DE3610861C2 - Kompressor mit Freikolbenmotorantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressor mit Freikolbenmotorantrieb mit mindestens einem ein- oder mehrteiligen Motorzylinder mit zwei Zylinderköpfen und zwei in dem Motorzylinder angeordneten Kolben, welche mit den Zylinderköpfen zwei gegenüberliegende Brennräume bilden.

Es sind Kompressoren mit Freikolbenmotorantrieb bekannt, bei denen sich die Freikolben gegenläufig auf einen Brennraum zu bewegen und die Motorkolben zusammen mit den Kompressorkolben in Stufen­ bauweise ausgebildet sind. Diese Maschinen weisen einen voll­ ständigen Massenausgleich auf, bauen jedoch sehr lang und benötigen zum Rückführen der Kolben zusätzliche, die Höhe der Betriebsfrequenz begrenzende und den Wirkungsgrad reduzierende Luftpolster. Sie besitzen als weiteren Nachteil einen Brennraum, dessen Oberfläche im wesentlichen durch die Kolbenstirnflächen gebildet ist, wodurch die thermische Belastbarkeit herabgesetzt wird.

Kompressoren mit Freikolbenmotorantrieb und den eingangs genannten Merkmalen sind sowohl durch die DE-AS 11 36 872 als auch durch die US 38 59 966 (Fig. 8) bekannt. Gemäß DE-AS 11 36 872 wird der Kompressorkolben durch den Freikolbenmotor über ein Zahnstangen­ getriebe angetrieben, während gemäß US 38 59 966 ein aus zwei hintereinandergeschalteten Gelenkvierecken bestehendes Gestänge für die Bewegungs- und Kraftübertragung sorgt.

Demgegenüber soll die Aufgabe gelöst werden, ein übertragungs­ günstigeres Hebelgetriebe zwischen Kompressorkolben und Freikolbenmotor zu schaffen.

Diese Aufgabe wird zum einen gelöst durch eine in der Mitte des Motorzylinders gelagerte Schwingkurbelwelle, welche von einer Schwingkurbelhohlwelle umfaßt wird, je eine mit der Schwingkurbel­ welle und der Schwingkurbelhohlwelle fest verbundene Schwingkurbel und je zwei Pleuelstangen, welche mit je einem der Kolben, sowie je einer der Schwingkurbeln derart verbunden sind, daß die Pleuel­ stangen ein Parallelogramm bilden, wobei an einer Seite oder beidseits des Motorzylinders jeweils mit der Schwingkurbelwelle und der Schwingkurbelhohlwelle verbundene Plattensegmente angeordnet sind, welche mit in zentrisch zu den Schwingkurbel­ wellen angebrachten Teilzylindern bewegbaren Schwenkkolben verbunden sind.

Zum anderen ist diese Aufgabe ebenso gelöst durch eine in der Mitte des Motorzylinders gelagerte Schwingkurbelwelle, welche von einer Schwingkurbelhohlwelle umfaßt wird, je eine mit der Schwing­ kurbelwelle und der Schwingkurbelhohlwelle fest verbundene Schwingkurbel und je zwei Pleuelstangen, welche mit je einem der Kolben, sowie je einer der Schwingkurbeln derart verbunden sind, daß die Pleuelstangen ein Parallelogramm bilden, wobei an einer Seite oder beidseits des Motorzylinders angeordnete und jeweils mit der Schwingkurbelwelle und der Schwingkurbelhohlwelle verbundene Kurbeln über Lenker oder Gleitstücke mit Kolben eines oder mehrerer Kompressorzylinder verbunden sind.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert:

In den Fig. 1 und 2 ist ein Kompressor mit Freikolbenmotorantrieb gewählt, bei dem die Kompressorkolben als Schwenkkolben und in den Fig. 3 bis 5 ein Kompressor, bei dem zylindrische Hubkolben dafür Verwendung finden.

Das zuerst genannte Beispiel ist in Fig. 1 im in Fig. 2 mit A-B gekennzeichneten Quer- und in Fig. 2 im in Fig. 1 mit C-D gekennzeichneten Längsschnitt veranschaulicht. Das die zwei Motorzylinder 1 und 2 tragende Motorgehäuse 3 ist außen zylindrisch ausgebildet und trägt über die die Einlaßventile 4 und die Auslaßventile 5 des Kompressorteils aufweisenden Stege 6 bis 9 den Außenzylinder 10 des Schwenkkolbenkompressors.

In Motorzylindern 1 und 2, welche zum einen durchs Auslaßventile 11 und 12 tragende Zylinderköpfe 13 und 14 abgedeckt sind, bewegen sich zwei Kolben 15 und 16, welche durch Pleuelstangen 17 und 18 mit einer Schwingkurbel 19 und zum anderen durch Pleuelstangen 20 und 21 mit einer Schwingkurbel 22 verbunden sind. Die Schwingkurbel 19 ist Bestandteil einer Schwingkurbel­ hohlwelle 23 und die Schwingkurbel 22 ist Bestandteil einer vollen Schwingkurbelwelle 24. Die Schwingkurbelhohlwelle 23 trägt die Schwingkurbelwelle 24 und ist im Motorgehäuse 3 gelagert.

Mit der Schwingkurbelhohlwelle 23 sind in entgegengesetzter Richtung zur Schwingkurbel 19 zwei Plattensegmente 25 und 26 angeordnet und durch einen Schwenkkolben 27 miteinander verbunden; ebenso sitzen an der Schwingkurbelwelle 24 in entgegengesetzter Richtung zur Schwingkurbel 22 zwei Plattensegmente 28 und 29 mit einem Schwenkkolben 30.

Der Massenausgleich der Kolben 15 und 16 samt Gestänge wird durch die entgegengesetzt zu den Kolben schwingenden Platten­ segmente 25, 26 mit dem Schwenkkolben 27 sowie den beiden Platten­ segmenten 28, 29 mit Schwenkkolben 30 vorgenommen.

Bei dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 3 bis 5 ist der Motorteil des Kompressors wie beim Beispiel Fig. 1 und 2 ausgebildet und deshalb mit gleichen Bezugszeichen versehen. In diesem Fall ist der Kompressor nicht in Schwenkkolbenbauart, sondern als Vierzylinder-Doppelkolbenverdichter ausgebildet. Die Kompressorzylinder sind parallelachsig im Quadrat um den Motorzylinder herum angeordnet. Dieser Kompressor ist in Fig. 3 im in Fig. 4 mit G-H gekennzeichneten Querschnitt, in Fig. 4 im in Fig. 3 mit E-F gekennzeichneten Längsschnitt dargestellt. In Fig. 5 ist ein in Fig. 3 mit J-K gekennzeichneter Längsschnitt durch einen Kompressorzylinder wiedergegeben.

Zum Antrieb von in vier Kompressorzylindern 43 bis 46 sitzenden Doppelkolben 39 bis 42 dienen an der Schwingkurbelhohlwelle 23 und der Schwingkurbelwelle 24 angeordnete Kurbeln 31 bis 34, welche über Lenker 35 mit dem im Doppelkolben sitzenden Kolbenbolzen verbunden sind. Auch in diesem Fall ist, wie beim Beispiel Fig. 1 und 2, ein Ausgleich der schwingenden Massen durch die Gegenläufigkeit der Kompressor-Doppelkolben mit deren Schwing­ kurbeln gegeben.

Claims (2)

1. Kompressor mit Freikolbenmotorantrieb mit mindestens einem ein- oder mehrteiligen Motorzylinder mit zwei Zylinderköpfen und zwei in dem Motorzylinder angeordneten Kolben, welche mit den Zylinderköpfen zwei gegenüberliegende Brennräume bilden, gekennzeichnet durch eine in der Mitte des Motorzylinders (1, 2) gelagerte Schwingkurbelwelle (24), welche von einer Schwing­ kurbelhohlwelle (23) umfaßt wird, je eine mit der Schwing­ kurbelwelle (24) und der Schwingkurbelhohlwelle (23) fest verbundene Schwingkurbel (19 bzw. 22) und je zwei Pleuel­ stangen (17, 18, 20, 21), welche mit je einem der Kolben (15, 16), sowie je einer der Schwingkurbeln (19, 22) derart verbunden sind, daß die Pleuelstangen (17, 18, 20, 21) ein Parallelogramm bilden, wobei an einer Seite oder beidseits des Motorzylinders (1, 2) jeweils mit der Schwingkurbelwelle (24) und der Schwing­ kurbelhohlwelle (23) verbundene Plattensegmente (25, 26, 28, 29) angeordnet sind, welche mit in zentrisch zu den Schwingkurbelwellen angebrachten Teilzylindern (3, 10) bewegbaren Schwenkkolben (27, 30) verbunden sind.

2. Kompressor mit Freikolbenmotorantrieb mit mindestens einem ein- oder mehrteiligen Motorzylinder mit zwei Zylinderköpfen und zwei in dem Motorzylinder angeordneten Kolben, welche mit den Zylinderköpfen zwei gegenüberliegende Brennräume bilden, gekennzeichnet durch eine in der Mitte des Motorzylinders (1, 2) gelagerte Schwingkurbelwelle (24), welche von einer Schwing­ kurbelhohlwelle (23) umfaßt wird, je eine mit der Schwing­ kurbelwelle (24) und der Schwingkurbelhohlwelle (23) fest verbundene Schwingkurbel (19 bzw. 22) und je zwei Pleuel­ stangen (17, 18, 20, 21), welche mit je einem der Kolben (15, 16), sowie je einer der Schwingkurbeln (19, 22) derart verbunden sind, daß die Pleuelstangen (17, 18, 20, 21) ein Parallelogramm bilden, wobei an einer Seite oder beidseits des Motorzylinders (1, 2) angeordnete und jeweils mit der Schwingkurbelwelle (24) und der Schwingkurbelhohlwelle (23) verbundene Kurbeln (31, 32, 33, 34) über Lenker (35, 36, 37, 38) oder Gleitstücke mit Kolben (39, 40, 41, 42) eines oder mehrerer Kompressorzylinder (43, 44, 45, 46) verbunden sind.