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Kolbenkompressor Kolbenkompressoren, insbesondere schnellaufende Kolbenkompressoren,
haben nach längerer Betriebszeit, wenn die Lagerpassungen der Kurbelwelle und der
Pleuelstange durch Abnutzungserscheinungen nicht mehr einander entsprechen, ein
für diese Kompressoren charakteristisches klopfendes Laufgeräusch. Die Ursache hierfür
liegt in der Hauptsache darin, daß die Lagerdrücke in den oberen und unteren Totpunkten
des Kolbens schlagartig auf die gegenüberliegende Lagerseite wechseln. Dieser Lagerdruckwechsel
ist durch die richtungswechselnde hin und her gehende Kolbenbewegung und durch die
wechselnden Drücke bei dem Saug- und Kompressionshub bedingt.
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Außerdem haben diese Kompressoren die etwas unangenehme Eigenschaft,
daß sie beim Ausschalten der Antriebskraft meistens kurz vor dem Kompressionshöchstdruck
im Zylinder stehenbleiben, so daß bei Wiedereinschalten des Kompressors die Antriebskraft
den Kompressor gegen volle Kompressionsbelastung anziehen muß.
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Durch die Erfindung werden diese Nachteile beseitigt, indem an dem
Kolben eines Kolbenkompressors eine Kraft angreift, welche bewirkt, daß die Lager
an dem Kolbenbolzen, an der Pleuelstange, an dem Kurbelzapfen und an der Kurbelwellenlagerung
stets in einer Richtung (wie beim Kompressionshub) belastet werden.
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Die Erfindung ist beispielsweise und schematisch in der Zeichnung
veranschaulicht. Es stellen dar Fig. t und 2 den Kolben eines bekannten Kolbenkompressors
und seine Pleuelstange in zwei verschiedenen Stellungen, einmal beim Kompressionshub
und das andere Mal beim Saughin); Fig. 3 und 4 diese Stellungen bei einem Kolbenkompressor
nach der Erfindung;
Fig. 5 und 6 diese Stellungen bei einer anderen
Ausführungsform der Erfindung und Fig. 7 und 8 diese Stellungen bei einer weiteren
Form der Erfindung.
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In der Zeichnung bedeuten i einen Kolben ,eines Kolbenkompressors,
2 ein Lager für den Kolbenbolzen, 3 eine Pleuelstange, 4 ein Kurbelzapfenlager,
5 ein Kurbelwellenlager. Wenn der Kolben i gemäß Fig. i sich in Kompressionshub
in Richtung des Pfeiles A bewegt, wirkt auf dem Kolbenboden der Kompressionsdruck
in Richtung des Pfeiles B, die Pleuelstange wird auf Druck beansprucht, und die
Lagerdrücke liegen wie durch Schraffur angedeutet.
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Wenn dagegen auf den Kompressionshub der Saughub folgt, so bewegt
sich der Kolben in Richtung des Pfeiles C auf dem Kolbenboden, und es wirken die
Saugkraft sowie die Massenträgheitsmomente des Kolbens und der damit verbundenen
Teile in Richtung des Pfeiles D. Dadurch entsteht eine Umkehrung derLagerdrücke,
die durch Schraffur in Fig. 2 angedeutet sind, und die eingangs erwähnte schlagartige
Beanspruchung der Lager und die damit verbundenen Nachteile sind die Folge. Bei
dem Kurbelwellenlager 5 ist durch die Pfeile E und F gezeigt, daß die Lagerkräfte
jeweils auf verschiedenen Seiten des Lagers angreifen.
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Gemäß der Erfindung greift an dem Kolben i eine Kraft an, die beim
Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und .4 durch eine oder mehrere Schraubenfedern 6
gebildet ist, die den Zylinder 7 umgeben und über ein Gestänge 8 auf den Kolben
i wirken. Die Feder muß so beschaffen sein, daß die Größe der Federkraft die Saugkräfte,
die im Saughub auf den Kolben wirken, sowie die Trägheitskräfte des Kolbens und
der damit verbundenen Teile überwiegt oder zum mindesten ihnen gleich ist. Aus dem
Vergleich der Fig. 4 und der Fig. 2 ist ohne weiteres zu ersehen, daß durch die
angreifende Kraft der Feder 6 auch beim Saughub die Drücke an dem Kolbenbolzenlager
2, dem Kurbelzapfenlager 4 und dem Kurbelwellenlager 5 auf der gleichen Seite bleiben,
wie beim Kompressionshub (Fig. i und Fig. 3). In Fig.4 ist zu sehen, daß beim Saughub
die Kraft F auf das Kurbelwellenlager 5 gleichgerichtet ist wie die Kraft E beim
Kompressionshub.
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Das Schlagen dieser Lager, der dadurch bedingte starke Verschleiß
sowie das unangenehme klopfende Geräusch fallen dadurch fort. Bei Abstellen der
Antriebskraft bleibt ferner der Kolben nicht mehr vor dem Kompressionstotpunkt stehen,
sondern meistens in anderen Stellungen, aus denen ein Anlaufen der Antriebsmaschine
leichter vor sich geht.
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Die gleichen Vorteile gelten für die Ausführungsform nach Fig. 5 und
6, wo eine Feder 9 in der Verlängerung des Kolbens sowie auf der anderen Seite der
Kurbelwelle angeordnet ist und über eine Schale io und Gestänge i i, 12, 13
auf den Kolben i wirkt. Diese Anordnung hat gegebenenfalls den Vorteil des geringeren
Durchmessers der Gesamtanordnung, aber den Nachteil einer etwas längeren Bauart.
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Die vorstehenden Ausführungsformen eignen sich für Kompressoren, bei
denen es auf einen möglichst kleinen schädlichen Raum, beispielsweise von 2 bis
3 % des Hubvolumens oder weniger, z. B. 1,2 '/o, ankommt.
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Für Pumpen, bei denen der schädliche Raum keine oder nur eine untergeordnete
Rolle spielt, ist in den Fig..7 und 8 eine besonders einfache Bauart veranschaulicht,
wo eine Feder 14 im Innern des-Kolbens i untergebracht ist. Zweckmäßig ist in diesem
Fall am Zylinderkopf ein Ansatz 15 zum Halten des Endes der Feder 14 angeordnet
und im Kolben i eine Aussparung 16 vorgesehen, in welche der Ansatz i5 im Kompressionstotpunkt
des Kolbens eintreten kann. Selbstverständlich können statt einer Schraubenfeder
14 auch deren mehrere von kleinerem Durchmesser über die Kolbenbodenfläche verteilt
sein.
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Die Erfindung eignet sich außer für Kolbenkompressoren für alle Kolbenmaschinen,
bei denen ähnliche Verhältnisse vorliegen.