DE19715291C2

DE19715291C2 - Zweistufiger Kompressor

Info

Publication number: DE19715291C2
Application number: DE1997115291
Authority: DE
Inventors: Henning Gold
Original assignee: PNP Luftfedersysteme GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2017-04-12
Also published as: DE19715291A1

Abstract

Zweistufiger Kolbenkompressor mit einem Niederdruckzylinder (2), in dem ein Niederdruckkolben (4) geführt ist, einem zum Niederdruckzylinder (2) koaxialen Hochdruckzylinder (3), in dem ein Hochdruckkolben (5) geführt ist und einem zwischen Hochdruckzylinder (2) und Niederdruckzylinder (3) befindlichen Kurbelgehäuse (32), wobei der Niederdruckkolben (4) mit dem Hochdruckkolben (5) über eine Kolbenstange (6) starr verbunden ist. DOLLAR A Eine kompakte, betriebssichere und mit geringem Aufwand herstellbare Bauweise wird dadurch erzielt, daß das Kompressorgehäuse (1) aus einem zylindrischen Metallkörper gebildet ist, in den radial der Hochdruckzylinder (3), das Kurbelgehäuse (32) und der Niederdruckzylinder (2) eingearbeitet sind und der Niederdruckzylinder (2) durch einen Zylinderdeckel (11) geschlossen ist, wobei die Achse des zylindrischen Kompressorgehäuses (1) koaxial zur Kurbelwelle (7) des Kompressors verläuft.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen zweistufigen Kolbenkompressor mit einem Niederdruckzylinder, in dem ein Niederdruckkolben geführt ist, einem zum Niederdruckzylinder koaxialen Hochdruckzylinder, in dem ein Hochdruckkolben geführt ist und einem zwischen Hochdruckzylinder und Niederdruckzylinder befindlichen Kurbelgehäuse, wobei der Niederdruckkolben mit dem Hochdruck kolben über eine Kolbenstange starr verbunden ist und ein den Kompressionsraum des Hochdruckzylinders mit dem Kompressionsraum des Niederdruckzylinders verbundener Überströmkanal durch den Niederdruckkolben, die Kolbenstange und den Hochdruckkolben hindurchgeführt ist und zwischen dem Einlaß und dem Kompressionsraum des Niederdruckzylinders und zwischen dem Überströmkanal und dem Kompressionsraum des Hochdruckzylinders je ein Rückschlagventil angeordnet ist.

Ein zweistufiger Kolbenkompressor dieser Art ist bekannt aus dem Gebrauchsmu ster G 93 03 680. Bei diesem Kompressor sind der größere Niederdruckzylinder und der kleinere Hochdruckzylinder, tassenförmig ausgebildet und kolbenseitig einander zugewandt, axial fluchtend angeordnet, aber voneinander getrennt. Der Hochdruckkolben ist mit dem Niederdruckkolben über eine Kolbenstange starr verbunden. Durch die beiden Kolben und die Kolbenstange ist der Überströmkanal hindurchgeführt, und im Bereich des Hochdruckkolbens ist im Überströmkanal ein Rückschalgventil angeordnet.

Aus US T 883 011 ist ein zweistufiger Kolbenkompressor bekannt, bei dem der Hochdruckzylinder, der Niederdruckzylinder und das dazwischen angeordnete Kurbelgehäuse in einem mit Kühlrippen versehenen Metallgußgehäuse eingeformt sind und der Niederdruckzylinder mit einem Zylinderdeckel aus Kunststoff ver schlossen ist. Der Hochdruckkolben ist über die Kolbenstange einstückig mit dem Niederdruckkolben verbunden, und durch die beiden Kolben und die Kolbenstange ist ein Überströmkanal geführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zweistufigen Kolbenkompressor zu schaffen, der in seiner Bauweise kompakt ausgebildet ist, aus wenigen Teilen besteht, leicht montierbar und betriebssicher sowie mit geringem Aufwand herstellbar ist. Der erfindungsgemäße Kolbenkompressor ist insbesondere bestimmt für den Einbau in Fahrzeugen mit Luftfeder und/oder Luftdämpfung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kompressorgehäuse aus einem zylindrischen Metallkörper gebildet ist, in den radial der Hochdruckzy linder, das Kurbelgehäuse und der Niederdruckzylinder eingearbeitet sind und der Niederdruckzylinder durch einen Zylinderdeckel geschlossen ist, wobei die Achse des zylindrischen Kompressorgehäuses koaxial zur Kurbelwelle des Kompressors verläuft.

Die nach der Erfindung radial in einen zylindrischen Metallblock eingearbeiteten gestuften Hohlzylinder zur Bildung des Hochdruckzylinders, des Kurbelgehäuses und des Niederdruckzylinders können in einem Arbeitsgang nach Art einer Sack lochbohrung hergestellt werden, wobei dann nur der Niederdruckzylinder durch einen Zylinderdeckel zu verschließen ist. Dadurch, daß die Achse des zylindrischen Kompressorgehäuses mit der Kurbelwellenachse und damit mit der Antriebsachse fluchtet, läßt sich der zweistufige Kolbenkompressor auch leicht und zuverlässig am Lagerschild eines antreibenden Elektromotors befestigen. Die zylindrische oder kreisscheibenförmige Ausbildung des Metallkörpers bewirkt, daß neben den radial in den Metallkörper eingearbeiteten Hohlzylindern, welche den Hochdruckzylinder, das Kurbelgehäuse und den Niederdruckzylinder bilden, relativ viel Material vorhanden ist, das zur Aufnahme der beim Verdichten entstehenden Wärme dient. Bei kurzzeitigem Betrieb des Kompressors sind weitere Kühlungsmaßnahmen nicht erforderlich.

Der Zylinderdeckel, der den Niederdruckzylinder abschließt, kann in einfacher und zuverlässiger Weise durch einen zylindrischen Mantel, der das zylindrische Kompressorgehäuse umgibt, in seiner Position gehalten werden. Schraubenbolzen und Schrauben zum Befestigen des Zylinderdeckels sind dabei nicht erforderlich. Der Zylindermantel wird vorteilhafterweise von einem topfförmigen Teil gebildet, der von der der Antriebsseite gegenüberliegenden Seite über das zylindrische Kompressorgehäuse gestülpt ist und dessen Boden einen Abstand von der flachen Gehäuseseite einhält, so daß der dadurch entstehende Raum als Trocknerraum Verwendung finden kann.

Dadurch, daß die beiden Kolben mit der Kolbenstange ein Teil bilden und der Überströmkanal vom Niederdruckzylinder in den Hochdruckzylinder durch dieses Teil hindurchgeführt ist, kann der Kolbenkompressor sehr klein und das Kompres sorgehäuse sehr einfach ausgebildet werden.

Zweckmäßigerweise mündet der Einlaß, durch den Luft angesaugt wird, in dem Kurbelraum zwischen Niederdruckzylinder und Hochdruckzylinder, und im Niederdruckkolben ist mindestens ein Durchlaß angeordnet, in dem sich das Rückschlagventil vor dem Kompressionsrum des Niederdruckzylinders befindet. Bei dieser Ausführungsform sind alle dem Verschleiß unterliegenden Teile am Doppelkolben angebracht.

Um den zweistufigen Kompressor zusammen mit dem antreibenden Elektromotor ohne Schwierigkeiten in einem Fahrzeug unterbringen zu können, sind die Außen maße des Kompressorgehäuses nicht größer als die des antreibenden Elektromotors.

Vorteilhafterweise wird das Kompressorgehäuse unmittelbar am Lagerschild des antreibenden Elektromotors befestigt. Ferner kann die Kurbel, deren Zapfen in der Mitte der beiden Kolben an der Kolbenstange angreifen, unmittelbar auf der Welle des Elektromotors angebracht werden, so daß auch Lager für eine Kurbelwelle entfallen und die Lager der Motorwelle auch die Kurbel des Kompressors tragen.

In der folgenden Beschreibung werden zwei Ausführungsbeispiele des erfindungs gemäßen zweistufigen Kolbenkompressors unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Schnittansicht des Kompressors nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht nach der Schnittlinie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der Zylinderdeckel-Befestigung.

Der Kolbenkompressor nach den Fig. 1 und 2 hat ein zylindrisches oder kreisschei benförmiges Kompressorgehäuse 1, dessen Zylinderachse koaxial zur Achse der Kurbelwelle 7 steht. Rechtwinklig zur Achse der Kurbelwelle 7 verläuft die Achse des Niederdruckzylinders 2 und des Hochdruckzylinders 3. Zwischen Niederdruck zylinder 2 und Hochdruckzylinder 3 befindet sich das Kurbelgehäuse 32.

Der im Niederdruckzylinder 2 geführte Niederdruckkolben 4 ist über eine Kolben stange 6 einstückig mit dem im Hochdruckzylinder 3 geführten Hochdruckkolben 5 verbunden. Durch den Niederdruckkolben 4, die Kolbenstange 6 und den Hoch druckkolben 5 hindurch ist ein Überströmkanal 14 geführt. Vor dem Kompressions raum des Hochdruckzylinders 3 ist im Hochdruckkolben 4 ein Rückschlagventil 15 angeordnet.

Wie die Fig. 2 zeigt, mündet in den Kurbelraum 32 zwischen Niederdruckzylinder 2 und Hochdruckzylinder 3 ein Einlaß 12, durch den Luft angesaugt wird, wenn der Niederdruckkolben 4 den Kompressionsraum des Niederdruckzylinders 2 vergrö ßert. Durch das im Niederdruckzylinder 2 entstehende Vakuum öffnet das Rück schlagventil 13 im Niederdruckkolben 4. Verkleinert der Niederdruckkolben 4 den Kompressionsraum im Niederdruckzylinder 2, dann strömt bei Erreichen eines vorgegebenen Drucks Luft durch den Überströmkanal 14 in den Kompressionsraum des Hochdruckzylinders 3. Dabei öffnet das Rückschlagventil 15 im Hochdruckkol ben 5, bis der Überströmvorgang beendet ist. Beim Verdichten im Hochdruckteil ist das Rückschlagventil 15 geschlossen und bei Erreichen des vorgegebenen Hoch drucks öffnet das Auslaßventil 16.

Wie die Fig. 2 zeigt, ist die Breite der die Kolben 4 und 5 verbindenden Kolben stange 6 nur wenig kleiner als der Durchmesser des Hochdruckzylinders 3. In der Kolbenstange 6 ist eine rechtwinklig zur Zylinderachse verlaufende rechteckige Ausnehmung 9 angeordnet, in der der Kurbelzapfen 8 der Kurbelwelle 7 unter Zwischenschaltung eines Wälzlagers 10 eingreift. Das Wälzlager 10 ist spielfrei in der Ausnehmung 9 geführt. Während einer Umdrehung der Kurbelwelle 7 bewegt sich das Wälzlager 10 quer zu der Achse der Zylinder 2 und 3.

Der Zylinderdeckel 11 liegt an einer Schulter 18 an, die am äußeren Ende des Niederdruckzylinders 2 im Kompressorgehäuse 1 eingearbeitet ist. Der Zylinder deckel 11 wird in seiner Position durch einen Zylindermantel 17 gehalten, der von einem topfförmigen Teil 34 gebildet ist. Der Zylindermantel 17 ist über ein Dichtring gegen das Kompressorgehäuse 1 abgedichtet, so daß das topfförmige Teil 34 einen Raum 35 bildet, der als Trocknerraum für die komprimierte Luft dient.

Wie die Fig. 2 zeigt, ist der Niederdruckzylinder 2 und der Hochdruckzylinder 3 von relativ viel Material umgeben. Das metallische Kompressorgehäuse 1 dient damit gleichzeitig der Aufnahme von Wärme. Weil der zweistufige Kompressor nur relativ kurzzeitig in Betrieb ist, sind weitere Kühlungsmaßnahmen nicht erforder lich.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der an der Schulter 18 anliegende Zylin derdeckel 11 von einem Stift 19 gehalten, der in Bohrungen eingeführt ist, die in der Zylinderwandung eingearbeitet sind. Die Bohrung in der linken Zylinderwand ist ein Sackloch, während die Bohrung in der rechten Zylinderwand eine durchge hende Bohrung ist. Von dieser durchgehenden Bohrung aus kann der Stift 19 eingesteckt werden. Nach Befestigung des Kompressorgehäuses 1 auf dem Lager schild eines Elektromotors wird die durchgehende Öffnung abgedeckt, so daß der Stift 19 nicht verloren gehen kann.

Auf der am Stift 19 anliegenden Fläche des Zylinderdeckels 11 kann eine Schräge angeordnet sein, die bewirkt, daß beim Verdrehen des Zylinderdeckels 11 um die Zylinderachse der Zylinderdeckel 11 gegen die Schulter 18 gedrückt wird.

Claims

1. Zweistufiger Kolbenkompressor mit einem Niederdruckzylinder (2), in dem ein Niederdruckkolben (4) geführt ist, einem zum Niederdruckzylinder (2) koaxialen Hochdruckzylinder (3), in dem ein Hochdruckkolben (5) geführt ist und einem zwischen Hochdruckzylinder (3) und Niederdruckzylinder (2) befindlichen Kurbel gehäuse (32), wobei der Niederdruckkolben (4) mit dem Hochdruckkolben (5) über eine Kolbenstange (6) starr verbunden ist und ein den Kompressionsraum des Hochdruckzylinders (3) mit dem Kompressionsraum des Niederdruckzylinders (2) verbundener Überströmkanal (14) durch den Niederdruckkolben (4), die Kolben stange (6) und den Hochdruckkolben (5) hindurchgeführt ist und zwischen dem Einlaß (12, 26) und dem Kompressionsraum des Niederdruckzylinders (2) und zwischen dem Überströmkanal (14) und dem Kompressionsraum des Hochdruckzylinders (3) je ein Rückschlagventil (13, 15) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompressorgehäuse (1) aus einem zylindrischen Metallkörper gebildet ist, in den radial der Hochdruckzylinder (3), das Kurbelge häuse (32) und der Niederdruckzylinder (2) eingearbeitet sind und der Niederdruck zylinder (2) durch einen Zylinderdeckel (11) geschlossen ist, wobei die Achse des zylindrischen Kompressorgehäuses (1) koaxial zur Kurbelwelle (7) des Kompressors verläuft.

2. Kolbenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (12), durch den Luft angesaugt wird, in dem Kurbelraum (32) zwischen Nieder druckzylinder (2) und Hochdruckzylinder (3) mündet und im Niederdruckkolben (4) mindestens ein Durchlaß (13) angeordnet ist, in dem sich das Rückschlagventil vor dem Kompressionsraum des Niederdruckzylinders (3) befindet.

3. Kolbenkompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderdeckel (11) an einer ringsumlaufenden Schulter (18) in der Bohrung für den Niederdruckzylinder (2) anliegt und von einem Zylindermantel (17) oder einem durch die Zylinderwandung gesteckten Stift (19) in dieser Position gehalten ist.

4. Kolbenkompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylin dermantel (17) von einem topfförmigen Teil (34) gebildet ist, das einen Trockner raum (35) für die verdichtete Luft bildet.

5. Kolbenkompressor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Zylinderdeckels (11) eine schräg verlaufende und am Stift (19) anliegende Fläche aufweist, die durch Drehung des Deckels um die Zylinderachse eine vorgespannte Anlage des Zylinderdeckels (11) an der Schulter (18) bewirkt.

6. Kolbenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruckkolben (2) und der Hochdruckkolben (3) über die Kolbenstange (6) einstückig miteinander verbunden sind und die Breite der die Kolben (4, 5) verbindende Kolbenstange (6) nur wenig kleiner ist als der Durchmesser des Hochdruckzylinders (3) und in der Kolbenstange (6) eine rechtwinklig zur Achse der Kurbelwelle (7) verlaufende rechteckige Ausnehmung (9) angeordnet ist, in die der Kurbelzapfen (8) einer Kurbelwelle (7) unter Zwischenschaltung eines Wälzla gers (10) eingreift, wobei das Wälzlager (10) spielfrei in der Ausnehmung (9) geführt ist.

7. Kolbenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (7) koaxial zur Welle eines antreibenden Elektromotors angeordnet ist und die größte Weite des Kompressorgehäuses (1) nicht größer ist als der Durchmesser des Elektromotors.

8. Kolbenkompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kom pressorgehäuse (1) am Lagerschild des antreibenden Elektromotors befestigt ist.

9. Kolbenkompressor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbel (7) mit Kurbelzapfen (8) auf der Welle des Elektromotors angebracht ist.