EP1831552B1 - Trockenlaufender taumelscheibenverdichter mit einer kolbenstangenlagerung - Google Patents

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EP1831552B1
EP1831552B1 EP05819263A EP05819263A EP1831552B1 EP 1831552 B1 EP1831552 B1 EP 1831552B1 EP 05819263 A EP05819263 A EP 05819263A EP 05819263 A EP05819263 A EP 05819263A EP 1831552 B1 EP1831552 B1 EP 1831552B1
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EP
European Patent Office
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dry
swash plate
running
plate compressor
oil
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EP05819263A
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Dieter Spurny
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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    • F04B39/04—Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid

Definitions

  • the present invention relates to a dry-running swash plate compressor, with at least one axially movable driving piston rod, which transmits the driving force to running in an associated cylinder piston for generating the compressed air, wherein the axially movable piston rod is guided over a stationary to the compressor housing arranged bearing bore.
  • linear compressors which are driven as a linear compressor via an axially movable piston rod, extends primarily to the commercial vehicle technology.
  • Other linear compressors include crankcase compressors, crosshead compressors and, in particular, swash plate compressors.
  • compressors In commercial vehicles come compressors are used, which are usually driven directly by the engine of the commercial vehicle and supply compressed air to feed the compressed air electrical system. In commercial vehicles, the compressed air thus generated is used for example for operating a compressed air brake system.
  • oil-lubricated reciprocating compressors are used for the production of compressed air in commercial vehicles.
  • the lubrication of these compressors usually takes place from the oil circuit of the engine.
  • oil passes through the pistons of the compressor in the generated compressed air.
  • significant quantities of oil can enter the environment via the compressed air, namely via various vents in the compressed air system.
  • Another problem of oil-lubricated reciprocating compressors in the commercial vehicle sector is that ever higher operating pressures demanded from the compressor, which is accompanied by quite high thermal stresses, which leads to coking of a part of the oil got into the compressed air. This carbon builds up inside the cylinder inside the cylinder Compressors and downstream compressed air devices from and influenced there very sustainable their life.
  • the compressor is constructed in the manner of a swash plate compressor and has only a conventional oil-lubricated engine, which essentially arranged on a drive shaft Swash plate with hemispheres in bearing cups, which form a bearing assembly for transmitting the rotational movement in an oscillating stroke. From the bearing assembly extend piston rods to various pistons, which generate by a reciprocating motion in associated cylinders in a conventional manner, the compressed air. Usually several pistons are arranged on a circumferential circle adjacent to each other in order to realize the highest possible delivery of the swash plate compressor.
  • the bearing of the piston rods stationary to the compressor housing via bearing bores on the oil-lubricated engine side.
  • the bearing bores extend on a circumferential circle at an angular distance from each other parallel to the longitudinal axis of the compressor through a central housing portion, on which the piston facing individual ölabstMailde sealing elements are provided.
  • suction chambers At the rear of the pistons are suction chambers, which are connected by an annular space to a common suction space, in which a suction port opens to the atmosphere.
  • the invention includes the technical teaching that the bearing bore in the region of the swash plate end facing is equipped with a first lubricious plain bearing bush, which is in communication with means for oil supply, and the bearing bore in the region of the piston end facing with a second dry-running - plain bearing bush is equipped.
  • the advantage of the solution according to the invention is, in particular, that the highly stressed bearing point can be reliably cooled and lubricated by the lubricious plain bearing bush with external oil supply. For this it is then no longer necessary to use oil from the engine area.
  • the separate Oil supply to the bearing which is reinforced by a plain bearing bush, contributes to the dry running of the entire area of the engine, ie by local permanent lubrication measures, in order to obtain a completely dry-running swash plate compressor.
  • mixed friction states in this area are also largely excluded.
  • the second plain bearing bush Since the point at which the second plain bearing bush is arranged anyway has oil supply problems due to the longitudinal movement of the piston rod, this is another, namely dry-running plain bearing bush, provided.
  • the dry-running plain bearing bush simultaneously acts as a scraper before downstream sealing elements to the interior of the cylinder.
  • the combination of the special plain bearing bushes within the bearing bore enables a long-lasting rod bearing.
  • the means for own oil supply of the first lubricious plain bearing bushing a stationary to the compressor housing extending oil passage.
  • the oil channel leads, starting from a refillable oil reservoir in the compressor housing, the oil to the first plain bearing bushing.
  • the advantage here is that oil escaping from the lubricious plain bearing bush in the direction of the engine, is converted by rotation of the drive shaft in spray oil, which contributes to a lubrication of the bearing assembly between the swash plate and the piston rod.
  • the oil reservoir for feeding the oil channel can be closed to a lubricant circuit of the swash plate compressor or a commercial vehicle. This is done by refilling the oil reservoir then automatically.
  • a lubricious plain bearing bush is particularly suitable in the context of the invention, a multi-component bushing made of a steel-aluminum alloy.
  • the second, dry-running plain bearing bushing can be made of PTFE (Teflon). This material ensures the storage properties specifically required at the storage location.
  • a further improvement of the invention measure is provided for sealing the boundary point between the cylinder containing compressed air and the swashplate comprising the engine either a single sealing ring or advantageously a acting between the second dry-run plain bearing bush and the interior of the cylinder on the piston rod seal assembly.
  • a requirement of this bar seal is that it must seal compressed air to the sides of the engine oil and to the sides of the cylinder, and to separate the two areas of the swash plate compressor so far reliable.
  • a sealing arrangement provides the desired result.
  • a sealing arrangement which consists of a first sealing element for oil seal, which is adjacent to the second dry-run plain bearing bush, and which cooperates with a second axially spaced apart sealing element for compressed air sealing, which is disposed adjacent to the interior of the cylinder, wherein the Region between the two sealing elements via a vent channel communicates with the atmosphere.
  • both sealing elements can function properly and a reliable separation of the adjacent regions of the swash plate compressor can be implemented in a simple manner. A mutual influence of the sealing elements by oil or compressed air is thus excluded.
  • the venting channel arranged between the two sealing elements should extend from the region of the sealing arrangement into a suction chamber arranged below the piston and communicating with the atmosphere.
  • This measure requires that a suction of the compressed air in the swash plate compressor is performed by a check valve integrated in the piston. This results in the position of the suction chamber below the piston in a region of the swash plate compressor so that allows a short channel guide the vent channel. Because the seal assembly is in close proximity to the suction chamber placed. Such a short venting channel can be produced in a simple manner by drilling.
  • first sealing element for oil sealing and also the second sealing element are formed as a profiled sealing ring with an inner radial sealing lip.
  • comparable sealing elements can be used as long as they ensure a reliable sealing of the axially mutually movable components.
  • piston rod made of steel is provided with a surface which has a similar surface quality as piston rods of pneumatic cylinders, preferably a maximum of 4 ⁇ m.
  • FIG. 1 shown dry-running swash plate compressor has on the part of the engine to a drive shaft 1, which is offset by a - not shown here - engine in rotary motion.
  • a swash plate 2 is fixed in a conventional manner.
  • the swash plate 2 is about a bearing assembly 3, the rotational movement of the drive shaft 1 in an oscillating stroke movement.
  • the lifting movement is transmitted to a mounted on the bearing assembly 3 piston rod 4.
  • piston rod 4 In addition to the piston rod 4 are still more piston rods associated with Bearing arrangements available; The following description is thus to be understood as an example.
  • the piston rod 4 forwards the reciprocating motion generated due to the rotation of the swash plate 2 to a piston 5 which is fixed coaxially to the end of the piston rod 4 opposite the bearing assembly 3.
  • the piston 5 runs within an associated cylinder 6, in which the compressed air is generated due to the movement of the piston 5.
  • a suction of air from the atmosphere takes place through the piston, which has a check valve device 7 for this purpose.
  • the compressed compressed air leaves the cylinder 6 via a further correspondingly switched non-return valve device 8 on the cylinder head 9, which is attached to the valve housing 10.
  • the bearing bore 11 is provided in the region of the swash plate 2 facing the end with a first plain bearing bush 12.
  • the plain bearing bush 12 is lubricated by oil supply means.
  • the means for supplying oil to the lubricious plain bearing bush 12 consist of an oil channel 13 for supplying oil to the lubricious plain bearing bush 12, starting from an oil reservoir 14, which is arranged in the region of the valve housing 10 and can be refilled via the lubricating circuit of the swash plate compressor 12 consists of a copper-lead alloy.
  • the bearing bore 11 is provided in the region of the end facing the piston 5 with a second, dry-running plain bearing bush 15.
  • the dry-running plain bearing bush 15 here has a sliding bearing layer made of PTFE.
  • the compressed air-containing cylinder 6 is sealed with respect to the swash plate 2 comprising the engine with a sealing arrangement which between the second dry-running plain bearing bush 15 and the interior of the cylinder 2 sealingly acts on the piston rod 4.
  • the sealing arrangement here consists of a first sealing element 16 for sealing oil, which is so far adjacent to the second dry-running plain bearing bush 15 and prevents penetration of the first plain bearing bush 12 supplied oil due to the reciprocating motion of the piston rod 4 in the region of the cylinder 2 , Adjacent to the first sealing element 16 is a second, this axially spaced-apart sealing element 17 is provided.
  • the second sealing element 17 has the task of avoiding an outflow of compressed air from the interior of the cylinder 2. For reliable media separation, the area between the two sealing elements 16 and 17 is connected via a venting channel 18 to the atmosphere.
  • the vent channel 18 runs concretely starting from the region of the seal arrangement in a provided below the piston 5 and communicating with the atmosphere suction chamber 19 to improve the sealing effect between the profiled sealing ring formed as sealing elements 16 and 17 and the piston rod 4, the latter made of steel with a polished Surface, which corresponds in its surface quality of the surface of a pneumatic cylinder.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen trockenlaufenden Taumelscheibenverdichter, mit mindestens einer axial bewegbaren antreibenden Kolbenstange, welche die Antriebskraft an in einem zugeordneten Zylinder laufenden Kolben zur Erzeugung der Druckluft weiterleitet, wobei die axial bewegbare Kolbenstange über eine ortsfest zum Verdichtergehäuse angeordnete Lagerbohrung geführt ist.
  • Das Einsatzgebiet eines derartigen Verdichters, welcher als Linearverdichter über eine axial bewegbare Kolbenstange angetrieben wird, erstreckt sich vornehmlich auf die Nutzfahrzeugtechnik. Weitere Linearverdichter sind: Kurbelschleifenverdichter, Kreuzkopfverdichter und insbesondere Taumelscheibenverdichter.
  • In Nutzfahrzeugen kommen Verdichter zum Einsatz, welche meist direkt über den Motor des Nutzfahrzeuges angetrieben werden und Druckluft zur Speisung des Druckluft-Bordnetzes liefern. Bei Nutzfahrzeugen wird die so erzeugte Druckluft beispielsweise zum Betrieb einer Druckluft-Bremsanlage genutzt.
  • In allgemein bekannter Weise werden für die Drucklufterzeugung in Nutzfahrzeugen vornehmlich ölgeschmierte Kolbenverdichter eingesetzt. Die Schmierung dieser Verdichter erfolgt meist aus dem Ölkreislauf des Motors. Hierbei gelangt allerdings zwangsläufig Öl über die Kolben des Verdichters in die erzeugte Druckluft. Je nach Alter und Wartungszustand des Verdichters können erhebliche Ölmengen über die Druckluft in die Umwelt gelangen, nämlich über diverse Entlüftungsöffnungen des Druckluft-Bordnetzes. Ein weiteres Problem ölgeschmierter Kolbenverdichter im Nutzfahrzeugbereich besteht darin, dass immer höhere Betriebsdrücke vom Verdichter abverlangt, womit recht hohe thermische Beanspruchungen einhergehen, welche zu Verkokung eines Teils des in die Druckluft gelangten Öls führt. Diese Ölkohle lagert sich innerhalb des Innenraums des Zylinders im Verdichter und nachgeschalteten Druckluftgeräten ab und beeinflusst dort sehr nachhaltig deren Standzeit.
  • Aus der EP 0 859 151 A2 geht ein Verdichter zur Drucklufterzeugung in Nutzfahrzeugen hervor, welcher dieses Problem dadurch löst, in dem der Verdichter hier weitestgehend trockenlaufend konstruiert ist Der Verdichter ist nach Art eines Taumelscheibenverdichters aufgebaut und weist lediglich ein herkömmliches ölgeschmiertes Triebwerk auf, welches im Wesentlichen aus einer auf einer Antriebswelle angeordneten Taumelscheibe mit Halbkugeln in Lagerpfannen besteht, die eine Lageranordnung zu Übertragung der Drehbewegung in eine oszillierende Hubbewegung bilden. Von der Lageranordnung aus verlaufen Kolbenstangen zu diversen Kolben, welche durch eine Hin- und Herbewegung in zugeordneten Zylindern in an sich bekannter Weise die Druckluft erzeugen. Gewöhnlich sind mehrere Kolben auf einem Umfangskreis benachbart zueinander angeordnet, um eine möglichst hohe Förderleistung des Taumelscheibenverdichters zu realisieren.
  • Die Lagerung der Kolbenstangen ortsfest zum Verdichtergehäuse erfolgt über Lagerbohrungen auf der ölgeschmierten Triebwerkseite. Die Lagerbohrungen erstrecken sich auf einem Umfangskreis unter Winkelabstand zueinander parallel zur Längsachse des Kompressors durch einen mittleren Gehäuseabschnitt, an welchem den Kolben zugewandt einzelne ölabstreifende Abdichtelemente vorgesehen sind. An der Rückseite der Kolben befinden sich Ansaugkammern, die durch einen Ringraum zu einem gemeinsamen Ansaugraum verbunden sind, in welchen ein Ansauganschluss an die Atmosphäre mündet.
  • Ein Problem dieses Standes der Technik resultiert aus der Tatsache, dass an den Bereich der Führung der Kolbenstange aufgrund der hierauf einwirkenden unterschiedlichen Kräfte besonders hohe Anforderungen gestellt sind. So kann es beispielsweise im Laufe der Lebenszeit des Taumelscheibenverdichters an dieser Stelle zu einem Ausschlagen der Lagerbohrung kommen, da diese aus der Drehung der Taumelscheibe resultierende Radialkräfte aufzunehmen hat. Diese Kräfte treten insbesondere an dem der Taumelscheibe zugeordneten Endbereich der Lagerbohrung auf. Einem Verschleiß der Lagerbohrung wurde bisher dadurch entgegengewirkt, indem die Lagerbohrung mit einer großen Länge und geringen Toleranzen dimensioniert wurde. Diese Maßnahmen führen jedoch zu einer unerwünschten Vergrößerung der geometrischen Abmessungen des gesamten Verdichters bzw. zu einem erhöhten Fertigungsaufwand für die Herstellung der langen, eng tolerierten passung. Die Paarung Kolbenstange zu Lagerbohrung muss zuverlässig ein Eindringen von Öl aus der Triebwerksseite in den Innenraum des Zylinders vermeiden. Gleichzeitig ist die Gleitreibung zwischen den beiden relativ zu einander bewegten Bauteilen gering zu hatten, um den Wirkungsgrad des Taumelscheibenverdichters nicht negativ zu beeinflussen. Des Weiteren sollte verhindert werden, dass Druckluft aus dem Innenraum des Zylinders nicht in den Bereiche des Triebwerks gelangt.
  • Aus der DE 198 47 159 A1 ist ein gattungsgemaßer Taumelscheibenverdichter bekannt. Der Gegenstand des Patentanspruchs 1 ist gegenüber diesem Dokument abgegrenzt. Da die Taumelscheibe in einem Ölbad läuft, handelt es sich hier um einen ölgeschmierten Taumelscheibenverdichter. Die vorstehend aufgeführten Probleme im Zusammenhang mit der Lagerbohrung der Kolbenstange werden hier dadurch gelöst, dass jede Kolbenstange auf der ölgeschmierten Triebwerksseite in einer Lagerbuchse gelagert ist. Die Lagerbüchsen erstrecken sich auf einen Teilkreis unter Winkelabstand zueinander parallel zur Längsachse des Taumelscheibenverdichters durch einen mittleren Gehäuseabschnitt, an welchem den Kolben zugewandt ölabstreifende Abdichtelemente vorgesehen sind. Bei Wegfall des Ölbades, also bei Ausgestaltung dieses Taumetscheibenverdichters zu einem trockenlaufenden Taumelscheibenverdichter, könnte eine ausreichende Schmierung der Lagerstelle nicht mehr sicher gestellt werden.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen gattungsgemäßen Taumelscheibenverdichter dahingehend weiter zu verbessern, dass eine zuverlässige Kolbenstangenlagerung über eine möglichst lange Betriebszeit sichergestellt ist.
  • Die Aufgabe wird ausgehend von einem Taumelscheibenverdichter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wider.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, das die Lagerbohrung im Bereich des der Taumelscheibe zugewandten Endes mit einer ersten schmierbaren Gleitlagerbuchse ausgestattet ist, welche mit Mitteln zur Ölversorgung in Verbindung steht, und das die Lagerbohrung im Bereich des dem Kolben zugewandten Endes mit einer zweiten - trockenlauffähigen - Gleitlagerbuchse ausgestattet ist.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht insbesondere darin, dass die hochbeanspruchte Lagerstelle durch die schmierbare Gleitlagerbuchse mit externer Ölversorgung zuverlässig gekühlt und geschmiert werden kann. Hierfür ist es dann nicht mehr erforderlich, Öl aus dem Bereich des Triebwerks zu verwenden. Durch die separate Ölversorgung der Lagerstelle, welche durch eine Gleitlagerbuchse verstärkt ist, leistet einen Beitrag dafür, den gesamten Bereich des Triebwerks trockenlaufend, d. h. durch örtliche Dauerschmierungsmaßnahmen, auszubilden, um einen vollständig trockenlaufenden Taumelscheibenverdichter zu erhalten. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen ersten schmierbaren Gleitlagerbuchse sind auch Mischreibungszustände in diesem Bereich weitgehend ausgeschlossen. Da die Stelle, an der die zweite Gleitlagerbuchse angeordnet ist sowieso Ölversorgungsprobleme infolge der Längsbewegung der Kolbenstange hat, ist hierfür eine andere, nämlich trockenlauffahige Gleitlagerbuchse, vorgesehen. Die trockenlauffähige Gleitlagerbuchse fungiert gleichzeitig als Abstreifer vor nachgeschalteten Dichtungselementen zum Innenraum des Zylinders hin. Die Kombination der speziellen Gleitlagerbuchsen innerhalb der Lagerbohrung ermöglicht insgesamt eine langlebige Stangenlagerung.
  • Vorzugsweise umfassen die Mittel zur eigenen Ölversorgung der ersten schmierbaren Gleitlagerbuchse einen ortsfest zum Verdichtergehäuse verlaufenden Ölkanal. Der Ölkanal führt ausgehend von einem wiederbefüllbaren Ölreservoir im Verdichtergehäuse das Öl an die erste Gleitlagerbuchse. Vorteilhaft hierbei ist, dass Öl, welches aus der schmierbaren Gleitlagerbuchse in Richtung des Triebwerks entweicht, durch Drehung der Antriebswelle in Spritzöl umgewandelt wird, welches zu einer Schmierung der Lageranordnung zwischen Taumelscheibe und Kolbenstange beiträgt. Das Ölreservoir zu Speisung des Ölkanals kann an einen Schmiermittelkreislauf des Taumelscheibenverdichters oder eines Nutzfahrzeuges abgeschlossen werden. Hierüber erfolgt das Wiederauffüllen des Ölreservoirs dann automatisch.
  • Als schmierbare Gleitlagerbuchse eignet sich im Rahmen der Erfindung besonders eine Mehrstoffbuchse aus einer Stahl-Aluminium-Legierung. Bei der zweiten, trockenlaufenden Gleitlagerbuchse kann das Material PTFE (Teflon) zur Anwendung kommen. Dieses Material gewährleistet die an der Lagerstelle speziell benötigten Lagereigenschaften.
  • Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernde Maßnahme ist zur Abdichtung der Grenzstelle zwischen dem Druckluft enthaltenden Zylinder und dem die Taumelscheibe umfassenden Triebwerk entweder ein einziger Dichtring oder vorteilhafter Weise eine zwischen der zweiten trockenlauffähigen Gleitlagerbuchse und dem Innenraum des Zylinders auf die Kolbenstange wirkende Dichtungsanordnung vorgesehen. Eine Anforderung an diese Stangenabdichtung besteht darin, dass diese zu Seiten des Triebwerks Öl und zu Seiten des Zylinders Druckluft abdichten muss, und die beiden Bereiche des Taumelscheibenverdichters insoweit zuverlässig trennen muss. An der vorstehend angegebenen Stelle liefert eine Dichtungsanordnung das gewünschte Ergebnis.
  • Besonders eignet sich hierfür eine Dichtungsanordnung, die aus einem ersten Dichtelement zur Ölabdichtung besteht, das benachbart zu der zweiten trockenlauffähigen Gleitlagerbuchse angeordnet ist, und das mit einem zweiten hierzu axial beabstandeten Dichtelement zur Druckluftabdichtung zusammenwirkt, das benachbart zum Innenraum des Zylinders angeordnet ist, wobei der Bereich zwischen beiden Dichtelementen über einen Entlüftungskanal mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
  • Infolge der Atmosphärenverbindung können beide Dichtelemente einwandfrei funktionieren und eine zuverlässige Abtrennung der benachbarten Bereiche des Taumelscheibenverdichters ist in einfacher Weise umsetzbar. Eine gegenseitige Beeinflussung der Dichtelemente durch Öl bzw. Druckluft wird somit ausgeschlossen.
  • Vorzugsweise sollte der zwischen beiden Dichtelementen angeordnete Entlüftungskanal ausgehen vom Bereich der Dichtungsanordnung in eine unterhalb des Kolbens angeordneten und mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Ansaugkammer einmünden. Diese Maßnahme bedingt, dass ein Ansaugen der Druckluft bei dem Taumelscheibenverdichter durch ein im Kolben integriertes Rückschlagventil durchgeführt wird. Hierdurch ergibt sich die Lage der Ansaugkammer unterhalb des Kolbens in einem Bereich des Taumelscheibenverdichters also, der eine kurze Kanalführung des Entlüftungskanals ermöglicht. Denn die Dichtungsanordnung ist in unmittelbarer Nähe zu der Ansaugkammer platziert. Ein derart kurzer Entlüftungskanal lässt sich in einfacher Weise durch Bohren herstellen.
  • Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernde Maßnahme werden optimale Dichtergebnisse dadurch erreicht, dass das erste Dichtelement zur Ölabdichtung und auch das zweite Dichtelement als Profildichtring mit einer innenradialen Dichtlippe ausgebildet sind. Natürlich lassen sich auch vergleichbare Dichtelemente verwenden, sofern diese eine zuverlässige Abdichtung der axial zueinander bewegbaren Bauteile gewährleisten.
  • Eine weitere, die Dichtwirkung verbessernde Maßnahme besteht darin, dass die aus Stahl bestehende Kolbenstange mit einer Oberfläche versehen ist, welche eine ähnliche Oberflächengüte wie Kolbenstangen von Pneumatikzylindern aufweist, vorzugsweise maximal 4 µm.
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
    • Figur 1
    einen Längsschnitt durch einen trockenlaufenden Taumelscheibenverdichter, und
    Figur 2
    eine Detailvergrößerung aus Figur 1 im Bereich einer der Kolbenstangen.
  • Der in Figur 1 dargestellte trockenlaufende Taumelscheibenverdichter weist seitens des Triebwerkes eine Antriebswelle 1 auf, welche durch einen - hier nicht weiter dargestellten - Motor in Drehbewegung versetzt wird. An der Antriebswelle 1 ist eine Taumelscheibe 2 in an sich bekannter Weise befestigt. Die Taumelscheibe 2 setzt über eine Lageranordnung 3 die Drehbewegung der Antriebswelle 1 in eine oszillierende Hubbewegung um. Die Hubbewegung wird auf eine an der Lageranordnung 3 angebrachten Kolbenstange 4 übertragen. Neben der Kolbenstange 4 sind noch weitere Kolbenstangen mit zugeordneten Lageranordnungen vorhanden; die nachfolgende Beschreibung ist also exemplarisch zu verstehen. Die Kolbenstange 4 leitet die aufgrund der Drehung der Taumelscheibe 2 erzeugte Hin- und Herbewegung an einen Kolben 5 weiter, welcher an dem der Lageranordnung 3 gegenüberliegenden Ende der Kolbenstange 4 koaxial befestigt ist. Der Kolben 5 läuft innerhalb eines zugeordneten Zylinders 6, in welchem die Druckluft aufgrund der Bewegung des Kolbens 5 erzeugt wird. Eine Ansaugung von Luft aus der Atmosphäre erfolgt durch den Kolben hindurch, welcher zu diesem Zwecke eine Rückschlagventileinrichtung 7 besitzt Die komprimierte Druckluft verlässt den Zylinder 6 über eine weitere entsprechend geschaltete Rückschlagventileinrichtung 8 am Zylinderkopf 9, die an das Ventilgehäuse 10 angebracht ist.
  • Die axiale Führung der Kolbenstange 4 erfolgt über eine ortsfest zum Verdichtergehäuse 10 angeordnete Lagerbohrung 11.
  • Wie im einzelnen aus Figur 2 ersichtlich ist, ist die Lagerbohrung 11 im Bereich des der Taumelscheibe 2 zugewandeten Endes mit einer ersten Gleitlagerbuchse 12 ausgestattet. Die Gleitlagerbuchse 12 ist über Mittel zur Ölversorgung schmierbar. Die Mittel zur Ölversorgung der schmierbaren Gleitlagerbuchse 12 bestehen aus einem Ölkanal 13 zur Zuführung von Öl zu der schmierbaren Gleitlagerbuchse 12 ausgehend von einem Ölreservoir 14, welches im Bereich des Ventilgehäuses 10 angeordnet ist und über den Schmierkreislauf des Taumelscheibenverdichters wiederbef"ullbar ist. Die schmierbare Gleitlagerbuchse 12 besteht aus einer Kupfer-Blei-Legierung.
  • Außerdem ist die Lagerbohrung 11 im Bereich des dem Kolben 5 zugewandten Endes mit einer zweiten, trockenlauffähigen Gleitlagerbuchse 15 ausgestattet. Die trockenlauffähige Gleitlagerbuchse 15 besitzt hier eine Gleitlagerschicht aus PTFE.
  • Der Druckluft enthaltende Zylinder 6 ist gegenüber des die Taumelscheibe 2 umfassenden Triebwerks mit einer Dichtungsanordnung abgedichtet, welche zwischen der zweiten trockenlauffähigen Gleitlagerbuchse 15 und dem Innenraum des Zylinders 2 dichtend auf die Kolbenstange 4 wirkt.
  • Die Dichtungsanordnung besteht hier aus einem ersten Dichtelement 16 zur Ölabdichtung, welches insoweit benachbart zu der zweiten trockenlaufenden Gleitlagerbuchse 15 angeordnet ist und ein Eindringen von dem der ersten Gleitlagerbuchse 12 zugeführten Öl infolge der Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 4 in den Bereich des Zylinders 2 vermeidet. Benachbart zum ersten Dichtelement 16 ist ein zweites, hierzu axial beabstandet angeordnetes Dichtelement 17 vorgesehen. Das zweite Dichtelement 17 hat die Aufgabe, einen Abfluss von Druckluft aus dem Innenraum des Zylinders 2 zu vermeiden. Zur zuverlässigen Medienabtrennung ist der Bereich zwischen beiden Dichtelementen 16 und 17 über einen Entlüftungskanal 18 mit der Atmosphäre verbunden. Der Entlüftungskanal 18 verläuft konkret ausgehend vom Bereich der Dichtungsanordnung in eine unterhalb des Kolbens 5 vorgesehene und mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Ansaugkammer 19 zur Verbesserung der Dichtwirkung zwischen den als Profildichtring ausgebildeten Dichtelementen 16 und 17 und der Kolbenstange 4 besteht letztere aus Stahl mit einer polierten Oberfläche, welche in ihrer Oberflächengüte der Oberfläche eines Pneumatikzylinders entspricht.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervor denkbar, die vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche umfasst sind. So ist es auch möglich, erforderlichenfalls weitere Gleitlagerbuchsen in der Lagerbohrung für die Kolbenstange unterzubringen oder diese mit einer durchgängigen Gleitlagerbuchse mit unterschiedlichen Funktionsbereichen entsprechend dieser Erfindung zu versehen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebswelle
    2
    Taumelscheibe
    3
    Lageranordnung
    4
    Kolbenstange
    5
    Kolben
    6
    Zylinder
    7
    Rückschlagventileinrichtung
    8
    Rückschlagventileinrichtung
    9
    Zylinderkopf
    10
    Verdichtergehäuse
    11
    Lagerbohrung
    12
    Gleitlagerbuchse
    13
    Ölkanal
    14
    Ölreservoir
    15
    Gleitlagerbuchse
    16
    Dichtelement
    17
    Dichtelement
    18
    Entlüftungskanal
    19
    Ansaugkammer

Claims (12)

  1. Trockenlaufender Taumelscheibenverdichter, mit mindestens einer axial bewegbaren antreibenden Kolbenstange (4), welche die Antriebskraft an in einem zugeordneten Zylinder (6) laufenden Kolben (5) zur Erzeugung der Druckluft weiterleitet, wobei die axial bewegbare Kolbenstange (4) über eine ortsfest zum Verdichtergehäuse (10) angeordnete Lagerbohrung (11) geführt ist, wobei die Lagerbohrung (11) im Bereich des der Taumelscheibe (2) zugewandten Endes mit einer ersten schmierbaren Gleitlagerbuchse (12) ausgestattet ist, weiche mit Mitteln zur Ölversorgung in Verbindung steht,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbohrung (11) im Bereich des dem Kolben (5) zugewandten Endes mit einer zweiten Gleitlagerbuchse (15) ausgestattet ist, die nach Art einer trockenlauffahigen Gleitlagerbuchse ausgeführt ist.
  2. Trockenlaufender Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ölversorgung einen Ölkanal (13) zur Zuführung von Öl ausgehend von einem wiederbefüllbaren Ölreservoir (14) im Verdichtergehäuse (10) an die erste Gleitlagerbuchse (12) umfassen.
  3. Trockenlaufender Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gleitlagerbuchse (12) nach Art einer Mehrstoffbuchse ausgeführt ist.
  4. Trockenlaufender Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerschicht der zweiten, trockenlauffähigen Gleitlagerbuchse (15) als PTFE-Beschichtung ausgeführt ist.
  5. Trockenlaufender Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kolbenstange (4) mindestens ein Dichtrinng an der dem Innenraum des Zylinders (6) zugewandten Seite der trockenlauffähigen Gleitlagerbuchse (15) vorgesehen ist.
  6. Trockenlaufender Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung der Grenzstelle zwischen dem Druckluft enthaltenden Zylinder (6) und dem die Taumelscheibe (2) umfassenden Triebwerk eine zwischen der zweiten trockenlauffähigen Gleitlagerbuchse (15) und dem Innenraum des Zylinders (6) auf die Kolbenstange (4) wirkende Dichtungsanordnung vorgesehen ist.
  7. Trockenlaufender Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung aus einem ersten Dichtelement (16) zur Ölabdichtung besteht, das benachbart zu der zweiten trockenlauffähigen Gleitlagerbuchse (15) angeordnet ist und das mit einem zweiten hierzu axial beabstandeten Dichtelement (17) zur Druckluftabdichtung zusammenwirkt, das benachbart zum Innenraum des Zylinders (6) angeordnet ist, wobei der Bereich zwischen beiden Dichtelementen (16, 17) über einen Entlüftungskanal (18) mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
  8. Trockenlaufender Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (18) ausgehend vom Bereich der Dichtungsanordnung in eine unterhalb des Kolbens (5) angeordneten und mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Ansaugkammer(19) einmündet.
  9. Trockenlaufender Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (16) zur Ölabdichtung nach Art eines Profildichtrings mit innenradialer Dichtlippe ausgebildet ist.
  10. Trockenlaufender Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dichtelement (17) zur Druckluftabdichtung ebenfalls nach Art eines Profildichtrings mit innenradialer Dichtlippe ausgebildet ist.
  11. Trockenlaufender Taumelscheibenverdichter nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (4) aus Stahl besteht und eine durchschnittliche Oberflächenrauheit von maximal 4 µm aufweist.
  12. Trockenlaufender Taumelschescheibenverdichter nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Taumelscheibenverdichter ausgebildet ist und mit einer an einer Antriebswelle (1) befestigten Taumelscheibe (2) und über eine Lageranordnung (3) die antreibende Drehbewegung in eine oszillierende Hubbewegung für die Kolbenstange (4) umsetzt.
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