DE2545279A1 - Kolbenkompressor - Google Patents

Description

München, den 26.9.1975

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KNüRR-BREMSE, GmbH 8000 München 40 Moosacher Straße 80

Kolbenkompressor

Die Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor mit Saug- und Druckventilen, die in einer mehrteiligen Sitzplatte angeordnet sind, welche zwischen Zylinder und Zylinderdeckel eingespannt und flüssigkeitsgekühlt ist.

Es ist bereits bekannt, zur Vermeidung einer Verkokung von Kolben und Ventilen bei Kolbenkompressoren neben Zylinderkopf und Zylinderwänden auch die Sitzplatte zu kühlen, in der die Saug- und Druckventile angeordnet sind. Eine Abführung der Kompressionswärme ist auch insofern angezeigt, als durch die Temperatursteigerung der Luft beim Verdichten nur ein Teil des Hubvolumens beim Ansaugen wirksam ist und somit der Wirkungsgrad der Maschine herabgesetzt wird.

Zur Kühlung des Zylinderkopfes bzw. -deckeis ist es allgemein üblich, diesen doppelwandig auszuführen und die einzelnen Kühlräume durch Kanäle zu verbinden· Da der Zylinderdeckel

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in der Regel ein Gußteil ist, sind zur Ausbildung der Kanäle Sandkerne in der Gießform erforderlich. Die Herstellung der Gießformen ist daher entsprechend aufwendig und arbeitsintensiv.

Es ist bereits eine fünfteilige Sitzplatte bekannt, deren zwei benachbarte, jeweils außen liegende Teile einander entsprechende und zugewandte Vertiefungen aufweisen, wodurch bei geeignetem Zusammenbau Kühlmittelkanäle gebildet werden. Das Kühlmittel strömt durch diese Kanäle von Kühlräumen in der Doppelwandung des Zylinders in Kühlräume im Zylinderkopf bzw. -deckel. Die Kühlräume im Zylinderkopf sind untereinander jedoch durch Querkanäle verbunden, die nur durch die Verwendung von Sandkernen in der Gießform hergestellt werden können. Nachteilig ist weiterhin, daß sämtliche Teile der Sitzplatte mit großer Präzision hergestellt werden müssen, da sie, um ein Austreten des Kühlmittels zu verhindern, exakt aufeinander passen müssen. Trotzdem bergen die vielen Dichtstellen zwischen den fünf Einzelplatten stets die Gefahr von Undichtigkeiten in sich. Die Teile der Sitzplatte sind in der Regel Gußteile, da die labyrintförmig verlaufenden Kühlmittelkanäle ansonsten nur unter erheblichem Aufwand hergestellt werden können. Für die Herstellung der Sitzplatte sind somit fünf einzelne, teuere Plattenteile erforderlich und die Sitzplatte ist dementsprechend teuer. Der Festigkeit des Gußeisens sind weiterhin Grenzen gesetzt, was im Hinblick auf die hoch

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beanspruchten Druckventilsitze in der Sitzplatte nachteilig ist (US-Pü 2 449 408).

Es ist auch bereits bekannt, in der Wandfläche von Kolbengasverdichtern, die mit einer Vielzahl verhältnismäßig kleiner Ventile besetzt sind, Kühlmittelkanäle vorzusehen, welche die Ventilkanäle kreuzen, d.h. in möglichst engem Abstand aneinander vorbeilaufen. Diese Kanäle kommen als nach einer Wandseite offene Vertiefungen ausgebildet und durch eine Abdeckung nach außen abgeschlossen sein. Die Kanäle sollen dabei vorzugsweise auf der Drehbank hergestellt sein (DT-PS 941 565).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenkompressor der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, der besonders einfach und wirtschaftlich herstellbar ist und der auch bei höheren Betriebsdrücken eine lange Standzeit ergibt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Sitzplatte aus einem reliefartig ausgebildeten Unterteil und einem plattenförmigen, ebenen Oberteil besteht und das Oberteil Bohrungen aufweist, durch welche Kühlmittelräume im Zylinderdeckel mit Kühlmittelkanälen in der Sitzplatte verbunden werden.

Vorzugsweise weist dabei das Sitzplattenunterteil Vertie-

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i'ungen auf, die durch Stege voneinander getrennt sind, wodurch im Zusammenwirken mit dem Sitzplattenoberteil ein Kühlwasserkanal definiert ist, der über je eine Bohrung am Anfang und Ende voneinander getrennte Kühlräume im Zylinderdeckel miteinander verbindet.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Kolbenkompressors hat den Vorteil, daß Hinterschneidungen und Querbohrungen im Zylinderdeckel entfallen, was dessen Herstellung beispielsweise durch ein äußerst wirtschaftliches AL-Druckgußverfahren ermöglicht. Die Verbindung der voneinander getrennten Kühlräume des Zylinderdeckels erfolgt über den labyrinthfö'rmig in der Sitzplatte verlaufenden Kühlmittelkanal, der durch das Übereinanderliegen des reliefartigen Sitzplattenunterteils und des plattenförmigen Sitzplattenoberteils gebildet wird.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemaßen Ausbildung des Kolbenkompressors ist darin zu sehen, daß der Sitzplattenoberteil auch als Stanzteil ausgeführt werden kann. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die hoch beanspruchten Druckventilsitze im Sitzplattenoberteil bei höheren Betriebsdrücken die Ausführung dieser Platte aus Stahl oder ähnlich festen Werkstoffen erforderlich machen.

Der Sitzplattenoberteil kann relativ dünnwandig ausgeführt werden, da es zwischem dem stabilen Zylinderdeckel und dem

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eben falls stabilen üitzplattenuufcerteil eingebaut ist und daher nahezu keine Biegebeanspi'uchung erleidet.

Nachstehend ist eine Ausführungsform an Hand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf den Zylinderdeckel mit darin befestigter Sitzplatte,

Fig. 3 eine Unteransicht des Zylinderdeckels,

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie I-I in Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Schnitt in der Ebene II-II in Fig. 4-,

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Sitzplattenoberteil,

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 6

Fig. 8 eine Draufsicht auf das Sitzplattenunterteil, und

Fig. 9 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 8.

Die generelle Anordnung des Zylinerdeckels 10, des Sitzplattenoberteils 12 und des Sitzplattenunterteils 14 ist aus den Figuren 1 und 2 zu ersehen. Der Zylinderdeckel 10 weist

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ui"ei Sauganschlüsse ij1 und S2, sowie zwei Druckanschlüsse L· auf. Das Küiilniittel tritt über den Anschluß K1 in den Zylinderdeckel ein und über die Anschlüsse K2 oder K3 aus dem Zylinderdeckel aus. Von den zueinander parallelen Anschlüssen wird im allgemeinen jeweils nur einer benutzt, während die anderen durch Stopfen dicht verschlossen werden.

Wie aus einer Unteransicht des Zylinderdeckels (Fig. 3) ersichtlich ist, sind die Saug- und Druckräume durch Stege voneinander getrennt. Die Sauganschlüsse S1 und S2 stehen mit dem Saugraum 16 in Verbindung, der Druckanschluß D mit dem Druckraum 18. Der Kühlmittelraum 20 mit den Kühlmittelauslässen K2 und K3 ist ebenfalls durch Stege von dem Kühlmittelraum 22 mit dem Kühlmitteleinlaß K1 getrennt. In Pig. 3 sind zur besseren Verdeutlichung der voneinander abgetrennten Räume alle in der Zeichenebene liegenden Bereiche doppelt schraffiert eingezeichnet .

Die durch den Zylinderdeckel 10 hindurchführenden Bohrungen 24 nehmen fünf Zylinderkopfschrauben auf, mit Hilfe derer der Zylinderdeckel mit dem Zylinder und den dazwischen angeordneten Sitzplatten verspannt wird. Zwischen dem Zylinderdeckel 10 und dem Sitzplattenoberteil 12 ist dabei eine Dichtung angeordnet, welche die in Hg. 3 doppelt schraffierten Bereiche abdichtet.

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In Fig. 4 ist ein Querschnitt durch den Zylinderdeckel 10 entlang der Linie I-I in Fig. 3 dargestellt. In diesem Querschnitt ist die Schnittebene II-II eingezeichnet, deren Draufsicht in Fig. 5 dargestellt ist. Die Schnittebene liegt· in solcher Höhe, daß die in Pig. 3 hinter der Zeichenebene endenden Rippen teilweise mitgeschnitten werden. Der Kühl— mittelraum 20, der aus Pig. 3 als ein zusammenhängender Raum ersichtlich ist, erscheint daher in Fig. 5 als drei separate Bäume.

In Fig. 6 ist schließlich eine Draufsicht auf das Sitzplftttenoberteil 12 dargestellt. In dem Oberteil sind zwei Druckventilsitze 19 und zwei Durchlässe 17 ausgebildet, die unter der Druck- bzw. der Saugkammer zu liegen kommen. Neben den Bohrungen 24 zur Aufnahme der Zylinderkopfschrauben und den Bohrungen 25 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben für das Druckventil, dessen Ventillamelle und gegebenenfalls dessen Druckfänger sind in dem Sitzplattenoberteil 12 zwei Bohrungen 26 und 28 ausgebildet, durch welche das Kühlmittel von den Kühlmittelräumen 20 bzw. 22 des Zylinderdeckels in die Sitzplatte ein- bzw. aus dieser austritt. Ein Querschnitt durch das Sitzplattenoberteil ist in Pig. 7 dargestellt. Es ist daraus ersichtlich, daß das Oberteil ein einfaches Stanzteil ist, das aus Stahlblech oder einem ähnlich festem Werkstoff bestehen kann.

In den Fig. 8 und 9 ist das Sitzplattenunterteil dargestellt.

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Die ifUg. 8 zeigt eine Draufsicht auf das Unterteil, wobei alle in der Zeichenebene liegenden Stege doppelt schraffiert dargestellt sind. Diese Stege werden über eine nicht gezeigte Dichtung gegen die Unterseite des Sitzplattenoberteils angepreßt. Die nötige Vorspannkraft wird dabei von den bereits erwähnten Zylinderkopfschrauben aufgebracht, die durch die Bohrungen 24 in die Zylinderwandung hineinreichen. Die Saugventile 29 und die öffnungen für die Druckventile 30 liegen unter den entsprechenden öffnungen 17 und 19 des Sitzplattenoberteils bzw. dem Saugraum 16 und dem Druckraum 18 des Zylinderdeckels 10, Die Vertiefungen 32 neben den Stegen sind alle untereinander labyrinthartig verbunden. In iig. 9 ist ein Querschnitt durch das Sitzplattenunterteil entlang der Linie IV-IV in Pig. 8 dargestellt. Aus dieser Hg. ist insbesondere ersichtlich, daß die Zwischenstege 34 die einzelnen Vertiefungen 32 nicht voneinander trennen, da diese nur etwa halb so hoch sind wie die restlichen Stege. Weiterhin ist aus dieser Hg. zu sehen, daß das Sitzplattenunterteil ein einfaches Gußteil ohne Hinterschneidungen ist, das mittels eines Druckgußverfahrens hergestellt werden kann. In den üg. 3 und 5 ist die Stelle, welche über den Bohrungen 26 bzw. 28 des Sitzplattenoberteils zu liegen kommt, mit 26' bzw. 28' bezeichnet. In üg. 8 sind diejenigen Stellen, die unterhalb der Bohrungen 26 bzw. 28 des Sitzplattenoberteils zu liegen kommen, mit 26'· bzw. 28''markiert.

Der Weg des Kühlmittels durch die Baueinheit Sitzplattenunter-r

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teil, Sitzplattenoberteil und Zylinderdeckel ist wie folgt. Vom Kühlmitteleintritt K1 gelangt das Kühlmittel in den Kühlmittel raum 22 im Zylinderdeckel (i'ig. 3 und 5)· Das Sitzplattenoberteil 12 ist gegenüber dem Zylinderdeckel 10 so orientiert, daß dessen Bohrung 26 unterhalb des Kühlmittelraumes 22 an der mit 26¹ bezeichneten Stelle zu liegen kommt. Das mit einem Überdruck von ca. 2 bar eintretende Kühlmittel tritt daher durch die Bohrung 26 im Sitzplattenoberteil 12 an der Stelle 26' ' (Pig. 8) in die entsprechende Vertiefung des Ditzplattenunterteils 14 ein. Von dort wandert das Kühlmittel den labyrinth art igen Kanal vorwärts bis zu der in Pig. 8 mit 28*· bezeichneten Stelle. Oberhalb dieser Stelle befindet sich die Bohrung 28 des Sitzplattenoberteils 12. Das Kühlmittel tritt also durch diese Bohrung an der Stelle 28' (Pig. 3 und 5) wieder in den Zylinderdeckel in den Kühlmittelraum 20 ein. Vom Kühlmittelraum 20 führen die Auslässe K2 und K3 in den Kühlmittelkreislauf zurück.

Das Kühlmittel läuft damit von Kühlraum 22 im Zylinderdeckel über die Sitzplatte in den Kühlraum 20 des Zylinderdeckels, ohne daß Querverbindungen im Zylinderdeckel selbst erforderlich wären.

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Claims (3)

1. München ,den L'6.9.1975

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   PATENTANSPRÜCHE

   Kolbenkompressor mit Saug? und Druckventilen, die an einer mehrteiligen Sitzplatte angeordnet sind, welche zwischen Zylinder und Zylinderdeckel eingespannt und flüssigkeitsgekühlt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzplatte aus einem reliefartig ausgebildeten Unterteil (14·) und einem plattenförmigen,ebenen Oberteil (12) besteht und das Oberteil (12) Bohrungen (26, 28) aufweist, durch welche Kühlmittelräume (20, 22) im Zylinderdeckel (10) mit Kühlmittelkanälen in der Sitzplatte verbunden werden.
2. 2) Kolbenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sitzplattenunterteil (14·) Vertiefungen (32) aufweist, die durch Stege voneinander getrennt sind, wodurch in Zusammenwirken mit dem Sitzplattenoberteil (12) ein Kühlwasserkanal definiert ist, der über je eine Bohrung (26, 28) am Anfang und Ende, voneinander getrennte Kühlräume (20, 22) im Zylinderdeckel (10) miteinander verbindet.
3. 3) Kolbenkompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (14·) als Aluminium-Druckguß-Teil und das Oberteil (12) als Stanz-Stahlteil ausgebildet ist.

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