CH467956A - Zylinder mit Kolben für Kompressoren und Pumpen für sehr hohe Drücke - Google Patents

Description

  Zylinder     mit    Kolben     für    Kompressoren und Pumpen für sehr hohe Drücke    Die Erfindung betrifft     einen    Zylinder mit Kolben für  Kompressoren und Pumpen für sehr hohe Drücke, mit  einem mittels Kammer- und Kolbenringen gegen die Zy  linderwand abgedichteten Kolbenrohr, welches mittels  einer Zentralschraube und einer offenen Mutter mit der  Kolbenstange verbunden ist, und einer ausserhalb des       Kolbenrohres        angeordneten,        die        Zentralschraube          Dichtung,    wobei die     Zentralschraube    und  das Kolbenrohr     derart    bemessen und ausgebildet sind,

    dass die Verkürzung der Zentralschraube und des Kol  benrohres unter dem     Einfluss    des auf die Stirnflächen  wirkenden Gasdruckes gleich gross sind.  



  Durch das Schweizerische Patent Nr. 428 350 ist  ein Kolben bekannt für Kompressoren und Pumpen für  sehr hohe Drücke, mit Kammer- und Kolbenringen, die  auf einem abgesetzten, mit Gewinde versehenen Schaft  der Kolbenstange oder auf einer besonders ausgebilde  ten Zentralschraube durch Aufschrauben einer offenen  Mutter     zusammengehalten    werden. Dieser Kolben ist  gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung und  Ausbildung des Schaftes der Kolbenstange oder der  Zentralschraube, dass die Verkürzungen des Schaftes  oder der Zentralschraube und des aus den Kammerrin  gen zusammengesetzten     Ringpaketes    unter dem     Einfluss     des auf die Stirnflächen wirkenden Gasdruckes gleich  gross sind.  



  Die Anordnung des Ansaugventils im Boden des  Kolbens von einfachwirkenden Kompressoren ist be  kannt. Bei solchen Kompressoren wird beim Ansaug  hub das Gas durch den hohlen Kolben in den Zylinder  raum hineingesaugt und beim Druckhub durch das  Druckventil ausgestossen, welches im Zylinderboden an  gebracht ist. Diese Anordnung erweist sich in vielen  Fällen als vorteilhaft. Sie ermöglicht es, sehr grosse Ven  tilquerschnitte unterzubringen; denn sowohl der Durch  messer des Ansaugventils wie auch der Durchmesser des  Druckventils können so gross sein wie der Kolben  durchmesser selbst.

   Trotzdem können relativ kleine  schädliche Räume erreicht werden, da zur Unterbrin-         gung    der Ventile keine Taschen benötigt werden, und  die schädliche     Aufheizung    des angesaugten Gases wird  verhindert, die eintreten würde, wenn das Ansaugven  til sich ebenfalls im Zylinderboden befinden würde, wel  cher durch das ausströmende,     erhitzte    Gas erwärmt  wird.  



  Trotz dieser Vorteile sind derartige Ventilanordnun  gen bisher nur bei kleineren Kompressoren für niedrige  Drücke ausgeführt worden. Die Anwendung einer der  artigen Ventilanordnung in Hochdruckkompressoren  war bisher nicht möglich, weil bei einem Hochdruck  kompressor der ohnehin sehr hochbeanspruchte Kolben  durch die Unterbringung einer Bohrung für das ange  saugte Gas     und    eines     Ventils    am Kolbenende zu stark  geschwächt werden würde.  



  Der Zylinder mit Kolben der eingangs bezeichneten       Art    ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass  am inneren Ende des Kolbenrohres ein ringförmiger       Saugventilsitz    angeordnet ist, welcher auf der Stirnfläche  des Kolbenrohres aufliegt, dass die Dichtungsflächen der  zugehörigen Ventilplatte sowie die Dichtung zum Ab  dichten gegenüber der     Zentralschraube    beide     @am    inne  ren, der     Kompressionskammer    zugewandten Ende des       .Ventilsitzes    liegen und dass die     Kammer-    und Kolben  ringe feststehend in dem den Kolben umgebenden Zylin  der angeordnet sind.  



  Damit ist eine Konstruktion geschaffen, die es er  möglicht, auch bei Hochdruckkompressoren für Drücke  von mehreren 1000     atm.    das Saugventil im Kolben un  terzubringen, wodurch eine besonders vorteilhafte Ge  staltung des Kompressionsraumes erzielt wird.  



  Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungs  beispiel des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.       Fig.    1 zeigt den Zylinder mit Kolben im Längs  schnitt,       Fig.    2 ist der dazugehörige Querschnitt.  



  Gemäss     Fig.    1 wird der Kolben durch ein Rohr 24  gebildet. Am inneren Ende des Kolbens wird ein Ventil-      sitz 5 angeordnet, der ringförmige Gestalt hat und mit  einer Reihe im Kreise angeordneter Bohrungen 9 verse  hen ist, welche das Gas unter ringförmige Ventilplatten  6 führen. Die Ringplatte 6 wird in bekannter Weise  von einer Schliessfeder 7 belastet und ihr Hub wird  durch einen Hubfänger 8 begrenzt. Dieser Hubfänger  kann gleichzeitig als     Kolbenmutter    ausgebildet und auf  eine Zentralschraube 10 aufgeschraubt werden, welche  das Kolbenrohr 24 durchdringt und in einem verstärk  ten Kolbenteil 13 verankert ist.  



       iSelbstvertändlich    ist es auch     möglich,denHubfänger     8     mit    einer glatten Bohrung auszuführen und     dahinter     eine Gewindemutter anzuordnen.  



  Von besonderer Wichtigkeit ist die Anordnung der  Bohrungen 9 im Ventilsitz 5. Diese Bohrungen haben  die Aufgabe, das in der Zentralbohrung des Kolben  rohres 24 zuströmende angesaugte Gas unter die Ventil  ringe 6 zu führen. Würden sie nach innen geneigt ange  ordnet werden, so dass sie die Zentralbohrung treffen  würden, so würden hierdurch sehr gefährliche     Kerb-          wirkungen        entstehen,    die einen Bruch des     Ventilsitzes    5  veranlassen könnten. Die Bohrungen 9 werden daher  parallel zur Zylinderachse angeordnet und die Verbin  dung zu der zentralen     Zulaufbohrung    wird durch flache  Nuten herbeigeführt, die keine Kerbwirkung darstellen.  



  Die Zuführung des Gases in die innere Bohrung des  Kolbenrohres 24 kann nicht dadurch geschehen, dass  man das Kolbenrohr 24     mit    Querbohrungen am unteren  Ende versieht, da dies wiederum bei den hohen Bean  spruchungen eine     zu    hohe Kerbwirkung hervorrufen       würde.    Die notwendigen     Zulaufbohrungen    12 werden  infolgedessen in einem besonderen Kolbenteil 13 ange  ordnet, dessen Durchmesser gegenüber dem Kolbenrohr  24 vergrössert ist, so dass die Beanspruchungen hier  niedriger und somit erträglich werden. Das verstärkte  Kolbenteil 13 wird durch eine Dichtung 14 gegen aussen  abgedichtet und das anzusaugende Gas wird durch eine  Querbohrung 15     zugeführt.     



  Um den in der Zentralbohrung des Kolbenrohres 24  benötigten Durchgangsquerschnitt für den     Durchfluss     des Gases zu schaffen, muss die Zentralschraube 10 mit  Nuten oder Abflachungen versehen werden. Dies ist in       Fig.    2 illustriert, wo das Kolbenrohr 24 im Querschnitt  dargestellt ist und wo gezeigt ist, dass die Zentral  schraube 10 z. B. einen dreikantigen     Querschnitt    hat,  um freien     Gasdurchgang    zu gewähren.  



  Am inneren Ende ist die Zentralschraube 10 mit  einer Dichtung 16 gegen den Ventilsitz abgedichtet. Es  ist wichtig, dass die Dichtung 16 am gleichen Ende des  Ventilsitzes 5 liegt wie die Ventilplatten 6. Dadurch wird  eine gleichmässige Beanspruchung des Ventilsitzes 5     er-          zielt,und    zwar eine     ausschliesslicheDruakbeanspruchung     in jeder Achse. Während der Kompression wirkt auf der  Aussenseite konzentrisch der     Kompressionsenddruck,     der den Ventilsitz 5 zusammenzudrücken versucht, und  auf die Stirnseite ebenfalls, so dass eine allseitige Druck  beanspruchung     zustandekommt    und die Bruchgefahr  damit     vermindert    wird.  



  Der Enddruck, welcher auf die vom Dichtungsring  16 abgedichtete     Stirnfläche    der Zentralschraube 10  wirkt, versucht die Zentralschraube 10 zusammenzu  drücken und zu verkürzen. Der Enddruck, der auf die  Stirnfläche des Ventilsitzes 5 ausserhalb der Dichtung  16 wirkt, versucht, den     Ventilsitz    5 :und das Kolbenrohr  24     zusammenzudrücken    und zu verkürzen.

   Gemäss dem    erfinderischen Gedanken des Schweizerischen Patents  Nr. 428 350 wird der Durchmesser des Dichtungsringes  16 so     gewählt,    dass die Verkürzung der Zentralschraube  10 unter     diesem        Einflugs        genau        gleich        gross        isst    wie die       Verkürzung    der äusseren Kolben.

   Dadurch tritt auch in  folge Deformation unter Last keine gegenseitige Ver  schiebung der äusseren und inneren     Kolbenteile    ein, und  das Gewinde, mit welchem der Hubfänger 8 auf die Zen  tralschraube 10 aufgeschraubt ist, ist     infolgedessen    kei  ner Wechselbeanspruchung unterworfen.  



  Die Vorteile, welche durch diese Konstruktion für  den Bau eines     Hochdruckzylinders    erreicht werden kön  nen,     sind        in        Fig.    1     ;sehr        'klar        illustriert.    Der Kolben läuft  in einer     Zylinderbüchse    17, die eine rein zylindrische Ge  stalt besitzt.

   Diese     Zylinderbüchse    wird abgeschlossen  durch den     Druckventilsitz    18, der     ebenfalls    eine äusserst  einfache zylindrische Gestalt     mit    nur einer zentralen  Bohrung, d. h. ohne jede     Kerbwirkung,    aufweist.  



  Die Zentralbohrung des     Ventilsitzes    18 wird durch  einen     Druckventilkegel    19 verschlossen, welcher wie  derum in einem     ringförmigen    Körper 20     gelagert    ist. Es  ist daher möglich,     sämtliche        Teile    eines solchen Zylin  ders, als Scheiben oder Zylinder,     mit        konzentrischen     Bohrungen auszuführen und     somit    von irgendwelchen  Kerbwirkungen     vollkommen    freizuhalten.  



  Der Kolben wird durch     ruhende    Dichtungsringe 21  bekannter Konstruktion abgedichtet. Diese Dichtungs  ringe     liegen    in Nuten, die     gebildet    werden durch das       Aufeinanderschichten    von     Unterlagringen    22 und Zwi  schenringen 23. Die     Zylinderbüchse    17 wird entspre  chend verkürzt, um Raum für die benötigte     Anzahl    Zwi  schenringe 23 und     Unterlagringe    22 zu schaffen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Zylinder mit Kolben für Kompressoren und Pumpen für sehr hohe Drücke, mit einem mittels Kammer- und Kolbenringen gegen die Zylinderwand abgedichteten Kolbenrohr, welches mittels einer Zentralschraube und ,einer offenen Mutter mit der Kolbenstange verbunden ist, und einer ausserhalb des Kolbenrohres angeordneten, die Zentralschraube umschliessenden Dichtung, wobei die Zentralschraube und das Kolbenrohr derart bemessen und ausgebildet sind,

   dass die Verkürzung der Zen tralschraube und des Kolbenrohres unter dem Einfluss des auf die Stirnflächen wirkenden Gasdruckes gleich gross sind, dadurch gekennzeichnet, dass am inneren Ende des Kolbenrohres (24) ein ringförmiger Saugven- tilsitz (5) angeordnet ist, welcher auf der Stirnfläche des Kolbenrohres (24) aufliegt, dass die Dichtungsflächen der zugehörigen Ventilplatte (6) sowie die Dichtung (16) zum Abdichten gegenüber der Zentralschraube (10) beide am inneren, der Kompressionskammer zuge wandten Ende des Ventilsitzes (5)

   liegen und dass die Kammer- und Kolbenringe (21, 22, 23) feststehend in dem den Kolben umgebenden Zylinder angeordnet sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Zylinder mit Kolben nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Zentralschraube mit Ab- flachungen bzw. Nuten versehen ist, um den notwendi gen freien Querschnitt für den Durchgang des angesaug ten Mediums zu schaffen.

   2. Zylinder mit Kolben nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (12) zur Zuführung des angesaugten Me- diums in einem Kolbenteil (13) untergebracht sind, des sen Aussendurchmesser grösser ist als derjenige des Kol benrohres. 3. Zylinder mit Kolben nach Patentanspruch oder einem der vorangehenden Unteransprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Hubfänger (8) des Saugventiles als Kolbenmutter ausgebildet und auf die Zentral schraube (10) aufgeschraubt ist.