DE2945727A1

DE2945727A1 - Druckluftkompressor

Info

Publication number: DE2945727A1
Application number: DE19792945727
Authority: DE
Inventors: Franz Weinhandl
Original assignee: Nova Werke AG
Current assignee: Nova Werke AG
Priority date: 1978-12-15
Filing date: 1979-11-13
Publication date: 1980-07-03
Also published as: DE2945727C2; CH634898A5

Description

BESCHREIBUNG
Druckluft kompressor Die Erfindung betrifft einen Druckluftkompressor mit in einem Zylinder beweglich angeordneten, in beiden Hubrichtungen Kompressionsarbeit leistenden Stufenkolben, wobei jeder Kompressionsstufe mindestens ein Ein- und ein Auslassventil zugeordnet sind, und wobei eine Auslassöffnung einer tieferen Druckstufe mit einer Einlassöffnung einer höheren Druckstufe verbunden ist.
Druckluftkompressoren mit zwei Kompressionsstufen werden beispielsweise zur Erzeugung von Druckluft für das Bremssystem von Lastwagen verwendet. Der Kompressor ist am Fahrzeugmotor angeflanscht und wird dauernd angetrieben, wobei ein Druckregler nach Erreichen des Soll-Druckes das Saugventil der ersten Stufe öffnet. Dabei muss das Totvolumen der zweiten Stufe so bemessen sein, dass sich der Kompressor unter dem tiefsten Arbeitsdruck des Systems "totläuft". Es ist auch möglich, einen Druckregler in die Ladeleitung des Kompressors einzubauen, wobei der Regler die Ladeleitung bei Erreichen des vorgeschriebenen Höchstdruckes zur Atmosphäre öffnet.
Durch die Aufteilung der Kompressionsarbeit in beide Hubrichtungen wird ein ruhiger Lauf und eine kompakte Baueinheit gewährleistet. Letzteres ist wichtig, da im Motorraum von Lastwagen die Platzverhältnisse stark eingeschränkt sind.
Eine Anwendung eines gattungsgemässen Stufenkolbenkompressors zur Erzeugung von Druckluft für das Bremssystem und zum Anlassen von Fahrzeugdieselmotoren ist in der Zeitschrift "Diesel and Gas Turbine Progress" vom September 1969 beschrieben.
Aufgrund der konstruktiven Ausbildung sind beim Stufenkolbenkompressor die Stufen auf verschiedenen Ebenen im Zylinder angeordnet. Bei bekannten zweistufigen Kompressoren sind die Ventile der ersten Stufe oberhalb oder seitlich am oberen Ende des Zylinders im Bereich des Zylinderkopfes angebracht. Dabei können Ein- und Auslassventile unabhängig voneinander ausgebildet sein oder bei anderen Ausführungen miteinander kombiniert sein, d. h. dass ein einziges Ventil mit Ein- und Auslassfunktionen vorgesehen ist. Die Ventile der zweiten Stufe sind nach Ein- und Auslass getrennt im unteren Bereich des Zylinders eingebaut.
Die bekannten Kompressoren weisen verschiedene Nachteile auf. Sie bestehen aus vielen-Einzelteilen und sind daher teuer. Durch die Anbringung der Ventile an verschiedenen Stellen wird die Montage erschwert. Je nach Einbaulage des Kompressors am Fahrzeugmotor können die seitlich liegenden Ein- und Auslassventile der zweiten Stufe nicht oder nur sehr schwer zugänglich sein. Zur Revision derselben muss der ganze Kompressor ausgebaut werden. Die Wartungskosten sind entsprechend hoch.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu beheben und einen einfachen Druckluftkompressor mit Stufenkolben zu schaffen, mit weniger Einzelteilen und einer servicefreundlichen Konstruktion. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe so gelöst, dass alle Ventile kopfseitig am Kompressor, im Bereich des Zylinderkopfes, angeordnet sind.
Nachfolgend werden anhand der Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele eines Druckluftkompressors mit Stufenkolben näher erläutert. Die beiden Figuren 1 und 2 zeigen diese Ausführungsformen je in einem schematischen Querschnitt.
Beim luftgekühl ten Stufenkolbenkompressor gemäss Fig. 1 ist der mit Kühlrippen 2 versehene Zylinder 1 einstückig mit dem Kurbelgehäuse 3 ausgebildet. Der im Zylinder 1 hin- und herbeweglich gelagerte Stufenkolben 4 wird über die Kurbelwelle 5 und den Pleuel 6 angetrieben.
Der untere Teil 7 des Stufenkolbens 4 läuft im unteren Bohrungsabschnitt 8 des Zylinders 1 und ist mittels Kolbenringen 9 gegen die Zylinderwandung abgedichtet. Der obere, erweiterte Teil 10 des Kolbens 4 läuft in einem entsprechend erweiterten Bohrungsabschnitt 11 des Zylinders 1 und ist ebenfalls durch Kolbenringe 12 abgedichtet.
Ein mit Kühlrippen 2 versehener Zylinderkopf 13 ist in nicht näher dargestellter Weise auf den Zylinder 1 aufgeschraubt. In diesem Zylinderkopf 13 sind die Ventile 14 und 15 des Kompressors untergebracht. Ein weiteres Ventil 16 ist auf der Stirnfläche des Zylinders 1 angeordnet, unmittelbar unterhalb der dieser Stirnfläche zugeordneten Zylinderkopffläche.
Bei den Ventilen 14 - 16 handelt es sich um an sich bekannte, als Rückschlagventile ausgebildete Zungenventile, deren Ventilhub durch die Dicke der zwischen dem Zylinderkopf 13 und dem Zylinder 1 angeordneten Dichtung 25 gegeben ist. Die Dicke der Dichtung bzw. der Ventilhub kann z. B.
etwa 2 mm betragen.
Der Kompressor arbeitet wie folgt: Der Kolben 4 saugt im Abwärtshub die Luft 17 durch den im Zylinderkopf 13 eingeschraubten Ansaugfil ter 18 und durch das Einlassventil 14 in den Kompressionsraum 19 der ersten Stufe hinein. Beim Aufwärtshub wird die Luft komprimiert und durch das Ventil 15 und das Kühlrohr 20 in den Kompressionsraum 21 der zweiten Stufe gestossen.
Das Ventil 15 ist zugleich Auslassventil der ersten Stufe und Einlassventil der zweiten Stufe. Diese Ausbildung ist möglich durch Führung der Luft in einem abgebogenen Kanal 22 im Zylinderkopf 13. Das Volumen des Kanals 22 gehört zum Totvolumen des ersten Kompressionsraumes 19.
Das Volumen des Kühlrohres 20 gehört in analoger Weise zum Totvolumen der zweiten Kompressionsstufe. WTe aus der Fig. 1 hervorgeht, setzt sich der zweite Kompressionsrauin 21 demnach zusammen aus den beiden Kühlrohren 20, 24 und dem Ringraum zwischen der Kolbenfläche 23 und dem erweiterten Bohrungsabschnitt 11 des Zylinders 1. Das gesamte Totvolumen kann etwa 5 - 10 Oo betragen, was im vorliegenden Fall erwünscht ist, da dadurch eine sehr intensive Kühlung der Luft der zweiten Stufe und ein 'Totlaufell'' bei Leerlaufregelung erzielt wird. Die beiden Kühlrohre 20, 24 sind allseitig mit den Kühlrippen 2 umgeben.
Beim Abwärtshub komprimiert der Kolben 4 die Luft weiter bis zum Enddruck und presst sie durch das Xühlrohr 24 und das Auslassventil 16 in die Luftaustrittöffnung 26, welche im Zylinderkopf 13 ausgespart ist.
Bei der zweiten Ausführungsform des Stufenkompressors gemäss Fig. 2 handelt es sich um eine wassergekühlte Ausführung ohne Kühlrippen, dafür mit wassergefüllten Kühlräumen 27, die durch den Wassereintritt 28 gespeist werden.
Der Wasseraustritt ist mit 29 bezeichnet.
Die Zylinderkopfanordnung besteht aus dem eigentlichen Zylinderkopf 30, einer ersten Dichtung 31, einer Ventilplatte 32 und einer zweiten Dichtung 33. Vier Zungenventile 34 - 37 sind auf der Ventilplatte 32 angebracht, wobei die oberhalb und unterhalb der Platte 32 sich befindenden Dichtungen 31 bzw. 33 wieder den Ventilhub bestimmen.
Die übrigen Teile des Kompressors sind ähnlich ausgebildet und auch entsprechend bezeichnet wie diejenigen des luftgekühlten Kompressors gemäss Fig. 1.
Die Zylinderkopfanordnung 30 - 33 ist in nicht näher dargestellter Weise auf den Zylinder 1 aufgeschraubt.
Dem ersten Kompressionsraum 19 ist das Einlassventil 34 und das Auslassventil 35 zugeordnet, währenddem dem zweiten Kompressionsraum 21 das Einlassventil 36 und das Auslassventil 37 zugeordnet sind. Die Zu- und Abführung der Luft zur zweiten Stufe erfolgt mittels der wassergekühlten Rohre 20 bzw. 24, deren Volumen wiederum zum Totvolumen des zweiten Kompressionsraumes 21 zu rechnen ist.
Gegenüber den bekannten Druckluftkompressoren mit Stufenkolben ergeben sich durch die vorbeschriebenen Ausführungsformen folgende Vorteile: - Die Ventile sind immer auf der Kopf seite des Kompressors im Bereich des Zylinderkopfes angeordnet.
Bei Reparaturen sind sie gut zugänglich und die Wartungskosten sind sehr niedrig.
- Wenn die Ventile alle auf einer Platte angeordnet sind (wie bei der Ausführungsform 2), können sie bei Revisionen sehr leicht ausgewechselt werden. Dazu wird die Ventilplatte nach Entfernung des Zylinderkopfes als Einheit zusammen mit den Ventilen ausgewechselt. Dadurch ist eine erhebliche Erleichterung der Revision und der Montage gewährleistet.
- Der Druckluftkompressor weist weniger Bauteile auf als bekannte Kompressoren. Die Materialkosten sind niedriger, und die Ersatzteilbewirtschaftung ist vorteilhaft.
- Infolge der intensiven Kühlung des Kompressionsraumes der zweiten Stufe sind die Temperaturen relativ niedrig und die Standzeiten hoch.

Claims

PATENTANSPRUECHE K 1. Druckluftkompressor mit in einem Zylinder beweglich angeordneten, in beiden Hubrichtungen Kompressionsarbeit leistenden Stufenkolben, wobei jeder Kompressionsstufe mindestens ein Ein- und ein Auslassventil zugeordnet sind, und wobei eine Auslassöffnung einer tieferen Druckstufe mit einer Einlassöffnung einer höheren Druckstufe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass alle Ventile (14 - 16; 34 - 37) kopfseitig am Kompressor, im Bereich des Zylinderkopfes (13; 30), angeordnet sind.
2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zylinderkopf (30) und dem Zylinder (1) eine Ventilplatte (32) vorgesehen ist, auf der alle Ventile t(34 - 37) angeordnet sind (Fig. 2).
3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (34 - 37) als Zungenventile ausgebildet sind, und dass beidseits der Ventilplatte (32) Dichtungen (31, 33) angebracht sind, deren Dicke den Ventilhub bestimmen.
4. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zu- und Abführung der Luft der zweiten Stufe (21) mit den entsprechenden Ventilen (36, 37; 15, 16) in Verbindung stehende, gekühlte Rohre (20, 24) vorgesehen sind.
5. Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der gekühlten Rohre (20, 24) Bestandteil des Totvolumens der zweiten Kompressionsstufe (21) ist.
6. Kompressor nach Anspruch L, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (14 - 16) im Zylinderkopf (13) oder auf der Stirnseite des Zylinders (1) angeordnet sind (Fig. 1).
7. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zylinderkopf (13) und dem Zylinder (1) eine Dichtung (25) vorgesehen ist, deren Dicke den Ventilhub der als Zungenventile ausgebildeten Ventile (14 - 16) bestimmt (Fig. 1).
8. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassventil (15) der tieferen Stufe identisch ist mit dem Einlassventil (15) der höheren Stufe.