[0001] Die Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor zum oelfreien Verdichten eines Gases,
insbesondere von Sauerstoff, mit mindestens einem freifliegend gelagerten Kolben,
der über eine Kolbenstange mit einem Kreuzkopf verbunden ist, wobei die Kolbenstange
kreuzkopfseitig in einem Führungslager und zylinderseitig in einer Stopfbüchse gleitet.
[0002] Bei solchen Kompressoren, bei denen das Führungslager meistens noch mit Oelabstreifringen
versehen ist, lässt sich nicht vermeiden, dass sich auf der Kolbenstange ein dünner
Oelfilm auf dem durch das Führungslager gleitenden Abschnitt der Kolbenstange bildet.
Bei mangelhaften Funktionieren der Oelabstreifringe, z.B. infolge langsamer Abnützung,
kann dieser Oelfilm auf der Kolbenstange zu wandern beginnen und so in Richtung Stopfbüchse
vorstossen, was besonders dann verhindert werden muss, wenn der Kolbenkompressor zum
Verdichten von Sauerstoff dient. Um ein Vordringen von Oel in Richtung Stopfbüchse
zu behindern, war es bisher üblich, auf der Kolbenstange einen Gummiring anzuordnen,
der mittels einer Schlauchfeder an die Kolbenstange gepresst wird, die überdies eine
Einschnürung aufweist, in die sich der Gummiring mit seiner Innenfläche einbettet.
Der Gummiring hält zwar das Vordringen des Oelfilms auf der Kolbenstange auf, er wird
aber oberflächlich selber nass und kann so zum Schleuderring für Oeltropfen werden,
die sich auf ihm selbst bilden. Auch von den Windungen der Schlauchfeder können Oeltropfen
direkt abgeschleudert werden, weil die Schlauchfeder gegenüber der Umfangsfläche des
Gummirings herausragt. Es können also gleichwohl vom Gummiring und/oder von der Schlauchfeder
abgeschleuderte Oeltropfen in den Bereich der Stopfbüchse gelangen.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenkompressor der eingangs genannten
Art dahingehend zu verbessern, dass kein Oel mehr in den Bereich der Stopfbüchse gelangt,
sei es durch Vordringen als Oelfilm auf der Kolbenstange oder sei es durch Abschleudern
von Oeltropfen.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass auf der Kolbenstange zwischen
dem Führungslager und der Stopfbüchse ein Ring aus porösem Werkstoff angeordnet ist
und dass der Ring eine zum Aufnehmen einer Schlauchfeder bestimmte Umfangsnut aufweist,
deren Tiefe - von aussen quer zur Längsachse der Kolbenstange gemessen - mindestens
so gross ist, wie der Aussendurchmesser einer Windung der Schlauchfeder.
[0005] Dadurch das der erfindungsgemässe Ring aus porösem Material besteht, wird auf der
Kolbenstange vordringendes Oel von dem Ring aufgesaugt und in ihm gespeichert. Bevor
der Ring mit Oel gesättigt ist, wird es aus dem Ring durch Waschen entfernt, und der
Ring wird dann wieder eingebaut. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den mit Oel
angereicherten Ring durch einen trockenen Ring zu ersetzen. Da nur kleine Oelmengen
unterwegs sind, dauert es lange bis das Ringvolumen gesättigt ist. Durch die beanspruchte
Tiefe der Umfangsnut wird erreicht, dass die Schlauchfeder nicht mehr gegenüber der
Aussenfläche des Ringes herausragt, so dass sich allfällig an den Windungen der Schlauchfeder
ansammelnde Oeltropfen innerhalb der Umfangsnut bleiben und nicht aus dem Bereich
des Ringes weggeschleudert werden können.
[0006] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematisch vereinfachten Längsschnitt durch einen Kompressor und
Fig. 2 das Detail A in Fig. 1 in grösserem Massstab.
[0007] Gemäss Fig. 1 weist der z.B. zum Verdichten von Sauerstoff bestimmte Kolbenkompressor
der Vertikalbauart ein Kurbelgehäuse 1 auf, in dem eine nicht näher dargestellte Kurbelwelle
gelagert ist, deren Kurbelzapfen 2 gelenkig mit einer Schubstange 3 verbunden ist.
Das obere Ende der Schubstange 3 ist mit einem Zapfen 4 gelenkig verbunden, der Teil
eines vertikal geradlinig auf und ab beweglichen Kreuzkopfes 5 ist. Am Kreuzkopf 5
ist das untere Ende einer Kolbenstange 6 befestigt, die an ihrem oberen Ende einen
Kolben 7 trägt. Die Kolbenstange 6 gleitet in einem Führungslager 8, das am oberen
Ende des Kurbelgehäuses 1 an diesem befestigt ist und das an seinem aus dem Kurbelgehäuse
herausragenden Ende mit Oelabstreifringen 9 versehen ist.
[0008] Der Kolben 7 befindet sich in einem Zylindergehäuse 10, das an seinem unteren Ende
mit einer Stopfbüchse 11 versehen ist, die die Kolbenstange 6 - ebenso wie das Führungslager
8 und die Oelabstreifringe 9 - eng anliegend umgibt. Auf diese Weise ist der Kolben
7 freifliegend im Zylindergehäuse 10 gelagert. Die zylindrische Aussenfläche des Kolbens
7 ist mit Labyrinthnuten 7′ versehen, so dass sich im Betrieb des Kompressors der
Kolben 7 auf und ab bewegt, ohne die benachbarte Zylinderfläche 10′ zu berühren. Zwischen
dem Zylindergehäuse 10 und dem Kurbelgehäuse 1 ist ein Distanzstück 12 vorgesehen,
das die beiden Gehäuse 1 und 10 verbindet.
[0009] Im Bereich des Distanzstückes 12 ist auf der Kolbenstange 6 ein im wesentlichen rechteckigen
Querschnitt aufweisender Ring 15 angeordnet, der wie Fig. 2 zeigt, fest auf der Kolbenstange
6 sitzt und sich mit dieser zusammen im Betrieb des Kompressors bewegt. Zu diesem
Zweck ist in die Kolbenstange 6 eine Einschnürung 14 eingearbeitet, in die der Ring
15 mit seiner entsprechend geformten Innenfläche ragt. Der Ring 15 wird dabei durch
eine Schlauchfeder 13 gegen die Kolbenstange 6 gepresst.
[0010] Der Ring 15 besteht aus porösem Werkstoff, der im Stande ist, an der Kolbenstange
6 von unten nach oben vordringende Oeltröpfchen aufzusaugen und in sich zu speichern.
Als Werkstoff kommen dafür in Frage z.B. ein eine poröse Struktur aufweisender Kunststoff
aus Polyurethan oder ein aus Aluminiumkörnern mit einem Kunststoff als Bindemittel
verklebter Körper oder auch ein poröser Körper aus Zellstoff. Wesentlich ist, dass
der Ring 15 sowohl im eingebauten oelfreien Zustand wie auch im mit Oel vollgesogenen
Zustand in seiner Form stabil bleibt.
[0011] Zum Aufnehmen der Schlauchfeder 13 weist der Ring 15 auf seiner Aussenseite eine
in Umfangsrichtung verlaufende Nut 16 auf, deren Tiefe t - quer zur Längsachse 6′
der Kolbenstange gemessen - mindestens so gross ist wie der Windungsdurchmesser d
der Schlauchfeder 13. Durch diese Bemessungsvorschrift wird erreicht, dass die Schlauchfeder
13 nicht gegenüber der äusseren Umfangsfläche des Ringes 15 vorsteht. Je nach Werkstoffwahl
ist der Ring entweder quer zu seinem Umfang nicht aufgeschnitten oder einmal aufgeschnitten,
so dass er sich beim Montieren elastisch aufweiten lässt, oder er besteht aus mindestens
zwei Ringsegmenten.
1. Kolbenkompressor zum oelfreien Verdichten eines Gases, insbesondere von Sauerstoff,
mit mindestens einem freifliegend gelagerten Kolben, der über eine Kolbenstange mit
einem Kreuzkopf verbunden ist, wobei die Kolbenstange kreuzkopfseitig in einem Führungslager
und zylinderseitig in einer Stopfbüchse gleitet, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kolbenstange zwischen dem Führungslager und der Stopfbüchse ein Ring
aus porösem Werkstoff angeordnet ist und dass der Ring eine zum Aufnehmen einer Schlauchfeder
bestimmte Umfangsnut aufweist, deren Tiefe - von aussen quer zur Längsachse der Kolbenstange
gemessen - mindestens so gross ist, wie der Aussendurchmesser einer Windung der Schlauchfeder.
