Plunger-Kühlungseinrichtung an Hochdruck-Kompressoren. Die Plunger von Hochdruck-Kompresso ren müssen mit Metallstopfbüchsen abge dichtet werden, da die bei niederen Drücken üblichen Kolbenringe eine zu grosse Abnüt zung aufweisen würden. Infolge der hohen spezifischen Flächendrücke entwickelt sich in diesen Stopfbüchsen eine beträchtliche Reibungswärme, deren Abführung durch eine Plunger-Kühlung vorteilhaft ist, da bei geringerer Temperatur die Schmierfähigkeit des Öls besser ist.
Die häufig angewendete Innenkühlung des Plungers durch Wasser hat indessen ver schiedene unangenehme Eigenschaften. Der hoch beanspruchte Plunger wird durch die Innenbohrung geschwächt; die Zu- und Ab führung des Kühlwassers durch Gelenk- oder Posaunenrohre ist schwierig abzudich ten und stellt eine Komplikation der Ma schine dar, die zu Störungen Anlass geben kann.
Vor allem aber entsteht durch die An wesenheit von Wasser im Innern des Plan- gers die Gefahr von Korrosionsdauerbrü- chen, die weder durch eine Kupferausklei dung der Bohrung noch durch die Zugabe von Korrosionsschutzöl zum Kühlwasser mit Sicherheit vermieden werden kann.
Dabei ist der erreichte Kühleffekt nur beschränkt, da die Kühlbohrung im Innern des Plangers nur einen sehr kleinen Durchmesser haben darf, um diesen nicht zu sehr zu schwächen; infolgedessen ist die wärmeabgebende Innen Läche sehr viel kleiner als die wärmeauf nehmende Aussenfläche des Plangers. Durch die Verwendung von Öl an Stelle von Wasser kann die Gefahr von Korro- sionsdauerbrüchen zwar ausgeschaltet wer den;
indessen wird der Kühleffekt dadurch weiter verschlechtert, da die spezifische Wärme von Öl nur einen Teil derjenigen von Wasser ausmacht. Überdies ist dabei eine Rückkühlanlage für das Öl und eine besondere Umwälzpumpe notwendig, was eine zusätzliche Komplikation der Maschine bedeutet.
Um die Nachteile der Innenkühlung zu vermeiden, hat man auch schon eine Aussen kühlung des Plungers mit Öl ausgeführt. Bei dieser Art der Kühlung wird an der dem Kompressionsraum abgekehrten Seite der Stopfbüchse eine besondere Kühlkammer an geordnet, die vom Kühlöl durchspült wird.
Da das Kühlöl unmittelbar mit der durch Reibung erwärmten Oberfläche des Plangers in Berührung kommt, lässt sich eine gute Kühlwirkung erreichen. Indessen wird die Baulänge der Stopfbüchse insbesondere da durch vergrössert, dass die Kühlkammer an beiden Enden mit besonderen Abdichtungs ringen versehen werden mass, um zu grosse Verluste an Kühlöl zu vermeiden.
Trotzdem lässt sich nicht verhindern, dass bei der Ilin- und Herbewegung des Plangers etwas von dem Kühlöl durch die Stopfbüchse hindurch gezogen wird und in den Kompressionsraum gelangt, wodurch sich der Ölverbrauch des Kompressors erhöht. Die notwendige Um wälzpumpe und der Rückkühler für das Kühlöl bilden auch bei dieser Anordnung eine unvermeidliche Beigabe.
Diese Nachteile werden erfindungsgemäss durch eine äussere Kühlung des Plungers mit Gas beseitigt.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes veranschaulicht. Beim Ausfüh rungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist der Plunger 1 nach hinten durch eine metallische Stopf büchse 3 von üblicher Bauart abgedichtet; vor dem Austritt ins Freie ist der Plunger 1 hinter der Stopfbüchse 3 durch eine Vorstopf büchse 4 von üblicher Bauart noch zusätzlich abgedichtet, um Gasverluste nach aussen auch dann unmöglich zu machen, wenn die Hauptstopfbüchse 3 nicht vollkommen ab dichten sollte.
Zwischen der Hauptstopf- bücbse 3 und der Vorstopfbüchse 4 befindet sich ein als Kühlkammer dienender Raum 5, durch den mittels der Leitung 6 das in den Kompressionsraum 2 von der vorangehenden Stufe her eingesaugte kalte Gas hindurch geleitet wird. Der kräftige Gasstrom, der die Aussenseite des Plungers umspült, ergibt eine vorzügliche Kühlung, da die Wärme übergangszahl bei der verhältnismässig grossen Gasdichte hoch ist. Die Anordnung zeichnet sich daneben durch eine ausser ordentliche Einfachheit und Betriebssicher heit aus, da sie keinerlei zusätzliche Organe erfordert.
Die Vergrösserung der Baulänge hält sich in mässigen Grenzen, da an den Enden der Kühlkammer keine zusätzlichen Abdichtungsringe eingebaut werden müssen, und der Ölverbrauch der Maschine wird nicht beeinflusst.
Das durch die Kühlkammer 5 hindurch gesaugte Gasgewicht ist im Verhältnis zu der abzuführenden Wärmemenge sehr gross, so dasseine merkliche Erwärmung des Gases und damit eine Verschlechterung des volu- metrischen Wirkungsgrades und eine Er höhung des Kraftbedarfs nicht eintritt.
Statt, wie in Fig. 1 dargestellt, das durch die Kühlkammer 5 strömende Gas der letz ten Stufe des Kompressors zuzuführen, kann man es auch von einer beliebigen andern Stufe des Kompressors ansaugen lassen. Der erzielte Kühleffekt bleibt dabei gleich, weil das durchströmende Gasgewicht ebenfalls gleich bleibt. Die Durchströmquerschnitte in der Kühlkammer 5 müssen entsprechend vergrössert werden, da bei geringerem Druck das durchströmende Gasvolumen grösser ist; die Vorstopfbüchse 4 wird durch den ge ringeren Druck stärker entlastet.
Um eine gleichmässigere Gasströmung in der Kühlkammer 5 zu erreichen, kann in der Saugleitung 6 ein Windkessel vorge sehen werden. Häufig wird bei Hochdruck-Kompresso ren der Plunger der letzten Stufe nach hin ten nicht ins Freie geführt und dort an einen Zwischenkreuzkopf angekuppelt, son dern unmittelbar an dem Kolben einer an dern Stufe befestigt, um die Baulänge zu verkürzen. Bei einer solchen Anordnung ge staltet sich die Gaskühlung wie hier vorge sehen besonders einfach, weil sie keine Än derung der Zylinderbauart und keine Ver grösserung der Baulänge nötig macht.
In Fig. 2 ist ein Beispiel dieser An ordnung schematisch dargestellt, wobei mit den gleichen Zahlen wieder die gleichen Teile bezeichnet sind wie in Fig. 1.
Der Plunger 1 ist hier unmittelbar auf dem Kol ben 7 einer andern Kompressorstufe befe- stigt, deren zugehöriger Kompressionsraum 8 sich unter dem Kolben 7 befindet, damit die von den Kompressionsräumen 2 und 8 her ausgeübten Kolbenkräfte entgegengesetzt gerichtet und möglichst gleich gross sind.
Über dem Kolben 7 befindet sich ein Kom munikationsraum 9, in dem keine Kompres sion des Gases stattfindet. Das im Kompres sionsraum 8 angesaugte kalte Gas wird er findungsgemäss zuerst durch den Kommuni kationsraum 9 geleitet, wo es den Plunger 1 umspült und dabei abkühlt.
Da bei dieser Anordnung der Plunger nicht ins Freie aus- tritt, ist die Vorstopfbüchse 4 entbehrlich; auch eine besondere Kühlkammer 5 ist. nicht mehr nötig, da der Kommunikationsraum deren Funktion übernimmt.
Selbstverständlich kann an Stelle des einfachen Scheibenkolbens 7 auch ein mehr fach abgestufter Differentialkolben treten, dessen verschiedene Absätze verschiedenen Kompressorstufen dienen; lediglich an der Oberseite dieses Kolbens muss immer ein nicht arbeitender Kommunikationsraum lie gen, der die Funktion der Kühlkammer zu übernehmen hat. Das durch den Kommuni kationsraum geleitete kalte Gas kann dabei dem Saugstutzen einer beliebigen Stufe zuge führt werden.
Bei Kompressoren für sehr hohe Drücke, sogenannten Hyperkompressoren, kann es angezeigt sein, statt nur die letzte auch noch die vorletzte Stufe mit metallischer Stopfbüchse statt mit Kolbenringen abzu dichten. Es versteht sich ohne weiteres, dass in einem solchen Falle die Gaskühlung der Plunger für beide Stufen angewendet wer den kann. Dabei kann das durch die Kühl räume der beiden Plunger strömende Gas von zwei verschiedenen Kompressorstufen angesogen werden, oder es kann der gleiche Gasstrom nacheinander durch beide Kühl räume geleitet werden, bevor er von einer Kompressorstufe angesogen wird.