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Abdichtungsvorrichtung für die Kolben von Verdichtern, Pumpen, Motoren
u. dgl. Die Erfindung betrifft eine Abdichtungsvorrichtung für einfach wirkende,
unmittelbar mechanisch angetriebene Kolben von schnellaufenden-Verdichtern, Pumpen,
Motoren u. dgl., welche es ermöglicht, eine vollkommene Abdichtung zwischen dem
Kolben und dem Boden des Zvlinders zu erzielen. Diese Abdichtungsvorrichtung besteht
aus einer zylindrischen metallischen Membran, die zweckmäßig aus Messing besteht
und harmonikaartig gefaltet ist. Mit ihren Enden ist die Membran vollkommen dicht
an dem Boden des Zylinders und an dem Boden des Kolbens befestigt und ist, da der
Kolben die Hauptabdichtung gegen den Druck des Arbeitsmittels übernimmt, außen dem
Saugdruck des Arbeitsmittels und innen dem Atmosphärendruck ausgesetzt.
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Eine solche Membran ist unter Umständen Schwingungen unterworfen,
die ihre Lebensdauer stark beschränken können. Jeder von dem Kolben auf sie ausgeübte
Stoß pflanzt sich. in ihr als Schwingung mit einer Geschwindigkeit fort, die von
dem Baustoff und der Form der Membran abhängt. Nach einer bestimmten Zeit wird diese
Schwingung am Ende der Membran angelangt sein und dort reflektiert werden, woraus
sich eine Überlagerung von Schwingungswellen ergibt. Die so entstehenden Schwingungen
der Membran rufen, besonders im Gebiet kritischer Resonanzerscheinungen, eine Ermüdung
des Balgmaterials hervor, die zu frühzeitigen Brüchen der Membran führen kann. Dieser
Nachteil soll durch die Erfindung beseitigt werden. Zu diesem Zweck ist der Innenraum
der Membran vollständig mit einer zähen Flüssigkeit angefüllt, die die Schwingungen
dämpfen und damit die Beanspruchung des Baustoffes verringern und die Lebensdauer
der Membran vergrößern soll. Als Flüssigkeit verwendet man zweckmäßig C51. Da die
Stärke der Schwingungen mit der Tourenzahl und der Größe des Kolbenweges zunimmt,
wird die Zähigkeit der Flüssigkeit, welche zur Dämpfung der Schwingungen der Membran
verwendet wird, eine Funktion der beiden genannten Faktoren sein müssen.
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Es ist bekannt, zur Abdichtung zwischen dem Boden eines Zylinders
und einem Kolbenboden eine in Gestalt eines Blasebalgs oder einer Ziehharmonika
gewellte Membran zu verwenden. Man hat auch schon vorgeschlagen, Öl in dem durch
diese Membran abgegrenzten Raum anzuordnen, doch war dieses Öl lediglich dazu bestimmt,
eine bessere Verbindung herzustellen, und es füllte den Raum nur bis zu einem bestimmten
Niveau an, wobei es den ganzen oberen Teil der Membran frei ließ.
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Die Zeichnung stellt eine Ausführungsform der Abdichtungsvorrichtung
in axialem Längsschnitt beispielsweise dar, .und zwar in Anwendung auf einen Verdichter.
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In der Kammer des Verdichtungszylinders d kann sich der Kolben b verschieben.
Eine zylindrische Metallmerrlbran c, die
zweckmäßig aus hIessing
besteht und nach Art eines Blasebalgs oder einer Zieltltarmonika gefaltet ist. sichert
die Abdichtung zwischen dem Boden b1 des Kolbens und dem Boden a' des Zylinders.
Diese Membran ist an ihren Enden einerseits bei cl zwischen dem Zvlinder a und seinem
Boden, der von einer auf dem Zylinder .befestigten Platte a1 gebildet wird und andererseits
bei c2 zwischen dem Kolben b1 des Kolbens b und einem haubenförmigen Stück d, welches
auf einem axialen Ansatz b= des Bodens b1 des Kolbens angebracht ist und durch einen
in den Ansatz b'= eingeschraubten Schraubbolzen dl an seiner Stelle gehalten wird,
festgeklemmt. Auf die Mutter d=, welche auf den Bolzen dl aufgeschraubt 'ist, kann
da's Ende eines Stößels e einwirken, der so angeordnet ist, daß er sich in der Achse
des ZN-linders und des Kolbens in einer Führung e' verschieben kann, die mit dem
Boden a.1 des Zylinders a fest verbunden ist. Der äußere Kopf e2 dieses Stößels
e unterliegt der Einwirkung eines Daumens f1, der von einer Welle f getragen
wird, die in geeigneter Weise in einem Lager g1 ruht, welches in einer Verlängerung
g vorgesehen ist, die das Gehäuse für den Stößel e und seinen Antriebsmechanismus
bildet und mit dem Boden des Zylinders d fest verbunden ist.
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Eine Schraubenfeder lt, die mit ihren Enden auf die Führung ei des
Stößels c und auf die mit dem Boden des Kolbens b fest verbundene Haube d aufgeschraubt
ist, sucht den Kolben b beständig zu dem Hubende nach oben hin zurückzuziehen.
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Der Verdichter besitzt ein Saugventil i und ein Auspuffventil
k. Zu dem Saugventil i
führt die Saugleitung il, und das Druckventil
k steht durch die Leitung k1 mit dem nicht gezeichneten Behälter für das verdichtete
Mittel in Verbindung. Von der Leitung il zweigt eine Leitung i' ab, die innerhalb
der Wandung des Zylinders d vorgesehen ist und die Leitung il durch die öffnung
i3 mit der Ringkammer 1 in Verbindung setzt, die zwischen der Außenfläche der Membran
c und dem Zylinder a und dem Kolben b gebildet ist.
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Die Arbeitsweise ist folgende: Das zu komprimierende Gas, welches
durch die Leitung il und das Saugventil i in dem Zylinder a unter
clen Kolben b gelangt, wenn der Kolben sich unter der Einwirkung der Feder lt aufwärts
bewegt, wird bei dem folgenden Abwärtshub des Kolbens, der durch die Einwirkung
des Stößels e auf dem Boden des Kolbens erzeugt wird, nach der Kompression jenseits
des Ventils k durch die Leitung k1 in den zu diesem Zweck vorgesehenen Behälter
gedrückt.
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Die linke Seite der Abbildung veranschaulicht die 'feile in ihrer
Lage am Ende des Druckhubes, während die rechte Hälfte der Abbildung dieselben Teile
in ihrer Lage am Ende des Saughubes veranschaulicht. Während des Druckhubes des
Kolbens nimmt die Kammer l an Umfang zu, und das zu komprimierende Gas kann von
der Leitung il aus durch die Leitung i2 und die öfnung i3 in die Kammer l eintreten.
Beim Saughub verringert sich dagegen der Inhalt der Kammer 1, und das dort befindliche
Gas gelangt durch die öffnung-i3 und die Leitung i= in die Leitung il zurück.
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Der im Innern der Membran c vorgesehene Raum in ist vollständig
mit Öl angefüllt, welches man in die Kammer n einführt, die im Innern des Gehäuses
g vorgesehen ist. Das Innere dieses Gehäuses, das auf den Boden dl des Zvlinclers
d aufgesetzt und mit dem Raum -n1 durch Öffnungen a2 verbunden ist, steht (lauernd
unter Atmosphärendruck. Durch die öfnungen a.° im Boden a1 des Zylinders kann das
(51 bei den Bewegungen der Membran c mit dem Kolben b zwischen den Räumen yn und
n umlaufen und auf diese Weise die Schwingungen der Membran dämpfen.
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Es ist zu bemerken, daß der Kolben a ein richtiger Kolben ist, der
sich der Innenwandung des Zylinders vollkommen anschmiegt, wodurch der schädliche
Raum auf ein Mindestmaß reduziert ist. Seine Abdichtung den Wandungen des Zylinders
entlang kann durch die Genauigkeit seiner Bearbeitung oder durch die Anordnung elastischer
Kolbenringe erzielt werden.