DE102004042944A1 - Kolbenkompressor mit einem internen Kühlluftstrom im Kurbelgehäuse - Google Patents
Kolbenkompressor mit einem internen Kühlluftstrom im Kurbelgehäuse Download PDFInfo
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Abstract
Um bei einem Kolbenkompressor (1), insbesondere ein Hubkolbenkompressor zur Erzeugung von Druckluft, welcher mindestens einen über eine zugeordnete mit einer Wälzlagerung (10, 10') gelagerte Pleuel (9) mit einer Kurbelwelle (8) verbundenen Kolben (7) umfasst, der in einem zugeordneten Zylinder (3) eine Hubbewegung ausführt und über eine im Zylinderkopf (4) integrierte Anschlusseinheit (6) die Verdichtung von Ansaugluft bewirkt, wobei über ein Einlassventil (13) aufgrund eines durch die Kolbenbewegung erzeugten Unterdruckes im Kurbelgehäuse (2) Kühlluft aus der Ansaugleitung (11) in das Kurbelgehäuse gelangt und aufgrund des über die Kolbenrückbewegung erzeugten Überdrucks im Kurbelgehäuse (2) über ein Auslassventil (14) aus dem Kurbelgehäuse (2) entweicht, so dass ein interner Kühlluftstrom im Kurbelgehäuse (2) erzeugbar ist, eine Kurbelgehäusebelüftung für einen ölfreien Kompressor zu schaffen, die zur Kühlung von thermisch belasteten Komponeten im Kurbelgehäuse, insbesondere von Wälzlagerungen, eine saubere Kühlluft in das Kurbelgehäuse befördert und die beim Eintritt in das Kurbelgehäuse eine niedrige Temperatur aufweist, wird vorgeschlagen, dass die Abzweigung der Kühlluft aus der Ansaugleitung (12) im Zylinderkopf (4) angeordnet ist und die Kühlluft über mindestens eine außen am Zylinder (3) vorbeiführende Rohrverbindung (15) zwischen Zylinderkopf (4) und dem Kurbelgehäuse (2) am Zylinder (3) vorbeileitbar ist, um eine Erwärmung der Kühlluft zu vermeiden.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor, insbesondere einen Hubkolbenkompressor zur Erzeugung von Druckluft, welcher mindestens einen über eine zugeordnete mit einer Wälzlagerung gelagerte Pleuel mit einer Kurbelwelle verbundenen Kolben umfasst, der in einem zugeordneten Zylinder eine Hubbewegung ausführt und über eine im Zylinderkopf integrierte Anschlusseinheit die Verdichtung von Ansaugluft bewirkt, wobei über ein Einlassventil aufgrund eines durch die Kolbenbewegung erzeugten Unterdruckes im Kurbelgehäuse Kühlluft aus der Ansaugleitung in das Kurbelgehäuse gelangt und aufgrund des über die Kolbenrückbewegung erzeugten Überdruckes im Kurbelgehäuse über ein Auslassventil aus dem Kurbelgehäuse entweicht und somit ein interner Kühlluftstrom im Kurbelgehäuse erzeugbar ist.
- Derartige Kolbenkompressoren kommen üblicherweise überall dort zum Einsatz, wo Druckluft benötigt wird, jedoch die drucklufterzeugende Einheit platzsparend und damit kleinbauend sein muss und dabei hohe Leistungsdichten aufweist, womit derartige Kolbenkompressoren hauptsächlich in Nutzfahrzeugen oder Schienenfahrzeugen genutzt werden. Im Falle des Einsatzes im Nutzfahrzeug wird in zunehmendem Maße die durch den Kolbenkompressor erzeugte Druckluft neben dem Betrieb der Bremsanlage auch zum Betrieb der Luftfederungsanlage genutzt. Wegen des damit einhergehenden großen Druckluftbedarfs mit hohen Systemdrücken eignen sich hier meist mehrstufige Kolbenkompressoren. Die durch die innerhalb kurzer Zeitintervalle für die Luftfederung erforderlichen hohen Drücke sind mit derartigen Kolbenkompressoren erzeugbar. Dabei kamen insbesondere in der Vergangenheit in Nutzfahrzeugen ölgeschmierte Kolbenkompressoren zum Einsatz, ölfreie Verdichterkonzepte konnten sich nicht durchsetzen, da aufgrund der hohen Bauteiltemperaturen, die aus der hohen Leistungsdichte auf kleinstem Bauraum resultieren, die nötigen Bauteilstandzeiten nicht erreicht werden konnten.
- Neuartige Verdichterkonzepte auf Basis von Kolbenkompressoren lassen einen ölfreien Betrieb zu, wenn diese mit einem Kühlluftdurchsatz versehen werden. Die ölfreie Betriebsart wurde insbesondere aus wartungs- und umwelttechnischen Gründen entwickelt. Hier zeigt der Stand der Technik verschiedene Konzepte, wobei aktive Kühlkomponenten wie beispielsweise Lüftermittel für eine Wärmeabfuhr eingesetzt werden.
- Die
DD 238 645 A1 - Die
DE 101 38 070 C2 zeigt einen Kolbenkompressor, bei dem die im Kurbelgehäuse durch die Hubbewegung des Arbeitskolbens erzeugte periodische Druckschwankung über eine Ventilpaarung nutzbar gemacht wird, um einen Kühlluftstrom im Kurbelgehäuse zu erzeugen. Dabei öffnet sich ein Einlassventil, wenn der Kolben die Hubbewegung in Richtung des Zylinderkopfes ausführt und das Volumen des Kurbelgehäuses vergrößert, denn durch den entstehenden Unterdruck strömt Luft durch das Einlassventil in das Kurbelgehäuse nach. Bei der Abwärtsbewegung entsteht hingegen ein Überdruck im Kurbelgehäuse und ein entfernt vom Einlassventil angeordnetes Auslassventil öffnet sich. Durch dieses wechselseitige Öffnen und Schließen des aus Ein- und Auslasventil bestehenden Ventilpaares kann ohne zusätzliches Fördermittel ein Kühlluftdurchsatz im Kurbelgehäuse erzeugt werden. - Um das Einlassen von verunreinigter Umgebungsluft zu vermeiden, wird weiterführend die Möglichkeit genutzt, die Kühlluft der Ansaugleitung zu entnehmen, um auch für den Kühlluftstrom des Kurbelgehäuses bereits gereinigte Luft zur Verfügung zu stellen. Die Ansaugluft ist durch vorgelagerte Reinigungsmittel von Verunreinigungen befreit, was insbesondere im Nutzfahrzeugbau eine wesentliche Stellung einnimmt, da die Betriebsumgebung meist stark staubbelastet ist. Weiterhin kann bei Vorrichtungen, die zur Druckluftaufbereitung starke Druckänderungen in der Arbeitsluft hervorrufen, der Taupunkt des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes erreicht werden, was eine Kondensierung des Wasserdampfes und damit Wasserbildung im System verursacht. Um die Wasserbildung im System zu vermeiden, können vereinzelt Wasserabscheider den Verdichtermitteln vorgeschaltet sein. Bei einem Abgriff der Kühlluft von der Ansaugleitung mit einem zusätzlich zum Filtersystem vorgeschalteten Wasserabscheider ist zudem sichergestellt, dass sich bei einem Durchströmen der gefilterten und getrockneten Kühlluft durch das Kurbelgehäuse dort keine Wassermengen bilden können, die erhebliche Schäden insbesondere an den Lagerungen hervorrufen würden.
- Auch bei mehrstufigen Kolbenkompressoren, wie aus der
EP 1 028 254 A2 zu entnehmen, kann das Prinzip der inneren Pumpe zur Kühlluftförderung, beruhend auf der Kolbenbewegung, genutzt werden, da die Niederdruckstufe über eine große Kolbenfläche verfügt und die Hochdruckstufe über eine kleine Kolbenfläche, womit über dem Kurbelhub aufgrund der Kolbenflächendifferenz ebenfalls ein sich periodisch ändernder Druckverlauf im Kurbelgehäuse entsteht. - Jedoch ergibt sich dabei das Problem, dass sich bei einem Abzweig der Kühlluft von der Ansaugleitung durch die Position des Abzweigs im Zylinderkopf oder nahe des Zylinderkopfes und ein direktes Einleiten der Kühlluft über ein im Zylinderkopf befindliches Einlassventil und anschließendes Vorbeiführen der Kühlluft am Zylinder die Kühlluft derart erwärmt, dass zur Kühlung der Wälzlager im Kurbelgehäuse keine Kühlluft entsprechend niedriger Temperatur mehr zur Verfügung steht. Durch die damit verursachten hohen Betriebstemperaturen insbesondere der Wälzlagerungen ist die Lebensdauer ölfreier Kolbenkompressoren erheblich eingeschränkt, was mit verkürzten Wartungsintervallen verbunden ist und Betriebsausfälle verursachen kann. Die Fettschmierung der Wälzlager altert durch Zersetzungsprozesse bei hohen Betriebstemperaturen, für die meisten Fette gelten Temperaturgrenzen von 90°C, die bei einem Betrieb des Kompressors schon nach kurzer Dauer erreichet werden können. Dadurch ist eine zuverlässige Schmierwirkung nicht mehr sichergestellt, was zu einem Ausfall der Wälzlagerung führt.
- Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kurbelgehäusebelüftung für einen ölfreien Kolbenkompressor zu schaffen, die zur Kühlung von thermisch beasteten Komponenten im Kurbelgehäuse, insbesondere von Wälzlagerungen, eine saubere Kühlluft in das Kurbelgehäuse befördert und die beim Eintritt in das Kurbelgehäuse eine niedrige Temperatur aufweist.
- Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Kurbelgehäusebelüftung für einen ölfreien Kolbenkompressor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Abzweigung der Kühlluft aus der Ansaugleitung selbst oder im Zylinderkopf angeordnet ist und die Kühlluft über mindestens eine außen am Zylinder vorbeiführende Rohrverbindung zwischen Zylinderkopf und dem Kurbelgehäuse am Zylinder vorbeileitbar ist, um eine Erwärmung der Kühlluft zu vermeiden.
- Diese Lösung bietet den Vorteil, die Kühlluft nicht der Wärme auszusetzen, die im Bereich der Anschlusseinheit entsteht, sondern fern von dieser Wärmequelle von der Ansaugleitung abzuzweigen und direkt in das Kurbelgehäuse zu leiten. Die vorbekannte Lösung, die die Kühlluft zunächst über Kanäle an der Mantelfläche des Zylinders entlang führt, bedingt ein Aufheizen der Kühlluft, noch bevor diese das Kurbelwellengehäuse erreicht. Die Kühlung des Zylinders und des Zylinderkopfes kann bei der erfindungsgemäßen Lösung auch durch einen zweiten, separaten Kühlluftstrom erfolgen, so dass auf eine Kühlung dieser Komponenten nicht verzichtet werden muss. So kann eine vor dem Eintritt in das Kurbelgehäuse stattfindende Erwärmung der Kühlluft einfach vermieden werden. Die Rohrverbindung ist außen am Gehäuse angeordnet und leitet die Kühlluft an den Bauteilen mit den höchsten Temperaturen wie Zylinder und Zylinderkopf, vorbei. Durch die frei angeordnete Rohrverbindung kann die Temperatur der Kühlluft über eine auf Konvektion über die Rohroberfläche beruhende Wärmeabfuhr zudem weiter reduziert werden, bevor diese in das Kurbelgehäuse eintritt.
- Eine weitere die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor, dass die über die mindestens eine Rohrverbindung geführte Kühlluft an einer Stelle ins Kurbelgehäuse einleitbar ist, in deren Nähe die thermisch belasteten Komponenten wie die Wälzlagerungen im Kurbelgehäuse angeordnet sind und die Kühlluft das Kurbelgehäuse (
2 ) diagonal durchströmt, um eine maximale Kühlwirkung zu erzielen. Durch die variable Gestaltung der Rohrverbindung ist es möglich, die Eintrittsstelle der Kühlluft in das Kurbelgehäuse so zu wählen, dass sich die zu kühlenden Komponenten direkt im Kühlluftstrom befinden. Dieser Vorteil kann gerade bei den ortsfest im Kurbelgehäuse angeordneten Wälzlagern, wie der Kurbelwellenlagerung im Kurbelgehäuse, angewendet werden, indem die Kühlluft direkt die Wälzlagerungen anströmt und diese kühlt. - Nach einer möglichen Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Verbindung für die Kühlluft zwischen dem Zylinderkopf und dem Kurbelgehäuse aus mindestens zwei einzeln angeordneten und zueinander parallel geschalteten Rohrverbindungen besteht, um die verfügbare Rohroberfläche zur Kühlung zu vergrößern. Der Vorteil der Anordnung von mindestens zwei Rohrverbindungen ist neben der vergrößerten Oberfläche zur Konvektionskühlung zudem die Möglichkeit, die Rohrverbindungen derart symmetrisch anzuordnen, dass die Eintrittsstellen der Kühlluft sowohl das motorseitig als auch das endseitig im Kurbelgehäuse angeordnete Wälzlager der Kurbelwelle mit Kühlluft direkt versorgen. Die Kühlluft wird dabei aus einer Kühlluftkammer im Zylinderkopf in die Rohrverbindung geführt, wobei die Kühlluftkammer über das Einlassventil mit Kühlluft gefüllt wird und diese auf die Rohrverbindungen verteilt. In der Regel ist es ausreichend, wenn zwei Rohrverbindungen vorgesehen werden.
- Um eine betriebssichere und platzsparende Ventilanordnung zu schaffen, wird als weitere die Erfindung verbessernde Maßnahme vorgeschlagen, das Einlassventil und/oder das Auslassventil für den Kühlluftstrom nach Art eines Lamellenventils auszubilden und das Einlassventil im Zylinderkopf, in einer Ventilplatte oder im Kurbelgehäuse anzuordnen. Vorteilhaft bei einem Lamellenventil ist der geringe konstruktive Aufwand und die hohe Betriebssicherheit. Aufgrund des geringen Platzbedarfs und der flachen Bauweise eines Lamellenventils lässt sich dieses optimal in der Kühlluftkammer des Zylinderkopfes oder in der Ventilplatte integrieren, und zwar benachbart zum Haupteinlassventil des Kompressors.
- Um mit einer weiteren Maßnahme eine Erwärmung der Kühlluft zu minimieren, wird vorgeschlagen, das Einlassventil im Zylinderkopf fern vom Ort der Anschlusseinheit anzuordnen. Mit einer möglichst distalen Anordnung des Einlassventils und damit des Strömungsverlaufs der Kühlluft nach der Abzweigung aus der Ansaugleitung wird die Erwärmung der Kühlluft minimiert und auf dem direkten Weg in das Kurbelwellengehäuse geführt. Eine Abzweigung der Kühlluft außerhalb des Zylinderkopfes bzw. der Ventilplatte bietet ebenfalls eine weitere Lösung, jedoch ist dabei zusätzlich ein Abzweigelement in der Ansaugleitung erforderlich und das Einlassventil muss am Kühllufteingang des Kurbelgehäuses angeordnet sein. Diese Lösung wäre jedoch nur bei der Anwendung von einer Rohrverbindung sinnvoll, da bei einer Kühlluftführung über mehrere Rohre entsprechend der Anzahl der Rohrverbindungen auch mehrere Einlassventile erforderlich wären.
- Es ist aus konstruktiven Gründen von besonderem Vorteil, wenn ein Verschraubungsmittel von Kurbelgehäuse, Zylinder und Zylinderkopf aus mindestens einem Zuganker besteht, der durch die Rohrverbindung verläuft oder ein Verschraubungsmittel von Kurbelgehäuse, Zylinder und Zylinderkopf aus der Rohrverbindung besteht. Mit beiden Maßnahmen kann die Anzahl der Einzelteile reduziert werden, indem die Rohrverbindung neben der Kühlluftführung auch die mechanische Funktion der Verschraubung erfüllt. Im Falle einer Durchführung von Zugankern durch die Rohrverbindung kann eine separate Verschraubung von Kurbelgehäuse, Zylinder und Zylinderkopf entfallen und die Rohrverbindungen werden mit den Zugankern mechanisch verspannt, wobei mit der Verspannung zusätzlich eine Dichtwirkung zwischen der Rohrverbindung und dem Kurbelgehäuse bzw. dem Zylinderkopf erreicht werden kann, da die Rohrverbindung durch die Verspannung in Längsrichtung druckbelastet ist. Bei einer Verschraubung von Kurbelgehäuse, Zylinder und Zylinderkopf über die Rohrverbindung ist diese derart mechanisch verspannt, dass sowohl die mechanischen Zugkräfte aufgenommen werden als auch die Funktion der Kühlluftführung übernommen werden kann und somit die Anzahl von Einzelteilen reduzierbar ist.
- Um eine Dichtwirkung zwischen der Rohrverbindung und dem Kurbelgehäuse bzw. dem Zylinderkopf zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass der Übergang von der Rohrverbindung zum Kurbelgehäuse und zum Zylinderkopf mindestens ein Dichtelement aufweist, um Leckagen zu vermeiden. Dieses Dichtelement kann aus einem O- Ring auf Kunststoffbasis bestehen oder aus einem vergleichbaren Dichtelement wie beispielsweise eines Messingdichtrings hergestellt sein, da damit eine höhere thermische Stabilität und eine verbesserte Alterungsbeständigkeit gegeben ist.
- Eine zusätzliche Maßnahme zur weiteren Verbesserung der Kühlung des gesamten Hubkolbenkompressors besteht darin, dass die Kühlluft vor Eintritt in die Rohrverbindung über mindestens einen Strömungskanal innerhalb des Zylinderkopfes und/oder des Zylinders verläuft und eine Kühlung bewirkt, wobei die Temperatur der Kühlluft beim nachfolgenden Durchströmen der Rohrverbindung insbesondere durch eine aktive Kühleinheit oder beruhend auf Konvektionskühlung wieder reduzierbar ist und dass die Rohrverbindung auf der Mantelfläche Kühlkörper aufweist, um die Wärmeabfuhr durch Konvektion zu verstärken. Dieses Prinzip der Zwischenkühlung ermöglicht den Eintritt von Kühlluft niedriger Temperatur in das Kurbelgehäuse, obwohl zuvor der thermisch stark beanspruchte Bereich des Zylinders und des Zylinderkopfes mit der gleichen Kühlluft vorab gekühlt wird. Der nicht näher dargestellte Strömungskanal im Zylindermantel und/oder im Zylinderkopf leitet dabei die Kühlluft an den thermisch belasteten Bauteilen vorbei und wird dann in die Rohrverbindung geführt. Um die Temperatur der Kühlluft wieder hinreichend zu reduzieren, so dass diese bei Eintritt in das Kurbelgehäuse eine effektive Kühlung der Wälzlagerungen bewirkt, sind erfindungsgemäß Kühlkörper an der Außenseite der Rohrverbindung vorzusehen, um dadurch die Oberfläche zu vergrößern und den Effekt der Konvektionskühlung zu verstärken. Eine Kühlung durch aktive Kühlmedien ist ebenfalls anwendbar, jedoch erfordern diese einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand.
- Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand einer Figur näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt:
Einen Querschnitt durch einen Hubkolbenkompressor mit einer seitlich angeordneten Rohrverbindung. - Der in der Figur dargestellte Hubkolbenkompressor
1 besteht aus einem Kurbelgehäuse2 , einem Zylinder3 und einem Zylinderkopf4 , der aus einer Ventilplatte5 und einer Anschlusseinheit6 aufgebaut ist. Im Zylinder3 führt ein Kolben7 eine Hubbewegung aus, die über eine Kurbelwelle8 und einer als Verbindung angeordneten Pleuel9 erzeugt wird. Die sich im Zylinder3 befindliche Luft wird durch die Abwärtsbewegung des Kolbens7 in den Zylinder3 eingezogen und bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens7 verdichtet. Die Anschlusseinheit6 weist neben einer Ansaugleitung11 und einer Ausgangsleitung12 ein Haupteinlassventil und ein Hauptauslassventil auf, wobei sich das Haupteinlassventil bei der Abwärtsbewegung des Kolbens7 in seiner Offenstellung befindet und Luft aus der Ansaugleitung11 in den Zylinder3 einzieht und bei der Aufwärtsbewegung schließt. Hingegen befindet sich das Hauptauslassventil während der Abwärtsbewegung des Kolbens7 in der Schließstellung, und öffnet in der Aufwärtsbewegung des Kolbens7 , wodurch die damit sich verdichtende Luft aus dem Zylinder3 über die Ausgangsleitung12 herausgeführt und einem externen Verbraucher zuführt wird. - Der Zylinder ist
3 über ein Verschraubungsmittel18 mit dem Kurbelgehäuse2 lösbar verbunden. Die Kurbelwelle8 ist durch Wälzlager10 drehbar im Kurbelgehäuse2 gelagert, wobei die Pleuel9 ebenfalls über Wälzlager10' drehbar auf dem gekröpften Abschnitt der Kurbelwelle8 gelagert ist. - Durch die Hubbewegung des Kolbens
7 wird wie im Arbeitszylinder auch im Kurbelgehäuse2 eine periodische Druckänderung hervorgerufen. Durch die Anordnung eines Einlassventils13 und eines Auslassventils14 , durch die Luft in das Kurbelgehäuse2 gelangen und entweichen kann, wird im Kurbelgehäuse2 ein Luftdurchsatz hervorgerufen. Das Einlassventil13 befindet sich innerhalb des Zylinderkopfes4 , und entnimmt die Kühlluft aufgrund des Unterdruckes im Kurbelgehäuse2 durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens7 aus der Ansaugleitung11 , die durch eine Rohrverbindung15 in das Kurbelgehäuse2 geleitet wird. Die Rohrverbindung15 ist im Ausführungsbeispiel zwischen der Ventilplatte5 und dem Kurbelgehäuse2 angeordnet, womit ein Luftkanal zwischen der Kühlluftkammer16 , in der sich die Kühlluft über das Einlassventil13 aus der Ansaugleitung11 sammelt, und dem Kurbelgehäuse2 hergestellt ist. Die Kühlluft strömt somit durch die Rohrverbindung15 in das Kurbelgehäuse2 , ohne sich an den Bauteilen hoher Temperatur wie Zylinder3 oder Zylinderkopf4 zu erwärmen. - Zur Abdichtung der Rohrverbindung
15 und der Ventilplatte5 bzw. dem Kurbelgehäuse2 sind Dichtelemente17 derart angeordnet, dass diese die Übergänge der Rohrverbindung15 zu Ventilplatte5 und Kurbelgehäuse2 dichten und einen Luftnebenstrom und damit das Eindringen von Verunreinigungen verhindern. Bei geöffnetem Einlassventil13 strömt somit Kühlluft direkt in das Kurbelgehäuse und verlässt dieses über das Auslassventil14 wieder, wenn der Kolben7 im Zylinder3 eine Abwärtsbewegung ausführt und damit einen Überdruck im Kurbelgehäuse2 hervorruft. Die Wälzlager10 im Kurbelgehäuse2 werden von der einströmenden Kühlluft direkt gekühlt, wobei die Kühlluft bei einer hier nicht näher dargestellten Bauweise mit zwei symmetrisch angeordneten Rohrverbindungen15 derart in das Kurbelgehäuse2 eingeleitet wird, dass die Wälzlager10 direkt mit Kühlluft angeströmt werden. Zudem erfährt die Wälzlagerung10' zwischen der Kurbelwelle8 und der Pleuel9 ebenfalls eine Kühlung durch den Kontakt mit der Kühlluft im Kurbelgehäuse2 . - Das Auslassventil
14 ist auf der Bodenseite des Kurbelgehäuses2 angeordnet, um eventuelle Verunreinigungen und Wasseransammlungen aus dem Kurbelgehäuse2 herauszutransportieren und die Belastung durch Verunreinigungen von außen aufgrund der bodenseitigen Anordnung zu minimieren. -
- 1
- Hubkolbenkompressor
- 2
- Kurbelgehäuse
- 3
- Zylinder
- 4
- Zylinderkopf
- 5
- Ventilplatte
- 6
- Anschlusseinheit
- 7
- Kolben
- 8
- Kurbelwelle
- 9
- Pleuel
- 10, 10'
- Wälzlagerung
- 11
- Ansaugleitung
- 12
- Ausgangsleitung
- 13
- Einlassventil
- 14
- Auslassventil
- 15
- Rohrverbindung
- 16
- Kühlluftkammer
- 17
- Dichtelement
- 18
- Verschraubungsmittel
Claims (11)
- Kolbenkompressor (
1 ), insbesondere ein Hubkolbenkompressor zur Erzeugung von Druckluft, welcher mindestens einen über eine zugeordnete mit einer Wälzlagerung (10 ,10' ) gelagerte Pleuel (9 ) mit einer Kurbelwelle (8 ) verbundenen Kolben (7 ) umfasst, der in einem zugeordneten Zylinder (3 ) eine Hubbewegung ausführt und über eine im Zylinderkopf (4 ) integrierte Anschlusseinheit (6 ) die Verdichtung von Ansaugluft bewirkt, wobei über ein Einlassventil (13 ) aufgrund eines durch die Kolbenbewegung erzeugten Unterdruckes im Kurbelgehäuse (2 ) Kühlluft aus der Ansaugleitung (11 ) in das Kurbelgehäuse gelangt und aufgrund des über die Kolbenrückbewegung erzeugten Überdruckes im Kurbelgehäuse (2 ) über ein Auslassventil (14 ) aus dem Kurbelgehäuse (2 ) entweicht, so dass ein interner Kühlluftstrom im Kurbelgehäuse (2 ) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigung der Kühlluft aus der Ansaugleitung (11 ) selbst oder im Zylinderkopf (4 ) angeordnet ist und die Kühlluft über mindestens eine außen am Zylinder (3 ) vorbeiführende Rohrverbindung (15 ) zwischen Zylinderkopf (4 ) und dem Kurbelgehäuse (2 ) am Zylinder (3 ) vorbeileitbar ist, um eine Erwärmung der Kühlluft zu vermeiden. - Kolbenkompressor (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die über die mindestens eine Rohrverbindung (15 ) geführte Kühlluft an einer Stelle ins Kurbelgehäuse (2 ) einleitbar ist, in deren Nähe die thermisch belasteten Komponenten wie die Wälzlagerungen (10 ,10' ) im Kurbelgehäuse (2 ) angeordnet sind und die Kühlluft das Kurbelgehäuse (2 ) diagonal durchströmt, um eine maximale Kühlwirkung zu erzielen. - Kolbenkompressor (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung für die Kühlluft zwischen dem Zylinderkopf (4 ) und dem Kurbelgehäuse (2 ) aus mindestens zwei einzeln angeordneten und zueinander parallel geschalteten Rohrverbindungen (15 ) besteht, um die verfügbare Kühloberfläche zu vergrößern. - Kolbenkompressor (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (13 ) und/oder das Auslassventil (14 ) nach Art eines Lamellenventils ausgebildet ist. - Kolbenkompressor (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (13 ) im Zylinderkopf (4 ), in einer Ventilplatte (5 ) oder im Kurbelgehäuse (2 ) angeordnet ist, um die Kühlluft über das Einlassventil (13 ) in das Kurbelgehäuse (2 ) einzuleiten. - Kolbenkompressor (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (13 ) im Zylinderkopf (4 ) fern vom Ort der Anschlusseinheit (6 ) angeordnet ist, um eine Erwärmung der Kühlluft zu minimieren. - Kolbenkompressor (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschraubungsmittel (18 ) von Kurbelgehäuse (2 ), Zylinder (3 ) und Zylinderkopf (4 ) aus mindestens einem Zuganker besteht, der durch die Rohrverbindung (15 ) hindurch verläuft. - Kolbenkompressor (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschraubungsmittel (18 ) von Kurbelgehäuse (2 ), Zylinder (3 ) und Zylinderkopf (4 ) aus der Rohrverbindung (15 ) besteht. - Kolbenkompressor (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von der Rohrverbindung (15 ) zum Kurbelgehäuse (2 ) und zum Zylinderkopf (4 ) jeweils mindestens ein Dichtelement (17 ) aufweist, um Leckagen zu vermeiden. - Kolbenkompressor (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluft vor Eintritt in die Rohrverbindung (15 ) über einen Strömungskanal innerhalb des Zylinderkopfes (4 ) und/oder des Zylinders (3 ) verläuft und eine Kühlung bewirkt, wobei die Temperatur der Kühlluft beim nachfolgenden Durchströmen der Rohrverbindung (15 ) insbesondere durch eine aktive Kühleinheit oder beruhend auf Konvektionskühlung wieder reduzierbar ist. - Kolbenkompressor (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrverbindung (15 ) auf der Oberfläche Kühlkörper aufweist, um die Wärmeabfuhr durch Konvektion zu verstärken.
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