168384. lajstromszámú szabadalom • Nagyfordulatú dugattyús kompresszor

3 168384 4 4 dugattyút a 6 hengerben hosszirányú lengésbe hozza. Az 5 dugattyúgyűrűk tömítő hatására a 4 dugattyú hosszlengése a 6 henger 7 terében található gázt előrelendülésekor sűríti, hátralendülésekor ritkítja. A szelepek lengőrendszere egyrészt a 17 szívószelep lapjaiból és ezeket terhelő 18 rugókból, másrészt a 10 nyomószelep lapjából és ezt terhelő 11 rugókból áll. A 14 csavarokkal leszorított 9 fedéllapba alakkal záró 19 hüvelyek biztosítják az ellentámaszt a 18 rugók számára, amelyek a 17 szívószelep lapjait a 16 szívófuratokra szorítják. A 7 térben uralkodó vákuum esetén a 16 szívófuratokban uralkodó gáznyomás a 17 szívószeleplapokat megemeli a 18 rugók nyomása ellenében, és így a 16 szívófuratokból gáz áramlik a 6 henger 7 terébe. A 9 fedéllapba rögzített 13 támaszrudak 12 pereme a 11 rugókat támasztja meg ahhoz, hogy a 10 nyomószeleplapot leszorítsa a 15 nyomófuratokra. A 7 térben uralkodó túlnyomás a 15 nyomófuratokon keresztül a 10 nyomószeleplapot felemeli a 11 rugók nyomásával szemben, és így a 6 henger 7 teréből gáz áramlik ki a 15 nyomófuratokon keresztül. Először vizsgáljuk meg a két összetevő lengőrendszert az átszármaztatott teljesítmény vonatkozásában. A kompresszoron áthaladó teljesítménynek több mint 99%-a áthalad a forgattyús mechanizmus lengőrendszerén, vagyis terheli azt. A kompresszoron áthaladó teljesítmény csak a szelepek nyitásának pillanatában halad át a szelepek lengőrendszerén. A szelepek lengőrendszerén áthaladó részteljesítmény nagyságát könnyűszerrel lehet becsülni, mivel ezek a teljesítményrészek gerjesztik a szelepek lengését. A szelepek lengésadatait figyelembe véve, ezek gerjesztő teljesítménye az összteljesítménynek legfeljebb 1%-át teheti ki. Vagyis a forgattyús mechanizmus lengőrendszerét terhelő teljesítmény legalább százszorosa a szelepek lengőrendszerét terhelő teljesítménynek. Ezek alapján láthatjuk, hogy a dugattyús kompresszor nagy igénybevételű lengőrendszere a forgattyús mechanizmus, nyilvánvaló módon ennek terhelhetősége korlátozza az egész kompresszor terhelhetőségét. Valóban a 4 dugattyú és 2 hajtókar jelentős tömege a nagysebességű alternáló mozgás következtében rendkívül nagyértékű tömegerőket indukál, amit csak tovább fokoznak a belső 7 térben uralkodó gáznyomások. Ennek ellenére a jól konstruált forgattyús mechanizmus ezen igénybevételeket képes percenkénti 20 000-25 000 fordulatszámig is elviselni. (A gyakorlatban jól bizonyítja ezt az állításunkat a gyors fordulatú robbanómotorokban levő forgattyús mechanizmusok esete, amelyek fordulatszáma eléri a percenkénti 20 000-t, holott igénybevételük meghaladja a kompresszorban elszenvedhető igénybevételt, mivel a kompresszió után még a robbanás nagy energiájú detonációja is terheli a dugattyút.) A dugattyús kompresszorok konkrét üzemi gyakorlatából azonban tudjuk, hogy a jelenleg ismert, legjobb elkészítésű dugattyús kompresszorok is csak az említett magas fordulatszámnak egy töredékét képesek elviselni, és kb. 4000 percenkénti fordulatnál rohamosan tönkremennek. A tönkremenetel formája a 10 nyomószeleplapok, illetve ritkábban a 17 szívószeleplapok törése. Vagyis első vizsgálatunk eredményeképpen kimondhatjuk, hogy a dugattyús kompresszorokkal „elvileg" elérhető maximális üzemi fordulatszám 15 000—20 000 percenként, amint a legjobban igénybevett szerkezeti egység, a forgattyús mechanizmus lengőrendszere határol be. A szelepek konstrukciójában azonban valami igen jelentős hibaokozónak kell 5 lenni, ami miatt a viszonylag kis teljesítménnyel igénybevett szeleplengő-rendszer kis értéke korlátozza a dugattyús kompresszorokkal „valóban" elérhető maximális üzemi fordulatszámot. Másodszor vizsgáljuk meg a két összetevő lengő-10 rendszert energetikai vonatkozásban. Ismét az 1. ábrára tekintve megállapíthatjuk, hogy a 27 forgattyústengely forgása a 2 hajtórúdon és 3 csapszegen keresztül egyértelműen meghatározza a 4 dugattyú mozgásállapotát, illetve ezzel együtt — mivel a 4 15 dugattyú szilárd test — energetikai állapotát: A 4 dugattyú a 6 hengerben az 5 dugattyúgyűrűk által tömítve van, ami azt jelenti, hogy a 4 dugattyú lengése a 7 térbe zárt gáz feszültségének lengését idézi elő. A 7 térbe zárt gáz ezen feszültség lengése idézi 20 elő a szelepek lengését. Vagyis arra a megállapításra jutunk, hogy energetikailag a szelepek lengőrendszere alá van rendelve a forgattyús mechanizmus lengőrendszerének. Ez azt jelenti, hogy a szelepek lengését egyéb kényszerrel nem szabad befolyásolni, mert 25 energetikailag túl határozott állapotba kerül, és normális működésre képtelenné válik. Az ismert szelepkonstrukciók azonban ezt nem veszik figyelembe, mivel az acélból készült a szelepülés csiszolt síklapjára ütköztetik fel a szeleplapokat, azaz a szelepülés 30 ütközési kényszerével energetikailag túlhatározzák a szelepek lengését. Az 1. ábra szerinti konstrukciónál az energetikai túlhatározást a 17 szívószelep lapjainak a 6 henger 8 pereme síklapjára való leütközése, illetve a 10 nyomószeleplap 9 fedéllap síklapjára való leütkö-35 zése jelenti. A túüiatározás következtében a szeleplapban ébredő feszültségugrás jól érzékelhető a 2. ábra diagramjából, ahol a szeleplapra ható F erőt a szeleplap X elmozdulásának függvényében ábrázoltuk. A szeleplap A-pontnak megfelelő nyugalmi 40 helyzetében a szelepülésen ül, erő nem hat rá, elmozdulása nulla. A belső gáznyomás megnövekedésekor a szeleplap megemelkedik, miközben a ráható rugóerő a kezdeti tehetetlenség legyőzése után egyenes arányban nő a szeleplap emelkedésével (a nyílnak 45 megfelelően). A maximális elmozdulás H-magasságában a szeleplap megáll, és itt- áll teljesen a gáz szelepen való átáramlásának befejezéséig, ami a diagramban a B-pontnak felel meg. A belső gáznyomás lecsökkenésekor a szeleplap elkezd süllyedni, miköz-50 ben a ráható rugóerő a kezdeti tehetetlenség legyőzése után egyenes arányban csökken a szeleplap süllyedésével (b nyílnak megfelelően). A szeleplap nagy sebességgel vágódik a szelepülésre, és egy időpillanatig terheletlen állapotba kerül, mivel a ráható 55 rugóerő elfogyott a szelepülés ütközési ereje pedig még nem jelentkezik (mivel az ütközés nem történt meg), ami a diagramban a C-pont helyzetének felel meg. A nagy sebességű felütközés hatására az előzőleg fellazult szeleplap a szelepülésbe nyomódik, miköz-60 ben maga a szeleplap is benyomódik. Az acél nagy szilárdsága következtében a viszonylag kis mértékű benyomódások igen nagy erőhatást indukálnak (c nyílnak megfelelően). Az ütközési energia elfogyásával a szeleplap süllyedése megszűnik a D-pont helyze-65 tének megfelelően, majd a szelepűlés belapulása is 2