DE1068508B - Lufteinlaß- und -ausl'aß-Steuerung für Freikolben-Kompressoren - Google Patents

Description

• Lufteinlaß- und -auslaß-Steuerung für Freikolben-Kompressoren In der Hauptpatentanmeldung E 11368 I a/ 46 a 4 ist ein Hochleistungs-Freikolben-Kompressor unter S chutz gestellt, bei dem in an sich bei Taumelscheibenmaschinen bekannter Weise mehrere gegenläufige Freikolbeninotoren mit achsparalleler Zylinderanordnung konzentrisch um einen Freikolben-Kompressor angeordnet sind, wobei sowohl die Freikolbenmotoren wie auch der Freikolben-Kompressor doppeltwirkend ausgebildet sind, und wobei die Motorkolben mittels radialer Kupplurngselementemit denVerdichterkolbenverbunden sind.
• Dieser Hochleistungs-Freikolben-Kompressor besitzt eine hohe Leistungskonzentration auf Grund neuartiger Konstruktionsgrundlagen, die große Luftdurchsätze ermöglichen, die bei den heutigen bekannten Bauarten nicht erreicht werden.
• In Weiterentwicklung der neuartigen Grundlagen des Hauptpatentes schafft die vorliegende Erfindung zweckentsprechende konstruktive Voraussetzungen für die Lufteinlaß- und -auslaßorgane, um große Luftmengen durch den Freikolben-Kompressor zu leiten und zu steuern. Die heute bekannten Ausführungsformen der Lufteinlaß- und -auslaß-Steuerungen gehtügen nicht mehr den Ansprüchen bei Hochleistungs-Freikolben-Kompressoren.
• Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß einem durch zwei Kolbenböden mit kraftschlüssiger Verbindung gebildeten, doppelt beaufschlagten Kom-Pressorkolben mit innerem Hohlraum Ansaugluft in an sich bei Brennkraftmaschinen bekannter Weise durch lm Kompressorzylinder angeordnete Längsschlitze zueführt und durch in den Kolbenböden angeordnete Lufteinlaß-Steuervorrichtungen in die Kompressionszylinderräume eingesteuert wird, wobei die Längsschlitze in der Zylinderwand als Führungsbahnen für die zwischen Motorkolben und Verdichterkolben angeordneten radialen Kupplungselemente ausgebildet sind.
• Die Erfindung verwendet an sich bei Freiflugkolbenmaschinen bereits bekannt gewordene Schleppventile in der Weise, daß die beiden in den Kolbenböden angeordnetenLufteinlaß-Steuervorrichtungen (Ventilteller) kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei die Steuerquerschnitte der beiden Steuervorrichtungen abwechselnd während des Saughubes bzw. Verdichterhubes geöffnet oder geschlossen sind, wobei die Ventilstange durch je ein in den Kolbenböden angeordnetes Lager geführt wird.
• Gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die in den Kolbenböden angeordneten Steuervorrichtungen als ein- oder mehrteilige Ringmembranen ausgebildet sind.
• Ferner schlägt die Erfindung vor, daß in den Zylinderköpfen Druckluft-Auslaßorgane angeordnet und diese als zentrische Ringmembranen ausgebildet sind. Hierbei können die Ringmembranen mit oder ohne Axialspiel angeordnet sein.
• Weiterhin können die Ringmembranen auf radial angeordneten Rippen im Kolbenboden und im Zylinderkopf abgestützt sein.
• In der Zeichnung ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt. Die Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, es sind lediglich die zum Verständnis des Erfindungsgedankens erforderlichen technischen Merkmale dargestellt.
• Fig. 1 zeigt die Lufteinlaß-Steuerung im Kolben, die Einlaßschlitze in der Zylinderwand und die Druckluft-Auslaß-Steuerung im Zylinderkopf.
• Fig.2 zeigt die Lufteinlaß-Steuerung und die Druckluft-Auslaß-Steuerung im Zylinderkopf bei Ausbildung als Ringmembranen.
• Durch die Lufteinlaßschlitze a in der Zylinderwand b 1, b 2 und die Lufteinlaßschlitze c in der Kolbenwand d der Fig. 1 tritt Ansaugluft in den durch die beiden kraftschlüssig verbundenen. Kolbenböden e 1 und e2 gebildeten Hohlraum f und abwechselnd durch die Ringquerschnitte g 1 und j 2 der Einläß-Steuerung mit den durch die Stange lt verbundenen beiden Ventilkörpern i 1 und i 2 in die Zylinderräume j 1 und j2, wo die Ansaugluft verdichtet und als Druckluft durch die Ringquerschnitte k 1 und h 2 der Tellerventile f i und 12 in den Zylinderköpfen m1 und m2 ausgestoßen bzw. weitergeleitet wird. Durch die radialen Kupplungselemente n wird der Verdichterkolben von den außenliegenden Freikolbenmotoren angetrieben.
• In Fig. 2 ist der Aufbau grundsätzlich derselbe wie in Fig. 1, nur sind die Tellerventile durch Lufteinlaß-Ringmembranen o 1 und o 2 im Kolben und Druckluftauslaß-Ringmembranenpl und p2 in den Zylinderköpfen ersetzt. Die Ringmembranen sind auf radialen Rippen iri Kolbenboden bzw. im Zylinderkopfdeckel zur Vefmeidung der Durchbiegung der Membranen abgestützt.
• Die Anordnung von Tellerventilen bzw. Ringmembranen in den Kolbenböden und Zylinderköpfenermöglicht die Freigabe großer Durchströmquerschnitte, die für große Lttftdurchsätze erforderlich sind.
• Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß jeweils eineinziges Steuerelement zur Schaffung der großen Durchströmquerschnitte erforderlich ist, und daß die Ein- und Ausströmung der Luft durch die Steuerquerschnitte in axialer Richtung erfolgt.
• ` Die Betätigung der Lufteinlaß-Steuerorgane erfolgt im Gegensatz zu den üblichen im Zylinderkopf angeordneten Einlaßventilen nicht allein durch Differenzdruckbildung, sondern durch die Beschleunigungskräfte der Kolbenumkehr in den Totpunktlagen, wodurch die Öffnung und Schließung der Steuerquerschnitte besonders wirksam erfolgt und hohe Förderwirkungsgrade des Verdichters erreicht werden.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Lufteinlaß- und -auslaß-Steuerung für Hochleistungs-Freikolben-Kompressoren, bei denen mehrere gegenläufige Freikolbenmotoren mit achsparalleler Zylinderanordnung konzentrisch um einen Freikolbenkompressor angeordnet sind, wobei sowohl die Freikolbenmotoren wie auch der Vreikolbenkompressor doppeltwirkend ausgebildet sind, und wobei dieMotorenkolben mittels radialer Kupplungselemente mit den Verdichterkolben verbunden sind, nach Patentanmeldung E 11368 I aj46a4, dadurch gekennzeichnet, daß einem durch zwei Kolbenböden mit kraftschlüssiger Verbindung gebildeten, doppelt beaufschlagten Kompressorkolben mit innerem Hohlraum Ansaugluft in an sich bei Brennkraftmaschinen bekannter Weise durch im Kompressorzylinder angeordnete Längsschlitze zugeführt und durch in den Kolbenböden angeordneteFLufteinlaß-Steuervorrichtungen in die Kompressionszylinderräumeeingesteuert wird, wobei die Längsschlitze in der Zylinderwand als Führungsbahnen für die zwischen Motorkolben und Verdichterkolben angeordneten radialen Kupplungselemente ausgebildet sind.
2. 2. Lufteinlaß- und -auslaß-Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in den Kolbenböden wie an sich bekannte Schleppventile angeordneten Lufteinlaß-Steuervorrichtungen (Ventilteller) kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei die Steuerquerschnitte der beiden Steuervorrichtungen abwechselnd während des Saughubes bzw. Verdichterhubes geöffnet oder geschlossen sind, wobei die Ventilstange durch je ein in den Kolbenböden angeordnetes Lager geführt wird.
3. 3. Lufteinlaß- und -auslaß-Steuerung nach Anspruch 1 bzw. den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Kolbenböden angeordneten Steuervorrichtungen als ein- oder mehrteilige Ringmembranen ausgebildet sind.
4. 4. Lufteinlaß- und -auslaß-Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zylinderköpfen Druckluft-Auslaßorgane angeordnet und diese als zentrische Ringmembranen ausgebildet sind.
5. 5. Lufteinlaß- und -auslaß-Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringmembranen nach Anspruch 4 mit oder ohne Axialspiel angeordnet sind.
6. 6. Lufteinlaß- und -auslaß-Steuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringmembranen nach Anspruch 4 und 5 auf radial angeordneten Rippen im Kolbenboden und im Zylinderkopf abgestützt sind. In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr. 835 813; USA.-Patentschrift \ r. 1658 698.