CH662395A5 - Kolbenverdichter. - Google Patents

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CH662395A5
CH662395A5 CH1744/83A CH174483A CH662395A5 CH 662395 A5 CH662395 A5 CH 662395A5 CH 1744/83 A CH1744/83 A CH 1744/83A CH 174483 A CH174483 A CH 174483A CH 662395 A5 CH662395 A5 CH 662395A5
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Hans-Helmut-Montz Dipl Schmitz
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Atlas Copco Ab
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Description

662395

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE
1. Kolbenverdichter mit der Anordnung mehrerer Kolben auf einer Kolbenstange, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kolben (4) als Führungskolben mit Kolbenringen (5) und Führungsringen (6) sowie mindestens ein Kolben (8) als berührungsfrei bewegter Kolben ausgebildet ist.
2. Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskolben (4) im unteren Druckbereich und der berührungsfrei bewegte Kolben (8) im oberen Druckbereich angeordnet ist.
3. Kolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskolben (4) und der berührungsfrei bewegte Kolben (8) unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
4. Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der berührungsfrei bewegte Kolben (8) eine Metall-Labyrinthdichtung (9) aufweist.
Die Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter mit der Anordnung mehrerer Kolben auf einer Kolbenstange.
Es sind Kolbenverdichter mit Stufenkolben bekannt, bei denen zwei oder mehrere Kolben gleicher Bauart aber unterschiedlicher Durchmesser zum Verdichten von Gasen unterschiedlicher Drücke auf einer Kolbenstange angeordnet sind. Alle Kolben sind bestückt mit Kolben- und Führungsringen aus Werkstoffen, die den spezifischen Auswirkungen der zu verdichtenden Gase auf den Verschleiss Rechnung tragen.
Insbesondere bei Trockenlaufverdichtern dieser Bauart ist die zulässige Druckdifferenz über die Kolbenstrecke durch die mechanischen Eigenschaften der Kolbenringwerkstoffe begrenzt. Um einen Bruch der Kolbenringe durch Überbeanspruchung zu vermeiden, muss deshalb das Druckverhältnis insbesondere der höheren Stufen eingeschränkt werden, wodurch sich jedoch die Stufenzahl eines Verdichters zur Erreichung eines bestimmten Druckniveaus erhöht. Je grösser aber die Stufenzahl eines Verdichters ist, desto komplizierter wird er im Aufbau.
Ebenso sind Kolbenverdichter mit der Anordnung von berührungsfrei bewegten Kolben auf der Kolbenstange bekannt. Die Führung der Kolbenstange erfolgt in diesem Fall durch ein festes Führungslager, das sich unterhalb des Zylinderraumes befindet. Der Nachteil bei einem solchen Verdichter ist, dass die berührungsfrei bewegten Kolben zusammen mit der Kolbenstange ein schwingungsfähiges System darstellen, wobei als Einspannstelle das Führungslager zu gelten hat. Da das Führungslager feststeht, ist beim Kolbenhub die freie Länge zwischen Führungslager und berührungslos geführten Kolben zeitlich veränderbar und damit aber auch die Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Systems.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenverdichter der eingangs genannten Art anzugeben, der zur Verdichtung von Gasen auf insbesondere hohe Drücke eingesetzt und auf einfache und wirtschaftliche Weise hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass mindestens ein Kolben als Führungskolben mit Kolben- und Führungsringen sowie mindestens ein Kolben als berührungsfrei bewegter Kolben ausgebildet ist.
Die Verwendung mindestens eines berührungsfrei bewegten Kolbens hat den Vorteil, dass mit diesem höhere Druckdifferenzen bewältigt werden können als mit einem Kolben mit Führungs- und Kolbenringen. Dadurch kann der Aufbau weiterer Verdichtungsstufen für die Verdichtung eines Gases auf ein bestimmtes hohes Druckniveau entfallen. Ausserdem wird mit der Kombination von berührungsfrei bewegten Kolben und Führungskolben auf einer Kolbenstange erreicht, dass die freie Länge zwischen Führungsstelle und dem berührungsfrei geführten Kolben unveränderbar bleibt, wodurch das aus berührungsfrei bewegten Kolben und Kolbenstange gebildete Schwingungssystem aufgrund der gleichbleibenden Eigenfrequenz stark vereinfacht ist.
Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung des erf indungs-gemässen Kolbenverdichters ist es zweckmässig, den Führungskolben im unteren Druckbereich und den berührungsfrei bewegten Kolben im höheren Druckbereich anzuordnen. Damit werden die Kolbenringe des Führungskolben weniger stark belastet, als wenn der Führungskolben im oberen Druckbereich zur Verdichtung von Gasen von einem bereits angehobenen Druckniveau auf ein noch höheres Druckniveau eingesetzt würde. Der Führungskolben übernimmt dann neben der Führung der Kolbenstange die Vorverdichtung des Gases.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Führungskolben und die berührungsfrei bewegten Kolben unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Diese Stufenkolbenausbildung erlaubt es, Gase auf unterschiedliche Drücke zu verdichten.
Um am berührungsfrei bewegten Kolben weitgehend eine Überbeanspruchung seiner Dichtungsfläche aufgrund hoher Druckdifferenzen vermeiden zu können, ist es ausserdem zweckmässig, dass der berührungsfrei bewegte Kolben mit einer Metall-Labyrinthabdichtung ausgestattet ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer in einem erfindungsge-mässen Kolbenverdichter verwendeten Kolbenstange mit Führungskolben und berührungsfrei bewegtem Kolben ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Mit 1 ist eine Kolbenstange bezeichnet, die über eine Kurbelwelle 2 angetrieben wird. Auf der Kolbenstange 1 ist im unteren Bereich in einem ersten Zylinder 3 ein Führungskolben 4 mit Kolbenringen 5 und Führungsringen 6 und am oberen Ende in einem zweiten Zylinder 7 ein berührungsfrei bewegter Kolben 8 mit einer Labyrinthabdichtung 9 angeordnet. Zwischen den beiden Zylindern 3,7 und ebenso unterhalb des ersten Zylinders 3 ist je eine Kolbenstangenabdichtung 10 bzw. 11 angeordnet.
Zum Verdichten von Gasen auf unterschiedliche Drücke weisen die beiden Kolben 4,8 unterschiedliche Durchmesser auf. Die Labyrinthabdichtung 9 des berührungsfrei bewegten Kolbens 8 ist vorzugsweise als Metall-Labyrinthdichtung gefertigt. Dadurch ist eine sehr hohe Druckdifferenz über die Kolbenstrecke möglich.
Mit einem Pfeil A ist die Einspannlänge zwischen dem bewegungsfrei geführten Kolben 8 und der Führungsstelle der Kolbenstange 1 bezeichnet. Da die Führungsstelle in diesem Fall durch den Führungskolben 4 gebildet ist, bleibt die Einspannlänge bei einer Kolbenbewegung unverändert, wodurch die Eigenfrequenz des aus Kolben 4,8 und Kolbenstange 1 gebildeten Systems stets gleichbleibt, so dass das gesamte Schwingungssystem vereinfacht wird. Ein erfindungsgemäss aufgebauter Kolbenverdichter eignet sich beispielsweise als Trockenlaufverdichter zur Verdichtung von Sauerstoff auf Drücke über 200 bar.
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1 Blatt Zeichnungen
CH1744/83A 1982-03-30 1983-03-29 Kolbenverdichter. CH662395A5 (de)

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