DE2913688A1

DE2913688A1 - Mittenfuehrung fuer die kolbenstange einer hubkolbenmaschine

Info

Publication number: DE2913688A1
Application number: DE19792913688
Authority: DE
Inventors: Udo Szczepanek
Original assignee: Bauer Kompressoren GmbH
Current assignee: Bauer Kompressoren GmbH
Priority date: 1979-04-05
Filing date: 1979-04-05
Publication date: 1980-10-16
Also published as: US4300405A; GB2048422A; FR2453272A1

Description

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Mittenführung für die Kolbenstange
einer Hubkolbenmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mittenführung für die Kolbenstange einer Hubkolbenmaschine.

Es ist bekannt, Kolbenstangen von Hubkolbenmaschinen in der Weise mit einer Mittenführung zu versehen, daß die Kolbenstangen starr mit einem Führungskolben verbunden sind, an den dann das Hauptpleuel des Kurbeltriebs angelenkt wird. Durch die vom Hauptpleuel auf den Führungskolben ausgeübten Kurbelkräfte läßt sich eine, wenn auch minimale Kippbewegung des Führungskolbens als auch ein Herausdrücken des Führungskolbens aus der Mittelachse des Zylinders nicht vermeiden. Durch die starre Verbindung des Führungskolbens mit der Kolbenstange werden diese Ausweichbewegungen in unerwünschter Weise auf den Hauptkolben übertragen, was zu entsprechend hohem Verschleiß führt. Die Kipp- und Querbewegungen des Führungskolbens wirken sich auch auf die Abdichtung nachteilig aus, indem die Dichtringe diesen Bewegungen folgen müssen. Eine vollständige ölabstreifring ist dadurch nur mit aufwendigen

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doppelten Dichtungen und bei beträchtlichem Abstand zwischen Führungskolben und Hauptkolben möglich. Bei nach unten geschlossenem Zylinder und Durchführung der Kolbenstange durch eine Stopfbuchse im unteren Zylinderdeckel ergeben sich Deformationen in der Stopfbuchse, die zu Undichtigkeit und damit möglicherweise zu höchst unerwünschter Leckage von Prozeßgas führen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und eine Mittenführung für Kolbenstangen zu schaffen, die eine exakte Führung der Kolbenstange ohne Ausweichbewegungen ermöglicht und die insbesondere in Achsenrichtung des Zylinders nur geringen Bauraum benötigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe soll eine Mittenführung für die Kolbenstange einer Hubkolbenmaschine die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 aufweisen.

Bei der erfindungsgemäßen Mittenführung beschreibt der Mittelpunkt des Führungshebels zwischen den Anlenkpunkten eine Bewegungsbahn, die exakt der Mittelachse des Zylinders folgt. Hierdurch werden weder Kipp- noch Querbewegungen auf die Kolbenstange übertragen. Außerdem benötigt die erfindungsgemäße Mittenführung wenig Platz in Längsrichtung des Zylinders, da der Abstand der beiden Anlenkpunkte des Führungshebels relativ gering sein kann. Bei dieser grundlegenden Ausführungsform der Erfindung sind geeignete Führungselemente am Arbeitskolben erforderlich, um den Kolben im Zylinder selbst zu führen.

Bei der Weiterbildung der Erfindung entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 2 wird die Kolbenstange an zwei

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Punkten exakt auf der Mittelachse des Zylinders geführt, so daß der Arbeitskolben selbst keinerlei Führungsfunktion mehr übernehmen muß. Damit ist eine entscheidende Reibungsstelle als Störfaktor ausgeschaltet. Ein Anlaufen des Kolbenhemdes an der Zylinderwand infolge Abnutzung der Führungsringe ist nicht mehr zu befürchten. Wird eine Hubkolbenmaschine mit einer solchen doppelten Geradführung versehen, so kann ein scheibenförmiger Kolben zur Anwendung kommen. Ein weiterer Vorteil einer solchen doppelten Geradführung besteht darin, daß bei Anwendung abgedichteter Lager eine damit ausgerüstete Hubkolbenmaschine ohne jegliche Gehäuseölschmierung auskommt, was eine erhebliche Vereinfachung darstellt.

Weiterhin bietet diese Ausführung den Vorteil besonders guten Massenausgleichs. Auch die Ausbildung einer erfindungsgemäßen Mittenführung entsprechend den Patentansprüchen 3 und 4 dient dem Ausgleich von Massenkräften.

Aufgrund des guten Massenausgleichs, der mit der erfindungsgemäßen Mittenführung erzielbar ist, eignet sie sich zur Verwendung in sogenannten Doppelkolbenmaschinen, bei denen jeweils zwei Kolben auf ein und derselben Kolbenstange befestigt sind, in besonderer Weise. Bei diesen Maschinen war bisher das Problem des Massenausgleichs wegen der immer gleich gerichteten Massenkräfte der beiden Kolben besonders schwierig zu lösen, weshalb sich solche Maschinen nicht in dem Maße durchsetzen konnten, wie es aufgrund ihrer raumsparenden Bauweise zu erwarten gewesen wäre. Durch die erfindungsgemäße Mittenführung läßt sich das Problem des Massenausgleichs bei diesen Maschinen in einfachster Weise lösen.

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ORIGINAL

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine einfache Mittenführung für die Kolbenstange einer Hubkolbenmaschine in Seitenansicht schematisch,

Fig. 2 die Anordnung aus Fig. 1 im Schnitt durch die Längsmittelebene 5,

Fig. 3 eine sogenannte doppelte Geradführung für die Kolbenstange einer Hubkolbenmaschine in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung.

Fig. 4 die Anordnung aus Fig. 3 im Längsschnitt.

In Fig. 1 sind schematisch die wesentlichen Elemente einer Hubkolbenmaschine in Seitenansicht dargestellt. Dabei ist der Zylinder mit 1, der Kolben mit 2, eine an diesem starr befestigte Kolbenstange mit 3, ein Hauptpleuel mit 13 und der Kurbelkreis für das Hauptpleuel 13 mit 14 bezeichnet. Die zur Zeichenebene senkrecht stehende Längsmittelebene durch den Zylinder 1 ist mit 5 bezeichnet. Die Kolbenstange 3 weist im Bereich ihres freien Endes einen Lagerpunkt 4 auf, mit dem sie im Mittelpunkt eines in Achsenrichtung liegenden Führungshebels 6 gelagert ist. Der Führungshebel 6 soll dabei vorzugsweise zwei Laschen 6a, 6b zu beiden Seiten der Kolbenstange 3 umfassen (vergleiche Fig. 2). Der Mittelpunkt bildet dabei genau die Mitte zwischen einem oberen Anlenkpunkt 8 und einem unteren Anlenkpunkt 7 des Führungshebels 6, in denen dieser Führungshebel 6 an gleich langen Pleueln 10 und 11 angelenkt ist. Auch die Pleuel 10 und 11 sollen vorzugsweise je ein Paar von Laschen 10a, 10b

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und 11a, 11b umfassen (vergleiche Fig. 2). Das obere Pleuel 10 ist schwenkbar um eine ortsfeste Schwenkachse 22 gelagert, das untere Pleuel 11 ist auf einer ortsfesten Schwenkachse 21 gelagert. Der vertikale Abstand a der Schwenkachsen 21 und 22 voneinander ist genauso groß wie der Abstand der Anlenkpunkte 6, 7 voneinander. Außerdem haben die Schwenkachsen 21, 22 den selben Abstand von der Längsmittelebene 5 und liegen auf verschiedenen Seiten dieser Längsmittelebene 5. Durch diese geometrische Zuordnung der Lager- und Schwenkpunkte zueinander wird erreicht, daß der Mittelpunkt 9 des Führungshebels 6 eine Bahnkurve beschreibt, die genau die Mittelachse des Zylinders 1 ist. Im Bereich der ortsfesten Schwenkachse 22 ist am Pleuel 10 ein Ausgleichsgewicht 101 angebracht, im Bereich der Schwenkachse 21 am Pleuel 11 ein entsprechendes Ausgleichsgewicht 110. Die Ausgleichsgewichte sitzen so auf den Pleueln, daß sie im wesentlichen eine Aufwärtsbewegung ausführen, wenn die Pleuel eine Abwärtsbewegung ausführen und umgekehrt, so daß ein erschütterungsfreier Lauf der Maschine erreicht wird.

Bei der sogenannten doppelten Geradführung gemäß Fig. 3 und 4 sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 2 versehen. Oberhalb des Führungshebels 6 ist ein zweites Hebelsystem angeordnet, das aus einem zweiten Führungshebel 60 und zugehörigen Pleueln 3O, 31 gebildet wird. Der zweite Führungshebel 60 ist baugleich mit dem Führungshebel 6. Die Kolbenstange 3 ist mit einem zweiten Lagerpunkt 40 im Mittelpunkt des zweiten Führungshebels 60 gelagert. Die ortsfesten Lagerpunkte für die Pleuel 3O, 31 sowie deren Länge sind derart, daß der zweite Führungshebel 60 eine parallele bzw. koaxiale Lage zum ersten Führungshebel 6 einnimmt. Die Pleuel 3O, 31

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weisen, wie die Pleuel 1O₇ 11, Ausgleichsgewichte 130, 131 auf. Durch die doppelte Anlenkung der Kolbenstange 3 wird diese ohne jegliche Unterstützung durch den Kolben 2 auf einer Bahnkurve geführt, die die Mittelachse des Zylinders 1 ist, ohne daß hierzu eine Puhrungsfunktion des Kolbens 2 notwendig wäre.

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Claims

Anmelder:

BAUER KOMPRESSOREN
HEINZ BAUER
Wolfratshauser Str. 34

München 70

Patentansprüche

., Mittenführung für die Kolbenstange einer Hubkolbenmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) im Bereich ihres freien Endes mittig zwischen zwei Anlenkpunkten (7, 8) eines im wesentlichen in Achsenrichtung des Zylinders (1) ausgerichteten Führungshebels (6) gelagert ist, wobei der Führungshebel (6) in den beiden Anlenkpunkten (7, 8) an gleich langen Pleueln (10, 11) angelenkt ist, deren ortsfeste Schwenkachsen (22, 21) zueinander parallel auf verschiedenen Seiten einer Längsmittelebene (5) durch den Zylinder (1) und in gleichem Abstand zu dieser Längsmxttelebene liegen und in Achsenrichtung des Zylinders (1) um einen Abstand (a) versetzt sind, der dem Abstand der Anlenkpunkte (7, 8) des Führungshebels (6) gleich ist.
2. Mittenführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) zusätzlich zur Lagerung im Bereich ihres freien Endes mit einem zweiten Lagerpunkt (40) an einem mit dem ersten Führungshebel (6) gleichen Führungshebel (60) angelenkt ist, wobei dieser zweite Führungshebel (60) in gleicher Weise gelagert ist wie der erste Führungshebel (6).

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3. Mittenführung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuel (10, 11, 30, 31) mit Ausgleichsgewichten (101, 110, 130, 131) zum Ausgleich von Massenkräften versehen sind.
4. Mittenführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsgewichte (101, 11Ο, 13Ο, 131) in Verlängerung der Pleuel (10, 11, 30, 31) nach hinten über ihre ortsfeste Schwenkachse (22, 21) hinaus angeordnet sind.
5. Verwendung einer Mittenführung nach den Ansprüchen 1 bis 4 in einer Doppelkolbenmaschine, bei der jeweils zwei Kolben auf ein und derselben Kolbenstange befestigt sind.

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