DE8514667U1

DE8514667U1 - Luftverdichter

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Publication number: DE8514667U1
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Authority: DE
Original assignee: WU SONG PO; WU WEI SHUI TAICHUNG TW
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Priority date: 1985-05-17
Filing date: 1985-05-17
Publication date: 1985-06-27

Description

HOFFMANM'' EITCE'S PARTKIHR

PATENT^ UMD RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-ΙΝβ, W, EITLE ι DR. RER. NAT. K. HOFFMANN < DIPL.-ING. W. LEHN

DlPL.-INQ. K. FÜCHSLE ■ DR, RER. NAT. B. HANSEN > DR, RER, NAT, H.-A. BRAUNS . DIPL.-ING, K, QDRG

DIPL₁-ING, K, KOHLMANN · RECHTSANWALT A, NETTE

42 042 p/hl

1 . Song Po Wu

Taichung / Taiwan

2. Wei ShUi Wu

Taichung / Taiwan

Luftverdichter

In der Herstellungsindustrie sind pneumatische Werkzeuge und pneumatische Vorrichtungen weit verbreitet. Insbesondere ist der Einsatz von durch einen Luftverdichter belieferten reinen Luft in der Nahrungsmittel-Industrie, in der pharmazeutischen Industrie, in Brauereien, bei Steuerinstrumenten, beim Malen, bei dem Aufbringen von Endbeschichtungen, in der elektronischen Industrie und im chemischen bereich ein unbedingtes Erfordernis. Dies bedeutet, daß diese Luft nicht durch Öl oder andere Verunreinigungen verschmutzt sein darf. Im allgemeinen sind die ohne Schmiermittel arbeitenden Luftverdichter solche des Axialströmungstyps, des Zentrifugalstromungstyps und des Drehtyps. Beim Hubkolbenverdichter, welcher einen höheren Druckerzeugen kann, bewegt sich der Kolben mit hoher Geschwindigkeit innerhalb des Zylinders hin und her und steht dabei in luftdichter Berührung mit dem Zylinder.

ARABEl-LASTRASSE 4 · D-SOOO MDNCHEW feV ,- TELtFÖM tt*8B^ Ρ1ΛΟ87 · TELEXOS-SSeISC¹³ATHE) · TELEKOPIERER 918356

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Daher wird normalerweise Ol zugesetzt, um den BeWegungs-

ablauf des Kolbens im Zylinder zu schmieren und die Reib- *" fläiä'he zu kühlen. Mach einer langen Betriebsdauer leidet

der Kolbenring unter einer erheblichen Abnützung und einer 5 erheblichen Reißbeanspruchung dahingehend, daß er nicht mehr in dichter Berührung mit der Zylinderwand gehalten

ι werden kann, Um Schmiermittelpartikel auf der Zylmder-

wand bei der Abwärtsbewegung wegzuwischen. Als Resultat

Ü enthält die verdichtete Luft Ölpartikel, welche die Quali-

tat der Druckluft negativ beeinflussen. Üblicherweise muß der Luftverdichter des Hubkolbentyps nach einer langen Betriebsdauer wieder überarbeitet werden, indem der Zylinder aufgebohrt und die Kolbenringe ersetzt werden. Das Aufbohren des Zylinders ist ein ziemlich komplizierter Vorgang. Beispielsweise kann die geringste Nachlässigkeit, wie eine inkorrekte Freiraumbemessung etc., sich..dahingehend auswirken, daß der Wirkungsgrad des Verdichters nachläßt oder der Luftverdichter beschädigt wird. Wenn das Schmiermittel verlorengeht oder emulgiert, so kann es zu einem Fressen des Kolbens als Ergebnis einer Überhitzung kommen. Dies geschieht häufig dann, wenn nicht regelmäßig Schmiermittel zugeführt wird.

Die vorgenannten Luftverdichter des Axialströmungstyps, des Zentrifugalstromungstyps und des Drehtyps können normalerweise ohne Hinzufügen von Schmiermittel arbeiten. Da jedoch die vorgenannten Luftverdichter jeweils ihre eigenen Betriebseigenschaften haben, soweit es den Aufbau und die Luftströmungsrichtung angeht, sind diese LuftgQ Verdichter sehr unterschiedlich voneinander. Beispielsweise hat der Luftverdichter des hin- und hergehenden Typs, d.h. der Hubkolbenverdichter folgende Vorteile:

(1) eine hohe zeitabhängige Kompressionsrate;

(2) die Zunahme des Luftdrucks wird nicht durch das veroc wendete Gas beeinflußt;

1 (3) die Änderung zwischen dem BläsVölümeri und dem Druck hat ein weniger direktes Verhältnis, d.h. es tritt

keine PUmpwirküng auf;

|| (4) geringe Geraüschentwickiung.

S! r—

ν ^

I Folglich wird dieser Hubkolben-Luftverdichter in weitem

k Umfang in der Industrie dort eingesetzt, wo ein hoher

j Luftdruck zum Einsatz kommen muß.

I 10 Allerdings soll dieser Hubkolben-Verdichter entsprechend

I der Aufgabenstellung der Erfindung so dauerhaft einsetz-

JS bar sein, daß neben den genannten Vorteilen keine Ver-

ψ schmutzung der Druckluft durch 01 od.dgl. erfolgt.

I 15 Die Erfindung schafft zur Lösung dieser Aufgabe einen

I luftgekühlten Hubkolben-Luftverdichter, welcher ohne

I Schmiermittel arbeitet. Das Hauptmerkmal dieses Luftver-

I dichters besteht darin, daß das Öffnungsende des Kurbel-

I Wellengehäuses mit einer Luftsaugöffnung versehen ist, die

I 20 mit Geräuschreduzierungsmitteln und -filtermitteln versehen

I ist. Der Zylinderkopf ist mit einem Auslaßrückschlagven-

I til versehen. Die Oberseite des Kolbens ist mit einem Ein-

I laßrückschlagventil ausgerüstet. Bei der hin- und hergehen-

I den Bewegung des Kolbens wird die Außenluft aufgrund des

1 25 Druckunterschiedes in das Kurbelwellengehäuse gesaugt und

i gelangt durch den Zylinder in den Lufttank. Da die Luft

' das Kurbelwel-lengehäuse und den Zylinder passiert, wird der

■\ am meisten aufgrund von Reibung erhitzte Bereich des Ver-

\ dichters gekühlt. Die Außenfläche des Zylinderkopfes, der

ff 30 Zylinder und das Kurbelwellengehäuse sind mit Kühlrippen ver-

i sehen, um die Wärmeabfuhr zu beschleunigen.

■ Der Kolbenring besteht aus Teflon, dem Glasfaser und/oder Bronzepulver und/oder Graphit zugesetzt ist. Die Innenwand

^ 35 des Zylinders besteht aus Aluminiumlegierung, die mit

ί Chrom oder einem anderen Material beschichtet ist, das die

1 Oberflächenfestigkeit der Aluminiumlegierung erhöht. Diese Beschichtung widersteht nicht nur der Reibungsabnutzung und der Kraftbeanspruchung. Ebenso dehnen sich der Kolben und der Zylinder auf gleiche Weise aus, da sie den gleichen Ausdehnungskoeffizienten haben. Daher kommt es nicht zu einem Fressen des Kolbens durch Überhitzung und es ist somit kein Schmiermittel erforderlich. Natürlich enthält die Druckluft keinerlei Spuren von Öl.

Die erfindungsgemäße Lösung hat die folgenden Vorteile: (a) die verdichtete Ausgangsluft enthält keine Ölspurenelemente, so daß die Luft den Anforderungen der Nahrungsmittelindustrie und der feinmechanischen Industrie genügt.

(b) Es besteht keine Sorge einer Ölleckage oder hinsichtlich des Emulgierens des Öls und es ist unnötig, Öl zu ergänzen und eine besondere Wartung durchzuführen, so daß die Betriebskosten reduziert werden können.

(c) Zur Vereinfachung des Aufbaus ist es unnötig, Luftfil^ter vorzusehen.

(d) Es tritt kein Kolbenfressen auf, da sich der Kolben frei im Zylinder bewegen kann. Die Laufbelastung ist reduziert und der Verdichtungswirkungsgrad ist relativ erhöht.

(e) Die Abnutzung und Kraftbeanspruchung der Kolbenringe

und der Innenwand des Zylinders sind reduziert, (f) Wartungsprobleme werden sehr gering gehalten, da kein Öl zur Außenseite des Zylinders lecken kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

1₍

* I IfI* * * * t «f I«.

'•lili'i'i*'·)'*·!*! ft.

-δι Fig. 1 einen radialen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einem das Auslaß- und Einlaßventil beinhaltenden Aufbau,

Fig. 2 eine Axialschnittansicht dieser ersten Ausführungsform mit dem allgemeinen Aufbau, dem Übertragungsmechanismus und der Lufteinlaßöffnung,

Fig. 3 eine Radialschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine Axialschnittansicht dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung,

c Fig. 5 eine Draufsicht auf den Zylindermechanismus der ersten Ausführungsform, bei der die X-X-Linie eine Axialschnittansicht und die Y-Y-Linie eine Radialschnittansicht andeutet,

2Q Fig. 6 eine Draufsicht auf den Zylindermechanismus der zweiten Ausführungsform, bei der die X'-X'-Linie eine Axialschnittansicht und die Y'-Y'-Linie eine Radialschnittansicht andeutet und

2g Fig. 7 die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens im j-

Zylinder, wobei (A) den Einlaßhub, (B) den Verdichtungshub und (C) den Ausstoßhub darstellt.

Fig. 1 zeigt eine Radialschnittansicht der ersten Ausführungsform der Erfindung mit der Darstellung der relativen

Positionen des konstruktiven Aufbaus, des Einlaßventils und des Auslaßventils. Die Außenfläche eines Zylinderkopfes 1 ist mit Wärmeabstrahlrippen 11 versehen. Der Verbihdüngsabschnitt zwischen dem Zylinderkopf 1 und einem Zylin-

_o der 2 ist mit einem Auslaßventil 12 versehen, welches das 35

• t I t 4 ti

-9-

Öffnen und Schließen einer Auslaßöffnung 13 steuert. Dieses Ventil kann eine flexible Ventilplatte oder ein Ventil sein, welches durch eine Feder in den geschlossenen Zustand gedrückt wird. An einer Seite des Zylinderkopfes 1 befindet sich ein Auslaß 14, welcher an ein nicht dargestelltem Hochdruckrohr anzuschließen ist, um so die hochverdichtete Luft auszulassen. Die Außenfläche des Zylinders 2 ist mit einer Vielzahl von Wärmeabstrahlrippen 21 versehen. Die Innenfläche des Zylinders ist nicht mit einer Zylinderauskleidung

versehen. Stattdessen ist die Innenfläche des Zylinders mit Chrom beschichtet oder mit einer anderen elektroplattierten Schicht versehen, um die Steifigkeit bzw. die Festigkeit des Zylinders 2 zu erhöhen (weitere Einzelheiten werden später beschrieben). Im Zylinder tefindet sich ein Kolben 3, dessen Außenfläche mit mehreren Mater» versehen ist, um dort Kolbenringe 32 anzubringen, die durch Federringe 31 gehalten werden. Der j Kolbenring 32 steht in dichter Berührung mit der Ober-

fläche des Zylinders 2, um so eine Luftabdichtung vorzunehmen. Der Kolben 3 ist von dem herkömmlichen Kolben dahingehend unterschiedlich, daß er ein Einlaßventil 33 aufweist, welches durch eine Feder gedrückt wird. Das Ventil 33 steuert das Offnen und Schließen einer Einlaßöffnung 34 (es kann mehr als eine Einlaß-Öffnung vorgesehen sein). Der Kolben 3 steht über einen Kolbenzapfen 35 im Bodenabschnitt des Kolbens mit einer

\. Verbindungsstange 4 in Verbindung. Das bodenseitige En

de der Verbindungsstange 4 ist wie üblich mit einem

QQ exzentrischen Zapfen 5, einem Nocken 6 und einer Eingangswelle 7 versehen, die den Transmissionsmechanismus bilden, wodurch die Verbindungsstange 4 und der Kolben 3 im Zylinder 2 hin- und herbewegt werden können.

35

-ιοί Fig. 2 zeigt eine Axialschnittansicht der ersten Ausführungsform der Erfindung, die hauptsächlich den konstruktiven Aufbau des Verdichters,den Transmissionsmechanismus und die Lufteinlaßöffnung umfaßt. Der Transmissionsmechanis mus umfaßt die genannte Eingangswelle 7, den Nocken 6 und den Exzenterzapfen 5. Nach dem Antreiben der Eingangswelle 7 über einen nicht dargestellten Antriebsmechanismus für eine Kreisbewegung mit gleicher Gesr.hwin-

/ digkeit werden sich die Verbindungsstange 4 und die Folge-

teile über den Transmissionsmechanismus des Nocken? 6 und des Exzenterzapfens nach oben und nach unten bewegen. Natürlich kann dieser Transmissionsmechanismus durch eine Kurbelwelle ersetzt werden, welche an einen Mehrfachzylinder oder an einen mehrstufigen Luftverdichter angepaßt werden kann. (Die Erfindung kann in Übereinstimmung mit derselben Theorie und demselben konstruktiven Aufbau als Einzelzylinder oder als Mehrfachzylinder oder als einstufiger oder mehrstufiger Luftkompressor entsprechend den unterschiedlichen Erofrdernissen des Blasdruckes ausgelegt sein.) Für den Fall der Verwendung einer Kurbelwelle sollte eine Luftansaugöffnung 8 an einer Seite der Welle vorge-ί sehen sein. Wenn die Luftsaugoffnung 8 an einer Seite eines

Kurbelwellengehäuses 9 vorgesehen ist, kann die L.uftsaug-

öffnung 8 eine Basis 81 mit mehreren Löchern 811 sen, sowie eine Außenabdeckung 82 mit mehreren Lufteinlaßlöchern 821, die an der Basis 81 mit einem Gewindebolzen R4 anzubringen ist. Ein Filterbett 83 befindet sich zwischen der Basis 81 und der Außenabdeckung 82. Das Filterbett 83 kann aus einem Schwamm od.dgl. und bekannten OQ Materialien hergestellt sein. Ein Randabschnitt der Basis 81 ist mit zumindest einer ringförmigen Geräuschreduzierungsplatte 812 versehen. Innerhalb der Außenabdeckung 82 befindet sich dieselbe Anzahl von Geräuschreduzierungsf platten 822, wie die Anzahl der platten 812. Nach dem Bo-

gc Wegen des Kolben 3 nach oben wird das Kurbelwellengehäuse

' 9 einen Druckabfall erzeugen, durch den die Außenluft

;, durßh die Verschiedenen Lufteirilaßlöcher 821 in der

; Außenabdeckung 82 in die LUftsaugb'ffnurig 8 gelangt.

Dann strömt die Luft durch einen Schalldämpferkänal,
welcher durch die Geräuschredüzierüngspiätten 812 Und
822 gebildet wird (um mehr¹ die ÖeräUsche zu reduzieren als bei einem herkömmlichen Luftverdichter). Weiterhin strömt die Luft durch ein Filterbett 83 und die Löcher 811 auf der Basis 81, bevor die Luft in das Kurbelwellengehäuse 9 gelangt.

Während der Bewegung des Kolbens 3 nimmt der obere Abschnitt des Zylinders 2 den höchsten Luftdruck auf.

Daher ist dieser obere Abschnitt des Zylinders 2 während des Bewegungszustandes des Kolbens für eine hohe
Temperatur empfänglich. Um die Temperatur des Zylinders 2 zu reduzieren, wird zusätzlich zu den Wärmeabstrahlrippen 21 der obere Abschnitt des Zylinders 2 mit einem Luftkühlkanal 22 (entsprechend der Darstellung in Fig. 1, und 5) oder einem Wassermantel 25 (entsprechend der Darstellung in Fig. 3, 4 und 6) versehen. Der Luftkühlkanal 22 oder der Wassermantel 25 können während der Herstellung im Zylinder 2 vorgebaut sein, oder diese Teile können direkt an der Oberseite des Zylinders 2 angeordnet werden. Der Luftkühlkanal 22 oder der Wassermantel 25
ist um den oberen Abschnitt des Zylinders 2 eingebaut, um so den Zylinder 2 direkt durch Zirkulation des Wassers oder der Luft zu kühlen.

Ein Ende des Luftkühlkanals 22 ist mit einer trompetenförmigen Öffnung 23 zur Aufnahme der Außenluft versehen.
Ein Motor oder Schwungrad kann verwendet werden, um
Luft in die trompetenförmige Öffnung 23 zu blasen. Ein zusätzliches Gebläse kann zur Beschleunigung der Kühlwirkung angebracht sein. Das andere Ende des Luftkühlkanals 22 ist mit einem Auslaß 24 versehen.

O₅ Beide Enden des Wassermantels 25 sind mit einem Einlaß bzw. einem Auslaß 27 versehen, wobei sich darin Innengewinde befinden, um den Anschluß eines äußeren Wasser-

I i i ■ f i ( ' * Ti

-12-

rohfes (nicht dargestellt) vorzunehmen. Entsprechend der Erfindung kann das öffentliche Wassernetz für Kühlzwecke an den Wassermantel 25 angeschlossen werden, Für einen großen Verdichter können eine Pumpe Und ein Kühlapparat vorgesehen sein, um ein innenzirkulierendes Kühlsystem vorzusehen, wenn die Außenwand des Zylinders, des Zylinderkopfes und des Kurbelwellengehäuses 9 erweitert wird.

Fig. 3 und 4 zeigen eine radiale Schnittansicht bzw. eine axiale Schnittansicht der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Diese zweite Ausführungsform eignet sich für einen großen Luftverdichter, welcher hinsichtlich des Aufbaus der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme

!β gleicht, daß der Luftkühlkanal 22 im oberen Bereich des Zylinders 2 durch den Wassermantel 25 ersetzt ist. Natürlich ist die Wasserkühlung des Zylinders 2 besser als eine Luftkühlung. Aufgrund von Versuchen hat man festgestellt, daß die Luftkühlung die Temperatur des Zylinders um 8 % bis 13 % reduzieren kann, während die Wasserkühlung die Temperatur des Zylinders um 18 % bis 25 % reduzieren kann. Daher eignet sich die zweite Ausführungsform insbesondere für große Luftverdichter, die über einen längeren Zeitraum in Betrieb sind.

Fig. 7 zeigt die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens

im Zylinder mit der Darstellung des rinlaß-, des Auslaß- und des Kompressionshubes des Kolbens. Fig. 7A zeigt den Einlaßhub. Nach dem Bewegen des Kolbens 3 nach „_ unten wird zwischen dem Zylinder 2 und dem Kurbelwellengehäuse 9 ein Druckunterschied erzeugt, d.h. die Hochdruckluft im Kurbelwellengehäuse 9 gelangt durch das Einlaßventil 33 in den Zylinder 2. In diesem Moment ist der Luftdruck nicht stark genug, um das Auslaßventil 12 zu öffnen, welches normalerweise geschlossen ist.

Fig. 7Β zeigt den Kompressionshüb. Beim Bewegen des Kolbens 3 vom unteren Totpunkt nach oben wird der Luftdruck im Zylinder 2 stark genüg sein, um das Einlaßventil 33 zu öffnen. Gleichzeitig ist der Luftdruck im Zylinder 2 ausreichend, um das Auslaßventil 12 zu öffnen. Daher wird beim Bewegen des Kolbens 3 nach oben die im Zylinder 2 befindliche Luft auf einen höheren Luftdruck verdichtet. Beim Bewegen des Kolbens 3 nach oben findet ein Druckabfall im Kurbelwsllengehäuse 9 statt, da der Raum inn Kurbelwellengehäuse 9 vergrößert wird. Als Resultat wird neue Frischluft in das Kurbelwellengehäuse 9 angesaugt. Fig.7C illustriert den Auslaß- bzw. Ausstoßhub. Beim Bewegen des Kolbens 3 kontinuierlich nach oben wird die Luft innerhalb des Zylinders 2 auf einen solchen Druck verdichtet, daß dessen Kraft das Auslaßventil 12 öffnet. Somit wird die hochverdichtete Luft aus der Auslaßöffnung 13 ausgestoßen. Gleichzeitig saugt das Kurbelwellengehäuse 9 weiterhin Luft an. Beim Bewegen des Kolbens 3 von seinem oberen Totpunkt nach unten wird das Auslaßventil 12 ge-

2Q schlossen, so daß daraufhin der Druck im Zylinder 2 fällt, d.h. es beginnt wieder ein Einlaßhub gemäß Fig.7A.

Entsprechend der vorstehenden Beschreibung strömt die Luft durch die Luftsaugöffnung, das Kurbelwellengehäuse

„r und den Kolben und gelangt dann in den Zylinder. Daher wird eine bessere Kühlwirkung an den verschiedenen laufenden und reibenden Teilen, wie der Eingangswelle, dem Nocken, dem Exzenterzapfen, dem Lager, der Verbindungsstange, dem Kolben, dem Kolbenring und der Zylinderwand

__. etc. vorgesehen. In anderen Worten bedeutet dies, daß

entsprechend der Erfindung mit Ausnahme für die laufenden Teile, wie die Lager, kein Schmiermittel notwendig ist. Die genannte Luftkühlung kann für Zylinder verwendet werden, der aus verschiedenen Arten von Materialien besteht, wie Aluminiumlegierung, gehärtete Aluminiumlegierung, Gußeisen, Stahl, Aluminiumlegierung) mit einer Gußeisenzylinderauskleidung oder anderen Materialien. Da der Wärmeleit-

-14-

koeffizierit der Luft inahezü 0,022 kcal/nwhr-C) gerinqer ist als der des Schmiermittels, muß die Drehzahl des LUf t-Verdichters entsprechend begrenzt werden (im Bereich Von 400-700 Üpm) für den Fall, daß der Zylinder aus Gußeisen, Stahl oder Aluminiumlegierung mit einer Gußeisenzylinderauskleidung besteht, um zu vermeiden, daß der Kolben aufgrund zu hoher Temperatur frißt. Wenn der Verdichter der vorliegenden Erfindung mit hoher Geschwindigkeit laufen soll, so muß das Material des Kolbens und des Zylinders entsprechend ausgewählt werden. Im allgemeinen läßt sich eine Aluminiumlegierung besser gießen und es kann eine bessere Wärmeabstrahlung erzielt werden (der Wärmeleitkoeffizient beträgt ungefähr 175 kcal/m.hr⁰C). Wenn eine Aluminiumlegierung für den Zylinder verwendet wird, muß die Innenfläehe ues Zylinders einsatzgehärtet werden, da die Aluminiximlegierung nicht hart genug ist, wie dies beispielsweise bei Gußeisen ist, um der Abnutzung und den auftretenden Kräften zu widerstehen. In anderen Worten bedeutet dies, daß die Innenfläche des Zylinders mit einer Chrombeschichtung elektroplattiert werden kann oder mit einer anderen Beschichtung versehen werden kann, die die Härte der Aluminiumlegierung erhöht (anstatt der Anbringung einer Gußeisenzylinderauskleidung im Zylinder, um so die Montageprobleme zu verringern und zu vermeiden, daß die Zylinderauskleidung nach dem Erwärmen lose wird). Da sowohl der Kolben als auch der Zylinder aus Aluminiumlegierung bestehen, erfolgt eine schnelle Wärmeabstrahlung und es existiert derselbe Wärmeausdehnungskoeffizient, wodurch der Luftverdichter einer hohen Temperaturbeanspruchung standhalten und mit hoher Geschwindigkeit laufen kann. (Bemerkung: Das Verfahren des Elektroplattierens von Chrom auf eine Aluminiumlegierung besteht darin, daß zuerst eine Mischung aus einem Chromsäure enthaltenden Elektrolyt und Wasser mit einer Dichte von 200 bis 250 g/l vorbereitet wird und dann Schwefel-

gg säure mit einer Dichte von 0,6-1,0 g/l und dann ein Kalium-

fluorsilikat mit einer Dichte von 20-45 g/l dieser Wassermischung zuaddiert wird. Der Bereich der negativen Elektrode sollte um das 2- bis 3-fache größer sein als der der positiven Elektrode. Dann sollte die Elektrolyse beginnen, indem der Elektrolyt 17 h unberührt gelassen wird, wonach dann die Aluminiumteile eingetaucht werden. Dann erfolgt ein schneller Elektroplattiervorgang mit einer Stromdichte von 50-250 A/dm²) .

^Der Kolbenring gemäß der Erfindung besteht aus Teflon oder Graphit mit einem selbstschmierenden Gehalt (wie Glasfaser, Graphit oder Bronzepulver etc.), um der Reibung zu widerstehen. Da das Einlaßventil und das Auslaßventil gemäß der Erfindung entlang der Mittellinie des Kolbens angebracht sind, würde die Luftkonvektion keine exzentrische Wirkung auf den Kolben haben (bei dem herkömmlichen Luftverdichter hat die Luftkonvektion eine exzentrische Wirkung auf den Kolben). Daher können die Abnutzung und die Schlierenbildung zwischen Kolbenring und Innenwand des Zylinders reduziert werden. Entsprechend der Erfindung ist die Abnutzung des Kolbenringes in Tabelle 3 dargestellt, welche Daten durch Versuche ermittelt worden sind.

Versuch 1

Entsprechend dem konstruktiven Aufbau der ersten Ausführungsform hat der Erfinder ein Beispiel entwickelt, bei dem der Kolben aus Aluminiumlegierung 152 (umfassend 7 % Kupfer, 5,5 % Silizium und 0,3 % Mg) besteht. Der Kolbenring besteht aus Teflon, dem Glasfasern zugesetzt sind. Der

gQ Zylinder besteht aus Aluminium 356 (umfassend 7,0 % Si, 0,3 % Mg). Die Innenwand des Zylinders ist mit Chrom beschichtet. Die Spezifizierung des Luftverdichters entsprechend der Erfindung ist wie folgt in Tabelle 1 dargestellt.

I

* * I tee*

f I SI«

II III «· ■* '

	Zylinder	Durchmesser	-16-	Geschwindig-	keit	Kolben-	Luft-	3
Motor	X Hub		Zahl der		Upm	ver-	tank-
	mm		Zylinder			schie-	rcapazi-
HP						bung	tät
					700	l/min	1
		42 X 34		1		80
1/2		1

Nach dem Versuchs ablauf mit dem vorgenannten Beispiels des Luftverdichters sind eine Anzahl von Daten wie folgt in Tabelle angegeben:

	Strom Amp	Temp, des Zylinders ⁰C	max. Luft druck kg/cm²	erforderliche Zeit von 0 kg/cm² bis max. Luft druck S
ohne Last	6,6	42	7,5	85 - 89
Vollast	7,8	59

Die Daten hinsichtlich des Abnutzungsgrades des Kolbenringes nach einer langen Versuchsperiode sind in Tabelle 3 wie folgt dargestellt:

• «lit r ' ·«·

il« S ■> «at

- 17 -

Versuchs- Laufzeit

zeit

von Okg/cm² bis 7,5 kg/cm² Die Punkte, wo die Dicke des Kolbens gemessen wird (mm)

Bemerkungen

(2)

(3)

(5

(7)

Ü5-1-5
05-1-7

BS-1-Ü

05-1-9
Q5-1-10

05-1-11
05-1-12
05-1-14
05-1-15
05-1-10
05-1-17
05-1-10
05-1-19
05-1-21
B5-1-22
05-1-23
05-1-24
05-T-25
05-1-26
Q5-1-2Ü

199 200 200

196 194

195 200 198 198 185 191 195 195 199 200 200 197 197 190 190

5.9QOi₁OO-

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V 5,994

3,996 3.990

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Nach dem Ablauf

von Okg/cm²

bis

7,5 0kg/cm^z tfurde für

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,934

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937

934

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,920

,925

Die Gesamtlaufzeit beträgt 3927. Die abgenutzte Dicke in mm sind (1) 0,066, (2) 0,064, (3) 0,061, (4) 0,060, (5) 0,063, (6) 0,064, (7) 0,067; die Durchschnittsabnutzungsdicke ist 0,0636 mm.Wenn die durchschnittlich erforderliche Zeit für eine Laufperiode von Okg/cm² bis 7,5 kg/cm² 90 s beträgt, ist die Gesamtlaufzeit 98,175 h, während die durchschnitte Abnutzung des Kolbenrings innerhalb einer Zeiteinheit 0,6475 u/h beträgt. Es wurde entsprechend den vorgenannten Versuchsdaten festgestellt, daß sich bei der vorliegenden Erfindung kein Öl in der Ausgangsluft befindet. Ebenso kann der Verdichtungswirkungsgrad des Verdichters ohne Zunahme der Laufbelastung im VergleicV. mit einem herkömmlichen Luftverdichter mit derselben Spezifikation erhöht werden.

Die Abnutzung und Beanspruchung des Kolbenrings kann darüber hinaus ebenso wie die der Innenwand des Zylinders minimiert werden.

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25

30

35

Claims

HOFFMANN- E|TL.£.&'PA*RTN£R

PATENT-UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPU-INS. W. EITLE ■ DR. RER. NAT. K. HOFFMANN ■ DIPU-ING. W. LEHN

DIPU-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GORG

DIPU-ΙΝΘ. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

42 042 p/hl

1 . Song Po Wu

Taichung / Taiwan
2. Wei Shui Wu

Taichung / Taiwan

Luftverdichter Schutzansprüche

1. Luftgekühlter Hubkolben-Luftverdichter ohne die Verwendung von Schmiermittel, mit einem an der Außenseite Kühlrippen aufweisenden Zylinder, einem am offenen Ende des Zylinders angebrachten Zylinderkopf, dadurch gekennzeichnet , daß am Boden in der Nähe der Mitte des Zylinderkopfes (1) ein Ausstoßventil (12) mit Rückschlagventilfunktion ausgebildet ist, daß am Zylinderkopf (1) weiterhin ein Auslaß zum Ablassen der Druckluft angeordnet ist, daß sich eine Luftansaugöffnung (811, 821) über der Öffnung des Kurbelwellengehäuses (9) befindet, wobei innerhalb der Luftsaugöffnung eine Vielzahl von Geräuschreduzierungsplatten (812) und ein Filterbett (83) für das Eliminieren der Geräusche und das Filtern der angesaugten Luft vorgesehen ist, daß ein Kolben (3) mehrere AüßenumfangsnUten aufweist, in denen federringabgestützte Kolbenringe (32) angeordnet sind, die selbstschmierend an der Innenwand des Zylin-

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ARABELLASTRASSE 4 . D-8000 MÜNCWE/« pj, . TfL^FpN;C9e9^91iqe7 . TELEX 05^29619 ζΡΑΤΗEj · TELEKOPIERER 9183SS

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ders (2) luftdicht anliegen, daß ein als Rückschlagventil wirkendes Einlaßventil (33) in der oberen Mitte des Kolbens (3) angeordnet ist, am Boden des Kolbens (3) eine Verbindungsstange (4) und ein Transmissionsmechanismus, welcher im rechten Winkel zur Verbindungsstange

angeordnet ist, angebracht sind, wobei dieser Transmissionsmechanismus für eine Hin- und Herbewegung der Verbindungsstange (4) in dem Kurbelwellengehäuse (9) / untergebracht ist.

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2. Luftverdichtf.r nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transmissionsmechanismus eine Kurbelwelle ist.
3. Luftverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transmissionsmechanismus eine Eingangswelle (7) umfaßt, an der ein Nocken (6) angebracht ist, wobei mit der Verbindungsstange (4) und dem Nocken (6) ein Exzenterzapfen (5) verbunden ist.

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4. Luftverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

ι dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenringe (32) aus Tef

lon bestehen, dem Glasfasern, Graphit oder Bronzepulver zugegeben ist.

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5. Luftverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring (32) aus Graphit besteht, dem Glasfaser oder Bronzepulver zugegeben ist.

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6. Luftverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Zylinder« dadurch gehärtet ist, daß auf die Innenwand elektrolytisch eine Grundschicht aufgebracht ist.

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7. Lüftverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da- |i durch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Zylinders (2) ί

mit einer Zyiinderauskleidurtg versehen ist, die aus Guß-eisen oder einem anderen widerstandsfähigen Material besteht.
8. Luftverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt des Zylinders (2) mit einem rincjförmigen L-uftkühlkanal (22) ausgebildei; ist, welcher an einem Ende mit einer trompetenfo'rmigen Öffnung und am anderen Ende mit einem Auslaß versehen ist.
9. Luftverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt des Zylinders mit einem ringförmigen Wassermantel versehen ist, welcher an einem Ende mit einem Einlaß und am anderen Ende mit einem Auslaß versehen ist.