DE1910848A1

DE1910848A1 - compressor

Info

Publication number: DE1910848A1
Application number: DE19691910848
Authority: DE
Inventors: Kurt Braetsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-03-04
Filing date: 1969-03-04
Publication date: 1970-09-17

Description

^~ompressor Zusatz zu Patent . ... ... (tatentanmeldung P 17 03 145X7) Die Erfindung betrifft einen Kompressor mit wenigstens drei Stufen, mit im Querschnitt abgesetzten Differentialkolben, mit einem Ringraum in Verbindung mit einem abgestuften Zylinder und mit einem Hochdruckkolben, wobei gemäß :Patent *.. ... (:Eatentanmeldung P 17 03 145.) der Differentialkolben als Führungskolben für den hochdruckkolben vorgesehen ist und der Ansaugraum des Diiferentialkolbens an der von der Pleuelstange abgekehrten Seite dieses Kolbens liegt, während der Ringraum in einem Bereich zwischen dem Ansaugraum und der Pleuelstange vorgesehen ist und der Hochdruckkolben den Ansaugraum durchsetzt. ^ Compressor addendum to patent. ... ... (registration P 17 03 145X7) The invention relates to a compressor with at least three stages, with in cross section stepped differential piston, with an annulus in conjunction with a stepped Cylinder and with a high pressure piston, whereby according to: Patent * .. ... (: patent application P 17 03 145.) the differential piston as a guide piston for the high-pressure piston is provided and the suction chamber of the differential piston on that of the connecting rod remote side of this piston is, while the annulus in an area between the suction chamber and the connecting rod is provided and the high pressure piston the suction chamber interspersed.

Das hauptpatent schafft in dieser Ausführung einen dreistufigen Kompressor, dessen hochdruckkolben beispielsweise einen Durchmesser in der Größenordnung von 5 bis 25 mm hat und der mit einer iJleuelstange arbeitet.The main patent creates a three-stage compressor in this version, whose high-pressure piston, for example, has a diameter of the order of magnitude 5 to 25 mm and who works with an iJleuelstange.

Dadurch wird gegenüber bekannten Ausführungen eine Lösung geschaffen, aie betriebssicher ist und geringes Gewicht hat.This creates a solution compared to known designs, it is safe to operate and has a low weight.

Bei bekannten Kompressoren haben alle Stufen eigene Kolben mit einer eigenen Pleuelstange, deren Abmessung sich nach den Kolbenabmessungen richten muß. Daher müssen die Pleuelstangen für die Hochdruckkolben mit sehr kleinen Abmessungen ausgeführt werden. Alle Pleuelstangen werden aber gleichmäßig belastet. Dadurch ist die schwächste Pleuelstange des Hochdruckkolbens der Gefahr von zeschädigungen durch tberlastung ausgesetzt bzw. verschleißen die Lager dieser Pleuelstange verhältnismäßig schnell.In known compressors, all stages have their own pistons with one own connecting rod, the dimensions of which must be based on the piston dimensions. Therefore, the connecting rods for the high pressure pistons must have very small dimensions are executed. However, all connecting rods are loaded equally. Through this is the weakest connecting rod of the high pressure piston at risk of damage The bearings of this connecting rod are exposed to or wear out due to overload fast.

Dieser Nachteil kann zwar auch durch Verwendung von Führungskolben beseitigt werden. Diese erhöhen aber den Aufwand erheblich und machen eine Zu- und Abführung des Druckmittels in der Zylinderstirnfläche erforderlich.This disadvantage can also be achieved through the use of guide pistons be eliminated. However, these increase the effort considerably and make an additional and Discharge of the pressure medium in the cylinder face required.

Unter Vermeidung dieses Aufwandes schafft das Hauptpatent bereits eine Lösung, die in sogen Gleichstrom im Rochdruckzylinder arbeiten kann und durch die dadurch ermöglichten Querschnitte des Abströmventils auch mit weitaus geringerer Erwärmung als bekannte Eompressoren arbeitet.By avoiding this effort, the main patent already creates a solution that can work in so-called direct current in the Roch printing cylinder and through the cross-sections of the discharge valve made possible by this are also much smaller Warming works as known eompressors.

Gemäß Hauptpatent ist der Hochdruckkolben in einer bevorzugten Ausführung am Differentialkolben befestigt und an seinem sunde mit Kolbenringen versehen, die am Zylinder laufen. Es kann eine starre oder auch nachgiebige Befestigung vorgesehen sein. Ein weiteres besonderes Merkmal liegt darin, daß an der Wurzel des Zylinders für den Hochdruckkolben eine lsut vorgesehen ist, in welcher der Dichtungsring angeordnet ist, an dessen glatter Fläche der Hochdruckkolben läuft und der von einem O-Ring in der Sut federnd hinterlegt ist.According to the main patent, the high pressure piston is in a preferred embodiment attached to the differential piston and provided with piston rings on its sunde, the run on the cylinder. A rigid or flexible fastening can be provided be. Another special feature is that at the root of the cylinder for the high-pressure piston an isut is provided in which the sealing ring is arranged on the smooth surface of which the high-pressure piston runs and that of an O-ring in the sut is resiliently deposited.

Diese Merkmale werden in die vorliegende Erfindung einbezogen.These features are incorporated into the present invention.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mehr-, insbesondere vierstufigen Kompressor zu schaffen, welcher mit weniger Pleuelstangen, weniger Zylinderkolbenanordnungen und weniger Gewicht als bekannte derartige Kompressoren, insbesondere vergleichbarer Leistung, auskommt.The invention is based on the object of a more, in particular create four-stage compressor, which one with fewer connecting rods, less Cylinder piston assemblies and less weight than known such compressors, especially comparable performance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens zwei Differentialkolben mit Hochdruckkolben an einer Kurbelwelle angeordnet sind und die Ansaugräume jeweils mit einem Ringraum verbunden sind und wenigstens zwei Hochdruckzylinderabschnisbe hintereinander angeschlossen sind.This object is achieved according to the invention in that at least two differential pistons with high pressure pistons are arranged on a crankshaft and the suction spaces are each connected to an annular space and at least two High pressure cylinder sections are connected one behind the other.

Dadurch wird eine maßgebliche Verbesserung gegenüber bekannten Ausführungen bei geringerer Belastung durch vier Stufen erreicht, wobei darauf hingewiesen wird, daß die einzelnen Hochdruckzylinderabschnitte die jeweils entsprechenden Volumina aufweisen.This is a significant improvement over known designs achieved with less stress through four levels, whereby it is pointed out, that the individual high-pressure cylinder sections have the respective corresponding volumes exhibit.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Differentialkolben mit Hochdruckkolben in je einem abgestuften Zylinder vorgesehen und beide Ringräume gemeinsam an einem Hochdruckzylinderabschnitt angeschlossen, der seinerseits wieder an den anderen Hochdruckzylinderabschnitt angeschlossen ist.In a preferred embodiment there are two differential pistons with high pressure pistons each provided in a stepped cylinder and both annular spaces jointly connected to a high-pressure cylinder section, which in turn is connected to the other high pressure cylinder section.

Dadurch wird eine optimale Ausnutzung bei im wesentlichen gleichmäßiger Belastung erreicht. In einer anderen vorteilhaften Ausführung sind drei Differentialkolben vorgesehen, und in dieser Anordnung sind die Ringräume aller drei Zylinder mit zwei Hochdruckzylinderabschnitten gemeinsam durch eine Rohrverzweigung verbunden und diese Hochdruckzylinderabschnitte wiederum mit dem dritten Hochdruckzylinderabschnitt verbunden.As a result, optimum utilization is achieved with essentially more uniformity Load reached. In another advantageous embodiment there are three differential pistons provided, and in this arrangement the annulus of all three cylinders are two High pressure cylinder sections connected together by a manifold and these high pressure cylinder sections in turn with the third high pressure cylinder section tied together.

Hierdurch wird die Volumenleistung erheblich verbessert.This significantly improves the volume performance.

Es wird darauf hingewiesen, daß dies insbesondere auch dadurch möglich ist, daß die Hochdruckzylinderabschnitte in Gleichstrom durchströmt werden, so daß die Kompressoren in dieser Stufe ohne Wirbelbildung in einer Richtung in eine Abführungseinrichtung arbeiten.It should be noted that this is also possible in particular is that the high pressure cylinder sections in Direct current flows through it so that the compressors in this stage without vortex formation in one direction work in a discharge facility.

Die Erfindung schafft mit der oben angegebenen Lösung einen vierstufigen Kompressor mit drei Kolben in Reihenanordnung.With the solution given above, the invention creates a four-stage solution Compressor with three pistons in series.

In der anderen genannten Ausführung wird ein vierstufiger Kompressor mit zwei Kolben und zwei Pleuelstangen vorteilhaft in V-Anordnung geschaffen. Dabei sind jeweiLs aller Pleuelstangen unmittelbar an Arbeitskolben angelenkt und gleich ausgeführt.In the other version mentioned, a four-stage compressor is used with two pistons and two connecting rods advantageously created in a V-arrangement. Included All connecting rods are linked directly to the working piston and are the same executed.

Zweckmäßig ändern sich die Volumina in den Zylinderräumen jeweils als Radikand mit jeweils einem höheren wurselexponenten. auch hierdurch ergeben sich besonders günstige Verdichtungsverhältnisse.The volumes in the cylinder spaces expediently change in each case as a radicand, each with a higher root exponent. also result from this particularly favorable compression ratios.

Gemäß einem wesentlichen Merkmal ist der hochdruckkolben am Differentialkolben befestigt, und der liochdruckzylinderabschnitt weist eine Einströmöffnung über dem unteren Umkehrpunkt des xochdruckkolbens und ein Ausströmventil in der Stirnfläche auf und arbeitet im Gleichstrom, wobei, und dieses Merkmal wird als besonders wichtig hervorgehoben, das Ausströmventil im wesentlichen die gesamte Stirnfläche bildet. Dabei sieht die bevorzugte Ausführungsform vor, daß die Kolbenfläche des Hochdruckkolbens in unmittelbare Nähe des Ventilsitzes des Ausströmventils geführt ist und der Ventilkörper eine mit der unterkante des Ventilsitzes fluchtende Abdichtungsfläche bildet0 Der Ausdruck'inmittelbare lSähe"bezeichnet eine Größenordnung von ca. 1/10 mm.According to an essential feature, the high-pressure piston is on the differential piston attached, and the liochdruckylindabschnitt has an inflow opening above the lower turning point of the high pressure piston and a discharge valve in the end face on and works in direct current, and this feature is considered to be particularly important highlighted, the discharge valve forms essentially the entire end face. The preferred embodiment provides that the piston surface of the high pressure piston is guided in the immediate vicinity of the valve seat of the discharge valve and the valve body forms a sealing surface in alignment with the lower edge of the valve seat The expression "direct vision" denotes an order of magnitude of approximately 1/10 mm.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen; FigB 1 eine Seitenansicht eines Kompressors mit zwei Zylinderkolbenanordnungen, teilweise in Schnitt- und schematischer Darstellung; Fig. 2 eine Seitenansicht eines Xompressors mit drei in Reihensehaltung angeordneten Zylinderkolbenanordnungen in schematischer Darstellung und teilweise im Schnitt; Fig. 3 eine Einzelheit für den Zylirderkopf des ochdruckkolbensÆ Gemäß Fig. 1 sind auf einem Kurbelgehäuse 1 mit einer Surbelwelle 2 zwei in V-Form angeordnete abgestufte Zylinder 3, 4 angeordnet, welche jeweils einen unteren gebil 5, 6, einen daran angeordneten i'eil 7, 8 mit größerem Durchmesser und einen Hochdruckzyllnderabschnitt 9, 10 mit kleinerem Durchmesser besitzen. Die Kolben sind als Differentialkolben mit einem Schaft 11, 12 und einem erweiterten Abschnitt 13, 14 ausgefahrt, so daß sich zwischen der Stufe 15, 16 des Kolbens und 17, 18 des Zylinders ein Ringraum 19, 20 bildet. Über der Kolbenfläche ist der Ansaugraum 21, 22 angeördnet. Der Hochdruckkolben 23, 24 durchsetzt die Ansaugräume 21, 22.The invention is described below using exemplary embodiments, which are shown schematically in the drawing. Show in the drawing; FigB 1 is a side view of a compressor with two cylinder piston assemblies, partially in sectional and schematic representation; Figure 2 is a side view of a compressor with three cylinder-piston arrangements arranged in series in a schematic Representation and partly in section; Fig. 3 shows a detail for the cylinder head des ochdruckkolbensÆ According to Fig. 1 are on a crankcase 1 with a crankshaft 2 arranged in a V-shape arranged stepped cylinders 3, 4, each of which a lower structure 5, 6, a part 7, 8 arranged thereon and having a larger diameter and a high pressure cylinder section 9, 10 having a smaller diameter. the Pistons are available as differential pistons with a shaft 11, 12 and an enlarged one Section 13, 14 extended so that between the stage 15, 16 of the piston and 17, 18 of the cylinder form an annular space 19, 20. The suction space is above the piston surface 21, 22 angeördnet. The high pressure piston 23, 24 penetrates the suction chambers 21, 22.

Bei 25, 26; 27, 28;.29, 30 sind Kolbenringe angeordnet. Die Kolben sind durch Pleuelstangen 31, 32 mit der Kurbelwelle 2 verbunden.At 25, 26; 27, 28; 29, 30 piston rings are arranged. The pistons are connected to the crankshaft 2 by connecting rods 31, 32.

Die Einlässe 33, 34 zu den Änsaugräumen arbeiten über ein Ansaugventil 35, 36. Sie sind über Ausgangsventile 37, 38 und entsprechende Rohrleitungen 39, 40 mit den eingängen 41 42 zu den Ringräumen 19 20 verbunden. An den Eingängen sind Rückschlagventile 43, 44 angeordnet. Die Ausgänge 45, 46 sind über Rückschlagventile 47, 48 mit einer Rohrleitung 49 verbunden, die in die kolbengesteuerte Einlaßöffnung 50, beispielsweise des Hochdruckzylinderabschnitts 10, einspeist Diese ist über das Ausgangsventil 51 und eine Rohrleitung 52 mit der Minlaßöffnung 53 des anderen Hochdruckzylinderabschnitts 9 verbunden, so daß beide Hochdruckzylinderabschnitte 9, 10 hintereinander liegen bzw. die Hochdruckkolben 23, 24 hintereinander arbeiten. Das Auslaßventil 54 arbeitet in einer Ausgangsleitung 55, zu der es koaxial und den gesamten Querschnitt des Hochdruckzylinderabschnitts 9 erfassend angeordnet ist. Entsprechendes gilt für das Ausgangsventil 51.The inlets 33, 34 to the suction spaces work via a suction valve 35, 36. They are via outlet valves 37, 38 and corresponding pipes 39, 40 connected to the inputs 41 42 to the annular spaces 19 20. At the entrances are Check valves 43, 44 arranged. The outputs 45, 46 are via check valves 47, 48 with a Pipeline 49 connected into the piston controlled inlet port 50, for example of the high pressure cylinder section 10, this feeds in via the outlet valve 51 and a pipe 52 with the outlet port 53 of the other high pressure cylinder section 9 connected so that both high-pressure cylinder sections 9, 10 are one behind the other or the high-pressure pistons 23, 24 work one behind the other. The exhaust valve 54 operates in an output line 55, to which it is coaxial and the entire cross section of the High pressure cylinder section 9 is arranged detecting. The same applies to the exit valve 51.

In Fig. 2 sind entsprechende Zylinderkolbeneinheiten in Reihenanordnung dargestellt, so daß anhand dieser Figur lediglich der Anschluß der verschiedenen Räume aneinander beschrieben wird. Die Ansaugräume 56, 57, 58 haben jeweils einen Einlaß 59, 60, 61. Ihre ventilgesteuerten Auslässe 62, 63, 64 sind über Rohrleitungen 65, 66, 67 jeweils mit dem Einlaß 68, 69, 70 des zugeordneten Ringraums 71, 72, 73 verbunden. Die ventilgesteuerten Auslässe 74, 75, 76 aus diesen Ringräumen sind an eine gemeinsame Rohrleitung 77 angeschlossen, die über eine Rohrverzweigung 78, 79 zu den Einlaßbohrungen 80,81 zweier Hochdruckräume 82, 83 geführt ist. Die ventilgesteuerten Auslässe 84, 85 dieser Hochdruckräume sind mittels einer Rohrverzweigung 86,87 und einer gemeinsamen Leitung 88 mit der Einlaßbohrung 89 des dritten Hochdruckraumes 90 dieses Kompressors verbunden, der über das Ventil 91 in die Auslaßrohrleitung 92 arbeitet.In Fig. 2, corresponding cylinder-piston units are in an in-line arrangement shown, so that based on this figure only the connection of the various Spaces are described next to each other. The suction chambers 56, 57, 58 each have one Inlet 59, 60, 61. Their valve-controlled outlets 62, 63, 64 are via pipelines 65, 66, 67 each with the inlet 68, 69, 70 of the associated annular space 71, 72, 73 connected. The valve controlled outlets 74, 75, 76 from these annulus spaces are connected to a common pipeline 77 which, via a pipe branch 78, 79 to the inlet bores 80, 81 of two high-pressure chambers 82, 83 is guided. The valve controlled Outlets 84, 85 of these high-pressure spaces are by means of a pipe branch 86, 87 and a common line 88 with the inlet bore 89 of the third high pressure chamber 90 of this compressor is connected, which via the valve 91 into the outlet pipe 92 works.

Es ist erkennbar, daß alle Zylinderkolbenanordnungen gleichmäßig ausgeführt sind. Sie haben jeweils einen Differentialkolben 93, 109, 110 mit einem Hochdruckkolben 94, 111,, 112, der den Ansaugraum 56 - 58 durchsetzt. Die in gleicher Weise ausgeführten Pleuelstangen 95, 96, 97 sind mit einer Kurbelwelle 98 in einem Kurbelgehäuse 99 verbunden. An der xurbelwelle befindet sich ein Antriebsmotor 100.It can be seen that all cylinder-piston assemblies are designed to be uniform are. They each have a differential piston 93, 109, 110 with a high pressure piston 94, 111 ,, 112, which penetrates the suction chamber 56 - 58. The same way executed Connecting rods 95, 96, 97 are connected to a crankshaft 98 in a crankcase 99 tied together. A drive motor 100 is located on the crankshaft.

Fig. 3 zeigt einen Ho chdruckzylinderab s chnitt 101 mit einem liochdruckkolben 102. Es ist erkennbar, daß der Ventilsitz 103 in der Zylinderstirnfläche annähernd gleichen Durchmesser wie der Zylinderraum hate Der Ventilkörper 105 ist so eingepaßt, daß seine dem Zylinderraum zugekehrte Stirnfläche 106 mit dieser fluchtet.3 shows a high pressure cylinder section 101 with a high pressure piston 102. It can be seen that the valve seat 103 in the cylinder end face approximately the same diameter as the cylinder space. The valve body 105 is fitted in such a way that that its end face 106 facing the cylinder space is aligned with it.

Wenn der Kolben 102 beim Hub bis in die unmittelbare Nähe des Ventilsitzes 107 geführt wird, wird jeglicher tote Raum weitestgehend ausgeschlossen. In Verbindung mit dem Merkmal, daß der Einlaß durch radiale xinlaßöffnungen 107, 108 gebildet wird, liegt hierin ein wesentliches Merkmal der Erfindung.When the piston 102 is in the immediate vicinity of the valve seat during the stroke 107 is carried out, any dead space is largely excluded. In connection with the feature that the inlet is formed by radial inlet openings 107,108 is, here is an essential feature of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS

0 Lompressor with at least three stages, with a stepped cross-section Differential piston, with an annulus in connection with a stepped cylinder and with a still pressure piston, according to latent. ... ... (patent application P 17 03 145.7) the differential piston is intended as a guide piston for the high-pressure piston and the suction chamber of the differential piston on the one facing away from the connecting rod width of this piston is, while the annular space is in an area between the suction space and the eleuelstange is provided and the high pressure piston penetrates the suction chamber, characterized in that at least two differential pistons (11, 13, 12, 14, 93, 109, 110) with high pressure pistons (23, 24, 94, 111 112) on a Bleuelturbel shaft (2, 98) are arranged and the suction spaces (21, 22, 56-58) each with an annular space (19, 20, 71-73) are connected and the high pressure cylinder sections (9, 10, 82, 83, 90) are connected in series.

2. Compressor according to claim 1, characterized in that: two Differential pistons (11, 13, 12, 14) with high pressure pistons (23, 24) are provided and both annular spaces (19, 20) jointly to a high pressure cylinder section (10) are connected, which in turn is connected to the other high pressure cylinder section (9) is connected to 30 compressor according to claim 1, characterized in that three differential pistons (93, 109, 110) are provided and in this arrangement the Annular spaces (71-73) of all three cylinders with two Roch printing cylinder sections (82, 83) jointly connected by a pipe branch (77, 78, 79) to these high pressure cylinder sections are in turn connected to the third printing cylinder section (90).

4c compressor according to claim 3, characterized in that a four-stage Compressor with three pistons (93, 94; 109, 111; 110, 112) arranged in a row is.

5. Compressor according to claim 2, characterized in that a four-stage Compressor with two pistons (11, 13, 23; 12, 14, 24) and two connecting rods (31, 32) is advantageously designed in a V-arrangement.

6e compressor according to claim 4 or 5, characterized in that all connecting rods (31, 32; 95-97) are mounted directly on the working piston and are the same are executed.

7. Compressor according to one of claims 4 and 5, characterized in that that the volumes in the cylinder chambers each as a radicand with one higher root exponents change.

8. Compressor according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the high pressure piston (23, 24) on the differential piston section (11, 13, 12, 14) is attached, the high pressure cylinder portion (9, 10, 102) an inflow opening (50, 53, 107, 108) above the lower one 'Reversal point of the high pressure piston and a discharge valve (51, 54, 103, 105) in the end face and in cocurrent works and that the discharge valve (103, 105) substantially the entire end face forms.

9. Compressor according to claim 8, characterized in that the piston surface of the high-pressure piston (102) in the immediate vicinity of the valve seat (103) of the outflow valve is guided and the valve body (106) one with the lower edge of the valve seat (103) forms an aligned sealing surface.