CH632563A5

CH632563A5 - CYLINDER FOR A PISTON COMPRESSOR.

Info

Publication number: CH632563A5
Application number: CH1104178A
Authority: CH
Inventors: Franz Hillingrathner
Original assignee: Balcke Duerr Ag
Priority date: 1977-10-25
Filing date: 1978-10-25
Publication date: 1982-10-15
Also published as: DE2747719C3; BE871480A; DE2747719B2; GB2007308B; ATA765578A; AT355176B; GB2007308A; DE2747719A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinder für einen Kolbenverdichter mit einem kegelförmigen oberen Bereich, einem zylindrischen mittleren Bereich, einem kegelförmigen unteren Bereich, schräg zur Zylinderachse im oberen und im unteren Bereich sitzenden Ventilen, einer Zylinderbüchse und mit Kühlmittelräumen, wobei der Zylinder geteilt und abgedichtet ist. The invention relates to a cylinder for a piston compressor with a conical upper region, a cylindrical central region, a conical lower region, valves inclined to the cylinder axis in the upper and lower region, a cylinder liner and with coolant chambers, the cylinder being divided and sealed is.

Der Zylinder kann Anwendung finden als einfach- oder bevorzugt doppeltwirkender Verdichterzylinder von ölge-schmierten oder trockenverdichtenden Kolbenverdichtern jeglicher Bauart, z.B. liegend, bevorzugt stehend und V-förmig, aber auch W-förmig. Die mögliche ausnahmsweise Anwendung als einfach wirkender Zylinder besteht darin, dass zwei Zylinder mit zwischenliegendem Ausgleichsraum hintereinander bzw. übereinander angeordnet sind. Die dem Ausgleichsraum benachbarte Seite des Zylinders ist dann von Arbeit befreit. Sie enthält keine Saugventile, die Druckventile sind geschlossen. The cylinder can be used as a single or preferably double-acting compressor cylinder of oil-lubricated or dry-compressing piston compressors of any type, e.g. lying, preferably standing and V-shaped, but also W-shaped. The possible exceptional application as a single-acting cylinder is that two cylinders with an intermediate compensation space are arranged one behind the other or one above the other. The side of the cylinder adjacent to the compensation space is then freed from work. It contains no suction valves, the pressure valves are closed.

Ein bekannter Zylinder der eingangs genannten Gattung besitzt einen dreiteiligen Aufbau (US-PS 3 072 317). Der Zylinder ist dabei zwischen dem kegelförmigen oberen Bereich und dem zylindrischen mittleren Bereich sowie zwischen letzterem und dem kegelförmigen unteren Bereich geteilt. Lufteintritt und -austritt liegen einander diametral gegenüber am Mittelteil und verzweigen sich jeweils in die kegelförmigen Ober- und Unterteile. Bei der bekannten Anordnung sind deshalb zwei Flachdichtungen notwendig. Es müssen relativ viel Schrauben eingesetzt werden, um die notwendige Anpresskraft zu erhalten. Ausserdem ist ein gleichmässiger Schraubenabstand einzuhalten. Dennoch können sich beim Anziehen der Schrauben Verformungen der Zylinderwandung oberhalb und unterhalb des mittleren zylindrischen Teiles ergeben. A known cylinder of the type mentioned has a three-part structure (US Pat. No. 3,072,317). The cylinder is divided between the conical upper area and the cylindrical central area and between the latter and the conical lower area. Air inlet and outlet are diametrically opposite each other on the central part and branch into the conical upper and lower parts. In the known arrangement, two flat seals are therefore necessary. A relatively large number of screws must be used to obtain the necessary contact pressure. In addition, a uniform screw spacing must be observed. Nevertheless, when the screws are tightened, deformations of the cylinder wall can occur above and below the central cylindrical part.

Neben diesem dreiteiligen Zylinder sind weiterhin bekannt: In addition to this three-part cylinder, we also know:

a) Einteilige Zylinder mit rechtwinkelig zur Zylinderachse angeordneten Ventilen (VDI-Zeitschrift 101, v. a) One-piece cylinders with valves arranged at right angles to the cylinder axis (VDI-Zeitschrift 101, v.

21. April 1959, S. 480; US-PS 2 506 162, Fig. 1); April 21, 1959, p. 480; U.S. Patent No. 2,506,162, Fig. 1);

b) zweiteilige Zylinder, bestehend aus dem eigentlichen Zylinderteil mit rechtwinkelig zur Zylinderachse angeordneten Ventilen und einem Deckelteil mit achsparallel zur Zylinderachse angeordneten Ventilen (allgemein bekannt). b) two-part cylinders, consisting of the actual cylinder part with valves arranged at right angles to the cylinder axis and a cover part with valves arranged axially parallel to the cylinder axis (generally known).

Der Erfindung liegt, ausgehend vom eingangs beschriebenen Zylinder mit schräg angeordneten Ventilen, die Aufgabe zugrunde, eine höhere Gestaltfestigkeit d.h. eine höhere Steifigkeit des Zylinders, mit gleichmässigerem Spannungsverlauf bei mechanischer und thermischer Beanspruchung, zu erreichen und eine gute Abdichtung zu erzielen. Starting from the cylinder described at the beginning with obliquely arranged valves, the invention is based on the object of achieving a higher structural strength, i.e. to achieve a higher rigidity of the cylinder with a more uniform stress curve under mechanical and thermal stress and to achieve a good seal.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass erfindungs-gemäss der Zylinder aus zwei gleichen, durch den gesamten Zylinder durchquerende Zuganker miteinander verbundenen, über die Zylinderbüchse zentrierten und mit mindestens zwei Dichtungsringen abgedichteten, mit kegelförmigen Böden versehenen Hälften besteht und dass die Kühlmittelräume zur Teilungsebene hin offen sind, die zwei Dichtungsringe als O-Ringe ausgebildet sind und an den Stirnseiten der Hälften, in der Teilungsebene beidseitig der Kühlmittelräume umlaufend, liegen. The solution to this problem consists in that, according to the invention, the cylinder consists of two identical tie rods which pass through the entire cylinder and are centered over the cylinder liner and sealed with at least two sealing rings and provided with conical bottoms, and that the coolant spaces face the parting plane are open, the two sealing rings are designed as O-rings and are located on the end faces of the halves, encircling the parting plane on both sides of the coolant spaces.

Diese zweiteilige Ausführung hat neben der vereinfachten gusstechnischen Herstellung der Hälften den entscheidenden Vorteil gegenüber der bekannten dreiteiligen Ausführung mit Flachdichtungen, dass bereits die gewölbeförmigen Hälften für sich verformungssteifer sind als flache Deckelteile. Sehr vorteilhaft ist, dass sie die gleiche Steifigkeit besitzen. Sie können mit ihren Metallflächen unmittelbar gegeneinander verspannt werden. Bei betriebsmässiger Belastung ist somit die Wechselbeanspruchung der Zuganker geringer. This two-part design, in addition to the simplified casting production of the halves, has the decisive advantage over the known three-part design with flat seals that the arched halves are themselves more rigid than flat cover parts. It is very advantageous that they have the same rigidity. They can be braced directly against each other with their metal surfaces. With operational loads, the alternating stress on the tie rods is lower.

Die O-Ringe dichten die Kühlmittelräume nach aussen und innen hin ab. Sie können dabei in Nuten einer der beiden Zylinderhälften liegen. Der durch die offenen Kühlmittelräume erreichte gusstechnische Vorteil bleibt davon unberührt, ebenso die prinzipielle Gleichheit der Hälften. The O-rings seal the coolant spaces outwards and inwards. They can lie in the grooves of one of the two cylinder halves. The casting technology advantage achieved by the open coolant rooms remains unaffected, as does the principle of equality of the halves.

Zweckmässig sind die die Kühlmittelräume durchquerenden Zuganker mit eingewalzten konzentrischen Rohren abgedichtet, womit eine weitere Leckgefahr beseitigt ist. The tie rods crossing the coolant spaces are expediently sealed with rolled-in concentric tubes, thus eliminating a further risk of leakage.

Zur Sicherung der Abdichtung des Zylinderinnenraumes und zur Verbesserung der Passung besitzt die Zylinderbüchse zweckmässig einen äusseren Bund, der spielfrei an entsprechende Ausnehmungen in den Zylinderhälften angepasst ist. To secure the seal of the cylinder interior and to improve the fit, the cylinder liner expediently has an outer collar which is adapted to corresponding recesses in the cylinder halves without play.

Wenn grossräumige, bis zur Teilungsebene reichende Gasspeicher auf der Saug- und der Druckseite vorgesehen sind, die zur Teilungsebene hin geschlossen, seitlich jedoch offen sind, wird vorteilhaft die Gaspulsation verringert. Daraus ergeben sich in Verbindung mit dem gleichmässigen An- und Abströmen des Gases aufgrund der schrägen Anordnung der Ventile in den kegelförmigen Böden eine Reduzierung des Energieaufwandes und eine Erhöhung der Ventilstandzeit. Solche Gasspeicher bzw. Puffer sind zum beschriebenen Zweck an sich bekannt (US-PS 2 506 162). Sie befinden sich auch im bekannten Fall - im Gegensatz zum üblichen seitlichen Anflanschen von kugelförmigen Puffern - bereits im Zylinder selbst, und zwar in seinem Mantel. Die erfindungs-gemässe Zylindergestaltung erlaubt eine entsprechende Anordnung direkt in den Zylinderhälften, wobei dennoch die bezweckte hohe Gestaltsfestigkeit erhalten bleibt. If large-area gas stores reaching to the division level are provided on the suction and pressure sides, which are closed towards the division level but are open on the side, the gas pulsation is advantageously reduced. In connection with the uniform inflow and outflow of the gas, this results in a reduction in the energy expenditure and an increase in the valve service life due to the oblique arrangement of the valves in the conical bases. Such gas stores or buffers are known per se for the purpose described (US Pat. No. 2,506,162). In the known case, in contrast to the usual flanging of spherical buffers on the side, they are already in the cylinder itself, namely in its jacket. The cylinder design according to the invention permits a corresponding arrangement directly in the cylinder halves, while still maintaining the intended high design strength.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

632563 632563

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Zylinder und einen Teilschnitt gemäss der Schnittlinie C-D in Fig. 2, 1 is a plan view of a cylinder and a partial section along the section line C-D in Fig. 2,

Fig. 2 ein Schnittbild durch den Zylinder gemäss der gebrochenen Schnittlinie A-B in Fig. 1, 2 is a sectional view through the cylinder according to the broken section line A-B in Fig. 1,

Fig. 2a eine Draufsicht von der linken Seite her auf den Zylinder gemäss Fig. 1, 2a is a plan view from the left side of the cylinder according to FIG. 1,

Fig. 3 ein Beispiel für den Einsatz des Zylinders nach den Fig. 1 und 2 in einer Gesamtanordnung und Fig. 3 shows an example of the use of the cylinder of FIGS. 1 and 2 in an overall arrangement and

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Gesamtanordnung gemäss Fig. 3. 4 shows a top view of the overall arrangement according to FIG. 3.

Gemäss den Figuren 1 und 2 besteht der Zylinder aus zwei Zylinderhälften 10,12, die durch Zuganker 14 miteinander verbunden sind. Vorzugsweise dienen hierzu vier Zuganker 14. Die entsprechenden Bohrungen 16 sind aus Figur 1 ersichtlich. According to FIGS. 1 and 2, the cylinder consists of two cylinder halves 10, 12, which are connected to one another by tie rods 14. Four tie rods 14 are preferably used for this purpose. The corresponding bores 16 are shown in FIG.

Mittels eines hierfür an sich bekannten Werkzeuges sind in diese Bohrungen 16 Rohre 15 eingewalzt, d.h. derart aufgeweitet, dass ein Flüssigkeitsverschluss entsteht. Sie liegen auf einem inneren Teilkreis, wogegen auf einem äusseren Teilkreis Bohrungen 18 für Schrauben 20 liegen, die lediglich zur Absicherung der Dichtung dienen. Using a tool known per se for this purpose, 16 tubes 15 are rolled into these bores, i.e. expanded in such a way that a liquid seal is created. They lie on an inner pitch circle, whereas on an outer pitch circle there are bores 18 for screws 20, which only serve to secure the seal.

In der Teilungsebene 22 der Hälften 10 und 12 liegen umlaufende O-Ringe 24, die in Nuten der unteren Hälfte 12 eingelassen sein können. In den Hälften 10 und 12 befinden sich zur Teilungsebene 22 hin offene Kühlmittelräume 26 und 28, vorzugsweise Kühlwasserräume. Die Hälften 10 und 12 sind also in diesen Bereichen doppelwandig. Die Kühlmittelräume 26 und 28 werden also durch die O-Ringe 24 nach aussen und innen hin abgedichtet. In the dividing plane 22 of the halves 10 and 12 there are circumferential O-rings 24 which can be embedded in the grooves in the lower half 12. In the halves 10 and 12 there are coolant spaces 26 and 28, preferably cooling water spaces, which are open towards the division level 22. The halves 10 and 12 are therefore double-walled in these areas. The coolant spaces 26 and 28 are thus sealed to the outside and inside by the O-rings 24.

Jede Zylinderhälfte 10,12 verfügt über einen kegelförmigen, Ventilnester 32 und 34 bzw. 30 und 36 beherbergenden Boden 38 bzw. 40. Auf der Saug- und auf der Druckseite sind grossräumige Gasspeicher 42 und 44 vorgesehen. Dabei kann die Orientierung von Druck- und Saugseite beliebig sein. Die Gasspeicher 42 und 44 sind durch Ventile vom Verdichtungsraum 46 getrennt. Im zylindrischen mittleren Bereich befindet sich die die beiden Zylinderhälften 10 und 12 zentrierende Zylinderbüchse 48, die symmetrisch zur Teilungsebene des Zylinders einen Bund 49 aufweist, der spielfrei in Ausnehmungen 51 der beiden Zylinderhälften 10, 12 eingepasst ist, die gemeinsam eine zur Teilungsebene symmetrische und umlaufende Nut bilden. Die Zylinderbüchse 48 ist auch in ihren weiteren Bereichen toleranzmässig eng an die Zylinderinnenseite angepasst. Der Kolben ist nicht dargestellt; angedeutet ist seine Bewegungsrichtung durch einen 5 Doppelpfeil 50. Am Grund jedes kegelförmigen Bodens 38 und 40 befindet sich eine Bohrung 52 bzw. 54. In mindestens eine der beiden Bohrungen 52,54, in deren erweiterten Teil, wird eine Stopfbüchse eingesetzt, durch die die Kolbenstange geführt wird (nicht dargestellt). Each cylinder half 10, 12 has a conical base 38 or 40, which houses valve nests 32 and 34 or 30 and 36. Large-area gas stores 42 and 44 are provided on the suction side and on the pressure side. The orientation of the pressure and suction side can be arbitrary. The gas accumulators 42 and 44 are separated from the compression space 46 by valves. In the cylindrical central area is the cylinder liner 48 centering the two cylinder halves 10 and 12, which has a collar 49 symmetrical to the plane of division of the cylinder, which is fitted without play in recesses 51 of the two cylinder halves 10, 12, which together form a circumferential symmetry to the plane of division Form groove. The cylinder liner 48 is also closely matched to the inside of the cylinder in terms of its tolerance. The piston is not shown; Its direction of movement is indicated by a 5 double arrow 50. At the bottom of each conical bottom 38 and 40 there is a bore 52 and 54, respectively Piston rod is guided (not shown).

io In Figur 2a ist der Gaseintritt bzw. -austritt dargestellt. Dieser ist durch eine Leiste 56 in zwei Teilkanäle 58 geteilt. Die beiden Zylinderhälften 10 und 12 werden gegossen, Figure 2a shows the gas inlet and outlet. This is divided into two sub-channels 58 by a strip 56. The two cylinder halves 10 and 12 are cast,

wobei wegen der offenen Kühlwasserräume 26 und 28 die Kernlagerung und die Entfernung des Kerns (Putzen) i5 erleichtert sind. Durch die symmetrisch gleichen Zylinderhälften 10,12 verringern sich natürlich auch die Modelleinrichtungskosten. the core storage and removal of the core (cleaning) i5 are facilitated because of the open cooling water spaces 26 and 28. The symmetrical cylinder halves 10, 12 naturally also reduce the model set-up costs.

Lediglich beispielsweise ist in den Figuren 3 und 4 eine Anwendung des Zylinders innerhalb einer doppelstufigen 20 Verdichteranordnung in V-förmiger Bauweise gezeigt. Dabei bildet ein Triebwerksgehäuse 110 den tragenden Bestandteil. Es verfügt über eine Antriebswelle 112, an die ein Elektromotor 114 angeschlossen ist. Die beiden Zylinder 116 und 118 sind an Gehäusehälsen 120,122 des Triebwerksgehäuses 25 110 befestigt, wozu die verlängerten Zuganker 14 dienen können. Die geometrischen Zylinderachsen 124 und 126 schliessen dabei vorzugsweise einen Winkel von 90° ein. For example, in FIGS. 3 and 4, an application of the cylinder within a double-stage compressor arrangement in a V-shaped construction is shown. An engine housing 110 forms the load-bearing component. It has a drive shaft 112 to which an electric motor 114 is connected. The two cylinders 116 and 118 are fastened to the housing necks 120, 122 of the engine housing 25 110, for which the extended tie rods 14 can be used. The geometric cylinder axes 124 and 126 preferably enclose an angle of 90 °.

Zwischen den Zylindern 116 und 118 befindet sich eine ^ erste Baueinheit 128 aus einem Kühler 130, einem Abscheider 132 und einem Pulsationsdämpfer 134. An die freie Seite des ersten Zylinders 116 ist bei Luftzuführung ein Filter 136 angeschlossen, bei Gaszuführung ein Puffer, an die freie Seite des zweiten Zylinders 118 eine zweite Baueinheit 138, die 35 ebenfalls aus einem Kühler 140, einem Abscheider 142 und einem Pulsationsdämpfer 144 besteht. Between the cylinders 116 and 118 there is a first assembly 128 consisting of a cooler 130, a separator 132 and a pulsation damper 134. A filter 136 is connected to the free side of the first cylinder 116 when the air is supplied and a buffer when the gas is supplied On the side of the second cylinder 118, a second assembly 138, which also consists of a cooler 140, a separator 142 and a pulsation damper 144.

Neben dieser Anwendung ist der erfindungsgemässe Zylinder jedoch auch für eine Hubkolbenmaschine mit Massenausgleich einsetzbar, wie sie z.B. aus der DE-PS 723,713 40 bekannt ist. Eine der beiden Bohrungen 52,54 ist in diesem Fall verschlossen, durch die andere ist die Kolbenstange zum Kreuzkopf hin geführt. In addition to this application, the cylinder according to the invention can, however, also be used for a reciprocating piston machine with mass balancing, such as that e.g. is known from DE-PS 723,713 40. One of the two bores 52, 54 is closed in this case, and the piston rod is guided through the other to the crosshead.

B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

632563 PATENT CLAIMS

1.Cylinder for a piston compressor with a conical upper region, a cylindrical central region, a conical lower region, valves seated obliquely to the cylinder axis in the upper and lower region, a cylinder liner and with coolant spaces, the cylinder being divided and sealed, characterized in that that it consists of two identical tie rods (14) which pass through the entire cylinder and are connected to one another, centered over the cylinder sleeve (48) and sealed with at least two sealing rings (24) and provided with conical bases (10, 12) and that Coolant spaces (26, 28) are open towards the parting plane, the two sealing rings are designed as O-rings (24) and are located on the end faces of the halves (10, 12), running around the parting plane on both sides of the coolant spaces (26, 28) .

2. Cylinder according to claim 1, characterized in that the tie rods (14) crossing the coolant spaces (26, 28) are sealed with rolled-in concentric tubes (15).

3. Cylinder according to claim 1 or 2, characterized by gas accumulators (42, 44) reaching to the parting plane on the suction and pressure sides, which are closed towards the parting plane, but are laterally open.

4. Cylinder according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cylinder liner (48) symmetrically to the division plane of the cylinder has an outer collar (49) which is matched to corresponding recesses (51) in the cylinder halves (10, 12) without play is.