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.