DE1259141B - Gaskolbenmaschine - Google Patents

Gaskolbenmaschine

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Publication number
DE1259141B
DE1259141B DEA45250A DEA0045250A DE1259141B DE 1259141 B DE1259141 B DE 1259141B DE A45250 A DEA45250 A DE A45250A DE A0045250 A DEA0045250 A DE A0045250A DE 1259141 B DE1259141 B DE 1259141B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chamber
pivot shaft
gas
wall
pivot shafts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEA45250A
Other languages
English (en)
Inventor
Brian Kenneth Woolfenden
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.)
Air Products and Chemicals Inc
Original Assignee
Air Products and Chemicals Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Products and Chemicals Inc filed Critical Air Products and Chemicals Inc
Publication of DE1259141B publication Critical patent/DE1259141B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00Compressor arrangements
    • F25B31/002Lubrication

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressor (AREA)

Description

  • Gaskolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine Gaskolbenmaschine, deren Kolbenstange mit einer Hauptschwenkwelle Betrieblich verbunden ist und deren Ventile mit Nebenschwenkwellen Betrieblich verbunden sind, wobei eine Betriebliche Verbindung der Hauptschwenkwelle mit den Nebenschwenkwellen besteht.
  • Bei solchen Gaskolbenmaschinen, deren Arbeitsmittel ein Gas sehr niedriger Temperatur, beispielsweise Helium, ist, muß die Verunreinigung des Arbeitsmittels durch Schmiermittel unbedingt vermieden werden, weil jedes kohlenwasserstoffhaltige Schmiermittel in festen Zustand übergehen und die Arbeitsweise der Maschine beeinträchtigen würde. Andererseits ist es erforderlich, das die Hauptschwenkwelle, die mit der Kolbenstange verbunden ist, mit den Nebenschwenkwellen, die die Ventile steuern, verbindende Getriebe in öl zu lagern.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, zu verhindern, daß das Schmiermittel dorthin gelangt, wo die Kolbenstange aus dem Zylinder austritt, und entlang der Kolbenstange mit dem Gas in Berührung kommt. Andererseits soll auch verhindert werden, daß das Gas das Schmiermittel im Getriebe beeinträchtigt.
  • Die Erfindung besteht darin, daß die Betriebliche Verbindung der Hauptschwenkwelle mit den Nebenschwenkwellen in einer dicht abgeschlossenen Kammer untergebracht ist, durch deren Wandung die Schwenkwelle zu den außerhalb der Kammer liegenden Betrieblichen Verbindungen mit der Kolbenstange bzw. den Ventilen abgedichtet hindurchragen.
  • Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Schmiermittel aus der die Betriebliche Verbindung zwischen der Hauptschwenkwelle und den Nebenschwenkwellen enthaltenden Kammer nicht austreten kann, weil sämtliche Schwenkwellen durch die Wandung der Kammer abgedichtet hindurchgeführt sind, so daß auch kein Gas in die Kammer gelangen und das darin befindliche Schmiermittel beeinträchtigen kann.
  • Die Wandung ist vorteilhaft die Trennwand eines Gehäuses, die die abgedichtete Kammer von einer zweiten Kammer trennt, in die die Kolbenstange und Ventilstangen der Ventile hineinragen und in der sie mit den aus der Kammer herausragenden Schwenkwellen Betrieblich verbunden sind.
  • Die aus der Wandung herausragenden Enden der Schwenkwellen sind vorteilhaft in der Weise abgedichtet, daß sie von je einer gasdichten Hülse umgeben sind, die an einem Ende mit der Schwenkwelle und am anderen Ende mit der Wandung dichtend verbunden ist. In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht des Zylinders im Schnitt; F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in F i g. 1, F i g. 3 eine Draufsicht zu F i g. 1, F i g. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 in F i g. 1, F i g. 5 einen Schnitt nach Linie 5-5 in F i g. 1, F i g. 6 eine Seitenansicht des Gehäuses der Ventilsteuerung, F i g. 7 eine Draufsicht zu F i g. 6, F i g. 8 einen Schnitt nach Linie 8-8 in F i g. 6, F i g. 9 einen Schnitt nach Linie 9-9 in F i g. 6, F i g. 10 einen Schnitt nach Linie 10-10 in F i g. 7, F i g. 11 einen Schnitt nach Linie 11-11 in F i g. 7, F i g. 12 eine Draufsicht auf einen Kipphebel, F i g. 13 eine Seitenansicht des Kipphebels.
  • Im Zylinderdeckel angeordnete Einlaß- und Aus= laßöffnungen 11, 13 werden durch unter Federdruck stehende Ventile 23, 25 gesteuert. Die Ventilstangen 27, 29 der Ventile 23, 25 verlaufen parallel zur Kolbenstange 37 des im Zylinder 5 gelagerten Kolbens 7 und ragen wie dieser oben aus dem Gehäuse 3 heraus.
  • Oberhalb des Zylindergehäuses 3 ist auf der Tragplatte 1 ein Gehäuse 41 eines Getriebes aufgeschraubt. Das Gehäuse 41 ist durch eine Trennwand 47 in zwei Kammern 49 und 51 unterteilt, die gegeneinander abgedichtet sind. In die Kammer 49 ragen die oberen Enden der Kolbenstange 37 und der Ventilstangen 27 und 29 abgedichtet hinein. Trotz der Abdichtung ist nicht zu verhindern, daß Gas in die Kammer 49 gelangen kann. Die Kammer 51 enthält das Getriebe, das geschmiert werden muß und demzufolge mit flüssigem Schmiermittel gefüllt ist.
  • Durch die Trennwand 47, die die Kammern 49 und 51 gasdicht voneinander trennt, ragen eine Hauptschwenkwelle 53 und zwei Nebenschwenkwellen 55 und 57 hindurch und sind in ihr derart gelagert, daß kein Schmiermittel aus der Kammer 51 durch die Lagerstellen hindurch in die Kammer 49 eintreten kann und auch ein Gasdurchtritt aus der Kammer 49 in die Kammer 51 verhindert wird.
  • Zur Lagerung der Hauptschwenkwelle 53 ist in die Trennwand 47 eine Lagerbuchse 59 eingeschweißt oder eingelötet. Eine weitere Buchse 61 ist in einer Außenwand des Gehäuses 41 angebracht und dient als Lager für das Ende der Hauptschwenl@.velle 53 (s. F i g. 8). Zur Abdichtung der Lagerstelle dient eine Dichtung 63, die aus einer biegsamen Hülse 65 aus gasdichtem Material, z. B. aus synthetischem Gummi, besteht, die das in die Kammer 49 hineinragende Ende der Hauptschwenkwelle 53 umgibt. Das eine Ende der Hülse 65 ist mit der Hauptschwenkwelle 53 nahe deren äußerem Ende fest verbunden, während das andere Ende mit der Lagerbuchse 59 fest verbunden ist. Die Hülse 65 umgibt die Hauptschwenkwelle 53 mit Abstand, der durch Abstandsringe 67 gewährleistet ist, die ein Zusammenfallen der Hülse 65 verhindern.
  • In ähnlicher Weise sind auch die in die Kammer 49 hineinragenden Enden der Nebenschwenkwellen 55 und 57, wie F i g. 9 zeigt, von gasdichten Hülsen 73 und 75 umgeben, die einen Durchtritt von Gas oder Öl durch die Lagerstellen dieser Wellen in der Trennwand 47 verhindern.
  • Die Hauptschwenkwelle 53 ist mit drei Kipphebeln 79, 81 und 83 versehen. Der Kipphebel 79 ist am Ende der Welle 53 -in- der Kammer 49 befestigt und gelenkig mit einer am oberen Ende der Kolbenstange 37 befestigten Gabel 39 verbunden, so daß bei einer als Arbeitsmaschine arbeitenden Gaskolbenmaschine der Kolben 7 während des Arbeitshubes die Hauptschwenkwelle 53 dreht und bei einer als Kompressor arbeitenden Gaskolbenmaschine der Kolben 7 von der Hauptschwenkwelle 53 her angetrieben wird.
  • Aus F i g. 11 ist ersichtlich, daß der Kipphebel 81 der Schwenkwelle 53 innerhalb der Kammer 51 an dem einen Arm eines doppelarmigen Hebels 85 anliegt, dessen anderer Arm mit seinem Ende 93 unter ein senkrecht geführtes und unter Federdruck nach unten stehendes Gewicht 97 faßt. Bewegt sich der Kolben 7 nach unten, so wird die Schwenkwelle 53 in F i g. 11 im Uhrzeigersinne gedreht, so daß der Kipphebel 81 den doppelarmigen Hebel 85 entgegen dem Uhrzeigersinne schwenkt und damit das Gewicht 97 angehoben wird.
  • Der Kipphebel 83 der Schwenkwelle 53 liegt gegen eine auf einem Kurbelzapfen 103 gelagerte Rolle 101 an. Die den Kurbelzapfen 103 tragende Kurbelwelle 117 ist die Abtriebs- bzw. Antriebswelle der Gaskolbenmaschine. Bei einer Expansionsmaschine wird also die Kurbelwelle 117 über die Hauptschwenkwelle 53 angetrieben. Bei einem Kompressor dagegen treibt die Kurbelwelle 117 die Hauptschwenkwelle 53 und damit den Kolben 7 an.
  • Zur Steuerung der Ventile 23 und 25 sind auf der Kurbelwelle 117 Nocken .angeordnet. Der verstellbare Nocken 119 steuert über einen Kipphebel 129 die Nebenschwenkwelle 57, an deren in der Kammer 49 liegenden Ende ein Kipphebel 131 befestigt ist, der über die Ventilstange 29 das Einlaßventil 25 öffnet, wenn der Nocken 119 den Kipphebel 129 anhebt.
  • Der weitere auf der Kurbelwelle 117 verstellbar angebrachte Nocken 123 steuert das Einlaßventil 23 über einen Zwischenhebel 133, an dem das freie Ende eines Kipphebels 147 anliegt, der auf der Nebenschwenkwelle 55 befestigt ist. Wird der -Zwischenhebel 133 durch den Nocken 123 angehoben und dadurch der Kipphebel 147 geschwenkt, so wird die Nebenschwenkwelle 55 entsprechend gedreht und schwenkt den an ihrem anderen Ende in der Kammer 49 an ihr befestigten Kipphebel 149, dessen freies Ende am oberen Ende der Ventilstange 27 des Einlaßventils 23 angreift und dieses anhebt.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Gaskolbenmaschine, deren Kolbenstange mit einer Hauptschwenkwelle getrieblich verbunden ist und deren Ventile mit Nebenschwenkwellen getrieblich verbunden sind, wobei eine getriebliche Verbindung der Hauptschwenkwelle mit den Nebenschwenkwellen besteht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die getriebliche Verbindung der Hauptschwenkwelle (53) mit den Nebenschwenkwellen (55, 57) in einer dicht abgeschlossenen Kammer (51) untergebracht ist, durch deren Wandung (47) die Schwenkwellen (53, 55, 57) zu den außerhalb der Kammer liegenden getrieblichen Verbindungen mit der Kolbenstange (37) bzw. den Ventilen (23, 25) abgedichtet hindurchragen.
  2. 2. Gaskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (47) die Trennwand eines Gehäuses (41) ist, die die abgedichtete Kammer (51) von einer zweiten Kammer (49) trennt, in die die Kolbenstange (37) und Ventilstangen (27, 29) der Ventile (23, 25) hineinragen und in der sie mit den aus der Kammer (51) herausragenden Schwenkwellen (53, 55, 57) getrieblich verbunden sind.
  3. 3. Gaskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Wandung (47) herausragenden Enden der Schwenkwellen (53, 55, 57) von je einer gasdichten Hülse (65, 73, 75) umgeben sind, die an einem Ende mit der Schwenkwelle und am anderen Ende mit der Wandung dichtend verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 653 499; britische Patentschrift Nr. 323 214; USA.-Patentschrift Nr. 2 265 306.
DEA45250A 1963-02-15 1964-02-13 Gaskolbenmaschine Pending DE1259141B (de)

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US1259141XA 1963-02-15 1963-02-15

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ID=22422041

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DEA45250A Pending DE1259141B (de) 1963-02-15 1964-02-13 Gaskolbenmaschine

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB323214A (en) * 1928-07-17 1929-12-17 Edward Melville Bythway Improvements in and relating to linkwork for reciprocating engines and the like
DE653499C (de) * 1935-11-05 1937-11-25 Saurer Ag Adolph Ventilsteuerung fuer mehrzylindrige Motoren mit Doppelventilen
US2265306A (en) * 1940-05-22 1941-12-09 Acrotorque Co Windshield wiper motor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE653499C (de) * 1935-11-05 1937-11-25 Saurer Ag Adolph Ventilsteuerung fuer mehrzylindrige Motoren mit Doppelventilen
US2265306A (en) * 1940-05-22 1941-12-09 Acrotorque Co Windshield wiper motor

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