EP0162833A1 - Kolbenverdichter - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
- F04B35/002—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for driven by internal combustion engines
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
- F02B63/06—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for pumps
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
- F04B39/02—Lubrication
- F04B39/0207—Lubrication with lubrication control systems
Definitions
- the invention relates to a piston compressor for gaseous media, e.g. Brake air compressor for motor vehicles, in particular with a device for regulating the flow rate, the piston compressor being provided with an externally arranged lubricant pump which conveys the lubricant from a reservoir through a lubricant circuit of the compressor, and a return channel for the lubricant from the otherwise closed crank chamber of the compressor is returned to the reservoir.
- a piston compressor for gaseous media e.g. Brake air compressor for motor vehicles
- a device for regulating the flow rate the piston compressor being provided with an externally arranged lubricant pump which conveys the lubricant from a reservoir through a lubricant circuit of the compressor, and a return channel for the lubricant from the otherwise closed crank chamber of the compressor is returned to the reservoir.
- Piston compressors of this type are used in particular as brake air compressors for motor vehicles.
- the compressor is driven by the engine of the motor vehicle and is supplied with lubricant by the lubricant pump of the engine. Since the need for brake air arises irregularly, the compressor delivers to a pressure vessel. As soon as the full pressure is reached, the compressor is either conveyed by a device for regulating the flow rate, e.g. a simple idle control, switched off, or the excess air delivered by the compressor is simply blown out into the open via a pressure regulator. Control devices are also used with which the suction valve of the compressor is kept open and the suctioned pumped medium is pushed back into the suction line.
- the invention is based on the object of specifying a simple measure by means of which an undesirable accumulation of lubricant in the compressor and in the pumped gas is prevented.
- this object is achieved in a piston compressor of the type mentioned. that an automatic check valve is installed in the return channel, which is returned with a gradient to a lower reservoir, which blocks the passage of the return channel towards the crank chamber of the compressor.
- This simple measure surprisingly effectively prevents over-oiling of the compressor and the compressed gas without impairing the sufficient lubrication of the compressor.
- the check valve built into the return channel allows the lubricant to flow back unhindered to the reservoir. It At the same time, however, it prevents air from being sucked back into the crank chamber during the compression stroke of the piston, so that an excess pressure is built up in the crank chamber during the suction stroke of the compressor, which pressure is above the pressure in the working chamber of the compressor, in particular in control operation. In this way, the occurrence of a pressure drop is prevented, which causes the lubricant to migrate upward along the cylinder walls into the working space. This does not affect the lubricant circuit itself.
- the check valve is installed in a return channel, the gradient of which prevents the backflow of lubricant anyway.
- the task of the check valve is to create a negative pressure in the crank chamber of the compressor, which prevents lubricant from being pressed out of the crank chamber into the working chamber of the compressor.
- the check valve is preferably provided directly after the crank chamber and is designed as a tongue valve. It the volume of the crank chamber is thereby kept as small as possible, so that a slowdown in pressure reduction due to excessive volume is avoided.
- the reed valve requires only a small space and can be designed with a small volume resistance, so that the lubricant flowing back can flow through largely unimpeded.
- a simple embodiment of the invention is that the return channel is formed by an opening in the wall of the crank chamber of the compressor and a drain hole connected therewith in a machine part connected to the crankcase, the check valve consisting of a between the crankcase and the latter connected machine part attached flexible valve tongue, which controls the opening in the wall of the crank chamber.
- the check valve used in this version is particularly simple and practically only consists of a flexible valve tongue.
- This embodiment is particularly suitable for types in which the compressor is mounted directly on the housing of a drive motor.
- the drain hole can open directly into the crankcase of the drive motor.
- the check valve provided according to the invention can, however, also be inserted into a pipeline, e.g. be installed in their screw connection, it being expediently designed as a valve insert.
- a preferred application of the invention are the brake air compressors for motor vehicles, which are driven by the motor vehicle engine and are supplied with lubricant by its lubricant pump.
- the check valve is installed in the return channel which is returned from the crank chamber of the compressor to the oil sump of the motor vehicle engine. The check valve prevents over-oiling of the delivered compressed air and thus environmental pollution from the brake air blown off by the motor vehicles.
- FIG. 1 shows a side view of a piston compressor according to the invention, which is attached to a drive motor
- FIG. 2 shows an embodiment of the check valve in a longitudinal section.
- FIG. 1 an internal combustion engine 1, e.g. a motor vehicle engine, shown, on the engine housing via a console 2, a compressor 3, e.g. a brake air compressor is attached.
- the compressor 3 is driven by the engine 1 via a drive belt 4.
- the compressor 3 is lubricated via an externally arranged lubricant pump 5, which in the exemplary embodiment is arranged in the crankcase 6 of the internal combustion engine 1 and at the same time supplies the lubricant circuit of the engine 1.
- the lubricant pump 5 draws in the lubricant from the oil sump 7 of the engine 1 and conveys it via a lubricant line 8 to the crank chamber 9 of the compressor 3.
- lubricant under pressure is distributed to the points to be lubricated through lubricant channels and from there in the crank chamber 9 sprayed, whereby the cylinder wall is also supplied with lubricant.
- a return channel 10 leads from the crank chamber 9 back into the crankcase 6 of the engine 1.
- an automatic check valve 11 is installed, which blocks the passage of the return duct 10 in the direction of the crank chamber 9 of the compressor 3.
- the check valve 11 can be simple, so that it can be inserted into the screw connection of the pipeline that forms the return channel 10.
- 2 shows an embodiment in which the return duct 10 is formed by an opening 12 in the wall of the crank chamber 9 of the compressor 3 and a drain hole 13 connected therewith in the bracket 2 carrying the compressor.
- the check valve 11 consists of a flexible valve tongue 14 which is riveted between the bracket 2 and the crankcase 15 of the compressor 3 on the crankcase wall.
- the valve tongue 14 controls with its free end the opening 12 in the wall of the crank chamber 9.
- the space for the lifting movement of the valve tongue 14 is recessed in a seal 16 which is clamped between the bracket 2 and the crankcase 15.
- the compressor 3 With the engine 1 running, the compressor 3 is driven via the drive belt 4. At the same time, the lubricant pump 5 delivers oil via the suction line 8 to the compressor 3, which collects in the crank chamber 9 after lubrication of the bearings and the cylinder. From this the 01 flows back via the return channel 10 to the oil sump 7 in the crankcase 6 of the engine 1.
- the check valve 11 blocks the passage of the return channel 10 in the direction of the crank chamber 9, so that although the oil and also air from the crank chamber 9 of the compressor 3 can flow into the crankcase 6 of the engine 1, a flow in the opposite direction is not possible.
- the check valve 11 opens, so that air and oil can escape.
- the measure according to the invention for preventing over-oiling of the pumped medium can be used advantageously not only with brake air compressors but also with other air and gas distributors, e.g. on refrigerant compressors to prevent lubricant from getting into the refrigerant.
Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenverdichter für gasförmige Medien, z.B. Bremsluftverdichter für Kraftfahrzeuge, insbesondere mit einer Einrichtung zur Regelung der Fördermenge, wobei der Kolbenverdichter mit einer extern angeordneten Schmiermittelpumpe versehen ist, die das Schmiermittel aus einem Vorratsbehälter durch einen Schmiermittelkreislauf des Verdichters fördert, und wobei ein Rücklaufkanal für das Schmiermittel aus der im übrigen abgeschlossenen Kurbelkammer des Verdichters zum Vorratsbehälter zurückgeführt ist.
- Kolbenverdichter dieser Bauart werden insbesondere als Bremsluftverdichter für Kraftfahrzeuge verwendet. Der Verdichter wird durch den Motor des Kraftfahrzeuges angetrieben und von der Schmiermittelpumpe des Motors mit Schmiermittel versorgt. Da der Bedarf an Bremsluft unregelmäßig anfällt, fördert der Verdichter in einen Druckbehälter. Sobald in diesem der volle Druck erreicht ist, wird entweder die Förderung des Verdichters durch eine Einrichtung zur Fördermengenregelung, z.B. eine einfache Leerlaufregelung, abgeschaltet, oder es wird die vom Verdichter zuviel geförderte Luft einfach über einen Druckregler ins Freie abgeblasen. Es werden auch Regelungseinrichtungen verwendet, mit denen das Saugventil des Verdichters offengehalten und das angesaugte Fördermedium wieder in die Saugleitung zurückgeschoben wird.
- Bei den bekannten Kolbenverdichtern kommt es, insbesondere im Regelbetrieb und bei Leerlauf des Verdichters, zu einer unerwünschten Anreicherung von Schmiermittel im Arbeitsraum des Verdichters. Dieses überschüssige Schmiermittel führt zu einer Oberölung des geförderten Gases und wird bei Bremsluftverdichtern mit der Bremsluft, im Regelbetrieb auch mit der überschüssigen Luft, ins Freie abgeblasen. Da die Bremsluftverdichter in der Regel an den Ölkreislauf der Kraftfahrzeugmotoren angeschlossen sind, tritt bei diesen ein erhöhter Verbrauch an Motoröl auf. Außerdem führt die überölte Luft zu einer Verschmutzung der Umgebung, insbesondere öffentlicher Verkehrsflächen, wie z.B. Parkbuchten bei Autobushaltestellen, auf die die überölte Luft abgeblasen wird. Dieses Problem konnte auch nicht durch eine Verringerung der schmiermittelzufuhr zum Verdichter gelöst werden, da hiebei die Gefahr des hiblaufens besteht. Eine Rückführung der das 01 mitführenden überschüssigen Luft in den Saugstutzen des Kraftfahrzeugmotors ist nicht nur aufwendig, sondern wird auch von den Motorherstellern abgelehnt, weil außer der überölten Luft auch Ölkohle und andere Verunreinigungen in den Brennraum gelangen können.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine einfache Maßnahme anzugeben, durch die eine unerwünschte Anreicherung von Schmiermittel im Verdichter und in dem geförderten Gas verhindert wird.
- Mit der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Kolbenverdichter der eingangs angeführten Bauart dadurch gelöst. daß in den Rücklaufkanal, der mit Gefälle in einen tiefer angeordneten Vorratsbehälter zurückgeführt ist, ein selbsttätiges Rückschlagventil eingebaut ist, das den Durchlaß des Rücklaufkanals in Richtung zur Kurbelkammer des Verdichters sperrt. Mit dieser einfachen Maßnahme wird in überraschender Weise eine Überölung des Verdichters und des verdichteten Gases wirksam vermieden, ohne die ausreichende Schmierung des Verdichters zu beeinträchtigen. Das in den Rücklaufkanal eingebaute Rückschlagventil läßt das Schmiermittel ungehinderdzum Vorratsbehälter zurückströmen. Es verhindert aber gleichzeitig, daß beim Verdichtungshub des Kolbens Luft in die Kurbelkammer zurückgesaugt und so beim Ansaughub des Verdichters ein Überdruck in der Kurbelkammer aufgebaut wird, der insbesondere im Regelbetrieb über dem Druck im Arbeitsraum des Verdichters liegt. Auf diese Weise wird also die Entstehung eines Druckgefälles verhindert, das bewirkt, daß das Schmiermittel den Zylinderwänden entlang nach oben in den Arbeitsraum wandert. Der Schmiermittelkreislauf selbst wird dadurch nicht beeinträchtigt.
- Bei Kolbenverdichtern der angeführten Bauart ist es schon bekannt, das sich in der Kurbelkammer sammelnde Schmiermittel durch einen mit einem ausreichenden Gefälle und einem ausreichenden Querschnitt versehenen Rücklaufkanal zum Vorratsbehälter zurückzuführen. Dabei ist in den Rücklaufkanal kein Ventil eingebaut und ein solches auch gar nicht erforderlich, weil das Schmiermittel auf Grund des Gefälles nicht in die Kurbelkammer zurückfließen kann. Wenn dagegen der Vorratsbehälter, z.B. der ölsumpf des Antriebsmotors, auf einem höheren Niveau als die Kurbelkammer des Verdichters liegt, ist eine besondere Rückfördervorrichtung für das Schmiermittel notwendig. Zu diesem Zweck ist es bekannt, in den Rücklaufkanal eine Förderpumpe und ein in Förderrichtung öffnendes Rückschlagventil einzubauen, wobei als Förderpumpe auch die Druckschwankungen im Kurbelgehäuse verwendet werden können. Dieses Rückschlagventil hat die Aufgabe, das Zurückfließen des Schmiermittels auf Grund des Niveauunterschiedes zu verhindern.
- Gemäß der Erfindung ist im Gegensatz dazu das Rückschlagventil in einen Rücklaufkanal eingebaut, dessen Gefälle das Zurückströmen von Schmiermittel ohnehin verhindert. Aufgabe des Rückschlagventiles ist es dabei, in der Kurbelkammer des Verdichters einen Unterdruck zu erzeugen, der verhindert, daß Schmiermittel aus der Kurbelkammer in den Arbeitsraum des Verdichters gedrückt wird.
- Das Rückschlagventil ist beim erfindungsgemäßen Kolbenverdichter vorzugsweise unmittelbar an die Kurbelkammer anschließend vorgesehen und als Zungenventil ausgebildet. Es wird dadurch das Volumen der Kurbelkammer möglichst klein gehalten, so daß eine Verlangsamung des Druckabbaues durch zu großes Volumen vermieden wird. Das Zungenventil erfordert nur einen kleinen Raum und kann mit kleinem Durchgangswiderstand ausgeführt sein, so daß das zurückfließende Schmiermittel weitgehend ungehindert hindurchströmen kann.
- Eine einfache Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Rücklaufkanal von einer Öffnung in der Wand der Kurbelkammer des Verdichters und einer damit in Verbindung stehenden Abflußbohrung in einem mit dem Kurbelgehäuse verbundenen Maschinenteil gebildet ist, wobei das Rückschlagventil aus einer zwischen dem Kurbelgehäuse und dem mit diesem verbundenen Maschinenteil befestigten flexiblen Ventilzunge besteht, die die Öffnung in der Wand der Kurbelkammer steuert. Das bei dieser Ausführung verwendete Rückschlagventil ist besonders einfach und besteht praktisch nur aus einer flexiblen Ventilzunge. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für Bauarten, bei denen der Verdichter unmittelbar an das Gehäuse eines Antriebsmotors angebaut ist. Die Abflußbohrung kann dabei unmittelbar in das Kurbelgehäuse des Antriebsmotors münden. Das erfindungsgemäß vorgesehene Rückschlagventil kann aber auch in eine Rohrleitung, z.B. in deren Verschraubung, eingebaut sein, wobei es zweckmäßig als Ventileinsatz ausgeführt ist.
- Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung sind die Bremsluftverdichter für Kraftfahrzeuge, die vom Kraftfahrzeugnotor angetrieben sowie von dessen Schmiermittelpumpe mit Schmiermittel versorgt sind. Erfindungsgemäß ist hiebei das Rückschlagventil in den aus der Kurbelkammer des Verdichters zum Olsumpf des Kraftfahrzeugmotors zurückgeführten Rücklaufkanal eingebaut. Das Rückschlagventil verhindert eine Überölung der geförderten Druckluft und damit eine Umweltverschmutzung durch die von den Kraftfahrzeugen abgeblasene Bremsluft.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellung einen an einen Antriebsmotor angebauten erfindungsgemäßen Kolbenverdichter in Seitenansicht und Fig. 2 eine Ausführungsform des Rückschlagventils in einem Längsschnitt.
- In Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor 1, z.B. ein Kraftfahrzeugmotor, gezeigt, an dessen Motorgehäuse über eine Konsole 2 ein Verdichter 3, z.B. ein Bremsluftverdichter, angebaut ist. Der Verdichter 3 ist vom Motor 1 über einen Antriebsriemen 4 angetrieben. Die Schmierung des Verdichters 3 erfolgt über eine extern angeordnete Schmiermittelpumpe 5, die im Ausführungsbeispiel im Kurbelgehäuse 6 des Verbrennungsmotors 1 angeordnet ist und zugleich den Schmiermittelkreislauf des Motors 1 versorgt. Die Schmiermittelpumpe 5 saugt das Schmiermittel aus dem Ölsumpf 7 des Motors 1 an und fördert es über eine Schmiermittelleitung 8 zur Kurbelkammer 9 des Verdichters 3. Dort wird das unter Druck stehende Schmiermittel durch Schmiermittelkanäle an die zu schmierenden Stellen verteilt und von diesen in der Kurbelkammer 9 versprüht, wobei auch die Zylinderwand mit Schmiermittel versorgt wird. Aus der Kurbelkammer 9 führt ein Rücklaufkanal 10 in das Kurbelgehäuse 6 des Motors 1 zurück.
- In den Rücklaufkanal 10, der in Fig. 1 aus einer Rohrleitung besteht, ist ein selbsttätiges Rückschlagventil 11 eingebaut, das den Durchlaß des Rücklaufkanals 10 in Richtung zur Kurbelkammer 9 des Verdichters 3 sperrt. Das Rückschlagventil 11 kann einfach ausgebildet sein, so daß es in die Verschraubung der Rohrleitung, die den Rücklaufkanal 10 bildet, eingesetzt werden kann. In Fig. 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der der Rücklaufkanal 10 von einer Öffnung 12 in der Wand der Kurbelkammer 9 des Verdichters 3 und einer damit in Verbindung stehenden Abflußbohrung 13 in der den Verdichter tragenden Konsole 2 gebildet ist. Das Rückschlagventil 11 besteht hiebei aus einer flexiblen Ventilzunge 14, die zwischen der Konsole 2 und dem Kurbelgehäuse 15 des Verdichters 3 an der Kurbelkastenwand angenietet ist. Die Ventilzunge 14 steuert mit ihrem freien Ende die Öffnung 12 in der Wand der Kurbelkammer 9. Der Raum für die Hubbewegung der Ventilzunge 14 ist in einer Dichtung 16 ausgespart, die zwischen der Konsole 2 und dem Kurbelgehäuse 15 eingespannt ist.
- Bei laufendem Motor 1 wird der Verdichter 3 Ober den Antriebsriemen 4 angetrieben. Gleichzeitig fördert die Schmiermittelpumpe 5 Ober die Sehmiermfttelleitung 8 Ö1 zum Verdichter 3, das sich dort nach Schmierung der Lager und des Zylinders in der Kurbelkammer 9 sammelt. Aus dieser fließt das 01 Ober den Rücklaufkanal 10 zum ölsumpf 7 im Kurbelgehäuse 6 des Motors 1 zurück. Das Rückschlagventil 11 sperrt den Durchlaß des Rücklaufkanals 10 in Richtung der Kurbelkammer 9, so daß zwar das Ö1 und auch Luft aus der Kurbelkammer 9 des Verdichters 3 in das Kurbelgehäuse 6 des Motors 1 fließen können, ein Durchfluß in der Gegenrichtung aber nicht möglich ist. Wenn sich also der Kolben des Verdichters 3 beim Saughub nach unten in die Kurbelkammer 9 bewegt und in dieser eine Druckerhöhung verursacht, öffnet das Rückschlagventil 11, so daß Luft und Ö1 entweichen können. Beim anschließenden Druckhub des Verdichters, bei dem der Kolben sich nach oben aus der Kurbelkammer 9 hinausbewegt, kann aber keine Luft zuströmen, so daß in der Kurbelkammer 9 ein leichter Unterdruck entsteht. Auf diese Weise wird ein Überdruck in der Kurbelkammer 9 verhindert. Es herrscht in dieser auch im Regelbetrieb und im Leerlauf des Verdichters 3 ein Druck, der nicht oder höchstens kurzzeitig höher ist als der Druck im Arbeitsraum des Verdichters 3. Dadurch wird verhindert, daß Schmieröl aus der Kurbelkammer 9 der Zylinderwand entlang in den Arbeitsraum des Verdichters und aus diesem in die geförderte Druckluft gelangt.
- Die erfindungsgemäße Maßnahme zur Verhinderung der Oberölung des geförderten Mediums kann nicht nur bei Bremsluftverdichtern vorteilhaft angewendet werden sondern auch bei anderen Luft- und Gasverdiehtern, z.B. bei Kältemittelverdichtern, um zu verhindern, daß Schmiermittel in das Kältemittel gelangt.
- Patentansprüche:
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ITF | It: translation for a ep patent filed |
Owner name: ING. C. GREGORJ S.P.A. |
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ET | Fr: translation filed | ||
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GBPC | Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee | ||
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