DE3032518A1 - Oelfreier verdichter - Google Patents
Oelfreier verdichterInfo
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Description
PATENTANWALT DIPL.-ING. GERD UTERMANN 71 HEILBRONN, POSTFACH 3525, CABLE: PATU. TEL. 107131) 82828
Kilianstraße 7 (Kilianspassage)
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Patent- und Gebrauchsmuster- D 12. 32 D 52
Hilfsanmeldung 28.Aug.80AHM
Anmelder: Firma
Dürr-Dental GmbH & Co. KG
Etzelstraße 8
Postfach 305
Postfach 305
D-712O Bietigheim
Bezeichnung: ölfreior Verdichter
Bezeichnung: ölfreior Verdichter
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen ölfreien Verdichter mit einem
Kurbelgehäuse und mindestens einem auf dieses aufgesetzten Zylinderblock mit einem diesen nach oben abschließenden
Zylinderkopf, mit einer von einer Motorwelle angetriebenen, im Kurbelgehäuse um eine Umlaufachse umlaufenden Kurbel,
einer senkrecht zur Umlaufachse verlaufenden Verdichtungsbohrung im Zylinderblock, in der ein von der Kurbel angetriebenes
Verdichtungnglied auf und ab bewegt wird, mit einer
unteren ebenen Kurbelgehäusefläche und einer oberen ebenen Zylinderkopffläche am Zylinderblock, mit Ansaug- und Auslaßöffnungon,
die über Ventile mit der Verdichtungsbohrung in Verbindung stehen, und mit Kühlluftaunnehmungen mindestens
am Zylinderblock.
D 12. 2 D 52
28.8.1980/4H
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Derartige ölfreie Verdichter werden zum Verdichten von
Gasen, insbesondere von Luft, z. B. für die medizinische Technik, für pneumatische Steuerungen oder für die Lebensmittelindustrie
verwendet. Medizinische Anwendung besteht z. B. beim Antrieb von Bohrern zur Zahnbehandlung, bei
Wasser—Luft-Zerstäubern, bei medizinischen Druckluftkanunern
oder bei Geräten für künstliche Beatmung. In der Nahrungsmittelindustrie wird derartige Ölfreie Druckluft
z. B. als Trocknungsluft, für Verpackungsmaschinen oder zur Brotteigfermentation verwendet. Allgemeine technische
Anwendung besteht z. B. bei BriefSortieranlagen, bei der Belüftung von galvanischen und chemischen Bädern und
Aquarien, bei der pneumatischen Steuerung von Werkzeug und anderen Maschinen, bei der Pilmbeschichtung oder bei
der Belüftung von Computern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdichter der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß er einen
möglichst einfachen Aufbau, der einen wartungsfreien Betrieb ermöglicht, aufweist, daß mit ihm eine möglichst
große Luftmenge gefördert werden kann und daß er möglichst
geräuscharm läuft.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß bei einem ölfreien Verdichter
luftdurchströmte Nutzluft- und KUhlluftausnehmungen in Richtung der Zylinderblocklängsachse verlaufen. Eine derartige
Anordnung der Ausnehmungen erlaubt eine sehr einfache Herstellbarkeit der Einzelteile des Verdichters. Es ist
weiterhin eine gute Kühlung ermöglicht, was zu hoher Luftförderung und großer Lebensdauer beiträgt. Die Nutzluftausnehmungen
in Richtung der Zylinderblocklängsachse erlauben eine Führung der Nutzluft, die zu einem geräuscharmen
Lauf des Verdichters führt.
D 12. 2 D 52
28.8.198O/4H
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Es sind bereits ölfreie Verdichter bekannt, bei denen ein Kolben in einer in ein Kurbelgehäuse ragenden Laufbuchse
auf- und abbewegt wird. Bei einer solchen Ausführungsfortn ist die Kühlfläche der zylindrischen Laufbuchse gering, und
es ist keine gute Führung der Kühlluft um die gesamte Laufbuchse herum möglich. Demgegenüber ist bei einem erfindungsgemäßen
ölfreien Verdichter der Zylinderblock auf das Kurbelgehäuse aufgesetzt und es sind Kühlluftausnehmungen in Richtung
der Zylinderblocklängsachse vorhanden, die mit dem Kurbelgehäuse in Verbindung stehen. Das Kurbelgehäuse weist
Kühllufteintrittsöffnungen auf und ist kühlluftdurchströmt. An Stellen, an denen der Zylinderblock stabil ausgeflhrt
sein muß, wie z. B. an Stellen, an denen Schrauben zur Befestigung angreifen, weist der Zylinderblock durchgehende
KUhlluftdurchbrüche auf. An mechanisch weniger belasteten Stellen weist der Zylinderblock Kühlrippen auf, mit Rippenzwischenräumen,
durch die durch das Kurbelgehäuse strömende Luft streicht. Durch diese Maßnahmen wird eine ausgezeichnete
Kühlung der Druckluft erreicht, was zu einer hohen Fördermenge führt. Eine besonders kompakte Bauweise des Kühlsystems
ergibt sich dann, wenn im Kurbelgehäuse ein vom Motor angetriebener Lüfter läuft.
Es sind auch schon Verdichter bekannt, bei denen Luft durch im Verdichtergehäuse integrierte Filter angesaugt wird. Die
mit porösem Werkstoff zum Filtern der Luft gefüllten Räume stehen jedoch nicht in direkter Nachbarschaft zur Verdichtungsbohrung.
Bei einem erfindungsgemäßen Verdichter ist vorgesehen, daß als Nutzluftausnehmung eine mit der Verdichtungsbohrung
Über ein Ventil verbundene durch den Zylinderkopf durchgehende und im Zylinderblock sackförmig
endende Ansaigbohrung eingeformt iBt. Durch diese Bohrung
wird die zu verdichtende kühle Nutzluft in die Verdichtungsbohrung gesaugt, wodurch der Zylinderblock zusätzlich gekühlt
wird.
•ν
Eine besonders einfache Ausführungsform von Zylinderblock und Zylinderkopf ergibt sich bei einer in den Zylinderblock
eingeformten Ansaugbohrung dann, wenn zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf eine Zungenventilplatte angeordnet ist,
deren an ihr befindliches Ansaugzungenventil von unten auf die öffnung einer sackförmigen Ventilbohrung im Zylinderkopf
drückt und die Ansaugbohrung mit einem von unten in den Zylinderkopf eingeformten Ansaugschlitz in Verbindung
steht, und wenn durch eine von oben eingesetzte, nicht durchgehende, mit einer Verschlußkappe oben verschlossene
Verbindungsbohrung die Verbindung zwischen Ventilbohrung und Ansaugschlitz hergestellt ist. In diesem Fall kann der
Zylinderkopf als reines Gußteil hergestellt werden, das nicht mehr bearbeitet werden muß, in das vielmehr nur noch
die Verschlußkappe, die handelsüblich erhältlich ist, eingesetzt werden muß.
Wie schon'erwähnt, ist es bereits bekannt, in eine in einem
Verdichtergehäuse vorhandene Ansaugbohrung einen porösen Werkstoff zur Luftfilterung einzufüllen. Ein besonderer
Vorteil eines erfindungsgemäßen Verdichters ist es, daß in die Ansaugbohrung ein Filter von der Zylinderkopfseite
her einsetzbar ist. Dies erlaubt ein schnelles und einfaches Wechseln des Filters, was bei einem eingefüllten
porösen Filterwerkstoff nicht möglich ist. Dadurch ist gewährleistet,
daß mit einem erfindungsgemäßen Verdichter immer sauber gereinigte Luft gefördert werden kann.
Ein besonders geräuscharmer Lauf von der Ansaugseite her ergibt sich dann, wenn das Filter ein Papierfilter mit einem
äußeren, oben durch eine am Zylinderkopf anliegende Dichtung abgeschlossenen Tragkorb ist, welche Dichtung eine in Richtung
der Zylinderblocklängsachse verlaufende, sich verengende Ansaugöffnung aufweist.
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Ώ ld. d U Z)d
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Von Schubkolbenverdichtern von Kleinkältemaschinen her ist
es schon bekannt, an das Bauteil, das die" Verdichtungsbohrung enthält, eine Druckgasbohrung größeren Volumens anzugießen.
In dieser Druckgasbohrung wird das im Umlauf geförderte
und in der Verdichtungsbohrung pulsweise verdichtete Kühlmittel beruhigt. Eine solche Druckgasberuhigung ist auch
bei ölfreien Verdichtern erwünscht, da dies zu einem ruhigeren Lauf des Verdichters führt. Je größer das Volumen der
Druckluftbohrung ist, desto ruhiger wird der Lauf des Verdichters.
Bei einem erfindungsgemäßen Verdichter ist eine
solche Vergrößerung einer Druckluftbohrung auf einfache Art und Weise dadurch möglich, daß in einer Kurbelgehäusewand
eine Nutzluftkammer mit in Umlaufachsenrichtung verlaufender Längsachse ausgebildet ist, die eine Anschlußbohrung
aufweist, durch die die Druckluft abgenommen wird und die mit der Druckluftbohrung im Zylinderblock über einen
Luftkanal in Verbindung steht, der teilweise als Gehäuseluftkanal in der Kurbelgehäusewand und teilweise als Blockluftkanal
im Zylinderblock verläuft. Die Vergrößerung des Druckvolumens durch das Zuschalten der Nutzluftkammer zur
Druckluftbohrung führt aber auch zu einem großen Anlaufvolumen,
in das beim Anlaufen zunächst gegen Atmosphärendruck gefördert wird, wodurch auch ein Elektromotor gut anlaufen kann, der zu
schwach ist, um gegen den Enddruck zu fördern. Mit einem erfindungs
gemäßen Verdichter ist es aber auch möglich, statt einer Vergrößerung der Druckluftbohrung durch Zuschalten der Nutzluftkammer
in der Kurbelgehäusewand eine Vergrößerung der Ansaugbohrung durch Zuschalten der Nutzluftkammern herbeizuführen.
Mit einem erfindungsgemäßen Verdichter ist aber nicht nur eine einfache Vergrößerung des Volumens der Druckluftbohrung
möglich, sondern dank der Nutzluftausnehmungen in Richtung der Zylinderblocklängsachse ist auch eine einfache
Herstellbarkeit eines erfindungsgemäßen Verdichters mit
Druckluftbohrung ermöglicht. Dazu ist vorgesehen, daß die
Druckluftbohrung mit der Verdichtungsbohrung über einen durch ein Druckluftzungenventil verschlossenen Druckluftschlitz
im Zylinderkopf in Verbindung steht.
OK,G: „,. ^1
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Es sind bereits Verdichter bekannt, die wahlweise mit einem oder mit mehreren Zylindern betrieben werden können. Beim
Betreiben mehrerer Zylinder sind Jedoch Verbindungsleitungen
zumindest auf der Druckluftseite erforderlich. Ein erfindungsgemäßer ölfreier Verdichter kann dagegen auf einfachste
Weise wahlweise mit einem oder mit zwei Zylindern betrieben werden. An einem Kurbelgehäuse werden dann zwei
identische Zylinderblöcke mit identischen Zylinderköpfen verwendet. Beide stehen mit der Nutzluftkammer in der einen
Gehäusewand durch jeweils einen Gehäuseluftkanal in Verbindung.Dadurch
erübrigt es sich besondere Verbindungsleitungen anbringen zu müssen. Wird nur ein Zylinder verwendet,
so wird der eine Gehäuseluftkanal verschlossen.
Fertigungstechnisch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau,.wenn das Kurbelgehäuse zwei winklig zueinander
stehende Aufsetzflächen zum Aufsetzen von zwei gleichen Zylinderblöcken mit deren Kurbelgehäuseflächen aufweist
und wenn die Nutzluftkammer in der Kante zwischen den beiden Aufsetzflächen verläuft. Die Nutzluftkammer kann dann
direkt beim Guß hergestellt werden und wird auf ihrer offenen Seite nach der Herstellung durch einen eingeschraubten
Verschlußdeckel verschlossen.
Von ölfreien Verdichtern sind bereits im Verdichtergehäuse integrierte Druckluftbohrungen bekannt, die zwei Zylindern
gemeinsam sind. Derartige, zu verschiedenen Teilen des Kurbelgehäuses gehörige Druckluftbohrungen erfordern jedoch
eine sehr große abzudichtende Fläche und damit eine schwierige Herstellbarkeit und eine Befestigung über viele Befestigungsmittel.
Bei einem erfindungsgemäßen Verdichter ist dagegen kaum eine Bearbeitung der gegossenen Einzelteile
erforderlich. Zur Dichtung werden zwischen Zungen- «entilplatte und Verdichtungsbohrung und Druckluftbohrung
sowie zwischen Gehäuseluftkanal und Blockluftkanal O-Ringe in Nuten angeordnet. Zur Verbindung zwischen Zylinderkopf,
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Zylinderblock und Kurbelgehäuse ist es ausreichend, drei Schrauben vorzusehen, die durch in etwa gleichen Winkel um
die Zylinderblocklängsachse versetzte Schraubenbohrungen gesteckt und in von der Aufsetzfläche in das Kurbelgehäuse
eingeschnittene Gewinde eingeschraubt sind.
Die Erfindung sowie Weiterbildungen und Vorteile derselben werden im Folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Eine perspektivische Explosionsdarstellung
eines ölfreien Verdichters mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine von einem Elektromotor
angetriebene Kurbel mit zwei Pleueln und ein angetriebener Lüfter umläuft, mit zwei
identischen Zylinderblöcken, zwei identischen Zungenventilplatten und zwei identischen Zylinderköpfen;
Fig. 2 schematische Teilschnittdraufsieht auf ein Kur
belgehäuse mit zwei Zylindern mit Führung von Ansaugluft, Druckluft und Kühlluft;
Fig. 3 eine schematische Teilschnittvorderansicht
eines Kurbelgehäuses mit zwei Zylindern, mit Führung von Druckluft und Kühlluft;
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Zylinderblock;
Fig. 5 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines Zylinderblocks;
Fig. 6 eine Ansicht eines Zylinderkopfes von unten;
Fig. 7 ein Teilschnitt durch einen Zylinderkopf entlang der Linie 7-7 in Fig. 6;
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Pig. 8 eine Aufsicht auf einen Zylinderkopf gemäß Fig. 6.
In Pig. 1 ist ein ölfreier Verdichter 10 mit einem Kurbelgehäuse
11, zwei Zylinderblöcken 12, zwei Zungenventilplatten 15 und zwei Zylinderköpfen 14 dargestellt. Das Kurbelgehäuse
ist als ein in etwa quaderförmiges Aluminiumgußteil ausgeführt. Im Inneren des Kurbelgehäuses laufen
eine auf einer Motorwelle 15 befestigte Schwungscheibe 16
und ein Lüfterrad 17 um eine Umlaufachse 76 um. In einem exzentrisch
zur Motorwelle 15 an der Schwungscheibe 16 befestigten
Pleuellager 18 sind zwei Pleuel 19 drehbar gelagert. An jedem Pleuel 19 ist ein als Kolben 20 ausgebildetes Verdichtungsglied
mit einem Kolbenbolzen 21 schwenkbar befestigt. Der Elektromotor 22 ist normalerweise an der Hinterseite des
Kurbelgehäuses 11 angeflanscht, was jedoch in der Explosionsfigur 1 nicht dargestellt ist, da hier Elektromotor 22 mit
Motorwelle 15, Schwungscheibe 16 und Lüfterrad 17 außerhalb
des Kurbelgehäuses eingezeichnet sind.
Die rechte und die untere Seite des in etwa quaderförmigen Kurbelgehäuses 11 sind geschlossen. Die Rückseite des Kurbelgehäuses
11 weist eine Motorwellendurchtrittsöffnung 2J>
■ auf, die jedoch durch den angeflanschten Motor 22 verschlossen ist. Die Vorderseite des Kurbelgehäuses ist durch einen
mit Kühllufteintrittsöffnungen 24 versehenen Gehäusedeckel
verschlossen. Der Gehäusedeckel ist mit in Deckelbefestigungsgewinde 26 an der Kurbelgehäusevorderseite gedrehte Schrauben
mit dem Kurbelgehäuse 11 verbunden. Die beiden restlichen Seiten des Kurbelgehäuses, also die obere und die linke
Seite,, weisen Kolbendurchtrittsöffnungen 27 auf, durch die
untere Teile der Laufbuchsen -?7 der Zylinderblöcke 12 in das Kurbelgehäuse
ragen.Durch die Kolbendurchtrittsöffnungen 27 wird auch vom Lüfter 17 durch die Kühllufteintrittsöffnungen 24
im Gehäusedeckel 25 gesaugte Kühlluft durchgeblasen.
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Der Zylinderblock 12 weist Kühlluftausnehmungen und zwar
Kühlrippen 28.12 mit Rippenzwischenräumen 29·12 und Kühlluftdurchbrüche
30.12 auf. Kühlrippen 28.12 und Rippenzwischenräume 29.12 befinden sich in mechanisch wenig beanspruchten Stelle
des Zylinderblocks 12. Die Kühlluftdurchbrüche 30.12 befinden sich an den Stellen, an denen auch Schraubenbohrungen 31·Ί2 ver
laufen, durch die Schrauben 32, die in Schraubengewinde 33 im Kurbelgehäuse zur Befestigung des Zylinderblocks 12 gedreht
sind, verlaufen. Der Zylinderblock 12 weist in einer Ebene senkrecht zu seiner Zylinderblocklängsachse 32J- in
etwa quadratischen Querschnitt auf. Es sind drei Schraubenbohrungen 31 vorhanden, von denen zwei in benachbarten Ecken
des Quadrates liegen und sich die dritte in der Mitte der Kante befindet, die der den beiden anderen Schraubenbohrungen
gemeinsamen Kante gegenüber liegt. Diese Dreipunktbefestigung gewährleistet eine einfache Herstellbarkeit
der Befestigungsmittel und ein sicheres und schnelles Befestigen des Zylinderblocks auf dem Kurbelgehäuse 11. Diese
einfache Befestigungsart ist durch den einfachen Gesamtaufbau des Verdichters ermöglicht, wie im weiteren erläutert
werden wird.
Der Verlauf von Kühlrippen 28.12, Rippenzwischenräumen 29.12, KühlIuftdurchbrochen 30.12 und Schraubenbohrungen 31.12 ist
auch aus der Aufsicht auf einen Zylinderblock 12 gemäß Fig. 4-ersicbtlich.
In der Aufsicht gemäß Fig. 2 auf einen Verdichter ist auf einem Teilumfang gestrichelt die Kolbendurchtrittsöffnungsberandung
35 einer Kolbendurchtrittsöffnung im Kurbelgehäuse 11, sowie strichpunktiert die Kühlluftausnehmungsberandungen
von Kühlluftausnehmungen 28, 29 und dargestellt. Daraus ist ersichtlich, daß die Kolbendurchtrittsöffnung
27 so weit geöffnet ist, daß durch sie Kühlluft in die Rippenzwischenräume 29 und die Kühlluftdurchbrüche
30 eintreten kann.
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Wie aus den Fig. 1 und 6 bis 8 ersichtlich ist, sind auch im Zylinderkopf 14 Kühlrippen 28.14, Rippenzwischenräume
29.14 und KühlluftdurchbrUche 30.14 ausgebildet. Wie in Fig. 3 angedeutet, wird also die Kühlluft 37 vom Lüfter 17
durch die Kolbendurchtrittsöffnungen 27 im Kurbelgehäuse 11 hindurch zunächst in die Rippenzwischenräume 29.12 und KühlluftdurchbrUche
30.12 im Zylinderblock 12 und danach durch die Rippenzwischenräume 29.14 und KühlluftdurchbrUche 30.14
im Zylinderkopf 14 geblasen. Dadurch wird eine ausgezeichnete Kühlung des gesamten Aufbaues bei einfacher Herstellbarkeit
erzielt. Die gute Kühlung führt zu einer hohen Druckluftfördermenge und zu einer längen Lebensdauer des
Verdichters.
Im Folgenden wird der Verlauf des angesaugten Luftstromes anhand im wesentlichen der Fig. 1 und 2 beschrieben. Im Zylinderblock
12, der Zungenventilplatte I3 und im Zylinderkopf 14 ist jeweils eine Ansaigbohrung 29.12 bzw. 29.13
bzw. 29.14 angebracht. Diese Ansaugbohrungen fluchten miteinander,
so daß durch sie ein Luftfilter 40 gesteckt werden kann. Das Luftfilter weist einen äußeren Tragkorb 41,
in dem sich eine PapierfiltertUte befindet, auf. Das Filter ist nach oben durch eine Dichtung 42 abgeschlossen, die
dichtend an einem Dichtringsteg 43 aer Ansaugbohrung 39.14 im
Zylinderkopf anliegt. Das Luftfilter 40 reicht beinahe bis zum Boden der sackförmig im Zylinderblock 12 ausgeformten
Ansaugbohrung 39.12. Der Vorteil eines solchen in Zylinderkopf 14 und Zylinderblock 12 integrierten Luftfilters 40
besteht darin, daß dieses keiner Beschädigungsgefahr mehr ausgesetzt ist. Auch bei einem stark vibrierenden Verdichter
sitzt das Luftfilter 40 immer sicher in der Ansaugbohrung 39. Das Filter kann jederzeit leicht ausgewechselt
werden.
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Die Ansaugbohrung 39 und damit auch das Luftfilter 40
verlaufen in Richtung derZylinderbloeklängsachse 34. In der Dichtung 42 des Luftfilters 40 1st eine Ansaugöffnung
44 vorhanden. Diese weist nach innen zu eine Verengung auf, die in Fig. 2 stufenförmig dargestellt ist,die
Jedoch auch konisch ausgebildet sein kann. Durch diese Verengung wird eine Herabsetzung der Ansauggeräusche erzielt.
Durch die Ansaugöffnung 44 tritt der angesaugte Luftstrom 38 in das Luftfilter 40 ein, durchsetzt dieses und
gelangt dann von der Ansaugbohrung in einen im Zylinderkopf 12 ausgebildeten Ansaugschlitz 45. Der angesaugte
Luftstrom gelangt durch ein Ansaugzungenventil 46 in eine im Zylinderblock 12 entlang der Zylinderblocklängsachse 34
ausgesparte Verdichtungsbohrung 47. Die Luft wird durch den
in dieser Verdichtungsbohrung 4-7 nach unten gehenden, in
einer Zylinderlaufbuchse 77, z. B. aus Messing, geführten Kolben 21 angesaugt.
Das Ansaugzungenventil 46 ist an der zweischichtigen Zungenventilplatte
13 befestigt. Die Form der Zungenventilplatte 13 in der zur Zylinderblocklängsachse 34 senkrechten
Ebene ist als Zungenventilplattenberandung 48 in Fig. 2 eingezeichnet. Die untere Plattenschicht 49 besteht aus
einer Stahlplatte, die obere Plattenschicht 50 aus einem Dichtmaterial. Das Ansaugzungenventil 46 ist oben an der
oberen Plattenschicht 50 befestigt. Unterhalb des Ansaugzungenventils 46 ist das Dichtmaterial der oberen Plattenschicht
50 ausgespart, so daß sich das Ansaugzungenventil nach unten bis zur unteren Plattenschicht 49 bewegen kann.
Der Hub des Ansaugzungenventils entspricht also in etwa der Höhe der oberen Plattenschicht. In der unteren Plattenschicht
49 befindet sich dicht beim Ansaugzungenventil 46 ein Frischluftloch 52, das mit der Verdichtungsbohrung 47
in Verbindung steht.
BAD ORIGINAL
ψ- ■»
D 12. 2 D 52 - ·-
Im Zylinderkopf ist oberhalb des Ansaugzungenventils 46 von unten her sackförmig eine Ventilbohrung 53 eingeformt.
Unter 'oben* wird in dieser Beschreibung Jeweils die Seite
eines Teiles verstanden, die vom Kurbelgehäuse abgewandt ist, unter 'unten' eine solche, die dem Kurbelgehäuse 11 zugewandt
ist. Die Ventilbohrung 53 steht mit dem ebenfalls von unten eingeformten Ansaugschlitz 45 durch eine von oben
eingeformte Verbindungsbohrung 54 in Verbindung. Die Verbindungsbohrung
54 ist nach oben hin durch eine Verschlußkappe 55, wie sie handelsüblich erhältlich ist, verschlossen.
Beim nach unten Gehen des Kolbens 21 in der Verdichtungsbohrung 47 wird also durch die Ansaugöffnung 44 im
Luftfilter 40 Luft angesaugt und gelangt durch den Ansaugschlitz 45, die Verbindungsbohrung 54 und die Ventilbohrung
53 über das nach unten gezogene Ansaugzungenventil 46 durch das Frischluftloch 52 in die Verdichtungsbohrung 47.
Dank dieser Konstruktion kann der Ventilkopf 14 äußerst einfach als Gußteil hergestellt werden, das keinerlei weiterer
Bearbeitung unterworfen werden muß, in das lediglich noch die Verschlußkappe 55 einzusetzen ist. Alle Schlitze
und Bohrungen verlaufen in Zylinderblocklängsachsenrichtung, wodurch das Gußteil einfach entformt werden kann.
Auch die Wände des Druckluftschlitzes 56, dessen Funktion
noch beschrieben werden wird, verlaufen ebenso wie alle Kühlluftausnehmungen in dieser Längsachsenrichtung.
Es wird nun der Verlauf des Druckluftstromes 57 beschrieben. Auf der unteren Plattenschicht 49 der Zungenventilplatte
ist oben ein Druckluftzungenventil 58 befestigt, das eine in dieser unteren Plattenschicht 49 ausgesparte Druckluftventilbohrung
59 verschließt. Über dem Druckluftzungenventil 58 ist die obere Plattenschicht 50 ausgespart, so daß
das Druckluftzungenventil 58 nach oben bis an die Unterseite des Zylinderkopfes 14.bewegt werden kann. Der Hub des
Druckluftzungenventils 58 entspricht also im wesentlichen
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28.8.1980/4H
28.8.1980/4H
der Höhe 51 der oberen Plattenschicht. Die Druckluftzungenventilaussparung
60 über dem Druckluftzungenventil 58 steht mit dem Druckluftschlitz 56 im Zylinderkopf 14 in
Verbindung. Dieser Schlitz 56 führt zu einem Druckluftloch 6l in der Zungenventilplatte 13, das in eine im Zylinderblock
von dessen oberer Zylinderkopffläche 78 her eingeformte Druckluftbohrung 62 mündet. Der Druckluftstrom 57 gelangt also
über die Druckluftventilbohrung 59 durch das sich öffnende Druckluftzungenventil 58 in die Druckluftzungenventilaussparung
60 und von dort über den Druckluftschlitz 56 im Zylinderkopf durch das Druckluftloch 61 in der Zungenventilplatte
13 in die Druckluftbohrung 62 im Zylinderblock Von dort kann die Druckluft entnommen werden.
Die Verwendung einer sacklochförmig und großvolumig ausgebildeten
Druckluftbohrung 62 hat verschiedene Vorteile gegenüber solchen Verdichtern, bei denen die Druckluft sofort
nach dem Austritt aus der Druckluftzungenventilaussparung entnommen wird. Die Druckluftbohrung 62 wirkt nämlich zum
einen als Luftberuhigungsvolumen für die pulsierende Luft und trägt damit zur Geräuschverminderung bei, und zum anderen
dient die Druckluftbohrung als Anlaufvolumen. Ein
solches Anlaufvolumen ist bei Motoren erforderlich, die nicht aus dem Stillstand heraus gegen einen hohen Druck anlaufen
können. Es kann dann in einem solchen Fall zunächst die Luft in der großvolumigen Druckluftbohrung von Atmosphärendruck
auf den Arbeitsdruck komprimiert werden. Dadurch kann der Motor leicht anlaufen. Wenn der Arbeitsdruck
erzielt ist, öffnet ein Rückschlagventil den Weg von der Druckluftbohrung 62 in einen Drucklufttank.
Der bisher beschriebene Gesamtaufbau eines Verdichters ermöglicht auf einfach Art und Weise eine weitere Volumenvergrößerung
eines AnIaufvolumens bzw. einer Luftberuhigungskammer.
In der dargestellten Ausführungsform ist dazu im Kurbelgehäuse in der Kante zwischen den beiden Flächen
mit den Kolbendurchtrittsöffnungen 27 eine Druckkammer 63
..ν
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ausgespart. Diese Druckkammer 63 steht mit der Druckluftbohrung 62 über einen im Kurbelgehäuse 11 ausgesparten
Gehäuseluftkanal 64 und einen im Zylinderblock 12 ausgesparten Blockluftkanal 65 in Verbindung. Der Druckkammer
kann die Druckluft durch eine Anschlußbohrung 66 entnommen werden. In diese Anschlußbohrung 66 wird ein Rückschlagventil
eingeschraubt, das jedoch in den Fig. nicht näher dargestellt ist.
Die Druckkammer 63 verläuft als Sackbohrung in Kantenrichtung
im Kurbelgehäuse 11. Sie ist durch einen eingeschraubten Verschlußdeckel 67 verschlossen und durch einen O-Ring
abgedichtet. Der Gehäuseluftkanal 64 öffnet auf die Aufsetzfläche 68 hin, auf die der Zylinderblock 12 aufgesetzt wird.
Die Gehäuseluftkanalöffnung ist von einer Nut 70 umgeben, in die ein O-Ring 71 eingelegt wird. Der Zylinderblock 12
wird mit seiner unteren ebenen Kurbelgehäusefläche 72 auf die Aufsetzfläche 68 so aufgesetzt, daß seine Blockluftkanalöffnung
73 mit der Gehäuseluftkanalöffnung 69 fluchtet. Dadurch ist eine gut dichtende, kleinflächige Verbindung
zwischen Druckluftbohrung® im Zylinderblock 12 und Druckkammer
63 im Kurbelgehäuse 11 hergestellt.
Wird,wie in Fig. 1 dargestellt, nicht nur oben auf das Kurbelgehäuse
ein Zylinderblock 12, sondern auch links davon ein identischer Zylinderblock 12 angesetzt, so weist die
Druckkammer 63 zwei Gehäuseluftkanale 64, jedoch nach wie
vor nur eine Anschlußbohrung 66 auf. Ein Kurbelgehäuse 11 mit einer solchen Druckkammer 63 ist sehr einfach als Gußteil
herstellbar, zumal wenn, wie dargestellt, die Kolbendurchtrittsöffnungen 27 nach vorne hin geöffnet sind, so
daß das Kurbelgehäuse leicht entformt werden kann. In die öffnung der sackförmigen Druckkammer 63 ist nach dem
Gießen noch ein Gewinde zum Einschrauben des Verschlußdeckels 67 einzuschneiden, an den Gehäuseluftkanalöffnungen
69 sind die Nuten 70 zum Einlegen der O-Ringe 71
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iO
einzufräsen und an den Schraubengewinden 33 sind ebene Flächen zum sicheren Aufsetzen der ebenen Kurbelgehäusefläche
72 anzufrasen. Eine besondere Herstellung von Druckluftverbindungsleitungen
entfällt, da die Druckkammer 63 zugleich Druckluftverbindungsleitung im Fall der Verwendung
von zwei Zylinderblöcken ist. Wird nur ein Zylinderblock verwendet, so wird der nicht benötigte zweite Gehäuseluftkanal
64 verschlossen.
Aber auch der Zylinderblock 12 ist bei der vorgeschlagenen Anordnung von luftdurchströmten Nutzluft- und Kühlluftausnehmungen
in Richtung der Zylinderblocklängsachse 34 einfach als Gußteil herstellbar. Es muß lediglich die Umgebung
der Blockluftkanalöffnung 73 eben gefräst werden, so daß der O-Ring 71 zwischen Gehäuseluftkanalöffnung 69 und
Blockluftkanalöffnung 73 sauber abdichtet. Um Druckluftbohrungsöffnung 74 und Verdichtungsbohrungöffnung 75 sind
umlaufende Nuten 70 einzufräsen, in die O-Ringe 71 eingelegt werden. Diese dichten gegen die untere Plattenschicht
49 aus Stahl der Zungenventilplatte 13 ab. Die einfache
Herstellbarkeit des Zylinderkopfs 14, der nach dsm Gießen keinerlei Bearbeitung außer des Einsetzens der Verschlußkappe
55 bedarf, wurde bereits beschrieben.
Insgesamt ist also festzustellen, daß mit der vorgeschlagenen Verdichteranordnung ein Verdichter geschaffen ist,
der auf einfachste Art und Weise aus gießbaren Aluminiumteilen herstellbar ist, die kaum noch einer weiteren Bearbeitung
bedürfen. Durch die besondere Führung des Druckluftstromes 57 treteri kaum Dichtprobleme auf, so daß es
genügt, eine Befestigung mit drei Schrauben 32 von Zylinderblock
12, Zungenventilplatte 13 und Zylinderkopf 14 auf dem Kurbelgehäuse 11 vorzusehen. Die Integration des
Luftfilters 40 in Zylinderblock 12 und Zylinderkopf 14,
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28.8.1980/4H ,- ··: · : :: :*: ::■■.·:
sowie die Integration eines Anlauf- und Luftberuhigungsvolumens in Zylinderblock 12 und Kurbelgehäuse 11 erlauben
einen besonders störungssicheren und geräuscharmen Lauf des Verdichters. Durch die Führung der Kühlluftausnehmungen
in Richtung der Zylinderblocklängsachse wird eine besonders wirksame Kühlung und damit eine hohe Druckluftleistung
und Lebensdauer erzielt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wurde von einem in etwa quaderförmigen Kurbelgehäuse 11 ausgegangen, bei dem
die beiden Aufsetzflächen 68, auf die die Zylinderblöcke aufgesetzt werden, rechtwinklig zueinander stehen. Eine
solche Anordnung gewährleistet in der Regel ein besonders wirksames Ausschalten von Unwuchten im Kurbeltrieb zum Antrieb
der beiden Kolben 21. Häufig wird bei solchen Antrieben jedoch auch ein Winkel von 120° zwischen den beiden
Flächen gewählt, auf die zwei Zylinderköpfe 12 aufgesetzt werden. Bei anderen auf-' und abbewegten Verdichtungsgliedern können auch andere Winkel zwischen den Aufsetzflächen
von größerem Vorteil sein.
Die angegebene Ausführungsform zeichnet sich im Betrieb
mit zwei Zylinderblöcken dadurch aus, daß die Druckkammer beiden Druckluftbohrungen 62 gemeinsam ist, so daß Druckluftleitungen
entfallen und die Druckluft von beiden Zylindern an einer einzigen Anschlußbohrung 66 entnommen werden
kann. Durch diese Maßnahme ergibt sich ein besonders großes Anlauf- und Luftberuhigungsvolumen für die verdichtete
Luft. Wenn jedoch z. B. ein großes Ansaugvolumen zum Herabsetzen von Ansauggeräuschen erwünscht ist, so kann auf
einfache Art und Weise auch eine solche Anordnung erzielt werden, bei der die Ansaugbohrungen 39*12 in zwei Zylinderblöcken
12 nach oben verschlossen sind und mit einer gemeinsamen Kammer im Kantenbereich eines Kurbelgehäuses 11 in Verbindung
stellen. Dann ist jedoch für jeden Zylinderkopf 14 ein
Gesonderter Druckluftabgriff erforderlich.
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Anstatt einen Lüfter 17 für die Kühlluft im Kurbelgehäuse anzuordnen, kann auch vorgesehen sein, daß der Antriebsmotor 22 an seinem hinteren Ende mit einem starken Lüfter
versehen ist, der Kühlluft zunächst an den Motorwindungen vorbeibläst, die dann ins Kurbelgehäuse 11 durch die Motorwellendur chtrlttsöff nung 23 eintritt und aus diesem durch
die Kolbendurchtrittsöffnungen 27 austritt und in bekannter, oben beschriebener Art und Weise zur Kühlung von Zylinderblock und Zylinderkopf führt.
Statt der)beschriebenen Zungenventilplatte kann auch eine
andere Ventilanordnung zwischen Zylinderblock 12 und Zylinderkopf 14 verwendet werden. Wesentlich für die Erfindung 1st, daß luftdurchströmte Nutzluft- und Kühlluftausnehmungen in Richtung der Zylinderblocklängsachse verlau
fen, wodurch sich eine besonders effektive Kühlung ermöglichen läßt und ein einfacher, leicht herstellbarer Aufbau
erzielbar ist, der, auch mit entsprechenden Weiterbildungen, zu einer Vielzahl von Vorteilen führt.
Je nach zu förderndem Druckluftvolumen kann ein beschriebener ölfreier Verdichter in unterschiedlichsten Größen
gebaut sein. Ein Verdichter mit einem Hub des Kolbens 20 von 40 mn in einer Zylinderlaufbuchse 77 von 47 mm Durchmesser
fördert bei einem Druck von 7 bar bei etwa 1400 Umdrehungen pro Minute in der Ausführung ir.it zwei Zylindern
etwa 100 1 pro Minute. Die Fig. 4 bis 8 sind maßstabsgetreue
Abbildungen des Zylinderblocks 1° eines solchen Verdichters.
Dan nich aun einer bruc.^luftbohrunn; 62 und der
Druckkammer 63 zusammensetzende Anlauf- und Beruhigungsvolumen beträgt etv:a 130 ecm.
BAD OWGINAL
-Ji r
PATENTANWALT DIPL.-IMß. GEfTD 'JTERMANN
71 HEILBRONN, POSTFACH 3525, CAB'-Έ: PATU, TSL. (07131) Η"282δ3 032518
Kilianstraße 7 (KiIianspassage)
utsche Bank Hellbronn: 364 364 Handelsbank Hellbronn: 23080 5 Kreissparkasse Heilbronn: 7001 6 Postscheck Stuttgart: 43016-704
Patent- | und Gebrauchsmuster- D 12. 52 D 5 | .12 | Bezugszeichenliste |
Hilfsanmeldung 28.Aug.80/4M | ^14 | ölfreier Verdichter | |
.12 | Kurbelgehäuse | ||
10 | .14 | Zylinderblock | |
11 | .12 | Zungenventilplatte | |
12 | .14 | Zylind erkopf | |
15 | .12 | Motorwelle | |
14 | .14 | Schwungscheibe | |
15 | Lüfterrad | ||
16 | Pleuellager | ||
17 | Pleuel | ||
18 | Kolben | ||
19 | Kolbenbolzen | ||
20 | Motor | ||
21 | Motorwellendurchtrittsöffnung | ||
22 | Kühllufteintrittsoffnung | ||
25 | Gehäusedeckel | ||
24 | Deckelbefestigungsgewinde | ||
f 25 | KolbendurchtrittHoffnungen | ||
Kühlrippe in 12 | |||
27 | Kühlrippe in 14 | ||
28. | Rippenzwischenräume in 12 | ||
28. | Rippenzwischenräume in 14 | ||
29. | Eühlluftdurchbruch in 12 | ||
29. | Kühlluftdurchbruch in 14 | ||
50. | Schraubenbohrungen in 12 | ||
50. | Schraubenbohrungen in 14 | ||
51- | Schrauben | ||
51- | Schraubengewinde | ||
52 | Zylinderblocklängsachse | ||
55 | Kolbendurchtrittsöffnungsberandung | ||
54 | Kühlluftausnehmungsberandung | ||
55 | Kühlluft | ||
56 | angesaugter Luftstrom | ||
57 | |||
58 | |||
BAD ORIGINAL
JJ Ί | d. | t' U 'jd | :: 303251 | Druckluftzungenventilaussparung | Zylinderlaufbuchse |
27. | Aug. | 80/4Η -^-" ;"; | Druckluftlocb | Zylinderkopffläche | |
Druckluftbohrung | |||||
39. | 12 | Ansaugbohrung in 12 | Druckkammer | ||
39. | 13 | Ansaugbohrung in 13 | Gehäuseluftkanal | ||
39. | 14 | Ansaugbohrung in 14 | Blockluftkanal | ||
40 | Luftfilter | Anschlußbohrung | |||
41 | Tragkorb | Verschlußdeckel | |||
42 | Dichtung | Aufsetzfläche | |||
43 | Dichtringsteg | Gehäuseluftkanalöffnung | |||
44 | Ansaugöffnung | Nut 77 | |||
45 | Ansaugschlitz | O-Ring 78 | |||
46 | Ansaugzungenventil | Kurbelgehäusefläche | |||
47 | Verdichtungsbohrung | Blockluftkanalöffnung | |||
48 | Zungenventilplattenberandung | Druckluftbohrungsöffnung | |||
49 | untere Plattenschicht von 13 | Verdichtungsbohrungsöffnung | |||
50 | obere Plattenschicht von 13 | Umlaufachse | |||
51 | Höhe von 50 | ||||
52 | Frischluftloch | ||||
53 | Ventilbohrung | ||||
54 | Verbindungsbohrung | ||||
55 | Verschlußkappe | ||||
56 | Druckluftschlitz | ||||
57 | Druckluft strom | ||||
58 | Druckluft zungenventil | ||||
59 | Druckluftventilbohrung | ||||
60 | |||||
61 | |||||
62 | |||||
63 | |||||
64 | |||||
65 | |||||
66 | |||||
67 | |||||
68 | |||||
69 | |||||
70 | |||||
71 | |||||
?2 | |||||
73 | |||||
74 | |||||
75 | |||||
76 |
BAD
Claims (16)
1.) ölfreier Verdichter mit einem Kurbelgehäuse und mindestens
einem auf dieses aufgesetzten Zylinderblock mit einem diesen nach oben abschließenden Zylinderkopf, mit
einer von einer Motorwelle angetriebenen, im Kurbelgehäuse um eine Umlaufachse umlaufenden Kurbel, und einer
senkrecht zur Umlaufachse verlaufenden Verdichtungsbohrung im Zylinderblock, in der ein von der Kurbel angetriebenes
Verdichtungsglied auf- und abbewegt wird, mit einer unteren ebenen Kurbelgehäusefläche und einer oberen
ebenen Zylinderkopffläche am Zylinderblock, mit Ansaug- und Auslaßöffnungen, die über Ventile mit der Verdichtungsbohrung
in Verbindung stehen, und mit Kühlluftausnehmungen mindestens am Zylinderblock, dadurch
gekennzeichnet, daß luftdurchströmte Nutzluft- und Kühlluftausnehimmgen (29, 30) in Richtung
der Zylinderblocklängsachse (32O verlaufen.
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28.8.1980/4H '--.:. : "■■■ :
2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftausnehmungen
(29, 30) mit dem Kurbelgehäuse (11) in Verbindung stehen, daß das Kurbelgehäuse (11) Kühllufteintrittsöffnungen
(24) aufweist und kühlluftdurchströmt ist.
3. Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Kurbelgehäuse (11)
ein von der Motorwelle (15) angetriebener Lüfter (17) läuft.
4. Verdichter nach einem der Ansprüche 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß als
Kühlluftausnehmungen (29, 30)durchgehende Kühlluftdurchbrüche
(30) vorgesehen sind.
5. Verdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als
Kühlluftausnehmungen Kühlrippen (28) angeformt sind, mit Rippenzwischenräumen (29)» durch die durch das Kurbelgehäuse
(11) strömende Kühlluft (37) streicht.
6. Verdichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a · durch ge kennzeichnet, daß als Nutzluftausnehmung
eine mit der Verdichtungsbohrung (47) über ein Ansaugzungenventil (46) verbundene ,durch den
Zylinderkopf (14) durchgehende und im Zylinderblock (12) sackförmig endende Ansaugbohrung (39) eingeformt ist,
durch die die zu verdichtende kühle Luft (38) in die Verdichtungsbohrung (47) gesaugt wird.
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7. Verdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zylinderblock
(12) und Zylinderkopf (14) eine Zungenventilplatte (13) angeordnet ist, deren an ihr befindliches
Ansaugzungenventil (46) von unten auf die Öffnung einer sackförmigen Ventilbohrung (53) im Zylinderkopf
(l4) drückt, daß die Ansaugbohrung (39) mit einem von unten in den Zylinderkopf (l4) eingeformten Ansaugschlitz
(45) in Verbindung steht und daß durch eine von
oben eingeführte, nicht durchgehende, mit einer Ver-
- schlußkappe (55) oben verschlossene Verbindungsbohrung (54) die Verbindung zwischen Ventilbohrung (53)
und Ansaigschlitz (45) hergestellt ist.
8. Verdichter nach Anspruch 6 oder 7* dadurch
gekennzeichnet, daß in die Ansaugbohrung (39) ein Filter (40) von der Zylinderkopfseite
her eingesetzt ist.
9. Verdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Filter (40) ein Papierfilter mit einem äußeren, oben durch eine am Zylinderkopf (14) anliegende Dichtung (42) abgeschlossenen
Tragkorb (41) ist, welche Dichtung ein in Richtung der Zylinderblocklängsachse (34) verlaufende,
sich verengende Ansaugöffnung (44) aufweist.
10. Verdichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in
einer Kurbelgehäusewand eine Nutzluftkammer (63) mit in Umlaufachsenrichtung (76) verlaufender Längsachse ausgebildet
ist, die eine Anschlußbohrung (66) aufweist, und die mit einer Nutzluftausnehmung (62) im Zylinderblock (12) über einen Luftkanal in Verbindung steht,
der teilweise als Gehäuseluftkanal (64) in der Kurbelgehäusewand und teilweise als Blockluftkanal (65) im
Zylinderblock (12) verläuft.
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28.8.198O/4H
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11. Verdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzluftausnehmung
eine Druckluftbohrung (62) ist, die mit der Verdichtungsbohrung (47) über einen durch ein Druckluftzungenventil
(58) verschlossenen Druckluftschlitz (56)
im Zylinderkopf (l4) in Verbindung steht.
12. Verdichter nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Nutzluftkammer (63) zwei Gehäuseluftkanäle (64) aufweist und zwei Zylinderblöcken (12) gemeinsam ist.
13. Verdichter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kurbelgehäuse (11) zwei winklig zueinander stehende Aufsetzflächen (68) zum Aufsetzen von zwei gleichen Zylinderblöcken (12)
mit deren Kurbelgehäuseflächen (72) aufweist und daß die Nutzluftkammer (63) in der Kante zwischen den
beiden Aufsetzflächen (68) verläuft.
14. Verdichter nach den Ansprüchen 4, 5, 7 und 11, d a durch
gekennzeichnet, daß der Zylinderblock (12) rechtwinklig zueinander stehende Begrenzungsflächen
mit vier parallel und symmetrisch zur Zylinderblocklängsachse (34) verlaufenden Kanten aufweist,
daß in einem der Kantenbereiche die Ansaugbohrung (39 . 12), in einem zweiten Kantenbereich eine als
Druokluftbohrung (62) ausgebildete Nutzluftausnehmung, die mit der als Druckkammer (63) ausgebildeten Nutzluftkammer
Über den Luftkanal (64, 65) in Verbindung steht, ausgebildet ist und daß in den zwei Kantenbereichen
jeweils eine Schraubenbohrung (31.12) und Kühlluft durchbrü ehe (30) verlaufen.
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15· Verdichter nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als
Dichtungen zwischen Zungenventilplatte (13) und Verdichtungsbohrung (47) und Druckluftbohrung (62) sowie
zwischen Gehäuseluftkanai (64) und Blockluftkanal (65)
. O-Ringe (71) in Nuten (70) angeordnet sind.
16. Verdichter nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindung zwischen Zylinderkopf (14), Zylinderblock (12) und Kurbelgehäuse
(11) mit drei Schrauben (52) erfolgt, die durch in etwa gleiche Winkel um die Zylinderblocklängsachse
(34) versetzte Schraubenbohrungen (31) gesteckt
und in von der Aufsetzfläche (68) in das Kurbelgehäuse (11) eingeschnittene Schraubengewinde (33) eingeschraubt
sind.
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ID=6110641
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DE3032518A Expired - Fee Related DE3032518C2 (de) | 1980-08-29 | 1980-08-29 | Ölfreier Verdichter |
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