CH190791A - Kolbenmaschine mit einem Stufenkolben. - Google Patents

Description

  Kolbenmaschine mit einem Stufenkolben.    Die Erfindung bezieht sich auf eine     Kol-          benmaschine    mit     einem,Stufenkolben,    der aus  mindestens einem Rohrteil und Kolben  bodenflächen bildenden Teilen zusammen  geschweisst ist, und besteht .darin,     .dass,    der  jenige Rohrteil, der an den Kolbenbodenteil  mit dem kleinsten Stufendurchmesser, wel  cher an einer Stirnseite des Kolbens ange  ordnet ist, angeschweisst ist, von diesem       Stirnkolbenboden    bis zum andern     Stirnkol-          benboden    des Kolbens durchgeführt ist.  



  Der Kolben kann von einer Kolbenstange  getragen werden, die durch den Zylinder hin  durchgeht und zu beiden Seiten des Zylin  ders geführt ist, oder aber in der Zylinder  wand geführt werden und an seinen Lauf  flächen Einsätze aus Metall mit guten Lauf  eigenschaften besitzen. Zwischen dem Rohr  teil, der an den den grössten Stufendurch  messer aufweisenden Kolbenbodenteil ange  schweisst ist, und dem Rohrteil, der an den  den kleinsten Stufendurchmesser aufweisen  den Kolbenbodenteil angeschweisst ist, kann  mindestens ein in radialer Richtung abstüt-         zendes    Element angeordnet ein.

   Letzteres  kann mittels     Sehweissung    mit     den-    beiden  Rohrteilen des Kolbens verbunden sein, oder  mit dem einen Rohrteil verschweisst und am  andern mittels einer Führung abgestützt sein.  



  Bei Verwendung von Kolbenstangen, die  durch den Zylinder hindurchgehen, kann  zwischen dem Rohrteil, der an den den klein  sten     Stufendurchmesser    aufweisenden Kol  benbodenteil angeschweisst ist, und der Kol  benstange wenigstens ein in radialer Rich  tung abstützendes Element angeordnet sein.  Dieses Element kann mit dem Rohrteil des  Kolbens und der Kolbenstange durch     Schwei-          ssung    verbunden sein, oder es kann mit dem  einen dieser Teile verschweisst und auf dem  andern durch eine Führung abgestützt sein.  



  Zweckmässig ist einer der Kolbenboden  teile des Kolbens in     achsialer    und in radialer  Richtung mit der Kolbenstange fest verbun  den, während die übrigen Kolbenbodenteile  nur in radialer Richtung fest sind, in     ach-          sialer    Richtung aber auf der Kolbenstange  gleiten können. Einzelne der Kolbenboden-      teile des     :Kolbens    können     achsial    beweglich  auf Rohrteilen des Kolben abgestützt sein.  Die     achsial    beweglichen Führungen können  zur Abdichtung eine Stopfbüchse oder eine  Drosseleinrichtung enthalten.  



  Die Zeichnung betrifft drei Ausführungs  beispiele des Erfindungsgegenstandes.  



       Fig.    1 zeigt einen Längsschnitt durch  einen Verdichter;       Fig.    2 und 3 zeigen je einen Stufen  kolben.  



  Die von der Schubstange 1 angetriebene  Kolbenstange 2 in     Fig.    1 ist an den Enden  mittels je     eines    Kreuzkopfes 3     bezw.    4 ;ge  führt, so dass sowohl das Gewicht der Kol  benstange, als auch das Gewicht des Kolbens  5 durch die Kreuzköpfe getragen wird. In  den nachgiebigen Stopfbüchsen 6 und 7 kann  sich die Kolbenstange bei den nicht zu ver  meidenden kleinen     Durchbiegungen    in radia  ler Richtung frei bewegen.  



  Die Stirnflächen des Kolbens sind durch  die Teile 14     bezw.    15 und zwei Ringkolben  flächen durch den Teil 16 gebildet. Diese  Teile sind durch Rohrteile 17     bezw.    18 mit  einander     verbunden.    Der Rohrteil 18, wel  cher an den Teil 15 mit dem kleinsten Stu  fendurchmesser angeschweisst ist, ist von die  sem     Stirnkolbenbodenteil    zum andern     Stirn-          kolbenbodenteil    des Kolbens durchgeführt.  



  Die Verbindung der einzelnen Teile er  folgt durch     Schweissung.    Leicht zugäng  liche Schweissstellen können autogen, schwe  rer zugängliche Schweissstellen mit Vorteil  elektrisch geschweisst werden.  



  Zur     Abstützung    des Rohrteils 18 auf der  Kolbenstange 2 dient ein Stützkörper 19, der  mit dem Rohrteil 18 verschweisst ist und mit  einer passend ausgedrehten Bohrung auf der  Kolbenstange geführt ist. Der Kolben hält  wegen des durchgehenden Rohrteils 9 und  des Stützkörpers 19 ein erhöhtes Wider  standsmoment, wodurch auch die Kolben  stange wesentlich versteift und die Durch  biegung vermindert wird. Es ist deshalb  möglich, den Kolben frei tragend auszubil  den, so dass er im Betrieb mit den Zylinder  laufflächen nicht in Berührung kommt und    allein die Abdichtung durch die Kolbenringe  20 erfolgt.  



  Die Räume 21, 22, 23 und 24 des Zylin  ders können sämtlich als Förderräume aus  gebildet, mit nicht dargestellten Saug- und  Druckventilen verbunden sein, und der Ver  dichter kann als vierstufige Maschine arbei  ten. Es ist aber auch möglich, dass einzelne  der Räume als Ausgleichsräume dienen, und  dass dort ständig ein unveränderlicher Druck  herrscht, so dass keine Verdichtungsarbeit in  dem betreffenden Raum geleistet wird, der  Verdichter wird dann nur drei-     bezw.    zwei  stufig arbeiten.  



  Der Stufenkolben nach     Fig.    2 unterschei  det sich von demjenigen nach     Fig.1    dadurch,  dass der Teil 25 mit dem grössten Stufen  durchmesser nicht geschlossen, von.     U-förmi-          gem    Querschnitt, sondern offen als mit einem  Rand versehene Scheibe ausgebildet ist. Der  Rohrteil 17 ist mit dem Teil 25 verschweisst.  Ausserdem enthält der Teil 25 eine Stopfe  Büchse 26, welche bei Einwirkung grosser  Kräfte dem Teil 25 in     achsialer    Richtung  eine Bewegung auf dem Rohrteil 18 gestat  tet.

   Auch der flache Teil 15, welcher den  kleinsten Stufendurchmesser aufweist, ist  mit einer Stopfbüchse 27 versehen, welche  ein Eindringen von Gasen in das Innere des  Kolbens verhindert und eine     achsiale    Ver  schiebung des Teils 15 auf der Kolbenstange  2 gestattet.  



  Die Kolbenstange 28 des Kolbens nach       Fig.    3 ist nicht durchgehend ausgebildet,  sondern mit dem Teil 29 mittels eines Flan  sches befestigt. Der Teil 29 ist mittels eines  Rohrteils 30 mit dem Teil 31 verbunden. Ein  zweiter Rohrteil 32 verbindet dann die Teile  31 und 33. Da der Kolben nicht selbsttra  gend ausgebildet ist, sind in den Teilen 29  und 32 Einsätze 34 aus Metall mit guten  Laufeigenschaften, z. B. Gusseisen, Bronze,  Weissmetall oder einer Aluminiumlegierung  eingesetzt. Die Einsätze verhindern die Be  schädigung des schweissbaren     Metalles    der  Teile 29, 30, 31 und 33 des Kolbens. Ausser  dem sind in den Teilen 29 und 32 noch Kol  benringe zum Abdichten des Kolbens ange-      ordnet.

   Der Kolben kann zwei- oder drei  stufig arbeiten, je nachdem der an die Ar  beitsfläche 33 anschliessende Raum offen an  eine Druckstufe angeschlossen ist oder über  Saug-     bezw.    Druckventile die beiden andern  Stufen miteinander verbindet.  



  Die Kolbenbodenflächen bildenden Teile  können auch .so ausgebildet     ,sein,    dass sie     mem-          branartig    Dehnungsunterschiede in verschie  denen Rohrteilen     bezw.    der Kolbenstange  aufnehmen und ausgleichen. Rohrteile kön  nen unter sich oder auf der Kolbenstange  durch längliche, beispielsweise aus Blech her  gestellte und radial angeordnete     Abstüt-          zungsteile        gegeneinander    versteift sein.  



  Die Erfindung kann ebensogut wie bei  Arbeitsmaschinen, beispielsweise Verdichtern  und Pumpen, auch bei Kraftmaschinen,     wi:-          Dampfmaschinen,        Gasexpansionsmaschinen.     angewendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Kolbenmaschine mit einem Stufenkolben, der aus mindestens einem Rohrteil und Kol benbodenflächen bildenden Teilen zusammen geschweisst ist, dadurch gekennzeichnet, dass derjenige Rohrteil, der an den Kolbenboden teil mit dem kleinsten Stufendurchmesser, welcher an einer Stirnseite des Kolbens an geordnet ist, angeschweisst ist, von diesen Stirnkolbenbodenteil bis zum andern Stirn kolbenbodenteil des Kolbens durchgeführt ist. UNTERANSPRÜCHE: 1. Kolbenmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben von einer Kolbenstange getragen wird, die durch den Zylinder hindurchgeht und zu beiden Seiten des Zylinders geführt ist.

   <B>2 .</B> Kolbenmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben durch die Zylinderwand geführt ist und an seinen Laufflächen Einsätze aus Me tall mit guten Laufeigenschaften besitzt. 3. Kolbenmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwischen dem Rohrteil, der an den den grössten Stufendurchmesser aufweisenden Kolbenbodenteil angeschweisst ist, und dem Rohrteil, der an den den kleinsten Stufendurchmesser aufweisenden Kol benbodenteil angeschweisst ist, minde stens ein in radialer Richtung abstützen des Element angeordnet ist. 4.

   Kolbenmaschine nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ab stützungselement mittels Schweissung mit den beiden Rohrteilen des Kolbens ver bunden ist. 5. Kolbenmaschine nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstüt- zungselement mit dem einen Rohrteil des Kolbens verschweisst und am andern mit einer Führung abgestützt ist. 6. Kolbenmaschine mit durch den Zylinder hindurchgehender Kolbenstange nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rohrteil, der an den den kleinsten Stufendurchmesser aufwei senden Kolbenbodenteil angeschweisst ist, und der Kolbenstange wenigstens ein in radialer Richtung abstützendes Element angeordnet ist. 7. Kolbenmaschine nach Unteranspruch 6.

   dadurch gekennzeichnet, dass das Ab stützungselement mit dem Rohrteil des Kolbens durch Schweissung verbunden ist. B. Kolbenmaschine nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstüt- zungselement mit dem einen abzustützen den Teil verschweisst und auf dem andern Teil durch eine Führung abgestützt ist. 9. Kolbenmaschine nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstüt- zungselement mit dem Kolbenteil ver schweisst und durch eine Führung auf der Kolbenstange abgestützt ist. 10.

   Kolbenmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Kolbenbodenteile des Kolbens in achsia- ler und radialer Richtung mit der Kol benstange fest verbunden ist, während die andern in radialer Richtung fest sind, in achsialer Richtung aber auf der Kol benstange gleiten können. 11. Kolbenmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Kolben bodenteile des Kolbens, achsial beweg lich, auf Rohrteilen des Kolbens abge stützt sind. 12. Kolbenmaschine nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die achsial beweglich abgestützten Teile zur Abdich tung eine Stopfbüchse enthalten.

   13. Kolbenmaschine nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die achsial beweglich abgestützten Teile zur Ab. dichteng eine Drosseleinrichtung ent halten. 14. Kolbenmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Rohrteile mit verschiedenem Durchmesser durch membranartig wirkende Teile verbunden sind.