EP2185820A1 - Kompakter trockenlaufender kolbenverdichter - Google Patents

Kompakter trockenlaufender kolbenverdichter

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EP2185820A1
EP2185820A1 EP08785677A EP08785677A EP2185820A1 EP 2185820 A1 EP2185820 A1 EP 2185820A1 EP 08785677 A EP08785677 A EP 08785677A EP 08785677 A EP08785677 A EP 08785677A EP 2185820 A1 EP2185820 A1 EP 2185820A1
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EP
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housing half
electric motor
piston compressor
housing
compressor according
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Jörg MELLAR
Michael Hartl
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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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
    • F04B39/06—Cooling; Heating; Prevention of freezing
    • 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
    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • F04B39/121—Casings
    • 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
    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • F04B39/128—Crankcases

Definitions

  • the present invention relates to a compact dry-running piston compressor, in particular for commercial vehicles, with at least one cylinder for compressing air by means of an associated piston, which is movable by an electric motor of a crankshaft and connecting rod crank mechanism which rotatably mounted in a ⁇ lbadenfin compressor housing over permanently lubricated bearings is and generates a housing-internal cooling air flow as a result of the movement cycle.
  • the field of application of the present invention extends primarily to rail vehicle and commercial vehicle construction.
  • auxiliary compressors small electric motor driven units used, which generate compressed air for in-vehicle consumers.
  • oil-lubricated reciprocating compressors were used for this purpose.
  • Novel compressor concepts based on reciprocating compressors also allow oil-free operation.
  • the bearings of the crank mechanism are here rolling bearings and provided the rolling bearings with a local permanent lubrication.
  • the oil-free piston compressor was developed in particular for maintenance and environmental reasons.
  • the piston compressor consists essentially of a compressor unit for generating compressed air, which is driven by a drive unit for generating a rotational movement.
  • the drive unit is usually behind Formed type of electric motor.
  • a crankshaft is rotatably mounted within the crankcase of the compressor unit.
  • two connecting rods which communicate with associated pistons to convert the drive-side rotational movement into a linear movement of the pistons which are housed to compress air within associated cylinders.
  • the cylinders are mounted here in 180 ° position on the crankcase.
  • an inlet-side valve is provided which, when the negative pressure in the crankcase generated by the movement of the piston, reaches its open position. Over this cooling air is drawn in from the outside and at least a second spaced therefrom arranged on the crankcase outlet-side valve passes in a generated by the movement of the piston pressure in the crankcase in its open position. As a result, used cooling air is expelled, so that as a result of the movement cycle of the piston, an internal cooling air flow flows through the crankcase.
  • the invention includes the technical teaching that the compressor housing comprises two housing halves separated by a partition to accommodate the crank drive within the first housing half and accommodate the electric motor within the second housing half, wherein in the partition wall a rolling bearing common to the crank drive and the electric motor is used which is located in the first half of the housing passing cooling air flow.
  • the advantage of the solution according to the invention is in particular that a common housing for the compressor unit and the drive is provided, which ensures complete isolation from polluted environments. At the same time, the thermal problems associated with such encapsulation are solved in total for the compressor unit and drive unit with a common cooling air flow.
  • the solution according to the invention is based on the recognition that the output-side head of motor windings is the decisive heat source, which can be efficiently cooled by local cooling measures in conjunction with a common housing.
  • the solution according to the invention is optimized with regard to the required number of roller bearings. Thus, a single rolling bearing can be used jointly for the electric motor and the crankshaft bearing. If this is deliberately cooled, a sufficient cooling effect for the electric motor is achieved, which is made possible by the heat conduction in the region of the partition wall.
  • At least one opening for deflecting parts of the cooling air flow of the first housing half into the second housing half is provided in the dividing wall.
  • the crankshaft is rotatably mounted in addition to the rolling bearing arranged in the partition to the other side by a further rolling bearing.
  • a total of two bearings for the crankshaft are sufficient to rotatably mount the crank mechanism together with the electric motor.
  • the further rolling bearing can be used in a capsuled in the basic form flat lid of the first half of the housing to the outside encapsulated.
  • the flat lid does not significantly increase the outer geometric dimensions of the reciprocating compressor. At the same time the flat lid creates an easy to disassemble access to the interior of the crankcase.
  • the second rolling bearing should also be in the first half of the housing passing cooling air flow.
  • crankshaft and rotor In order to maximize compactness, it is proposed to mount the rotor of the electric motor directly on an end of the crankshaft projecting into the second half of the housing. This attachment can be done via a conical flange with frontal screw. In addition, however, it is also conceivable to form the crankshaft and rotor in one piece. This makes sense especially when the electric motor is designed in the manner of a brushless electric motor whose rotor is to be equipped only with permanent magnets. In contrast, the stator is provided with electrical coil windings.
  • the commutation electronics required for such a brushless electric motor can likewise be integrated into the second housing half in a simple manner.
  • the commutation electronics should be arranged on a flat-building board, which is arranged in the region of the housing wall. For better accessibility of the commutation this can be closed with a screw-on lid.
  • the second housing half is closed at the front with a likewise flat in the basic form lid. After assembling this Lids the interior of the electric motor for maintenance and repair purposes accessible.
  • the integrated compressor housing designed according to the invention also has, in the region of the first housing half, an opening for the detachable attachment of a cylinder, which is preferably designed as a separate component. Due to the separate design of the cylinder, the integrated compressor housing can be performed with the two housing halves casting technology in a simple manner, preferably in light metal casting.
  • inflow channels are provided in the piston compressor whose cross sections vary so that the individual assemblies are flowed through with different cooling air streams.
  • the individual assemblies here are the crankcase, the winding space of the electric motor and the commutation electronics.
  • the advantage here is that the corresponding areas are optimally supplied with a sufficient amount of cooling air.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a compact dry-running
  • Figure 2 shows a longitudinal section through a compact dry-running
  • Piston compressor with inflow channels the compressor has a single cylinder 1, in which a piston 2 is arranged for compressing sucked from the environment via a cylinder cover 3 compressed air.
  • the linear working movement for the piston 2 is generated by a crank mechanism, which consists essentially of crankshaft 4 with connecting rod 5.
  • the crankshaft 4 is rotatably supported relative to the compressor housing 7 via two rolling bearings 6a and 6b.
  • the compressor housing 7 consists of a first housing half 8, which forms the crankcase and a second housing half 9, which houses an electric motor 10.
  • the electric motor 10 is designed in this exemplary embodiment as a brushless electric motor and comprises a stator 1 1 of coil windings with iron core, which cooperates with a rotor 12 equipped with permanent magnets.
  • the rotor 12 of the electric motor 10 is screwed to a conical end of the crankshaft 4 projecting into the second housing half 9.
  • a commutation electronics 13 of the electric motor 10 is integrated in the wall of the second housing half 9.
  • the commutation electronics 13 is housed on a circuit board.
  • the second housing half 9 is closed with a flat cover 14 frontally via individual screws.
  • the first housing half 8 has a flat in the basic form cover 15, which closes these frontally via screw.
  • the cover 15 of the first housing half 8 includes a seat for the rolling bearing 6a of the crankshaft 4.
  • the other rolling bearing 6b of the crankshaft 4 is placed in a partition wall 16 of the compressor housing 8.
  • the rolling bearing 6b is provided both for one-sided mounting of the crankshaft 4 and for supporting the rotor 12 of the electric motor 10.
  • Both rolling bearings 6a and 6b are in a first housing half 8 passing cooling air flow.
  • the cooling air flow passes valve-controlled via a cylinder-side channel 17 due to the movement cycle of the crank mechanism in the interior of the first housing half 8 and exits through a valve-connected opening 18.
  • the cooling air flow is thereby passed through the first housing half 8, that both rolling bearings 6a and 6b are cooled thereby.
  • the partition wall 16 For deflecting parts of the cooling air flow of the first housing half 8 in the second housing half 9, the partition wall 16 a ring of openings 19.
  • inlet flow channels 20 are provided in Figure 2, which are supplied via the channel 17 with air.
  • These inflow passages convey cooling air to the individual components, the amount of cooling air being defined by the respective cross sections.
  • the flow of air is illustrated by the hollow arrows in the figure.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Kompakter trockenlaufender Kolbenkompressor mit mindestens einem Zylinder (1) zur Kompression von Luft mittels eines zugeordneten Kolbens (2), der per Elektromotor (10) von einem aus Kurbelwelle (4) und Pleuel (5) bestehenden Kurbeltrieb bewegbar ist, welcher in einem ölbadfreien Kompressorgehäuse (7) über dauergeschmierte Wälzlager (6a,6b) drehbar gelagert ist und infolge des Bewegungszyklus einen gehäuseinternen Kühlluftstrom erzeugt, wobei das Kompressorgehäuse (7) zwei über eine Trennwand (16) getrennte Gehäusehälften (8,9) umfasst, um innerhalb der ersten Gehäusehälfte (8) den Kurbeltrieb unterzubringen und innerhalb der zweiten Gehäusehälfte (9) der Elektromotor (10) unterzubringen, wobei in die Trennwand (16) ein dem Kurbeltrieb sowie dem Elektromotor (10) gemeinsames Wälzlager (6b) eingesetzt ist, welches in dem die erste Gehäusehälfte (8) passierenden Kühlluftstrom liegt.

Description

Kompakter trockenlaufender Kolbenverdichter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen kompakten trockenlaufenden Kolbenkompressor, insbesondere für Nutzfahrzeuge, mit mindestens einem Zylinder zur Kompression von Luft mittels eines zugeordneten Kolbens, der per Elektromotor von einem aus Kurbelwelle und Pleuel bestehenden Kurbeltrieb bewegbar ist, welcher in einem ölbadfreien Kompressorgehäuse über dauergeschmierte Wälzlager drehbar gelagert ist und in Folge des Bewegungszyklus einen gehäuseinternen Kühlluftstrom erzeugt.
Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf den Schienenfahrzeug- sowie Nutzfahrzeugbau. Hier kommen als Hilfskompressoren kleine elektromotorisch betriebene Baueinheiten zum Einsatz, welche Druckluft für fahrzeuginterne Verbraucher erzeugen. In der Vergangenheit kamen zu diesem Zwecke vornehmlich ölgeschmierte Kolbenkompressoren zum Einsatz. Neuartige Verdichterkonzepte auf Basis von Kolbenkompressoren lassen auch einen ölfreien Betrieb zu. Anstelle einer Ölbefüllung des Kurbelgehäuses werden die Lagerstellen des Kurbeltriebs hier wälzgelagert und die Wälzlagerungen mit einer örtlichen Dauerschmierung versehen. Der ölfreie Kolbenkompressor wurde insbesondere aus wartungs- und umwelttechnischen Gründen entwickelt.
Aus der DE 10 2004 042 944 Al geht ein gattungsgemäßer trockenlaufender Kolbenkompressor hervor. Der Kolbenkompressor besteht im Wesentlichen aus einer Verdichtereinheit zur Erzeugung von Druckluft, welche von einer Antriebseinheit zur Erzeugung einer Drehbewegung angetrieben wird. Die Antriebseinheit ist hierbei meist nach Art eines Elektromotors ausgebildet. Innerhalb des Kurbelgehäuses der Verdichtereinheit ist eine Kurbelwelle drehbar gelagert. An der Kurbelwelle sind zwei Pleuel angebracht, die mit zugeordneten Kolben in Verbindung stehen, um die antriebsseitige Drehbewegung in eine Linearbewegung der Kolben umzuwandeln, welche zum Komprimieren von Luft innerhalb zugeordneter Zylinder untergebracht sind. Die Zylinder sind hier in 180°-Stellung am Kurbelgehäuse angebracht. Zur Verbesserung der Kühlung der Zylinder ist ein einlassseitiges Ventil vorgesehen, welches bei einem durch die Bewegung des Kolbens erzeugten Unterdruck im Kurbelgehäuse in seine Offenstellung gelangt. Hierüber wird von außen Kühlluft angesaugt und mindestens ein zweites beabstandet hiervon am Kurbelgehäuse angeordnetes auslassseitiges Ventil gelangt bei einem durch die Bewegung des Kolbens erzeugten Überdruck im Kurbelgehäuse in seine Offenstellung. Hierdurch wird verbrauchte Kühlluft ausgestoßen, so dass in Folge des Bewegungszyklus der Kolben ein interner Kühlluftstrom durch das Kurbelgehäuse fließt.
Zwar wird durch diese technische Lösung ein Kühlluftstrom zur Innenkühlung eines trockenlaufenden Kolbenkompressor genutzt, jedoch ist der angeflanschte Elektromotor separat zu kühlen, was üblicherweise durch ein Lüfterrad am Elektromotor erfolgt. Hierüber kann wiederum aus der Umgebung Feuchtigkeit und Schmutz eindringen. Um dies zu verhindern, erfolgte bislang eine zusätzliche Kapselung des Kolbenkompressors samt Elektromotor, was jedoch den Platzbedarf der Baueinheit erheblich vergrößert.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kompakten trockenlaufenden Kolbenkompressor zu schaffen, welcher zum Einsatz in verschmutzten Umgebungen geeignet ist und sich durch eine lange Lebensdauer auszeichnet.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Kolbenkompressor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Kompressorgehäuse zwei über eine Trennwand getrennte Gehäusehälften umfasst, um innerhalb der ersten Gehäusehälfte den Kurbeltrieb unterzubringen und innerhalb der zweiten Gehäusehälfte den Elektromotor unterzubringen, wobei in der Trennwand ein dem Kurbeltrieb sowie dem Elektromotor gemeinsames Wälzlager eingesetzt ist, welches in dem die erste Gehäusehälfte passierenden Kühlluftstrom liegt.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass ein gemeinsames Gehäuse für die Verdichtereinheit sowie den Antrieb geschaffen wird, der eine vollständige Abkapselung gegenüber verschmutzten Umgebungen gewährleistet. Gleichzeitig werden die mit einer solchen Kapselung auftretenden thermischen Probleme insgesamt für Verdichtereinheit und Antriebseinheit mit einem gemeinsamen Kühlluftstrom gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung geht von der Erkenntnis aus, dass der abtriebsseitige Kopf von Motorwicklungen die entscheidende Wärmequelle ist, welche sich durch ortsnahe Kühlmaßnahmen in Verbindung mit einem gemeinsamen Gehäuse effizient kühlen lässt. Die erfindungsgemäße Lösung ist optimiert im Hinblick auf die erforderliche Anzahl von Wälzlagern. So kann gemeinsam für den Elektromotor und der Kurbelwellenlagerung ein einziges Wälzlager zum Einsatz kommen. Wird dieses gezielt gekühlt, so wird eine auch für den Elektromotor ausreichende Kühlwirkung erzielt, was durch die Wärmeleitung im Bereich der Trennwand möglich wird.
Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme ist vorgesehen, dass in der Trennwand mindestens eine Öffnung zur Umlenkung von Teilen des Kühlluftstroms der ersten Gehäusehälfte in die zweite Gehäusehälfte vorgesehen ist. Hierdurch kann der Kühlluftstrom - A -
gezielt auch in den Bereich der zweiten Gehäusehälfte hinein geleitet werden, so dass die Kühlwirkung mit dieser Maßnahme verbessert werden kann.
Vorzugsweise ist die Kurbelwelle neben dem in der Trennwand angeordneten Wälzlager zur anderen Seite hin durch ein weiteres Wälzlager drehgelagert. Somit sind insgesamt zwei Wälzlager für die Kurbelwelle ausreichend, um den Kurbeltrieb samt Elektromotor drehzulagern. Das weitere Wälzlager lässt sich dabei in einem in der Grundform flachen Deckel der ersten Gehäusehälfte nach außen hin abgekapselt einsetzen. Durch den flachen Deckel erhöhen sich die äußeren geometrischen Abmessungen des Kolbenkompressors nicht erheblich. Gleichzeitig schafft der flache Deckel eine einfach zu demontierende Zugangsmöglichkeit zum Inneren des Kurbelgehäuses. Das zweite Wälzlager sollte ebenfalls in dem die erste Gehäusehälfte passierenden Kühlluftstrom liegen.
LJm die Kompaktheit zu maximieren, wird vorgeschlagen, den Rotor des Elektromotors direkt an einem in die zweite Gehäusehälfte hineinragenden Ende der Kurbelwelle anzubringen. Diese Anbringung kann über einen konischen Flansch mit stirnseitiger Verschraubung erfolgen. Daneben ist es jedoch auch denkbar, Kurbelwelle und Rotor einstückig auszubilden. Dies macht insbesondere dann Sinn, wenn der Elektromotor nach Art eines bürstenlosen Elektromotors ausgeführt ist, dessen Rotor lediglich mit Permanentmagneten zu bestücken ist. Demgegenüber ist der Stator mit elektrischen Spulenwicklungen versehen.
Die für einen derartigen hier vorzugsweise einzusetzenden bürstenlosen Elektromotors erforderliche Kommutierungselektronik lässt sich in einfacher Weise ebenfalls in die zweite Gehäusehälfte integrieren. Vorzugsweise sollte die Kommutierungselektronik auf einer flachbauenden Platine angeordnet sein, welche in den Bereich der Gehäusewandung angeordnet ist. Zur besseren Zugänglichkeit der Kommutierungselektronik kann diese mit einem anschraubbaren Deckel verschlossen sein. Die zweite Gehäusehälfte ist stirnseitig mit einem ebenfalls in der Grundform flachen Deckel verschlossen. Nach der Montage dieses Deckels ist der Innenbereich des Elektromotors für Wartungs- und Reparaturzwecke zugänglich.
Das erfindungsgemäß ausgeführte integrierte Kompressorgehäuse weist im Bereich der ersten Gehäusehälfte ferner eine Öffnung zur lösbaren Anbringung eines vorzugsweise als separates Bauteil ausgeführten Zylinders auf. Durch die separate Ausbildung des Zylinders lässt sich das integrierte Kompressorgehäuse mit den beiden Gehäusehälften gusstechnisch in einfacher Weise vorzugsweise im Leichtmetallguss ausführen.
In Weiterbildung der Erfindung sind in dem Kolbenkompressor Einströmkanäle vorgesehen, deren Querschnitte so variieren, dass die einzelnen Baugruppen mit unterschiedlichen Kühlluftströmen durchströmt werden. Die einzelnen Baugruppen sind hierbei das Kurbelgehäuse, der Wicklungsraum des Elektromotors und die Kommutierungselektronik. Vorteilhaft ist hierbei, dass die entsprechenden Bereiche mit einer ausreichenden Menge an Kühlluft optimal versorgt werden.
Weitere, die Erfindung verbessernden Maßnahmen werden nachstehenden gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Es zeigt:
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen kompakten trockenlaufenden
Kolbenkompressor, und
Figur 2 einen Längsschnitt durch einen kompakten trockenlaufenden
Kolbenkompressor mit Einströmkanälen. Gemäß Figur 1 weist der Kompressor einen einzige Zylinder 1 auf, in welchem ein Kolben 2 zum Komprimieren von aus der Umgebung über einen Zylinderdeckel 3 angesaugter Druckluft angeordnet ist. Die lineare Arbeitsbewegung für den Kolben 2 wird über einen Kurbeltrieb erzeugt, welcher im Wesentlichen aus Kurbelwelle 4 mit Pleuel 5 besteht. Die Kurbelwelle 4 ist über zwei Wälzlager 6a und 6b drehbar gegenüber dem Kompressorgehäuse 7 gelagert.
Das Kompressorgehäuse 7 besteht aus einer ersten Gehäusehälfte 8, die das Kurbelgehäuse bildet und einer zweiten Gehäusehälfte 9, die einen Elektromotor 10 beherbergt.
Der Elektromotor 10 ist in diesem Ausfuhrungsbeispiel als bürstenloser Elektromotor ausgeführt und umfasst einen Stator 1 1 aus Spulenwicklungen mit Eisenkern, der mit einem Permanentmagneten bestückten Rotor 12 zusammenwirkt. Der Rotor 12 des Elektromotors 10 ist an einem in die zweite Gehäusehälfte 9 hineinragenden konischen Ende der Kurbelwelle 4 angeschraubt. Eine Kommutierungselektronik 13 des Elektromotors 10 ist in der Wandung der zweiten Gehäusehälfte 9 integriert. Zur platzsparenden Anordnung ist die Kommutierungselektronik 13 auf einer Platine untergebracht. Die zweite Gehäusehälfte 9 ist mit einem flachen Deckel 14 stirnseitig über einzelne Schrauben verschlossen. Auch die erste Gehäusehälfte 8 weist einen in der Grundform flachen Deckel 15 auf, der diese stirnseitig über Verschraubungen verschließt.
Der Deckel 15 der ersten Gehäusehälfte 8 umfasst einen Sitz für das Wälzlager 6a der Kurbelwelle 4. Das andere Wälzlager 6b der Kurbelwelle 4 ist in einer Trennwand 16 des Kompressorgehäuses 8 platziert. Das Wälzlager 6b ist sowohl zur einseitigen Lagerung der Kurbelwelle 4 als auch zur Lagerung des Rotors 12 des Elektromotors 10 vorgesehen.
Beide Wälzlager 6a und 6b liegen in einem die erste Gehäusehälfte 8 passierenden Kühlluftstrom. Der Kühlluftstrom gelangt ventilgesteuert über einen zylinderseitigen Kanal 17 aufgrund des Bewegungszyklus des Kurbeltriebs in das Innere der ersten Gehäusehälfte 8 und verlässt diese durch eine ventilbeschaltete Öffnung 18. Der Kühlluftstrom wird dabei derart durch die erste Gehäusehälfte 8 geleitet, dass beide Wälzlager 6a und 6b hierdurch gekühlt werden. Zur Umlenkung von Teilen des Kühlluftstroms der ersten Gehäusehälfte 8 in die zweite Gehäusehälfte 9 weist die Trennwand 16 ein Kranz von Öffnungen 19 auf.
Im Unterschied dazu sind bei Figur 2 Einströmkanäle 20 vorgesehen, die über den Kanal 17 mit Luft versorgt werden. Diese Einströmkanäle befördern Kühlluft zu den einzelnen Bauteilen, wobei die Menge an Kühlluft durch die jeweiligen Querschnitte definiert wird. Das Strömen der Luft wird durch die Hohlpfeile in der Figur verdeutlicht.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, den Elektromotor nach einer anderen Bauart auszuführen. Prinzipiell eignet sich jede Bauart, welche sich gekapselt innerhalb der Gehäusehälfte 9 unterbringen lässt.
B ez ugsz eichenliste
Zylinder
Kolben
Zylinderkopf
Kurbelwelle
Pleuel
Wälzlager
Kompressorgehäuse erste Gehäusehälfte zweite Gehäusehälfte
Elektromotor
Stator
Rotor
Kommutierungselektronik
Deckel
Deckel
Trennwand
Kanal
Öffnung
Öffnung
Einströmkanäle

Claims

A n s p r ü c h e
1. Kompakter trockenlaufender Kolbenkompressor mit mindestens einem Zylinder ( 1 ) zur Kompression von Luft mittels eines zugeordneten Kolbens (2), der per Elektromotor (10) von einem aus Kurbelwelle (4) und Pleuel (5) bestehenden Kurbeltrieb bewegbar ist, welcher in einem ölbadfreien Kompressorgehäuse (7) über dauergeschmierte Wälzlager (6a,6b) drehbar gelagert ist und infolge des Bewegungszyklus einen gehäuseinternen Kühlluftstrom erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompressorgehäuse (7) zwei über eine Trennwand (16) getrennte Gehäusehälften (8,9) umfasst, um innerhalb der ersten Gehäusehälfte (8) den Kurbeltrieb unterzubringen und innerhalb der zweiten Gehäusehälfte (9) der Elektromotor (10) unterzubringen, wobei in die Trennwand (16) ein dem Kurbeltrieb sowie dem Elektromotor (10) gemeinsames Wälzlager (6b) eingesetzt ist, welches in dem die erste Gehäusehälfte (8) passierenden Kühlluftstrom liegt.
2. Kompakter trockenlaufender Kolbenkompressor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Trennwand (16) mindestens eine Öffnung (19) zur Umlenkung von Teilen des Kühlluftstroms der ersten Gehäusehälfte (8) in die zweite Gehäusehälfte (9) vorgesehen ist.
3. Kompakter trockenlaufender Kolbenkompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über das im Kühlluftstrom liegende Wälzlager (6b) sowie der Wärmeleitung der Trennwand (16) der in der zweiten Gehäusehälfte (9) untergebrachte abtriebsseitige Wicklungskopf des Elektromotors (10) mit gekühlt wird.
4. Kompakter trockenlaufender Kolbenkompressor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (4) neben dem in der Trennwand (16) angeordneten Wälzlager (6b) zur anderen Seite hin durch ein weiteres Wälzlager (6a) drehgelagert ist.
5. Kompakter trockenlaufender Kolbenkompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Wälzlager (6a) in einem in der Grundform flachen Deckel (15) der ersten Gehäusehälfte (8) nach außen hin abgekapselt eingesetzt ist.
6. Kompakter trockenlaufender Kolbenkompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Wälzlager (6a) ebenfalls im die erste Gehäusehälfte (8) passierenden Kühlluftstrom liegt.
7. Kompakter trockenlaufender Kolbenkompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) des Elektromotors (10) über die beiden Wälzlager (6a,6b) der Kurbelwelle (4) gelagert ist.
8. Kompakter trockenlaufender Kolbenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) des Elektromotors (10) direkt an einem in die zweite Gehäusehälfte (9) hineinragenden Ende der Kurbelwelle (4) angebracht ist.
9. Kompakter trockenlaufender Kolbenkompressor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10) nach Art eines bürstenlosen Gleichstrommotors ausgeführt ist, dessen Stator (11) aus Spulenwicklungen () mit Eisenkern besteht und dessen Rotor (12) mit Permanentmagneten bestückt ist.
10. Kompakter trockenlaufender Kolbenkompressor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommutierungselektronik (13) des Elektromotors (10) auf einer in der zweiten Gehäusehälfte (9) mit untergebrachten Platine angeordnet ist.
1 1. Kompakter trockenlaufender Kolbenkompressor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gehäusehälfte (9) mit einem in der Grundform flachen Deckel (XA) stirnseitig verschlossen ist.
12. Kompakter trockenlaufender Kolbenkompressor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gehäusehälfte (8) eine Öffnung zur lösbaren Anbringung des als separates Bauteil ausgeführten Zylinders (1) aufweist.
13. Kompakter trockenlaufender Kolbenkompressor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Einströmkanäle (20) vorgesehen sind, deren Querschnitte so variieren, dass die einzelnen Baugruppen mit unterschiedlichen Kühlluftströmen durchströmt werden.
EP08785677.9A 2007-09-06 2008-08-22 Kompakter trockenlaufender kolbenverdichter Not-in-force EP2185820B1 (de)

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