DE7339831U - Vorrichtung zur Druckschmierung eines hin- und hergehenden Kolbens - Google Patents

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7. MOV. 1973

Kurt Bereuter, Zufikon (Schweiz)

Vorrichtung zur Druckschmierung eines hin- und hergehenden· Kolbens.

Die vorliegende Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Druckschmierung eines hin- und hergehenden Kolbens, insbesondere eines Hochdruck-Kolbenkompressors, bei dem der Spalt zwischen dem Kolben und der Zylinderbohrung über eine Leitung durch ein flüssiges Schmiermedium beaufschlagt ist.

Bei Kolbenkompressoren, insbesondere bei den Hochdruckstufen derselben, stellt sich das Problem, einerseits eine möglichst gute Dichtung zv/isehen dem Kolben und der Zylinderbohrung und andererseits eine zuverlässige Schmierung des Kolbens zu gewährleisten. Wird das Kolbenspiel sehr klein gewählt, erhält man zwar eine entsprechend gute Dichtung/ jedoch ist dann eine Schmierung praktisch nicht mehr möglich, weil das Schmienaedium wägen seiner grösseren Zähigkeit als die Luft nicht mehr in den engen Spalt zwischen dem Kolben und der Zylinderbohrung eindringen kann. Umge-

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kehrt kann zwar durch Vergrösserung des Spaltes zwischen dem Kolben und der Zylinderbohrung eine bessere Schmierung erreicht werden/ jedoch muss dann mit mehr Leckiuft gerechnet werden. Wegen der Gegenläufigkeit dieser Forderungen ist es deshalb schwierig, eine zuverlässige Schmierung bei kleinster Leckluft zu verwirklichen.

Es ist zwar bekannt, die Kolben yon Hochdruck-Kolbenkompressoren mit einer Druckschmierung zu versehen. Hierbei wird mit einer Druckpumpe Schmiermedium in den Spalt zwischen dem Kolben und der Zylinderbohrung gepresst; der von der Pumpe erzeugte Druck wird an einem Druckbegrenzungsventil eingestellt und ist demnach unabhängig von dem jeweiligen Druck im Kompressor. Das hat zur Folge, dass je nach dem Druck im Kompressor die Schmierung sowohl zu gross als auch zu klein sein kann und demgemäss zuviel Schmieröl, sogar bis in den Druckraum des Kompressors, gelangen kann oder aber zu wenig Schmieröl geliefert wird, so dass Leckluft in das Druckschmiersystem eindringen kann.

Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist es, eine Druckschmiereinrichtung zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Aus- . führung nicht aufweist. Diese Aufgabe wird durch eine Druckschmierung der eingangs besjhriebenen Art gelöst, die gekennzeichnet ist durch ein geschlossenes Druckgefäss, das über mindestens eine Leitung mit mindestens dinem Anschluss an der Z_x xifiderbohrung im Bereich der vom Kolben dauernd bedeckten Wandung in Verbindung steht. Dadurch erreicht man, dass sich der Schmierdruck entsprechend dem im Druckraum, beispielsweise eines Hochdruek-Kolbenkompressors, herrschenden Druck bzw. dem Druck der Leckiuft automatisch einstellt und damit eine leckluffcgesfceuerte Druckschmierung verwirklicht ist/ durch welche einerseits das Eindringen von Fchmiermedium in den Druckraum vermieden und andererseits eine sehr geringe Leckluftmenge erreicht wird.

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Die Neuerung ist anhand zweier Ausführungsbeispiele in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine schematisch dargestellte Druckschmier-Vorrichtung für den Kolben eines Hochdruck-Kolbenkompressors ,

Pig. 2 einen Schnitt durch eine schematisch dargestellte weitere Ausführungsform einer Schmiervorrichtung für den Kolben eines Hochdruck-Kolbenkompressors und

Pig. 3 einen Schnitt durch ein schematisch daxgestelltes weiteres Druckgefäss für eine leckluftgesteuerte schmiervorrichtung.

In Fig. 1 ist schematisch ein Kolbe/, I einer nicht näher bezeichneten Verdichtungsmaschine, beispielsweise eines Hochdruck-Kolbenkompressors, dargestellt, der durch einen nicht dargestellten Antrieb, beispielsweise durch einen Kurbeltrieb, in einer Zylinderbohrung 2, der beispielsweise der Kolben der Hochdruckstufe sein kann, hin- und herbewegt wird. Im Bereich des Kolbens ist in die Wandung der Kolbenbohrung 2 eine Ringnut 3 eingearbeitet, an der ein Anschluss angeordnet ist, welche über eine Leitung mit einer Mündung an ein.Druckgefäss 9 angeschlossen ist, in dem sich ein Schmiermedium 12 befindet. Das Schmiermedium 12 bildet eine Flüssigkeitssäule, über welcher sich Lecduft sammelt, die in Blasen 6 durch die Leitung 7 aufgestiegen ist. Anstelle der Leitung 7 könnten an der Ringnut 3 zwei mit geringem axialem Abstand angeordnete Leitungen angeordnet werden, von denen zweckmässig die obere Leitung von oben an das Druckgefäss 9 angeschlossen wird.

Während des Betriebes des Kompressors entweicht die Luft durch den Spalt zwischen dem Kolben 1 and der Zylinderbohrung 2, so dass

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sich im Druckgefäss ein dem Druck im Druckraum 14 des Xompressors entsprechender, je nach der Drosselung im Spalt mehr oder weniger

Druck hat zur Folge, dass sich in der Ringnut 3 ein Druckgleichgewicht einstellt, so dass einerseits der Leckluftanfall in Form der in das Druckgefäss 9 aufsteigenden Luftblasen G sehr gering ist und trotzdem eine wirksame Schmierung des Kolbens 1 erreicht v'iru.

Ein gewisser Nachteil dieser Ausführung ^iner leckluftgesteuerten Druckschmierung besteht darin, dass beim Abstellen des Kompressors das Schmiermedium 12 in den Druckraum 14 zurückgedrückt wird, wenn nient ein am Druckgefäss 9 angeordnetes und über eine Leitung 15 mit einem Behälter 16 verbundenes Absperrorgan 8 geöffnet wird. Anstelle eines handbetätigten Absperrorganes 8 kann auch ein vom Druck im Kompressor gesteuertes Ventil verwendet werden, das automatisch die Leitung 15 öffnet, wenn der Druck im Kompressor abfällt. Aber auch das Angleichen des Druckes im Druckgefäss 12 an einen sich plötzlich ändernden Druck im Druckraum 14, beispielsweise durch Zuschalten eines ./eiteren Behälters, erfolgt langsam und kann zu einem Zurückfliessen von Schmiermedium in den Druckraum 14 führen. Schliesslich muss auch immer kontrolliert werden, ob Schmiermedium im Druckgefäss 9 vorhanden ist, da sonst rasch das Anfressen des Kolbens 1 erfolgen kann.

Diese wenn auch geringe Betriebsunsicherheit vermeidet die in Fig. 2 dargestellte Ausführung, bei welcher für die Förderung des Schmiermediums eine Druckquelle 18 verwendet wird, die beispielsweise eine spezielle Druckpampe sein kannj auch die Verwendung einer bereits für das übrige Druckölsystem des Kompressors verwendeten Druckpumpe ist denkbar.

Gemäss Fig. 2 bewegt sich der Kolben 1 in der Kolbenbohrung 2 hin

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und her. in deren Wandung zv.ii Ring:": .■··.- 20, 21 ::.it ii ·■: 1. ;■ 7. i'in Abstand eingearbeitet sind, an rinnen 7.;.:'c\ \':s£e 12 .. 23 ivr.d^.i, v:elche über Leitungen 24, 25 an ein l»r ::...·'-:-go fass 30 ir.it "^:\,: J an geη 26, 27 angeschlossen sind. Die- Drudx-.. Te 18 v;oi.~t ei::-.n rrdt einer Leitung 28 verbundenen iuiochlu?? 29 in der Mngn,:.'_ 21 auf.

Das Druckgefäss 30 v.-eist einen Innenra..:-\ auf, der dur:n ■-.. inen längsbeweglichen Kolben 31 in zwei Korr.orn 32, 33 unteri-silt ist. Der Kolben 31 kann eine elastische Dichtung 34, z.B. eii:a O-Ringdichtung und gegebenenfalls auch eine auf eine seiner Stirnseiten v/irkende Feder 35 aufv/eisen, wobei in der in Fig. 1 gezeigten Lage eine Erhöhung, in entgegengesetzter Lage jedoch eine Erniedrigung des Druckniveaus eintritt.

Die Kammer 33 weist einen Ablauf 36 auf, durch den über eine Leitung 37 Schmiermedium in einen Behälter 38 ablauft.

Die Schmiereinrichtung nach Fig. 2 arbeitet in funktioneller Hinsicht in der gleichen Weise wie diejenige nach Fig. 1, d.h. als leckluftgesteuerte Druckschmierung. Jedoch gleicht sich hier der Druck des Schmiermediums dem Druck im Druckraum 14 praktisch unverzögert an. Die Kammern 32 bzw. 33 des Druckgefässes 30 werden durch Leckluft einerseits bzw. durch das Schmiermedium andererseits beaufschlagt. Der Kolben 31 steuert hierbei den Ablauf 36 in die Leitung 37 durch Drosseln des Ablaufquerschnittes, der geschlossen wird, wenn im Druckgefäss 30 das Druckgleichgewicht erreicht ist. Mit einer einstellbaren Drossel 40 kann gegebenenfalls die Leitung 37 gedrosselt werden. Wie mit der Schmiereinrichtung nach Fig. 1 wird auch bei der Ausführung nach Fig. 2 ein Leckverlust von Druckluft praktisch vollständig vermieden, während trotzdem eine einwandfreie Schmierung des Kolbens 1 erreicht wird/ ohne dass Schmiermedium in den Druckraum 14 gelangen könnte oder der Kolben 1 zu wenig geschmiert würde. Dies erreicht man dadurch, dass entsprechend einer auch raschen Aenderung des Druckes im Druckraum

der Druck des Schmiermediums in der Kammer 33 entsprechend folgt.

In Fig. 3 ist ein Druckgefäss 41 dargestellt, das anstelle des Druckgc Jässes 30 nach Fig. 2 verwendet werden kann und zwei miteinander verbundene, z.B. verschraubte Gehäuseteile 42, 43 aufweist, die eine von einer Membrane 44 in zwei Räume 45, 46 unterteilte Kammer bilden. Die Membrane 44 wird an ihrem Rand 47 durch die Gehäuseteile 42, 43 gehalten und von zwei Tellern 48, 49 beidseits zentral gefasst, die in geeigneter Weise miteinander verbunden, z.B. verschraubt sind. Der Teller 49 ist mit einem Regelkolben 50 verbunden, der die Mündung 27, wie für Fig. 2 beschrieben, drosselt, indem die Leitungen 24, 25 mit den Räumen 45, 46 - Raum 46 steht über eine Zuleitung 25' mit der Leitung 25 in Verbindung - verbunden werden.

Die Funktion des Druckgefässes 41 ist genau dieselbe wie diejenige des Druckgefässes 30 (Fig. 2), jedoch ist die Empfindlichkeit wegen der grösseren Stellkräfte grosser. Eine durch Kondenswasser der Leckluft entstehende Kc rrosion am Kolben 50 oder in der Kolbenbohrung wirkt sich bei der Ausführung nach Fig. 3 wegen der grossen Stellkräfte nicht so störend aus wie bei der Ausführung nach Fig.

Die Membrane 44 besteht zweckraässig aus einem elastischen Material* z.B. synthetiscner Gummi.· Die im ungünstigsten Fall auftretenden grössten Differenzdrücke liegen bei etwa 200 bax, was solche Membranen ohne weiteres aushalten.

Die in Fig. 3 und in Fig. 2 vorkommenden gleichen Bezugsziffern beziehen sich auf identische Teile

Wesentlich für die beschriebenen Einrichtungen ist es, dass die Schmierung durch die Leckluft bzw. durch den Druck derselben in

der geschilderten Weise gesteuert wird, wodurch unabhängig vom Betriebsdruck des Kompressors optimale Schmierverhältnisse am Kolben 1 verwirklicht werden.

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Claims (10)

r » - e Pf»« » W %i W ■ Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Druckschmierung eines hin- und hergehenden Kolbens, insbesondere eines Hochdruck-Kolbenkompressors, bei welchem der Spalt zwischen dem Kolben und der Zylinderbohrung über eine Leitung durch Schmiermedium beaufschlagt ist, gekennzeichnet durch ein geschlossenes Druckgefäss (9, 30), das über mindestens eine Leitung (7; 24, 25) mit mindestens einem Anschluss (5; 22, 23) an der Zylinderbohrung (2) im Bereich der vom Kolben dauernd bedeckten Wandung in Verbindung steht.

2. Verrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgefdss (30) zwei durch einen verschiebbaren Kolben (31) voneinander getrennte Mündungen (? , 27) aufweist, wobei der Kolben im Druckgefäs- (30) zwei Kammern (32, 33) bildet, von denen die eine Kammer (33) mit einem Ablauf (36) versehen ist, dessen Querschnitt unter Bildung des Druckgleichgewichtes durch den Kolben (3.1) gesteuert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurcfe gekennzeichnet, dass der Anschluss (5) bzw. die Anschlüsse (22, 23) an mindestens einer in der Kolbenbohrung (2) eingearbeiteten Ringnut (3? 20, 21) angeordnet sind.

4» Vorrichtung nach Anspruch 1 öder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (22, 23) in je eine Ringnut (20, 21) mit axialem Abstand münde», wobei in diejenige Ringnut (21), welche mit der einen Kammer (33) in Verbindunf steht, ein weiterer Anschluss (29) für unter Druck zugeführtes Schmiermedium mündet.

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5. Vcr--^;.chtü!K: :;--ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass da:· ηr-.-.ckcrM":.-:s (9) ein /absperrorgan (8) aufweist, das
Tcixi- ' ·.■ ηϊ.-r i:j einen Behälter (16) mündenden Leitung (15)

νej. s'".:·>'j." ir^r. i:.

6. Vo ■ ^%:ic:itunc nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (31) des Druckgefässes (30) eine Weichdichtung (34), beispielsweise eine O-Ringdichtung, aui^eist»

7. Vorrichtung nrch Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (31) von einer Feder (35) stirnseitig belastet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ziblauf (36) mit einer einstellbaren Drossel (40) versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgefäss (41) zwei durch eine Membrane (44) unterteilte, mit der Zylindeabohrung (2) über Leitungen (24, 25) verbundene Räume (45, 46) aufweist, wobei der Druck im
Raum (46) durch einen mit der Membrane (44) verbundenen
Rege.lkolber (50) in Abhängigkeit des Druckes in dem Raum

(45) einstellbar ist.

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