EP1334278A1 - Single or multiple-stage piston compressor and method for cooling an electric motor for a single or multiple-stage piston compressor - Google Patents

Single or multiple-stage piston compressor and method for cooling an electric motor for a single or multiple-stage piston compressor

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EP1334278A1
EP1334278A1 EP01996687A EP01996687A EP1334278A1 EP 1334278 A1 EP1334278 A1 EP 1334278A1 EP 01996687 A EP01996687 A EP 01996687A EP 01996687 A EP01996687 A EP 01996687A EP 1334278 A1 EP1334278 A1 EP 1334278A1
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piston compressor
electric motor
piston
pressure
low
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Iwan Antufjew
Marco SCHRÖDTER
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    • F04B35/04—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 the means being electric

Abstract

A multistage piston compressor and a method for cooling of an electrical motor for a multistage piston compressor. Conventional piston compressors produce a high part of heat dissipation. This influences negatively the energy balance of the piston compressor and requires a high expenditure in cooling agents for conserving and treating with care the piston compressor. It is therefore disclosed to furnish the always present volume changeable free chamber (19) at the piston compressor (1) as a pressure chamber and a suction chamber, and to connect this volume changeable free chamber (19) to the atmosphere through the inner chamber of the electrical motor (2).

Description

Beschreibungdescription
Ein- oder mehrstufiger Kolbenverdichter und Verfahren zur Kühlung eines elektrischen Motors für einen ein- oder mehrstufigen KolbenverdichterSingle or multi-stage piston compressor and method for cooling an electric motor for a single or multi-stage piston compressor
Die Erfindung bezieht sich auf einen ein- oder mehrstufigen Kolbenverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf ein Verfahren zur Kühlung eines elektrischen Motors für einen ein- oder mehrstufigen Kolbenverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5. Derartige Kolbenverdichter werden insbesondere in der Fahrzeugindustrie eingesetzt.The invention relates to a single or multi-stage piston compressor according to the preamble of claim 1 and to a method for cooling an electric motor for a single or multi-stage piston compressor according to the preamble of claim 5. Such piston compressors are used in particular in the automotive industry.
Ein solcher Kolbenverdichter in einer zweigestuften Ausführung ist beispielsweise in der DE 197 15 291 AI näher beschrieben.Such a piston compressor in a two-stage design is described in more detail, for example, in DE 197 15 291 AI.
Dieser zweistufige Kolbenverdichter besteht aus einem Verdichtergehäuse, in dem eine zylindrische Niederdruckkammer mit einem größeren Niederdruckkolben und eine zylindrische Hochdruckkammer mit einem kleineren Hochdruckkolben ausgebildet ist. Dabei befinden sich die Niederdruckkammer und die Hochdruckkammer auf einer gemeinsamen Achse und der Niederdruckkolben und der Hochdruckkolben sind einstückig ausgeformt und mit einer gemeinsamen Kolbenstange ausgerüstet. Die Niederdruckkammer besitzt einen Einlass mit einem Einlassrückschlagventil, die Hochdruck- kammer besitzt einen Auslass mit einem Auslassrückschlagventil und beide Druckräume sind durch einen Überströmkanal mit einem Überströmrückschlagventil verbunden. In die gemeinsame Kolbenstange des Niederdruckkolbens und des Hochdruckkolbens greift in rechtwinkliger Ausrichtung ein Kurberzapfen einer Kurbelwelle ein, die von einem Elektromotor angetrieben wird und die ihre rotierende Bewegung in eine lineare Bewegung an der gemeinsamen Kolbenstange umwandelt.This two-stage piston compressor consists of a compressor housing in which a cylindrical low-pressure chamber with a larger low-pressure piston and a cylindrical high-pressure chamber with a smaller high-pressure piston are formed. The low-pressure chamber and the high-pressure chamber are located on a common axis and the low-pressure piston and the high-pressure piston are formed in one piece and equipped with a common piston rod. The low pressure chamber has an inlet with an inlet check valve, the high pressure chamber has an outlet with an outlet check valve and both pressure chambers are connected to an overflow check valve by an overflow channel. A crank pin of a crankshaft engages in the common piston rod of the low-pressure piston and the high-pressure piston in a right-angled orientation is driven by an electric motor and converts its rotating movement into a linear movement on the common piston rod.
Im Verdichtergehäuse ist weiterhin ein Freiraum ausgebildet, der sich im Bereich zwischen dem Niederdruckkolben und dem Hochdruckkolben befindet und dessen Größe sich im wesentlichen aus der Differenz der Durchmesser sowie des axialen Abstandes zwischen dem Niederdruckkolben und dem Hochdruckkolben ergibt. Dieser Freiraum ist über eine Ausgleichsöffnung mit der Umwelt verbunden. Kolbenverdichter dieser Art haben den Nachteil, dass ein wesentlicher Teil der Antriebsenergie in Wärme umgewandelt wird und somit den Wirkungsgrad der technischen Einheit negativ beeinflusst. So produziert der Elektromotor eigene Wärme, die dann in aufwendiger Weise und zum Schutz der Isolierungen abgeführt oder rückge- kühlt werden muss. Das begrenzt einerseits die Lebensdauer der elektrischen Motore und erfordert zusätzliche und teuere Kühlmaßnahmen am elektrischen Motor.A free space is also formed in the compressor housing, which is located in the area between the low-pressure piston and the high-pressure piston and the size of which essentially results from the difference in diameter and the axial distance between the low-pressure piston and the high-pressure piston. This free space is connected to the environment via a compensation opening. Piston compressors of this type have the disadvantage that a substantial part of the drive energy is converted into heat and thus negatively affects the efficiency of the technical unit. The electric motor produces its own heat, which then has to be removed or recooled in a complex manner to protect the insulation. On the one hand, this limits the service life of the electric motors and requires additional and expensive cooling measures on the electric motor.
Ebenso entsteht am Kolbenverdichter Wärme in erster Linie durch die wiederkehrende Komprimierung der Luft insbesondere in der Hochdrackkammer, aber auch durch eine innere Reibung der im Freiraum zwischen den beiden Druckkammern befindlichen Luft. Die innere Reibung dieser eingeschlossenen Luftmenge im Freiraum ist abhängig von der Auslegung des Kolbenverdichters, stellt aber in jedem Fall eine Verlustleistung dar, für die in unvertretbarer Weise zusätzliche Antriebsleistung aufgebracht werden muss.Likewise, heat is generated on the piston compressor primarily by the recurring compression of the air, especially in the high-pressure chamber, but also by an internal friction of the air in the free space between the two pressure chambers. The internal friction of this enclosed amount of air in the free space depends on the design of the piston compressor, but in any case represents a power loss for which additional drive power must be applied in an unacceptable manner.
Die so entstehende Erwärmung am Kolbenverdichter wird entweder durch eine entsprechende Materialauswahl oder Materialdimensionierung auf ein vertretbares Maß kompensiert oder die freiwerdende Wärmeenergie wird wiederum aufwendig gekühlt. Das alles beeinträchtigt den Wirkungsgrad der technischen Einheit und macht die technische Einheit wegen der erhöhten Kühlmaßnahmen aufwendig und teuer.The resulting heating on the piston compressor is either compensated for by an appropriate choice of material or material dimensioning to an acceptable level or the heat energy released is again cooled in a complex manner. All this affects the efficiency of the technical unit and makes the technical unit complex and expensive because of the increased cooling measures.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Kolbenverdichter und ein Verfahren zur Kühlung eines elektrischen Antriebs für einen solchen Kolbenverdichter zu entwickeln, bei dem die Entstehung von Verlustwärme am Kolbenverdichter verringert und die Kühlung des elektrischen Motors vereinfacht wird.The invention is therefore based on the object of a generic piston compressor and a method for cooling an electric drive for such To develop piston compressors in which the generation of heat loss at the piston compressor is reduced and the cooling of the electric motor is simplified.
Diese Aufgabe wird vorrichtungsseitig durch die kennzeichnenden Merkmale des Ansprüche 1 und verfahrensseitig durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 gelöst.This object is achieved on the device side by the characterizing features of claim 1 and on the method side by the characterizing features of claim 5.
Zweckmäßige Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 4 sowie 6 bis 8.Appropriate design options result from subclaims 2 and 4 and 6 to 8.
Die Erfindung beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik. Dabei ist von besonderem Vorteil, dass die erforderlichen Kühlungsmaßnahmen für den erwärmten Kolbenverdichter gering gehalten werden können, weil durch die Abführung der miterwärmten Luft im Freiraum des Kolbenverdichters die Erwärmung des Kolbenverdichters in Grenzen gehalten werden kann. Das vereinfacht den Aufbau des Kolbenverdichters und spart Herstellungskosten.The invention eliminates the disadvantages of the prior art mentioned. It is particularly advantageous that the necessary cooling measures for the heated piston compressor can be kept low, because the heating of the piston compressor can be kept within limits by the removal of the heated air in the free space of the piston compressor. This simplifies the construction of the piston compressor and saves manufacturing costs.
Vorteilhaft ist natürlich auch, dass der elektrische Motor zur Sicherung seiner Lebensdauer nur mit dem Luftstrom des Kolbenverdichters gekühlt wird. Das erspart sonst notwendige aufwendige Kühlmaßnahmen für den elektrischen Motor und spart wiederum Herstellungskosten.Of course, it is also advantageous that the electric motor is only cooled with the air flow from the piston compressor to ensure its service life. This saves otherwise necessary complex cooling measures for the electric motor and in turn saves manufacturing costs.
Von besonderem Vorteil dabei ist, dass für die erforderliche Luftbewegung zur Begrenzung der Erwärmung im Kolbenverdichter und zur Kühlung des elektrischen Motors keine zusätzliche Antriebsenergie erforderlich wird. Das wirkt sich positiv auf den Wirkungsgrad des Kolbenverdichters aus.It is particularly advantageous that no additional drive energy is required for the air movement required to limit the heating in the piston compressor and to cool the electric motor. This has a positive effect on the efficiency of the piston compressor.
Die erfindungsgemäßen Kolbenverdichter können für alle Schutzarten eingesetzt werden.The piston compressors according to the invention can be used for all types of protection.
Die Erfindung soll an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Dazu zeigen:The invention will be explained in more detail using two exemplary embodiments. To show:
Fig. 1: eine schematische Darstellung eines elektrisch angetriebenen zweistufigen Kolbenverdichters in einer ersten Ausführungsform und Fig. 2: eine andere Ausführungsform des zweistufigen Kolbenverdichters.1: a schematic representation of an electrically driven two-stage piston compressor in a first embodiment and Fig. 2: another embodiment of the two-stage piston compressor.
Der zweistufige Kolbenverdichter in der ersten Ausführungsform besteht nach der Fig.The two-stage piston compressor in the first embodiment consists according to the Fig.
I in der Hauptsache aus dem eigentlichen Kolbenverdichter 1 und einem elektrischen Motor 2, die beide über ein mechanisches Getriebe 3 zur Wandlung der rotierenden Eingangsbewegung des elektrischen Motors 2 in eine oszillierende und lineare Ausgangsbewegung des Kolbenverdichters 1 verbunden sind.I mainly consist of the actual piston compressor 1 and an electric motor 2, both of which are connected via a mechanical gear 3 for converting the rotating input movement of the electric motor 2 into an oscillating and linear output movement of the piston compressor 1.
Zum Kolbenverdichter 1 gehört ein Verdichtergehäuse 4 mit einem zylindrischen und im Durchmesser gestuften Innenraum 5, der einerseits mit einem Niederdruckdeckel 6 und andererseits mit einem Hochdruckdeckel 7 nach außen verschlossen ist. Durch die Stufung im Durchmesser des Innenraumes 5 ergibt sich einerseits eine Niederdruckkammer 8 mit einem größeren Durchmesser, in der ein Niederdruckkolben 9 mit Spiel geführt ist und andererseits eine Hochdruckkammer 10 mit einem kleineren Durchmesser, in dem ein Hochdruckkolben 11 mit Spiel eingepasst ist. Dabei liegen die Niederdruckkammer 8 und die Hochdruckkammer 10 auf einer gemeinsamen Achse. Der Niederdruckkolben 9 und der Hochdruckkolben 11 sind einstückig ausgeführt und besitzen demnach eine gemeinsame Kolbenstange 12.The piston-type compressor 1 includes a compressor housing 4 with a cylindrical interior 5 which is stepped in diameter and which is closed on the one hand by a low-pressure cover 6 and on the other hand by a high-pressure cover 7. The gradation in the diameter of the interior 5 results on the one hand in a low-pressure chamber 8 with a larger diameter, in which a low-pressure piston 9 is guided with play, and on the other hand, a high-pressure chamber 10 with a smaller diameter, in which a high-pressure piston 11 is fitted with play. The low-pressure chamber 8 and the high-pressure chamber 10 lie on a common axis. The low-pressure piston 9 and the high-pressure piston 11 are made in one piece and accordingly have a common piston rod 12.
Die Niederdruckkammer 8 und die Hochdruckkammer 10 sind in besonderer Weise untereinander und nach außen verbunden. So besitzt die Niederdruckkammer 8 mindestens einen Einlass 13 mit je einem Einlassrückschlagventil 14, das in Richtung der Nieder- druckkarnmer 8 öffnet, und die Hochdruckkammer 10 einen Auslass 15 mit einem Aus- lassrückschlagventil 16, das in Richtung der Hochdruckkammer 10 schließt. Zur notwendigen Verbindung der Niederdruckkammer 8 und der Hochdruckkammer 10 ist die gemeinsame Kolbenstange 12 und der Niederdruckkolben 9 und der HochdruckkolbenThe low-pressure chamber 8 and the high-pressure chamber 10 are connected to one another and to the outside in a special way. Thus, the low-pressure chamber 8 has at least one inlet 13, each with an inlet check valve 14 that opens in the direction of the low-pressure chamber 8, and the high-pressure chamber 10 has an outlet 15 with an outlet check valve 16, which closes in the direction of the high-pressure chamber 10. For the necessary connection of the low pressure chamber 8 and the high pressure chamber 10 is the common piston rod 12 and the low pressure piston 9 and the high pressure piston
I I mit einem inneren Überströmkanal 17 ausgerüstet, der ein in Richtung der Hochdruckkammer 10 öffnendes Überströmrückschlagventil 18 besitzt.I I equipped with an inner overflow channel 17, which has an overflow check valve 18 opening in the direction of the high pressure chamber 10.
Mit der Ausführung des im Durchmesser gestuften Innenraumes 5 und der Gestaltung des Niederdruckkolbens 9 und des Hochdruckkolbens 11 ergibt sich innerhalb des Innenraumes 5 und zwischen dem Niederdruckkolben 9 und dem Hochdruckkolben 11 ein Freiraum 19, der für die Bewegungsfreiheit der beiden Niederdruck- bzw. Hochdruckkolben 9, 11 und für die Unterbringung der erforderlichen Elemente des mechanischen Getriebes 3 benötigt wird. Dieses mechanische Getriebe ist beispielsweise ein Kurbelwellengetriebe. Dementsprechend ist auch die gemeinsame Kolbenstange 12 mit Mitteln zur Kraftübertragung ausgerüstet.With the design of the interior 5, which is stepped in diameter, and the design of the low-pressure piston 9 and the high-pressure piston 11, there is an inside of the interior 5 and between the low-pressure piston 9 and the high-pressure piston 11 Free space 19 which is required for the freedom of movement of the two low-pressure or high-pressure pistons 9, 11 and for accommodating the required elements of the mechanical transmission 3. This mechanical transmission is, for example, a crankshaft transmission. Accordingly, the common piston rod 12 is equipped with means for power transmission.
Erfindungsgemäß ist dieser Freiraum 19 über mindestens eine erste Gehäuseöffnung 20 mit dem Innenraum des mechanischen Getriebes 3 und weiterhin über mindestens eine zweite Gehäuseöffhung 21 mit dem Innenraum des elektrischen Motors 2 verbunden. Ein oder mehrere dritte Gehäuseöffnungen 22 verbinden den Innenraum des elektrischen Motors 2 mit dem atmosphärischen Umfeld. Diese dritten Gehäuseöffnungen 22 befinden sich weitestgehend entfernt von den zweiten Gehäuseöffnungen 21, um einen möglichst großen Strömungsbereich innerhalb des Motors 2 zu erhalten. Zur Gewährleistung einer hohen Schutzart für den elektrischen Motor 2 sind die dritten Gehäuseöffnungen 22 über geeignete Mittel außerhalb des Schmutz- und Wassergefährdungsbereiches gelegt.According to the invention, this free space 19 is connected to the interior of the mechanical transmission 3 via at least one first housing opening 20 and further to the interior of the electric motor 2 via at least one second housing opening 21. One or more third housing openings 22 connect the interior of the electric motor 2 to the atmospheric environment. These third housing openings 22 are located as far as possible from the second housing openings 21 in order to obtain the largest possible flow area within the engine 2. In order to ensure a high degree of protection for the electric motor 2, the third housing openings 22 are placed outside the dirt and water hazard area via suitable means.
Die zweite Ausführungsform des zweistufigen Kolbenverdichters gemäß der Fig. 2 hat grundsätzlich den gleichen Aufbau wie die erste Ausführungsform. Im Unterschied zur ersten AusfUhrungsform ist die zweite Ausführungsform mit einer zusätzlichen Ansaugkammer 23 ausgerüstet, die in Strömungsrichtung vor dem Einlass 13 zur Nieder- druckkammer 8 angeordnet ist und die einerseits über eine Einlassöfϊhung 24 Verbindung zur Atmosphäre hat und andererseits über einen Verbindungskanal 25 mit dem Innenraum des mechanischen Getriebes 3 verbunden ist. Über die erste Gehäuseöffnung 20 und über die zweite Gehäuseöffnung 21 ist damit die Ansaugkammer 23 auch mit dem Freiraum 19 im Verdichtergehäuse 4 und mit dem Innenraum des elektrischen Motors 2 verbunden. Dagegen ist der Innenraum des elektrischen Motors 2 gegenüber der Außenwelt hermetisch abgetrennt. Die Ansaugkammer 23 kann natürlich auch als ein offener Ansaugbereich ausgebildet sein. Zur Gewährleistung der geforderten hohen Schutzart für den elektrischen Motor 2 ist die Einlassöffnung 24 für die Ansaugkammer 23 wiederum über geeignete Mittel außerhalb des Schmutz- und Wassergefährdungsbereiches gelegt.The second embodiment of the two-stage piston compressor according to FIG. 2 basically has the same structure as the first embodiment. In contrast to the first embodiment, the second embodiment is equipped with an additional suction chamber 23, which is arranged in the flow direction before the inlet 13 to the low-pressure chamber 8 and which on the one hand has a connection to the atmosphere via an inlet opening 24 and on the other hand has a connection channel 25 to the interior of the mechanical transmission 3 is connected. The suction chamber 23 is thus also connected to the free space 19 in the compressor housing 4 and to the interior of the electric motor 2 via the first housing opening 20 and the second housing opening 21. In contrast, the interior of the electric motor 2 is hermetically separated from the outside world. The suction chamber 23 can of course also be designed as an open suction area. In order to ensure the required high degree of protection for the electric motor 2, the inlet opening 24 for the suction chamber 23 is again placed outside the dirt and water hazard area by suitable means.
Für beide Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 und 2 besteht eine zweckmäßige Ausgestaltung darin, den Freiraum 19 über ein oder mehrere Ansaugbohrungen 26 mit einem passenden und in Richtung des Freiraumes 19 öffnendes Einlassrückschlagventil 27 mit der Atmosphäre zu verbinden.For both embodiments according to FIGS. 1 and 2, an expedient embodiment consists in connecting the free space 19 to the atmosphere via one or more suction bores 26 with a suitable inlet check valve 27 opening in the direction of the free space 19.
Damit wird zur Kühlung des Motors 2 ständig frische und kühle Luft von außen zugeführt und erwärmte Luft über die dritten Gehäuseöffnungen im Motor 2 oder über die Einlassöffnung 24 der Ansaugkammer 23 ins Freie abgegeben.Thus, fresh and cool air is constantly supplied from the outside for cooling the engine 2 and heated air is discharged outside via the third housing openings in the engine 2 or via the inlet opening 24 of the suction chamber 23.
Die Wirkungsweise eines Kolbenverdichters ist allgemein bekannt und braucht hier nur im wesentlichen wiedergegeben zu werden.The mode of operation of a piston compressor is generally known and only needs to be reproduced here essentially.
Die drehende Bewegung der Antriebswelle des elektrischen Motors 2 wird mit Hilfe des mechanischen Getriebes 3 in eine oszillierenden Linearbewegung umgewandelt und auf die gemeinsame Kolbenstange 12 übertragen. Damit bewegen sich gleichermaßen der Niederdruckkolben 9 und der Hochdruckkolben 11 zwischen zwei gegenüberliegenden Umkehrpunkten und bilden so zwei sich im Volumen wechselweise verändernde Druckkammern. Dieser Bewegungsablauf und die Funktionen des Einlassrückschlag- ventiles 14, des Überströmdruckbegrenzungsventiles 18 und des Auslassrückschlag ven- tiles 16 sorgen dafür, dass Luft stoßweise aus der Atmosphäre in die Niederdruckkammer 8 angesaugt, über den Überströmkanal 17 in die Hochdruckkarnmer 10 befördert und dort komprimiert und ausgestoßen wird.The rotating movement of the drive shaft of the electric motor 2 is converted into an oscillating linear movement by means of the mechanical transmission 3 and transmitted to the common piston rod 12. The low-pressure piston 9 and the high-pressure piston 11 thus move equally between two opposite reversal points and thus form two pressure chambers which alternate in volume. This sequence of movements and the functions of the inlet check valve 14, the overflow pressure relief valve 18 and the outlet check valve 16 ensure that air is drawn in and out of the atmosphere into the low-pressure chamber 8, conveyed via the overflow channel 17 into the high-pressure chamber 10 and compressed and expelled there becomes.
Der Bewegungsablauf der beiden Nieder- und Hochdruckkolben 9, 11 bringt es gleichermaßen mit sich, dass sich auch der Freiraum 19 des Verdichtergehäuses 4 wechselweise vergrößert und verkleinert, so dass die dort befindliche Luft wechselweise über die erste Gehäusebohrung 20 in den Innenraum des mechanischen Getriebes 3 und über die zweite Gehäusebohrung 21 in den Innenraum des elektrischen Motors 2 und von dort über dritte Gehäusebohrung 22 ins Freie ausgestoßen und anschließend im Gegenzuge wieder angesaugt wird. Damit wird die Luft in diesem Bereich in Bewegung gehalten und praktisch hin- und hergeschoben. Im Falle der Verwendung eines Einlassrückschlag ventiles 27 im Freiraum 19 wird über dieses Einlassrückschlagventil 27 Luft von außen angesaugt und über die entfernt liegende dritte Gehäuseöffnung 22 ins Freie abgegeben. Die so oder so bewegte Luft dient dabei als Kühlmittel für den elektrischen Motor.The sequence of movements of the two low-pressure and high-pressure pistons 9, 11 likewise means that the free space 19 of the compressor housing 4 alternately increases and decreases, so that the air located there alternately via the first housing bore 20 into the interior of the mechanical transmission 3 and via the second housing bore 21 into the interior of the electric motor 2 and from there is expelled into the open via third housing bore 22 and is then sucked in again in return. This keeps the air moving in this area and practically pushes it back and forth. In the case of using an inlet check valve 27 in the free space 19, air is sucked in from the outside via this inlet check valve 27 and discharged into the open via the third housing opening 22 which is removed. The air that is moved either way serves as a coolant for the electric motor.
Bei der zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung wird die benötigte Luft bei einem sich vergrößernden Freiraum 19 im Verdichtergehäuse 4 über die Einlassöffnung 24, der Ansaugkammer 23 und dem Verbindungskanal 25, und im Falle der Verwendung des Einlassrückschlagventiles 27 auch über dieses Einlassrückschlagventil 27, angesaugt und damit der Freiraum 19 befüllt. Bei einem sich verkleinernden Freiraum 19 wird, wie die Pfeile in der Fig. 2 zeigen, die im Freiraum 19 befindliche Luft ausgestoßen und über den Verbindungskanal 25 zunächst in die Ansaugkammer 23 befördert. Da die Niederdruckkammer 8 sich im gleichen Zuge vergrößert und Luft ansaugt, gelangt die aus dem Freiraum 19 bereitgestellte Luft gleich wieder in den Niederdruckraum 8. Zum Volumenausgleich zwischen dem Luftbedarf der Niederdruckkammer 8 und der aus dem Freiraum 19 bereitgestellten Luft wird zusätzlich Luft über die Einlassöffnung 24 angesaugt. Bei dem Befüllungsvorgang der Ansaugkammer 23 sind die statischen Druckverhältnisse so geregelt, dass sich in der Ansaugkammer 23 ein den Öffnungsvor- gang der Einlassrückschlagventile 14 unterstützender Druck einstellt. Dieses Verhalten des Einlassrückschlagventiles 14 wird zusätzlich durch die dynamischen Drückverhältnisse unterstützt, die durch die Strömungs- und Schwingungskräfte der bewegten Luft hervorgerufen werden. Das verbessert den Befüllungsvorgang der Niederdruckkammer 8 und verbessert damit den Wirkungsgrad des Kolbenverdichters 1. Die so zwischen dem Freiraum 19 und der Ansaugkammer 23 bewegte Luft durchströmt natürlich auch den Innenraum des elektrischen Motors 2 und dient dabei wieder als Kühlmittel für den elektrischen Motor 2. Liste der BezugszeichenIn the second embodiment of the invention, the required air is drawn in with an increasing free space 19 in the compressor housing 4 via the inlet opening 24, the suction chamber 23 and the connecting channel 25, and in the case of using the inlet check valve 27 also via this inlet check valve 27, and thus the Space 19 filled. In the case of a shrinking free space 19, as the arrows in FIG. 2 show, the air located in the free space 19 is expelled and is first conveyed into the suction chamber 23 via the connecting channel 25. Since the low-pressure chamber 8 enlarges and air is sucked in at the same time, the air made available from the free space 19 immediately returns to the low-pressure space 8. In order to balance the volume between the air requirement of the low-pressure chamber 8 and the air made available from the free space 19, air is additionally supplied via the inlet opening 24 sucked in. During the filling process of the suction chamber 23, the static pressure conditions are regulated in such a way that a pressure assists the opening process of the inlet check valves 14 in the suction chamber 23. This behavior of the inlet check valve 14 is additionally supported by the dynamic pressure conditions, which are caused by the flow and vibration forces of the moving air. This improves the filling process of the low pressure chamber 8 and thus improves the efficiency of the piston compressor 1. The air thus moved between the free space 19 and the suction chamber 23 naturally also flows through the interior of the electric motor 2 and again serves as a coolant for the electric motor 2. List of reference numbers
1 Kolbenverdichter1 piston compressor
2 elektrischer Motor2 electric motor
3 mechanisches Getriebe3 mechanical gears
4 Verdichtergehäuse4 compressor housings
5 Innenraum5 interior
6 Niederdruckdeckel6 low pressure covers
7 Hochdruckdeckel7 high pressure cover
8 Niederdruckkammer8 low pressure chamber
9 Niederdruckkolben9 low pressure pistons
10 Hochdruckkammer10 high pressure chamber
11 Hochdruckkolben11 high pressure pistons
12 gemeinsame Kolbenstange12 common piston rod
13 Einlass13 inlet
14 Einlassrückschlagventil14 Inlet check valve
15 Auslass15 outlet
16 Auslassrückschlag ventü16 outlet check vent
17 Überströmkanal17 overflow channel
18 Überströmrückschlagventil18 Overflow check valve
19 Freiraum19 freedom
20 erste Gehäuseöffhung20 first housing opening
21 zweite Gehäuseöffhung21 second housing opening
22 dritte Gehäuseöffnung22 third housing opening
23 Ansaugkammer23 suction chamber
24 Einlassöffnung24 inlet opening
25 Verbindungskanal25 connecting channel
26 Ansaugbohrung26 suction hole
27 Einlassrückschlagventil 27 Inlet check valve

Claims

Patentansprüche claims
1. Ein- oder mehrstufiger Kolbenverdichter, bestehend aus einem Kolbenverdichter (1), einem elektrischen Motor (2) und einem mechanischen Getriebe (3), das die rotierende Bewegung des elektrischen Motors (2) in eine oszillierende lineare Bewegung umwandelt und auf den Kolbenverdichter (1) überträgt, wobei ein einstufiger Kolbenverdichter aus einer volumenveränderlichen Druckkammer mit einem Druckkolben besteht und ein mehrstufiger Kolbenverdichter (1) mindestens eine volumenveränderliche Niederdruckkammer (8) mit einem Niederdruckkolben (9) und mindestens eine volumenveränderliche Hochdruckkammer (10) mit einem Hochdruckkolben (11) besitzt und die Niederdruckkammer (8) und die Hochdruckkammer (10) des mehrstufigen Kolbenverdichters (1) durch einen Überströmkanal (17) verbunden sind und der Niederdruckkolben (9) und der Hochdruckkolben (11) einstückig ausgeführt sind und zwischen dem Niederdruckkolben (9) und dem Hochdruckkolben (11) ein volumenveränderlicher Freiraum (19) gelegen ist, dadurch gekennzeichnet- dass der volumenveränderliche Freiraum (19) des Kolbenverdichters (1) als Druck- und Saugraum ausgelegt ist und über den Innenraum des e- lektrischen Motors (2) mit der Atmosphäre verbunden ist.1. Single or multi-stage piston compressor, consisting of a piston compressor (1), an electric motor (2) and a mechanical gear (3), which converts the rotating movement of the electric motor (2) into an oscillating linear movement and on the piston compressor (1) transmits, a single-stage piston compressor consisting of a volume-variable pressure chamber with a pressure piston and a multi-stage piston compressor (1) at least one volume-variable low-pressure chamber (8) with a low-pressure piston (9) and at least one volume-variable high-pressure chamber (10) with a high-pressure piston (11 ) and the low pressure chamber (8) and the high pressure chamber (10) of the multi-stage piston compressor (1) are connected by an overflow channel (17) and the low pressure piston (9) and the high pressure piston (11) are made in one piece and between the low pressure piston (9) and the high-pressure piston (11) has a volume-variable clearance (19) gel egen is characterized in that the volume-variable free space (19) of the piston compressor (1) is designed as a pressure and suction space and is connected to the atmosphere via the interior of the electric motor (2).
2. Ein- und mehrstufiger Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der volumenveränderliche Freiraum (19) über ein Einlassrückschlagventil (27) Verbindung zur Atmosphäre hat.2. Single and multi-stage piston compressor according to claim 1, characterized in that the volume-variable free space (19) via an inlet check valve (27) has a connection to the atmosphere.
3. Ein- oder mehrstufiger Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet- dass der Niederdruckkammer (8) eine Ansaugkammer (23) vorgeschaltet ist und die Ansaugkammer (23) einerseits mit der Niederdruckkammer (8) und andererseits mit dem Innenraum des elektrischen Motors (2) und mit der Atmosphäre Verbindung hat. 3. Single or multi-stage piston compressor according to claim 1, characterized in that the low-pressure chamber (8) is preceded by a suction chamber (23) and the suction chamber (23) on the one hand with the low-pressure chamber (8) and on the other hand with the interior of the electric motor (2 ) and has a connection with the atmosphere.
4. Ein- oder mehrstufiger Kolbenverdichter nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffhung (24) der Ansaugkammer (23) oder die dritte Gehäuseöffnung (22) des elektrischen Motors (2) zur Sicherung der Schutzart des elektrischen Motors (2) außerhalb des Schmutz- und Wassergefährdungsbereiches gelegt sind.4. Single or multi-stage piston compressor according to claims 2 or 3, characterized in that the inlet opening (24) of the suction chamber (23) or the third housing opening (22) of the electric motor (2) to ensure the protection class of the electric motor (2nd ) are placed outside the dirt and water hazard area.
5. Verfahren zur Kühlung eines elektrischen Motors (2) für einen ein- oder mehrstufigen Kolbenverdichter (1), dadurch gekennzeichnet, dass die von einem zwischen zwei benachbarten Druckkolben unterschiedlicher Größe gelegenen und volumenveränderlichen Freiraum (19) des Kolbenverdichters (1) angesaugte und ausgestoßene Luft als Kühlmittel für den elektrischen Motor (2) verwendet wird.5. A method for cooling an electric motor (2) for a single-stage or multi-stage piston compressor (1), characterized in that the space (19) of the piston compressor (1) which is between two adjacent pressure pistons of different sizes and variable in volume is sucked in and expelled Air is used as a coolant for the electric motor (2).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Kolbenverdichter (1) bewegte Luft wechselweise über den Innenraum des elektrischen Motors (2) aus der Atmosphäre angesogen und in die Atmosphäre abgeführt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the air moved by the piston compressor (1) is alternately sucked through the interior of the electric motor (2) from the atmosphere and discharged into the atmosphere.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Kolbenverdichter (1) bewegte Luft separat aus der Atmosphäre angesogen und über den Innenraum des elektrischen Motors (2) in die Atmosphäre abgeführt wird.7. The method according to claim 5, characterized in that the air moved by the piston compressor (1) is sucked separately from the atmosphere and discharged into the atmosphere via the interior of the electric motor (2).
8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Kolbenverdichter (1) bewegte Luft über den Innenraum des elektrischen Motors (2) gleichzeitig in die Niederdruckkammer (8) des Kolbenverdichters (1) geführt wird. 8. The method according to claims 6 or 7, characterized in that the air moved by the piston compressor (1) through the interior of the electric motor (2) is simultaneously conducted into the low pressure chamber (8) of the piston compressor (1).
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