DE10042214C2 - Piston compressor with dynamic mass balancing in the area of crank drives, especially for rail vehicles (balancing connecting rods) - Google Patents
Piston compressor with dynamic mass balancing in the area of crank drives, especially for rail vehicles (balancing connecting rods)Info
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor mit einem dynamischen Massenaus gleich im Bereich der Kurbeltriebe, insbesondere für Schienenfahrzeuge, der im we sentlichen aus einer eine Drehbewegung erzeugenden Antriebseinheit und einer nachgeschalteten Verdichtereinheit besteht, welche im wesentlichen aus mehreren von an einem Gehäuse für eine Kurbelwelle angeordneten topfartigen Zylindern mit jeweils zugeordneten Kolben besteht, wobei die über die Antriebseinheit angetriebe ne Kurbelwelle ihre Drehbewegung über je ein Pleuel in eine lineare Bewegung für den zugeordneten Kolben zum Komprimieren von Luft umwandelt.The invention relates to a piston compressor with a dynamic Massenaus same in the field of crank drives, especially for rail vehicles, which in the we substantial from a drive unit generating a rotary movement and one downstream compressor unit consists essentially of several of pot-like cylinders arranged on a housing for a crankshaft each assigned piston, which is driven by the drive unit ne crankshaft their rotary motion via a connecting rod each in a linear movement for the associated piston Compressing air converts.
Auf dem Gebiet des Schienenfahrzeugbaus kommt in zunehmendem Maße Leicht bau zur Anwendung. So werden Wagenkastenstrukturen aus Aluminium- Strangpressprofilen oder Trägerstrukturen aus Dünnblech eingesetzt, die jedoch häufig eine Anzahl von Eigenfrequenzen nahe der Drehzahl des Kolbenkompressors der Luftbeschaffungsanlage aufweisen, wobei über dabei auftretende Resonanzer scheinungen größere Schwingungsamplituden in einem störenden, mit menschli chen Sinnesorganen wahrnehmbaren Frequenzbereich entstehen. Häufig können mit herkömmlichen Kolbenkompressoren bestehende Spezifikationen über zulässige Körperschallpegel nicht eingehalten werden. In Folge dessen ist der Einsatz von Kolbenkompressoren oft kritisch, so daß bisher vermehrt andere, aufwendigere Ver dichterarten - beispielsweise Rotationsverdichter - zum Einsatz gebracht werden mußten. Um einen ausgeglichenen, d. h. schwingungsarmen, Lauf des Kolbenkom pressors zu erzielen, werden in der Praxis gewöhnlich Zusatzmassen verwendet, die auf der Kurbelwelle angeordnet sind, damit ein dynamischer Massenausgleich er folgt.In the field of rail vehicle construction, light is increasingly coming construction for use. So car body structures made of aluminum Extruded profiles or support structures made of thin sheet metal are used, however often a number of natural frequencies close to the speed of the piston compressor of the air procurement system, with resonances occurring in the process apparently larger vibration amplitudes in a disturbing, with human Chen sensory organs perceivable frequency range arise. Often you can with conventional piston compressors existing specifications about permissible Structure-borne noise levels are not maintained. As a result, the use of Piston compressors are often critical, so that so far more, more expensive Ver types of seals - such as rotary compressors - can be used had. In order to achieve a balanced, i.e. H. low vibration, barrel of the piston comm to achieve pressors, additional masses are usually used in practice are arranged on the crankshaft so that a dynamic mass balance follows.
Als Kolbenkompressor kommen in verschiedenen Industriebereichen vermehrt tro ckenlaufende Kolbenkompressoren zum Einsatz, die daher allgemein bekannt sind. As a piston compressor, there are increasing numbers of tro in various industrial sectors back-running piston compressors are used, which are therefore generally known.
Ein trockenlaufender Kolbenkompressor arbeitet in seiner Verdichtereinheit ohne ein im Gehäuse befindliches Schmieröl. Stattdessen wird die Schmierung an der Kol benlaufbahn durch eine besonders reibungsarme dynamische Dichtungsanordnung ersetzt. Alle drehenden Bauteile sind üblicherweise wälzgelagert. Die gekapselten Wälzlager werden dabei mit einer temperaturbeständigen langlebigen Fettfüllung versehen. Im Ventilbereich werden gleitgeführte Bauteile weitestgehend vermieden. Durch die Summe dieser Maßnahmen ist eine Ölschmierung in der Verdichtereinheit entbehrlich. Folglich kann beispielsweise auch die Gefahr einer Verölung der von der Verdichtereinheit erzeugten Druckluft ausgeschlossen werden, was insbesondere im Schienenfahrzeugbau vorteilhaft ist. Durch den Wegfall eines Ölkreislaufs und grö ßerer zusätzlicher Ausgleichsmassen kann ein trockenlaufender Kolbenkompressor besonders leichtbauend ausgeführt werden.A dry-running piston compressor works without one in its compressor unit lubricating oil in the housing. Instead, the lubrication on the col benlaufbahn by a particularly low-friction dynamic sealing arrangement replaced. All rotating components are usually roller bearings. The encapsulated Rolling bearings are filled with a temperature-resistant, long-life grease Mistake. Slidable components are largely avoided in the valve area. The sum of these measures means that there is oil lubrication in the compressor unit dispensable. Consequently, for example, the risk of oiling of the Compressed air generated compressed air can be excluded, which is particularly in the Rail vehicle construction is advantageous. By eliminating an oil circuit and large A dry-running piston compressor can also be used for additional balancing masses be made particularly lightweight.
Die vorliegende, eine dynamische Massenausgleichsanordnung für den Kurbeltrieb eines Kolbenkompressors beinhaltende Erfindung ist sowohl bei einem ölge schmierten Kolbenkompressor oder insbesondere bei dem vergleichsweise leichte ren, trockenlaufenden Kolbenkompressor anwendbar, der mit mehreren Zylindern ausgestattet ist, wie dies beispielsweise bei einem allgemein bekannten Kolbenkom pressor mit Niederdruck- und Hochdruckstufe der Fall ist. Hierbei ist eine symmetri sche Anordnung der bewegten Massen nicht möglich, so daß der überzählige Kur beltrieb durch weitere Zusatzmassen auszugleichen ist. Eine Anordnung dieser weiteren Zusatzmassen an der Kurbelwelle, d. h. in radialer Nähe zur Drehachse, ist aus dynamischen Gründen deshalb nachteilig, weil die Gesamtmasse des Kolben kompressors dadurch unverhältnismäßig groß wird, was dem vorstehend erläuterten Leichtbautrend entgegensteht. The present, a dynamic mass balance arrangement for the crank mechanism of a reciprocating compressor invention is both in an oil lubricated piston compressor or especially in the comparatively light Ren, dry-running piston compressor applicable, that with several cylinders is equipped, as is the case, for example, with a generally known piston compressor pressor with low pressure and high pressure stage is the case. Here is a symmetri cal arrangement of the moving masses not possible, so that the surplus cure any additional masses must be balanced. An arrangement of this additional masses on the crankshaft, d. H. in radial proximity to the axis of rotation disadvantageous for dynamic reasons, because the total mass of the piston Compressor thereby becomes disproportionately large, which is what was explained above Lightweight trend stands in the way.
Es ist bereits versucht worden, einen Massenausgleich durch Generierung weiterer Kolbenvarianten zu schaffen, wodurch jedoch der Konstruktions- und Herstellungs aufwand für den Kolbenkompressor in nachteiliger Weise ansteigt.Attempts have already been made to achieve mass balancing by generating additional ones To create piston variants, however, the design and manufacturing expense for the piston compressor increases disadvantageously.
Aus der DE 26 46 532 A1 geht eine an diesen Gedanken anknüpfende technische Lösung hervor. Zum dynamischen Massenausgleich einer Hubkolbenmaschine ist ein gegenüberliegend des Pleuels angeordnetes Ausgleichsgewicht vorgesehen. Bei dem hier als Kreuzkopfkolbentrieb ausgebildeten Kurbeltrieb wird die oszillierende Masse des Arbeitskolbens durch diese gegenläufig oszillierende Masse ausgegli chen, die nach Art eines sogenannten Blindkolbens funktioniert.DE 26 46 532 A1 describes a technical link to this idea Solution. For dynamic mass balancing of a reciprocating piston machine a counterweight arranged opposite the connecting rod is provided. at the crank drive designed here as a cross-head piston drive becomes the oscillating one Mass of the working piston balanced by this counter-oscillating mass chen, which works in the manner of a so-called blind piston.
Aus der EP 1 028 254 A2 geht ein Kolbenkompressor hervor, der über eine aus zwei Zylindern bestehende Verdichtereinheit verfügt. Die Verdichtereinheit vollführt eine zweistufige Kompression, wobei ein Zylinder größeren Durchmessers mit einem Kolben größeren Hubs eine Niederdruckstufe bildet; die darauffolgende Hochdruck stufe wird durch einen Zylinder kleineren Durchmessers mit einem Kolben kleineren Hubes gebildet. Um die Verdichtungstemperaturen im Hochdruckzylinder auf das Niveau des Niederdruckzylinders zu bekommen, vollführt der dem Hochdruckzylin der zugeordnete Kolben den kleineren Hub, so dass das Stufendruckverhältnis aus geglichen ist. Durch die gegenläufige Bewegung beider Kolben erfolgt hier bereits ein weitgehender dynamischer Massenausgleich; zusätzliche Maßnahmen zum dy namischen Massenausgleich sind bei diesem konventionell aufgebauten Kolben kompressor nicht vorgesehen.EP 1 028 254 A2 shows a piston compressor which has one out of two Cylinders existing compressor unit. The compressor unit performs one two-stage compression, with a cylinder of larger diameter with a Piston of longer stroke forms a low pressure stage; the subsequent high pressure stage is made by a cylinder of smaller diameter with a piston smaller Hubes formed. In order to reduce the compression temperatures in the high pressure cylinder The level of the low-pressure cylinder is achieved by the high-pressure cylinder the associated piston has the smaller stroke, so that the step pressure ratio is off is equal. The opposite movement of both pistons already takes place here extensive dynamic mass balancing; additional measures to dy Namely mass balancing are with this conventionally constructed piston compressor not provided.
Ferner sind in der DE 32 26 189 A1 sowie JP 56060884 A weitere Maßnahmen für einen dynamischen Massenausgleich bei einem Kurbeltrieb offenbart, die sich je doch lediglich auf einzylindrige Anordnungen beschränken und ausschließlich sei tens der Kurbelwelle durch entsprechende Zusatzmassen erfolgen. Furthermore, DE 32 26 189 A1 and JP 56060884 A contain further measures for a dynamic mass balance in a crank mechanism reveals itself but only limit to single-cylinder arrangements and be exclusive at least the crankshaft by means of appropriate additional masses.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine dynamische Massenausgleichs anordnung für einen gattungsgemäßen Kolbenkompressor zur Minimierung der im Betrieb erzeugten Schwingungen zu schaffen, die auf einfache Weise einen wirksa men dynamischen Massenausgleich bei möglichst leichtbauender Ausführung ges tattet.It is the object of the present invention to achieve dynamic mass balancing arrangement for a generic piston compressor to minimize the im Operation to create vibrations that are effective in a simple manner dynamic mass balancing with a construction that is as light as possible tattet.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Kolbenverdichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin dung wieder.The task is based on a piston compressor according to the generic term of claim 1 in connection with its characterizing features. The The following dependent claims provide advantageous further developments of the Erfin again.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, daß zum dynamischen Massenaus gleich mindestens ein Ausgleichspleuel mit einer Zusatzmasse vorgesehen ist, des sen auf der Pleuelachse gelegener Schwerpunkt gegenüber den übrigen, eine gera de Anzahl ergebenden und leichteren Pleuel in Richtung des kolbenseitigen Endes hin verschoben ist.The invention includes the technical teaching that dynamic masses at least one compensating connecting rod with an additional mass is provided, the center of gravity on the connecting rod axis compared to the others, a straight line de Number of resulting and lighter connecting rods in the direction of the piston end is moved there.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß zum Massenausgleich bei einer aus mehreren, vorzugsweise ungeradzahligen Anzahl von Zylindern bestehenden Verdichtereinheit eine nur relativ geringe Zusatzmasse am überzähligen, d. h. an dem die Unsymmetrie verursachenden, Kurbeltrieb erforderlich ist, die in dynamisch vorteilhafter Weise am kolbenseitigen Ende des Ausgleichspleuels angeordnet ist, so daß durch diese örtlich kurbelwellenferne Konzentration der Masse der oszillie rende Massenanteil des Pleuels stark erhöht wird.The solution according to the invention has the advantage that for mass balancing at a consisting of several, preferably odd numbered cylinders Compressor unit only a relatively small additional mass on the surplus, d. H. on the crank mechanism causing the asymmetry is required, which in dynamic is advantageously arranged on the piston-side end of the compensating connecting rod, so that through this locally distant crankshaft concentration of the mass of the oscillation rende mass fraction of the connecting rod is greatly increased.
Vorzugsweise liegt auf der Pleuelachse vom kolbenseitigen Ende her gesehen der Schwerpunkt des Ausgleichspleuels im Abschnitt von bis zu 55% der Pleuellänge. In diesem Abschnitt kann ein gut wirksamer Massenausgleich beobachtet werden. Der Wirkungsgrad des Massenausgleichs nimmt jedoch mit einer Konzentration der Zu satzmasse zum kolbenseitigen Ende hin zu. Herkömmliche Pleuel weisen dagegen eine Massekonzentration von ca. 1/3 zum kurbelwellenseitigen Ende hin auf, da das Material eines herkömmlichen Pleuels an dieser Stelle eine im Durchmesser große Ausnehmung zur Aufnahme des kurbelwellenseitigen Wälzlagers umgibt. Dies führt zu einer kurbelseitigen Massekonzentration.Preferably lies on the connecting rod axis from the piston end Center of gravity of the connecting rod in the section of up to 55% of the connecting rod length. In A good effective mass balance can be observed in this section. The However, the efficiency of the mass balance increases with a concentration of the increase Sentence mass towards the piston end. Conventional connecting rods show against it a mass concentration of approx. 1/3 towards the crankshaft end, since that Material of a conventional connecting rod at this point a large in diameter Surrounding recess for receiving the crankshaft bearing. this leads to to a crank-side mass concentration.
In besonders vorteilhafter Weise ist die Zusatzmasse am Ausgleichspleuel durch die geometrische Gestalt bestimmende Materialanformungen ausgebildet. Insoweit ist eine einfache einstückige Herstellung des Ausgleichspleuels im Gußverfahren mög lich.In a particularly advantageous manner, the additional mass on the compensating connecting rod is due to the material formations determining geometric shape. So far a simple one-piece production of the connecting rod in the casting process possible Lich.
Alternativ dazu kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Zusatzmasse am Ausgleichspleuel auch durch ein oder mehrere Zusatzmassenelemente gebildet werden, die lösbar oder unlösbar mit dem Ausgleichspleuel verbunden sind. Die Verbindung muß dabei den im Betrieb auftretenden hohen Wechselkräften stand halten und ist gegebenenfalls gegen ein selbsttätiges Lösen zu sichern. Im Falle ei ner lösbaren Verbindung kann diese kraftschlüssig mittels einer Verschraubung oder formschlüssig mittels einer Befestigung nach Art einer Verkeilung hergestellt werden. Im Fall einer unlösbaren Verbindung eines Zusatzmassenelementes am Ausgleichs pleuel eignet sich insbesondere eine Verschweißung oder gegebenenfalls auch eine Verklebung oder dergleichen. Es ist auch denkbar, das Ausgleichspleuel aus einem Leichtmetall - wie Aluminium - herzustellen, wobei hieran schwerere Massesstücken - beispielsweise Stahl - angeschraubt oder eingegossen oder in andere Weise be festigt werden. Alternatively, in the context of the present invention, the additional mass on Compensating connecting rod also formed by one or more additional mass elements be that releasably or non-releasably connected to the connecting rod. The The connection must be able to withstand the high alternating forces that occur during operation hold and, if necessary, be secured against automatic loosening. In the case of egg A detachable connection can be non-positively by means of a screw connection or be form-fitting by means of a wedge-type attachment. In the case of an inseparable connection of an additional mass element at the compensation Connecting rods are particularly suitable for welding or, if necessary, also one Gluing or the like. It is also conceivable that the connecting rod from one To manufacture light metal - like aluminum - with heavier pieces of mass - For example steel - screwed or cast or otherwise be consolidated.
Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung weist das Ausgleichspleuel vorzugsweise einen im wesentlichen V-förmig ausgebildeten und sich kolbenseitig erweiternden sowie symmetrischen Schaftabschnitt auf. Um eine noch bessere dynamische Mas severteilung zu erzielen, kann gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme der Schaftabschnitt mit einer kurbelwellennahen koaxialen Ausnehmung versehen werden. Vorzugsweise ist der zwischen der Pleuelachse und einer Pleuel schaftseite des V-förmigen Ausgleichspleuels gebildete Winkel mit ≧ 10° bemessen. In diesem Winkelbereich ergibt sich ein vorteilhafter Kompromiß zwischen dem Platzbedarf, der gegenüber benachbarter Bauteile für die Bewegung des Aus gleichspleuels erforderlich ist und einer weitestgehend hohen Masse am kolbenseiti gen Ende des Ausgleichspleuels. Das Ausgleichspleuel sollte mindestens in etwa doppelt so schwer sein, wie das mittlere Gewicht der an den übrigen Pleuel befes tigten Kolben. Bei einem zweistufigen Kolbenkompressor ist die Masse des Aus gleichspleuels vorzugsweise gleich der doppelten Masse der übrigen Pleuel plus der Masse des Kolbens der Hochdruckstufe.With regard to the structural design, the compensating connecting rod preferably has an essentially V-shaped and widening on the piston side as well as symmetrical shaft section. To get an even better dynamic mas Achieving distribution can, according to another, improve the invention Measure the shaft section with a coaxial recess near the crankshaft be provided. It is preferably between the connecting rod axis and a connecting rod Dimension the formed angle of the V-shaped connecting rod at ≧ 10 °. In this angular range there is an advantageous compromise between the Space requirement compared to neighboring components for the movement of the off same cone is required and a largely high mass on the piston side towards the end of the connecting rod. The compensating connecting rod should be at least approximately be twice as heavy as the average weight attached to the other connecting rods piston. With a two-stage piston compressor, the mass is off same connecting rods preferably equal to twice the mass of the remaining connecting rods plus the Mass of the piston of the high pressure stage.
In eine Durchgangsbohrung am kolbenseitigen Ende des Ausgleichspleuels ist ins besondere für den Einsatz in einem trockenlaufenden Kolbenkompressor ein le bensdauergeschmiertes Nadellager eingesetzt, welches eine Wälzlagerstelle zu ei nem Kolbenbolzen für die Kolbenbefestigung bildet. Es ist auch denkbar, an dieser Stelle im Falle eines ölgeschmierten Kolbenverdichters eine einfache Gleitlagerung zu verwenden. Das Ausgleichspleuel kann in vorteilhafter Weise über ein Wälzlager an der Kurbelwelle befestigt sein und zu diesem Zwecke über geteilte, miteinander verbindbare Halbschalenanordnung verfügen, die in ihrer Ausbildung eine beson ders einfache Montage des erfindungsgemäßen Ausgleichspleuels durch die Zylin deröffnung im Gehäuse hindurch ermöglicht.In a through hole at the piston end of the compensating connecting rod is ins especially for use in a dry-running piston compressor Permanently lubricated needle bearing used, which is a rolling bearing to egg forms a piston pin for the piston attachment. It is also conceivable on this In the case of an oil-lubricated piston compressor, place a simple plain bearing to use. The compensating connecting rod can advantageously be a roller bearing be attached to the crankshaft and for this purpose via shared, with each other connectable half-shell arrangement, which a special in their training ders easy assembly of the connecting rod according to the invention by the Zylin the opening in the housing allows.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden gemeinsam mit der Be schreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figu ren näher erläutert. Es zeigt:Further measures improving the invention are jointly with the Be Description of a preferred embodiment of the invention with reference to the Figu ren explained in more detail. It shows:
Fig. 1 eine Draufsicht in teilweiser Schnittdarstellung eines Kolbenkompressors mit drei Zylindern in 180° V-Bauweise, die eine Niederdruckstufe mit einer dar auffolgenden Hochdruckstufe bilden und Fig. 1 is a plan view in partial section of a piston compressor with three cylinders in 180 ° V construction, which form a low pressure stage with a subsequent high pressure stage and
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Pleuels und Fig. 2 is a perspective view of a connecting rod designed according to the invention and
Fig. 3 eine Seitenansicht des Pleuels nach Fig. 2 mit auf der Pleuelachse verdeut lichtem Masseschwerpunkt. Fig. 3 is a side view of the connecting rod according to Fig. 2 with a clear center of gravity on the connecting rod axis.
Gemäß Fig. 1 besteht ein trockenlaufender Kolbenkompressor für Schienenfahr zeuge im wesentlichen aus einer 2-stufigen Verdichtereinheit 1 mit angeflanschter Antriebseinheit 2. Die Antriebseinheit 2 ist als Elektromotor ausgeführt und ist am Gehäuse 3 der Verdichtereinheit 1 über eine Schraubverbindung lösbar befestigt. Die Antriebseinheit 2 versetzt eine im Gehäuse 3 angeordnete Kurbelwelle 4 in eine Drehbewegung, welche in eine Hub- und Senkbewegung für drei Kolben 5a bis 5c umgesetzt wird, die innerhalb der am Gehäuse 3 befestigten topfartigen Zylinder 6a bis 6c zur Drucklufterzeugung untergebracht sind. Durch die Kolbenbewegung wird aus der Atmosphäre Luft über eine eingangsseitige hier nicht dargestellte Filter anordnung angesaugt und verdichtet. Die Druckluft steht danach dem Druckluftsys tem eines Schienenfahrzeuges - insbesondere für den Betrieb der Bremsanlage - zur Verfügung. Referring to FIG. 1, a dry-running piston compressor for driving rail vehicles essentially of a 2-stage compressor unit 1 with a flanged drive unit 2. The drive unit 2 is designed as an electric motor and is detachably attached to the housing 3 of the compressor unit 1 via a screw connection. The drive unit 2 sets a crankshaft 4 arranged in the housing 3 in a rotary movement, which is converted into a lifting and lowering movement for three pistons 5 a to 5 c, which are housed within the pot-like cylinders 6 a to 6 c fastened to the housing 3 for generating compressed air are. Due to the piston movement, air is drawn in and compressed from the atmosphere via an inlet-side filter arrangement, not shown here. The compressed air is then available to the compressed air system of a rail vehicle - especially for the operation of the brake system.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Verdichtereinheit 1 als mehrstufiger Kolben verdichter mit Niederdruckstufe und Hochdruckstufe ausgeführt. Der Niederdruck stufe sind die beiden Zylinder 6a und 6c zugeordnet; zur Hochdruckstufe gehört der Zylinder 6b. Die drei Zylinder 6a bis 6c sind am Gehäuse 3 der Verdichtereinheit 1 gegenüberliegend in der sogenannten 180° V-Bauweise angeordnet. Der Lineare Antrieb der Kolbens 5a bis 5c erfolgt über eine Kurbeltriebanordnung mittels zuge ordneter Pleuel 7a bis 7c, die je auf der dem Kolben 5a bis 5c gegenüberliegenden Seite mit der Kurbelwelle 4 verbunden sind. Die kolbenseitige Befestigung der Pleuel 7a bis 7c erfolgt über je einen Kolbenbolzen 8a bis 8c, der die Verbindung mit dem zugeordneten Kolben 5a bis 5c herstellt. Auf dem Kolbenbolzen 8a bis 8c ist das o bere Ende des Pleuels 7a bis 7c je über ein lebensdauergeschmiertes Nadellager 9a bis 9c gelagert. Die kurbelwellenseitige Lagerung jedes Pleuels 7a bis 7c ist durch Wälzlager 10a bis 10c realisiert.In this embodiment, the compressor unit 1 is designed as a multi-stage piston compressor with low pressure stage and high pressure stage. The low pressure stage are assigned to the two cylinders 6 a and 6 c; the cylinder 6 b belongs to the high pressure stage. The three cylinders 6 a to 6 c are arranged on the housing 3 of the compressor unit 1 opposite in the so-called 180 ° V construction. The linear drive of the pistons 5 a to 5 c takes place via a crank mechanism arrangement by means of associated connecting rods 7 a to 7 c, each of which is connected to the crankshaft 4 on the side opposite the piston 5 a to 5 c. The connecting rods 7 a to 7 c are fastened on the piston side by means of a piston pin 8 a to 8 c, which establishes the connection with the associated piston 5 a to 5 c. On the piston pin 8 a to 8 c, the upper end of the connecting rod 7 a to 7 c is each supported by a life-lubricated needle bearing 9 a to 9 c. The crankshaft-side mounting of each connecting rod 7 a to 7 c is realized by roller bearings 10 a to 10 c.
Für den Kolben 5a, dem zum Massenausgleich kein weiterer Kolben gegenüberliegt - wie das bei den übrigen Kolben 5b und 5c der Fall ist - ist das zugeordnete Pleuel als erfindungsgemäßes Ausgleichspleuel 7a ausgeführt. Das Ausgleichspleuel 7a ist mit einer Zusatzmasse ausgestattet, die den auf der Pleuelachse gelegenen Schwerpunkt gegenüber den übrigen beiden leichteren Pleuel (7b, 7c) in Richtung des Kolbens (5a) hin verschiebt, um einen dynamischen Massenausgleich herbei zuführen.For the piston 5 a, to which there is no other piston for mass balancing - as is the case with the other pistons 5 b and 5 c - the associated connecting rod is designed as a compensating connecting rod 7 a according to the invention. The compensating connecting rod 7 a is equipped with an additional mass which shifts the center of gravity on the connecting rod axis relative to the other two lighter connecting rods ( 7 b, 7 c) in the direction of the piston ( 5 a) in order to bring about a dynamic mass balance.
Das Ausgleichspleuel 7a weist gemäß Fig. 2 einen im wesentlichen V-förmig aus gebildeten und sich in Richtung einer Durchgangsbohrung 11 erweiternden symmet rischen Schaftabschnitt 12 auf. In die Durchgangsbohrung 11 am kolbenseitigen En de des Ausgleichspleuels 7a ist das lebensdauergeschmierte Nadellager 9a einge setzt, welches eine Wälzlagerstelle zum - hier nicht weiter dargestellten - Kolbenbol zen bildet. Kurbelwellenseitig verfügt das Ausgleichspleuel 7a über eine mittels Schrauben 13a und 13b verbundene Halbschalenanordnung 14a, 14b zur Aufnahme des hier ebenfalls nicht weiter dargestellten Wälzlagers auf der Kurbelwelle. Der Schaftabschnitt 12 des Ausgleichspleuels 7a ist mit einer kurbelwellennahen koaxia len Ausnehmung 15 versehen, so daß sich in Summe der vorstehend beschriebenen Gestaltungsmerkmale die Masse des Ausgleichspleuels 7a im Bereich der Durch gangsbohrung 11 am kolbenseitigen Ende des Ausgleichspleuels 7a konzentriert.The connecting rod 7 a has a substantially V-shaped from FIG. 2 and widening in the direction of a through hole 11 symmetrical shaft section 12 . In the through bore 11 on the piston side En de of the compensating connecting rod 7 a, the life-lubricated needle bearing 9 a is inserted, which forms a rolling bearing point for - not shown here - Kolbenbol zen. Crankshaft side, the Ausgleichspleuel 7 a has a means of screws 13 a and 13 b associated half-shell assembly 14 a, 14 of the rolling bearing is also not shown here b for receiving on the crankshaft. The shaft portion 12 of the connecting rod 7 a is provided with a crankshaft near coaxial recess 15 , so that the sum of the design features described above, the mass of the connecting rod 7 a in the area of the through hole 11 at the piston end of the compensating rod 7 a concentrated.
Gemäß Fig. 3 gelangt hierdurch der auf der Pleuelachse 16 gelegene Schwerpunkt S in Richtung des kolbenseitigen Endes des Ausgleichspleuels 7a. Der zwischen der Pleuelachse 16 und einer Pleuelschaftseite 17 des V-förmigen Ausgleichspleuels 7a gebildete Winkel α beträgt in etwa 10°. Dieser Winkel ermöglicht eine ausreichende Bewegbarkeit des Ausgleichspleuels 7a gegenüber benachbarter Bauteile und ergibt eine genügend hohe Masse am kolbenseitigen Ende des Ausgleichspleuels 7a. Das Ausgleichspleuel 7a besteht aus Stahlguß und ist in etwa doppelt so schwer, wie das mittlere Gewicht der beiden übrigen Pleuel 7b und 7c.According to FIG. 3, the center of gravity S located on the connecting rod axis 16 thereby moves in the direction of the piston-side end of the compensating connecting rod 7 a. The angle α formed between the connecting rod axis 16 and a connecting rod shaft side 17 of the V-shaped compensating connecting rod 7 a is approximately 10 °. This angle enables sufficient movement of the compensating connecting rod 7 a relative to adjacent components and results in a sufficiently high mass at the piston end of the compensating connecting rod 7 a. The compensating connecting rod 7 a consists of cast steel and is approximately twice as heavy as the average weight of the other two connecting rods 7 b and 7 c.
Die erfindungsgemäße Massenausgleichsanordnung schafft auf einfache Weise ei nen wirksamen dynamischen Massenausgleich bei möglichst leichtbauender Ausfüh rung zur Minimierung der im Betrieb des gattungsgemäßen Kolbenkompressors er zeugten Schwingungen. The mass balancing arrangement according to the invention creates egg in a simple manner Effective dynamic mass balancing with a design that is as lightweight as possible tion to minimize the piston compressor during operation of the generic type generated vibrations.
11
Verdichtereinheit
compressor unit
22
Antriebseinheit
drive unit
33
Gehäuse
casing
44
Kurbelwelle
crankshaft
55
Kolben
piston
66
Zylinder
cylinder
77
Pleuel
pleuel
88th
Kolbenbolzen
piston pin
99
Nadellager
needle roller bearings
1010
Wälzlager
roller bearing
1111
Ausnehmung
recess
1212
Schaftabschnitt
shank portion
1313
Schrauben
screw
1414
Halbschalenanordnung
Half-shell arrangement
1515
Ausnehmung
recess
1616
Pleuelachse
connecting rod
1717
Pleuelschaftseite
Pleuelschaftseite
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