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Vorrichtung zum Anlassen von Freikolbenverdichtern mit aussenliegenden Verdichterkammern
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Druckverlaufes im Verdichterzylinder.
Fig. 1 zeigt eine Seite eines einstufigen Freikolbenverdichters mit den für das Anlassverfahren not- wendigen Einrichtungen. Im Motorzylinder l arbeitet der Motorkolben 2 und im Verdichterzylinders der Verdichterkolben 4. Die im Betrieb durch die Druckventile 6 ausgeschobene Druckluft wird durch denals Nachkühler ausgebildeten Aufnehmer 7 über das Druckhaltungsventil 8 zur Verbrauchsstelle gefördert. Der Energiespeicher 9 ist mit der Bohrung 10 versehen, die am inneren Ende durch das Anlassventil 11 abgeschlossen ist, das im Kolben 12 gleitend geführt ist. Die Feder 13 hält das Anlassventil 11 geschlossen.
Das Anlassen erfolgt in der Weise, dass durch Öffnen des Ventils 14 der Energiespeicher 9 über die Leitung 15 und gleichzeitig der auf der andern Maschinenseite liegende Energiespeicher über die Leitung 16 mit Anlassluft gefüllt werden. Das Anlassventil 11 wird hiebei fest auf seinen Sitz gezogen, da die wirksame Kolbenfläche des Kolbens 12, die mit dem Energiespeicher 9 in Verbindung steht, grösser als die wirksame Fläche des Ventiltellers ist, die nach dem Energiespeicher hin gerichtet ist. Infolgedessen bewirkt der Kolben 12, der gemäss Fig. 1 in der linken Endstellung gehalten wird, über den Ventilstössel ein dichtes Schliessen des Anlassventils 11.
Ist der gewünschte Anlassdruck im Energiespeicher 9 und in der Leitung 17 erreicht, öffnet sich das Steuerventil 18 und der Druck im Energiespeicher wirkt plötzlich über die Leitung 20 auf die Rückseite des Kolbens 12, so dass ein Druckausgleich erfolgt und das Ventil 11 unter der Wirkung des Druckes im Energiespeicher schnell zum Totraum des Verdichters hin öffnet. Zunächst erfolgt hiedurch ein Druckausgleich zwischen dem Energiespeicher 9 und dem Verdichtertotraum und dann über die Druckventile 6 nach dem Aufnehmer 7 bis zum Druckhaltungsventil 8. Die nunmehr im Energiespeicher und im Totraum verbleibende Energie ist so bemessen, die Kolben 2, 4 nach einwärts zu beschleunigen und die Ladeluft im Motorzylinder 1 zu verdichten, so dass nach Einspritzung von Brennstoff die erste Zündung eingeleitet werden kann.
Nach erfolgter Expansion wird bei Einleitung des Kompressionshubes das Anlassventil 11 augenblicklich geschlossen, unabhängig davon, in welcher Stellung sich der Kolben 12 befindet, da der Ventilstössel des Anlassventils 11 in dem Kolben 12 verschiebbar gelagert ist. Das Schliessen des Ventils 11 ist auch unabhängig davon, ob der Kolben 12 auf seiner Rückseite noch mit Druck belastet ist und infolgedessen weiter innen steht.
Die Entlüftungsbohrung 21 soll verhindern, dass während des Füllens des Energiespeichers 9 infolge Undichtigkeit des Kolbens in der Leitung 20 ein Druck aufgebaut wird und das Ventil 11 infolge Druckausgleiches auf beiden Kolbenseite öffnet. Die Entlüftungsbohmng 21 ist im Verhältnis zum Querschnitt des Ventils 18 und der Leitung 20 so klein, dass sie beim Anlassen auf die Arbeitsweise der Vorrichtung keinen Einfluss hat.
Die an dem Steuerventil 18 abzweigende Leitung 19 führt zu dem auf der andern Maschine angeordneten Anlassventil, welches dem in Fig. 1 dargestellten Anlassventil entspricht.
Fig. 2 stellt den Druckverlauf im Verdichterzylinder 3 während desAnlasshubes dar. Die Strecke 22-23 bedeutet den sich beim Druckausgleich ergebenden Druckabfall, die Strecke 23 ; 24 die Expansion in Energiespeicher und Verdichtertotraum, die Strecke 24-25 den Ansaughub. Die durch die Strecken 23-24-25- - 26-27-23 begrenzte Fläche entspricht der im Verdichter beim Einwärtsgang geleisteten Arbeit.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Anlassen von Freikolbenverdichtern mit aussenliegenden Verdichterkammern mittels eines über ein Ventil in den Verdichtertotraum eingeführten Druckgases, dadurch gekennzeichnet,
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bunden ist, der seinerseits ausschliesslich über Druckventile (6) mit dem A ufnehmer (7) in Verbindung steht und dass der Energiespeicher (9) nach seinem Arbeitsinhalt (Volumen, Druck) derart bemessen ist, dass nach dem sich nach Öffnung des Anlassventilsll) vollziehenden Druckausgleich in Energiespeicher (9), Verdichtertotraum und Aufnehmer (7) noch die zum Anlassen erforderliche Druckenergie verbleibt, die Verdichter- und Motorkolben (4 bzw. 2) nach innen bewegt.
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Device for starting free piston compressors with external compressor chambers
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Pressure curve in the compressor cylinder.
1 shows one side of a single-stage free-piston compressor with the facilities required for the starting process. The engine piston 2 works in the engine cylinder 1 and the compressor piston 4 in the compressor cylinder. The compressed air expelled through the pressure valves 6 during operation is conveyed by the transducer 7, designed as an aftercooler, via the pressure maintenance valve 8 to the point of consumption. The energy store 9 is provided with the bore 10, which is closed at the inner end by the starting valve 11, which is slidably guided in the piston 12. The spring 13 keeps the starting valve 11 closed.
Starting takes place in such a way that, by opening the valve 14, the energy store 9 via the line 15 and at the same time the energy store located on the other side of the machine are filled with starting air via the line 16. The starting valve 11 is pulled firmly onto its seat, since the effective piston area of the piston 12, which is connected to the energy store 9, is larger than the effective area of the valve disk which is directed towards the energy store. As a result, the piston 12, which is held in the left end position according to FIG. 1, causes the starter valve 11 to close tightly via the valve stem.
If the desired starting pressure is reached in the energy store 9 and in the line 17, the control valve 18 opens and the pressure in the energy store suddenly acts via the line 20 on the back of the piston 12, so that a pressure equalization takes place and the valve 11 under the action of the Pressure in the energy store opens quickly to the dead space of the compressor. First, this results in a pressure equalization between the energy store 9 and the compressor dead space and then via the pressure valves 6 after the transducer 7 to the pressure maintenance valve 8. The energy now remaining in the energy store and in the dead space is dimensioned to accelerate the pistons 2, 4 inwards and to compress the charge air in the engine cylinder 1 so that the first ignition can be initiated after fuel has been injected.
After expansion has taken place, when the compression stroke is initiated, the starting valve 11 is closed immediately, regardless of the position in which the piston 12 is, since the valve stem of the starting valve 11 is slidably mounted in the piston 12. The closing of the valve 11 is also independent of whether the piston 12 is still under pressure on its rear side and is consequently further inside.
The vent hole 21 is intended to prevent a pressure build-up in the line 20 during the filling of the energy store 9 as a result of the piston leaking and the valve 11 from opening as a result of pressure equalization on both piston sides. The vent hole 21 is so small in relation to the cross section of the valve 18 and the line 20 that it has no influence on the operation of the device when it is started.
The line 19 branching off at the control valve 18 leads to the starting valve which is arranged on the other machine and which corresponds to the starting valve shown in FIG.
Fig. 2 shows the pressure profile in the compressor cylinder 3 during the starting stroke. The distance 22-23 means the pressure drop resulting from the pressure equalization, the distance 23; 24 the expansion in energy storage and compressor dead space, the line 24-25 the intake stroke. The area bounded by the distances 23-24-25- - 26-27-23 corresponds to the work done in the compressor when inward gear.
PATENT CLAIMS:
1. Device for starting free-piston compressors with external compressor chambers by means of a compressed gas introduced into the compressor dead space via a valve, characterized in that
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which is in turn connected exclusively to the receiver (7) via pressure valves (6) and that the energy store (9) is dimensioned according to its work content (volume, pressure) in such a way that after the opening of the starter valve ll) Pressure equalization in the energy store (9), compressor dead space and sensor (7), the pressure energy required for starting still remains, which moves the compressor and motor pistons (4 or 2) inwards.