DE29717653U1

DE29717653U1 - Kolbenverdichter für gasförmige Medien

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Publication number: DE29717653U1
Application number: DE29717653U
Authority: DE
Original assignee: Magna BDW Technologies GmbH
Current assignee: Magna BDW Technologies GmbH
Priority date: 1997-10-02
Filing date: 1997-10-02
Publication date: 1998-11-12
Anticipated expiration: 2007-10-03

Description

STRASSE^:--& -HDFST-ETTER

Patentanwälte
European Patent Attorneys · European Trademark Attorneys

Patentanwälte

European Patent Attorney ^&ogr;

European Trademark attorney ■

Dipl.-lng. JOACHIM STRASSE °* Dr.rer.nat. ALFONS J. HOFSTETTER °*

Zugelassene Vertreter beim

° Europäischen Patentamt
* Europäischen Harmonisierungsamt für den Binnenmarkt (Marken, Muster, Modelle)

Anwaltsakte: 24299 ALUSUISSE BAYRISCHES DRUCKGUSS-WERK GMBH & CO. KG

Im Wiegenfeld 10
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Deutsche Gebrauchsmuster-Neuanmeldung

Kolbenverdichter für gasförmige Medien

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ALUSUISSE BAYRISCHES DRUCKGUSS-WERK GMBH & CO. KG 24299 Deutsche Gebrauchsmuster-Neuanmeldung

Kolbenverdichter für gasförmige Medien

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter mit einem mit seinem Pleuel schwenkfest verbundenen Kolben. Der Kolben ist für ein von der Kolbenunterseite anzusaugendes, gasförmiges Medium bei der Abwärtsbewegung des Kolbens offen und bei der Aufwärtsbewegung geschlossen. Ein solcher Kompressor und ein sogenannter Taumelkolben sind beispielsweise aus der
WO 96/05429 bzw. WO 96/05430 bekannt.

Bei den bekannten Kolbenverdichtern mit Taumelkolben sind die Exzenterscheiben zum Antrieb einer Pleuelstange zumeist aus Metall und auch der Aufbau des Kolbens besteht im wesentlichen aus Metall, bis auf die periphäre Lauf- oder Reibfläche, die in den meisten Fällen aus Kunststoff ausgebildet ist.

Derartige Kompressoren werden zumeist von einem Gleichstrommotor angetrieben, der seinen begrenzten Strom aus einer Batterie oder einem Bordnetz eines Fahrzeugs bezieht. Um dennoch einen guten Wirkungsgrad zu erzielen, sollen die beweglichen Teile im Kompressor keine großen Massen haben und sich leicht bewegen lassen.

Um diese Aufgabe zu lösen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Kolben und die Exzenterscheibe zumindest teilweise aus Sintermaterial herzustellen. Dies bringt eine erhebliche Gewichtsersparnis und setzt Reibungsverluste herab.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nähere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung folgen auch aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Kompressor gemäß der Erfindung,

Fig. 2 in auseinandergezogener, perspektivischer, schematischer Darstellung Einzelteile und

Fig. 3 im Detail eine leicht abgewandelte Ausführungsform der Erfindung.

Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Kolbenverdichter 10 hat ein Verdichtergehäuse 14 und ein angeflanschtes Gehäuse 12 für einen Elektromotor, der als Antrieb des Kolbenverdichters 10 dient. Der Elektromotor 12 ragt mit einer Antriebswelle 16 in das Gehäuse 14 und wird von einem Kugellager 18 gelagert. Die Welle 16 schließt in einem Exzenter 20 ab. An dem Exzenter 20 ist axial ein Lager 22 eines Pleuels 24 mittels einer axial geführten Verbindungsschraube 23 befestigt.

Das Pleuel 24 trägt das Lager 22 an seinem einen Ende, welches durch die Drehung der Antriebswelle 16 kreisförmig geführt wird. An seinem anderen Ende trägt das Pleuel einen Kolben 30, der in einem Zylinder zur Hin- und Herbewegung angeordnet ist.

Der Zylinder 26 ist an seinem gehäuseseitigen Ende mit einem Gewinde 28 versehen, mittels dessen er in eine mit Gegengewinde versehene obere Öffnung des Verdichtergehäuses 14 eingedreht ist. Diese Öffnung ist im Verdichtergehäuse 14 so gebildet, daß sie dem Pleuel 24 für seine Bewegung genügend Platz läßt.

Das Gewinde 28 des Zylinders 26 weist eine schwache Steigung auf, so daß die axiale Zylinderhöhe präzise eingestellt werden kann, um auf diese bekannte Weise den schädlichen Raum S des Kompressors bestimmen zu können.

Am oberen Ende des Zylinders 26 ist ein federbelastetes Rückschlagventil 50 angeordnet, welches dafür sorgt, daß das beim Aufwärtshub des Kolbens 3 0 komprimierte Gasvolumen ausgestoßen wird, während beim Rückhub des Kolbens 30 ein Einsaugen von Außenluft durch das Rückschlagventil 50 verhindert wird. Das Rückschlagventil 50 steht auf seiner einen Seite in Verbindung mit dem Zylinderinnenraum und auf seiner anderen Seite in Verbindung mit einem Auslaßstutzen 70, durch den das komprimierte Gas ausgestoßen wird.

Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Kolbenverdichters 10 wird das Pleuel 24 über die mit seinem unteren Ende in Verbindung stehende Antriebswelle 16 in eine kreisförmige Bewegung versetzt, während sein oberes Ende mit dem Kolben 3 0 in dem Zylinder 2 6 auf- und abgeführt wird. Beim Aufwärtshub des Kolbens 3 0 wird dabei das im Zylinderraum befindliche Gas komprimiert. Zu diesem Zeitpunkt oder kurz davor öffnet das federbelastete Rückschlagventil 50, so daß das komprimierte Gas über den Stutzen 70 zur Verfügung steht. Gleichzeitig wird über eine Filteröffnung 15 Luft in das Verdichtergehäuse eingesaugt. Nach Erreichen der oberen Totpunkteinstellung des Kolbens geht dieser in seinen Rückhub über, wobei sich ein im Kolben 3 0 ausgebildetes Ventil schließt.

Um Gewicht zu sparen und um Reibung zu mindern, ist die Exzenterscheibe 2 0 aus Sintermaterial gebildet. Die Lagerung des vorzugsweise aus Aluminium gefertigten Pleuels 24 erfolgt in der Sinterscheibe 20 in einer Welle 22 aus Stahl. Die Sinterscheibe 20 bildet das Lager für die Stahlwelle 22. Die Reibung zwischen Stahl und dem Sintermaterial ist gering.

Wie zwar aus Figur 2 hervorgeht, können zum Ausgleich der ge-

ringen Masse und dem Kraftansatz im Lager 22 neben dem Einsatz des Lagers 22 Ausnehmungen 17 vorgesehen sein, die zum vorbeigleitenden Pleuel 24 offen sind. In diesen Ausnehmungen kann ein Schmiermittelvorrat in einem geeigneten porösen Material abgelegt werden, um eine Dauerschmierung zu ermöglichen.

Wie weiterhin in Fig. 2 zu sehen ist, ist der Kolben 30 so aufgebaut, daß er einen auf einen Kragen 25 an der Pleuelstange 24 aufgesetzten Teller 31 aus Metall aufweisen kann. Der Teller 31 hat die Form einer kreisrunden Scheibe und hat eine Öffnung 29, durch die ein Kopf 27 des Pleuels 24 gesteckt wird.

Abweichend von der beispielhaften Darstellung in Fig. 2 kann die Exzenterscheibe statt der Ausnehmungen 17 in einer runden Form der Exzenterscheibe die übliche Form ohne Ausnehmungen mit einer Verteilung der Masse gegenüber dem Kraftansatzpunkt in der Schraube 23, als eine übliche "exzentrische" Form haben. Dennoch läßt sich eine Dauerschmierung durch Tränkung des porösen Sintermaterials mit einem geeigneten Schmiermittel erreichen. Eine geringe Menge von Schmiermittel genügt, um sich durch die Bewegung des Exzenters im porösen Körper zu verwirbeln.

Der Kolben 30 besteht aus einem äußeren Ring 32 aus Kunststoff, vorzugsweise Polytetrafluorethylen, und hat eine zentrale Aussparung 46. In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel besteht ein Ventilkörper 40 aus Sintermaterial, der mit seinem Zylindermantel 44 durch die zentrale Aussparung 46 greift. Der Kopf 27 des Pleuels 24 greift durch die Metallscheibe 31 und deren Öffnung 2 9 und durch eine Öffnung 4 9 im Boden 4 8 des Ventilkörpers 40 und legt, beispielsweise durch Umnieten, den Teller 31 und den Ventilkörper 40 fest. Zwischen einem oberen Rand 41 mit Luftlöchern 42 und dem Teller 31 ist der Kolbenring 32 mit seinem inneren Rand 46 entlang der Außenwand des Zylindermantels axial beweglich. Hierbei wird der Kolbenring 32 durch einen innen eingelegten offenen Stahlring 34 an die Innenwand des Zylinders 26 gepreßt.

Um zu zeigen, daß ein Sinterkörper 36 in seiner radialen Ausdehnung nicht auf die schematischen Proportionen der schematischen Darstellung von Figur 2 begrenzt ist, kann auf das Detail gemäß Fig. 3 verwiesen werden. In diesem praktischen Beispiel liegt ein Sinterkörper 36 ebenfalls flach auf einem Teller 31 aus Blech auf und ist fest mit dem Pleuel 24 verbunden. Der Sinterkörper 36 hat am peripheren Rand Öffnungen 38 und gibt dem Kolbenring 32 aus PTFE ein axiales Spiel oder Hub H. Die stark gekrümmte Außenwölbung 32a gibt die Möglichkeit einer starken Pendelbewegung für den Kolben 30, wodurch der Hub des Pleuels 24 verkürzt werden kann. Der offene Stahlring 34 ist in eine Innenringnut eingelegt und sorgt für eine gute Anpressung an die Innenwand des Zylinders 26.

Der Sinterkörper 36 des Kolbens 30 läßt sich .vorteilhafterweise mit einem geeigneten Schmiermittel tränken, um die Reibung gegen die Innenwand des Zylinders 2 6 zu mindern. Dies geschieht ähnlich wie bei der Dauerschmierung des Exenters 20 dadurch, daß aus dem Schmiermittelvorrat im Sinterkörper 3 6 des Kolbens 3 0 ständig verwirbelt wird und dadurch auch auf die Reibungsfläche gerät. Die Wahl des Sintermaterials eröffnet die Möglichkeit, die ursprünglich als trocken laufende Bauart dieser Kolbenverdichter doch mit einer leichten Dauerschmierung zu versehen und dadurch zu verbessern.

Das Rückschlagventil 50 ist so aufgebaut, daß es eine Ventilhalterung 52 aufweist, auf der ein Dichtring 54 stirnseitig aufliegt. Gegen den Dichtring 54 stützt sich eine Ventilplatte 56 ab, die durch eine an der oberen Zylinderinnenwand abgestützte Ventilfeder 58 gegen den Dichtring 85 gespannt ist. Die Ventilhalterung 52 ist so aufgebaut, daß sie mit der unteren Stirnseite den oberen Innenraum des Zylinders 26 abschließt. Ein in der Ventilhalterung 52 gebildeter Durchlaß ist mit dem Stutzen 7 0 verbunden.

Beim Aufwärtshub des Kolbens 3 0 legt sich der Innenrand 4 6 auf den Teller 31 auf und dichtet so den Kolben 3 0 ab. Die darüber befindliche Luft oder das Gas wird komprimiert und über das Ventil 50 abgegeben. Beim Abwärtshub verschiebt sich der Kolbenring 32 nach oben und die Öffnungen 42 bzw. 38 sind frei, um Luft in den Zylinder 26 einzuziehen.

Claims

ALUSUISSE BAYRISCHES DRUCKGUSS-WERK GMBH & CO. KG 24299 Deutsche Gebrauchsmuster-Neuanmeldung Kolbenverdichter für gasförmige Medien Ansprüche:

1. Kolbenverdichter mit einem mit seinem Pleuel an einem Ende schwenkfest verbundenen Kolben, der für ein von der Kolbenunterseite anzusaugendes, gasförmiges Medium bei der Abwärtsbewegung des Kolbens offen und bei der Aufwärtsbewegung geschlossen ist, wobei das andere Ende des Pleuels mit einer Exzenterscheibe beweglich verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Kolben (3 0) und/oder die Exzenterscheibe (2 0) ganz oder teilweise aus Sintermaterial besteht.

2. Kolbenverdichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Sintermaterial einen Vorrat eines Schmiermittels aufnimmt.

3. Kolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 1 und 2
dadurch gekennzeichnet,

daß der Kolben (3 0) einen fest mit dem Pleuel (24) verbundenen Sinterkörper (36, 40) mit peripheren axialen Öffnungen (38, 42) im Inneren aufweist und ein Kolbenring (32) aus Kunststoff den Kolben (3 0) radial nach außen abschließt, der gegenüber dem Sinterkörper (36, 40) mit der Kolbenbewegung axial verschiebbar ist, so daß die Öffnungen (38, 42) bei der Kompressionsbewegung des Kolbens (30) geschlossen und bei der gegenläufigen Ansaugbewegung offen sind.

Kolbenverdichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Sinterkörper für die Exzenterscheibe (20) eine radial außenliegendes Stahlwelle (22) aufnimmt, die mit dem Pleuel (24) verbunden ist.