DE3032518A1 - Oelfreier verdichter - Google Patents

Oelfreier verdichter

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Hans-Joachim Ing.(grad.) 7064 Remshalden Hofmann
Klaus Ing.(grad.) 7121 Erligheim Nitsche
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Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERD UTERMANN 71 HEILBRONN, POSTFACH 3525, CABLE: PATU. TEL. 107131) 82828
Kilianstraße 7 (Kilianspassage) Deutsche Bank Hellbronn: 364364 Handelsbank Hellbronn: 23080 5 Krelesparkasse Heilbronn: 7001 6 Postscheck Stuttgart: 43016-704
Patent- und Gebrauchsmuster- D 12. 32 D 52
Hilfsanmeldung 28.Aug.80AHM
Anmelder: Firma
Dürr-Dental GmbH & Co. KG
Etzelstraße 8
Postfach 305
D-712O Bietigheim
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.
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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.
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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.
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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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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.
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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.
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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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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
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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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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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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
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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
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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
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70
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?2
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74
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76
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Claims (16)

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERD UTERMANN 71 HEILBRONN, POSTFACH 3525. CABLE: PATU, TEL. (07131) 82828 Kilianstraße 7 (Kilianspassage) Deutsche Bank Hellbronn: 364364 Handelsbank Hellbronn: 23080 5 Kreleeparkasee Hellbronn: 7001 6 Poetecheck Stuttgart: 43016-704 Patent- und Gebrauchsmuster- D 12. 32 D 52 Hilfsanmeldung 28. August 1980/4H Anmelder: Firma Dürr-Dental GmbH & Co. KG Etzelstraße 8 Postfach 305 D-7120 Bietigheim Bezeichnung: ölfreier Verdichter Ansprüche:
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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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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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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