CH359508A - Labyrinthkolben-Kompressor - Google Patents

Labyrinthkolben-Kompressor

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CH359508A
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/09Pistons; Trunk pistons; Plungers with means for guiding fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/04Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid
    • F04B39/041Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid sealing for a reciprocating rod
    • F04B39/045Labyrinth-sealing between piston and cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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Description


      Labyrinthkolben-Kompressor       Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenkom  pressor zum Fördern von gasförmigem Medium, der  mit einem am Umfang Dichtungslabyrinthe aufweisen  den Kolben versehen ist.  



  Bei bisherigen Kompressoren dieser Art wird der  Kolben ausschliesslich durch die ausserhalb des Zylin  ders liegenden Führungen, nämlich durch die Kreuz  kopfführung und durch eine an der Kolbenstange an  greifende Führung, im Zylinder zentriert.  



  Demgegenüber besteht die Erfindung darin, dass  der Kolben am Umfang mindestens einen konisch aus  gebildeten,     labyrinthfreien,    eine glatte Oberfläche auf  weisenden     Zentrierteil    zur aerodynamischen Zentrie  rung des Kolbens mit Hilfe von gasförmigem Medium  besitzt.  



  Bei Maschinen mit geringem Kolbenspiel und  während des Betriebs auftretendem Abrieb der     La-          byrinthe,    also praktisch mit während des Betriebs  allmählich anwachsendem Spiel, wird durch die  Zentrierung der Abrieb vermindert, so dass das, an  fänglich geringe Spiel länger erhalten bleibt und der  Kolben bzw. sein     Labyrinthmantel    weniger oft er  neuert zu werden braucht. Soll möglichst hoher     Druck     oder guter Liefergrad mit der Maschine erzielt wer  den, so kann das anfängliche Spiel zwischen Kolben  und Zylinder geringer als bisher gehalten werden.  



  Muss die Maschine auf einem weniger stabilen  Fundament aufgestellt werden oder treten aus son  stigen Gründen Schwingungen des Kolbens oder Zy  linders während des Betriebs auf, so führen sie bei  Zentrierung weniger leicht zu Kolbenberührung und  Abrieb der Labyrinthe.  



  Gegebenenfalls ist der konische     Zentrierteil    für  den Kolben ausser der     Kreuzkopfführung    für die  Kolbenstange die einzige Führung für Kolben und  Kolbenstange. Auf eine zwischen Kolben und Kreuz  kopf angeordnete, an der Kolbenstange angreifende    Führung kann dann verzichtet werden. Dadurch wird  die Bauart des Kompressors gedrungener.  



  Während bei bisherigen     Labyrinthkolben-Kom-          pressoren    praktisch die ganze Kolbenlänge mit     Dich-          tungslabyrinthen    überdeckt ist, wird bei dem erfin  dungsgemässen Kompressor im allgemeinen ein Teil  der Kolbenlänge zur     Anbringung    des     Radialkraft-Er-          zeugungskonus    herangezogen sein. Da es jedoch  wegen der Zentrierung möglich ist, das anfängliche,  bei Inbetriebsetzung der Maschine vorhandene, ge  ringe Kolbenspiel für längere Betriebszeit aufrecht  zuerhalten, kann die Dichtungsfähigkeit des Kolbens  - wie die Versuche ergaben - insgesamt trotzdem  verbessert werden.  



  Während des Betriebs wird vorteilhaft als gas  förmiges     Zentriermedium    das aus dem Kompressions  raum oder den Kompressionsräumen stammende Gas  herangezogen.  



  Bei einer Ausführungsform der Erfindung enthält  der Kolben     Gaszuführungslöcher,    die mit dem Kom  pressionsraum über ein beim Kompressionshub selbst  tätig öffnendes Ventil in Verbindung stehen und bei  Exzentrizität des Kolbens.     bezüglich    der Zylinderachse  als Drosselstellen für das Gas in dem enger werden  den Spalt zwischen Kolben und Zylinder wirken.  Durch die Löcher kann das Gas aus dem Kompres  sionsraum an den     Zentrierteil    geleitet werden; auch  kann gegebenenfalls beim Anfahren der Maschine,.  wenn im Kompressionsraum noch kein oder noch  nicht genügend hoher Druck herrscht, Gas aus einer  fremden Quelle zur Zentrierung eingeleitet werden,  und zwar z. B. durch einen in der Kolbenstange be  findlichen Zuführungskanal.  



  Auf der Zeichnung sind     Ausführungsbeispiele    der  Erfindung dargestellt.  



       Fig.    1 ist ein schematischer Schnitt durch den Zy  linder eines ersten Kolbenkompressors, und           Fig.    2     veranschaulicht    eine Einzelheit einer abge  wandelten Ausführungsform     in    grösserem Massstab.  



  In einem     Zylinder    1 des Kolbenkompressors nach       Fig.    1 ist     ein    mit Labyrinthen 2 ausgestatteter, auf  einer Kolbenstange 62 befestigter Kolben 3 hin und  her beweglich. Die Maschine ist zweifach wirkend.  Das Fördergas wird wechselweise über die Saugventile  4, 5 in die beiderseitigen Kompressionsräume 6, 7 ein  geführt und über die     Druckventile    8, 20 wieder nach  aussen geleitet.

   Der Kolben 3 besitzt an seinen beiden  den Kompressionsräumen 6, 7 zugekehrten Enden  konische,     labyrinthfrele,    glatte     Oberfläche    aufwei  sende     Zentrierteile    9, 11, die durch     Druckausgleich-          Ringkanäle    10 von dem mittleren     Labyrinthteil    ge  trennt sind.

   Bei dem ausgezogen dargestellten Beispiel  ist die     Konizität    der     Teile    9, 11 derart gestaltet, dass  sich der Kolben in Richtung auf die Kompressions  räume 6, 7 hin jeweils     verjüngt.    Beim     Aufwärtshub     des Kolbens 3 wirkt dann der     Zentrierteil    9 und beim       Abwärtshub    der     Zentrierteil    11 zentrierend.  



  Der Kolben ist nicht koaxial zur     Zylinderachse    12  gezeichnet;     vielmehr    ist seine Achse 13 um den Be  trag e aus der Achse 12 gerückt. Dabei hat der  Kolben im Zylinder 1 in der Zeichnung rechts, beim  Schlitz 14, ein der Deutlichkeit wegen     übertrieben     gross wiedergegebenes minimales Spiel     S".i",    links   beim Schlitz 15 - ein sich dabei einstellendes. Maxi  malspiel     S",aY.    Auf der Höhe des     Zentrierteils    9 sind  aussen zwei schematische Druckdiagramme einge  zeichnet, auf deren Abszisse der Druck p und auf  deren Ordinate die Höhe des     Zentrierteils    9 auf  getragen ist.

   Der     Zentrierteil    9 soll sich dabei in  irgendeiner Stellung während des Aufwärtshubs des  Kolbens 3 und damit während der Kompression im  Raum 6 befinden. Die Versuche ergaben nun, dass,  wenn im Kompressionsraum 6 ein Momentandruck     p"     herrscht, am unteren Ende des rechten, engeren  Schlitzes 14 ein etwas kleinerer Druck     p,    und am  unteren Ende des gegenüberliegenden Schlitzes 15 ein  Druck     p"'    herrscht, der kleiner als. der Druck     p"    ist.

    Die gesamte, der schraffierten Fläche des     Diagramms     am Schlitz 14 entsprechende, zur Achse 13 hingerich  tete Druckkraft P ist daher grösser als die entspre  chende, im Schlitz 15 wirkende     Druckkraft    P'. In  dem gesamten Ringspalt zwischen Kolben 3 und Zy  linder 1 wird durch den     Zentrierteil    9 während des  Betriebs eine radial nach     innen    zur Achse 12 hin ge  richtete     Zentrierkraft    erzeugt, deren Betrag bei  vollkommener     Konzentrizität    entsprechender Kolben  stellung ringsherum gleich ist, während er bei einer  Kolbenexzentrizität e auf der Seite einer Verkleine  rung des Spaltes, also     beim    Spalt 14, selbsttätig an  wächst,

   und zwar um so mehr, je kleiner der Spalt  wird. Bei Berührung von Kolben und Zylinder tritt  die grösste     Zentrierkraft    auf,     und    zwar an der Be  rührungsstelle. Der Kolben 3 wird daher zur Achse    12 hingedrückt und damit aerodynamisch zentriert.  Über die     Kanäle    10 kann der Druck     ausgeglichen    wer  den.  



  Entsprechendes gilt bei Abwärtsbewegung des  Kolbens 3, also bei Kompression im Raum 7, hin  sichtlich der Drücke in den Schlitzen 16, 17     zwischen     dem     Zentrierteil    11 und dem Zylinder 1.  



  Bei einfach wirkenden Kompressoren ist z. B. auf  den ausgezogen dargestellten     Zentrierteil    11 verzich  tet, und der Raum 7 ist unten offen. Zentrierend wirkt  dann nur der ausgezogen dargestellte Teil 9.  



  Der Teil 9 kann am Umfang auch gemäss der  in     Fig.2    gestrichelt eingezeichneten Linie 63 oder  entsprechend der strichpunktiert eingezeichneten Linie  64 ausgebildet sein. Bei dieser Bauart ist übrigens  auch gezeigt, dass mehrere     Zentrierteile    9 und ebenso  mehrere, in     Fig.2    nicht dargestellte, den Zentrier  teilen 11 gemäss     Fig.    1 entsprechende     Zentrierteile     jeweils unmittelbar übereinander angeordnet sein kön  nen.  



  Gegebenenfalls können etwa bei der Ausführungs  form nach     Fig.    1     Gaszuführungslöcher    65, 66 in den  Ringkanälen 10 angebracht     sein,    über welche Zen  triergas aus den Kompressionsräumen 6, 7 oder aus  einer     Fremd'gasquelle    zugeführt wird. Gegebenenfalls  kann das Fremdgas über in der Kolbenstange 62 be  findliche Kanäle zugeleitet werden. Dies ist besonders  beim Anfahren von     Vorteil,    wenn in den Kompres  sionsräumen 6, 7 noch kein Druck oder noch nicht  genügend hoher Druck herrscht, welcher für die aero  dynamische Zentrierung nutzbar gemacht werden  könnte.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Kolbenkompressor zum Fördern von gasförmigem Medium, mit am Umfang Dichtungslabyrinthe aufwei sendem Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass der Kol ben (3) am Umfang mindestens einen konisch aus gebildeten, labyrinthfreien, eine glatte Oberfläche auf weisenden Zentrierteil (9, 11) zur aerodynamischen Zentrierung des Kolbens mit Hilfe von gasförmigem Medium besitzt. UNTERANSPRÜCHE 1. Kompressor nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass sich der Zentrierteil (9, 11) in Richtung auf den benachbarten Kompressionsraum (6, 7) hin verjüngt. 2.
    Kompressor nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) Gaszuführungs- löcher (65, 66) enthält, die mit dem Kompressions raum über ein beim Kompressionshub selbsttätig öff nendes Ventil in Verbindung stehen und bei Exzen trizität (e) des Kolbens (3) bezüglich der Zylinder achse (12) als Drosselstellen für das Gas in dem engeren Spalt (14) zwischen Kolben (3) und Zylinder (1) wirken.
CH359508D 1958-03-14 1958-03-14 Labyrinthkolben-Kompressor CH359508A (de)

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