DE1923294A1

DE1923294A1 - Kolbenkompressor mit im wesentlichen beruehrungsfrei im Zylinder arbeitendem Kolben

Info

Publication number: DE1923294A1
Application number: DE19691923294
Authority: DE
Inventors: Alfred Zuercher
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1969-04-24
Filing date: 1969-05-07
Publication date: 1970-11-12
Also published as: FR2046451A5; GB1262824A; CH507449A; US3659504A; NL155917B; JPS5036043B1; NL6908487A

Description

JP.^4340

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Kolbenkompressor mit im wesentlichen beriihrungsfrai im Zylinder

arbeitendem Kolben

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenkompressor mit im .wesentlichen berlihrungsfrei im Zylinder arbeitendem Kolben. Bei Kompressoren dieser Art wird die Berührungsfreiheit durch die sogenannte Gaslagerung erzielt, die darin besteht, dass bei einseitig stehendem Kolben die in den unterschiedlich breiten Spalten zwischen Kolben und Zylinder wirkenden unterschiedlichen Gasdrücke den Kolben selbsttätig in seine Mittenlage bringen. Bei sofchen Kompressoren kann der Fall eintreten, dass sich die Kolbenstange einseitig erwärmt und dadurch den Kolben auslenkt. Eine solche Auslenkung kann zur Folge haben, dass der Kolben den Zylinder berührt, wodurch die Labyrinthdichtungen des Kolbens beschädigt werden könnten.

Um einen sochen Betriebszustand zu vermeiden, ist erfindungsgemäss am oder nahe dem kolbenstangenseitigen Ende des Kolbens eine dem zwischen Kolben und Zylinder entweichenden Gas einen Drall erteilende Vorrichtung vorgesehen. Durch die erfindungsgemässe drallerteilonde Vorrichtung wird auf einfache Welse vermieden, dass eine Berührung zwischen Kolben und Zylinder Infolge einseitiger Erwärmung der Kolbenstange stattfindet₃ so dass damit auch keine Beschädigungen der Labyrinthe des Kolbens auftreten können«.

In der folgenden Beschreibung sind Ausführimgsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 in schematischer Darstellung, einen vertikalen Schnitt durch einen einstufigen Kompressor mit einfach wirkendem Kolben,-

B'ig. 2 einen Schnitt durch den Kolben in grösserera Massstab, -

Fig. 3 eine Teilansicht einer drallerzeugenden Vorrichtung,

Fig. 4 einen zugehörigen Schnitt und

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Labyrinthkolben.

Gemäss Fig. 1 enthält ein Kompressorgehäuse 1 einen Kurbeltrieb 2, der über eine Pleuelstange 4, einen Kreuzkopf 5 und eine Kolbenstange 6 einen Kolben 7 antreibt. Die Kolbenstange ist ausser in der Führung für den Kreuzkopf 5 in einer Geradführung 8 geführt, oberhalb der sich eine Kolbenstangenstopfbüchse 9 befindet. Diese Stopfbüchse kann z.B. aus mehreren Labyrinth-Graphitringen bestehen

Der Kolben 7 bewegt sich berührungsfrei in einem Zylinder 10. Oberhalb des Kolbens 7 befindet sich der Kompressionsraum 11, an den über ein Saugventil 12 eine Saugleitung 13 sowie über ein Druckventil 14 eine Druckleitung 15 angeschlossen ist.

Gemäss Fig. 2 weist der Kolben 7 eine Anzahl Dichtungsringe 20 auf, die an ihram äusseren Umfang mit Labyrinthen versehen sind. Die Labyrinthdichtungsringe 20 wechseln mit Ringen 21 ab, die auf einer den Kolben 7 umgebenden Hülse 22 angeordnet sind und die' mit Ringschultern über die Labyrinthdichtungsringe greifen und damit den Aussendurchmesser der Labyrinthringe 20 bestimmen. An ihrem unteren Ende trägt die Hülse 22 einen konischen Ring 23, der im Betrieb des Kompressors in bekannter Weise zum aerodynamischen Zentrieren des Kolbens dient. -

Nahe dem oberen Ende des Kolbens 1st ein geschlitzter Ring 25 vorgesehen, der auf seinem äusseren Umfang mehrere axiale Nuten 26

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aufweist, die die beiden Stirnseiten des Ringes verbinden, um den oberhalb und unterhalb des Hinges herrschenden Druck auszugleichen. Ausserdem sind in den Nuten Löcher 30 vorgesehen, die. dem Druckausgleich zwischen Innen- und Aussenseite des Ringes dienen» Der Ring, der beispielsweise aus Tetrafluorähtylen (Warenzeichen Teflon) besteht, wird über eine Hülse 28 mittels einer Mutter 29 auf dem Kolben 7 axial gehalten. Der Ring 25 dient dazu, den Kolben beim Anfahren zu führen, weil dann der Gasdruck für eine selbsttätige Zentrierung des Kolbens noch nicht genügt.

Am unteren Ende des Kolbens 7 sind in dessen Wand nach Schraubenlinien verlaufende Nuten 32 vorgesehen, die im Querschnitt rechteckige Form haben (Fig. 3 und 4).'Durch diese Nuten 32 wird dem zwischen Kolben und Zylinder abwärts strömenden Gas aus dem Kompression sr aum 11 ein Drall erteilt, durch den das Gas nach Verlas-« sen der Nuten 32 die Kolbenstange 6 schraubenlinienförmig umströmt (Pfeil 40 in Fig. 1), so dass die Kolbenstange 6 sich nicht einseitig erwärmen kann. Damit wird vermieden., dass der Kolben 7 wegen solcher einseitiger Erwärmungen die Zylinderwand berührt, was zu Verschleiss von Kolben und/oder Zylinder führen würde. Das schraubenlinienförmig die Kolbenstange 6 umströmende Gas gelangt über eine oberhalb der Stopfbüchse 9 am Kompressorgehäuse 1 angeschlossene Leitung 33 in die Saugleitung 13 zurück.

Ein gleichmässiges Umströmen der Kolbenstange 6 wird noch dadurch gefördert, dass in Strömungsrichtung des entweichenden Gases vor den Nuten 32 ein Ringkanal 34 im Kolben 7 vorgesehen ist. Durch diesen Ringkanal wird das Gas gleichmässig auf die über dem Umfang verteilt angeordneten Nuten 34 verteilt.

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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig» 5 ist der Kolben, 7 massiv ausgebildet und weist in seine Mantelfläche 20' eingearbeitete Labyrinthe auf, die die Dichtfunktion zwischen Kolben und Zylinder übernehmen.

Auch dieser Kolben weist nahe am unteren Ende einen konischen Abschnitt 23' auf, der zur Eigenzentrierung des Kolbens dient. Am oberen Ende des Kolbens ist anstelle des Führungsringes ein weiterer konischer Abschnitt 35 vorgesehen, der ebenfalls der Eigenzentrierung des Kolbens dient, unterhalb des konischen Abschnitts 23« ist im Kolben ein Ringkanal 34 vorgesehen^ dem in Strömungsrichtung des entweichenden Gases ein Abschnitt mit Nuten 32 folgt, die dein Gas einen Drall erteilen. Bei der Äufwärtsbevegung des Kolbens, also beim Kompressionshub, strömt etwas Gas aus dem Kompresslonsrautn 11 entlang der Zylinderwand 10 in den Ringkanal 34_} wo es sieh gleichmassig auf die drallerteilenden Nuten 32 verteilt und danach diese mit «einer Drallbewegung behaftet verlässt, so dass die an den Kolben anschliessende Kolbenstange 6 einer gleiehmässigen Erwärmung unterliegt.

Bei dein beschriebenen Kompressor befinden sich die" draller teilenden Nuten am Kolben. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist -es auch möglich, die drallerteilende Vorrichtung nahe dem unteren Kolbenende an der Kolbenstange vorzusehen, z. B. in-Form von drallerteilenden Nuten, die in eine entsprechende Verdiokung der Kolbenstange eingearbeitet sind, cder mittels eines, foesonderen, drallerteilende Nuten aufweisenden Ringes, der an der Kolbenstange unter Freilassung eines Ringkanals befestigt ist.

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Anstelle von in der Mantelfläche vorgesehenen Nuten ist es nach einer anderen Ausführungsfarm der Erfindung auch möglich, von der betreffenden Mantelfläche begrenzten Abschnitt über den Umfang verteilt schräge Löcher vorzusehen, die dem Gas einen Drall erteilen.

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Claims

Patentansprüche

»J Kolbenkompressor mit im v/esentlichen berührungsfrei im Zylinder arbeitendem Kolben₃ dadurch gekennzeichnet, dass am oder nahe dem kolbenstangenseitlgen Ende des Kolbens eine dem zwischen Kolben und
Zylinder entweichenden Gas einen Drall erteilende Vorrichtung vorgesehen ist.
2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drallerteilende Vorrichtung aus in die Kolbenwand eingearbeiteten Drallnuten besteht.
3. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Gases vor der drallerteilenden Vorrichtung ein
Ringkanal vorgesehen ist.

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BAD ORIGINAL

L e e r s e i t e