DE1923294B - Labyrmthkolben - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Labyrinthkol- _; bekannten künstlichen einseitigen Beheizung auf die ben, wie er als berührungsfrei im Zylinder arbeiten- Kolbenstange eines Labyrinthkolbens, um einer einder Kolben in Kolbenverdichtern verwendet wird, die seitigen Erwärmung der Kolbenstange durch Leckgas auf einen hohen Enddruck verdichten sollen, d.h. entgegenzuwirken, ist nicht möglich, weil man im Labyrinthe mit äußerst geringem Spiel zum Zylinder 5 voraus nicht weiß, auf welcher Seite der Kolbenaufweisen. Bei Kolben dieser Art wird die Beruh- stange eine einseitige Erwärmung durch vorbeirungsfreiheit durch die sogenannte Gaslagerung er- strömendes Leckgas auftreten würde, zielt, die darin besteht, daß bei exzentrischer Lage Aus der deutschen Patentschrift 800 448 ist eine

des Kolbens die in den unterschiedlich breiten Spal- Kolbendichtung für Brennkraftmaschinen bekannt, ten zwischen Kolben und Zylinder wirkenden unter- io wobei oberhalb der Dichtungsringe gegen den schiedlichen Gasdrücke den Kolben selbsttätig in Kolbenboden hin ein oder mehrere Drosselringe anseine zentrische Lage bringen. Bei solchen Verdich- geordnet sind, deren an der Zylinderwand anliegende tem kann bei exzentrischer Lage des Kolbens der Fläche durchgehende Nuten aufweist, die schräg zur Fall eintreten, daß' durch die auf einer Seite abströ- Zylinderachse verlaufen können. Während durch das mende größere Gasmenge sich die Kolbenstange ein- 15 Anbringen der Drosselringe die Dichtungsringe entseitig erwärmt und dadurch den Kolben auslenkt, lastet werden sollen, so daß diese sich unter der was durch die Gaslagerung nicht ausgeglichen wer- Wirkung des Gasdruckes weniger fest an die Zylinden kann. Es besteht, somit die Gefahr einer Beschä- derwand anpressen und damit geringerem Verschleiß digung der Labyrinthe durch Berühren der Zylinder- unterworfen sind, soll durch den schrägen Verlauf wand. 30 der Nuten u. a. ein Abzeichnen der Nuten auf der

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderwand vermieden werden, so daß sich auch Labyrinthkolben zu schaffen, bei dem bei exzentri- deren Verschleiß verringert. Da auch hier nicht das scher Kolbenlage ein durch das zwischen Kolben und der Erfindung zugrunde liegende Problem vorliegt, Zylinder strömende Leckgas bedingtes einseitiges Er- können die bekannten schräggenuteten Drosselringe wärmen der Kolbenstange verhindert wird. 25 kein Vorbild für die erfindungsgemäße Anordnung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- abgeben. ...

löst, daß am kolbenstangenseitigen Ende des Kolbens In der folgenden Beschreibung sind Ausführungseine dem Leckgas einen Drall erteilende Einrichtung beispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung ervorgesehen ist. Durch die drallerteilende Vorrichtung läutert. Es zeigt wird auf einfache Weise ein einseitiges Erwärmen der 30 Fig. 1 einen Schnitt durch einen Labyrinthkolben Kolbenstange vermieden, weil im Falle einer exzen- nach der Erfindung; ■■'■■"■

trischen Kolbenlage-das an seiner Seite des Kolbens Fig. 2 eine Teilansicht einer drallerzeugenden

in größerer Menge vorbeiströmende Leckgas durch . Einrichtung,

die drallerteilende Vorrichtung in Schraubenlinien- F i g. 3 einen zugehörigen Schnitt und

form um die Kolbenstange herumgeführt wird, so daß 35 Fig. 4 einen Schnitt durch eine andere Ausfühdiese über ihren ganzen Umfang gleichmäßig mit rungsform des Labyrinthkolbens.' heißem Leckgas in Berührung kommt. Damit kann Gemäß F i g. 1 weist der Kolben 7 eines Kolben-

keine Berührung zwschen Kolben und Zylinder in- Verdichters eine Anzahl Dichtungsringe 20 auf, die folge einseitiger Erwärmung der Kolbenstange statt- an ihrem äußeren Umfang mit Labyrinthen versehen finden, so daß auch eine Beschädigung der Laby- 40 sind. Die Labyrinthdichtungsringe 20 wechseln mit rinthe des Kolbens vermieden wird. Ringen 21 ab, die auf einer den Kolben 7 umgeben-

Aus der schweizerischen Patentschrift 248 599 ist den'Hülse 22 angeordnet sind und die mit Ringes bekannt, dem Kolben einer Kolbenmaschine wäh- schultern über die Labyrinthdichtungsringe greifen rend seiner Hin- und Herbewegung zusätzlich eine und damit den Außendurchmesser der Labyrinth-Drehbewegung-"zuVerteilen, was durch einen beson- 45 ringe20 bestimmen. An ihrem unteren Ende trägt deren, an der Kolbenstange angreifenden Antriebs- die Hülse 22 einen konischen Ring 23, der im Bemechanismus erfolgt, dessen Drehbewegung von der trieb des Verdichters in bekannter Weise zum aero-Hin- und Herbewegung der Kolbenstange oder vom dynamischen Zentrieren des Kolbens dient. Kurbeltrieb abgeleitet ist. Bei dem bekannten Kolben Nahe dem oberen Ende des ,Kolbens ist ein gehandelt es sich um einen über mechanische Dichtun- 50 schlitzter Ring 25 vorgesehen, der auf seinem äußegen im Zylinder gleitenden Kolben, und durch die zu ren Umfang mehrere axiale Nuten 26 aufweist, die überlagernde Drehbewegung soll der Verschleiß des die beiden Stirnseiten des Ringes verbinden, um den Zylinders über dessen Umfang vergleichmäßigt wer- ,oberhalb und unterhalb des Ringes herrschenden , den. Abgesehen davon, daß hier das der Erfindung Druck auszugleichen. Außerdem sind in den Nuten zugrunde liegende Problem der einseitigen Erwär- 55 26 Löcher 30 vorgesehen, die dem Druckausgleich mung nicht vorliegt, empfiehlt sich eine Anwendung zwischen Innen- und Außenseite des Ringes dienen, der bekannten Dreheinrichtung auf Labyrinthkolben Der Ring, der beispielsweise aus Tetrafluoräthylen nicht, weil die Dreheinrichtung in ihrem Aufbau recht (Warenzeichen Teflon) besteht, wird über eine Hülse kompliziert ist und wegen der zusätzlichen beweg- 28 mittels einer Mutter 29 auf dem Kolben 7 axial liehen Teile häufige Betriebsstörungen zu befürchten 60 gehalten. Der Ring 25 dient dazu, den Kolben beim sind. Anfahren zu führen, weil dann der Gasdruck für

Aus der deutschen Patentschrift 699 946 ist es eine selbsttätige Zentrierung des Kolbens noch nicht bekannt, den Zylinder einer Dampfkolbenmaschine genügt.

an bestimmten Stellen künstlich zu beheizen, um Am unteren Ende des Kolbens 7 sind in dessen

dadurch ein Verkrümmen des Zylinders auszu- 65 Wand nach Schraubenlinien verlaufende Nuten gleichen. Ein Verkrümmen ist dadurch gegeben, daß vorgesehen, die im Querschnitt rechteckige Form die Dampfzufuhr- und -abführstutzen einseitig am haben (Fig. 2 und 3). Durch diese Nuten 32 wird Zylinder angeschlossen sind. Eine Übertragung der dem aus dem Kompressionsraum entweichenden und

zwischen Kolben 7 und Zylinder 10 abwärts strömenden Leckgas ein Drall erteilt, durch den das Gas nach Verlassen der Nuten 32 die Kolbenstange 6 schraubenlinienförmig umströmt (Pfeil 40 in F i g. 2), so daß die Kolbenstange 6 sich nicht einseitig erwärmen kann. Damit wird vermieden, daß der Kolben 7 wegen solcher einseitiger Erwärmung die Zylinderwand berührt, was zu Verschleiß von Labyrinthen und/oder Zylinder führen würde. Das schraubenlinienförmig die Kolbenstange 6 umströmende Gas gelangt über eine am Verdichtergehäuse angeschlossene Leitung in die Saugleitung des Verdichters zurück.

Ein gleichmäßiges Umströmen der Kolbenstange 6 wird noch dadurch gefördert, daß in Strömungsrichtung des entweichenden Gases vor den drallerteilenden Nuten 32 eine in Umfangsrichtung des Kolbens verlaufende Verteilnut 34 im Kolben 7 vorgesehen ist, durch die das Gas gleichmäßig auf die drallerteilenden Nuten 32 verteilt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 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 seinem unteren Ende einen konischen Abschnitt 23' auf, der zur Eigenzentrierung des Kolbens dient. Am oberen Ende des Kolbens ist an Stelle des Führungsringes 25 ein weiterer konischer Abschnitt 35 vorgesehen, der ebenfalls der Eigenzentrierung des Kolbens dient. Unterhalb des konischen Abschnitts 23' ist im Kolben eine Verteilnut 34 vorgesehen, der in Strömungsrichtung des entweichenden Leckgases ein Abschnitt mit drallerteilenden Nuten 32 folgt. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens, also beim Kompressionshub, strömt etwas Gas aus dem Kompressionsraum entlang der Zylinderwand 10 in die Verteilnut 34, wo es sich gleichmäßig auf die drallerteilenden Nuten 32 verteilt und danach diese mit einer Drallbewegung behaftet verläßt, so daß die an den Kolben anschließende Kolbenstange 6 einer gleichmäßigen Erwärmung unterliegt.

Bei dem beschriebenen Verdichter befinden sich die drallerteilenden Nuten am Kolben. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, die drallerteilende Einrichtung nahe dem

ίο unteren Kolbenende an der Kolbenstange vorzusehen, z. B. in Form von drallerteilenden Nuten, die in eine entsprechende Verdickung der Kolbenstange eingearbeitet sind, oder mittels eines besonderen, drallerteilende Nuten aufweisenden Ringes, der an der Kolbenstange unter Freilassung eines Ringkanals befestigt ist.

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

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Labyrinthkolben, dadurch gekennzeichnet, daß am kolbenstangenseitigen Ende des Kolbens eine dem Leckgas einen Drall erteilende Einrichtung vorgesehen ist.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drallerteilende Einrichtung aus in den Kolbenmantel eingearbeiteten, schräg zur Kolbenachse verlaufenden Nuten besteht.

3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Kolben in Strömungsrichtung gesehen vor der drallerteilenden Einrichtung eine Verteilnut für das Leckgas vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen