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Kühlung der schädlichen Räume von Kolbenverdichtern.
Bei gegebenem Hubvolumen eines Kolbenverdichters tritt mit wachsendem schädlichem Raum eine Verschlechterung des thermischen Verhaltens des Verdichters ein, da die aus dem schädlichen Raum zu Beginn des Saughubes in den Zylinder zurückströmende verdichtete Luft sich nicht adiabatisch abkühlt, sondern von den erhitzten Wänden des schädlichen Raumes Wärme aufnimmt und damit eine bedeutende Anwärmung der Zylinderfüllung am Ende des Saughubes bewirkt. Dieser Umstand macht sich besonders dann unangenehm bemerkbar, wenn dem schädlichen Raum absichtlich eine bestimmte, über das bauliche Mindestmass weit hinausgehende Grösse gegeben wird, da hier der schädliche Wandungseinfluss gesteigert ist und ein bedeutender Teil der verdichteten Luft ungekühlt bleibt.
Um diesem Übelstande zu begegnen, stellt gemäss der Erfindung ein solcher künstlicher schädlicher Raum einen während des Druckhubes toten Raum oder Sack dar und wird aus Röhren gebildet, die von Kühlmittel umspült werden, das somit nicht nur die Röhren und die darin enthaltene Luft, sondern auch die Wände des die Röhren enthaltenden Raumes kühlt und so die Temperatur mit der die Luft (oder das Gas) beim Saughub in den Zylinder zurückströmt, herabsetzt.
Es ist schon vorgeschlagen worden, bei Kolbenverdichtern die verdichtete Luft durch von aussen
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müssen, also die Wirkung der Kühlung auf die verdichtete Luft stets eine geringe ist. Diese bekannte Einrichtung hat also höchstens eine Schonung des Druckventiles zum Endergebnis. Die verdichtete Luft muss hinter dem Druckventil dennoch gekühlt werden. Die nachteilige Wirkung der beim Saughub aus diesen Röhren in den Zylinder zurückströmenden Luft auf das thermische Verhalten des Verdichters wird dadurch nicht behoben.
Indem gemäss der Erfindung bloss die in den von den gekühlten Röhren gebildeten schädlichen Raum gedrängte verdichte Luft die Erhitzung der Röhren veranlasst, nicht aber die gesamte, beim Druckhub geförderte Luft die Röhren durchströmt, wird die von den Röhren aufgenommene Wärmemenge wesentlich kleiner als bei der bekannten Einrichtung und daher die Kühlwirkung sehr intensiv, so dass der nachteilige thermische Einfluss der aus dem schädlichen Raum beim Saughub zurückströmenden verdichteten Luft weit unter das Mindestmass, wie es bei den kleinst möglichen schwad- lichen Räumen erreichbar ist, herabgedrückt wird.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der zweiten und dritten Stufe eines dreistufigen Verdichters gemäss der Erfindung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den Zylinderkopf der dritten Stufe. Der schädliche Raum 1 wird hier gebildet von Zylinder 2, dem Kolben 3, dem Deckel 4, den beiden Steuerventilen 5 und dem Rohr 11 und stellt somit einen toten Raum oder Sack dar. Fig. 2 zeigt einen Schnitt des Zylinderendes der zweiten Stufe, die in bekannter Weise als Ringraum ausgedildet ist. Der schädliche Raum 6 dieser Stufe wird gebildet von den Zylindern 7 und 8, vom Kolben 9, den beiden Steuerventilen 10 (von denen nur eines dargestellt ist) und den Rohren 12 und ist gleichfalls ein toter Raum oder Sack.
Die vom Kühlmittel bespülten Rohre 11 und 12 sind als Schlangenrohre 11 oder als gerade Rohre 12 ausgeführt, in die beim Druckhub ein Teil der nicht durch das Druckventil geförderten Luft gepresst wird, welche Luft beim Saughub wieder in den Verdichterzylinder zurückströmt.
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Temperatur der in ihm verdichteten Luft stark herabgesetzt wird.
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Cooling the harmful spaces of reciprocating compressors.
With a given stroke volume of a reciprocating compressor, as the harmful space increases, the thermal behavior of the compressor deteriorates, since the compressed air flowing back into the cylinder from the harmful space at the beginning of the suction stroke does not cool down adiabatically, but rather absorbs heat from the heated walls of the harmful space and thus causes a significant heating of the cylinder charge at the end of the suction stroke. This circumstance is particularly noticeable when the harmful space is intentionally given a certain size that goes far beyond the structural minimum, since the harmful influence of the walls is increased here and a significant part of the compressed air remains uncooled.
In order to counteract this inconvenience, according to the invention, such an artificial noxious space represents a dead space or sack during the pressure stroke and is formed from tubes that are surrounded by coolant, which not only contains the tubes and the air they contain, but also cools the walls of the space containing the tubes and thus lowers the temperature at which the air (or gas) flows back into the cylinder during the suction stroke.
It has already been proposed in reciprocating compressors to pass the compressed air through from the outside
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must, so the effect of cooling on the compressed air is always minimal. This known device has at most a protection of the pressure valve for the end result. The compressed air still has to be cooled behind the pressure valve. This does not eliminate the disadvantageous effect of the air flowing back into the cylinder from these tubes during the suction stroke on the thermal behavior of the compressor.
Since, according to the invention, only the compressed air forced into the harmful space formed by the cooled tubes causes the tubes to be heated, but not all of the air conveyed during the pressure stroke flows through the tubes, the amount of heat absorbed by the tubes is significantly smaller than with the known Facility and therefore the cooling effect is very intensive, so that the disadvantageous thermal influence of the compressed air flowing back from the harmful space during the suction stroke is reduced to far below the minimum that can be achieved in the smallest possible swathed spaces.
In the drawing, an exemplary embodiment of the second and third stage of a three-stage compressor according to the invention is illustrated. Fig. 1 shows a section through the cylinder head of the third stage. The harmful space 1 is formed here by the cylinder 2, the piston 3, the cover 4, the two control valves 5 and the pipe 11 and thus represents a dead space or sack. Fig. 2 shows a section of the cylinder end of the second stage, the is designed in a known manner as an annular space. The harmful space 6 of this stage is formed by the cylinders 7 and 8, the piston 9, the two control valves 10 (only one of which is shown) and the pipes 12 and is also a dead space or sack.
The tubes 11 and 12 flushed by the coolant are designed as coiled tubes 11 or as straight tubes 12, into which part of the air not conveyed through the pressure valve is pressed during the pressure stroke, which air flows back into the compressor cylinder during the suction stroke.
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Temperature of the compressed air in it is greatly reduced.