleich die halbkreisförmigen Kanäle ia bilden. Der obere
Zylinder
besitzt in dem dargestellten Beispiel keine Innenbuchse, vielmehr sind bei diesem
oberen Zylinder die Steuerringe an einem inneren rohrförmigen Ansatz des Körpers
a geführt. Die Verbindung der Teile des Zylinderkörpers a miteinander erfolgt durch
Flanschen und Schrauben. Letztere sind auf der Zeichnung nicht dargestellt. Die
Stücke der inneren Buchsen b sind lediglich durch das Zusammenschrauben der Teile
des äußeren Zylinderkörpers a festgestellt, indem sich ihre Enden gegen die zwischen
die Teile des Zylinderkörpers a eingefügten Zylinderböden o stützen.