DE971674C

DE971674C - Kolbenkompressor mit beruehrungsfreier Kolbenabdichtung

Info

Publication number: DE971674C
Application number: DEH10740A
Authority: DE
Inventors: Albert Heidler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-12-13
Filing date: 1951-12-13
Publication date: 1959-03-12

Description

Kolbenkompressor mit berührungsfreier Kolbenabdichtung In neuerer Zeit sind Kolbenkompressoren gebaut @i. orden, bei denen zwischen Kolben und Zylinderwandung ein Spalt gelassen ist und der Kolben auf einer in Büchsen geführten und durch Stopfbuchsen in den Arbeitszylinder eingeführten Kolbenstange befestigt ist. Diese Kompressoren sind doppeltwirkend und haben. einstufig Drücke von mehreren atü bei erträglichen Spaltverlusten ergeben. Eine Schmierung der Kolbenlaufbahn ist bei diesen Kompressoren nicht erforderlich. Bei der Herstellung von Kolben, Zylinder und Führung sind aber hohe Bearbeitungsgenauigkeiten einzuhalten, weil das System Kolbenstange-Kolben gleichzeitig in zwei Führungsbuchsen, zwei Stopfbuchsen und im Zylinder genau konzentrisch laufen muß, damit der sehr kleine Luftspalt eingehalten werden kann, ohne daß der Kolben die Zylinderwand berührt. Bei diesen Kompressoren ist der für den Spaltverlust maßgebende, wirksame Spaltüberdruck etwa gleich dem jeweiligen Kolbendruck, weil auf der Gegenseite des Kolbens, abgesehen von dem zum Öffnen, der Saugventile erforderlichen Unterdruck, etwa Außendruck herrscht.
In ähnlicher Weise, jedoch mit anderem Ziel ist auch bei Verbrennungsmotoren ein berührungsfreier Kolben vorgeschlagen worden. Ein Stufenkolben ist an seinem dem Verbrennungsraum zugekehrten Ende berührungsfrei gestaltet, und gleichzeitig wird in den durch die Kolbenabstufung gebildeten Ringraum Druckluft eingeführt, die die Aufgabe hat, mit einem Druck, der über dem im Verbrennungsraum jeweils herrschenden Druck liegt, durch den Spalt zu strömen und so die Zylinderwand zu kühlen und von Verbrennungsrückständen zu reinigen. Wendet man dieses System bei einem Kolbenkompressor an, so ergeben sich mindestens die gleichen Spaltverluste wie bei dem im vorigen Abschnitt beschriebenen Kompressor.
In: anderer Weise wird bei dem Kompressor nach der vorliegenden Erfindung der berührungsfreie Kolben angewandt. Das Wesentliche dabei ist, daß der wirksame Spaltüberdruck und damit der Spaltverlust durch besondere bauliche Maßnahmen gegenüber den bekannten Kompressoren bedeutend herabgesetzt wird. Die durch den Spalt zwischen Kolben und Zylinderwandung während des Kompressionshubes entweichende Luft wird in einen besonderen Speicherraum geführt, von wo aus sie beim Ansaughub in den Arbeitszylinder zurückströmen kann. Während des Laufes bildet sich in dem Speicherraum ein Druck, der in seiner Höhe unter dem Kompressionsdruck und über dem Ansaugdruck des Kompressors liegt und der den jeweils wirkenden Spaltüberdruck beimKompression.shub und damit den Spaltverlust wesentlich herabsetzt. Die verlusthemmende Labyrinth-,virkung des Spaltes, die durch Eindrehungen im Kolben noch erhöht werden kann, ist damit gegenüber der bisherigen Ausführung bei gleichen Spaltabmessungen, also gleicher Bearbeitungsgenauigkeit, bedeutend vergrößert, und man kann andererseits bei weniger großer Bearbeitungsgenauigkeit und entsprechend größeren Spaltabmessungen den gleichen Wirkungsgrad in bezug auf den Spaltverlust erzielen. Der Kompressor wird dadurch billiger in der Herstellung und wirtschaftlicher im Betrieb. Als solcher Speicherraum kann z. B. auch das Kurbelgehäuse oder ein Teil desselben ausgebildet und verwendet werden, für den Fall, daß keine absolut ölfreie Druckluft von dem Kompressor erzeugt -,verden muß.
Ein einfachwirkender Tandemkompressor kann nach der Erfindung z. B. so ausgeführt werden, daß eine etwa von einem Kurbelzapfen über eine Kreuzschleife in der Mitte angetriebene Kolbenstange an zwei Stellen neben dem Antrieb geführt wird und an ihren Enden je einen berührungsfreien Scheibenkolben trägt.
In Abb, i ist ein stehender, einstufiger Einzylinderkompressor nach der Erfindung im Schnitt dargestellt. Im Gehäuse i ist die Kolbenführung 2 mit Rippen 3 gehalten. Durch den Zwischenraum zwischen den Rippen 3 ist der Kolbenraum 4 mit dein Kurbelgehäuse 5 verbunden. 6 ist das Saugventil, 7 das Druckventil. Der pilzförmige Kolben 8 bildet mit dem Gehäusezylinder i den Spalt 12 und ,vird von Pleuelstange 9 und Kurbelwelle io angetrieben, die durch Wellenabdichtung i i abgedichtet ist. Im Kurbelgehäuse 5 bildet sich der den Spaltüberdruck mindernde Gegendruck.
Abb.2 zeigt einen ähnlichen Kompressor mit berührungsfreier Kolbenabdichtung mit dem Unterschied, daß die durch den Spalt 12 austretende Luft nicht ins Kurbelgehäuse, sondern in einen Speicherraum 13 geführt wird, wo der den Spaltverlust herabmindernde Druck sich während des Laufs des Kompressors bildet.
Eine weitere Ausführungsform des neuen Kompressors ist in Abb. 3 im Grundrißquerschnitt dargestellt. Im Gehäuse i mit den beiden Kolbenräumen 4 und den Druckventilen 6 und Saugventilen 7 ist die Kolbenstange 14 mit den beiden Kolben 8 tandemartig in den beiden Führungen 16 geführt. Der Antrieb erfolgt von Welle 17 über Kurbelzapfen 18 und Kreuzschleife i9. In dem durch die Wellenabdichtung i i abgedichteten Gehäuseinnenraum 5 entsteht beim Lauf der den Spaltverlust mindernde Gegendruck.
Der neue Kompressor eignet sich in gleicher Weise zur Erzeugung von Druckluft und Druckgasen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kolbenkompressor, der einen, an seinem dem Kurbelgehäuse zugekehrten Ende geführten und an seinem dem Kompressionsraum zugekehrten Ende, das vorzugsweise Eindrehungen aufweist, berührungsfrei abdichtenden Kolben aufweist und mit einem Raum versehen ist, der auf der dem Kompressionsraum abgekehrten Seite des berührungsfreien Kolbenteiles angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum ein nach außen hin abgeschlossener Speicherraum ist.
2. Kolbenkompressor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherraum das Kurbelgehäuse ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 725 128, 708 384, 576 854, 502 190, 36o 652, 234 986; schweizerische Patentschriften Nr. 268 939, 188 io5, 182 155; französische Patentschrift Nr. 795 26o; Bouche, »Kolbenverdichter«, ?. Auflage, 1950, S. io6 und ii2; Stumpf, »Die Gleichstrommaschine«,
3. Auflage, 1922, S.311 und 3122; Zeitschrift »Forschung«, 1937, S. i31; Zeitschrift »Die Technik«, 1950, S. 348.