-
Kolbenverdichter Die bekannten Kolbenverdichter liefern keine ölfreie
Luft, so daß für die Befreiung von Schmieröl nachgeschaltete Reinigungsapparate
vorgesehen werden. Durch die vorliegende Erfindung wird bezweckt, diesen Nachteil
zu beheben.
-
Zwar wurde schon vorgeschlagen, bei Kolbenkraftmaschin.en durch Anordnung
von Ülzu- und -abflußrinnen, die einen gewissen Abstand voneinander hatten, die
dazwischenliegende Kolbenlauffläche zu schmieren. Da aber die Olzuführungskanäle
vom. Kolbenende durch mehrere Ringe getrennt,waren, wurden entweder bei geringem
Öldruck diese Kolbenringe überhaupt nicht geschmiert. Bei höherem Öldruck konnte
ein Übertreten von Schmieröl in den Zylinder nicht mit Sicherheit verhindert werden.
-
Auch ist bekannt, bei Brennkraftmaschinen Schmieröl in der Nähe des
obersten Kolbenringes bei dessen tiefster Stellung zuzuführen, so daß die Schmierung
des Kolbens gesichert ist. Dort wurde aber nicht durch Absaugen des beim: Ölaustritt
über den obersten Kolbenring entstehenden Ölfilmes dessen Aufsteigen in den Verbrennungsraum
während des Saughubes verhindert.- Allerdings lag bei dieser Art von Kolbenmaschinen
kein dringender Anlaß vor. Schließlich ist ein Verdichter bekanntgeworden, bei dem
Schmieröl durch eine Pumpe abgesaugt wird, und zwar durch den Führungskolben des
Arbeitskolbens. Bei der Erfindung wird nun: durch Zuführen des Schmieröles an der
Stelle des Zylinders, an der sich der oberste Kolbenring bei tiefster Kolbenstellung
befindet, einmal die Schmierung des Kolbens gesichert und gleichzeitig durch eine
unterhalb des zweiten Kolbenringes in der Kolbenlauffläche vorgesehene Ölabsaugenut,
die mit einer Saugpumpe in Verbindung steht; ein Aufsteigen des Öles in der Zylinderlauffläche
während des Saughubes verhindert: Es wird also während des Verdichtungshubes durch-
die übliche im Zylinder angebrachte Schmiernut Öl auf die von den Kolbenringen durchlaufende
Zylinderlauffläche gepreßt. Während des Saughubes wird ein Eindringen von Schmieröl
in den Zylinder verhindert bzw. der zwischen Arbeitskolben und Zylinder etwa gebildete
Ölfilm wird durch den in der Ölabzugsnut bestehenden Unterdruck mit so großer Schnelligkeit
abgesaugt, daß die freigelegte Zylinderfläche ölfrei bleibt.
-
Das Absaugen dieses Ölfilmes kann durch eine Kolbenpumpe erfolgen,
deren Saughub mit dem Saughub des Verdichters übereinstimmt, die aber einen stärkeren
Unterdruck erzeugt, als beim Saughub des Verdichters entstehen kann. Statt einer
Kolbensaugpumpe kann auch eine stetig wirkende Umlaufpumpe verwendet werden, die
also auch während des Druckhubes des Verdichterkolbens wirkt, aber Schmierung deshalb
nicht beeinträchtigt, weil unter das ausgepreßte Drucköl, indem
es
durch die Absaugepumpe nach abwärts gesogen wird, außer dem obersten Kolbenring
auch die anderen Kolbenringe mitschmieren muß.
-
Die konstruktive Verbindung der Olabsaugepumpe mit dem Kolbenverdichter
kann entweder dadurch geschehen, daß beide als getrennte Pumpen ausgeführt sind,
etwa in der Weise, daß von der Drehachse des Verdichters mittels aufgesetzter Exzenter
die Kolben der daneben angeordneten Absaugepumpe angetrieben werden, oder es können
beide Kolben ineinandergebaut werden, indem die Exzenter zum Antrieb des Absaugekolbens
zu beiden Seiten des Kurbelzapfens des Verdichterkolbens angeordnet sind.
-
Die Zeichnungen stellen beide Ausführungsformen dar, und zwar zeigen:
Abb. i und 2 Längsschnitte durch einen Verdichter mit in dessen Arbeitskolben eingebautem
Kolben der Schnüerölabsaugepump-e, Abb. 3 den Zylinder und die beiden Kolben in
vergrößertem Maßstab, Abb. 4 einen Längsschnitt durch einen vierzylindrigen Verdichter
mit seitlich angebauten Schmierabsaugepumpen.
-
Die Wirkungsweise soll zunächst an der in erster Linie bevorzugten
Anordnung der Abb. i bis 3 beschrieben werden.
-
Im Verdichterzylinder i arbeitet der Verdichterkolben 2, welcher mit
dem Saugventil 3 und Druckventil 4 ausgerüstet ist. Der Kolben erhält seinen Antrieb
von einer nicht dargestellten Kurbelwelle durch die Kolbenstange 7. Mit 6 ist der
Kolbenbolzen bezeichnet.
-
Im Inneren des zylindrisch ausgebohrten Arbeitskolbens 2 des-Verdichters
arbeitet ein weiterer 'Kolben 5. Er bildet mit der Bohrung des Verdichterkolbens
sowie dem Saugventil 15 und Druckventil 16 die Olabsaugepumpe. Diese Schmierölabsaugepumpe
erhält ihren Antrieb durch den Bolzen 8, .der durch ein Gleitstück io mit einem
Bolzen 8a verbunden ist. Am Bolzen 8a greifen rechts und links von der Kolbenstange
7 die Augen 9 zweier Exzenterstangen an. Die auf der Kurbelwelle sitzenden Antriebsexzenter
sind so gestellt, daß der Verdichterkolben mit dem Olabsaugekolben dieselbe untere
Totpunktlage (s. Abb. i und 5) und dieselbe obere Totpunktlage (s. Abb. 2) hat.
-
Die Schmierölzufuhr erfolgt durch eine nicht dargestellte Preßölpumpe
unter vorteilhafter Zwischenschaltung eines Überlaufbehälters 2¢ in die Leitung
I I und einer in den Zylinder eingearbeiteten Ölzufuhrnut 12. Diese Nut ist
an einer solchen Stelle vorgesehen, daß sie bei tiefster Kolbenstellung tAbb. i
und 3) durch den obersten Kolbenring abgedeckt wird. Als Schmierölableitung ist
eine in den Arbeitskolben des Verdichters eingearbeitete Ringnut 13 vorgesehen,
die durch Kanäle 14 mit dem Saugventil 15 der Absaugepumpe verbunden ist. An das
Druckventil 16 dieser Pumpe schließt sich der Kanal 18 an, der das 01 an
den Zapfen 8, 6 und 8a vorbei in den Sumpf abfließen läßt, von dem es, gegebenenfalls
gefiltert, von neuem der Preßölschmierpump:e zufließt.
-
Die Ölzufuhrnut 12 in der Zylinderwand des Verdichters ist vorteilhaft
wegen der besseren Olverteilung exzentrisch ausgedreht und so schmal gehalten, daß
sie ohne Nachteil vom Verdichterkolben überlaufen werden kann. Der oberste Kolbenring
ist so angeordnet, daß die Entfernung seiner Oberkante bis zur Oberkante des Kolbenbodens
etwas größer (etwa. 5 mm) ist als der Hub. Da dieser obere Teil des Kolbens, wie
Abb. i erkennen läßt, einen etwas geringeren Durchmesser (wenige Zehntelmillimeter)
hat als der anliegende Hauptteil des Kolbens, so kann auf die Schmierung dieses
oberen Teiles ganz verzichtet werden. ' Während des Saughubes, also beim Übergang
von der Stellung nach Abb. 2 zur Stellung nach Abb. i wird der von der Zylinderringnut
i2 ausgehende Schmiermittelstrom zunächst dem unteren Kolbenteil zufließen, da die
oberhalb der Nut 12 befindliche Abzugsnut 13, die unter geringerem Druck steht,
ein Heraufdrücken über die Kolbennut 13 hinweg nicht zuläßt. Überschreitet aber
die Olabzugsringnut 13 die Ölzufuhrnut 12 nach unten zu und nähert sich der Stellung
der Abb. i, so wird der Teil des Kolbens zwischen der Ölabzugsrinne und dem obersten
Kolbenring auch geschmiert. Ein Eindrücken des Oles in den Teil über dem obersten
Kolbenring wird durch den gleichzeitig mit dem Saughub des .Arbeitskolbens des Verdichters
ausgeführte Saughub des ölabsaugekolbens verhindert, der in der Olabzugsrinne 13
einen starken Unterdruck gegenüber dem Druck im Verdichterzylinder erzeugt. Auch
in dem darauffolgenden Druckhub (Übergang von der Stellung Abb. i in die der Abb.
2) kann kein Schmieröl in den Raum zwischen obersten Kolbenring und Kolbenoberkante
gepreßt werden, da der steigende Gegendruck im Verdichterzylinder dies verhindert.
Selbst wenn aber das Öl etwas über den obersten Kolbenring bei sehr hohem Druck
der Schmierung (z. B. wenn diese ohne Überlaufgefäß unmittelbar angeschlossen ist)
-vorgedrungen sein sollte, so würde es während des nun folgenden Saughubes durch
den Unterdruck der ölabsaugepumpe zurückgesaugt werden, bevor die ölbenetzten Teile
der Verdichterzylinderwand vom Kolben freigelegt worden sind. Da der obere Teil
des Kolbens
infolge seines geringeren Durchmessers nicht an der
Zylinderwand anliegt, ist auch das Fehlen einer Ölschicht an dem vom -Kolben freigelegten
Zylinderteil unbedenklich.
-
Auch das durch die Pleuelstangen im Kurbelgehäuse an die Zylinderwandung
geschleuderte Öl wandert im Saughub nach oben zur Ölabzugsrinne 13, in der dann
ein geringerer Druck herrscht als im Kurbelgehäuse. Im Druckhub wird die vom unteren
Kolbenteil bestrichene Zylinderwandung von der Schmierstelle der Zylinder aus durch
den Druck im Kurbelgehäuse geschmiert.
-
Auf diese Weise findet die in den Verdichterzylinder eingesaugte und
weiterbeförderte Luft trotz vorzüglicher Schmierung des Zylinders keine Gelegenheit
Öl aufzunehmen und bleibt ölfrei.
-
Bei zweistufigen Verdichtern steht der zweite Zylinder unter höherem
Ansaugedruck, so daß ein Überströmen von Schmieröl während der Ansaugeperiode in
den Zylinder nicht mehr in Frage kommt. Es wird hier ein einfacher Kolben verwendet
ohne den eingebauten Ölabsaugekolben.
-
Abb. 4 zeigt in einer abgeänderten Ausführungsform einen vierzylindrigen
Verdichter mit außerhalb angeordneter zweizylindriger Schmierölabsaugepumpe. Man
erkennt hier wieder die Preßölzufuhrleitung i i (ist in diesem Fall ohne Zwischenbehälter
angeschlossen an eine auf der Achse sitzende Schmierpumpe 23), die in die Verdichterzylinder
eingearbeiteten Schmiernuten 12 und die in diej Kolben eingedrehten Olabzugsnuten
13. Diese sind durch gradlinige, in den Kolben angebrachten Rinnen 2o und durch
an den Zylindern angebrachte Anschlußstutzen an die gemeinsame Ölabzugsleitung 21
angeschlossen, die in den Saugraum der Olabzugspumpe 22 führt. Das abgezogene Öl
wird durch die in den Kolben dieser Pumpe eingebohrten Kanäle 18 in den Sumpf geleitet.
-
Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung mit Vorteil auch Anwendung
finden kann für Gasverdichter, z. B. Verdichter für Ammoniak, schweflige Säure,
bei denen die Beimischung von Schmieröl eine Verminderung der Leistung mit sich
bringt und auch sonst zu Betriebsstörungen Anlaß gibt.