CH675455A5 - Reciprocating compressor with drive side-open piston - has oil surge preventing partition inside piston guide section - Google Patents

Abstract

The reciprocating compressor has a hollow piston open towards the drive side, consisting of a guide and a working section joined together. At least the guide section (11) contains an arrangement to prevent an inner oil surge. The arrangement pref. contains a tapering inside surface (17), widening towards the drive mechanism, and there can be a partition at the transition of the two piston sections. ADVANTAGE - Min. oil vol. inside the piston in operation.

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft einen Tauchkolbenkompressor mit hin- und herbeweglichem, hohl ausgebildetem, zur Antriebsseite hin offenem Kolben, der aus einem Führungskolben und einem mit diesem verbundenen Arbeitskolben besteht. The invention relates to a plunger compressor with a reciprocating, hollow, open to the drive side piston, which consists of a guide piston and a working piston connected to it.

Um bei Kompressoren dieser Art mit im wesentlichen horizontaler Achse des Führungs- und des Arbeitskolbens ein möglichst geringes Spiel im Bewegungsbereich des Arbeitskolbens zu erhalten, werden im Bewegungsbereich des Führungskolbens enge Toleranzen angestrebt. Der Bewegungsbereich des Führungskolbens wird üblicherweise mit Öl geschmiert, das zum grossen Teil mit Hilfe von Ölabstreifringen über Ölablaufbohrungen in der Kolbenwand in das Innere des Führungskolbens geleitet wird. Das Auftreten einer übermässig grossen Ölmenge im Inneren des gesamten Kolbens kann infolge der Wirkung der Massenkräfte zu einem Kippen des Kolbens führen, was die einwandfreie Funktion des Arbeitskolbens beeinträchtigen würde. Ein derartiger Ölschwall im Kolbeninnern kann ausserdem die Ölablaufbohrungen überschwemmen und dadurch die Funktion der Ölabstreifringe ungünstig beeinflussen. In order to obtain as little play as possible in the range of motion of the working piston in compressors of this type with an essentially horizontal axis of the guide and working pistons, close tolerances are sought in the range of motion of the guide piston. The range of motion of the guide piston is usually lubricated with oil, which is largely guided into the interior of the guide piston by means of oil scraper rings via oil drain holes in the piston wall. The occurrence of an excessive amount of oil inside the entire piston can cause the piston to tilt due to the action of the mass forces, which would impair the proper functioning of the working piston. Such a surge of oil in the interior of the piston can also flood the oil drain holes and thereby adversely affect the function of the oil control rings.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kolbenkompressor der eingangs genannten Art zu erreichen, dass während des Betriebes eine im Kolbeninnern auftretende Schmierölmenge möglichst klein gehalten wird. The object of the invention is to achieve, in a piston compressor of the type mentioned at the outset, that a quantity of lubricating oil occurring in the interior of the piston is kept as small as possible during operation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass Mittel vorhanden sind, durch die ein Ölschwall im Inneren mindestens des Führungskolbens vermindert oder verhindert wird. Durch solche Mittel wird also vermieden, dass eine verhältnismässig grosse Ölmenge sich im Inneren des Kolbens ansammelt. Damit ist ein einwandfreier Betrieb des Kolbenkompressors gewährleistet, weil ein Kippen des Kolbens infolge der Massenkräfte von angesammeltem Öl nicht mehr auftritt und weil die Möglichkeit eines Überschwemmens der Ölablaufbohrungen wesentlich reduziert wird. This object is achieved according to the invention in that means are provided by which an oil surge inside at least the guide piston is reduced or prevented. Such means prevent a relatively large amount of oil from accumulating inside the piston. This ensures trouble-free operation of the piston compressor because the piston no longer tilts as a result of the mass forces of accumulated oil and because the possibility of the oil drain holes flooding is significantly reduced.

Die beanspruchten Mittel können z. B. darin bestehen, dass die Mantelinnenfläche des Führungskolbens als Kegelmantelfläche ausgebildet ist, die sich zur Antriebsseite des Kolbens hin erweitert. Ein anderes Mittel besteht darin, an dem dem Antrieb des Kolbens zugewandten Ende rechtwinklig zu dessen Achse sich erstreckende Bleche vorzusehen, die den Querschnitt des Kolbeninnenraums soweit überdecken, dass sie die Schwenkbewegung der Pleuelstange nicht behindern. Hierdurch wird eine gute Abschirmung des Kolbeninnern gegen Spritzöl aus dem Kurbelgehäuse erreicht. The claimed agents can e.g. B. consist in that the inner surface of the guide piston is designed as a conical surface that widens toward the drive side of the piston. Another means is to provide at the end facing the drive of the piston perpendicular to its axis extending sheets that cover the cross-section of the piston interior so far that they do not hinder the pivoting movement of the connecting rod. This ensures good shielding of the inside of the piston against splash oil from the crankcase.

Ein weiteres Mittel kann auch darin bestehen, dass der tiefste Bereich der Kolbenwand von Ölablaufbohrungen frei ist, so dass das im Kolbeninneren entlang der untersten Partie fliessende Rinnsal von Öl keine Ölablaufbohrungen mehr überschwemmt. Another means can also be that the deepest area of the piston wall is free of oil drain holes, so that the trickle of oil flowing in the interior of the piston along the lowest part no longer floods oil drain holes.

Weiter ist es möglich die Bohrungen in der Wand des Führungskolbens zur Aufnahme des Kolbenbolzens an den äusseren Enden dicht zu verschlies-sen, so dass vom Inneren des Kolbens her kein Furthermore, it is possible to close the bores in the wall of the guide piston for receiving the piston pin tightly at the outer ends, so that none from the inside of the piston

Schmieröl über diese Bohrungen nach aussen gelangen kann, das sonst die Ölabstreifringe nahe dem Übergang zum Arbeitskolben zu stark belasten würde. Lubricating oil can escape to the outside through these holes, which would otherwise place excessive stress on the oil control rings near the transition to the working piston.

Schliesslich besteht ein weiteres Mittel im Sinne der Erfindung darin, das Innere des Arbeitskolbens mit einem leichten, ölbeständigen Stoff zu füllen. Ein solcher Stoff kann z.B. aus einer Kunststoffgiess-masse o. dgl. bestehen. Finally, another means in the sense of the invention is to fill the inside of the working piston with a light, oil-resistant material. Such a substance can e.g. consist of a plastic casting compound or the like.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert, die einen Längsschnitt durch einen Kolbenkompressor nach der Erfindung zeigt. An embodiment of the invention is explained in more detail in the following description with reference to the drawing, which shows a longitudinal section through a piston compressor according to the invention.

Gemäss der Zeichnung weist der Tauchkolbenkompressor ein Kurbelgehäuse 1 auf, das nur teilweise dargestellt ist und in dem eine im Detail nicht dargestellte Kurbelwelle in an sich bekannter Weise gelagert ist. Am Kurbelzapfen 3 der Kurbelwelle ist eine Pleuelstange 4 angelenkt, die einen Kolben 5 antreibt. Am Kurbelgehäuse 1 ist ein Zy]inder-gehäuse 6 angeschlossen, dessen Achse 7 sich etwa in horizontaler Richtung erstreckt. An dem dem Kurbelgehäuse 1 abgewendeten Ende des Zylindergehäuses 6 ist ein Zylinderkopf 8 vorgesehen, über den das zu komprimierende Gas (Pfeil 9) zugeführt und das komprimierte Gas (Pfeil 10) abgeführt wird. Im Zylinderkopf 8 sind in bekannter Weise nicht näher dargestellte Saug- und Druckventile untergebracht. Mit 20 ist der Kompressionsraum zwischen dem Kolben 5 und dem Zylinderkopf 8 bezeichnet. According to the drawing, the plunger compressor has a crankcase 1, which is only partially shown and in which a crankshaft (not shown in detail) is mounted in a manner known per se. A connecting rod 4, which drives a piston 5, is articulated on the crank pin 3 of the crankshaft. A cylinder housing 6 is connected to the crankcase 1, the axis 7 of which extends approximately in the horizontal direction. At the end of the cylinder housing 6 facing away from the crankcase 1, a cylinder head 8 is provided, via which the gas to be compressed (arrow 9) is supplied and the compressed gas (arrow 10) is discharged. In the cylinder head 8 suction and pressure valves, not shown, are accommodated in a known manner. With 20 the compression space between the piston 5 and the cylinder head 8 is designated.

Der einstückige Kolben 5 besteht aus einem Führungskolben 11, der über einen Kolbenbolzen 4' mit der Pleuelstange 4 gelenkig verbunden ist, und einem Arbeitskolben 12. Die funktionelle Trennung zwischen dem Führungskolben 11 und dem Arbeitskolben 12 liegt etwa auf der Linie A. Beide Kolben haben den gleichen Durchmesser, wobei der Arbeitskolben 12 auf seiner äusseren Mantelfläche mit einer Labyrinthdichtung versehen ist. Der Führungskolben 11 gleitet während des Betriebes des Kompressors mit seiner äusseren Mantelfläche an der inneren Zylinderwand 13 des doppelwandig ausgebildeten Zylindergehäuses 6. An dem dem Arbeitskolben 12 zugewandten Ende des Führungskolbens 11 weist dieser mehrere Kolbenringe 14 auf, die in Ringnuten des Kolbens untergebracht sind, von denen über den Kolbenumfang verteilt Ölabführboh-rungen 14' ausgehen und in das Innere des Kolbens münden. Am anderen Ende des Führungskolbens 1 ist ein Kolbenring 15 vorgesehen, der - wie die Ringe 14 - in einer Ringnut gehalten ist, die über eine Ölab-führbohrung 15' mit dem Kolbeninnern in Verbindung steht. Der Kolbenring 15 dosiert die für die Schmierung des Kolbens 11 notwendige Ölmenge, wogegen die Kolbenringe 14 von dieser Ölmenge soviel wie möglich über die Bohrungen 14' in das Innere des Kolbens 11 leiten. In der gezeichneten Lage des Kolbens 5 steht dieser etwa in der Mitte zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt. Ungefähr an der Stelle, an der sich bei oberer Totpunktlage des Kolbens 5 der Übergangsbereich A befindet, ist im Zylindergehäuse 6 eine Leckageabfuhr 16 vorgesehen, die aus mehreren über den Umfang des Gehäuses verteilten Öffnungen besteht, an die nicht dargestellte Leitungen angeschlossen sind, über The one-piece piston 5 consists of a guide piston 11, which is connected in an articulated manner to the connecting rod 4 via a piston pin 4 ', and a working piston 12. The functional separation between the guide piston 11 and the working piston 12 lies approximately on the line A. Both pistons have the same diameter, the working piston 12 being provided with a labyrinth seal on its outer surface. The guide piston 11 slides during operation of the compressor with its outer lateral surface on the inner cylinder wall 13 of the double-walled cylinder housing 6. At the end of the guide piston 11 facing the working piston 12, the latter has a plurality of piston rings 14, which are accommodated in annular grooves of the piston which are distributed over the circumference of the piston oil discharge bores 14 'and open into the interior of the piston. At the other end of the guide piston 1, a piston ring 15 is provided which, like the rings 14, is held in an annular groove which is connected to the inside of the piston via an oil discharge bore 15 '. The piston ring 15 doses the amount of oil necessary for the lubrication of the piston 11, whereas the piston rings 14 guide as much of this amount of oil as possible through the bores 14 ′ into the interior of the piston 11. In the drawn position of the piston 5, this is approximately in the middle between the top and bottom dead center. Approximately at the point where the transition area A is in the top dead center position of the piston 5, a leakage discharge 16 is provided in the cylinder housing 6, which consists of a plurality of openings distributed over the circumference of the housing, to which lines (not shown) are connected via

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die aus dem Kompressionsraum 20 stammendes und zwischen Arbeitskolben 12 und Zylinderwand 13 entweichendes Leckgas sowie gegebenenfalls geringe Mengen von vom Kurbelgehäuse 1 her vordringendes und von den Ölabstreifringen 14 nicht erfas-stes Lecköl abgeführt wird. the leakage gas originating from the compression space 20 and escaping between the working piston 12 and the cylinder wall 13 and, if appropriate, small amounts of leakage oil penetrating from the crankcase 1 and not detected by the oil control rings 14 are discharged.

Um zu verhindern, dass sich im Innern des Führungskolbens 11 ein Ölschwall aufhält, ist die innere Mantelfläche 17 des Führungskolbens 11 als Kegelmantelfläche ausgebildet, die sich zum Kurbelgehäuse 1 hin erweitert. Ausserdem ist im Übergangsbereich A eine Trennwand 18 zwischen den beiden Kolben 11 und 12 vorgesehen, die ein Vordringen von Schmieröl in den Arbeitskolben 12 hinein verhindert. Auf diese Weise wird also erreicht, dass in das Innere des Führungskolbens 11 vorgedrungenes Öl rasch in das Kurbelgehäuse 1 zurückströmt und nicht lange im Kolben liegen bleibt. In order to prevent an oil surge from being present inside the guide piston 11, the inner lateral surface 17 of the guide piston 11 is designed as a conical lateral surface which widens towards the crankcase 1. In addition, a partition 18 is provided in the transition region A between the two pistons 11 and 12, which prevents lubricant oil from penetrating into the working piston 12. In this way it is achieved that oil that has penetrated into the interior of the guide piston 11 quickly flows back into the crankcase 1 and does not remain in the piston for long.

Ein anderes Mittel zum Vermindern eines Öl-schwalles im Inneren des Führungskolbens 11 besteht darin, an dem dem Kurbelgehäuse 1 zugewandten Ende des Führungskolbens 11 rechtwinklig zu dessen Achse 7 sich erstreckende Bleche anzubringen, die den Querschnitt des Kolbeninnenraums soweit überdecken, dass die Schwenkbewegung der Pleuelstange 4 nicht behindert wird. Another means of reducing an oil surge inside the guide piston 11 is to attach to the end of the guide piston 11 facing the crankcase 1, perpendicular to its axis 7, extending sheets which cover the cross section of the piston interior to such an extent that the pivoting movement of the connecting rod 4 is not hindered.

Ein weiteres Mittel im Sinne der Erfindung besteht darin, im tiefsten Bereich der Wand des Führungskolbens 11 keine Ölablaufbohrungen vorzusehen. Another means in the sense of the invention is to provide no oil drain holes in the deepest area of the wall of the guide piston 11.

Eine weitere Massnahme kann darin bestehen, die beiden üblicherweise vorhandenen Bohrungen in der Wand des Führungskolbens 11 zur Aufnahme des Kolbenbolzens 4' an den äusseren Enden dicht zu verschliessen. A further measure can consist in sealing the two usually existing bores in the wall of the guide piston 11 for receiving the piston pin 4 'at the outer ends.

Claims (8)

PatentansprücheClaims 1. Tauchkolbenkompressor mit hin- und herbeweglichem, hohl ausgebildetem, zur Antriebsseite hin offenem Kolben, der aus einem Führungskolben und einem mit diesem verbundenen Arbeitskolben besteht, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, durch die ein Ölschwall im Innern mindestens des Führungskolbens vermindert oder verhindert wird.1. Plunger compressor with a reciprocating, hollow, open piston on the drive side, which consists of a guide piston and a working piston connected to it, characterized in that means are provided by which an oil surge reduces or prevents the interior of at least the guide piston becomes. 2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelinnenfläche des Führungskolbens als Kegelmantelfläche ausgebildet ist, die sich zur Antriebsseite des Führungskolbens hin erweitert.2. Compressor according to claim 1, characterized in that the inner surface of the guide piston is designed as a conical surface which widens towards the drive side of the guide piston. 3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Kolbeninnern im Übergangsbereich vom Führungskolben zum Arbeitskolben eine Trennwand vorhanden ist.3. Compressor according to claim 1 or 2, characterized in that a partition is present in the interior of the piston in the transition region from the guide piston to the working piston. 4. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Kurbeigehäuse zugewandtem Ende des Führungskolbens rechtwinklig zu dessen Achse sich erstreckende Bleche vorgesehen sind, die den Querschnitt des Koibeninnen-raums soweit überdecken, dass sie die Schwenkbewegung der Pleuelstange nicht behindern.4. Compressor according to claim 1, characterized in that at the end facing the crankcase of the guide piston perpendicular to its axis extending sheets are provided which cover the cross-section of the Koiben interior so far that they do not hinder the pivoting movement of the connecting rod. 5. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskolben in seinem am tiefsten liegenden Wandbereich frei von Querbohrungen ist.5. A compressor according to claim 1, characterized in that the guide piston is free of cross bores in its deepest wall area. 6. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen in der Wand des Führungskolbens zur Aufnahme des Kolbenbolzens an ihren äusseren Enden dicht geschlossen sind.6. Compressor according to claim 1, characterized in that the bores in the wall of the guide piston for receiving the piston pin are tightly closed at their outer ends. 7. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Arbeitskolbens mit einem ölbeständigen Stoff gefüllt ist.7. A compressor according to claim 1, characterized in that the interior of the working piston is filled with an oil-resistant material. 8. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben als Labyrinthdichtungskolben ausgebildet ist.8. A compressor according to claim 1, characterized in that the working piston is designed as a labyrinth sealing piston. 55 1010th 1515 2020th 2525th 3030th 3535 4040 4545 5050 5555 6060 6565 33rd