CH632563A5 - Zylinder fuer einen kolbenverdichter. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinder für einen Kolbenverdichter mit einem kegelförmigen oberen Bereich, einem zylindrischen mittleren Bereich, einem kegelförmigen unteren Bereich, schräg zur Zylinderachse im oberen und im unteren Bereich sitzenden Ventilen, einer Zylinderbüchse und mit Kühlmittelräumen, wobei der Zylinder geteilt und abgedichtet ist.

Der Zylinder kann Anwendung finden als einfach- oder bevorzugt doppeltwirkender Verdichterzylinder von ölge-schmierten oder trockenverdichtenden Kolbenverdichtern jeglicher Bauart, z.B. liegend, bevorzugt stehend und V-förmig, aber auch W-förmig. Die mögliche ausnahmsweise Anwendung als einfach wirkender Zylinder besteht darin, dass zwei Zylinder mit zwischenliegendem Ausgleichsraum hintereinander bzw. übereinander angeordnet sind. Die dem Ausgleichsraum benachbarte Seite des Zylinders ist dann von Arbeit befreit. Sie enthält keine Saugventile, die Druckventile sind geschlossen.

Ein bekannter Zylinder der eingangs genannten Gattung besitzt einen dreiteiligen Aufbau (US-PS 3 072 317). Der Zylinder ist dabei zwischen dem kegelförmigen oberen Bereich und dem zylindrischen mittleren Bereich sowie zwischen letzterem und dem kegelförmigen unteren Bereich geteilt. Lufteintritt und -austritt liegen einander diametral gegenüber am Mittelteil und verzweigen sich jeweils in die kegelförmigen Ober- und Unterteile. Bei der bekannten Anordnung sind deshalb zwei Flachdichtungen notwendig. Es müssen relativ viel Schrauben eingesetzt werden, um die notwendige Anpresskraft zu erhalten. Ausserdem ist ein gleichmässiger Schraubenabstand einzuhalten. Dennoch können sich beim Anziehen der Schrauben Verformungen der Zylinderwandung oberhalb und unterhalb des mittleren zylindrischen Teiles ergeben.

Neben diesem dreiteiligen Zylinder sind weiterhin bekannt:

a) Einteilige Zylinder mit rechtwinkelig zur Zylinderachse angeordneten Ventilen (VDI-Zeitschrift 101, v.

21. April 1959, S. 480; US-PS 2 506 162, Fig. 1);

b) zweiteilige Zylinder, bestehend aus dem eigentlichen Zylinderteil mit rechtwinkelig zur Zylinderachse angeordneten Ventilen und einem Deckelteil mit achsparallel zur Zylinderachse angeordneten Ventilen (allgemein bekannt).

Der Erfindung liegt, ausgehend vom eingangs beschriebenen Zylinder mit schräg angeordneten Ventilen, die Aufgabe zugrunde, eine höhere Gestaltfestigkeit d.h. eine höhere Steifigkeit des Zylinders, mit gleichmässigerem Spannungsverlauf bei mechanischer und thermischer Beanspruchung, zu erreichen und eine gute Abdichtung zu erzielen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass erfindungs-gemäss der Zylinder aus zwei gleichen, durch den gesamten Zylinder durchquerende Zuganker miteinander verbundenen, über die Zylinderbüchse zentrierten und mit mindestens zwei Dichtungsringen abgedichteten, mit kegelförmigen Böden versehenen Hälften besteht und dass die Kühlmittelräume zur Teilungsebene hin offen sind, die zwei Dichtungsringe als O-Ringe ausgebildet sind und an den Stirnseiten der Hälften, in der Teilungsebene beidseitig der Kühlmittelräume umlaufend, liegen.

Diese zweiteilige Ausführung hat neben der vereinfachten gusstechnischen Herstellung der Hälften den entscheidenden Vorteil gegenüber der bekannten dreiteiligen Ausführung mit Flachdichtungen, dass bereits die gewölbeförmigen Hälften für sich verformungssteifer sind als flache Deckelteile. Sehr vorteilhaft ist, dass sie die gleiche Steifigkeit besitzen. Sie können mit ihren Metallflächen unmittelbar gegeneinander verspannt werden. Bei betriebsmässiger Belastung ist somit die Wechselbeanspruchung der Zuganker geringer.

Die O-Ringe dichten die Kühlmittelräume nach aussen und innen hin ab. Sie können dabei in Nuten einer der beiden Zylinderhälften liegen. Der durch die offenen Kühlmittelräume erreichte gusstechnische Vorteil bleibt davon unberührt, ebenso die prinzipielle Gleichheit der Hälften.

Zweckmässig sind die die Kühlmittelräume durchquerenden Zuganker mit eingewalzten konzentrischen Rohren abgedichtet, womit eine weitere Leckgefahr beseitigt ist.

Zur Sicherung der Abdichtung des Zylinderinnenraumes und zur Verbesserung der Passung besitzt die Zylinderbüchse zweckmässig einen äusseren Bund, der spielfrei an entsprechende Ausnehmungen in den Zylinderhälften angepasst ist.

Wenn grossräumige, bis zur Teilungsebene reichende Gasspeicher auf der Saug- und der Druckseite vorgesehen sind, die zur Teilungsebene hin geschlossen, seitlich jedoch offen sind, wird vorteilhaft die Gaspulsation verringert. Daraus ergeben sich in Verbindung mit dem gleichmässigen An- und Abströmen des Gases aufgrund der schrägen Anordnung der Ventile in den kegelförmigen Böden eine Reduzierung des Energieaufwandes und eine Erhöhung der Ventilstandzeit. Solche Gasspeicher bzw. Puffer sind zum beschriebenen Zweck an sich bekannt (US-PS 2 506 162). Sie befinden sich auch im bekannten Fall - im Gegensatz zum üblichen seitlichen Anflanschen von kugelförmigen Puffern - bereits im Zylinder selbst, und zwar in seinem Mantel. Die erfindungs-gemässe Zylindergestaltung erlaubt eine entsprechende Anordnung direkt in den Zylinderhälften, wobei dennoch die bezweckte hohe Gestaltsfestigkeit erhalten bleibt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Zylinder und einen Teilschnitt gemäss der Schnittlinie C-D in Fig. 2,

Fig. 2 ein Schnittbild durch den Zylinder gemäss der gebrochenen Schnittlinie A-B in Fig. 1,

Fig. 2a eine Draufsicht von der linken Seite her auf den Zylinder gemäss Fig. 1,

Fig. 3 ein Beispiel für den Einsatz des Zylinders nach den Fig. 1 und 2 in einer Gesamtanordnung und

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Gesamtanordnung gemäss Fig. 3.

Gemäss den Figuren 1 und 2 besteht der Zylinder aus zwei Zylinderhälften 10,12, die durch Zuganker 14 miteinander verbunden sind. Vorzugsweise dienen hierzu vier Zuganker 14. Die entsprechenden Bohrungen 16 sind aus Figur 1 ersichtlich.

Mittels eines hierfür an sich bekannten Werkzeuges sind in diese Bohrungen 16 Rohre 15 eingewalzt, d.h. derart aufgeweitet, dass ein Flüssigkeitsverschluss entsteht. Sie liegen auf einem inneren Teilkreis, wogegen auf einem äusseren Teilkreis Bohrungen 18 für Schrauben 20 liegen, die lediglich zur Absicherung der Dichtung dienen.

In der Teilungsebene 22 der Hälften 10 und 12 liegen umlaufende O-Ringe 24, die in Nuten der unteren Hälfte 12 eingelassen sein können. In den Hälften 10 und 12 befinden sich zur Teilungsebene 22 hin offene Kühlmittelräume 26 und 28, vorzugsweise Kühlwasserräume. Die Hälften 10 und 12 sind also in diesen Bereichen doppelwandig. Die Kühlmittelräume 26 und 28 werden also durch die O-Ringe 24 nach aussen und innen hin abgedichtet.

Jede Zylinderhälfte 10,12 verfügt über einen kegelförmigen, Ventilnester 32 und 34 bzw. 30 und 36 beherbergenden Boden 38 bzw. 40. Auf der Saug- und auf der Druckseite sind grossräumige Gasspeicher 42 und 44 vorgesehen. Dabei kann die Orientierung von Druck- und Saugseite beliebig sein. Die Gasspeicher 42 und 44 sind durch Ventile vom Verdichtungsraum 46 getrennt. Im zylindrischen mittleren Bereich befindet sich die die beiden Zylinderhälften 10 und 12 zentrierende Zylinderbüchse 48, die symmetrisch zur Teilungsebene des Zylinders einen Bund 49 aufweist, der spielfrei in Ausnehmungen 51 der beiden Zylinderhälften 10, 12 eingepasst ist, die gemeinsam eine zur Teilungsebene symmetrische und umlaufende Nut bilden. Die Zylinderbüchse 48 ist auch in ihren weiteren Bereichen toleranzmässig eng an die Zylinderinnenseite angepasst. Der Kolben ist nicht dargestellt; angedeutet ist seine Bewegungsrichtung durch einen 5 Doppelpfeil 50. Am Grund jedes kegelförmigen Bodens 38 und 40 befindet sich eine Bohrung 52 bzw. 54. In mindestens eine der beiden Bohrungen 52,54, in deren erweiterten Teil, wird eine Stopfbüchse eingesetzt, durch die die Kolbenstange geführt wird (nicht dargestellt).

io In Figur 2a ist der Gaseintritt bzw. -austritt dargestellt. Dieser ist durch eine Leiste 56 in zwei Teilkanäle 58 geteilt. Die beiden Zylinderhälften 10 und 12 werden gegossen,

wobei wegen der offenen Kühlwasserräume 26 und 28 die Kernlagerung und die Entfernung des Kerns (Putzen) i5 erleichtert sind. Durch die symmetrisch gleichen Zylinderhälften 10,12 verringern sich natürlich auch die Modelleinrichtungskosten.

Lediglich beispielsweise ist in den Figuren 3 und 4 eine Anwendung des Zylinders innerhalb einer doppelstufigen 20 Verdichteranordnung in V-förmiger Bauweise gezeigt. Dabei bildet ein Triebwerksgehäuse 110 den tragenden Bestandteil. Es verfügt über eine Antriebswelle 112, an die ein Elektromotor 114 angeschlossen ist. Die beiden Zylinder 116 und 118 sind an Gehäusehälsen 120,122 des Triebwerksgehäuses 25 110 befestigt, wozu die verlängerten Zuganker 14 dienen können. Die geometrischen Zylinderachsen 124 und 126 schliessen dabei vorzugsweise einen Winkel von 90° ein.

Zwischen den Zylindern 116 und 118 befindet sich eine ^ erste Baueinheit 128 aus einem Kühler 130, einem Abscheider 132 und einem Pulsationsdämpfer 134. An die freie Seite des ersten Zylinders 116 ist bei Luftzuführung ein Filter 136 angeschlossen, bei Gaszuführung ein Puffer, an die freie Seite des zweiten Zylinders 118 eine zweite Baueinheit 138, die 35 ebenfalls aus einem Kühler 140, einem Abscheider 142 und einem Pulsationsdämpfer 144 besteht.

Neben dieser Anwendung ist der erfindungsgemässe Zylinder jedoch auch für eine Hubkolbenmaschine mit Massenausgleich einsetzbar, wie sie z.B. aus der DE-PS 723,713 40 bekannt ist. Eine der beiden Bohrungen 52,54 ist in diesem Fall verschlossen, durch die andere ist die Kolbenstange zum Kreuzkopf hin geführt.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

632563 PATENTANSPRÜCHE

1. Zylinder für einen Kolbenverdichter mit einem kegelförmigen oberen Bereich, einem zylindrischen mittleren Bereich, einem kegelförmigen unteren Bereich, schräg zur Zylinderachse im oberen und im unteren Bereich sitzenden Ventilen, einer Zylinderbüchse und mit Kühlmittelräumen, wobei der Zylinder geteilt und abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass er aus zwei gleichen, durch den gesamten Zylinder durchquerende Zuganker (14) miteinander verbundenen, über die Zylinderbüchse (48) zentrierten und mit mindestens zwei Dichtungsringen (24) abgedichteten, mit kegelförmigen Böden versehenen Hälften (10,12) besteht und dass die Kühlmittelräume (26,28) zur Teilungsebene hin offen sind, die zwei Dichtungsringe als O-Ringe (24) ausgebildet sind und an den Stirnseiten der Hälften (10, 12), in der Teilungsebene beidseitig der Kühlmittelräume (26, 28) umlaufend, liegen.

2. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kühlmittelräume (26,28) durchquerenden Zuganker (14) mit eingewalzten konzentrischen Rohren (15) abgedichtet sind.

3. Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch bis zur Teilungsebene reichende Gasspeicher (42,44) auf der Saug- und der Druckseite, die zur Teilungsebene hin geschlossen, seitlich jedoch offen sind.

4. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbüchse (48) symmetrisch zur Teilungsebene des Zylinders einen äusseren Bund (49) besitzt, der spielfrei an entsprechende Ausnehmungen (51) in den Zylinderhälften (10,12) angepasst ist.