DE1098285B - Device for cooling the working pistons of free-flying piston compressors - Google Patents

Device for cooling the working pistons of free-flying piston compressors

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DE1098285B
DE1098285B DED27749A DED0027749A DE1098285B DE 1098285 B DE1098285 B DE 1098285B DE D27749 A DED27749 A DE D27749A DE D0027749 A DED0027749 A DE D0027749A DE 1098285 B DE1098285 B DE 1098285B
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DE
Germany
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piston
sleeve
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working
pipe section
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Pending
Application number
DED27749A
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German (de)
Inventor
Hans Gassmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/002Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for driven by internal combustion engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P1/00Air cooling
    • F01P1/04Arrangements for cooling pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B71/00Free-piston engines; Engines without rotary main shaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

Description

Einrichtung zur Kühlung der Arbeitskolben von Freiflugkolbenverdichtern Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kühlung der Arbeitskolben von Freiflugkolbenverdichtern, die auf der Rückseite auf einem gehäusefesten Tauchkolben geführt und mit in die Tauchkolben eindringenden zentralen Rohrstücken versehen sind.Device for cooling the working pistons of free-flight piston compressors The invention relates to a device for cooling the working pistons of free-flight piston compressors, which are guided on the back on a plunger fixed to the housing and with the Plunger penetrating central pipe sections are provided.

Freiflugkolbenv erdichter der vorstehend erwähnten Art sind an sich bekannt. Das Rohrstück ist dabei an seinem inneren Ende geschlossen. Zur Kühlung des thermisch hoch belasteten Kolbenbodens des Arbeitskolbens ist dabei eine Flüssigkeitskühlung vorgesehen. Die Rückseite des Kolbens wirkt nach Art eines Zweitakters. Eine wirksame Spülung findet nur in einem Teil des Kolbenhubes statt. Außerdem ist eine erhöhte Fertigungsgenauigkeit erforderlich. Die Erfindung hat eine wirksame, aber konstruktiv einfache Luftkühlung,des Kolbenbodens zur Aufgabe.Free-flight piston compressors of the aforementioned type are per se known. The pipe section is closed at its inner end. For cooling the thermally highly stressed piston crown of the working piston is liquid cooling intended. The back of the piston works like a two-stroke engine. An effective one Flushing only takes place in part of the piston stroke. It is also an increased Manufacturing accuracy required. The invention has an effective but constructive one simple air cooling, the piston crown to the task.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Rohrstück auch an der dem Kolbenboden unmittelbar gegenüberliegenden Seite offen ist und im Tauchkolbenboden Verbindungsöffnungen zwischen dem Inneren des Tauchkolbens selbst und dem Inneren des Arbeitskolbens angeordnet sind. Das Rohrstück kann zweckmäßig am Arbeitskolben in der Nähe des Kolbenbodens in einem hülsenartigen Auge gelagert sein, welches durch sternartige Arme mit der Wandung bzw. dem Boden des Arbeitskolbens in Verbindung steht.This object is achieved according to the invention in that the pipe section is also open on the side immediately opposite the piston head and in Plunger bottom connection openings between the interior of the plunger itself and the interior of the working piston are arranged. The pipe section can be expedient stored on the working piston near the piston crown in a sleeve-like eye be, which by star-like arms with the wall or the bottom of the working piston communicates.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist in dem Tauchkolben eine von seinem Kolbenboden bis zum Ende durchgehende Hülse fest eingesetzt, welche das während des Arbeitsspiels eintauchende Rohrstück unter Bildung einer dazwischenliegenden, möglichst engen Ringkammer umfaßt. Bei dieser Ausführungsform gehen die Bohrungen im Tauchkolbenboden zweckmäßig von der zwischen der Hülse und dem Rohrstück gebildeten Ringkammer aus. Sie führen schräg nach außen gegen die Wandung des Arbeitskolbens, so daß dieser während des ganzen Arbeitsspiels ebenfalls vom kühlenden Luftstrom bestrichen wird. Die Hülse ist in dem Boden des Tauchkolbens fest eingesetzt und am anderen Ende :durch ein Deckblech abgestützt, wobei letzteres den Hülsendurchmesser freiläßt bzw. auch Öffnungen aufweist, die zu dem Ringraum zwischen Hülse und Tauchkolben führen.In one embodiment of the invention, there is one in the plunger from its piston crown to the end of the continuous sleeve firmly inserted, which the pipe section dipping during the work cycle, forming an intermediate, includes the narrowest possible annular chamber. In this embodiment, the holes go in the plunger bottom expediently from the one formed between the sleeve and the pipe section Annular chamber off. They lead diagonally outwards against the wall of the working piston, so that this also from the cooling air flow during the entire work cycle is coated. The sleeve is firmly inserted and in the bottom of the plunger at the other end: supported by a cover plate, the latter being the sleeve diameter leaves free or also has openings which lead to the annular space between the sleeve and the plunger to lead.

Die Erfindung ermöglicht eine wirksame Kühlung des Kolbenbodens mit konstruktiv einfachen Mitteln. Wie die Erfindung im einzelnen ausgeführt werden kann, zeigt mit den wesentlichen Teilen das Ausführungsbeispiel der Zeichnung, und zwar Fig. 1 Arbeits- und Tauchkolben eines Freiflugkolbenverdichters im Längsschnitt und Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1. Im Arbeitszylinder 10, der als nasse Büchse in das Maschinengehäuse 11 eingesetzt sein kann, sind zwei gegenläufig arbeitende Arbeitskolben 12 angeordnet, von denen nur einer dargestellt ist. Der Arbeitskolben 12 bildet mit seinem dem Brennraum 31 entgegengesetzten Ende den Verdichterkolben 13 oder ist mit einem solchen in geeigneter Weise verbunden. Der Verdichterkolben arbeitet seinerseits in einem Verdichterzylinder 14. Der Kolben 12 ist auf einem Tauchkolben 15 geführt, der mit einem Flansch 16 od. -dgl. in das Gehäuse 11 eingesetzt ist.The invention enables effective cooling of the piston head with constructively simple means. How to carry out the invention in detail can shows with the essential parts the embodiment of the drawing, and although Fig. 1 working piston and plunger of a free-flight piston compressor in longitudinal section and FIG. 2 shows a section along line II-II of FIG. 1. In the working cylinder 10, the can be used as a wet sleeve in the machine housing 11, two are opposite working piston 12 arranged, only one of which is shown. Of the With its end opposite the combustion chamber 31, the working piston 12 forms the compressor piston 13 or is connected to such in a suitable manner. The compressor piston works in turn in a compressor cylinder 14. The piston 12 is on a Plunger 15 guided, the od with a flange 16. inserted into the housing 11 is.

Am Arbeitskolben 12 ist in der Nähe des Kolbenbodens 17 ein hülsenartiges Auge 18 vorgesehen, das durch sternartige Arme 19 tnit .der Wandung des Arbeitskolbens 12 bzw. dessen Boden 17 in Verbindung steht (siehe hierzu Fig. 2). In dieses Auge 18 ist zentral ein Rohrstück 20 fest eingesetzt. Dieses Rohrstück 20 ist an beiden Enden offen. Die eine Öffnung 21 liegt in unmittelbarer Nähe des Kolbenbodens 17 diesem gegenüber. Mit dem anderen Ende 22 ragt das Rohrstück 20 durch eine zentrale Öffnung 23 im Boden des Tauchkolbens 15 in diesen hinein. Die Öffnung 23 ist zweckmäßig so bemessen, daß zwischen ihr und dem Rohrstück 20 nur ein geringes Spiel vorhanden ist. Eine Hülse 24 ist fest in den Boden ,des Tauchkolbens 15 eingesetzt. Zwischen ihr und dem Rohrstück 20 wird - wenn letzteres sich in der anderen Endlage befindet - eine Ringkammer 25 gebildet, die möglichst eng sein soll. Die Hülse 24 ist am anderen Ende durch ein Deckblech 26 abgestützt, welches zusammen mit dem Tauchkolben 15 am Flansch 16 des Gehäuses befestigt ist. Das Deckblech 26 hat eine zentrale Öffnung 27, die dem Durchmesser der Hülse 24 entspricht, so daß das Tauchkolbeninnere mit der Außenluft in Verbindung steht. Weitere Öffnungen im Deckblech 26_können so vorgesehen sein, daß auch -der Ringraum 28 zwischen der Hülse 24 und der Wandung des Tauchkolbens 15 Verbindung zur Außenluft hat.On the working piston 12 in the vicinity of the piston head 17 is a sleeve-like Eye 18 is provided, which by star-like arms 19 tnit .the wall of the working piston 12 or its bottom 17 is in connection (see Fig. 2). In that eye 18 a pipe section 20 is firmly inserted in the center. This piece of pipe 20 is on both Ends open. One opening 21 is in the immediate vicinity of the piston crown 17 opposite this. With the other end 22, the pipe section 20 protrudes through a central one Opening 23 in the bottom of the plunger 15 into this. The opening 23 is useful dimensioned so that there is only a small amount of play between it and the pipe section 20 is. A sleeve 24 is firmly inserted into the bottom of the plunger 15. Between her and the pipe section 20 - when the latter is in the other end position - An annular chamber 25 is formed, which should be as narrow as possible. The sleeve 24 is on other end supported by a cover plate 26, which together with the plunger 15 is attached to the flange 16 of the housing. The cover plate 26 has a central Opening 27, which corresponds to the diameter of the sleeve 24, so that the plunger interior with is in communication with the outside air. Further openings in the cover plate 26 can be provided in this way be that also -the annular space 28 between the sleeve 24 and the wall of the plunger 15 has a connection to the outside air.

Im -Boden des Tauchkolbens 15 sind Bohrungen 29 vorgesehen, die - bei Vorhandensein einer Hülse 24 - von dem Ringraum 25 ausgehen und schräg gegen die Wandung des Arbeitskolbens 12 gerichtet sind. Diese Bohrungen haben in der Gesamtheit zweckmäßigerweise einen kleineren Querschnitt als das Rohrstück 20, damit die Luftzirkulation noch verbessert wird.In the bottom of the plunger 15 bores 29 are provided which - in the presence of a sleeve 24 - proceed from the annular space 25 and at an angle towards it the wall of the working piston 12 are directed. These holes have in their entirety expediently a smaller cross section than the pipe section 20, so that the air circulation is still being improved.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Wenn sich der Arbeitskolben 12 während des Arbeitshubes vom Brennraum 31 aus nach rechts bewegt, wird die im Ringraum 30 im Inneren des Arbeitskolbens befindliche Luft in Richtung der Pfeile 32 verdrängt und streicht dabei dicht am Kolbenboden 17 vorbei. Sie entweicht durch das Rohrstück 20 ins Freie. Diese Luftströmung hält während des ganzen Arbeitshubes zwischen beiden Totpunkten des Arbeitskolbens 12 an. Ein Teil der Luft im Ringraum 30 wird auch durch die Bohrungen 29 in den Ringraum 25 entweichen, jedoch kann dieser Teil durch Wahl der Querschnittsverhältnisse wesentlich kleiner gehalten werden als die am Kolbenboden 17 vorbeistreichende Luftmenge. Das fest eingesetzte Rohrstück erzwingt immer die beschriebene Luftzirkulation, die durch entsprechend gewählten Abstand der Öffnung 21 vom Kolbenboden 17 sowie durch Wahl der Ausschnitte des Rohrstückes 20 und der Bohrungen 29 beeinflußt werden kann.The mode of operation of the arrangement is as follows: When the working piston 12 moved to the right from the combustion chamber 31 during the working stroke, the im Annular space 30 located inside the working piston air in the direction of the arrows 32 displaces and sweeps past the piston crown 17 closely. She escapes through the pipe section 20 to the outside. This air flow lasts during the entire working stroke between the two dead points of the working piston 12. Part of the air in the annulus 30 will also escape through the bores 29 into the annular space 25, but this can Part can be kept much smaller by choosing the cross-sectional ratios than the amount of air sweeping past the piston crown 17. The permanently inserted piece of pipe always forces the described air circulation, which is selected by appropriately selected Distance of the opening 21 from the piston head 17 and by choosing the cutouts of the pipe section 20 and the holes 29 can be influenced.

Dieselbe Kühlung tritt auch auf, wenn sich der Arbeitskolben 12 vom rechten Totpunkt in die dargestellte linke Endlage bewegt. In diesem Fall wird Außenluft angesaugt und strömt entgegen den eingezeichneten Pfeilen 32 durch das Rohrstück 20 am Kolbenboden 17 vorbei in den Ringraum 30 ein. Auch während dieses Hubes wird ein wesentlich kleinerer Teil der einströmenden Luft durch die Bohrungen 29 einströmen. Infolge der Neigung dieser Bohrungen gegenüber der Kolbenachse trifft der hier eintretende Luftstrom auf die Wandung des Arbeitskolbens 12, so daß auch diese intensiv gekühlt wird.The same cooling also occurs when the working piston 12 moves away from the right dead center moved into the illustrated left end position. In this case it becomes outside air sucked in and flows counter to the arrows 32 shown through the pipe section 20 past the piston head 17 into the annular space 30. Also during this stroke will a much smaller part of the inflowing air flows in through the bores 29. As a result of the inclination of these bores with respect to the piston axis, the one entering here meets Air flow on the wall of the working piston 12, so that this is also intensively cooled will.

Claims (5)

PATENT ANSPRüCIIE: 1. Einrichtung zur Kühlung der Arbeitskolben von Freiflugkolbenverdichtern, bei der die Arbeitskolben auf der Rückseite auf gehäusefesten Tauchkolben geführt und mit in die Tauchkolben eindringenden zentralen Rohrstücken versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (20) auch an der dem Kolbenboden unmittelbar gegenüberliegenden Seite (21) offen ist und im Tauchkolbenboden Verbindungsöffnungen zwischen dem Tauchkolbeninneren (25) und dem Inneren (30) des Arbeitskolbens angeordnet sind. PATENT REQUIREMENTS: 1. Device for cooling the working pistons of free-flight piston compressors, in which the working pistons are guided on the rear side on plungers fixed to the housing and are provided with central pipe sections penetrating into the plungers, characterized in that the pipe section (20) also directly on the piston head opposite side (21) is open and connecting openings between the plunger interior (25) and the interior (30) of the working piston are arranged in the plunger bottom. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (20) am Arbeitskolben (12) in der Nähe des Kolbenbodens (17) in einem hülsenartigen Auge (18) gelagert ist, welches durch sternartige Arme (19) mit der Wandung bzw. dem Boden des Arbeitskolbens (12) in Verbindung steht. 2. Device according to claim 1, characterized in that the pipe section (20) on the working piston (12) in the vicinity of the piston head (17) in a sleeve-like manner Eye (18) is mounted, which by star-like arms (19) with the wall or the bottom of the working piston (12) is in communication. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Tauchkolben (15) eine von seinem Kolbenboden bis zum Ende durchgehende Hülse (24) fest eingesetzt ist, welche das während des Arbeitsspiels eintauchende Rohrstück (20) unter Bildung einer möglichst engen Ringkammer (25) umfaßt. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that in the plunger piston (15) one of its piston head to the end continuous sleeve (24) is firmly inserted, which the during the Work cycle immersed pipe section (20) forming an annular chamber as narrow as possible (25) includes. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer in den Tauchkolben (15) eingesetzten Hülse (24) die Bohrungen (29) von der zwischen der Hülse (24) und dem Rohrstück (20) liegenden Ringkammer (25) ausgehen und schräg nach außen gegen die Wandung des Arbeitskolbens (12) gerichtet sind. 4. Device according to claim 3, characterized in that at one in the plunger (15) inserted sleeve (24) the bores (29) of the between the sleeve (24) and the pipe section (20) lying annular chamber (25) go out and inclined are directed outwards against the wall of the working piston (12). 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (24) in den Kolbenboden des Tauchkolbens (15) fest eingesetzt und am anderen Ende durch ein Deckblech (26) abgestützt ist, wobei das Deckblech (26) den Hülsendurchmesser frei läßt und gegebenenfalls auch Öffnungen aufweist, die zu dem zwischen Hülse (24) und Tauchkolbenwand liegenden Ringraum (28) führen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 888 037, 625 741.5. Establishment according to claim 4, characterized in that the sleeve (24) in the piston head of the Plunger piston (15) firmly inserted and supported at the other end by a cover plate (26) is, wherein the cover plate (26) leaves the sleeve diameter free and optionally also has openings to the lying between the sleeve (24) and the plunger wall Guide the annular space (28). Publications considered: German Patent Specifications No. 888 037, 625 741.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0031617B1 (en) * 1979-12-27 1985-06-19 Didier Vokaer Reciprocating positive displacement machine

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DE625741C (en) * 1931-04-28 1936-02-15 Raoul Pateras Pescara Process for utilizing the heat dissipated by the engine piston on flying piston engine compressors with a stabilizing additional compression chamber located on the back of the engine piston
DE888037C (en) * 1951-10-21 1953-08-27 Wilhelm Dipl-Ing Forke Piston machine, in particular piston engine

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