CH301906A - Kolbenkompressor. - Google Patents

Description

  Kolbenkompressor.    Die     Erfindung    bezieht sieh     auf    einen über  einen Kurbeltrieb angetriebenen. Kolbenkom  pressor, bei dem der Kurbelraum tiefer als der  oder die Zylinder liegt und jeder Kolben       durch    ausserhalb seines Zylinders     befindliche     Mittel so geführt ist     dass    er mit der Zylin  derwand nicht- in Berührung kommt.  



  Bei einem bekannten Kolbenkompressor  dieser Art ist die Kolbenstange über den mit  ihr verbundenen Kreuzkopf, der unterhalb  des Zylinders liegt, und in einer oberhalb des  Zylinders     angeordneten    Führung     gefühz-t;     dabei ist     unterhalb    des Kolbens zwischen einer  an     einer        Durehtrittsöffnung    dies     Zylinder-          bodens    für     die    Kolbenstange     befindlichen          @topfbüelise        und    dem Kreuzkopf ein erster       Raum        @iiig@eordnet,

      an den sieh unten ein  zweiter, den Kreuzkopf     umschliessender        und          #-,leiehzeitiir    das     Kui#belgehiitise        bildender          Raum    anschliesst.  



  Demgegenüber besteht die     Erfindung     darin,     d@ass    zwischen dem Kolben und dem  von einer ersten     Geradführung-    der     XcIben-          stange        :.geführten        Kreuzkopf    zwei Räume an  geordnet sind, die durch eine     Wand    gegen  einander     abgegrenzt:        sind.,    -Lind dass eine zweite       Geradffilirun"    der     lColbernstang-e        durch    diese       @Vaird        -ehalten    ist.

   Bei dein neuen Kolben  kompressor fällt- eine bezüglich des Kreuz  kopfes jenseits,     also        senkrecht    oder schräg  oberhalb des Kolbens liegende, bisher als  zweite     Fühlung    dienende     Geradführung        fort.     Die neue Bauart     ist,daher    wesentlich gedrun  gener als die     erwähnte    bekannte.

   Der obere    der beiden zwischen Kolben und Kreuzkopf       liegenden    Räume kann zur Aufnahme von       Leckgasen,    der     untere    Zwischenraum, der  gegebenenfalls auch     Leckgase    enthalten kann,  zur Aufnahme von     Spritzöl    aus dem     Kreu7r     kopf dienen, das von diesem Raum aus in vor  teilhafter Weise unmittelbar in den Kurbel  raum zurückgeleitet     wird:.     



  Bei einer     bevorzugten        Ausführungsform     sind die beiden Räume und der Kurbelraum  nach aussen     gasdicht    abgeschlossen, und     diese     drei     Räume    dienen zur     Aufnahme    von Leck  gasen.

   Die     Leckgase,        insbesondere        Kälte-          mittieldämpfe    (wenn der Kompressor zum  Beispiel in Verbindung mit einer Kälteanlage  verwendet wird), aber auch     CTiftgase,    etwa       Kohlenmonoxyd    ('C0),     können        dann    nicht  nach aussen treten., sondern bilden während  des Betriebes in     besagten    Räumen ein Gas  kissen, das darin praktisch stets den gleichen  Druck hat.  



  Bei einem Ausführungsbeispiel der eben  genannten     Ausführungsform    ist die     Kolben-          stan-@e        mittels    einer     Labyrinthdnehtun-        diu#cli     einen     Zylinderboden:        hindurchgeführt.    Bei       Verwendung    der     3Taschine    als Kältekompres  sor braucht. dann im wesentlichen niemals  neues Kältemittel in den     Arbeitsgang    einge  führt zu werden.

   Bei     entsprechender    wei  terer     Ausbildun.g    wird hierbei durch die     Zwi-          seh        enwand    erreicht,     dall    die im obern     Zwi-          sehenrauni    befindlichen.     Kältemitteldämpfe     nur     geringfügig    mit vom Kreuzkopf her im  untern     Zwischenraum    nach oben gespritztem           Spritzöl    in Berührung     kommen,    so dass durch  die Dämpfe selbst.

   bei während des     Anfah-          rens    nach längerem Stillstand     eintretendem     Druckausgleich, bei dem sie teilweise in den  Zylinderraum langsam zurückströmen, im  wesentlichen kein Öl in den     K'ältemittelkreis-          lauf    gebracht wird, und zwar auch deshalb  nicht, weil durch die zwischen Zylinderboden  und Kolbenstange     eingebaute,    als Drossel  stelle wirksame     Laby        rinthdichtung    dafür ge  sorgt ist, dass die in den:

   Zylinderraum zurück  strömenden     Kältemitteldämpfe    so geringe  Aufwärtsgeschwindigkeit haben,     d'ass    während  des     Aufsteigens    etwa in, ihnen schwebende       Öltropfen    infolge der Schwerkraft abwärts  sinken., so     d@ass    der Raum unterhalb der zwi  schen Zylinderboden und Kolbenstange einge  bauten     LabyrintUdiehtung    nach     Art    eines     ÖI-          abscheiders    wirkt.

       Dadas    Gas in den beiden  Zwischenräumen während des Betriebes prak  tisch stets den     gleichen.    Druck hat, kann es  nicht etwa infolge     Druckunterschiedes    von  einem in den andern Raum durch die in der  Zwischenwand gehaltene     #Geradfühi-ting    in  einer Weise     hindurehströmen,    dass es Öl mit  schleppen und zum Beispiel in     unz\veekmässi-          ger    Weise nach oben führen könnte.  



  Bei einer Bauart steht, der näher dem Kol  ben angeordnete Zwischenraum mit. einem  Raum     niedrigeren    Druckes des Kompressors  in Verbindung.  



  Durch die Trennwand der beiden. Räume  kann ausser der zweiten.     Geracl!fiihl-iiii-    auch  eine     Ölabstreifvorriehtun--    für die     Kolben-          stange    gehalten sein.  



  Es empfiehlt sich, die Verlängerung der  Kurbelwelle durch einen     Ölsperraum        hindureb     nach aussen zu führen. Dieser     Ölsperrauin     kann zwei     Abdiehtvorriehtungen    besitzen, von       denen.    die eine ein Austreten von Öl:     aus        dein     Sperraum der     Welle    entlang nach aussen und  die andere ein Austreten von Öl aus dem  Sperraum durch das     anschliessende    Lager ver  hindert.

   Zweckmässig ist eine     Ölznfiilirleitun"'          oderrund    ein     Druckhalteventil        oberhalb    der       Abdichtv        orrichtungen    an den Sperraum ange  schlossen, so     dass    der Sperraum auch bei       Stillstand    der Maschine mit Öl angefüllt bleibt         (Ölvorlage).        Zzveekniässig    ist der Sperraum  an die     Sehmierleitun    des     Kurbelgetriebes     angeschlossen..  



  Ein Beispiel des     Erfindungsgegenstandes     ist auf der     Zeichnung        vereinfacht    dargestellt.  Der     doppeltwirkende,    stehende Kompressor       weist    ein Gestell 1 und einen Zylinder     \?    auf.  Das Gestell enthält in     üblicher    Weise einen  Kurbelraum und eine     Kreiukopfführun;    3.

    Die     Kurbelwelle    4 liegt in den Lagern ö und  6 und     trägt    auf ihrer     Verlängerung,    ausser  halb des Gestelles, ein     Sehwun-rad@    7. .jeder       Zylinderseite    ist. .ein Saugventil 8 und ein       Drtckventil    9     zugeordnet,    wobei die     Sau=ven-          tile    mit. dem     Sauarauni    10 und die Druck  ventile mit.

   dem     Druekraiini    11 in Verbin  dung     stehen.    Die     Räume    1? des Zylinders     sind     zum Beispiel zur Abführung der bei der Ver  dichtung entstehenden, Wärme von einem  Kühlmittel durchflossen. Der Kolben 13 sitzt  fliegend auf der     Kolbenstange        1.1    und ist, an  seinem     LTmfano-    mit     Labyrintlinuten    versehen.

    Sein Durchmesser ist uni. ein geringes     lla@3     kleiner als der     Durehiriesser    des     Zylinders.     Auch die     ZtIinderinnenseite    besitzt feine       Laby        rinthnuten.        Ini    Betrieb ist der Kolben  durch die     Kolbenstance    so      eführt,    dass er  mit der Zylinderwand nicht in Berührung       kommt.    Die Abdichtung der beiden     ZyIinder-          räume        ,reg,

  eneiiiander    erfolgt     aussehliesslieli     durch die     Labyrinthnuten.    Zur     Abdielitun@-          der        Kolbenstangendurchführunf,     aus der un  tern Zylinderseite dienen drei einer     StopF-          biiehse        entsprechende,    als Drosselstelle wir  kende Lab     vi-intli#büelisen    1:

  >, welche in     radia-          ler        Richtung,    leicht     verschiebbar        eingebaut     sind.     Zweekniässig    sind diese     Labi-rinthrin,,e     aus Graphit     berggestellt.    Sie     besitzen    im     Durell-          mes3er    minimales Spiel     gegenüber    der Kolben  stange.

   Die     Kolbenstange    ist somit     seitlich        frci     durch den Boden des     .Zylinders        liindureline-          führt.     



       Zwischen        dem    Kolben 13 und der     Kreuz-          kopfführung    3 sind zwei     Räunie    16 und<B>17</B>  angeordnet, die     durch    eine Wand 18<B>gegen-</B>  einander     abgetrennt    sind. Durch die M Tand 18  ist eine     Geradführung    19     ;zelialten,    in welcher  die Kolbenstange praktisch ohne Spiel läuft.           11i(        Sehniierung    der     Führung    19     erfolgt    durch       Spritzöl    vom Kreuzkopf her.

   Unter     Umstän-          cleri    kann der Raum 20 von einem Kühlmittel       chirehflossen    werden.,     iim    die     Reibungswärme     der Führung 19     abführen    zu können. Über       deni        Geradführungslager        sind    ausserdem fe  derbelastete     Ölabstreifringe    21     eingebaut,    um  das an der Stange 14     haftende    Öl am Durch  tritt aus dem Raum 17 in den Raum 16 zu hin  dern.

   Ein auf der     Kolbenstange    festgemach  ter     Sehutzsehirm        2\?    verhindert. ausserdem  den noch nicht. abgestreiften     Ölrest    am wei  teren     Hinaufkriechen    an der Kolbenstange.       ("her    dem     Sehutzschirm    ist die Kolbenstange       troekeii,    so (lass in den Arbeitsraum des     Zy-          linders    ? praktisch kein Öl     gelangen    kann.  



  Je nach dem zu verdichtenden Arbeits  mittel kann der Zwischenraum 16 offen oder       geselilossen        aus,gebilfdet    sein. Wird durch den       Kompressor    beispielsweise Sauerstoff oder  Luft komprimiert, so braucht der Raum 16  nicht     gesehlossen        ni    werden, da austretende       Leeh;ase    keine Gefahr bilden und nicht in       4len        _lrbeitsvorgang        zurückgeführt    zu wer  den     braueben.    In diesem Fall brauchen der  Raum 17 und der Kurbelraum nicht. gasdicht       -abgesehlossen        zu    sein:

  , so dass die     Abdich-          timgsvorriehtungen    für die     Kurbelwellen        ent-          1)elirlieli    sind. Werden, aber     Kä.lteinitteldä.mpfe          -efördert,    so werden, -die Räume 16, 17 und  der     Kurbelraum        zweekmässig        gasdieht        abge-          sehlossen.    Es stellt sieh dann bei Dauer  betrieb in diesen Räumen ein     Druek    ein,

   der       zwischen    dem Saug- und     dein        End.druek    des       Kompressors    liegt.     Während    des Betriebes  strömt. hierbei     dureh    die     Labpiinthbüehsen          1:i    nur eine     _ei-ingfügi-e        Menge        Kältemitt.el-          cEinpfe    hin und her, weil der     sieh    wegen der  hohen Drehzahl rasch ändernde.

   Unterschied  zwischen den     Drüeken.    im Zylinderraum einer  seits und in den     R.äaimen    1:6, 17 und dem       Kurbelraum    anderseits nicht. oder höchstens  in geringem     Umfan,,    ausgeglichen werden       kann.    Die     Räume    16, 17 und der Kurbel  raum. bilden also     zusammen    einen toten Raum  für die     Kältemitteldämpfe.     



  Bei Giftgasen könnte zum Beispiel auch  an der die     Labyrintlibüchsen    15 aufweisen-    den     Kolbenstangendurchführung    eine Ab  saug- oder/und     Sperrgasvorrichtung    ange  bracht. werden und der Raum 16 offen blei  ben. Auch in diesem Fäll brauchen die     un-          terlialb    des     Zvlinders        liegenden    Räume nicht  gasdicht ausgebildet zu sein, und die     Abdich-          tungsvorrichtungen        für    die Kurbelwellen sind  entbehrlich.

   Durch Sperrgas     wird        .ein    Aus  treten des vom Kompressor     ,geförderten     Gases in den     'Zwischenraum    16 und in die  Atmosphäre verhütet.  



  Das eine     Lagerschild    23 trägt. eine Zahn  radpumpe 24, die     durch    den Raum 25 aus  dem     Sumpf    26 Öl ansaugt: und ,dasselbe zum  Beispiel durch Bohrungen 27 der Kurbel  welle, den Lagern, dem Kreuzkopf und dem  im zweiten     Lagerschild    28     befindlichen        Sperr-          raum    29 zuführt.     Am        Schluss        dieses        Ölweges     befindet, sich das     Druckhalteventi    3:0, durch  ,das der Öldruck beispielsweise auf 3 bis 4     at     gehalten werden kann.

   Die Zu- und die Ab  führung des Öls in den     bzw.    aus dem     Sperr-          raum        "2    '9 erfolgen am obersten Bereich des  selben. Auf der     Welle    befinden sich     zwei        Dich-          tungsringpaare    31 und 32,

   durch welche ein  Austreten von Öl aus     dem.        Sperraum    nach  dem     Schwungrad    7 und     nach    dem bei diesem  Raum gelegenen Lager 5     verhindert.        wird.     Der     Sperraum        ist,    somit nicht. nur während  des Betriebes, sondern auch in     Aiisserbetriebs-          zeiten    mit Öl angefüllt, so     @d'ass    ein Entwei  chen von Gas durch diese     Ölvorlage    auch  im Stillstand nicht     möglich    ist.  



  Die Führung des Kolbens 13 ist. durch  die     Kreuzkopfführung    3 und die     Geradfüh-          rung    19     gesichert.    In diesen beiden Führun  gen muss die     Kolbenstange    genau     geführt     sein; sie muss deshalb in     diesen,        Führungen     ein minimales Spiel     aufweisen:.        Wenn,        hierbei     in den     Führungen        infolge    der     Reibung    zu  viel     Wärme    entsteht, so kann sie durch in  den Räumen 20 und:

   33 strömendes Kühl  mittel     abgeführt    werden. Durch eine     kleine          Verbindiingsbohring    in der Trennwand 18  kann der Raum 16 mit dem     Raum.    17 ver  bunden sein, um jeweils     im    Raum 16 sich       ansammelndes    Öl     abführen        zu    können und  um gleichen Druck in den beiden     Räumen         herzustellen, so     da.ss    im wesentlichen kein  Gas durch die     Führung    19 strömt, das dort  etwa Öl     mitnehmen    könnte.

   Auch der Raum  17 kann durch besondere Kanäle mit dem  Kurbelraum in     Verbindung    stehen, um das  in ihm in grösserer     ;Menge    aufgefangene Öl  leichter abführen zu können. Diese Kanäle  führen dann     zweekmä.ssig    quer durch den  Raum 33.  



  Es ist auch möglich, den Kompressor  einfach     winkend    auszubilden. Bei bestimmten  Voraussetzungen ist es auch angängig, den  Schutzschirm 22 wegzulassen.. Dann kann die  Höhe des Raumes 116     vermindert    und damit  der Kolben 13 den beiden     Geradführungen     der Kolbenstange     genähert.        werden.        Werden     Gase von sehr geringer Temperatur verdich  tet, so ist eine     Kühlung    des     Zylinders    nicht       notwendig.    Die Räume 12 dienen dann     zur     Wärmeisolierung des Zylinders.

   Der Bau  stoff des     Zylinders,    des Kolbens und der       Kolbenstange    haben     sich    in erster Linie nach  den. Eigenschaften der zu     komprimierenden     Gase     zu    richten. Bei der Bearbeitung der       Kolbenstange    ist besonders darauf zu achten,  dass sie eine möglichst glatte,     porenfreie     Oberfläche     besitzt,    um eine einwandfreie Ar  beitsweise der     Teile    15 und 21 zu erzielen. In  vielen Fällen wird als Baustoff für die Kol  benstangen     nitrierter    Stahl mit. Vorteil ge  wählt..

   Ein Kompressor nach der Erfindung  kann aufrecht. oder schief stehen: von Bedeu  tung ist, dass der Kurbelraum tiefer     als    der  Zylinder liegt.     Selbstverständlich    können  auch     meh.rkurbelige    Kompressoren mit<B>V-</B> oder       W-förmiger    Anordnung von mehreren Zylin  dern im Sinne der Erfindung     ausgebildet     werden-

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Über einen Kurbeltrieb angetriebener Kol benkompressor, bei dem der Kurbelraum tiefer als der oder die Zylinder liegt und jeder Kolben durch ausserhalb seines Zylin ders befindliche Mittel so geführt ist, dass er finit der Zylinderwand nicht in Berüh rung kommt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kolben und dem von einer ersten Geradfühxaing der Kolbenstange ge- führten Kreuzkopf zwei Räume angeordnet sind, die durch eine Wand gegeneinander abgegrenzt sind,

   dass eine zweite Geradfüh- rung der Kolbenstange durch diese Wand gehalten ist, und dass diese beiden Geracl- führungen die einzigen für die Kolbenstange sind, UNTERA\ SPRL\CHE 1. Kompressor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, da.ss die beiden Räume und der Kurbelraum nach aussen gasdicht abgeschlossen sind.

   ?. Kompressor nach Unteranspi-iich 1, dra- dureh gekennzeichnet, dass die Kolbenstange mittels einer Labyrinthdiclitunn@ durch einen Zylinderboden hindurehgeführtlist. 3. Kompressor nach Unteranspraeh 1, da durch gekennzeichnet, dass der näher beim Kolben angeordnete Zwischenraum mit. einem Raum niedrigeren Druelkes des Kompressors in Verbbindung steht. 1.

   Kompressor nach L nteranspriich 1, da dureh gekennzeichnet, dass die Verlä.n-erunli der Kurbelwelle durch einen Ölsperraiini hindurch nach aussen geführt ist.. 5.

   Kompressor nach Unteranspruch .1, da durch gekennzeichnet, dass der Ölsperraum zwei. Abd.iehtvorrichtungen besitzt, von denen die eine ein Austreten von Öl aus dem Sperr raum der Welle entlang nach aussen und die andere ein austreten. von Öl aus clem Sperr- rauni durch das anschliessende Lager ver hindert.

   6. Kompressor naeli Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass eine Ölzufuhr- leitung an den Sperraum oberhalb der Ab- dichtvorizehtung angeschlossen ist. 7.

   Kompressor nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass ein DruA1ialte- ventil an den Sperraum oberhalb der Abdieht- vorriehtungen angeschlossen ist, welches einen Überdruck im Sperraum aufrechterhält. B. Kompressor nach Unteranspi-tich-l, da durch gekennzeichnet, dass der Sperrmini an die Schmierleitung des Kurbel;-etriebes ange schlossen ist. 9.

   Kompressor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass durch die Trenn- wand der beiden Räume ausser der zweiten G'eradführung auch eine Ölabstreifvorrich- tutig für die Kolbenstange gehalten ist. l0.Isompressor nach Patentansprueh, da durch gekennzeichnet, dass .der als erste Ge- radführun sg benutzte Kreuzkopf gekühlt. ist.

   11. Kompressor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die zweite Crerad- führung gekühlt ist.