Einrichtung zur Erzielung eines Druckausgleiches an Dichtungskolben von Drehkolbenmaschinen mit mehreren Zellen. Drehkolbenmaschinen mit mehreren Zel len, zum Beispiel Drehkolbenverdichter und Drehkolbenmotoren, die mit einem kompres- sibeln Arbeitsmittel arbeiten, also mit Gasen oder Dämpfen, werden mit einem Dichtungs kolben' ausgerüstet, der das eine Ende des Haschinengehäus:
es verschliesst, der jedoch achsial beweglich ist, ohne mit dem Dreh kolben mitzuratieren, und. in welchem Dich tungskolben das eine Wellenende des Dreh kolbens drehbar gelagert ist. Die achsiale Beweglichkeit des Dichtungskolbens gestattet dem Drehkolben die freie achsiale Längen ausdehnung, die je nach der in der Maschine herrschenden Temperatur verschieden ist und welcher, um eine genau dichtende Maschine zu erhalten, Rechnung getragen werden muss.
Im Dichtungskolben befinden sich Lager, meist Kugellager, welche die auftretenden, auf den Drehkolben wirkenden achsialen und radialen Drucke aufzunehmen haben. Diese Lager müssen geschmiert werden, ausserdem muss aber auch das freie Spiel zwischen der Stirnseite des Drehkolbens und der gegen überliegenden Stirnseite des Dichtungskol bens mit Schmieröl abgedichtet werden. Dies wird so erreicht, dass man das gesamte oder einen Teil des Schmieröls, das die Maschine benötigt, durch den Dichtungskolben laufen lässt, wo es die Lager schmiert, und von wo es durch Adhäsion, Fliehkraftwirkung usw. in die Drehkolbenmaschine gelangt, und zwar gerade in den freien Spielraum zwi schen den sich gegenüberliegenden Stirn seiten von Drehkolben und Dichtungskolben.
Bislang wurde diese Schmierung so an gebracht, dass man einfach das Schmieröl in den Raum fliessen liess, der sich zwischen Dichtungskolben und dem ihm gegenüber liegenden Deckel des Maschinengehäuses be findet, von wo aus es frei in den Dichtungs kolben und die dort untergebrachte Lagerung des Drehkolbens floss. Dies hatte aber zur Folge, dass anderseits verdichtete Gase oder Dämpfe durch denselben Weg in den besag- ten Raum gelangten, und zwar solche, wel che den Maximaldruck besassen, der in der Drehkolbenmaschine vorhanden war. Der Dichtungskolben wurde infolgedessen einem starken Drucke ausgesetzt, der achsial wir kend, ihn an die Stirnseite des Drehkolbens anzudrücken suchte.
Da der ausgeübte Druck im ganzen erheblich grösser ausfällt als derjenige Druck, der von der Drehkolben seite her auf den, Dichtungskolben ausgeübt wird, muss der Drucküberschuss durch die Achsialdrucklager aufgenommen werden, die dadurch eine übermässige Belastung erfahren und sich rasch auslaufen. Sind sie einmal etwas abgenützt, so wird der Dichtungs kolben derart an die gegenüberliegende Stirn seite des Drehkolbens angepresst, dass für das Schmieröl kein Raum mehr übrig bleibt, der art, dass ein Anfressen der einander gegen über liegenden Stirnseiten von Dichtungs kolben und Drehkolben unausbleiblich ge worden ist.
Die Erfindung besteht darin, dass die vorliegende Einrichtung so ausgebildet ist, dass der Dichtungskolben gegen den mit einem Wellenende im Dichthzngskolben ge lagerten Drehkolben mit einem totalen Drucke gedrückt wird, der ungefähr gleich oder kleiner ist als der totale Druck, den das Arbeitsmittel vom Arbeitsraum der Ma schine aus auf den Dichtungskolben ausübt. Zu diesem Zwecke kann der Dichtungs kolben gasdicht verschlossen werden, derart, dass keine Gase oder Dämpfe aus dem In nern des Arbeitsraumes der Maschine nach dem Raume strömen können, der von Dich tungskolben und Gehäusedeckel zusammen gebildet wird. Die Rückseite des Dichtungs kolbens ist dann keinem Drucke mehr aus gesetzt, der vom Arbeitsmittel her stammt.
Der Dichtungskolben steht dann nur noch unter dem vom Arbeitsraum der Maschine aus wirkenden Druck des Arbeitsmittels, der nun die Tendenz hat, den Dichtungskolben vom Drehkolben achsial zu entfernen. Da nun aber auch dieser Druck auf den Dich- tungskolben zu gross ist und daher eine Ab nützung der Achsiallager des Drehkolbens ergeben würde, so wird zweckmässig in den rückwärtigen Raum zwischen Dichtungskol ben und Maschinengehäusedeckel Arbeits mittel gebracht, dessen Druck geringer ist als der Maximaldruck im Arbeitsraum der Maschine. Man erreicht das zum Beispiel dadurch,
dass man diesen rückwärtigen Raum durch einen Kanal mit jener Zelle der Ma schine verbindet, die gerade den gewünsch ten mittleren Druck aufweist, der nötig ist, um den Dichtungskolben von dem Innen drucke zu entlasten, dem er ausgesetzt ist. Vorteilhafterweise wird dieser Entlastungs druck so gewählt, dass er etwas kleiner aus fällt als der auf den Dichtungskolben wir kende Innendruck, um bei Abnützung der Achsialdrucklager zu erreichen, dass der Dichtungskolben nicht zum Anliegen an den Drehkolben kommt, was ein Anfressen der Stirnseiten bewirken würde.
Der Dichtungs kolben wird dann eben vom Drehkolben ach- sial weggeschoben um so viel, als die achsiale Abnützung der Achsialdrucklager ausmacht.
Es muss nun allerdings noch für die Zu fuhr des Schmieröls zum Dichtungskolben gesorgt werden. Da der Dichtungskolben achsial beweglich ist, ist es nützlich, eine Einrichtung zu finden, die das Anbringen von Stopfbüchsen für die Schmierölleitung erübrigt. Im folgenden. ist gezeigt, wie auch diese Aufgabe gelöst werden kann, -so dass der achsial weitgehend entlastete Dichtungs kolben auch mit einer einfachen und ge sicherten Schmierölzufuhr versehen werden kann.
Anzuführen wäre noch, dass der dem In nendrucke, der auf den Dichtungskolben wirkt, entgegenwirkende Rückendruck ganz oder teilweise auch :durch Federdruck auf gebracht werden kann.
In der Zeichnung sind Beispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. I zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch eine Drehkolbenmaschine mit achsial beweg lichem Dichtungskolben, Fig. 2 einen senk rechten Querschnitt durch die Maschine und Fig. ss ist nochmals ein senkrechter Längs schnitt durch einen Teil einer Drehkolben- maschine mit einer etwas andern Ausfüh rung der vorliegenden Einrichtung.
In den Fig. 1, 2 und 3 bedeutet A das Maschinengehäuse der Drehkolbenmaschine, B den vordern Abschlussdeckel .desselben, C den hintern Abschlussdeckel, D den Drehkol. ben, E den achsial beweglichen Dichtungs- kolben, der jedoch nicht .drehbar ist und daher nicht mitrotieren soll.
D1 ist dasjenige Wellenende des Drehkolbens D, das im Dich tungskolben E frei drehbar gelagert ist, bei spielsweise in einem Kugellager F, das so wohl achsiale, als auch radiale Drucke auf zunehmen imstande ist. Natürlich könnte auch eine Kombination von einem Radial lager und einem Spurlager zur Lagerung des Wellenendes Dl dienen. Der Dichtungskol ben E trägt an seinem Umfange Liderungs.- elemente G; nach rückwärts ist er mit einem Deckel H gasdicht abgeschlossen.
Das Ku gellager F ist mit einem Stellringe J achsial auf dem Ende Dl der Welle des Drehkolbens D festgehalten, anderseits ist es aber auch so in den Dichtungskolben E eingebaut, dass es in ihm ebenfalls achsial festgehalten wird.
Ein Kanal El durchdringt den Dichtungs kolben E derart, ohne den Raum im Dich tungskolben zu berühren, in welchem das Kugellager untergebracht ist; dass der Raum zwischen dem Dichtungskolben E und dem hintern Gehäusedeckel C gerade mit jener Zelle der Drehkolbenmaschine kommuniziert, welche im Betriebe denjenigen Druck auf weist, der dem mittleren Druck entspricht, der hinter dem Dichtungskolben E herrschen muss, um den Druck auszugleichen, welchen das Arbeitsmittel selber vom Arbeitsrauiu der Maschine her, also auf der Seite des Drehkolbens D, auf den Dichtungskolben E ausübt. Vorteilhafterweise lässt man den In nendruck etwas überwiegen.
Der Kanal Ei ist in Fig. 2 als punktierter Kreis einge zeichnet, weil er vor die Zeichnungsebene fällt.
Im Innenraume des Dichtungskolbens E selber herrscht ein Druck, der der Undichtig- keit der Seitenabdichtung des Drehkolbens entspricht und welcher Druck angenähert dem grössten in der Maschine herrschenden Drucke gleichkommt.
Dem Innern des Dichtungskolbens E wird das Schmieröl gemäss Fig. 1 durch einen Kanal A, zugeführt, der zwischen zwei Dichtungselementen G des Dichtungskolbens E hindurchgeht und welcher aussen am Ma schinengehäuse A mündet. Es wird auf diese Weise eine Stopfbüchse erübrigt, indem die genannten Dichtungselemente G die Abdich tung des Kanals A übernehmen. Der Hub des Dichtungskolbens E in achsialer Bezie hung macht nur Zehntel eines Millimeters aus, oder, noch weniger, so dass durch eine Verschiebung des Dichtungskolbens E rela tiv zum Maschinengehäuse A keine fühlbare Drosselung des Ölkanals A,, wo dieser vom Dichtungskolben zum Maschinengehäuse übergeht, zustande kommen kann.
In Fig. 3 ist diesbezüglich eine etwa andere Ausführungsweise angegeben, die als Beispiel der Variationsmöglichkeit des Erfin dungsgegenstandes zu gelten hat, indem der Diclitungskolbendeckel H des Dichtungskol bens E nach rückwärts bis zum hintern Ge häusedeckel C verlängert ist. In diesen ist eine Metallmembran K eingelassen, die ach- sial etwas federn kann. Die Verlängerung Hl des Deckels H ist nun mit dieser Mem bran fest und dichtend verbunden, anderseits ist sie mit einem Kanal Hz versehen, so dass die Ölzufuhr durch diesen Kanal hindurch stattfinden kann.
Die Membran K nimmt übrigens auch einen Teil des Gasdruckes auf, der im Raume zwischen Dichtungskol ben E und Gehäusedeckel C vorhanden ist und übt auf diese Weise einen Gegendruck zu dem .direkt auf die äussere Seite .des Dich tungskolbens E wirkenden Gasdruck aus, diesen teilweise ausgleichend, indem eben der Druck, der auf die Membran K aus geübt wird, sich durch die Verlängerung Hl des Diohtungskolbendeckels H auf den Dich tungskolben E überträgt. Der Kanal E, muss bei dieser Ausführung in eine andere Zelle münden als bei der Ausführung nach Fig. 1, um den totalen richtigen Gegendruck auf den Dichtungskolben E zu erhalten.
Die Einrichtung nach Fig. 1 arbeitet also wie folgt: Da der Drehkolben D im Maschinen gehäusedeckel B achsial festgehalten wird, sich jedoch frei drehen kann, verlängert oder verkürzt er sich nach der Richtung des Dich tungskolbens E hin je nach der herrschenden Temperatur im Innern der Maschine. Da an derseits der Dichtungskolben E achsial mit dem Drehkolben D verbunden ist, weicht er aus oder folgt nach, wenn der Drehkolben seine Läi.ge vergrössert oder verkleinert.
Dabei bleibt das freie Spiel zwischen den Stirnseiten des Drehkolbens D und dem festen Gehäusedeckel B einerseits, und dem Dichtungskolben E anderseits stets erhalten, so da.ss ein Anfressen nicht stattfinden kann. Für die Erhaltung dieses freien Spiels sorgen die Achsialdrucklager, die sowohl im Ge häusedeckel B, als auch im Dichtungskolben E vorhanden sind.
Dieses freie Spiel wird nach Möglichkeit durch das Schmieröl ab gedichtet; dem Dichtungskolben E fliesst es durch den Kanal A.1 zu, und es verlässt ihn wieder an jener Stelle, infolge der Undicht- heit, an welcher die Welle des Drehkolbens D mit ihrem Ende D, in den Dichtungskol ben E eindringt.
Da dieser Dichtungskolben nach allen übrigen Seiten verschlossen ist, können aber auch die Verlustgase oder -dämpfe auf demselben Weg, auf dem das Schmieröl in den Arbeitsraum der Drehkol- benmaschine gelangt, in umgekehrter Rich tung in den Dichtungskolben E gelangen, ohne ihn wieder verlassen zu können.. Diese Verlustgase oder -dämpfe besitzen gewöhn lich fast den vollen Maximaldruck, der in der Maschine vorhanden ist. In die Schmier leitung Al können sie nicht oder nur teil weise geraten, da diese durch das 01 selber abgesperrt ist.
Dagegen wird die Rückseite des Dich tungskolbens E durch den Kanal El mit einer bestimmten Zelle verbunden, so dass deren Druck auf die Rückseite des Dich tungskolbens E wirkt, der so gewählt ist, dass der Innendruck, der auf den Dichtungs kolben von der Drehkolbenseite her wirkt, ganz oder teilweise aufgehoben wird. Der Dichtungskolben E ist daher in bezug auf die auf ihn wirkenden Drucke des Arbeits mittels entlastet, oder er unterliegt einem geringen Überdrucke von der Innenseite her, um ihn vom Drehkolben zu entfernen, wenn eine Abnützung der Achsialdrucklager statt gefunden haben sollte.
Ein Anfressen der Stirnseiten von Drehkolben D, Gehäuse deckel B lind Dichtungskolben E ist auf diese Weise ausgeschaltet.