DE1964768A1

DE1964768A1 - Freiflugkolben-Tandemmaschine

Info

Publication number: DE1964768A1
Application number: DE19691964768
Authority: DE
Inventors: Henry Benaroya
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-12-27
Filing date: 1969-12-24
Publication date: 1970-07-02
Also published as: NL167753B; AT325344B; CH520866A; SE352137B; LU60074A1; DK130085B; DE6949804U; CA927345A; GB1296713A; FR1601540A; NL167753C; DK130085C; US3669571A; BE743552A; SU409436A3; JPS492206B1; ES374935A1; NL6919362A

Description

Qua· - *'■-

. l!jp'47by

flenry BENAROIA ■ 374^-69;

Freiflugkolben- Tandemmaschine

Die Priorität der französischen Patentanmeldung PSi 181.237 vom 27, Dezember 1968 soll In Anspruch genommen werden

Qie Erfindung betrifft die Tandemmaschinen

mit Freiflugkolben, insbesondere, wenn' auch nicht ausschliösslich, solche zur Speisung einer oder mehrerer Turbinen.

Derartige Maschinen sind an sich bekannt i und bereits in zahlreichen Patentschriften beschrieben, zum Beispiel in der am 24. Mai I967 auf den Namen des Anmelders eingereichten französischen Patentschrift Nr. 1 547 421_Q In diesenMaschinen arbeit« • Paare von zum Antrieb von Korapressorkolben dienenden Motorkolben ent~ gegengesetzt in zwei gleichachsig angeordneten Motorzylindern und bilden eine Gruppe, in welcher der dem einen Ende der Gruppe zunächst liegende Motorkolben (äusserer Motorkolben) des einen Paares mit dem

UQS anderen Paares · dem anderen Ende der Gruppe zunächst liegenden Kotorkolaeiyzu einer ersten beweglichen Anordnung verbunden ist,-und die mit Bezujg auf die Gruppe innen liegenden Motorkolben der beiden Paare zu einer zweiten beweglichen Anordnung verbunden sind, die sich mit Bezug auf die erste bewegliche Anordnung im entgegengesetzten Sinne bewegt, wobei zwischen, den beiden beweglichen Anordnungen Synchronisierungsmittel vorgesehen

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• Bisher hatten diese Maschinen einen erheblichen

Platzbedarf, da sie insbesondere zur Verbindung der Bestandteile ihr ausseren beweglichen Anordnung " miteinander äussere Verbindungsgest aufweisen mussten, welche der Schwingungs- und Knickgefahr ausgesets wären und mehrere Lagerungen zu ihrer Führung benötigten»

." Die Erfindung bezweckt insbesondere, derartige M schinen hinsichtlich ihres Platzbed' 3., ihrer Einfachheit, ihrer Zu verlässigkeit und ihrer Massenleistuüg zu verbessern..

Die Freiflugkolben-Tandemmaschine gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine mindestens zwe Motorkolbengruppen der oben genannten Art enthält, die parallel zu einander angeordnet sind, und dass die ausseren Motorkolben dieser Gruppen durch eine zentrale Stange miteinander verbunden sind, auf d ein Verbindungsglied der inneren Kolben gleitbar angeordnet- istο

Hierdurch fallen die ausseren Verbindungsstangen

fort, welche bisher die Verbindung zwischen den ä*usseren Verdichterkolben und Motorkolben herstellten, während diese Verbindung erfindungsgemäss durch einen mechanischen Teil (zentrale Stange) herge-. stellt wird, welcher genügende Abmessungen zur Vermeidung einer jeden Schwingungs- und Knickgefahr erhalten und ohne Komplizierung der Maschine wirksam geführt werden^kannv

Eine derartige erfIndungsgemässe Maschine besitz nicht nur einen geringeren Platzbedarf und geringeres Gewicht als eine bekannte Maschine gleicher Leistung der in Rede stehenden Art, sondern es können auch in der erfindungsgema'ssen Maschine für die^ _A beweglichen Anordnungen höhere Bewegungsfrequenzen als bisher zuge-■ lassen werden, wodurch bessere Wirkungsgrade erzielt werdenο

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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Pig. 1 zeigt, z.T. in einem Axialschnitt

und z.T. in Ansicht, eine erste Ausfuhrungsform einer erfindungsgemässen Maschine.

Fig· 2 ist exxi Schnitt längs der Linie II-Il^der Fig. 1· ,

Fig· 3 zeigt eine konstruktive Einzelheit

der in Fig. 1 dargestellten Maschine in einem Axialschnitt in grösserem Maßstab.

Fig· 4 zeigt in einer axial geschnittenen

Teilansicht eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Maschine.

Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 4. '

Fig. 6 ist eine längs des Pfeils VI der Pig· 4 gesehene Ansicht.

Fig. 7 ist ein sehematischer axialer Halbschnitt einer gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ausgebildeten Maschine. .

Fig. 8 ist ein sehematischer Querschnitt *- - μ der Maschine der Fig. 7· '

Die dargestellte Tandemmaschine mit Freiflugkolben mit wenigstens einer' Verdichterkolbengruppe 1 mit wenigstens drei Verdichterkolben, nämlich zwei äusseren Verdichterkolben 2a und 2n und wenigstens einem inneren Verdich'terkolben 2b, welche in Yerdichterzylindern 3a,_t 3n, 3b arbeiten, enthält erfindungsgemäss wenigstens zwei Mötorkolbengruppen 4a,*4b, welche parallel angeordnet sind und je zwei Motorzylinder 5 bzw« 6 aufweisen, welche parallel zu den Verdichterzylindern 3a, 3b, 3n angeordnet sind, und in welchen je zwei Motorkolben 7 und 8 gegensinnig arbeiten.

Jede Motorkolbengruppe 4a, 4b ist so ausgebildet, dass die beiden äusseren Motorkolben 7 mit dem äus-8eren Verdichterkolben 2a bzw. dem äusseren Verdiphterkolben 2n

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fest verbunden sind, während die beiden inneren Motorkolben, 8 über ein Verbindungsglied 9 fest mit dem inneren Verdichterkolben 2b verbunden sind.

Der äussere Verdichterkolben 2a ist mit

dem äusseren Verdichterkolben 2n durch eine zentrale Stange verbunden, welche diese ausseren Verdichterkolben 2a und 2n. sowie die ausseren Motorkolben 7 für ihre Bewegungen in beiden Riehtungen fest miteinander verbindet, wobei die beiden Motorkolbengruppen 4a,.4b symmetrisch um die zentrale Stange 10 herum angeordnet sind und das Verbindungsglied 9 auf dieser Stange 10 gleitet.

Zwischen der durch die ausseren Verdichterkolben 2a und 2n und die ausseren Motorkolben 7 gebildeten ausseren beweglichen Anordnung und der durch den inneren Verdichterkolben 2b und die inneren Motorkolben 8 gebildeten inneren beweglichen Anordnung sind Synchronisiermittel 11 vorgesehen·

Hierbei fallen also die Umfangsstangen

fort, welche bisher die Verbindung zwischen'den ausseren Verdichterkolben der Verdichterkolbengruppe herstellten, wobei diese Verbindung erfindungsgemäss durch einen mechanischen Teil (zentrale Stange) hergestellt wird, welche zur Vermeidung einer jeden Schwingungs- und Knickgefahr hinreichendie Abmessungen erhalten und wirksam geführt werden kann. ~

Die Verdichterzylinder ein und derselben

Verdichterkolbengruppe können in einer Flucht angeordnet werden, wie dies nachstehend angenommen ist, oder insbesondere aus konstruktiven Gründen verschiedene Winkelstellungen um die zentrale Stange herum einnehmen.

Die beiden Motorzylinder der gleichen

Motorkolbengruppe sind, wie nachstehend angenommen, zweckmassig in einer Flucht angeordnet.

Nachstehend sind mehrere Ausführungsformen der obigen grundsätzlichen Ausbildung beschrieben.

Bei einer ersten in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform enthält die Maschine eine einzige Verdichterkolbengruppe 1 mit drei Verdichterkolben, nämlich zwei äusse-

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xen Verdichterkolben 2a und 2n und einem inneren Verdichter- " kolben 2b, welche in in einer Flucht liegenden VerdichterzylindernJ3a, 3n und 3b arbeiten, wobei der innere Verdichterkolben 2b das Verbindungsglied 9 bildet und in seinem mittleren Abschnitt eine Bohrung 12 aufweist, mit welcher er auf der zentralen Stange'10 gleitet, wobei die Durchmesser der drei Verdichterkolben 2a, 2b und 2n so bemessen sind, dass ihre Arbeitsflächen einander gleich sind. ·

Die Maschine kann dann ,zweckmässig so ausgebildet werden, dass die Verdichtungsarbeit eines jeden der drei Verdichterkolben 2a,. 2b und 2n. in ihren Verdichterzylindern 3a» 3b und 3n in beiden Richtungen geleistet wird, so dass die Verdichterkolben 2a, 2b und 2n doppeltwirkend sind. A

Jeder der durch eine Seite eines Verdichterkolbens und die entsprechende Seite des Verdichterzylinders definierten Kammern veränderlichen Volumens 25 ist dann wenigstens ein Saugventil 26 und wenigstens ein Druckventil 27 zugeordnet. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausfuhrungsform ist angenommen, dass jede Kammer veränderlichen Volumens 25 bei der Ansaugung durch die Kombination eines in einer ringförmigen Kammer 28 liegenden Saugventils 26 mit Saugöffnungen 29 gespeist wird, welche die ringförmige Kammer 28 mit der betreffenden Kammer veränderlichen .Volumens 25 in Verbindung setzt.

Diese Maschine besitzt vorzugsweise mehr

als zwei Motorkolbengruppen. Bei der in Fig. 1 und 2 dargestell- ' ^ ten Ausfuhrung sind drei Motorkolbengruppen 4a, 4b und 4c vorhanden, welche mit Winkelabstänaen von 120° gleichmässig um die zentrale Stange 10 herum angeordnet sind.

Bei dieser Maschine werden die zwischen der

äusseren beweglichen Anordnung (äussere Verdichterkolben 2a und 2n und äussere Motorkolben 7) und der inneren beweglichen Anordnung (innerer Verdichterkolben 2b und Innere Motorkolben 8) vorgesehenen Synchronisiermittel 11 durch eine fes£ mit dem Verdichterkolben 2a oder 2n verbundene Zahnstange 30, durch eine fest mit dem inneren Verdichterkolben 2b verbundene Zahnstange. 31 und durch ein Zahnrad 33 gebildet, welches auf einer festen Achse 33 sitzt und ständig mi-t den beiden Zahnstangen 30 und 31 Z) in Eingriff stellt, '

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Gemäss einer anderen in Pig. 4, 5 und

6 !dargestellten Ausführungsform besitzt die Maschine mehrere -, Verdichterkolbengruppen 1a, 1b, welche parallel und symmetrisch um eine zentrale Achse 15 herum angeordnet sind, wobei die die äusseren Verdichterkolben 2a und die äusseren Verdichterkolben 2n dieser Verdichterkolbengruppen verbindende zentrale Stange 10 zu der zentralen Achse 13 gleichachsig ist, wobei das Verbindungsglied 9 einen auf der zentralen Stange 10 gleitenden mittleren Abschnitt 14 und Arme 15 aufweist, welche diesen mittleren Abschnitt 14 einerseits mit den inneren Verdichterkolben 2b dieser Verdichterkolbengruppen und andererseits mit den inneren Motorkolben .8 der Motorkolbengruppen verbinden. Mk Die zentrale Stange 10 weist dann an jedem

Ende ein Kreuzstück 34 mit ebenso vielen Armen 35 auf, wie die Maschine Verdichterkolbengruppen 1a, 1b und Motorkolbengruppen 4a, 4b besitzt, wobei jeder Arm 35 je nach der betreffenden Seite der Maschine die zentrale Stange 10 mit einem äusseren Motorkolben 7 oder einem äusseren Verdichterkolben 2a oder 2n verbindet.

Bei der in Pig. 4, 5 und 6 dargestellten

Ausführungsform der Maschine sind zwei gleichmässig um die zentrale Achse 13 herum in Winkelabständen von 180° angeordnete Verdichterkolbengruppen 1a und 1b und vier paarweise symmetrisch um die zentrale Achse 13 herum verteilte Motorkolbengruppen 4a, _ 4b, 4c und 4d vorhanden.

Zur Verringerung des Durchmessers der Verdichterkolben der Maschine kann zweekmässig jede Verdichterkolbengruppe 1a und 1b zwei äussere Verdichterkolben 2a und 2n und zwei innere Verdichterkolben 2b und 2c umfassen, welche in Verdichterzylindern 3a, 3b, 3c und 3n arbeiten, welche in einer Flucht liegen oder (insbesondere aus konstruktiven Gründen) verschiedene Winkelstelluhgen um die zentrale Stange 10 herum einnehmen können, wobei die beiden äusseren Verdichterkolben 2a und 2n der -Gruppe fest mit der zentralen Stange 10 über die mit den Armen 35 versehenen Kreuzstücke 34 verbunden sind, während die beiden inneren Verdichterkolben 2b und 2c der Gruppe durch das durch seinen mittleren Abschnitt 14 und seine Arme 15 gebildete Verbindungsglied 9 beide fest mit.-den inneren-Motorkolben

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8 einer jeden uer vier Motorfcolbengrup^ea 4a» 4b, 4c und 4d verbunden sind. " - -

^: Die Maschine kann dann zweckmässig so

ausgebildet werden, dass die Yerdichttmgsarbe.it der Yerdichterkolben 2a, 2b, 2c unä. 2n in ihren Yerdichterzylindern 3a, 3b, 3c und 3n in beiden Eiehtungen geleistet wird, so dass .die Verdichterkolben 2a, 2b, 2c und 2n doppeltwirkend sind.

Jede der durch eine Seite eines Verdichterkolbens und die entsprechende Seite des Verdiehterzylinders definierten Kammern veränderlichen Volumens 36 ist dann wenigstens einem Saugventil 37 und wenigstens einem Druckventil 38 zugeordnet.

In dieser Maschine werden die zwischen der

äusseren beweglichen Anordnung (äussere Verdichterkolben 2a und 2n der beiden Gruppen 1a und Ib, äussere Motorkolben 7 der vier Gruppen 4a, 4b, 4c und 4d) und der inneren beweglichen Anordnung (innere Verdichterkolben 2b und 2c der beiden Gruppen 1a und 1b und innere Motorkolben 8 der vier Gruppen 4a, 4b, 4c und 4d) vorgesehenen Synchronisiermittel durch eine fest mit einem der äusseren Verdichterkolben (z.B.¹ mittels eines Arms 35) verbundene Zahnstange 39» eine fest mit einem der inneren Kolben (zoB. mittels eines Arms 15) verbundene Zahnstange 40 und durch ein Zahnrad 41 gebildet, welches auf einer festen Achse 42 sitzt und ständig mit den beiden Zahnstangen 39 und 40 in Eingriff steht (!ig. 5).

Es ist zu bemerken, dass die in Pig. 4

dargestellte Ausführungsform gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform den Vorteil der Trennung der mechanischen Punktionen (Verbindungsfunktionen) und der thermodynamischen Punktionen (Verdichtungsfunktionen) der Verdichterkolben besitzt.

Bei der in Pig· 1 dargestellten Ausführungsform stellt nämlich, der innere Verdichterkolben 2b die mechanische Verbindung zwischen den inneren Motorkolben 8 her, und die * äusseren Verdichterkolben 2a und 2n stellen die mechanische Verbindung zwischen den äusseren Motorkolben 7 her. Diese Verdichterkolben müssen also so berechnet werden, dass sie die durch diese mechanischen Verbindungen erzeugten Kräfte (welche

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durch etwaige Unregelmässigkeiten beim Arbeiten der Motorkolbengruppen gestört werden können) aushalten, und dass sie ihre Verdichtungsarbeit (welche durch ein etwaiges Klemmen d.er Saugventile und/oder Druckventile der Verdichterkölbengruppen gestört werden kann) verrichten.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform verrichten dagegen die ausseren Verdichterkolben 2a und 2n und die inneren Verdiehterkolben 2b und 2c nur ihre Verdichtungsarbeit, während die mechanischen Verbindungen durch die mit Armen 35 versehenen Kreuzstücke 34 oder das Verbindungsglied 9 mit dem mittleren Abschnitt 14 und den Armen 15 hergestellt werden, welche ihrer Aufgabe entsprechende Abmessungen erhalten können, ohne dass andere Faktoren berücksichtigt Mrerden müssen»

Gemäss einer weiteren in Fig. 7 und 8

dargestellten Ausführungsform besitzt die Maschine mehrere Verdiehterkolbengxuppen ta, 1b ,welche in Verdichterkolbengruppen unterteilt sind, in welchen die Förderdrücke verschiedene Grosse haben, wobei die Verdichterkolbengruppen mit gleichen Förderdrücken vorzugsweise symmetrisch um die zentrale Achse 13 herum angeordnet sind.

Bei dem dargestellten Beispiel besitzt

die Maschine zwei in Winkelabständen von 180° gleiehmässig lim die zentrale Achse 13 herum verteilte Niederdruckverdichterkolbengruppen 1a und 1b, zwei Hoehdruckverdichterkolbengruppen 1c und 1d, welche mit Winkelabständen von 180° gleiehmässig um die zentrale Achse 13 herum verteilt und gegen die Niederdruckverdichterkolbengruppen 1a und 1b um 90° versetzt sind, und vier symmetrisch paarweise um die zentrale Achse 13 herum verteilte Motorkolbengruppen 4a, 4b, 4c und 4d.

Die Maschine enthält zweckmässig einen

Wärmeaustauscher 43 zur Kühlung des verdichteten Gases zwischen den beiden Niederdruckverdichterkolbengruppen 1a und 1b und den beiden Hochdruckverdichterkolbengruppen Ic und Id.

Wie in Fig. 7 dargestellt, kann jede Ver- ·

dichterkolbengruppe 1a, 1b, 1c und "^d der Maschine zwei äussere Verdiehterkolben 2a und 2n und zwei innere Verdiehterkolben 2b und 2c umfassen, welche in in einer Flucht angeordneten

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Verdichterzylindern 3a, Jb, 5e und 3n arbeiten -tfobei die "beiden äusseren Verdichterkolben 2a und 2n der Gruppe mittels der mit Armen 35 versehenen Kreuzstücke"34 fest mit der zentralen Stange "TO verbunden sind, während die beiden inneren Verdichterkolben 2b und 2c der Gruppe durch das durch seinen mittleren Abschnitt 14 und seine Arme 15 gebildete Verbindungsglied 9 beide fest mit den äusseren Motorkolben einer jeden der vier Motorkolbengruppen 4a, 4b, 4c und 4d verbunden sind.

Die Maschine kann dann zweckmässig so aus-

. gebildet werden, dass die Verdiehtungsarbeit der Verdichterkolben 2a, 2b, 2c und 2n in ihren Verdichterzylindern 3a, 3b, 3c und 3n in beiden Eichtungen verrichtet wird, so dass die. Verdichterkolben 2a, 2b, 2c und 2n doppeltwirkend sind, wobei die Anordnung vorzugsweise so getroffen ist, dass ein äusserer Verdichterkolben gegenläufig mit einem inneren Verdichterkolben arbeitet.

Jede der durch eine Seite eines Verdichter- -

kolbens und die entsprechende Seite des V/erdichterzylinders definierte Kammer veränderlichen Volumens 44 ist darin mit wenigstens einem Saugventil 45 und wenigstens einem Druckventil 46 kombiniert.

Die in dieser Maschine zwischen der äusseren beweglichen Anordnung und der inneren beweglichen Anordnung vorgesehenen Synchronisiermittel können in der bei den vorhergehenden Ausfuhrungsformen angegebenen Weise ausgebildet sein'* und sind zur Vereinfachung der Zeichnung in Fig· 7 und 8 nicht dargestellt.

Nachstehend sind gewisse erfindungsgemässe^

Merkmale der in Pig. 1, 2 und 3 dargestellten Maschine genauer beschrieben,

Gemäss einem dieser Merkmale wird die zenta-Ie Stange 10 in in den Böden der Verdichterzylinder 3a, 3b und 3n angeordneten Gleitlagern 5Ö geführt, durch welohcreie tritt. -

Gemäas einem anderen Merkmal wird die zentrale Stange 10 von drei rohrforiaigen Zwischenstücken umgeben, nämlich .einem inneren rohrförmigen Zwischenstück51, welches zwischen den beiden Boden des* inneren VerdiühterzyliMers 2b angeordnet ist, und auf welehem<to innere Verdiühterfcoiben 2fe

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gleitet, dessen Bohrung 12 einen Durchmesser hat, welcher grosser als der Aussendurohmesser dieses inneren rohrförmigen Zwischenstücks 51 ist, und zwei äusseren rohrförmigen Zwischenstücken 52 und 53» welche Je zwischen den einander gegenüberliegenden Böden des inneren Verdichterzylinders 3b bzw. den Böden der beiden äusseren Verdichterzylinder 3a und 3n angeordnet sind, wobei Durchlasse 54 jede der beiden durch den inneren Verdicht er kolben 2b und den inneren Verdicht er zylinder 3b definierten Kammern veränderlichen Volumens 25 mit den beiden durch die zentrale Stange 10 und die beiden äusseren rohrförmigen Zwischenstücke 52 und 53 definierten Ringräumen 55 und 56 verbinden»-

Eine durch Schlitzringe gebildete gleitende Dichtung 57 ist an der Stelle des inneren Verdichterkolbens 2b zwischen der zentralen Stange 10 und dem inneren rohrförmigen Zwischenstück 51 angeordnet.

Hierdurch wird ein Druekgleichgewicht zwischen den Kammern veränderlichen Volumens 25 aufrechterhalten, in welchen betriebsmässig der gleicht Druck herrschen soll.

Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal

wird die bereits durch die zentrale Stange 10 und die Stangen der äusseren Motorkolben 7 erzielte Führung eines jeden der beiden äusseren Verdicht er kolben 2a und 2n noch durch drei zusätzliche Stangen 58 vervollständigt, deren jede die Stange des entsprechenden äusseren Motorkolbens 7 verlängert, wobei diese zusätzlichen Stangen 58 in in dem äusseren Boden des entsprechenden äusseren Verdichterzylinders 3a oder 3n ausgebil- ■ deten Gleitlagern 59 gleiten.

Nachstehend sind gewisse, insbesondere die in Fig. 4 und 7 dargestellten Aus führung s formen betreffende Erfindungsmerkmale genauer beschrieben, ■""■■".

■-..·■ .Gemäss einem dieser Merkmale erfolgt die Führung der zentralen Stange 10 gegenüber dem Gestell 60 der Maschine hauptsächlich durch zwei in der Nähe der Enden der zentralen Stange 10 angeordnete Gleitlager 61.

Infolge der möglichen ünregelmässigkeiten aer Antriebskräfte (Gefahr eines unregelmässigen Arbeiten»'der

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Motorkolbengruppen) und/oder der Terdichterkrafte (Gefahr eines Festklemmens der Saugventile und/oder der Förderventile der^Terdichterkolbengruppen) ist es zweekinässig, der Führung der zentralen Stange 10 durch die Gleitlager 61 einen gewissen Freiheitsgrad zu geben«

Hierfür können die Gleitlager 61 eine geringe nach aussen gerichtete Konizität erhaltene

Die GIe itlager 61 können auch an Kugelgelenken angebracht werden.

Gemäss einem weiteren Erfindungskennzeichen sind zwischen den aus s er en Verdichterkolhen 2a, 2n und den sie mit der zentralen Stange 10 verbindenden Armen 35 des Kreuzstücks 34 elastische Glieder .62 angeordnet, welche zusätzliche Kräfte übertragen können, welche von dem etwaigen Klemmen eines Saugventils und/oder Druckventils in den von den äusseren Verdichterkolben 2a, 2n bestrichenen Kammern veränderlichen Volumens herrühren.

Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal

sind zwischen den äusseren Motorkolben 7 und den diese mit der zentralen Stange 10 verbindenden Armen 35 des Kreuzstücks 34 elastische Glieder 63 angeordnet, welche von etwaigen Unregelmässigkeiten des Arbeitens der Motorkolbengruppen herrührende zusätzliche Kräfte übertragen können. Anstelle von elastischen Gliedern kann man auch zwischen den äusseren Mo- ■* torkolben und den Armen des Kreuzstücks Kügelgelenkanordnungen vorsehen.

Unabhängig von der gewählten Ausführungsform hat eine erfindungsgemässe Tandemmaschine mit Freiflugkolben einen geringen Platzbedarf, einen sehr einfachen Aufbau, eine hohe Zuverlässigkeit und eine erhebliche Massenleistung·

Ferner können dank der bei den in Fig.

und 7 dargestellten Ausführungsformen getroffenen.Maßnahmen Verdichterkolbengruppen mit einer Bohrung gewählt werden, deren Wert begrenzt bleibt, so dass hier nicht die bei grossen Bohrungen entstehenden Probleme auftreten.

Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, besitzt die erfindungsgemässe Maschine einen geringen

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Platzbedarf, eine geringere Masse der beweglichen Anordnungen, eine gesteigerte Bewegungsfreq^uenz und eine gesteigerte Masseniels tung.

Die erfindungsgemässe Maschine kann als

Verdichter zur Lieferung von verdichteter luft und als Treibgaserzeuger zur Lieferung eines heissen Genischs unter Druck, welches aus den Motorzylindern austritt und durch die in den Verdichterzylindern erzeugte Spulluft und die in. den Motorzylindern unvollständig entspannten Verbrennungsgase gebildet wird, sowie auch als gemischte Maschine (Luftverdichter und Treibgaserzeuger) arbeiten.

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Claims

Patentansprüche

V JWeiflTigkolben-Tandemmasehine, in der Paare von zum Antrieb von Kompressorkölben dienende Motorkolben entgegengesetzt inzwei gleichachsig angeordneten Motorzylindern arbeiten und eine Gruppe bilden, in welcher der dem einen Ende der Gruppe zunächst liegende Motorkolben (a\isserer Motorkolben)/des einen Paares mit

r. .»,.,. des anderen Paares dem dem anderen Ende der Gruppe zunächst liegenden Motorkolben/zu einer ersten beweglichen Anordnung verbunden ist und die mit Bezug auf die G_ruppe innen liegenden Motorkolben der beiden Paare zu einer zweiten beweglichen Anordnung verbunden sind, die sich mit Bezug auf die erste bewegliche Anordnung im entgegengesetzten Sinne bewegt, wobei zwischen den beiden beweglichen Anordnungen Synchronisierungsmittel vorgesehen sind, dadurch, gekennzeichnet, dass die Maschine mindestens zwei solcher Gruppen (4a, 4b): von Motorkolbenpaaren enthält, die parallel zu einander angeordnet sind, und dass die ausseren Motorkolben (7) dieser Gruppen durch eine zentrale Stange (10) miteinander verbunden sind,auf der ein Verbindungsglied (9) der inneren Kolben (Ö) gleitba.r angeordnet ist.

"X 2.) Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die. Verdichterkolben, die zu den beiden Motorkolbengruppen gehören, in einer Flucht liegen".

3.) Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorkolbengruppen (4a, 4b) symmetrisch um die zentrale Stange (10) herum angeordnet sind.

4·) Maschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine einzige Verdichterkolbengruppe (1) mit drei Verdichterkolben, nämlich zwei ausseren Verdichterkolben (2a-——— _: -

§09121/1StI

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und 2n) und einem inneren Verdichterkolben (2b), welche in in einer Flucht liegenden Verdichterzylindern (3a, 3n und 3b) arbeiten, wobei der innere Verdichterkolben (3b) das Verbindungsglied (9) bildet und in seinem mittleren Abschnitt eine .Bohrung (12) aufweist, mit welcher er auf der zentralen Stange (10) gleitet.

5·) Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der drei Verdichterkolben (2a, 2b und 2n) so bemessen sind, dass ihre Arbeitsflächen, einander gleich sind..

6·) Maschine nach Anspruch 1, dadurch ge-

kennzeichnet, dass die Yerdichtungsarbeit von jedem Verdichterkolben (2a, 2b, 2n) in dem entsprechenden Verdichterzylinder (3a, 3b, 3n) in beiden Richtungen verrichtet wird, so dass die Verdichterkolben (2a, 2b, 2n) doppeltwirkend sind»

7») Maschine nacli Anspruch 3, gekennzeichnet durch drei Motorkolbengruppen (4a, 4b und 4c), welche gleichmässig um die zentrale Stange (10) herum in Winkelabständen von 120° angeordnet sind.

8») Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere parallel und symmetrisch um eine zentrale Achse (13) herum angeordnete Verdichterkolbengruppen (1a, 1b), wobei die die ausseren Verdichterkolben (2a) und die ausseren Verdichterkolben (2n) diese'r Verdichterkolbengruppeji verbindende zentrale Stange (10) zu dieser zentralen Achse (13) gleichachsig ist, v/obei das Verbindungsglied (9) einen auf der zentralen Stange (14) gleitenden mittleren Abschnitt (10) und Arme (15) aufweist, welche den mittleren Abschnitt (10) einerseits mit den inneren Verdichterkolben (2b) dieser Verdichterkolbengruppen und andererseits mit den inneren Motorkolben (8) der kolbengruppen verbinden.

9») Maschine nach Anspruch 2, 4 und 8,

gekennzeichnet durch zwei gleichmässig um die zentrale Achse (13) herum in Winkelabständen von 180° verteilte Verdichterkolbengruppen (ta und 1b) und vier paarweise symmetrisch um die zentrale Achse·(13) herum angeordnete Motörkolbengruppen ••(4a, 4b, 4c und 4d). ^s ■-cm

.Γ -I₅- ■ A4⁷⁶⁸

MO«.):-Maschine nach Anspruch. 1_S dadurch

gekennzeichnet,* dass jede Verdichter kolbengruppe· (1) zwei . äussere Verdichterkolben (2a .und 2n) und zwei innere Verdicliterkölben (2b und 2c) aufweist, welche in Verdichter zylindern (3a, 3bj 3c und 3n) arbeiten, wobei die. beiden äusseren Verdichter kolben (2a und 2n) dieser Gruppe fest mit der zentralen Stange (10) verbunden;, sind _f während die inneren Verdienterkolbeii (2b und 2c) dieser Gruppe beide durch das Verbindungsglied (9) fest mit den beiden·inneren Motorkolben (8) einer jeden Motor-•kolbengrüppe (4a, 4b)" verbunden sind.

11.) Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdiehterkolben (2a, 2b, 2c und 2n) in ihren Verdichterzylindern (3a, 3b. 3c und 3n) Verdiehtungsarbeit in beiden Richtungen verrichten und daher doppeltwirkend sind.

12.) Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdiehterkolbengruppen (la, 1b) in Verdichterkolbengruppen aufgeteilt sind, in welchen."die Förderdrücke verschiedene Grosse haben, wobei die Verdiehterkolbengruppen mit gleichen Ford erdrücken symmetrisch um die zentrale Achse (13) herum angeordnet sind.

13.) Maschine nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch zwei gleichmassig um die zentrale Achse (13) herum in Winke labst and en von 180° verteilte Niederdruckverdichterkolbengruppen (la und 1b), zwei gleichmässig um die zentrale Achse (13) herum in Winkelabständen von 180° verteilte und gegen die Uiederdruckverdichterkolbengruppen (Ta und 1b) um 90° versetzte'Hochdruckverdichterkolbengruppen (1c und Id), und vier paarweise symmetrisch um die zentrale Achse (13) herumangeordnete Motorkolbengruppen (4a, 4b, 4c und 4d).

. 14.) Maschine nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch wenigstens einen Wärmeaustauscher (43) zur Kühlung des verdichteten Gases zwischen den Motorkolbengruppen, deren Förderdrücke verschiedene Grosse haben.

15-) Maschine nach Anspruch 10 oder 13,

dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Verdiehterkolben gegenläufig arbeiten.

. . 16.) Maschine nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein zwischen den beiden Böden des inneren Ver-

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dichterzylinders (5b) angeordnetes inneres rohrförmigen Zwischenstück (51)» auf welchem der innere Verdichterkolben (2b) gleitet, dessen Öffnung (12) einen Durchmesser Hat, welcher grosser als der Aussendurchmesser dieses Zwischenstücks (51) ist, und zwei äussere rohrförmige Zwischenstücke(52 und 55), welche je zwischen den einander gegenüberliegenden Böden des inneren Verdichterzylinders (5b) bzw. den Böden der beiden ausseren Verdichterzylinder (5a und 5n) angeordnet sind, wobei Durchlässe (54) jede der beiden durch den inneren Verdichterkolben" (2b) und den inneren Verdichterzylinder (5b) definierten Kammern.veränderlichen Volumens (25) mit den'beiden durch die zentrale Stange (10) und die beiden ausseren rohrförmigen Zwischenstücke ('52 und 55) definierten Ringräumen (55 und 56) verbinden, wobei eine durch Schlitzringe gebildete gleitende Dichtung (57) an der Stelle des inneren Verdichterkolbens (2b) zwischen der zentralen Stange (10) und dem inneren, rohrförmigen Zwischenstuck (51) angeordnet ist.

17·) Maschine nach Anspruch'2, dadurch

gekennzeichnet, dass die bereits durch die zentrale Stange (10) und die Stangen der ausseren Motorkolben (7) gesicherte Führung eines jeden der beiden ausseren Verdichterkolben (2a und 2n) durch zusätzliche Stangen (58) vervollständigt wird, welche je die Stange des entsprechenden ausseren Motorkolbens (7) verlängern und in in dem ausseren Boden des entsprechenden ausseren Verdichterzylinders (5a oder 5n) ausgebildeten Gleitlagern (59) gleiten»

18.) Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung der zentralen Stange (10) durch zwei in der Nahe ihrer Enden angeordnete Gleitlager (.61) erfolgt, welche so ausgebildet sind, dass sie der Führung der zentralen Stange (10) einen gewissen radialen Freiheitsgrad geben.

_c_ 19.) Maschine nach Anspruch 18, dadurch .gekennzeichnet, dass die Gleitlager (61) einelgeringe nach aussen gerichtete Konizität besitzen.

= 20») Maschine nach Anspruch 18, dadurch

gekennzeichnet, dass die Gleitlager (61) an Kugelgelenken angebracht .sind. - -

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21.) Maschine nach Anspruch 8, gekennzeich-'

net durch zwischen denäusseren Verdichterkolben (2a, 2n) und den sie mit der zentralen Stange (10) verbindenden Armen (35) des Kreustücks (34) angeordnete elastische Glieder (62), welche zusätzliche Kräfte übertragen können, welche von dem etwaigen Klemmen eines Saugventils und/oder Druckventils in den von diesen äusseren Verdichterkolben (2a, 2n) bestrichenen Kammern veränderlichen Volumens herrühren.

22.) Maschine nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch zwischen den äusseren Motorkolben (7) und den diese mit der mittleren Stange (10) verbindenden Armen (35) des Kreuzstücks (34) angeordnete elastische Glieder (63)»* welche von etwaigen ünregelmassigkeiten des Arbeitens der Motorkolbengruppen herrührende zusätzliche Kräfte übertragen können.

23») Maschine nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch zwischen den äusseren Motorkolben (7) und den diese mit der zentralen Stange (10) verbindenden Armen (35) des Kreuzstücks (34) angeordnete Kugelgelenkanordnungen, welche von etwaigen Ünregelmassigkeiten des Arbeitens der Motorkolbengruppen herrührende zusätzliche Kräfte übertragen können.

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