DE2421686A1

DE2421686A1 - Rotary piston type air compressor - with two pistons sliding on a shaft

Info

Publication number: DE2421686A1
Application number: DE2421686A
Authority: DE
Inventors: Hans Unger
Original assignee: Knorr Bremse GmbH
Current assignee: Knorr Bremse GmbH
Priority date: 1974-05-04
Filing date: 1974-05-04
Publication date: 1975-11-13

Abstract

Air compressor in a housing with a rotating shaft. The two pistons, turning with the shaft, have a helical groove, each, in which at least one balls slides. The ball being located in a holder. The pistons are made of a aluminium with a steel ring for the grooves. The ball holder, is adjustable. The apparatus works by pistons, sliding towards and away from each other as the shaft rotates. In another example the pistons do not rotate with the shaft but only move axially. Advantage claimed is less wear as the machine is free running with no moments of force.

Description

Kolbenmaschine Die Erfindung bezieht sich aufeine Kolbenmaschine der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung. Derartige Kolbenmaschinen sind bekannt (DT-PS 167 245). Piston engine The invention relates to a piston engine the genus specified in the preamble of the main claim. Such piston engines are known (DT-PS 167 245).

Diese bekannte Kolbenmaschine lard mit Dampf beauschlagt, um die beiden zueinander koaxialen Kolben auseinanderzudrücken und die mittlere, die beiden Kolben durchsetzende Welle anzutreiben.Jeder hohle Kolben weist an der der mittleren Arbeitskammer abgewandten Seite einen gewellten Rand auf, welcher eine mit zwei im Zylinder einander diametral gegenüberliegenden Rollen zusammenwirkende Steuerkante bildet, so dass der Kolben bei einer Hin- und Herbewegung im Zylinder sich gleichzeitig dreht. Die Kolben sind jeweils mit der besagten Abtriebswelle axial verschieblich, jedoch drehfest verbunden, so dass die im Zylinder drehbar gelagerte Welle bei Bewegung der Kolben in Umlauf versetzt wird, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenmaschine der im Obergriff des Hauptanspruchs angegebenen Art zu schaffen, welche sich durch einfacheren und kompakteren Aufbeu auszeichnet. Auch soll ein von freien Massenkräften freier Lauf, der Verschleiss vermindert und die Wirkungsweise verbessert werden.This well-known piston engine lard supplied with steam to the two To push apart the coaxial pistons and the middle one, the two pistons Each hollow piston points to that of the central working chamber facing away from a corrugated edge, which one with two in the cylinder each other diametrically opposite rollers cooperating control edge forms so that the piston rotates at the same time as it moves back and forth in the cylinder. the Pistons are axially displaceable with said output shaft, but non-rotatably connected so that the shaft rotatably mounted in the cylinder when the piston moves is put into circulation, The invention is based on the object to create a piston engine of the type specified in the preamble of the main claim, which is characterized by a simpler and more compact structure. Also supposed to be a run free from free inertial forces, the wear and tear and the mode of operation is reduced be improved.

Dies ist durch die im kennzeichnenden Teil des llauptanspruchs angegebenen Merkmale erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den restlichen Ansprüchen gekennzeichnet.This is indicated by the in the characterizing part of the main claim Features achieved. Advantageous developments of the invention are in the remaining Claims.

Die erfindungsgemäße Kolbenmaschine ist insbesondere für die Verwendung als Luftverdichter geeignet.The piston engine of the invention is particularly useful suitable as an air compressor.

Nachstehend sind zwei bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kolbenmaschine anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigen: Fig. 1 den senkrechten Längs schnitt durch die erste Ausführungsform; Fig. 2 den Schnitt entlang der Linie II-II in Fig.1; Fig. 3>den senkrechten Längsschnitt durch die zweite Ausführungsform; und Fig. 4 den Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 7 In der Bohrung 1 eines Zylinders 2 sind zwei Kolben 3 angeordnet. Ferner ist im Zyliner 2 eine zur Längsachse der Bohrung 1 koaxiale Welle 4 vorgesehen, und zwar in zwei stirnseitigen Zylinderdeckeln 5 drehbar gelagert.Below are two preferred embodiments of the invention Piston machine described with reference to the drawing, for example. They show: Fig. 1 the vertical longitudinal section through the first embodiment; Fig. 2 shows the section along the line II-II in Figure 1; Fig. 3> the vertical longitudinal section through the second embodiment; and FIG. 4 shows the section along the line IV-IV in FIG. 7 In the bore 1 of a cylinder 2, two pistons 3 are arranged. Furthermore, in the Cyliner 2 one to the longitudinal axis of the Bore 1 coaxial shaft 4 provided, namely in two end-face cylinder covers 5 rotatably mounted.

Jedem Kolben 3 ist eine Kugel 6 zugeordnet, welche in einer endlosen,in Axialrichtung gewellten Nut 7 läuft und in einem am Zylinder 2 befestigten Halter 8 angeordnet ist. Die beiden Kolben 3 sind in der Bohrung 1 und auf der Welle 4 aufeinander zu und voneinander weg beweglich.Each piston 3 is assigned a ball 6, which is in an endless, in Axially corrugated groove 7 runs and in a holder attached to the cylinder 2 8 is arranged. The two pistons 3 are in the bore 1 and on the shaft 4 movable towards and away from each other.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 und 2 ist jeder der beiden gleichartigen Kolben 3 mittels einer Feder 9 mit der Welle 4 drehfest, jedoch über Kolbenringe 10 abgedichtet axial verschieblich verbunden, geführt auf der Welle 4 und an der Bohrung 1 des Zylinders 2 nur über Kolbenringe 10' abgedichtet verschieblich anliegend. Jeder Kolben 3 besteht zwecks Minderung seiner Massenkräfte aus Aluminium und weist einen verschleißfesten Stahlring 11 auf, in dessen Na;telfläche die umlaufende Ist 7 mit kreisbogenförmigen Profil ausgebildet ist.In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, each of the two is identical Piston 3 non-rotatably with shaft 4 by means of a spring 9, but via piston rings 10 sealed axially displaceably connected, guided on the shaft 4 and on the Bore 1 of the cylinder 2 is only sealingly displaceable by means of piston rings 10 '. Each piston 3 is made of aluminum in order to reduce its inertia and has a wear-resistant steel ring 11, in the needle surface of which is the circumferential 7 is formed with a circular arc-shaped profile.

Jeder Halter 8 ist bezüglich der Welle 4 radial im Zylinder 2 verschraubbar, um das Spiel zwischen Kugel 6 und zugehöriger Nut 7 sowie zugehörigem Halter 8 einstellen zu können. Zur Sicherung des halters 8 in der jeweiligen Stellung dient eine Mutter 12. Der Zylinder 2 ist in einer mittleren Ringzone von zwei einander gegenüberliegenden, schmalen,sich in Umfangsrichtung erstreckenden Längsschlitzen 23 durchbrochen, welche an der Zylinderaußenseite von Lamellenventilen 20 abdeckbar sind.Each holder 8 can be screwed radially in the cylinder 2 with respect to the shaft 4, to adjust the play between the ball 6 and the associated groove 7 and the associated holder 8 to be able to. A nut is used to secure the holder 8 in the respective position 12. The cylinder 2 is in a central ring zone of two opposite, narrow, circumferentially extending longitudinal slots 23 pierced, which at the outside of the cylinder can be covered by lamellar valves 20.

Kanäle 13 dienen zur Zufuhr und Verteilung von Schmiermittel, welches gleichzeitig die beiden Kolben 3 rückseitig kühlt.Channels 13 are used to supply and distribute lubricant, which simultaneously cools the two pistons 3 on the back.

Die Kolbenmaschine gemäss Fig. 1 und 2 dient ebenso wie diejenige gemäss Fig. 3 und 4 als Luftkompressor, wobei die Welle 4 angetrieben und die Arbeitskammer zwischen den beiden Kolben 3 über die Lamellenventile 20, abwechselnd mit einem Lufteinlass 21 und einem Druckluftauslass 22 verbunden wird. Bei der Ausführungsform gemass Fig. 1 und 2 laufen die Kolben 3 zusainmen mit der Welle 4 um und werden dabei gleichzeitig aufeinander zu und voneinander weg verschoben, und zwar durch die gewellten, in sich geschlossenen Nuten 7 an den Kolben 3 bzw. an deren Riigen 11 In Fig. 1 sind die beiden Kolben 3 in der äusseren Endstellun-g wiedergegeben. Nach einer halben Umdrehung der Welle 4 nehmen sie dle innere Endstellung ein, um dann wieder in die äussere Endstellung zurückzulaufen, usw. Durch die gleiche Ausbildung beider Kolben keine 3 werden dabei/äußeren Massenkräfte frei, d.h.,die Kolbenmaschine läuft erschütterungsfrei.The piston machine according to FIGS. 1 and 2 is used just like that 3 and 4 as an air compressor, the shaft 4 being driven and the working chamber between the two pistons 3 via the lamellar valves 20, alternating with one Air inlet 21 and a compressed air outlet 22 is connected. In the embodiment 1 and 2, the pistons 3 run together with the shaft 4 and are at the same time moved towards and away from each other, namely by the corrugated, self-contained grooves 7 on the piston 3 or on their rims 11 In Fig. 1, the two pistons 3 are shown in the outer end position. After half a turn of the shaft 4, they assume the inner end position to then to run back into the outer end position, etc. Through the same training Both pistons no 3 are released / external inertia forces, i.e. the piston engine runs vibration-free.

Die Ausführungsform gemäss Fig. 3 und 4 unterscheidet sich dadurch von derjenigen nach Big. 1 und dass die beiden Kolben 3 einteilig ausgebildet1 gegenüber dem Zylinder 2 nicht drehbar, sonderen lediglich über die Kolbenringe 10' abgedichtet axial verschieblich und in der Bohrung 1 des Zylinders 2 geführt sind. Jede Nut 7 ist in der Mantelfläche eines Ringes 14 ausgebildet, welcher auf der Welle 4 innerhalb des zugehörigen Kolbens 3 befestigt ist.The embodiment according to FIGS. 3 and 4 differs in this respect from the one after Big. 1 and that the two pistons 3 are integrally formed1 opposite the cylinder 2 is not rotatable, but is only sealed by the piston rings 10 ' axially displaceable and in the bore 1 of the Cylinder 2 out are. Each groove 7 is formed in the lateral surface of a ring 14, which on the shaft 4 is fastened within the associated piston 3.

Jeder Halter 8' ist am zugehörigen Kolben 3 angeordnet und als Gleitstein ausgebildet, der in einer Längsnut 15 des Zylinders 2 läuft, um den zugehörigen Kolben 3 gegen Verdrehen im Zylinder 2 zu sichern, seine Axialbewegung jedoch zuzulassen. Zwischen den beiden Ringen 14 ist die Welle 4 von einer Buchse 16 umschlossen, auf welcher die beiden Kolben 3 verschieblich sind, abgedichtet durch Dichtungen 17. Die Kolben 3 stehen also nicht mit der drehenden Welle 4 in Berührung, sondern mit der stillstehenden Buchse 16.Each holder 8 'is arranged on the associated piston 3 and as a sliding block formed, which runs in a longitudinal groove 15 of the cylinder 2 to the associated To secure the piston 3 against rotation in the cylinder 2, but allow its axial movement. Between the two rings 14, the shaft 4 is enclosed by a bush 16, on which the two pistons 3 are displaceable, sealed by seals 17. The pistons 3 are therefore not in contact with the rotating shaft 4, but with the stationary bush 16.

Jede Kugel 6 ist im zugehörigen Halter 8 mittels einer Gleitlagerpfanne 18 gelagert. Statt,dessen können Wälzkörper zwischen Kugel 6 und Halter 8 vorgesehen sein.Each ball 6 is in the associated holder 8 by means of a sliding bearing socket 18 stored. Instead, rolling elements can be provided between ball 6 and holder 8 be.

In Fige 3 sind die beiden Kolben 3 wiederum in der äusseren Endstellung gezeigt. Wird die Welle 4 in Umlauf gesetzt, dann laufen die beiden Kolben 3 aufeinander zu, um nach einer halben Umdrehung der Welle 4 die innere Endstellung zu erreichen und nach einer vollen Umdrehung der Welle 4 wieder die Stellung gemäss Fig. 3 einzunehmen, usw.In FIG. 3, the two pistons 3 are again in the outer end position shown. If the shaft 4 is set in rotation, the two pistons 3 run towards one another to to reach the inner end position after half a turn of the shaft 4 and after a full revolution of the shaft 4 to take the position according to Fig. 3 again, etc.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Nuten 7 axial einmal g-el:-ellt. Falls diese Nuten, unter Inkaufnahme großer axialer Steigung axial doppelt gewellt ausgeführt werden, führt jeder Kolben 3 bei einer Umdrehung der Welle 4 zwei Hubzyklen aus. Bei dieser Ausführung ist es möglich, im Zylinder 2 für jeden Kolben 3 zwei Kugeln 6 einander gegenüberliegend anzuordnen, so daß die Kolben 3 nicht einseitig, sondern symmetrisch zu ihrer Achse angetrieben werden und keine Kippmomente erfahren.In the illustrated embodiments, the grooves 7 are axial once g-el: -ellt. If these grooves are accepted large axial Pitch are carried out axially double corrugated, each piston 3 leads at one Rotation of the shaft 4 two stroke cycles. With this version it is possible to arrange two balls 6 opposite one another in cylinder 2 for each piston 3, so that the piston 3 is not driven on one side, but symmetrically to its axis and experience no tipping moments.

Claims

EXPECTATIONS

1. Piston machine with two arranged in a common cylinder, opposing pistons and a central shaft, opposite which the pistons are axially are displaceable, each piston having an endless, corrugated control edge for coupling of piston and shaft is assigned such that a piston axial movement Corresponds to shaft rotation and vice versa, characterized in that the control edge is formed by a groove (7) in which at least one ball (6) runs which is arranged in a holder (8), the holder (8) between the cylinder (2) and the associated piston (3; 3, 11) and the groove (7) outer piston (3, 11) or is provided on the shaft (4, 14) inside the piston (3).,

2. Piston engine according to claim 1, wherein each groove is provided externally on the associated piston, thereby characterized in that each piston (3) axially displaceable with respect to the shaft (4) rotatably connected to the shaft (4) and axially movably guided on the shaft (4) is.

3. Piston machine according to claim 2, characterized in that each Piston (3) made of a light material, preferably aluminum, and one Has steel ring (11) in which the groove (7) is formed.

4. Piston machine according to claim 2 or 3, characterized in that that each holder (8) can be screwed into the cylinder (2) to adjust the ball clearance is,

5. Piston machine according to claim 2, 3 or 4, characterized in that that the two pistons (3) can be acted upon on the rear side with lubricant for cooling are.

6. Piston machine according to claim 1, wherein each groove is on the outside of the shaft is provided within the associated piston, characterized in that each against the shaft (4) axially displaceable piston (3) in the cylinder (2) Rotation is secured and axially movable.

7. Piston machine according to claim 63, characterized in that each Groove (7) in one attached to the shaft (4) within the associated piston (3) Ring (14) is formed.

8. Piston machine according to claim 6 or 7, characterized in that that each holder (8 ') is arranged on the associated piston (3) and in a longitudinal groove (15) of the cylinder (2) is guided.

9. Piston machine according to claim 6, 7 or 8, characterized by a bushing (16) on the shaft (4), on which the pistons (3) are displaceable.

10. Piston machine according to one of the preceding claims, characterized characterized in that each ball (6) in the associated holder (8) by means of a plain bearing socket (18) or rolling elements is mounted.

11. Piston machine according to one of the preceding claims, characterized characterized in that on a central ring zone of the cylinder (2) of narrow, in the circumferential direction extending longitudinal slots (23) is perforated, which on The outer circumference of the cylinder can be covered by lamellar valves (20).