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-
Piston compressor. The invention relates to one driven by a crank mechanism. Piston compressor in which the crank chamber is lower than the cylinder or cylinders and each piston is guided by means located outside its cylinder so that it does not come into contact with the cylinder wall.
In a known piston compressor of this type, the piston rod is guided over the cross head connected to it, which is located below the cylinder, and in a guide arranged above the cylinder; a first space is arranged below the piston between a cylinder base for the piston rod located at a through-opening of the cylinder base and the cross head,
to which you can see below a second room that encloses the crosshead and lends itself to the kui # belgehiitise.
In contrast, the invention consists in that between the piston and the cross head guided by a first straight guide- the XcIben- rod: .that two spaces are arranged which are delimited from one another by a wall: are., -Lind that a second straight line "The lColbernstang-e is held by this @Vaird.
With your new piston compressor, a straight-line guide that was previously used as a second contact and that was on the other side of the crosshead, i.e. perpendicular or diagonally above the piston, is no longer applicable. The new design is therefore much more compact than the known one mentioned.
The upper of the two spaces between the piston and cross head can be used to hold leak gases, the lower gap, which may also contain leak gases, can be used to receive spray oil from the cross head, which from this space directly into the crank space is returned :.
In a preferred embodiment, the two spaces and the crank space are sealed gas-tight to the outside, and these three spaces are used to accommodate leak gases.
The leakage gases, in particular refrigerant vapors (if the compressor is used in connection with a refrigeration system, for example), but also C poison gases, such as carbon monoxide ('C0), cannot then escape, but form in the said rooms during operation Gas cushion that has practically always the same pressure inside.
In one embodiment of the embodiment just mentioned, the piston rod is passed through a cylinder base by means of a labyrinthine threading tunnel. When using the 3 machine as a cold compressor. then essentially never introduces new refrigerant into the operation.
With the appropriate further training, the partition wall will ensure that those located in the upper intermediate room. Refrigerant vapors only come into slight contact with the spray oil that is sprayed upwards from the crosshead in the lower gap, so that the vapors themselves.
when the pressure equalization occurs during start-up after a long standstill, when they partially flow back slowly into the cylinder chamber, essentially no oil is brought into the refrigerant circuit, also because it is installed between the cylinder base and the piston rod , an effective labyrinth seal as a throttle point ensures that the:
The upward velocity of the refrigerant vapors flowing back into the cylinder chamber is so low that during the ascent, for example, oil droplets floating in them sink downwards due to the force of gravity, so that the space below the labyrinth built-in between the cylinder base and the piston rod is like an oil separator works.
The gas in the two spaces in between is practically always the same during operation. If there is pressure, it cannot flow from one room to the other through the straight line held in the partition wall in such a way that it could drag oil with it and, for example, lead it upwards in an uncommon manner.
In one design is the closer to the Kol ben arranged space with. a lower pressure chamber of the compressor in connection.
Through the partition between the two. Rooms can except the second. Geracl! Fiihl-iiii- also an oil wiping device - be kept for the piston rod.
It is advisable to lead the extension of the crankshaft through an oil barrier to the outside. This oil barrier can have two sealing devices, of which. one prevents oil from escaping from your barrier space along the shaft to the outside and the other prevents oil from escaping from the barrier space through the adjoining bearing.
It is advisable to have an oil filler line or a pressure holding valve connected to the barrier space above the sealing devices, so that the barrier space remains filled with oil even when the machine is at a standstill (oil reservoir). The barrier space is always connected to the sealing line of the crank mechanism ..
An example of the subject matter of the invention is shown in simplified form on the drawing. The double-acting, upright compressor has a frame 1 and a cylinder \? on. The frame contains in the usual way a crankcase and a Kreiukopfführun; 3.
The crankshaft 4 lies in the bearings 6 and 6 and carries on its extension, outside the frame, a Sehwun-wheel @ 7. Each cylinder side is. .A suction valve 8 and a pressure valve 9 are assigned, the Sau = valves with. the Sauarauni 10 and the pressure valves with.
the Druekraiini 11 in connection. The rooms 1? of the cylinder, a coolant flows through, for example, the heat generated during the compression process. The piston 13 sits overhung on the piston rod 1.1 and is provided with labyrinthine grooves on its LTmfano-.
Its diameter is uni. a little lla @ 3 smaller than the diameter of the cylinder. The inside of the metal plate also has fine labyrinth grooves. In operation, the piston is guided by the piston stance so that it does not come into contact with the cylinder wall. The sealing of the two cylinder rooms, reg,
One another is also done through the labyrinth grooves. To cover the piston rod leadthrough, from the lower cylinder side, there are three plugs that correspond to a stopper and act as a throttle point.
>, which are installed so that they can be easily moved in a radial direction. These labyrinths made of graphite are set up in two ways. They have minimal play in relation to the piston rod in the Durellmes3er.
The piston rod is thus laterally frci through the bottom of the .Zylinders liindureline- leads.
Between the piston 13 and the crosshead guide 3 there are two räunia 16 and 17, which are separated from one another by a wall 18. The M Tand 18 is a straight guide 19; zelialten, in which the piston rod runs practically without play. 11i (the guide 19 is lengthened by spraying oil from the cross head.
Under certain circumstances, the space 20 can be chirehfed by a coolant, in order to be able to dissipate the frictional heat of the guide 19. About deni straight-line bearings are also fe-loaded oil control rings 21 are installed to the sticking to the rod 14 oil at the passage from the space 17 in the space 16 to back countries.
A protective visor fastened to the piston rod 2 \? prevented. besides, not yet. stripped oil residue crawling up further on the piston rod. ("The piston rod is troekeii from the protective screen, so (let into the working space of the cylinder? practically no oil can get.
Depending on the working medium to be compacted, the space 16 can be open or closed. If, for example, oxygen or air is compressed by the compressor, the space 16 does not need to be closed, since leaking leeches do not constitute a hazard and cannot be returned to the work process. In this case, the space 17 and the crank space do not need. gastight - to be sealed:
so that the sealing devices for the crankshafts are 1) elirlieli. If, however, refrigerant vapors are conveyed, the spaces 16, 17 and the crankcase are sealed off with gas. It then sets a pressure in these rooms during continuous operation,
which is between the suction and the end pressure of the compressor. Flows during operation. Here, the labpiinth bushes 1: i only use a small amount of refrigerant injections back and forth, because the speed changes rapidly because of the high speed.
Difference between the pressures. in the cylinder space on the one hand and in the R.äaimen 1: 6, 17 and the crankcase on the other hand not. or at most to a small extent, can be compensated. Rooms 16, 17 and the crank room. so together form a dead space for the refrigerant vapors.
In the case of poisonous gases, for example, a suction or / and sealing gas device could also be attached to the piston rod leadthrough which has the labyrinthine sleeves 15. and room 16 will remain open. In this case, too, the spaces below the cylinder do not need to be designed to be gas-tight, and the sealing devices for the crankshafts are unnecessary.
Sealing gas prevents the gas delivered by the compressor from entering the space 16 and into the atmosphere.
The one bearing plate 23 carries. a gear pump 24, which sucks in oil through the space 25 from the sump 26: and, for example, feeds the same through bores 27 of the crankshaft, the bearings, the cross head and the locking space 29 located in the second bearing plate 28. At the end of this oil path, there is a pressure holding valve 3: 0, which means that the oil pressure can be kept at 3 to 4 at, for example.
The oil is fed into and out of the blocking space "2 '9 at the uppermost area of the same. There are two pairs of sealing rings 31 and 32 on the shaft,
through which oil leakage from the. Locking space after the flywheel 7 and after the bearing 5 located in this space is prevented. becomes. The lock room is so not. Filled with oil only during operation, but also during operating times, so that gas cannot escape through this oil reservoir, even when the machine is idle.
The guide of the piston 13 is. secured by the crosshead guide 3 and the straight guide 19. The piston rod must be guided precisely in these two guides; it must therefore have a minimal amount of play in these guides. If too much heat is generated in the guides as a result of the friction, it can be caused by in rooms 20 and:
33 flowing coolant are discharged. Through a small connecting boring in the partition 18, the space 16 can with the space. 17 be connected in order to be able to discharge oil that collects in space 16 and to produce the same pressure in the two spaces, so that essentially no gas flows through the guide 19 that could take oil with it there.
The space 17 can also be connected to the crankcase through special channels in order to be able to more easily discharge the oil that is collected in it in larger quantities. These channels then lead in two ways across the room 33.
It is also possible to design the compressor simply waving. Under certain conditions, it is also possible to omit the protective screen 22. Then the height of the space 116 can be reduced and the piston 13 can thus approach the two straight guides of the piston rod. will. If gases of very low temperature are compressed, the cylinder does not need to be cooled. The spaces 12 then serve to thermally insulate the cylinder.
The construction material of the cylinder, the piston and the piston rod are primarily based on the. Properties of the gases to be compressed. When machining the piston rod, particular care must be taken to ensure that it has the smoothest possible, pore-free surface in order to ensure that parts 15 and 21 work properly. In many cases, nitrided steel is used as the building material for the piston rods. Advantage chosen ..
A compressor according to the invention can upright. or standing at an angle: it is important that the crankcase is lower than the cylinder. Of course, multi-crank compressors with a V or W-shaped arrangement of several cylinders can also be designed in accordance with the invention.