CH684020A5

CH684020A5 - Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor.

Info

Publication number: CH684020A5
Application number: CH897/91A
Authority: CH
Inventors: Heinz Bauer; Franz Mayr
Original assignee: Bauer Kompressoren
Priority date: 1990-04-18
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 1994-06-30
Also published as: ITMI910965A0; IT1245942B; ITMI910965A1; US5152677A

Description

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CH 684 020 A5

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Beschreibung

Die Erfindung befasst sich mit einem trockenlaufenden, d.h. öllosen, Hubkolben-Kompressor, der ein Triebwerk mit einem Kurbelgehäuse hat, in dem eine Kurbelwelle mittels Lagern drehbar gelagert ist. Dieses Triebwerk ist mit wenigstens einer Kolben-Zylinder-Anordnung des Kompressors wirkverbunden.

Bei Hubkolben-Kompressoren gibt es im wesentlichen zwei Bauarten. Eine Bauart, die geschmierte Bauart, verwendet Öl oder ein anderes Schmiermittel, das auch in Form einer Umlaufschmierung unter anderem auch zur Kühlung hochbeanspruchter Teile des Kompressors verwendet wird. Die zweite Bauart, mit der sich die vorliegende Erfindung befasst, ist die sogenannte trockenlaufende Bauart eines Kompressors, bei der keine Flüssigkeit, wie Öl oder dgl., zu Kühlzwecken zur Verfügung steht. Bei diesen trockenlaufenden Hub-Kompressoren hat es sich gezeigt, dass die hochbeanspruchten Teile desselben zum schnellen Verschleissen neigen und daher regelmässige Wartungsarbeiten an einem solchen Kompressor vorgenommen werden müssen.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten, einen trockenlaufenden Hubkolben-Kompressor der vorstehend genannten Art bereitzustellen, welcher ein effektives Arbeiten bei erhöhter Lebensdauer und möglichst langen Wartungsintervallen ermöglicht.

Nach der Erfindung zeichnet ein trockenlaufender Hubkolben-Kompressor mit einem Triebwerk mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle mittels Lagern drehbar gelagert ist, wobei das Triebwerk in Wirkverbindung mit wenigstens einer Kolben-Zylin-der-Anordnung des Kompressors ist, dadurch aus, dass die Ansaugluft zur Innenkühlung des Triebwerks durch das Kurbelgehäuse geht.

Beim erfindungsgemässen trockenlaufenden Hubkolben-Kompressor wird daher die zu verdichtende Luft, die von der Umgebung angesaugt wird, zum Kühlen der hochbeanspruchten Teile insbesondere des Triebwerks, wie Kurbelwellenlager und dgl. genutzt. Die Kühlung erfolgt hierbei durch kombinierte Wärmeübertragung, Wärmetransport und Zirkulation der Ansaugluft insbesondere im Innenraum des Kurbelgehäuse des Triebwerks. Durch diese Auslegung kann ohne zusätzliche Aggregate eine effektive Kühlung der hochbeanspruchten Teile erreicht werden, so dass deren Verschleissneigung herabgesetzt wird und eine erhöhte Lebensdauer eines solchen Kompressors sich ergibt. Auch lassen sich die Wartungsintervalle im Vergleich zu bisherigen Aggregaten dieser Art verlängern, so dass man eine wesentlich wartungsgünstigere Hubkolben-Kompressoranlage erhält, die sich wirtschaftlich und mit möglichst geringen Betriebskosten verbunden langfristig betreiben lässt. Ferner wird als Nebeneffekt hierbei erzielt, dass die zur Verdichtung in der Kolben-Zylinderanordnung eingeleitete Luft bereits durch die Wärmeaufnahme im Triebwerk vorgewärmt wird, so dass man günstigere Arbeitsbedingungen für den Verdichtungsprozess im Kompressor oder der Kompressoranlage erhält.

Vorzugsweise ist am Kurbelgehäuse, und zwar zweckmässigerweise an einer der Stirnflächen desselben, insbesondere in der Nähe des Luftansaugbereiches, ein Filter vorgesehen, so dass beispielsweise Staub oder andere verschmutzende Partikel der Ansaugluft nicht zu Störungen beim Arbeiten des Triebwerks führen.

Um besonders kritische und hochbeanspruchte bzw. hochempfindliche Teile des Triebwerks in bevorzugter Weise zu kühlen, können im Kurbelgehäuse Luftleiteinrichtungen zwischen dem Lufteintritt und dem Luftaustritt am Kurbelgehäuse angeordnet sein, so dass beispielsweise die Lager der Kurbelwelle in gezielter Weise mit einem entsprechend gelenkten Luftstrom gekühlt werden können. Die Luftleiteinrichtung kann hierbei beispielsweise als Luftleitbleche ausgebildet sein, oder es können Luftleiteinrichtungen in Form von Rippen vorgesehen sein, mittels denen vergrösserte Wärmeübertragungsflächen zur Verfügung gestellt werden, um einen günstigeren Wärmeabtransport an entsprechend kritischen Stellen des Triebwerks zu erreichen. Zugleich können diese Rippen auch als Kühlluftlenkeinrichtungen genutzt und in entsprechender Weise gestaltet werden.

Vorzugsweise wird der Ansaugluftstrom wenigstens teilweise gezielt zu den Kolbenbolzenlagern gelenkt, bei welchen es sich um äusserst stark beanspruchte Teile des Triebwerks handelt.

Zusätzlich oder alternativ kann der Ansaugluftstrom auch gezielt zu den Kolbeninnenseiten zur Kühlung derselben gelenkt werden, so dass man auch eine Kolbeninnenkühlung ohne ein zusätzliches Kühlmittel bei derartigen trockenlaufenden Hubkolben-Kompressoren auf konstruktiv möglichst einfache Weise erhält.

Der Hubkolben-Kompressor der erfindungsgemässen Art kann mehrere Kompressorstufen umfassen, um entsprechend gewünschte Verdichtungsdrücke zu erzielen, und vorzugsweise umfasst der Hubkolben-Kompressor wenigstens drei Stufen, d.h. es sind wenigstens drei Kolben-Zylinderanordnungen über entsprechende Verbindungsleitungen miteinander gekoppelt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch eine Längsschnittansicht durch eine Ausführungsform eines trockeniaufenden Hubkolben-Kompressors.

In dieser einzigen Figur ist eine Bauform eines trockenlaufenden Hubkolben-Kompressors insgesamt mit 1 bezeichnet. Der Kompressor 1 weist ein Triebwerk 2, das als Antrieb dient, auf, welches in einem Kurbelgehäuse 3 untergebracht ist. Die Kurbelwelle ist mit 4 bezeichnet, und an ihrer Auskränkung sind Pleuel 5 gelagert. Die jeweiligen Pleuellagerungen an der Kurbelwelle 4 sind mit 6 bezeichnet. In der in der einzigen Figur gezeichneten Schnittdarstellung ist nur eine Verbindung eines Pleuels 5 mit dem Kolben 7 über ein Kolbenbolzenlager 8 gezeigt, wobei sich der Kolben 7 in einem Zylinder 9 zur Verdichtung der angesaugten Luft hin- und hergehend bewegt. Die Kolben-Zylinderan-ordnung ist insgesamt mit 10 bezeichnet.

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Wie sich aus der Anzahl der Pleuel 5 ergibt, um-fasst die gesamte Kompressoranlage gemäss dieser dargestellten Ausführungsform drei Kolben-Zylinderanordnungen 10, von denen nur eine gezeigt ist. Diese Kolben-Zylinderanordnungen 10 sind zweckmässigerweise sternförmig um den Umfang des Kurbelgehäuse 3 vorzugsweise in regelmässigen Winkelabständen angeordnet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Bauform eines Hubkolben-Kompressors beschränkt, sondern es können auch mehr oder weniger Kolben-Zylinderan-ordnungen 10 vorgesehen sein, und diese können auch in einer anderen Anordnungsweise am Kurbelgehäuse 3 vorgesehen sein.

Die Kurbelwelle 4 ist mit Hilfe von Lagern 11, 12 im Kurbelgehäuse 3 drehbar gelagert. Auf der linken Seite in der einzigen Figur ist beispielsweise eine Antriebsriemenscheibe 13 gezeigt, welche mit der Kurbelwelle 4 fest verbunden ist, und die von einem nicht näher dargestellten Antriebsmotor, wie einem Elektromotor, beispielsweise drehangetrieben wird. Auf der in der einzigen Figur rechtsliegenden Stirnfläche des Kurbelgehäuses 3 ist ein Luftfilter 14 gezeigt. Mit 15 sind Öffnungen oder Schlitze bezeichnet, die um das Kurbelwellenlager 12 am Kurbelgehäuse 3 vorgesehen sind, und über die die Luft in das Innere 16 des Kurbelgehäuses 3 nach dem Durchgang durch das Luftfilter 14 eintreten kann. Die so mit Hilfe des Luftfilters 14 gefilterte Luft in dem Innern 16 des Gehäuses 3 wird zur In-nenkühlung des Triebwerks 2 genutzt. Zur gezielten Luftlenkung zu besonders kritischen Bereichen, wie den Lagern 11, 12, dem Kolbenbolzenlager 8 und dgl. können Luftleiteinrichtungen 17 im Innern des Kurbelgehäuses 3 vorgesehen sein. Diese Luftleiteinrichtungen 17 können von Luftleitblechen 18 mit entsprechender Formgebung gebildet werden, oder es können Rippen 19 vorgesehen sein, welche insbesondere zur gezielten Kühlung der Kolbenbolzenlager 8 bestimmt sind. Mit diesen Rippen 19 wird die Wärmeübertragung und die Wärmeabfuhr von den Kolbenbolzenlagern 8 verstärkt, und zudem wird der Kühlluftstrom in gebündelter Form auf diesen mit Rippen 19 versehenen Bereich gerichtet. Auch kann mit Hilfe dieser Rippen 19 eine gezielte Kühlung der Kolbeninnenseiten 20 der Kolben 7 erreicht werden.

Natürlich sind die Luftleiteinrichtungen 17 und/ oder die Luftleitbleche 18 und/oder die Rippen 19 nicht auf die Einzelheiten der dargestellten bevorzugten Ausführungsform hinsichtlich ihrer Gestaltung und Anordnung beschränkt. Vielmehr kann die Gestaltung derart getroffen werden, dass die jeweils gewünschten kritischen Bereiche im Innern des Kurbelgehäuses 3 in bevorzugter Weise mit Hilfe der angesaugten Luft zwangsgekühlt werden. Die über die Öffnungen 15 in das Innere 16 des Kurbelgehäuses 3 eintretende Luft verlässt nach der Kühlung der gewünschten Bereiche des Triebwerks 2 das Kurbelgehäuse 3 über einen Auslass 21 und wird dann über eine Leitung 22 zur Eintrittsseite 23 der Kolben-Zylinderanordnung 10 geleitet. Nach der Verdichtung mit Hilfe der Kolben-Zylinderanordnung 10 tritt dann die so verdichtete Luft über die Austrittsseite 24 aus und kann dann gegebenenfalls zu einer weiteren Kolben-Zylinderanordnung (nicht gezeigt) geleitet werden, welche die nächste Verdichterstufe darstellt.

Wie mit Pfeilen angedeutet ist, ist nach der Erfindung der Hubkolben-Kompressor 1 insbesondere derart beschaffen und ausgelegt, dass die zu verdichtende Umgebungsluft zum Kühlen der im Innern des Kurbelgehäuses 3 angeordneten Bauteile und Baugruppen genutzt wird, um deren Lebensdauer zu erhöhen und um insbesondere verlängerte Wartungsintervalle für den Hubkolben-Kompressor 1 zu erhalten. Diese Kühlung mit Hilfe der zu verdichtenden Luft lässt sich ohne grossen konstruktiven Aufwand verwirklichen und gestattet eine äusserst effiziente Kühlung des Triebwerks 2. Hierdurch erhält man einen Hubkolben-Kompressor 1, der langfristig betriebszuverlässig und relativ wartungsarm betrieben werden kann, so dass man eine wirtschaftlich betreibbare Kompressoranlage bereitstellen kann.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfalle treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Insbesondere können noch zusätzliche und weitere Luftleiteinrichtungen 17 gegebenenfalls angeordnet werden, deren Ausbildung und Anordnung insbesondere auch von der Bauform des Hubkolben-Kompressors 1 abhängig ist, die wiederum ihrerseits vom Anwendungsgebiet abhängig sein kann.

Claims

Patentansprüche

1. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor (1) mit einem Triebwerk (2) mit einem Kurbelgehäuse (3), in dem wenigstens eine Kurbelwelle (4) mittels Lagern (11, 12) drehbar gelagert ist, wobei das Triebwerk (2) in Wirkverbindung mit wenigstens einer Kolben-Zylinderanordnung (10) des Kompressors ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugluft zur Innenkühlung des Triebwerks (2) durch das Kurbelgehäuse (3) geht.

2. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Kurbelgehäuse (3) im Luftansaugbereich ein Filter (14) vorgesehen ist.

3. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur gezielten Kühlung der Lager (11, 12) der Kurbelwelle im Kurbelgehäuse (3) Luftleiteinrichtungen (17) zwischen dem Lufteintritt und dem Luftaustritt (21) aus dem Kurbelgehäuse (3) angeordnet sind.

4. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtungen (17) als Luftleitbleche (18) ausgebildet sind.

5. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtungen (17) als Rippen (19) ausgebildet sind.

6. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugluftstrom gezielt zu den Kolbenbolzenlagern (8) gelenkt wird.

7. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor nach

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einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugluftstrom gezielt zu den Kolbeninnenseiten (20) zur Kühlung derselben gelenkt wird.

8. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubkolben-Kompressor (1) mehrere Stufen, vorzugsweise drei, umfasst.

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