BE1009433A3

BE1009433A3 - Zuigermechanisme met doorvoer doorheen de zuiger.

Info

Publication number: BE1009433A3
Application number: BE9500544A
Authority: BE
Inventors: Marcel Teck
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 1997-03-04
Also published as: HUP9900370A3; EP0834014A1; US6120266A; JP2987092B2; PL324168A1; EP0834014B1; PL179337B1; DE69603602T2; HUP9900370A2; HU219286B; CZ414097A3; WO1997001034A1; CZ288349B6; JPH0914141A; ATE182959T1; DE69603602D1; DK0834014T3; ES2137704T3

Abstract

Zuigermechanisme met doorvoer (12) doorheen de zuiger (1), dat een cilinder (2) bevat die op één uiteinde van een afsluitbare doorvoer (9) is voorzien, een axiaal in deze cilinder (2) verplaatsbare zuiger (1) die eveneens van een afsluitbare doorvoer (12) is voorzien en die in zijn buitenomtrek een groef (7) bezit waarin een zuigerveer (8) is voorzien voor de afdichting met de cilinder (2), en middelen (3) om de zuiger (1) in de cilinder (2) te verplaatsen, daardoor gekenmerkt dat de zuigerveer (8) met een axiale speling in de groef (7) is opgesteld, de doorvoer (12) in de zuiger (1) zich over deze groef (7) uitstrekt, en de zuigerveer (8) een klep vormt voor het afsluiten en openen van deze doorvoer (12).

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Zuigermechanisme met doorvoer doorheen de zuiger. De uitvinding heeft betrekking op een zuigermechanisme met doorvoer doorheen de zuiger, die een cilinder bevat die op   een   uiteinde van een afsluitbare doorvoer is voorzien ; een axiaal in deze cilinder verplaatsbare zuiger die   eveneens   van een afsluitbare doorvoer is voorzien en die in zijn buitenomtrek een groef bezit waarin een zuigerveer is gelegen voor de afdichting met de cilinder ; en middelen om de zuiger in de cilinder te verplaatsen. 



  Bij dergelijke zuigermechanismen zijn de middelen om de zuiger te verplaatsen meestal gevormd uit een zuigerstang, een krukas die is opgesteld in een karter waarop de cilinder aansluit en middelen om de krukas aan te drijven. 



  Zulke zuigermechanismen worden gebruikt bij zuigerkompressoren waarbij het samen te persen medium via het karter wordt aangezogen. 



  Bij deze bekende zuigermechanismen is in of op de doorvoer door de zuiger een klep gemonteerd die automatisch wordt gesloten tijdens de kompressieslag en automatisch wordt geopend tijdens de aanzuigslag. Deze klep kan een klassieke klep met een veer zijn of een buigbare plaat met openingen die naargelang de buiging open of gesloten zijn. 



  Niet alleen bemoeilijkt deze klep de konstruktie van de zuiger, maar ze veroorzaakt ook aanzuigverliezen. 



  Het sluiten en openen van de klep geschiedt immers uitsluitend onder invloed van een drukverschil en met een zekere vertraging ten opzichte van het theoretische 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 ogenblik waarop dit sluiten of openen zou moeten plaatsvinden. 



  Bij de kompressieslag moet aan de voorzijde van de zuiger reeds een kleine overdruk aanwezig zijn alvorens de klep wordt gesloten. omgekeerd, bij de aanzuigslag moet er reeds een kleine onderdruk aanwezig zijn aan de voorzijde van de zuiger alvorens de klep opent. 



  De uitvinding heeft tot doel een zuigermechanisme met doorvoer doorheen de zuiger te verschaffen die niet alleen eenvoudig van konstruktie is maar een beter rendement biedt en dus voornoemde en andere nadelen vermijdt. 



  Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de zuigerveer met een speling in de axiale richting in de groef is opgesteld ; de doorvoer doorheen de zuiger zich over deze groef uitstrekt ; en de zuigerveer een klep vormt voor het afsluiten en openen van deze doorvoer. 



  Doordat de zuigerveer een klep vormt is een bijkomende klep in de zuiger overbodig. Het openen en sluiten van deze door de zuigerveer gevormde klep wordt mede bepaald door de wrijvingskracht van de zuigerveer tegen de cilinderwand en gebeurt daardoor versneld zodat minder aanzuigverliezen optreden. 



  In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding is het zuigermechanisme voor kompressoren bestemd en sluit op de doorvoer in de cilinder een persluchtleiding of een persluchtvat aan, terwijl de doorvoer in de zuiger een inlaat tijdens de aanzuigslag vormt en de zuigerveer een inlaatklep vormt. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een zuigermechanisme met doorvoer doorheen de zuiger volgens de uitvinding beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 op schematische wijze een doorsnede weergeeft van een zuigermechanisme volgens de uitvinding gemonteerd in een zuigerkompressor ; figuur 2 op grotere schaal het gedeelte weergeeft dat met F2 in figuur 1 is aangeduid, tijdens de aanzuigslag van het zuigermechanisme ; figuur 3 het gedeelte uit figuur 2 weergeeft maar tijdens de kompressieslag ;

   figuren 4 en 5 een gedeelte weergeven analoog aan dit uit figuur 2, respektievelijk tijdens de aanzuigslag en de kompressieslag, maar met betrekking tot een andere uitvoeringsvorm van het   zuigermechanisme ;   figuur 6 een doorsnede weergeeft volgens de lijn VI-VI uit figuur 4. 



  Het zuigermechanisme weergegeven in figuur 1 maakt deel uit van een zuigerkompressor die meerdere dergelijke zuigermechanismen bevat die in hoofdzaak bestaan uit een zuiger   1,   die axiaal verplaatsbaar is in een cilinder 2 en middelen 3 om de zuiger 1 te verplaatsen. 



  Deze middelen 3 zijn in hoofdzaak gevormd uit een krukas 4 die in een karter 5 is gelagerd en die door een niet in de figuren weergegeven motor wordt aangedreven en een zuigerstang 6 die scharnierend met de zuiger 1 en met de krukas 4 is verbonden. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 



  De zuiger 1 is nabij zijn voorste, in de figuren 2   en. 3   bovenaan gelegen uiteinde, m. a. w. het naar het gesloten uiteinde van de cilinder 2 gerichte uiteinde, voorzien van een omtreksgroef 7, waarin een zuigerveer 8 is aangebracht die verend tegen de binnenwand van de cilinder 2 aansluit. 



  Deze zuigerveer 8 wordt gevormd door een platte, onderbroken ring die niet alleen met een radiale speling maar ook met een axiale speling in de groef 7 aangebracht 
 EMI4.1 
 is. 



  Dit wil zeggen dat de dikte van de zuigerveer 8 kleiner is dan de breedte van de groef 7, terwijl de diepte van de groef 7 in radiale richting gezien iets groter is dan de breedte van de zuigerveer 8. 



  In het gesloten uiteinde van de cilinder 2 is een doorvoer, namelijk een uitlaat 9 aangebracht die door een klep 10 afsluitbaar is en waarop een persleiding 11 aansluit. 



  Het andere uiteinde van de cilinder 2 geeft uit op voornoemd karter 5 dat gemeenschappelijk is voor al de zuigermechanismen van de zuigerkompressor. 



  Zoals in detail in de figuren 2 en 3 is weergegeven, is doorheen de zuiger 1 een doorvoer, namelijk een inlaat 12 aangebracht voor het samen te persen medium dat uit het karter 5 kan worden aangezogen. Deze inlaat 12 strekt zieh uit over de groef 7 en bestaat uit een aantal openingen 13 die zieh tussen de groef 7 en de achterzijde, dit is de in de figuren 2 en 3 onderaan gelegen zijde, van de zuiger 1 uitstrekken en een aantal openingen 14 die zieh tussen deze groef 7 en de voorzijde van de zuiger 1 uitstrekken. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 De openingen 13 verbinden de holte van de zuiger 1 met de groef 7 en monden in de groef 7 uit tegenover de zuigerveer 8 die in een stand deze openingen afsluit. De openingen 14 daarentegen monden gedeeltelijk naast de zuigerveer 8 op de groef 7 uit en worden niet door de zuigerveer 8 afgesloten. 



  De uitvoeringsvorm van het zuigermechanisme weergegeven in de figuren 4 tot 6, verschilt slechts van het hiervoor beschreven zuigermechanisme volgens de figuren 1 tot 3 doordat de openingen 13 vervangen zijn door groeven 15 in het buitenoppervlak van de zuiger 1. Deze groeven 15, die bij voorkeur evenwijdig zijn aan de asrichting van de zuiger   1,   geven dus ook met een uiteinde op de groef 7 voor de zuigerveer 8 uit, tegenover de zuigerveer 8. Ze strekken zieh uit tussen deze groef 7 en het achterste, dit is het in de figuren 4 en 5 onderaan gelegen, uiteinde van het buitenoppervlak van de zuiger 1. 



  De werking van het zuigermechanisme is voor beide uitvoeringsvormen gelijkaardig en als volgt. 



  Door beweging van de krukas 4 voert de zuiger 1 achtereenvolgens een aanzuigslag, dit is een beweging in de richting van het karter 5, en een kompressieslag in de andere richting uit. 



  De klep 10 in de uitlaat 9 wordt op een voor de vakman bekende en hier niet nader beschreven wijze in synchronisatie met deze beweging geopend en gesloten op zulke wijze dat bij de kompressie de klep 10 tijdelijk open is en samengeperst medium de cilinder 2 via de uitlaat 9 verlaat, maar tijdens de aanzuiging de klep 10 gesloten is. 



  In figuur 1 is de zuiger 1 in zijn bovenste dood punt, tussen de aanzuigslag en de kompressieslag, weergegeven. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 Tijdens de aanzuigslag wordt op een bepaald ogenblik de druk aan de voorzijde van de zuiger 1 gelijk aan de druk aan de achterzijde, dit is dus de druk in het karter 5. 



  Zodra dit evenwicht bereikt is, zal door de wrijving van de zuigerveer 8 tegen de binnenwand van de cilinder 2 deze zuigerveer 8 achterblijven ten opzichte   "an   de bewegende zuiger 1 en zieh in de stand plaatsen die weergegeven is in figuur 2, waarbij de openingen 13 open zijn, bij de eerste uitvoeringsvorm of in de stand weergegeven in figuur 4, waarbij de groeven 15 open zijn, bij de tweede uitvoeringsvorm. 



  Medium kan via de doorgang of inlaat 12 gevormd door de openingen 13, de groef 7 en de openingen 14 respektievelijk door de groeven 15, de groef 7 en de openingen 14, in het gedeelte van de cilinder 2 aan de voorzijde van de zuiger 1 stromen. 



  Wanneer na zijn onderste dood punt de zuiger 1 in de andere zin beweegt, zal door de wrijving van de zuigerveer 8 tegen de binnenwand van de cilinder 2 deze zuigerveer de neiging hebben achter te blijven. Dit gebeurt ook zodra de druk aan de voorzijde van de zuiger 1 praktisch gelijk wordt aan de druk aan de achterzijde. 



  Nog vooraleer er een hogere druk ontstaat aan de voorzijde van de zuiger 1 dan aan de achterzijde van de zuiger 1, sluit de zuigerveer 8 bijgevolg de openingen 13 in de eerste uitvoeringsvorm of de groeven 15 in de tweede uitvoeringsvorm en dus in beide gevallen de inlaat 12, zoals weergegeven in figuur 3 respektievelijk figuur 5. 



  Het is duidelijk dat door de wrijving van de zuigerveer 8 tegen de cilinder 2 het sluiten bij de kompressieslag en 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 het openen bij de aanzuigslag versneld plaatsvinden, zodat de kompressie, respektievelijk de aanzuiging sneller beginnen, hetgeen resulteert in een verbeterde werking van het zuigerprincipe. 



  Voor hetzelfde gekomprimeerde debiet gaat er hierdoor minder vermogen verloren en wordt een beter kompressierendement verkregen. 



  De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijk zuigermechanisme kan in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden. 



  In het bijzonder kan de diepte van de groeven in de uitvoeringsvorm waarin een gedeelte van de doorgang doorheen de zuiger gevormd is door groeven in het buitenoppervlak van de zuiger zeer klein zijn en in een limietgeval zelfs nul indien er voldoende speling is tussen dit buitenoppervlak en de binnenwand van de cilinder.

Claims

Konklusies.

1. - Zuigermeehanisme met doorvoer (12) doorheen de zuiger (1), die een cilinder (2) bevat die op een uiteinde van een afsluitbare doorvoer (9) is voorzien ; een axiaal in deze cilinder (2) verplaatsbare zuiger (1) die eveneens van een afsluitbare doorvoer (9) is voorzien en die in zijn buitenomtrek een groef (7) bezit waarin een zuigerveer (8) is voorzien voor de afdichting met de cilinder (2) ; en middelen (3) om de zuiger (1) in de cilinder (2) te verplaatsen, daardoor gekenmerkt dat de zuigerveer (8) met een axiale speling in de groef (7) is opgesteld ; de doorvoer (12) doorheen de zuiger (1) zieh over deze groef (7) uitstrekt ; en de zuigerveer (8) een klep vormt voor het afsluiten en openen van deze doorvoer (12).

2.-Zuigermechanisme volgens konklusie 1, daardoor gekenmerkt dat het voor kompressoren bestemd is en op de doorvoer (9) in de cilinder (2) een persluchtleiding (11) of een persluchtvat aansluit, terwijl de doorvoer (12) in de zuiger (1) een inlaat tijdens de aanzuigslag vormt en de zuigerveer (8) een inlaatklep vormt. EMI8.1

3.-Zuigermechanisme volgens konklusie 2, daardoor gekenmerkt dat de doorvoer (12) doorheen de zuiger (1), die een inlaat vormt, tenminste een opening (13) bevat, die zich tussen de groef (7) en de achterzijde van de zuiger (1) uitstrekt en die tegenover de zuigerveer (8) in de groef (7) uitmondt op zulke wijze dat ze door deze zuigerveer (8) kan worden afgesloten, en tenminste een opening (14) bevat, die zieh tussen de groef (7) en de voorzijde van de zuiger (1) uitstrekt en die tenminste gedeeltelijk naast de zuigerveer (8) op de groef (7) uitgeeft.

<Desc/Clms Page number 9> 4.-Zuigermechanisme volgens konklusie 2, daardoor gekenmerkt dat de doorvoer (12), die een inlaat vormt, tenminste een opening (14) bevat, die zieh tussen de groef (7) voor de zuigerveer (8) en de voorzijde van de zuiger (1) uitstrekt en die tenminste gedeeltelijk naast de zuigerveer (8) op de groef (7) voor de zuigerveer (8) uitgeeft, en tenminste een groef (15) bevat die tussen de groef (7) voor de zuigerveer (8) en het achterste uiteinde van de zuiger (1) in het buitenoppervlak van de zuiger (1) is aangebracht en die tegenover de zuigerveer (8) in de groef (7) voor de zuigerveer (8) uitmondt op zulke wijze dat ze door deze zuigerveer (8) kan worden afgesloten;.