DE4038872C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine luftgekühlte Rotationskolbenmaschine zur Erzeugung von Druckluft oder Vakuum gemäß dem Gattungsbegriff des Schutzanspruches 1.

Eine gattungsgemäße luftgekühlte Maschine ist aus der EP 03 60 048 bekannt. Der Kompressor ist einachsig mit einem Elektromotor verbunden und in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet, das eine Luftansaugöffnung und eine Austrittsleitung für die Förderluft aufweist. Das gemeinsame Gehäuse für Elektromotor und Kompressor ist zusätzlich in einer schallgedämpften Kapsel untergebracht. Zwischen Elektromotor und Kompressor ist auf dem Wellenzapfen des Elektromotors ein Lüfterrad zum Ansaugen der Kühl- und Förderluft angeordnet.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist der große Platzbedarf für die schallgedämpfte Kapsel und die Einschränkung des Antriebes nur auf einen E-Motor, sowie die mit einem schlechten Wirkungsgrad behaftete Art der Luftkühlung des Kompressors.

Aus der DE 28 05 015 C2 ist eine Kompressoranlage bekannt, bei der das umgebende Gehäuse der Schalldämpfung dient. Dieses Gehäuse nimmt auch den Antriebsmotor auf. Der Schraubenkompressor ist dabei aber in einem von der Kühlluft nicht durchströmten Totraum des Gehäuses angeordnet.

Ferner ist durch die US-PS 31 80 569 eine Rotationskolbenmaschine bekannt, bei der die Achse der stirnseitig angeordneten Lufteintrittsöffnungen mit der Längsachse der Maschine fluchtet und in dieser Achse ist auch das Lüfterrad vorgesehen. Eine Schalldämpfung findet dort nicht statt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine luftgekühlte Rotationskolbenmaschine der gattungsmäßigen Art anzugeben, die wahlweise mit einem E-Motor oder einem Verbrennungsmotor antreibbar ist und die bei kompakter Bauweise eine hohe Schalldämpfung und eine gute Kühlung aufweist.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen festgelegt.

Zur wirkungsvollen Lärmdämpfung mit Werten unter 80 dB (A) und einer guten Kühlwirkung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Kapsel als zweiteilige Schallhaube auszubilden, deren Innenkontur der äußeren Kontur der Rotationskolbenmaschine angepaßt ist. Damit die Kühlluft innerhalb der Schallhaube qualifiziert geführt wird, ist das Innenmaß der Schallhaube etwas größer als das Außenmaß der Rotationskolbenmaschine mit einem mittleren Mindestabstand von etwa 10 mm. Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik werden Kühlluft und Ansaugluft getrennt geführt. Dies hat den Vorteil, daß nicht schon vorher erwärmte Luft dem Ansaugstutzen zugeführt wird und damit der Wirkungsgrad der Maschine sich verschlechtert. Außerdem können durch die Trennung die Kühlluftquerschnitte optimal und unabhängig von der Ansaugcharakteristik der Rotationskolbenmaschine ausgelegt werden.

Zur Anordnung des Druck- bzw. Ansaugstutzens weist die Schallhaube vier quer zur Längsachse und 90 Grad in Umfangsrichtung versetzt liegende Öffnungen auf, wobei durch zwei einander gegenüberliegende Öffnungen abgedichtet der Druck- bzw. Ansaugstutzen sich erstreckt und die zwei versetzt dazu liegenden Öffnungen dem Austritt der Kühlluft dienen. Da die Lufteintrittsöffnung für die Kühlluft stirnseitig angeordnet ist, wird die durch das Lüfterrad angesaugte Luft axial entlang der Rotationskolbenmaschine geführt und radial nach außen abgeführt.

Damit die durch die Rotationskolbenmaschine erzeugten Geräusche an den Austrittsöffnungen der Kühlluft nicht ebenfalls nach außen dringen, sind die Öffnungsbereiche mit einer dachartig ausgebildeten Abdeckung versehen, die zum Abführen der erwärmten Kühlluft seitlich mit Schlitzen versehen sind. Damit entsteht zwischen Öffnung und Abdeckung ein Prallraum für den Schall, der sich vorteilhaft für die Schalldämpfung auswirkt, ohne daß die Ableitung der Kühlluft behindert wird.

In vorteilhafter Weise ist die Schallhaube längsgeteilt und weist eine faserverstärkte Außenschale aus Kunststoff mit einer innen angebrachten Ausschäumung auf. Dies hat den Vorteil, daß die Schallhaube eine gewisse Steifigkeit aufweist und trotzdem leicht im Gewicht ist. Durch die Angleichung der Konturen von Schallhaube und Rotationskolbenmaschine ist eine kompakte Bauweise möglich, die wenig Platz in Anspruch nimmt. Zum Befestigen der beiden Schallhaubenhälften weisen diese mit Bohrungen versehene bolzenartige Stege auf, deren Achsen mit den Achsen der Maschinenfüße der Rotationskolbenmaschine fluchten. Für eine leichtere Montage und bessere Justierung ist die Außenschale einer Schallhaubenhälfte im Bereich der Teilungsebene um den Betrag der Dicke der Schale nach außen abgewinkelt. Damit kann in einfacher Weise die eine Schallhaubenhälfte in die andere gesteckt werden. Zur Vermeidung des Undichtwerdens der Teilungsebene beim Betrieb der Rotationskolbenmaschine ist weiterbildend vorgesehen, zwischen den beiden Schallhaubenhälften ein vorgepreßtes Schaumteil anzuordnen, das im Falle der Dehnung der beiden Hälften für die notwendige Abdichtung im Bereich der Teilungsebene sorgt.

Um die Kühlwirkung noch zu steigern, wird außerdem vorgeschlagen, an der antriebsseitig gegenüberliegenden Stirnseite der Schallhaube mehrere verteilt angeordnete Öffnungen vorzusehen, um über ein zweites angeordnetes Lüfterrad auch von dieser Seite geführt Kühlluft anzusaugen, die ebenfalls radial in der Mitte abgeführt wird.

In der Zeichnung wird anhand eines Ausführungsbeispieles die erfindungsgemäße luftgekühlte Rotationskolbenmaschine näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung die luftgekühlte Rotationskolbenmaschine einschließlich des sie umhüllenden Schallschutzes,

Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung die Ansicht einer Schallhaubenhälfte,

Fig. 3 einen Längsschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 4,

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 3.

In Fig. 1 ist in einer perspektivischen Darstellung die erfindungsgemäße luftgekühlte Rotationskolbenmaschine einschließlich des sie umhüllenden Schallschutzes 1 dargestellt. Die Maschine selbst ist quasi eingepackt in einer zweiteiligen, in Längsrichtung geteilten Schallhaube 2, 3. Diese Schallhaube 2, 3 weist stirnseitig eine Öffnung 7 auf, durch die sich der Wellenzapfen 4 der Rotationskolbenmaschine erstreckt. Über eine hier nicht dargestellte Kupplung kann die Rotationskolbenmaschine wahlweise mit einem hier nicht dargestellten Verbrennungsmotor oder einem E-Motor verbunden werden.

Fig. 2 zeigt ebenfalls in einer perspektivischen Darstellung die Ansicht einer Schallhaubenhälfte 3. Sie besteht aus einer faserverstärkten Außenschale 5 (siehe hierzu auch Fig. 3 und 4) und einer der Außenkontur der Rotationskolbenmaschinen angepaßten Ausschäumung 6. Gut zu erkennen ist zum einen die stirnseitige Öffnung 7 für die Antriebsseite und die beiden quer zur Längsachse liegenden Öffnungen 8, 9 für die Anordnung des Ansaug- 10 bzw. Druckstutzens 11 (Fig. 4). Auf der der Antriebsseite gegenüberliegenden Stirnseite sind kreisringförmige Öffnungen 12 angeordnet, um Kühlluft auch von dieser Seite ansaugen und in das Innere der Schallhaube 2, 3 leiten zu können.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine entlang der Linie A-A in Fig. 4. In dieser Darstellung kann man sehr gut die Anpassung der inneren Kontur der Ausschäumung 6 der beiden Schallhaubenhälften 2, 3 an die Außenkontur der Rotationskolbenmaschine erkennen. Damit eine gute Führung der Kühlluft erreicht wird, ist das Innenmaß der Ausschäumung größer als das Außenmaß der Rotationskolbenmaschine, so daß sich ein spaltartiger Zwischenraum 13 mit einem Mindestabstand von 5 mm ergibt. Zum Ansaugen der Kühlluft durch die antriebsseitig angeordnete Öffnung 7 ist an der Rotationskolbenmaschine ein Lüfterrad 14 angeordnet. Durch Drehen des Lüfterrades 14 wird die Kühlluft axial entlang der Rotationskolbenmaschine geführt und verläßt die Schallhaube 2, 3 radial durch die beiden Öffnungen 15, 16. Damit der Schall durch diese Öffnungen 15, 16 nicht nach draußen dringen kann, ist an beiden Schallhaubenhälften 2, 3 je eine dachartig ausgebildete Abdeckung 17, 18 angeordnet, die zum Abführen der erwärmten Kühlluft Schlitze 19, 19′, 20, 20′ aufweist (siehe auch Fig. 1). Zur Verstärkung der Kühlwirkung ist an der Rotationskolbenmaschine ein weiteres Lüfterrad 21 angeordnet, das Luft über die stirnseitig angeordneten Öffnungen 12 (Fig. 2) ansaugt. Auch diese Luft wird zuerst axial entlang der Rotationskolbenmaschine geführt, bevor sie radial die Schallhaube 2, 3 über die Öffnungen 15, 16 verläßt.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 3. Dabei ist die obere Schallhaubenhälfte 2 etwas abgehoben, d. h. in dem Zustand unmittelbar vor dem Zusammenstecken beider Hälften 2, 3. Zur Erleichterung der Montage und für die Justierung ist die Außenschale 5 der unteren Schallhaubenhälfte 3 in Teilungsebene um die Dicke der Schale nach außen abgewinkelt 22. Damit in der Teilungsebene keine undichte Stelle während des Betriebes der Rotationskolbenmaschine entstehen kann, wird ein hier nicht dargestelltes vorgespanntes Schaumteil zwischen beide Schalenhälften 2, 3 gelegt. Zur Verbindung der Schallhaubenhälften 2, 3 mit der Rotationskolbenmaschine weist jede Hälfte 2, 3 bolzenartige mit einer Bohrung versehene Stege 23, 24 auf (siehe Fig. 1), deren Achsen mit der Achse der Maschinenfüße 25, 26 der Rotationskolbenmaschine fluchten. Nach Festziehen der durch die Stege 23, 24 gesteckten Schrauben (hier nicht dargestellt) werden die beiden Hälften 2, 3 aufeinandergepreßt, mit dem bereits erwähnten dazwischenliegenden vorgespannten Schaumteil. Durch die Maschinenfüße 25, 26 der Rotationskolbenmaschine wird verhindert, daß der für die Kühlwirkung notwendige Zwischenraum 13 zwischen Ausschäumung 6 und Rotationskolbenmaschine beim Festziehen nicht zugedrückt und damit die Kühlwirkung unterbrochen wird.

Claims (7)

1. Luftgekühlte Rotationskolbenmaschine zur Erzeugung von Druckluft oder Vakuum, die mit einem Lüfterrad, einem Druck- und einem Ansaugstutzen und einer die Rotationskolbenmaschine umgebenden schallgedämpften Kapsel versehen ist, die eine Öffnung für den Luftzutritt und einen Durchbruch für den Druckstutzen aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kapsel (1) als zweiteilige Schallhaube (2, 3) ausgebildet ist, deren Innenkontur der äußeren Kontur der Rotationskolbenmaschine angepaßt ist und deren Innenmaße etwas größer sind als die Außenmaße der Rotationskolbenmaschine,
daß in der Schallhaube (2, 3) vier quer zur Längsachse und 90 Grad in Umfangsrichtung versetzt liegende Öffnungen (8, 9, 15, 16) angeordnet sind, wobei durch zwei einander gegenüberliegende Öffnungen (8, 9) abgedichtet der Druck- bzw. Ansaugstutzen (10, 11) sich erstrecken und durch die versetzt dazu liegenden Öffnungen (15, 16) die Kühlluft abführbar ist,
daß mindestens ein Lüfterrad (14, 21) an der Rotationskolbenmaschine angeordnet ist und die Achse der stirnseitig angeordneten Lufteintrittsöffnung (7) mit der Längsachse der Rotationskolbenmaschine fluchtet und daß ein antriebsseitiger Wellenzapfen (4) der Rotationskolbenmaschine sich durch diese Lufteintrittsöffnung (7) erstreckt.

2. Luftgekühlte Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallhaube (2, 3) in der Längsrichtung geteilt ist und eine faserverstärkte Außenschale (5) aus Kunststoff mit einer innen angebrachten Ausschäumung (6) aufweist.

3. Luftgekühlte Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschale (5) einer Schallhaubenhälfte (2) im Bereich der Teilungsebene um den Betrag der Dicke der Schale (5) nach außen abgewinkelt ist.

4. Luftgekühlte Rotationskolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schallhaubenhälfte (2, 3) mit Bohrungen versehene bolzenartige Stege (23, 24) aufweist, deren Achsen mit den Achsen von Maschinenfüßen (25, 26) der Rotationskolbenmaschine fluchten.

5. Luftgekühlte Rotationskolbenmaschine nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Teilungsebene zwischen den beiden Schallhaubenhälften (2, 3) ein vorgespanntes Schaumteil angeordnet ist.

6. Luftgekühlte Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rotationskolbenmaschine ein weiteres Lüfterrad (21) angeordnet ist und die Schallhaube (2, 3) an der der Antriebsseite gegenüberliegenden Stirnseite, wo sich das Lüfterrad (24) befindet, mehrere verteilt angeordnete Öffnungen (12) aufweist.

7. Luftgekühlte Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der um 90 Grad zum Ansaug- bzw. Druckstutzen (10, 11) versetzt angeordneten Öffnungen (15, 16) je eine dachartig ausgebildete, mit seitlichen Schlitzen (19, 19′, 20, 20′) versehene Abdeckung (17, 18) mit der Schallhaube (2, 3) verbunden ist.