DE8514667U1 - Luftverdichter - Google Patents
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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.
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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, Luftfilter
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.
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.
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.
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
05-1-7
BS-1-Ü
05-1-9
Q5-1-10
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
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-
,9q:
V 5,994
3,996 3.990
3,990J.99
5y995
3,937 3,935 3T932
3f92S 3,926
976p,909
971p,9B4 5,966b,980
7 3,905
3,907
J,984
3,930
97ί·3Γ975
,963
f 5,976
3,972
,959Pj973 956p,970
3.969
13,973
,970
Nach dem Ablauf
von Okg/cm2
bis
7,5 0kg/cmz tfurde für
50 see. angelalten.
967b.963
,953
f 3r967
3,963
,950 5,964 ,948
,945
.961
3,966|3,966 3,963
3,961P,96O 3,950pf950
3,955p.956
964pt960
f:
5.961pj957 i?95Gp.955
'· 7UJ
953
3 j
943 5,957
3,954(3,954
.941
,930
.955
3,951
935
952
949
933
.947
9303,945 927
924
3,941 3,939
3r943
3,941 3,93ü 3.936
r949 j.
5.943
.941 .93G
,935
949p.946 3.943 3.940
,940
,945
,943
,940
,937
,934
931
937
934
.931
,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.
20
25
30
35
Claims (9)
- HOFFMANN- E|TL.£.&'PA*RTN£RPATENT-UND RECHTSANWÄLTEPATENTANWÄLTE DIPU-INS. W. EITLE ■ DR. RER. NAT. K. HOFFMANN ■ DIPU-ING. W. LEHNDIPU-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GORGDIPU-ΙΝΘ. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE42 042 p/hl1 . Song Po WuTaichung / Taiwan
- 2. Wei Shui WuTaichung / TaiwanLuftverdichter Schutzansprüche1. 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-20ARABELLASTRASSE 4 . D-8000 MÜNCWE/« pj, . TfL^FpN;C9e9^91iqe7 . TELEX 05^29619 ζΡΑΤΗEj · TELEKOPIERER 9183SS-2-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 Verbindungsstangeangeordnet ist, angebracht sind, wobei dieser Transmissionsmechanismus für eine Hin- und Herbewegung der Verbindungsstange (4) in dem Kurbelwellengehäuse (9) / untergebracht ist.102. 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.20
- 4. Luftverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,ι dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenringe (32) aus Teflon bestehen, dem Glasfasern, Graphit oder Bronzepulver zugegeben ist.25
- 5. Luftverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring (32) aus Graphit besteht, dem Glasfaser oder Bronzepulver zugegeben ist.on
- 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.35L. f it i ti: ti·»*
- 7. Lüftverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da- |i durch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Zylinders (2) ίmit 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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19858514667 DE8514667U1 (de) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | Luftverdichter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19858514667 DE8514667U1 (de) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | Luftverdichter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE8514667U1 true DE8514667U1 (de) | 1985-06-27 |
Family
ID=6781250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19858514667 Expired DE8514667U1 (de) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | Luftverdichter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE8514667U1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1191225A2 (de) * | 2000-09-22 | 2002-03-27 | Boge Kompressoren | Kolbenkompressor |
DE102014013442A1 (de) * | 2014-09-11 | 2016-03-31 | Wabco Gmbh | Luftverdichter aus einem Leichtmetall |
US9856866B2 (en) | 2011-01-28 | 2018-01-02 | Wabtec Holding Corp. | Oil-free air compressor for rail vehicles |
-
1985
- 1985-05-17 DE DE19858514667 patent/DE8514667U1/de not_active Expired
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1191225A2 (de) * | 2000-09-22 | 2002-03-27 | Boge Kompressoren | Kolbenkompressor |
EP1191225A3 (de) * | 2000-09-22 | 2003-06-04 | Boge Kompressoren | Kolbenkompressor |
US9856866B2 (en) | 2011-01-28 | 2018-01-02 | Wabtec Holding Corp. | Oil-free air compressor for rail vehicles |
DE102014013442A1 (de) * | 2014-09-11 | 2016-03-31 | Wabco Gmbh | Luftverdichter aus einem Leichtmetall |
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