DE2745699A1 - Kolben, insbesondere fuer hochdruck- kompressoren - Google Patents

Kolben, insbesondere fuer hochdruck- kompressoren

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DE2745699A1
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DE19772745699
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English (en)
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Milinko Prusic
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Sandvik AB
Original Assignee
Sandvik AB
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0005—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/005—Pistons; Trunk pistons; Plungers obtained by assembling several pieces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2251/00—Material properties
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    • F05C2251/042—Expansivity

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

Firma SANDVIK AKTIEBOLAG, Fack, S-811 01 Sandviken 1, Schweden
Kolben, insbesondere für Hochdruck-Kompressoren
Die Erfindung betrifft einen Kolben, der für die Verwendung in Hochdruck-Kompressoren geeignet ist, die beispielsweise bei der Herstellung von Kunststoffmaterialien verwendet werden. Hierbei wird oft ein sogenanntes Hochdruck-Verfahren angewendet, in welchem Drücke zwischen 1 000 und 3 500 Atmosphären angewendet werden. Hierbei werden besonders hohe Anforderungen an die Materialien gestellt,die in dem Verfahren verwendet werden.
Früher sind solche Kolben aus Stahl verwendet worden, da es sich aber gezeigt hat, daß die Abnutzung sehr groß wird, sind Kolben aus Hartmetall verwendet worden. Hartmetall ist aber ein teures Material, das eine beträchtlich höhere Dichte als Stahl aufweist. Dies bedeutet, daß ein vollständig aus Hartmetall bestehender Kolben sehr schwer ist und eine starke Abnutzung der bewegten Teile des Kompressors bewirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Probleme zu lösen. Sie bezieht sich auf einen Kolben, welcher die hohe Abnutzungsfestigkeit eines Kolbens aus Hartmetall mit dem ver-
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hältnismäßig niedrigen Gewicht eines Stahlkolbens verbindet. Hierdurch wird der erfindungsgemäße Kolben wesentlich billiger als ein solcher aus Hartmetall, wie er derzeit auf dem Markt erhältlich ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt einen Kolben, der aus drei Teilen zusammengesetzt ist, nämlich aus einem Stahlkörper 1, einem Stahldeckel 2 und einer Hülse 3 aus Hartmetall. Während der Hin- und Herbewegung des Kolbens tritt eine starke Abnutzung der Mantelfläche des Kolbens auf, die an den Dichtungsringen anliegt, welche in der Innenwand des Kompressorzylinders stationär angeordnet sind. Der Zweck für die Anordnung eines Stahlkolbens mit einer Hülse aus Hartmetall ist der, den Kolben gegen Abnutzung und andere Beanspruchung, z.B. Thermo-Schocks, widerstandsfähiger zu machen.
Der Stahlkörper 1 ist mit einem zentrischen Vorsprung 5 versehen, dessen Durchmesser nach außen stufenweise abnimmt, wobei der äußere Teil des Vorsprunges mit einem Gewinde versehen ist. Der Stahldeckel 2 ist mit einem Vorsprung 6 versehen, der sich in Richtung auf den Körpervorsprung 5 erstreckt. Der Dekkelvorsprung 6 besitzt eine zentrische Höhlung, die ebenfalls mit einem Gewinde versehen ist, wodurch der Deckel 2 auf den Stahlkörper 1 aufgeschraubt werden kann. Dieser Körper 1 und der Stahldeckel 2 besitzen radiale Anschläge 9 bzw. 10, auf denen die Hülse 3 aus Hartmetall ruht. Ferner ruht die Hülse 3 mit ihren beiden Enden an inneren Teilen der Vorsprünge 5 und
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6. In den radialen Anschlägen 9 und 10 können Dichtungen eingesetzt sein, die beispielsweise aus Tetrafluoräthylen (Teflon)
bestehen.
Der Durchmesser des äußeren Teiles des Stahldeckels 2 ist etwa der gleiche wie derjenige der Hülse aus Hartmetall, wodurch
der Deckel 2 die Hülse aus Hartmetall abdeckt. In dem Stahldekkel 2 sind Kanäle 7 vorgesehen, die für die Zuführung eines Arbeitsmediums, das ist das gleiche Medium, das durch den Kolben komprimiert werden soll, oder irgendein anderes Medium zu den
inneren Teilen des Kolben bestimmt sind.
Der Ausdehnungskoeffizient für Stahl ist etwa zwei-mal so groß wie derjenige von Hartmetall. Dies führt dazu, daß die Hülse 3 aus Hartmetall auf ihrer gesamten Länge unmittelbar auf dem
Stahlteil des Kolbens ruht, wodurch eine große Gefahr besteht, daß die Hartmetallhülse bricht, weil einerseits Hartmetall ein brüchiges Material ist, und andererseits während des Betriebes des Kompressors die Temperatur sehr hoch wird. Aus diesem Grunde ist zwischen der Hülse aus Hartmetall und dem Stahlteil ein Spalt gebildet, der in Verbindung mit den Kanälen 7 im Stahldeckel 2 steht, wodurch sich der Stahlteil frei ausdehnen kann.
Wie zu Beginn der Beschreibung erwähnt ist, kann der Kompressor für sehr hohe Drücke verwendet werden. Wenn er so verwendet
wird, wirken auf die Mantelfläche des Kolbens sehr hohe äußere Drücke. Da zwischen der Hülse aus Hartmetall und dem Stahlteil ein Spalt vorhanden ist, besteht eine Gefahr, daß durch den
äußeren Druck die Hülse aus Hartmetall beschädigt wird. Es
ist deshalb wichtig, von innen einen Gegendruck auf die Hülse
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aus Hartmetall einwirken zu lassen. Dies kann dadurch erfolgen, daß das zu komprimierende Medium im Kompressorzylinder frei in den Kolben in den Spalt 8 einströmt, und zwar durch die Kanäle 7. Der Gegendruck kann auch durch Einspritzen eine>Mediums hergestellt werden, z.B. öl oder Kunststoff, wobei dieses Medium unter hohem Druck in den inneren Teil des Kolbens eingespritzt wird, bevor der Kolben in Betrieb genommen wird, worauf die öffnung des Kanals an der Oberseite des Stahldeckels geschlossen wird. Dadurch wird der Druck auf die Innenwand der Hülse aus Hartmetall erhöht, wodurch der von außen auf die Hülse aus Hartmetall einwirkende Druck wenigstens in gewissem Maße ausgeglichen wird, wodurch ein Bruch der Hülse vermieden werden kann.
Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. So können andere Materialien als Stahl und Hartmetall verwendet werden, und es können die Höhlung und der Kanal im Körper anstatt im Deckel angeordnet sein.
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Claims (10)

DIPL ING. KLAUS BEHN DIPL-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER PATENTANWÄLTE WIDENMAYERSTRASbE 6 Ü 80OO MLtNCHEN 22 TEL (089) 22 25 3O 29 51 92 11. Oktober 1977 A 21477 B/ib PATENTANSPRÜCHE
1. Kolben, bestehend aus einem den Körper bildenden ersten Teil, aus einem einen am Körper befestigbarcn Deckel bildenden zweiten Teil und aus einer Zwischenhülse, welche die Mantelfläche des Kolbens bildet und an radialen Anschlägen des Körpers
und des Deckels anliegt, vorzugsweise für Hochdruck-Kompressoren, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hülse (3) einerseits und dem Körper (1) andererseits ein Spalt (8) vorgesehen ist, der zum Ausgleich des von außen auf die Zwischenhülse (3) wirkenden Druckes unter Druck steht.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (8) mit der Umgebung des Kolbens in Verbindung steht, so daß der äbßere Druck in den Spalt eindringen kann.
3. Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (8) vor dem Betrieb des Kolbens unter Druck gesetzt und
die Verbindung geschlossen ist.
4. Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (8) während des Betriebes des Kolbens unter Druck gesetzt wird.
809816/0742 ~2~
Bankhaus Merck. Fiock & Co.. München. (BLZ 7OO3O4OO) Konto Nr 254 649 Bankhaus H Aufhäuser. München. Nr 2513OO Postscheck München 2O9O4
Telegrammadresse: Patentsenior
2745Ö99
5. Kolben nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit der Umgebung des Kolbens aus wenigstens einem Kanal (7) besteht.
6. Kolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (7) in dem Deckel (2) angeordnet und zur Aufnahme und Abgabe eines Druckmediums vorgesehen ist.
7. Kolben nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1) mit einem Vorsprung
(5) versehen ist, der in eine entsprechende Höhlung in einem Vorsprung (6) eingreift, der sich vom Deckel (2) in Richtung auf den Körper (1) erstreckt.
8. Kolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teil des Körpervorsprunge? (5) und die Höhlung des Dekkel-vorsprunges (6) mit Gewinden versehen sind, die ein Zusammenschrauben von Körper (1) und Deckel (2) ermöglichen.
9. Kolben nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1) und der Deckel (2) aus Stahl bestehen.
10. Kolben nach einem oder meh-reren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (3) aus Hartmetall besteht.
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DE19772745699 1976-10-15 1977-10-11 Kolben, insbesondere fuer hochdruck- kompressoren Withdrawn DE2745699A1 (de)

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DE2745699A1 true DE2745699A1 (de) 1978-04-20

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JP (1) JPS5349314A (de)
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IT (1) IT1084780B (de)
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FR2367959A1 (fr) 1978-05-12
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SE408324B (sv) 1979-06-05
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