DE4110912A1

DE4110912A1 - Trockenlaufender hubkolben-kompressor

Info

Publication number: DE4110912A1
Application number: DE19914110912
Authority: DE
Inventors: Heinz Bauer; Franz Mayr
Original assignee: Bauer Kompressoren GmbH
Current assignee: Bauer Kompressoren GmbH
Priority date: 1990-04-18
Filing date: 1991-04-04
Publication date: 1991-10-24

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem trockenlaufenden, d. h. öllosen, Hubkolben-Kompressor, der ein Triebwerk mit einem Kurbelgehäuse hat, in dem eine Kurbelwelle mittels Lagern drehbar gelagert ist. Dieses Triebwerk ist mit wenigstens einer Kolben- Zylinder-Anordnung des Kompressors wirkverbunden.

Bei Hubkolben-Kompressoren gibt es im wesentlichen zwei Bauarten. Eine Bauart, die geschmierte Bauart, verwendet Öl oder ein anderes Schmiermittel, das auch in Form einer Umlaufschmierung unter anderem auch zur Kühlung hochbeanspruchter Teile des Kompressors verwendet wird. Die zweite Bauart, mit der sich die vorliegende Erfindung befaßt, ist die sogenannte trockenlaufende Bauart eines Kompressors, bei der keine Flüssigkeit, wie Öl oder dgl., zu Kühlzwecken zur Verfügung steht. Bei diesen trockenlau fenden Hub-Kompressoren hat es sich gezeigt, daß die hochbean spruchten Teile desselben zum schnellen Verschleißen neigen und daher regelmäßige Wartungsarbeiten an einem solchen Kompressor vorgenommen werden müssen.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten, einen trockenlaufenden Hubkolben- Kompressor der vorstehend genannten Art bereitzustellen, welcher ein effektives Arbeiten bei erhöhter Lebensdauer und möglichst langen Wartungsintervallen ermöglicht.

Nach der Erfindung zeichnet ein trockenlaufender Hubkolben- Kompressor mit einem Triebwerk mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle mittels Lagern drehbar gelagert ist, wobei das Triebwerk in Wirkverbindung mit wenigstens einer Kolben-Zylinder- Anordnung des Kompressors ist, dadurch aus, daß die Ansaugluft zur Innenkühlung des Triebwerks durch das Kurbelgehäuse geht.

Beim erfindungsgemäßen trockenlaufenden Hubkolben-Kompressor wird daher die zu verdichtende Luft, die von der Umgebung angesaugt wird, zum Kühlen der hochbeanspruchten Teile insbesondere des Triebwerks, wie Kurbelwellenlager und dgl. genutzt. Die Kühlung erfolgt hierbei durch kombinierte Wärmeübertragung, Wärmetrans port und Zirkulation der Ansaugluft insbesondere im Innenraum des Kurbelgehäuse des Triebwerks. Durch diese Auslegung kann ohne zusätzliche Aggregate eine effektive Kühlung der hochbeanspruch ten Teile erreicht werden, so daß deren Verschleißneigung herabgesetzt wird und eine erhöhte Lebensdauer eines solchen Kompressors sich ergibt. Auch lassen sich die Wartungsintervalle im Vergleich zu bisherigen Aggregaten dieser Art verlängern, so daß man eine wesentlich wartungsgünstigere Hubkolben-Kompressor anlage erhält, die sich wirtschaftlich und mit möglichst geringen Betriebskosten verbunden langfristig betreiben läßt. Ferner wird als Nebeneffekt hierbei erzielt, daß die zur Verdichtung in der Kolben-Zylinderanordnung eingeleitete Luft bereits durch die Wärmeaufnahme im Triebwerk vorgewärmt wird, so daß man günstigere Arbeitsbedingungen für den Verdichtungsprozeß im Kompressor oder der Kompressoranlage erhält.

Vorzugsweise ist am Kurbelgehäuse, und zwar zweckmäßigerweise an einer der Stirnflächen desselben, insbesondere in der Nähe des Luftansaugbereiches, ein Filter vorgesehen, so daß beispielsweise Staub oder andere verschmutzende Partikel der Ansaugluft nicht zu Störungen beim Arbeiten des Triebwerks führen.

Um besonders kritische und hochbeanspruchte bzw. hochempfindliche Teile des Triebwerks in bevorzugter Weise zu kühlen, können im Kurbelgehäuse Luftleiteinrichtungen zwischen dem Lufteintritt und dem Luftaustritt am Kurbelgehäuse angeordnet sein, so daß beispielsweise die Lager der Kurbelwelle in gezielter Weise mit einem entsprechend gelenkten Luftstrom gekühlt werden können. Die Luftleiteinrichtung kann hierbei beispielsweise als Luftleitble che ausgebildet sein, oder es können Luftleiteinrichtungen in Form von Rippen vorgesehen sein, mittels denen vergrößerte Wärmeübertragungsflächen zur Verfügung gestellt werden, um einen günstigeren Wärmeabtransport an entsprechend kritischen Stellen des Triebwerks zu erreichen. Zugleich können diese Rippen auch als Kühlluftlenkeinrichtungen genutzt und in entsprechender Weise gestaltet werden.

Vorzugsweise wird der Ansaugluftstrom wenigstens teilweise gezielt zu den Kolbenbolzenlagern gelenkt, bei welchen es sich um äußerst stark beanspruchte Teile des Triebwerks handelt.

Zusätzlich oder alternativ kann der Ansaugluftstrom auch gezielt zu den Kolbeninnenseiten zur Kühlung derselben gelenkt werden, so daß man auch eine Kolbeninnenkühlung ohne ein zusätzliches Kühlmittel bei derartigen trockenlaufenden Hubkolben-Kompressoren auf konstruktiv möglichst einfache Weise erhält.

Der Hubkolben-Kompressor der erfindungsgemäßen Art kann mehrere Kompressorstufen umfassen, um entsprechend gewünschte Verdich tungsdrücke zu erzielen, und vorzugsweise umfaßt der Hubkolben- Kompressor wenigstens drei Stufen, d. h. es sind wenigstens drei Kolben-Zylinderanordnungen über entsprechende Verbindungsleitun gen miteinander gekoppelt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausfüh rungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch eine Längs schnittansicht durch eine Ausführungsform eines trockenlaufenden Hubkolben-Kompressors.

In dieser einzigen Figur ist eine Bauform eines trockenlaufenden Hubkolben-Kompressors insgesamt mit 1 bezeichnet. Der Kompressor 1 weist ein Triebwerk 2, das als Antrieb dient, auf, welches in einem Kurbelgehäuse 3 untergebracht ist. Die Kurbelwelle ist mit 4 bezeichnet, und an ihrer Auskränkung sind Pleuel 5 gelagert. Die jeweiligen Pleuellagerungen an der Kurbelwelle 4 sind mit 6 bezeichnet. In der in der einzigen Figur gezeichneten Schnittdar stellung ist nur eine Verbindung eines Pleuels 5 mit dem Kolben 7 über ein Kolbenbolzenlager 8 gezeigt, wobei sich der Kolben 7 in einem Zylinder 9 zur Verdichtung der angesaugten Luft hin- und hergehend bewegt. Die Kolben-Zylinderanordnung ist insgesamt mit 10 bezeichnet.

Wie sich aus der Anzahl der Pleuel 5 ergibt, umfaßt die gesamte Kompressoranlage gemäß dieser dargestellten Ausführungsform drei Kolben-Zylinderanordnungen 10, von denen nur eine gezeigt ist. Diese Kolben-Zylinderanordnungen 10 sind zweckmäßigerweise sternförmig um den Umfang des Kurbelgehäuse 3 vorzugsweise in regelmäßigen Winkelabständen angeordnet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Bauform eines Hubkolben-Kompressors beschränkt, sondern es können auch mehr oder weniger Kolben- Zylinderanordnungen 10 vorgesehen sein, und diese können auch in einer anderen Anordnungsweise am Kurbelgehäuse 3 vorgesehen sein.

Die Kurbelwelle 4 ist mit Hilfe von Lagern 11, 12 im Kurbelgehäu se 3 drehbar gelagert. Auf der linken Seite in der einzigen Figur ist beispielsweise eine Antriebsriemenscheibe 13 gezeigt, welche mit der Kurbelwelle 4 fest verbunden ist, und die von einem nicht näher dargestellten Antriebsmotor, wie einem Elektromotor, beispielsweise drehangetrieben wird. Auf der in der einzigen Figur rechtsliegenden Stirnfläche des Kurbelgehäuses 3 ist ein Luftfilter 14 gezeigt. Mit 15 sind Öffnungen oder Schlitze bezeichnet, die um das Kurbelwellenlager 12 am Kurbelgehäuse 3 vorgesehen sind, und über die die Luft in das Innere 16 des Kurbelgehäuses 3 nach dem Durchgang durch das Luftfilter 14 eintreten kann. Die so mit Hilfe des Luftfilters 14 gefilterte Luft in dem Innern 16 des Gehäuses 3 wird zur Innenkühlung des Triebwerks 2 genutzt. Zur gezielten Luftlenkung zu besonders kritischen Bereichen, wie den Lagern 11, 12, dem Kolbenbolzenla ger 8 und dgl. können Luftleiteinrichtungen 17 im Innern des Kurbelgehäuses 3 vorgesehen sein. Diese Luftleiteinrichtungen 17 können von Luftleitblechen 18 mit entsprechender Formgebung gebildet werden, oder es können Rippen 19 vorgesehen sein, welche insbesondere zur gezielten Kühlung der Kolbenbolzenlager 8 bestimmt sind. Mit diesen Rippen 19 wird die Wärmeübertragung und die Wärmeabfuhr von den Kolbenbolzenlagern 8 verstärkt, und zudem wird der Kühlluftstrom in gebündelter Form auf diesen mit Rippen 19 versehenen Bereich gerichtet. Auch kann mit Hilfe dieser Rippen 19 eine gezielte Kühlung der Kolbeninnenseiten 20 der Kolben 7 erreicht werden.

Natürlich sind die Luftleiteinrichtungen 17 und/oder die Luftleitbleche 18 und/oder die Rippen 19 nicht auf die Einzelhei ten der dargestellten bevorzugten Ausführungsform hinsichtlich ihrer Gestaltung und Anordnung beschränkt. Vielmehr kann die Gestaltung derart getroffen werden, daß die jeweils gewünschten kritischen Bereiche im Innern des Kurbelgehäuses 3 in bevorzug ter Weise mit Hilfe der angesaugten Luft zwangsgekühlt werden. Die über die Öffnungen 15 in das Innere 16 des Kurbelgehäuses 3 eintretende Luft verläßt nach der Kühlung der gewünschten Bereiche des Triebwerks 2 das Kurbelgehäuse 3 über einen Auslaß 21 und wird dann über eine Leitung 22 zur Eintrittsseite 23 der Kolben-Zylinderanordnung 10 geleitet. Nach der Verdichtung mit Hilfe der Kolben-Zylinderanordnung 10 tritt dann die so verdich tete Luft über die Austrittsseite 24 aus und kann dann gegebenen falls zu einer weiteren Kolben-Zylinderanordnung (nicht gezeigt) geleitet werden, welche die nächste Verdichterstufe darstellt.

Wie mit Pfeilen angedeutet ist, ist nach der Erfindung der Hubkolben-Kompressor 1 insbesondere derart beschaffen und ausgelegt, daß die zu verdichtende Umgebungsluft zum Kühlen der im Innern des Kurbelgehäuses 3 angeordneten Bauteile und Baugruppen genutzt wird, um deren Lebensdauer zu erhöhen und um insbesondere verlängerte Wartungsintervalle für den Hubkolben- Kompressor 1 zu erhalten. Diese Kühlung mit Hilfe der zu verdichtenden Luft läßt sich ohne großen konstruktiven Aufwand verwirklichen und gestattet eine äußerst effiziente Kühlung des Triebwerks 2. Hierdurch erhält man einen Hubkolben-Kompressor 1, der langfristig betriebszuverlässig und relativ wartungsarm betrieben werden kann, so daß man eine wirtschaftlich betreibbare Kompressoranlage bereitstellen kann.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfalle treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Insbeson dere können noch zusätzliche und weitere Luftleiteinrichtungen 17 gegebenenfalls angeordnet werden, deren Ausbildung und Anordnung insbesondere auch von der Bauform des Hubkolben-Kompressors 1 abhängig ist, die wiederum ihrerseits vom Anwendungsgebiet abhängig sein kann.

Bezugszeichen

1 Hubkolben-Kompressor insgesamt
2 Triebwerk
3 Kurbelgehäuse
4 Kurbelwelle
5 Pleuel
6 Pleuellagerungen
7 Kolben
8 Kolbenbolzenlager
9 Zylinder
10 Kolben-Zylinderanordnung
11 Lager der Kurbelwelle
12 Lager der Kurbelwelle
13 Antriebsriemenscheibe
14 Luftfilter
15 Öffnungen
16 Inneres von Kurbelgehäuse 3
17 Luftleiteinrichtungen
18 Luftleitbleche
19 Rippen
20 Kolbeninnenseiten
21 Auslaß
22 Leitung
23 Eintrittsseite der Kolben-Zylinderanordnung 10
24 Austrittsseite der Kolben-Zylinderanordnung 10

Claims

1. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor (1) mit einem Triebwerk (2) mit einem Kurbelgehäuse (3), in dem wenigstens eine Kurbelwelle (4) mittels Lagern (11, 12) drehbar gelagert ist, wobei das Triebwerk (2) in Wirkver bindung mit wenigstens einer Kolben-Zylinderanordnung (10) des Kompressors ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugluft zur Innenkühlung des Triebwerks (2) durch das Kurbelgehäuse (3) geht.

2. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Kurbelgehäuse (3) im Luftansaugbereich ein Filter (14) vorgesehen ist.

3. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur gezielten Kühlung der Lager (11, 12) der Kurbelwelle im Kurbelgehäuse (3) Luftleiteinrichtungen (17) zwischen dem Lufteintritt und dem Luftaustritt (21) aus dem Kurbelgehäuse (3) angeord net sind.

4. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleiteinrichtungen (17) als Luftleitbleche (18) ausgebildet sind.

5. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleiteinrichtungen (17) als Rippen (19) ausgebildet sind.

6. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugluftstrom gezielt zu den Kolbenbolzenlagern (S) gelenkt wird.

7. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugluftstrom gezielt zu den Kolbeninnenseiten (20) zur Kühlung derselben gelenkt wird.

8. Trockenlaufender Hubkolben-Kompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubkolben-Kompressor (1) mehrere Stufen, vorzugsweise drei, umfaßt.