Kolbenkompressor Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenkompressor
mit einem fliegend gelagerten Labyrinthkolben und eine im Zylinderboden angeordnete
Kolbenstangenstopfbüchse.Reciprocating Compressor The invention relates to a reciprocating compressor
with a cantilevered labyrinth piston and one in the cylinder base
Piston rod stuffing box.
Bei einem bekannten Kompressor dieser Art werden die durch die Krolbenstangenstopfbüchse
tretenden Leckgase nach außen geleitet; die Maschine ist unterhalb der Stopfbüchse
offen und mit der Umgebung verhunden, oben-falls steht der Kulibelraum, mit der
Umgebung -in Ver#bin#d#ung und unter gleichem Druck wie diese.In a known compressor of this type, through the piston rod gland
escaping leakage gases directed to the outside; the machine is below the stuffing box
open and connected with the environment, at the top is the Kulibelraum, with the
Surroundings -in # confounded and under the same pressure as this one.
Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß zwischen die Kolbenstangenstopfbüchse
und den an sich bekannten gasdichten Kurbelraum ein nach außen gasdicht abgeschlossener
Raum geschaltet ist. Der den Zylinder, den Kolben und die Kolbenstangenstopfbüchse
enthaltende u#ngeschmierte Maschinenteil bleibt dann durch den nach außen gasdichten
Raum von dem den Kurbelraum enthaltenden geschmierten Maschinenteil getrennt. Der
-zwischenibei(deMaschinenteile geschaltete kaum wirkt als Schmiermittelabscheidraum,
wenn das im Kurbelraum enthaltene Schmiermittel-Fördergas-Gemisch beim Anfahren
auf Grund von Drucksenkung durch die Kolbenbewegung in Richtung auf den Zylinder
strömt. Die Abscheidwirkung des Raumes ist durch niedrige Strömungsgeschwindigkeit
des Gemisches auf Grund der Drosselwirkung der Stopfbüchse gewährleistet; bei dieser
geringen Geschwindigkeit vermag sich das Schmiermittel infolge der Schwerkraft in
dem Raum abzuscheiden, so,daß es wieder in den Kurbelraum zurückgeleitet werden
kann. Zugleich werden bei dem erfindungsgemäßen Kompressor die Leckgase der Kolbenstangenstopfbüchse
im Förderkreis gehalten, wie es z. B. bei Verwendung der Maschine in Verbindung
mit Kälteanlagen erforderlich ist, bei denen keinesfalls Kältemittel, z. B. Ammoniak,
in die Umgebung austreten darf. Aber auch bei Förder-ung von Giftgasen, etwa Kohlenmonoxyd
(C 0) dürfen keine Leckgase in die Umgebung treten; auch hier ist der Kompressor
von Vorteil. Er eignet sich überall da, wo einerseits die Kolbenstangenleckgase
im Förderkreis gehalten werden müssen und andererseits das Schmiermittel des Kurbelraumes
bei Mischung mit den Leck-gasen wieder von diesen trennbar ist und nicht etwa mit
ihnen eine chemische Verbindung eingeht, die sich durch Schwerkraftabscheidung n-icht
mehr trennen läßt, wo sich also Fördergas und Schmiermittel miteinander »vertragen<c.In contrast, the invention consists in that between the piston rod stuffing box and the gas-tight crank chamber, which is known per se, a space which is gas-tight to the outside is connected. The unlubricated machine part containing the cylinder, the piston and the piston rod stuffing box then remains separated from the lubricated machine part containing the crankcase by the gas-tight space to the outside. The interposed between machine parts hardly acts as a lubricant separation chamber when the lubricant-conveying gas mixture contained in the crank chamber flows in the direction of the cylinder due to the pressure drop caused by the piston movement during start-up Throttling effect of the stuffing box guaranteed; at this low speed the lubricant is able to separate out due to gravity in the space so that it can be returned to the crankcase is. for example, when using the machine in connection with refrigeration systems required in which not refrigerant z,. as ammonia, may escape into the environment. However, even with the conveyor-ung of toxic gases, such as carbon monoxide (C 0) no leakage gases may in the surroundings step; here too the compressor is an advantage. It is suitable where, on the one hand, the piston rod leak gases have to be kept in the conveying circuit and, on the other hand, the lubricant of the crankcase can be separated from them again when mixed with the leak gases and does not form a chemical bond with them, which does not result from gravity separation can be separated more, ie where conveying gas and lubricant "get along" c.
Bei einer Ausführungsform steht der Raum mit dem Ktirbelra-um über
eine Bohrung in Verbindung. Ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt. Der doppeltwirkende stehende Kompressor weist ein Gestell
1 und einen Zylinder 2 auf.- Das Gestell enthält in üblicher Weise einen
Kurbelraum 17 und eine Kreuzkopfführung 3. Die Kurbelwelle 4 liegt
in den Lagern 5 und 6
und trägt auf ihrer Verlängerung, außerhalb des
Gestells, ein Schwungrad 7. jeder Zylinderseite ist ein Saugventil
8 und ein Druckventil 9 zugeordnet, wobei die Saugventilemit dem Satigraum
10 unddie Druckventile mit dem Druckraum 11 in Verbindung stehen.
Die Räume 12 des Zylinders sind z. B. zur Abführung der bei der Verdichtung entstehenden
Wärme von einem Kühlmittel durchflossen. Der Kolben 13 sitzt fliegend auf
der Kolbenstange 14 und ist an seinem Umfang mit Labyrinthnuten versehen. Sein Durchmesser
ist um ein geringes Maß kleiner alsder Durchmesser des Zylinders. Auch die Zylinderinnenseite
besitzt feine Labyrinthnuten. Im Betrieb ist der Kolben durch die Kolbenstange so
geführt, daß er mit der Zylinderwand nicht in Berührung kommt. Die Ab-
dichtung
der beiden Zylinderräume gegeneinander erfolgt ausschließlich durch die Labyrinthnuten.
Zur Abdichtung der Kolbenstangendurchführung aus der unteren Zylinderseite dienen
drei reiner Stopfbüchse entsprechende, als Drosselstelle wirken-de Labyrinthbüchsen
15, welche in radialer Richtung leicht verschiebbar eingebaut sind. Zweckmäßig
sind diese Labyrinthringe aus Graphit hergestellt. Sie besitzen im Durchmesser minimales
Spiel gegenüber der Kolbenstange. Die Kolbenstange ist somit seitlich frei durch
den Boden des Zylinders hindurchgeführt.In one embodiment, the space is connected to the Ktirbelra-um via a bore. An example of the subject matter of the invention is shown in simplified form in the drawing. The double-acting upright compressor has a frame 1 and a cylinder 2. The frame contains in the usual way a crank chamber 17 and a cross-head guide 3. The crankshaft 4 lies in the bearings 5 and 6 and carries on its extension, outside the frame Flywheel 7. Each cylinder side is assigned a suction valve 8 and a pressure valve 9 , the suction valves being connected to the satellite chamber 10 and the pressure valves being connected to the pressure chamber 11 . The spaces 12 of the cylinder are z. B. flows through a coolant to dissipate the heat generated during compression. The piston 13 sits overhung on the piston rod 14 and is provided with labyrinth grooves on its circumference. Its diameter is slightly smaller than the diameter of the cylinder. The inside of the cylinder also has fine labyrinth grooves. In operation, the piston is guided by the piston rod in such a way that it does not come into contact with the cylinder wall. The two cylinder spaces are sealed against each other exclusively by the labyrinth grooves. To seal the piston rod lead-through from the lower cylinder side, three labyrinth bushings 15, which are pure stuffing box and which act as a throttle point and which are installed so that they can be easily displaced in the radial direction, are used. These labyrinth rings are expediently made of graphite. They have minimal play with respect to the piston rod in terms of diameter. The piston rod is thus passed laterally freely through the bottom of the cylinder.
Zwischen der Stopfbüchse 15 und dem Kurbelraum 17 ist
ein nach außen gasdichter Raum 16 angeordnet, der durch eine Wand
18 von dem gasdichten Kurbelraum 17 abgetrennt ist und als Schwerkraftabscheider
für das Öl-- des Krurbelraumes 17 wirkt, welches bei Drucksenkung im Zylinder,
z. B. beim Anfahren, im
Gestell 1 zusammen mit dem dort befindlichen,
während des Betriebs durch die Stopfbüchse 15 nach unten getretenen Leckgas
aufwärts steigt. Die Aufwärtsgeschwindigkeit des Gemisches in dem Raum
16 ist auf Grund der Drosselwirkung der Stopfbüchse 15 ausreichend
gering, Durch die Wand 18 ist!eine Geradführung 19 gehalten, in welcher
die Kolbenstange praktisch ohne Spiel läuft. Die Schmierung (der Führung
19 erfolgt durch Spritzöl aus dein Kreuzkopf 3. Unter Umständen kann
-der Raum 20 von einem Kühlmittel durchflossen werden"uni die Reibungswärme abführen
zu können. Über dem Geradführungslager sind außerdem federbelastete Ölabstreifringe
21 eingebaut, um das an der Stange 14 haftende 01 am Durchtritt aus dem Raum
17 in den Raum 16 zu hindern. Ein auf der Kolbenstange festgemachter
Schatzschirm 22 hindert außerdem den etwa noch nicht #ibgestreiften Ölrest-am weiteren
Hinaufkriechen an der Kolbenstange. Über dem Schutzschirm ist die Kolbenstange trocken,
so daß in den Arbeitsraum des Zylinders 2 praktisch kein Öl gelangen kann.Between the gland 15 and the crank chamber 17, a gas-tight to the outside space 16 is arranged, which is separated by a wall 18 of the gas-tight crank chamber 17 and acts as a gravity separator for the Öl-- of Krurbelraumes 17 which, for at pressure reduction in the cylinder. B. when starting up, in the frame 1 together with the leakage gas located there, which has passed through the stuffing box 15 during operation, rises upwards. The upward speed of the mixture in the space 16 is sufficiently low due to the throttling effect of the stuffing box 15. The wall 18 holds a straight guide 19 in which the piston rod runs with practically no play. The lubrication (the guide 19 is carried out by spray oil from the cross head 3. Under certain circumstances a coolant can flow through the space 20 in order to be able to dissipate the frictional heat 01 from the passage from the space 17 into the space 16. A treasure shield 22 attached to the piston rod also prevents any oil residue that has not yet been stripped from creeping up the piston rod practically no oil can enter the working space of cylinder 2.
Bei Stillstand des Kompressors, der z. B. in eine Kälfeänlag# eingeschaltet
sein mag, herrscht im -anzen Kompressorgehäuse, also auch in den Räumen
16,
17, ein gleich hoher Druck wie in der ganzen Anlage. Wird angefahren,
so sinkt der mittlere Druck im Zylinder auf Grund der Kolbenbewegung ab, und das
Fördermittel-01-Gemisch im kaum 17 gelangt allmählich durch die Führung
19 und gegebenenfalls die weiter unten beschriebene, in der Trtnnwan
d 18 befindliehe Verbindungsbohrung hindurch nach oben in den Raum
16 und weiter durch die Dichtung 15 in den Zvlinder. Im Raum
16 vermag sich dabei das 01 bei der geringen Aufwärtsgeschwindigkeit
der Dämpfe auf Grund der einwirkenden Schwerkraft abzuscheiden. Es entsteht dann
während des Dauerbetriebs in den Räumen 16, 17 ein mittlerer, zwischen Saug-
und Enddruck liegender, im wesentlichen konstanter Druck. Nach diesem Druckausgleich,
also während des Dauerbetriebs, strömt durch die Dichtung 15 hindurch praktisch
kein Gas mehr, weil sich die rasche, durch den hin- und hergehenden Kolben verursachte
Druckänderung im Zylinder auf Grund der Drosselwirkung der Dichtung 15 nicht
in den Raum 16 hinein fortzupflanzen vermag; in den Räumen 16, 17
bleibt daher während des Betriebs immerdasselbe Medium. Wird der Kompressor ausgeschaltet,
so stellt sich in den Räumen 16, 17 allmählich wieder der in ider ganzen
Anlage herrschende höhere Druck ein; es strörnen also eine Zeit lang' Gase vom Zylinder
durch die Stopfbüchse 15 in die Räume 16, 17 hinein, und zwar so lange,
bis der Druckbeiderseits der Dichtung 15 ausgeglichen ist.When the compressor is at a standstill, the z. B. may be switched on in a Kälfeänlag #, there is the same high pressure in the compressor housing, so also in the rooms 16, 17 as in the entire system. When starting up, the mean pressure in the cylinder drops due to the piston movement, and the conveying agent-01 mixture in the barely 17 gradually passes through the guide 19 and possibly the connecting hole described below in the door wall 18 upwards into the space 16 and further through the seal 15 into the cylinder. In space 16 , the 01 is able to separate itself at the low upward speed of the vapors due to the force of gravity. During continuous operation, a mean, essentially constant pressure, lying between the suction pressure and the final pressure, then arises in the spaces 16, 17. After this pressure equalization, i.e. during continuous operation, virtually no more gas flows through the seal 15 because the rapid pressure change in the cylinder caused by the reciprocating piston cannot propagate into the space 16 due to the throttling effect of the seal 15 able; the same medium therefore always remains in the rooms 16, 17 during operation. If the compressor is switched off, the higher pressure prevailing in the entire system gradually sets in again in the rooms 16, 17; For a while, gases flow from the cylinder through the stuffing box 15 into the spaces 16, 17 until the pressure on both sides of the seal 15 is equalized.
Im übrigen ist das Kompressorgehäuse 1 durch die folgenden
Maßnahmen nach außen gasdicht o)b,-eschlossen: Das eine Lagerschild 23 trägt
eine Zahnradpumpe 24, die durchden Raum 25 aus dem Sumpf 26 Öl ansaugt
und dasselbe z. B. durch Bohrungen 27
der Kurbelwelle 4, den Lagern
6, 5, dem Kreuzkopf 3
und dem im zweiten Lagerschild 28 befindlichen
Sperrraum 29 zuführt. Am Schluß dieses Ölweges befindet sich das Druckhalteventil
30, durch das der Oldrilck beispielsweise auf 3 bis 4 at gehalten
werden kann. Die Zu- und die Abführung des Öles erfolgen in dem bzw. aus dem obersten
Bereich des Sperraumes 29.
Auf der Welle befinden sich zwei Dichtungsringpaare
31 und 32, durch welche ein Austreten von Öl aus dem Sper#raum
nach dem Schwungrgd 7 und nach dem bei diesem Raum gelegenen Lager
5 verhindert wird. Der Sperraum ist somit nicht nur während des Betriebes,
sondern auch in Außerbetriebszeiten mit Öl angefüllt, so daß ein Entweichen
von Gas durch diese Ölvorlage auch im Stillstand nicht möglicht ist.In addition, the compressor housing 1 is gas-tight to the outside o) b, closed by the following measures: The one bearing plate 23 carries a gear pump 24 which sucks in oil through the space 25 from the sump 26 and the same z. B. through bores 27 of the crankshaft 4, the bearings 6, 5, the cross head 3 and the locking space 29 located in the second bearing plate 28 . At the end of this oil path is the pressure holding valve 30, by means of which the Oldrilck can be kept at 3 to 4 at, for example. The supply and discharge of the oil take place in and out of the uppermost area of the locking space 29. On the shaft there are two pairs of sealing rings 31 and 32, through which oil can escape from the locking space after the flywheel 7 and after the Camp 5 located in this space is prevented. The blocking space is thus filled with oil not only during operation but also when not in operation, so that gas cannot escape through this oil reservoir even when the machine is not running.
Die Führung des Kolbens 13 ist durch die Kreuzkopfführung
3 und das Geradführungslager 19 gesichert. In diesen bei-den Lagern
muß die Kolbenstange genau geführt sein; die Lager müssen deshalb ein minimales
Spiel aufweisen. Wenn hierbei in den Lagern infolge der Reibung zuviel Wärme entsteht
so kann sie durch in den Räumen-20 und 33 strömendes Kühlmittel abgeführt
werden. Durch eine kleine Verbindungsbohrung in der Trennwand 18 kann der
kaum 16 mit dem, Raum 17 'verbünden sein, um jeweils im Raum
16 sich ansammelndes ÖI'abführen zu können und um gleichen Druck,» in dien
beiden Räumen herzustellen, so daß im wesentlichen kein Gas durch die Führung
19 strömt, -das -dort etwa Öl mitnehmen könnte. Auch
-der ofb#re Teil des Kurbelraumes 17 kann durch besondere Kanäle mit dem
untersten Teil des Kurbelraumes in Verbindung st#heii, um das in ihm in größerer
Menge aufgefangene Öl leichter abführen zu können. Diese Kanäle führen dann
zweckmäßig querdurchden Raum 33. The guidance of the piston 13 is secured by the crosshead guide 3 and the straight guide bearing 19. The piston rod must be guided precisely in these two bearings; the bearings must therefore have a minimal amount of play. If too much heat is generated in the bearings as a result of friction, it can be dissipated by the coolant flowing in spaces 20 and 33. Through a small connecting hole in the partition 18 , the barely 16 can be connected to the 'space 17 ' in order to be able to discharge any oil that has accumulated in the space 16 and to produce the same pressure in both spaces, so that essentially no gas flows through th e guide 19 - that - could take oil there about. The outer part of the crank chamber 17 can also be connected to the lowermost part of the crank chamber through special channels in order to be able to more easily discharge the oil collected in it in larger quantities. These channels then expediently lead across the space 33.
Es ist auch möglich, den K ompressor einf.Ich wirkend auszubilden.
Bei bestimmten Voraussetzungen ist es auch angängig, -den Sohutzschitrn 22 wegzulassen.
Die Höhe des Raumes 16 kann (dann gegebenenfalls vermindert und ida#rnit
der Koliben 13 den beiden Geradführungslagern genähert werden. Werden Gase
von sehr geringer Temperatur verdichtet, so ist eine Kühlung des Zylinders nicht
notwendige Die Räume 12 dienen %dann zur Wärmeisolierung des ZyJinders. Der Baustoff
des Zylinders, des Kolbens und der Kolbenstange hat sich in erster Linie nach den
Eigenschaften der zu komprimlerenden Gase zu richten. Bei der Bearbeitung der Kolbenstange
ist besonders darauf zu achten, daß sie eine möglichst glatte, porenfreie Oberfläche
besitzt, um eine einwandfreie Arbeitsweise der Teile 15 und 21 zu -erzielen.
In vielen Fällen wird als Baustoff für die Kolbenstangen nitrierter Stahl mit Vorteil
gewählt. Ein Kompressor nach der Erfindung kann aufrecht oder,schief stehen. Selbstverständlich
können auch mehrkurblige Kompressoren mit V- oder W-förmiger Anordnung von mehreren
Zylindern im Sinne der Erfindung ausgebildet werden.It is also possible to train the compressor to be simply effective. Under certain conditions it is also advisable to omit the Sohutzschitrn 22. The height of the space 16 can then be reduced if necessary and, with the piston 13, brought closer to the two straight-line bearings. If gases at very low temperatures are compressed, cooling of the cylinder is not necessary. The construction material of the cylinder, the piston and the piston rod has to depend primarily on the properties of the gases to be compressed.When processing the piston rod, particular care must be taken to ensure that it has the smoothest possible, pore-free surface in order to function properly of parts 15 and 21. In many cases nitrided steel is advantageously chosen as the building material for the piston rods. A compressor according to the invention can stand upright or at an angle. Of course, multi-crank compressors with a V- or W-shaped arrangement of several cylinders are formed in the S inne of the invention.