Dr ehkolbenmaseliine. Bei Drehkolbenmaschinen mit sichelförmi gem Arbeitsraum sind die Kolben an den auf dem zylindrischen Teil des Maschinen- gehäuses gleitenden Stellen deshalb schwer zu schmieren und abzudichten, weil dort in folge des stets sich ändernden Winkels zwi schen der Kolben- und der zylindrischen Lauffläche keine Flächenberührung, sondern nur Linienberührung stattfinden kann.
Dort, wo die Abstände zwischen Kolben- trotumel und Gehäusezylinder am kleinsten und am grössten sind, sind die Trommel- und Zylinderflächen einander parallel, während sie zum Beispiel bei Kompressoren auf der Saugseite divergieren, auf der Druck- und Ausschubseite dagegen konvergieren, wobei sowohl die Divergenz, wie auch die Konver genz stetig veränderlich ist.
Infolgedessen wiegen die Kolbenköpfe bei ihrer Gleit- bewegung auf der Zylinderfläche hin und her, so dass die Berührungslinien beim Ansaugen mehr nach hinten, beim Komprimieren und Ausschieben dagegen mehr nach 'vorn auf ihnen zu liegen kommen. Besonders ungün- stig für die Schmierung und Abdichtung ist dabei, dass die Berührungslinien beim Korn- primieren und rausschieben auf die Vorder seite sich verschieben.
Je mehr dies grämlich der Fall ist, nmso grösser ist die Gefahr, dass die Kolben das an der Lauffläche des Zylinders haftende Schmiermittel vor sich hinschieben und es so verhindern, zu den Berührungsstellen zu gelangen. Gerade a.uf der Kompressions- und Ausschubseite ist aber eine gute Schmierung und Abdichtung am nötigsten, weil dort die Druckbeanspruchungen zwischen Kolbenköpfen und Zylinderwand ihre Höchstwerte erreichen und zwischen den Schaufelräumen erhebliche Druckdifferenzen auftreten.
Erstens ist infolga des Hineinschiebens der Kolben in die Trommel der Widerstand in den Kolbenschlitzen der Trommel zu über winden, der sich zu der Fliehkraft addiert, während er sich auf der Saugseite von ihr subtrahiert, und zweitens sind die Kolben während der Kompressionsperiode wegen der Druckdifferenzen zwischen den benachbarten Xolbenkompartimenten seitlichem Druck unter worfen, durch den der genannte Widerstand noch erhöht wird.
Mit der vorliegenden Erfindung wird die Vermeidung der eingangs erwähnten Schwie rigkeit bezweckt. Die Erfindung besteht darin, dass die auf der zylindrischen Gleit fläche des Maschinengehäuses gleitenden Flä chen der Kolben in solcher Weise gekrümmt und derart breit ausgebildet sind, dass sie bei allen Kolbenstellungen zusammen mit der zylindrischen Gleitfläche des Gehäuses im Sinne des Gleitwiderstandes sich verengende keilförmige Räume einschliessen, durch die das Schmiermittel in Form eines gleich mässigen Films zwischen die Gleitstellen ein dringt.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist auf der Zeichnung darge stellt.
Fig. 1 zeigt einen radialen Schnitt durch einen Drehkolbenkompressor; In Fig. 2 sind in grösserem Massstab die in den Punkten 1, 2, 3 und 4 der Fig. 1 zu der Trommel relativen Stellungen der zylin drischen Gleitfläche des Kompressorgehäuses und dez Kolben einander gegenüber gestellt; Fig. 3 ist "ein Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.
<I>a</I> ist das Kompressorgehäuse, <I>b</I> die ex zentrisch darin angeordnete Trommel und e sind die umlaufenden, annähernd radial in der Trommel beweglichen Kolben eines in der Pfeilrichtung umlaufenden Drehkolben kompressors, dessen linke Seite die Saugseite und dessen rechte Seite die Druck- und Aus schubseite ist. In der Fig. 2 sind die zu den Punkten 1, 2, 3 und 4 der Fig. 1 gehörigen relativen Stellungen der zylindrischen Ge- häusegleitfläche bezüglich der Trommel eben falls mit 1, 2, 3 und 4 bezeichnet. Aus dieser Figur ist ersichtlich, innerhalb welcher Gren zen diese relativen Stellungen veränderlich sind.
In Punkt 1, wo der Abstand zwischen Zylinder und Trommel fast null ist und die Kolben in ihrer innersten Lage sich befinden, sowie im Punkt 3, wo dieser- Abstand ein Maximum ist und die Xolben in ihrer äusser sten Lage sich befinden, sind Trommel und Zylinderfläche einander parallel. In den Punk ten 2 (Mitte Saugseite) und 4 (Titte Druck- und Ausstossseite) dagegen, in denen die Kolben in einer 11littellage bezüglich der Trommel sich befinden, ist die gegenseitige Lage der genannten Flächen, in der Umlauf richtung gesehen, divergent bezw. konvergent.
Infolgedessen bewegen sich die Berührungs linien zwischen Kolben- und Zylindergleit- fläche beständig auf den Kolbenköpfen hin und her, in der Weise, dass sie in Punkt 4 ihre vorderste und in Punkt 2 ihre hinterste Lage erreicht haben.
Um nun zu verhindern, dass diese Berührungslinie bis zu der vorderen Kolbenkante hin sich bewegt, was ein Vor sichhinschieben bezw. Wegschaben des auf der Gehäusegleitfläche sich befindenden Schmiermittels bewirken würde, sind die mit der zylindrischen Gleitfläche zusammen arbei tenden Gleitflächen der Kolben derart ge krümmt und so breit ausgebildet, dass sie auch in der dem Punkt 4 entsprechenden ungünstigsten Stellung keilförmige Räume g mit der Zylindergleitfläche einschliessen, welche in der Richtung des Gleitwiderstandes -all mählich sich verengen.
Das Schmiermittel wird auf diese Weise von den Kolbenköpfen gefangen und gleichmässig auf die ganze Zylinderbreite verteilt zu den Berührungs stellen gedrängt, auch dann, wenn die Be rührungsstellen in ihrer vordersten Lage auf den Kolbenköpfen sich befinden. Ausser einer vorzüglichen Schmierung wird somit auch eine vorzügliche Abdichtung der Gleitstellen ermöglicht. Die Kolbenköpfe sind dabei derart T-förtnig ausgebildet, dass sich die Berührungs linien nur auf ihrem hintern Teil, d. h. zwi schen den Punken d und e, nicht aber auf deren Vorderteil hin und her bewegen.
An sich sind die auf diese Weise exzen trisch auf die Kolben wirkenden Druckkräfte des Zylinders ungünstig, doch sind sie aus dem Grunde nicht zu fürchten, weil sie nur auf der Saugseite, d. h. dann, wenn sie klein sind, exzentrisch wirken, während sie auf der Druck- und Ausstossseite, wo sie ihren Höchstwert erreichen, ungefähr zentrisch ge richtet sind.
Die Massnahme nach der vorliegenden Erfindung ist natürlich nicht nur für Kol ben mit voreilenden Köpfen, wie dies beim Ausführungsbeispiel der Fall ist; sondern auch für radial angeordnete Kolben und mit nacheilenden Köpfen versehene Kolben an wendbar. Auch können die Kolbenköpfe anders als T-förmig ausgebildet sein.
Es hat sich gezeigt, dass bei derartigen Maschinen eine reichliche Schmiermittelzufuhr zu den Berührungsstellen zwischen Kolben und Zylinder, besonders während der Kom- pressions- und Ausschubperiode, sehr wertvoll ist. -Die Kolben sind daher ferner so aus gebildet, dass sie bei dem während dieser Periode stattfindenden Hineinschieben in die Trommel als Schmierpumpe wirken. Zu diesem Zweck sind sie auf der Vorderseite mit Nuten f versehen, durch welche hin durch das durch die eindringenden Kolben aus den Schlitzen verdrängte Schmiermittel direkt zu den Kolbenköpfen und von diesen aus im richtigen Zeitpunkt zu den Schmier stellen geleitet wird.
Das Schmiermittel wird auf irgend eine nicht weiter gezeichnete Weise von einem unter Förderdruck stehen den Raum aus in die Kolbenschlitze der Trommel eingeführt.
Diese Nuten haben aber noch weitere Vorteile zur Folge. Wenn nämlich die Kol ben dichtend in die Schlitze passen würden, so dass der Zu- und Wiederaustritt des Arbeits oder Schmier- bezw. Sperrmittels ausge schlossen wäre, könnte beim Auswärtsbe- wegen der Kolben hinter demselben ein Vakuum entstehen und beim Einwärtsbewegen ein Überdruck. Beide Erscheinungen sind ungünstig, denn Unterdruck während der Saugperiode kann das freie Austreten der Kolben hindern und Überdruck während der Kompressions- und Ausschubperiode die Druck beanspruchung wesentlich erhöhen, was durch die genannten Nuten vermieden wird.
Es hat sich gezeigt, dass mit einem Kom pressor nach der vorliegenden Erfindung ein erheblich besserer Wirkungsgrad als mit den bisherigen Ausführungen erzielbar ist.
Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf Kompressoren; sondern auch auf Pumpen und dergleichen andere mit um laufenden Kolben arbeitende Maschinen an wendbar.
Rotary piston machine. In rotary piston machines with sickle-shaped working space, the pistons are difficult to lubricate and seal at the points that slide on the cylindrical part of the machine housing, because there, due to the constantly changing angle between the piston and the cylindrical running surface, there is no surface contact, but rather only line contact can take place.
Where the distances between the piston trumpet and the housing cylinder are smallest and largest, the drum and cylinder surfaces are parallel to one another, while in compressors, for example, they diverge on the suction side, but converge on the pressure and discharge side, whereby both the Divergence, just like convergence, is constantly changing.
As a result, the piston heads sway back and forth during their sliding movement on the cylinder surface, so that the lines of contact come to rest on them more to the rear when they are sucked in and more to the front when they are compressed and pushed out. What is particularly unfavorable for lubrication and sealing is that the lines of contact shift when compressing and pushing out to the front.
The more this is dreadfully the case, the greater is the risk that the pistons will push the lubricant adhering to the running surface of the cylinder in front of them and thus prevent it from reaching the points of contact. However, it is precisely on the compression and extension side that good lubrication and sealing are most necessary because there the pressure loads between the piston heads and the cylinder wall reach their maximum values and there are considerable pressure differences between the vane spaces.
First, as a result of the piston being pushed into the drum, the resistance in the piston slots of the drum has to be overcome, which adds to the centrifugal force while it is subtracted from it on the suction side, and secondly, the pistons are during the compression period due to the pressure differences between the adjacent Xolbenkompartimenten thrown lateral pressure, by which the said resistance is increased.
The present invention aims to avoid the difficulty mentioned at the outset. The invention consists in that the surfaces of the pistons sliding on the cylindrical sliding surface of the machine housing are curved in such a way and so wide that they include narrowing wedge-shaped spaces in all piston positions together with the cylindrical sliding surface of the housing in the sense of sliding resistance through which the lubricant penetrates in the form of a uniform film between the sliding points.
An embodiment of the subject invention is on the drawing provides Darge.
1 shows a radial section through a rotary piston compressor; In Fig. 2 are in the points 1, 2, 3 and 4 of Figure 1 relative to the drum positions of the cylin drical sliding surface of the compressor housing and dec piston compared to each other on a larger scale; FIG. 3 is a section along the line III-III of FIG.
<I> a </I> is the compressor housing, <I> b </I> the eccentrically arranged drum and e are the rotating, approximately radially movable pistons of a rotary piston compressor rotating in the direction of the arrow, its left side the suction side and the right side of which is the pressure side and the discharge side. In FIG. 2, the relative positions of the cylindrical housing sliding surface with respect to the drum associated with points 1, 2, 3 and 4 of FIG. 1 are also designated by 1, 2, 3 and 4. This figure shows the limits within which these relative positions can be varied.
In point 1, where the distance between cylinder and drum is almost zero and the pistons are in their innermost position, and in point 3, where this distance is a maximum and the Xolben are in their outer most position, are drum and Cylindrical surfaces parallel to each other. In the points th 2 (middle suction side) and 4 (Titte pressure and discharge side), however, in which the pistons are in a 11littellage with respect to the drum, the mutual position of the surfaces mentioned, seen in the direction of rotation, is divergent or convergent.
As a result, the lines of contact between the piston and cylinder sliding surfaces move continuously back and forth on the piston heads in such a way that they have reached their foremost position in point 4 and their rearmost position in point 2.
In order to prevent this line of contact from moving as far as the front edge of the piston, which is a move in front of you. Would cause scraping away of the lubricant located on the sliding surface of the housing, the sliding surfaces of the pistons working together with the cylindrical sliding surface are curved in such a way and so wide that they also include wedge-shaped spaces g with the cylinder sliding surface in the most unfavorable position corresponding to point 4, which gradually narrow in the direction of the sliding resistance.
In this way, the lubricant is caught by the piston heads and evenly distributed over the entire width of the cylinder to the points of contact, even if the points of contact are in their foremost position on the piston heads. In addition to excellent lubrication, this also enables excellent sealing of the sliding points. The piston heads are designed in such a T-shape that the lines of contact are only on their rear part, i.e. H. between dots d and e, but do not move back and forth on their front part.
In itself, the eccentrically acting in this way on the piston pressure forces of the cylinder are unfavorable, but they are not to be feared for the reason because they are only on the suction side, d. H. when they are small, they act eccentrically, while on the pressure and discharge side, where they reach their maximum value, they are roughly centered.
The measure according to the present invention is of course not only for Kol ben with leading heads, as is the case in the embodiment; but also for radially arranged pistons and pistons provided with trailing heads. The piston heads can also be designed other than T-shaped.
It has been shown that in machines of this type, an ample supply of lubricant to the contact points between the piston and cylinder, especially during the compression and extension periods, is very valuable. The pistons are therefore also designed in such a way that they act as a lubricating pump when they are pushed into the drum during this period. For this purpose, they are provided with grooves f on the front, through which the lubricant displaced from the slots by the penetrating piston is passed directly to the piston heads and from there at the right time to the lubrication points.
The lubricant is introduced into the piston slots of the drum in some way, not shown further, from the space under delivery pressure.
However, these grooves also result in other advantages. Namely, if the Kol ben would fit sealingly into the slots, so that the entry and exit of the work or lubrication respectively. If the locking means were excluded, a vacuum could arise behind the piston when moving outwards and an overpressure when moving inwards. Both phenomena are unfavorable, because underpressure during the suction period can prevent the pistons from escaping freely and overpressure during the compression and extension period can significantly increase the pressure load, which is avoided by the grooves mentioned.
It has been shown that with a compressor according to the present invention, a considerably better degree of efficiency can be achieved than with the previous versions.
Of course, the present invention is not limited to compressors; but also on pumps and the like other machines working with rotating pistons can be used.