EP2582978B1

EP2582978B1 - Luftgekühlter kolbenkompressor mit spezieller kühlluftführung

Info

Publication number: EP2582978B1
Application number: EP11726126.3A
Authority: EP
Inventors: Michael Hartl; Jürgen MENDEL; Jörg MELLAR; Matthias Fritz
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2031-06-14
Also published as: WO2011157681A1; DE102010024346A1; US20130108487A1; JP5896996B2; US8992187B2; JP2013528745A; RU2567901C2; CN102947589B; RU2013102237A; EP2582978A1; CN102947589A; BR112012032373A2

Description

Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Kolbenkompressor zum Einsatz in Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, mit einem mehrere Zylinder aufweisenden Verdichter, der durch einen Motor angetrieben wird, welcher daneben auch einen Lüfter zur Erzeugung eines Kühlluftstroms zur Kühlung insbesondere der Zylinder aufweist.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf ölfreie Kolbenkompressoren in mehrzylindriger Ausführung, welche auch bei hohen Betriebsdrücken einstufig arbeiten, wobei die Kühlung der Zylinder über einen Kühlluftstrom durchgeführt wird.
Bei Nutzfahrzeugen, insbesondere bei Bussen, welche als Elektro- oder Hybridfahrzeuge ausgebildet sind, werden jüngst vermehrt Kompressorkonzepte getestet, bei denen der Kompressor mit einem Elektromotor angetrieben wird, der beispielsweise von einem Generator und einem Umrichter gespeist wird und an Stellen des Fahrzeugs eingebaut wird, an denen kein Kühlwasser zur Verfügung steht, oft jedoch hohe Umgebungstemperaturen herrschen. Bei solchen Fahrzeugen wird die durch den Kompressor erzeugte Druckluft insbesondere zum Betrieb der Fahrzeugbremsen genutzt.
Insbesondere für den Einsatz in Elektro- und Hybridfahrzeugen werden ölfrei verdichtende Kompressoren der vorstehend beschriebenen Art benötigt, welche mit geringem Aufwand auf kleinstem Bauraum bei extremen Umgebungstemperaturen zuverlässig arbeiten und mit ei-LK:hv nem geringen Wartungsaufwand einen hohen Luftbedarf decken. Bei ölfreien Verdichterkonzepten ist keine Ölfüllung des Verdichtergehäuses im herkömmlichen Sinn mehr vorhanden. Die Schmierung an den Kolbenlaufbahnen wird ersetzt durch eine reibungsarme Kolbenbeschichtung. Die drehenden Teile werden wälzgelagert mit temperaturbeständiger langlebiger Fettfüllung. In den Ventilen werden außerdem geführte Teile vermieden, welche Reibungswärme erzeugen könnten.
In der Vergangenheit kamen bei Nutzfahrzeugen im Gegensatz hierzu ölgeschmierte Kolbenkompressoren für die Drucklufterzeugung zum Einsatz. Diese sind meist direkt am Verbrennungsmotor des Fahrzeugs angeflanscht und werden gewöhnlich über Zahnräder angetrieben. Die Kühlung erfolgt dabei über Kühlwasser, welches vom Verbrennungsmotor abgezweigt wird.
Für andere Verbraucher, beispielsweise zur Versorgung pneumatischer Aggregate, welche auf Nutzfahrzeugen angebracht werden, kommen eher luftgekühlte Kompressoren zum Einsatz. Besonders luftgekühlte Kolbenkompressoren werden in diesen Einsatzfällen häufig mit Axiallüftern ausgestattet, welche einseitig auf der Kurbelwelle des Kolbenkompressors angebracht sind und von dieser angetrieben werden. Diese Kolbenkompressoren sind oft in W-, V- oder Sternbauweise ausgeführt, damit die Kühlluft des Axiallüfters möglichst gleichmäßig über alle Zylinder geführt werden kann. Werden dagegen Zylinder von anderen Zylindern - beispielsweise bei Reihenanordnung - in Kühlstromrichtung verdeckt, besteht die Gefahr einer Überhitzung. Um eine Überhitzung zu vermeiden, werden solche luftgekühlten Kolbenkompressoren bei Betriebsdrücken über 8 bar zweistufig oder mehrstufig ausgeführt, um die Bauteiltemperaturen niedrig zu halten. Solche mehrstufigen Verdichterkonzepte sind im allgemeinen Stand der Technik oftmals bei Bremsluftkompressoren im Schienenfahrzeugbau in Anwendung. Einige Bauarten arbeiten dabei mit einfachen Luftleitblechen, durch welche die Kühlluft an den verdeckten Zylindern möglichst nahe vorbeigeführt wird, um diese besser zu kühlen.
In der Praxis konnten sich ölfreie Kolbenverdichterkonzepte in einstufiger Ausführung für Drücke über 10 bar nicht durchsetzen, insbesondere in luftgekühlter Ausführung, weil aufgrund der hohen Bauteiltemperaturen, welche aus hoher Drehzahl und Leistungsdichte auf kleinstem Bauraum resultieren, die nötigen Bauteilstandzeiten nicht erreicht werden konnten. Bei luftgekühlten einstufigen ölfreien Kolbenkompressoren in Reihenbauweise mit Axiallüfter auf dem Ende der Kurbelwelle besteht das Problem, dass an dem Zylinder, der im Luftschatten eines anderen Zylinders steht, auch unter Anwendung von Luftleitblechen der verdeckte Zylinder überhitzt, so dass Kolbenringe und Lagerfett an den Pleuellagern dieses Zylinders schnell verschleißen. Insbesondere an Stellen, an denen in Nutzfahrzeugen kein Kühlwasser zur Verfügung steht, können aber nur Kompressoren in luftgekühlter Ausführung zum Einsatz kommen. Eine besondere Herausforderung stellt die Kühlung der Wälzlager und der Zylinder dar. Wegen der Bauraumbegrenzungen können keine zusätzlichen Gebläse und Kühlluftführungen eingesetzt werden. Zur Senkung der Lagertemperaturen sind bislang ölfreie Verdichterkonzepte bekannt, bei denen die Ansaugluft durch das Kurbelgehäuse geführt wird. Dies hat eine Erwärmung der Ansaugluft zur Folge, was zu einer Erhöhung der Verdichtungsendtemperaturen führt, wodurch sich wiederum das gesamte Temperaturniveau des Verdichters erhöht. Dieses Konzept zeigte sich daher insgesamt für einstufige Verdichter ungeeignet.
Die DE 101 38 070 C2 offenbart eine technische Lösung für die Senkung der Temperaturen im Kurbelgehäuse eines ölfreien zweistufigen Verdichters. Hier wird die durch die Kolbenbewegung bedingte Änderung des Volumens zur Erzeugung eines Kühlluftstroms genutzt. Die Kühlluft wird vorrangig zur Mantelkühlung des Zylinders, aber auch zur Belüftung des Kurbelgehäuses eingesetzt. Der Nachteil dieser Ausführung besteht jedoch darin, dass die Belüftung nicht komplett im Kompressor integriert ist, sondern seitliche Kühlluftzuführungen und zusätzliche Filtersysteme zur Reinigung der Kühlluft erforderlich sind. Ferner können sich Verunreinigungen und Wasser im Kurbelgehäuse ansammeln. Diese Lösung zeigte sich daher für einstufige Verdichter ungeeignet.
Die DE 10 2004 042 944 A1 beschreibt einen Kolbenkompressor mit einer Kurbelgehäusebelüftung, bei der die Kühlluft aus der Ansaugluft des Kompressors abgezweigt wird. Der Nachteil dieser Lösung ist, dass die Kühlluft bereits im Zylinderkopf vorgewärmt und somit der Wirkungsgrad und das thermische Verhalten des Verdichters verschlechtert wird. Zwar wird das Temperaturproblem seitens des Kurbelgehäuses gelöst; das Temperaturproblem im Zylinderbereich bleibt jedoch bestehen.
Aus der DE 10 2005 040 495 A1 geht ein weiterer Ansatz für eine Kurbelgehäusekühlung eines ölfreien Mehrzylinderkompressors hervor. Hier wird der Kühlluftvolumenstrom durch das Kurbelgehäuse erzeugt, und zwar durch eine Trennung des Kurbelgehäuses in der Art, dass jeder Zylinder seine eigene Kurbelgehäusekammer aufweist. Eine besondere Schwierigkeit hierbei ist die Montage des Kurbeltriebs, da Zwischenlagerungen der Kurbelwelle im Inneren des Kurbelgehäuses bestehen. Die technische Lösung erweist sich daher als fertigungstechnisch recht aufwändig.
Aus der DE 24 22 448 A1 geht eine kompakte Anordnung einer Luftpressereinheit mit einem Antriebsaggregat, vorzugsweise einem Elektromotor, für die Druckluftbeschaffung von Bremsanlagen für schienengebundene Fahrzeuge hervor. Der Luftpresser ist koaxial unmittelbar mit der Achse des Antriebsrotors gekoppelt und ein Luftkühler ist vorgesehen. Der Luftkühler umschlingt den Luftpresser zumindest teilweise ringförmig und weist Lamellen auf. Die Lamellen werden von einem kühlenden Luftstrom eines auf der Achse des Luftpressers angeordneten Lüfters umspült.
Die US 2 917 226 A offenbart einen luftgekühlten Kompressor mit einem Motorzylinder und einem Kompressorzylinder, die senkrecht zueinander angeordnet sind, sowie mit einer gemeinsamen Kurbelwelle und einem Kurbelgehäuse mit einer Stützfläche für den Kompressorzylinder. Ein Lüfter ist als Turbokompressor ausgebildet und versorgt den Motorzylinder und den Kompressorzylinder mit Kühlluft. Der Lüfter ist dabei in einem Raum zwischen dem Motorzylinder und dem Kompressorzylinder angeordnet. Durch die Anordnung des Lüfter in einem separaten Raum erhöht sich insbsondere der Bauraumbedarf des Kompressors.
Ferner geht aus der GB 216 157 A ein luftgekühlter Kolbenkompressor mit einem zwei Zylinder aufweisenden Verdichter hervor, der durch einen Motor angetrieben ist, und einen Lüfter zur Erzeugung eines Kühlluftstroms aufweist. Der Lüfter ist auf einer Verbindungswelle angeordnet und saugt Kühlluft aus der Umgebung an, um die Kühlluft in einen die Zylinder zumindest teilweise umgebenden Kühlluftkanal, welcher derart ausgebildet ist, dass alle Zylinder des Verdichters gleichmäßig mit Kühlluft umströmbar sind, zu fördern. Der Lüfter ist als Radiallüfter ausgebildet.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfach montierbaren mehrzylindrig einstufigen kompakten luftgekühlten Kolbenkompressor zu schaffen, der auch bei hohen Drücken zuverlässig luftgekühlt arbeitet, wobei sich an allen Zylindern gleichmäßige Zylinderwand- und Kurbelgehäusetemperaturen einstellen sollen.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem luftgekühlten 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 auf einer Verbindungswelle zwischen dem Motor und dem Verdichter ein Lüfter angebracht ist, welcher Kühlluft aus der Umgebung ansaugt und in einen nachfolgenden Kühlluftkanal fördert, wobei der die Zylinder zumindest teilweise umgebende Kühlluftkanal derart ausgebildet ist, dass alle in Reihe angeordneten Zylinder des Kompressors gleichmäßig von der Kühlluft umströmt werden.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung äußert sich insbesondere darin, dass Kolben- und Kolbenringverschleiß sowie der Verschleiß der Schmierstoffe an den Lagerstellen an allen Zylindern gleichmäßig gering ausfällt. Darüber hinaus erreicht der erfindungsgemäße luftgekühlte Kolbenkompressor ohne Wartungsaufwand lange Standzeiten, so dass die Überholungsintervalle des Fahrzeugs oder die Fahrzeuglebensdauer sogar ohne Austausch erreicht werden. Dabei kann der Verdichter des erfindungsgemäßen Kolbenkompressors ölfrei ausgeführt werden und produziert insoweit vorteilhaft ölfreie Druckluft, was die bislang im Nutzfahrzeugbau häufig auftretende Verölungs- und Verkokungsproblematik im Bremssystem löst. Durch die Ölfreiheit des Verdichters wird darüber hinaus die Problematik der Kondensatentsorgung und der Emulsionsbindung im Öl gelöst. Insbesondere ist der erfindungsgemäß luftgekühlte Kolbenkompressor bei Nutzfahrzeugen einsetzbar, da sich dieser durch eine genügend große Leistungsdichte bei hohen Drehzahlen auszeichnet.
Die Umströmung der Zylinder des Verdichters sollte hauptsächlich durch den Kühlluftkanal geführt von zwei Seiten her und senkrecht zur Drehrichtung des Kompressors erfolgen. Hierdurch lässt sich der Kühlluftstrom gleichmäßig auf die zu kühlenden Stellen geben und in Anpassung an die Anzahl der zu kühlenden Bauteile aufteilen.
Gemäß eines anderen Aspekts der Erfindung wird vorgeschlagen, die Querschnitte des Kühlluftkanals entlang der Strömungsrichtung nicht konstant zu gestalten, um einen gleichmäßigen Kühlluftstrom zu erzeugen, sondern gezielt verschiedene Querschnitte zu wählen. So sollte der Zylinder, welcher dem Lüfter am nächsten liegt, durch Querschnittsdrosselung eine reduzierte Kühlluftzufuhr erfahren, so dass übrige Zylinder, die vom Lüfter weiter entfernt angeordnet sind, annähernd dieselbe Kühlluft erhalten wie der besagte näherliegende Zylinder. Dieser Vorteil lässt sich allein durch eine entsprechende Dimensionierung des den Kühlluft ausbildenden Bauteils umsetzen. Vorzugsweise sollte ein solcher Kühlluftkanal durch ein zweiteiliges Kunststoffgehäuse gebildet werden, dessen Hälften sich in Formen mit einfacher Formteilung vorzugsweise durch Spritzgießen in einfacher Weise herstellen lassen.
Gemäß einer weiteren, die Erfindung verbessernde Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Kühlluftkanal die Kühlluft in Strömungsrichtung nach den Zylindern wieder zusammenfasst, so dass diese über einen gemeinsamen Abluftkanal gezielt aus der heißen Zone der Zylinder nach außen hin abgeführt werden kann. Da hierdurch verbrauchte, also aufgeheizte, Kühlluft nicht an verschiedenen Stellen der Verdichtereinheit nach außen hin abströmt, lässt sich die verbrauchte Kühlluft gezielt nach außen hin abführen, erforderlichenfalls über eine weitere Schlauchverlängerung.
Vorzugsweise sollte der zwischen Motor und Verdichter angeordnete Lüfter nach Art eines Radiallüfters ausgeführt sein. Ein solcher Radiallüfter lässt sich besonderes platzsparend zwischen den besagten Bauteilen anordnen, ohne dass die äußeren geometrischen Abmessungen des gesamten luftgekühlten Kolbenkompressors überproportional ansteigen.
Ein solcher Radiallüfter sollte die angesaugte Kühlluft gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zunächst radial von der Drehachse des Kompressors wegblasen, wonach eine Umlenkung des Kühlluftstroms durch den Kühlluftkanal zuerst in axialer Richtung der Kompressorachse bewirkt werden sollte, um anschließend wieder in radialer Richtung von der Kompressorachse weg über die Zylinder hinweg zu blasen. Mit dieser speziellen Kühlluftstromführung lässt sich bauraumsparend eine hinreichende Kühlwirkung erzeugen.
Im Hinblick auf die Erzielung einer kompakten Bauform wird ferner vorgeschlagen, dass die Kühlluft über am Umfang verteilte Öffnungen eines im Bereich des antriebsseitigen Wellenendes des Verdichters oder des abtriebseitigen Wellenendes des Motors angeordneten Flansches eingesaugt werden sollte, um von dort aus von dem Radiallüfter in den Kühlluftkanal gedrückt zu werden. Durch Nutzung dieses Flanschbereiches ist kein zusätzlicher Bauraum zur Erzeugung der Öffnungen für den Radiallüfter erforderlich. Insbesondere wird durch diese Lösung eine weitere axiale Ausdehnung des luftgekühlten Kolbenkompressors vermieden.
Nach einer zusätzlichen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die gefilterte Luft in eine Verbindungsleitung zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuse gelangt, wobei dort ein Teil zur Verdichtung in Richtung Zylinderkopf strömt und ein anderer Teil zum Kurbelgehäuse zwecks interner Kühlung der dort vorhandenen Lagerstellen gelangt. Um die Kühlluft vor Erreichen der Wirkstelle innerhalb des Kurbelgehäuses nicht unvorteilhaft vorzuheizen, wird vorgeschlagen, dass die Kühlluft in getrennt vom Zylinder angeordneten Kanälen ins Kurbelgehäuse geführt wird. Hierdurch wird vorzugsweise gefiltert angesaugte Luft aus der Umgebung an einer Stelle, an der diese noch kühl ist, aufgeteilt und einerseits zum Verdichten in die Zylinder geführt und andererseits durch das Kurbelgehäuse geleitet, wobei die durch das Kurbelgehäuse strömende Kühlluft gehäuseintern vorzugsweise gleichmäßig nach Kammern und zu kühlenden Bauteilen aufgeteilt werden sollte, um einen besonders hohen Wirkungsgrad der Innenkühlung zu erzielen.
Vorzugsweise wird die die angesaugte und gefilterte Luft vor der Aufheizung durch die von den Zylindern abgegebenen Wärme durch eine Rohrverzweigung derart aufgeteilt, dass diese zum einen dem Zylinderkopf zur Verdichtung und zum anderen dem Kurbelgehäuse zur Kühlung zugeht. Dabei kann anschließend die Kühlluft auch gleichmäßig nach Kammern und zu kühlenden Bauteilen innerhalb des Kurbelgehäuses aufgeteilt werden.
Entsprechend eines weiteren die Erfindung verbessernden Aspekts wird vorgeschlagen, den Kühlluftkanal als Schalldämmgehäuse auszuführen. Hierdurch können Lärmemissionen durch die Kühlluftströmung vermieden werden. Durch diese Maßnahme setzt die Lärmschutzmaßnahme also bereits bei der Konstruktion des Kühlluftkanals selbst an.
Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, den Kühlluftkanal hinsichtlich einer möglichst kompakten baulichen Anpassung an die vorhandenen geometrischen Abmessungen des Verdichters zu konstruieren, wobei ggf. andere Schalldämmmaßnahmen getroffen werden können, beispielsweise durch Integration von Schalldämmmaterialien. Diese können dabei auch andere schallabstrahlende Komponenten des Kurbelgehäuses überdecken, insbesondere Zylinderköpfe und Kurbelgehäuse.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines luftgekühlten Kolbenkompressors,
Fig. 2: eine Ansicht eines luftgekühlten Kolbenkompressors von unten mit teilgeschnittenem Verdichter, und
Fig. 3: eine Ansicht des Kolbenkompressors nach Fig. 1 von der Seite mit ebenfalls teilgeschnittenem Verdichter.

Nach Fig.1 gelangt über einen Luftfilter 13 angesaugte und gefilterte Luft aus der Umgebung über eine Ansaugluftleitung 14 in eine hiervon abzweigende Verbindungsleitung 10 zwischen Zylinderkopf 11 und Kurbelgehäuse 12 des Verdichters 2. Ein Teil der Luft strömt damit zur Verdichtung in Richtung Zylinderkopf 11 und der verbleibende Teil der Luft strömt in das Kurbelgehäuse 12 zur Kühlung innenliegender Lagerstellen. Die von außen angesaugte Luft wird somit vor der Aufheizung durch die vom Verdichter 2 abgegebene Wärme aufgeteilt. Aufgeheizte und damit verbrauchte Kühlluft verlässt den Kühldurchlauf über einen Kühlluftaustritt 15.
Axial zwischen dem elektrischen Motor 3 und dem Verdichter 2 ist ein Lüfter 4 integriert, der nach Art eines Radiallüfters ausgebildet ist. Sowohl Verdichter 2 als auch elektrischer Motor 3 sind in selbstzentrierender Flanschbauweise ausgeführt und werden über den dazwischen liegenden Lüfter 4 miteinander verschraubt. Der Lufteintritt erfolgt über radiale Öffnungen 8.
Gemäß Fig. 2 verfügt der luftgekühlte Kolbenkompressor im Inneren über zwei Zylinder 1a und 1b, welche hier von unten her blickend dargestellt sind. Die beiden Zylinder 1a und 1b sind Bestandteil des einstufigen und ölfreien Verdichters 2, der durch den elektrischen Motor 3 angetrieben wird.
Der Lüfter 4 ist auf einer vom Motor 3 angetriebenen und zum Verdichter 2 hindurchgeführten gemeinsamen Verbindungswelle 5 angeordnet, worüber der Lüfter 4 mit der Motordrehzahl rotiert, um Kühlluft aus der Umgebung anzusaugen und in einen dem Lüfter 4 nachfolgenden Kühlluftkanal 6 zu fördern. Der die Zylinder 1a und 1b im weiteren Verlauf vollständig umgebende Kühlluftkanal 6 ist so ausgebildet, dass die beiden in Reihe angeordneten Zylinder 1a und 1b des Verdichters 2 - wie vorstehend beschrieben - gleichmäßig mit Kühlluft umströmt werden.
Der Kühlluftkanal 6 leitet die verbrauchte Kühlluft in Strömungsrichtung nach den beiden Zylindern 1a und 1b zusammengefasst in einen gemeinsamen Abluftkanal, von wo aus die verbrauchte Kühlluft zusammengefasst nach außen geführt wird. Demnach ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Kühlluftführung derart gesteuert, dass der Lüfter 4 die Kühlluft zunächst radial von der Drehachse des Verdichters 2 wegbläst, wonach eine Umlenkung des Kühlluftstroms durch den Kühlluftkanal 6 zuerst in axialer Richtung der Kompressorachse erfolgt und dann wieder in radialer Richtung von der Kompressorachse weg über die Zylinder 1a und 1b hinweggeblasen wird.
Der luftgekühlte Kolbenkompressor weist am Umfang verteilte Öffnungen 8 eines Flansches 9 des Motors 3 auf, von wo aus die Kühlluft in den Lüfter 4 platzsparend eintritt.
Zur zusätzlichen Innenkühlung des Verdichters 2 ist eine Verbindungsleitung 10 vorgesehen, welche einen Teil der angesaugten Luft zur Verdichtung in die Zylinder 1a und 1b leitet, jedoch einen anderen Teil zur Innenkühlung abzweigt.
Die gefilterte zu verdichtende Luft gelangt über die Verbindungsleitung 10 in den in Fig. 3 dargestellten Bereich des Zylinderkopfes 11, der beide Zylinder 1a und 1b überdeckt und - nicht weiter dargestellte - Einlass- und Auslassventile beinhaltet. Der andere Teil der gefilterten Luft durchströmt das Kurbelgehäuse 12 des Verdichters 2 zur Innenkühlung. Dabei werden insbesondere die internen Lagerstellen mit Kühlluft versorgt.
Wie ersichtlich umgibt ein Teil des Kühlluftkanals 6 die beiden Zylinder 1a und 1b von außen, um die gewünschte gleichmäßige Umströmung der in Reihe angeordneten beiden Zylinder 1a und 1b mit Kühlluft zu gewährleisten.

Bezugszeichenliste

1: Zylinder
2: Verdichter
3: Motor
4: Lüfter
5: Verbindungswelle
6: Kühlluftkanal
7: Abluftkanal
8: Öffnungen
9: Flansch
10: Verbindungsleitung
11: Zylinderkopf
12: Kurbelgehäuse
13: Luftfilter
14: Ansaugluftleitung
15: Kühlluftaustritt

Claims

Luftgekühlter Kolbenkompressor für Fahrzeuge mit einem mehrere in Reihe angeordnete Zylinder (1a, 1b) aufweisenden Verdichter (2), der durch einen Motor (3) angetrieben ist, und einen Lüfter (4) zur Erzeugung eines Kühlluftstroms aufweist, wobei der Lüfter (4) auf einer Verbindungswelle (5) angeordnet ist und Kühlluft aus der Umgebung ansaugt, um diese in einen nachfolgenden die Zylinder (1a, 1b) zumindest teilweise umgebenden Kühlluftkanal (6), welcher derart ausgebildet ist, dass alle Zylinder (1a, 1b) des Verdichters (2) gleichmäßig mit Kühlluft umströmbar sind, zu fördern, wobei der Lüfter (4) nach Art eines koaxial zwischen Motor (3) und Verdichter (2) angeordneten Radiallüfters ausgeführt ist, und wobei der Kühlluftkanal (6) eine Umströmung der Zylinder (1a, 1b) an zwei Seiten jedes Zylinders (1a, 1b) und senkrecht zur Drehrichtung des Verdichters (2) herbeiführt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluft über am Umfang verteilte Öffnungen (8) eines Flansches (9) im Bereich eines antriebsseitigen Wellenendes des Verdichters (2) angesaugt wird, um von dort aus von dem Lüfter (4) in den Kühlluftkanal (6) zu gelangen, wobei Querschnitte des Kühlluftkanals (6) derart gestaltet sind, dass der Zylinder (1b), welcher dem Lüfter (4) näher ist, durch eine Querschnittsdrosselung eine Reduzierung an Kühlluftzufuhr erfährt, so dass der mindestens eine andere Zylinder (1a), welcher vom Lüfter (4) weiter entfernt ist, annähernd dieselbe Kühlluft erhält wie der näherliegende Zylinder (1b).
Luftgekühlter Kolbenkompressor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der kühlluftführende Kühlluftkanal (6) durch ein zweiteiliges Kunststoffgehäuse gebildet ist.
Luftgekühlter Kolbenkompressor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlluftkanal (6) die Kühlluft in Strömungsrichtung nach den Zylindern (1a, 1b) weiter zusammenfasst, so dass diese über einen gemeinsamen Abluftkanal (7) gezielt aus der heißen Zone der Zylinder (1a, 1b) abführbar ist.
Luftgekühlter Kolbenkompressor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der nach Art eines Radiallüfters ausgebildete Lüfter (4) radial von der Drehachse des Verdichters (2) wegbläst, wonach eine Umlenkung durch den
Kühlluftkanal (6) zuerst in axialer Richtung der Kompressorachse erfolgt und danach wieder in radialer Richtung von der Kompressorachse weg über die Zylinder (1a, 1b) hinweg erfolgt.
Luftgekühlter Kolbenkompressor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (2) als ein einstufiger Kolbenverdichter mit mehreren Zylindern (1a, 1b) ausgeführt ist.
Luftgekühlter Kolbenkompressor nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (2) nach Art eines ölfreien Kolbenverdichters ausgeführt ist.
Luftgekühlter Kolbenkompressor nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass angesaugte und gefilterte Luft aus der Umgebung in eine Verbindungsleitung (10) zwischen Zylinderkopf (11) und Kurbelgehäuse (12) des Verdichters (2) gelangt, wobei dort ein Teil der Luft zur Verdichtung in Richtung Zylinderkopf (11) strömt und der verbleibende Teil der Luft in das Kurbelgehäuse (12) zur Kühlung innenliegender Lagerstellen strömt.
Luftgekühlter Kolbenkompressor nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die angesaugte und gefilterte Luft vor der Aufheizung durch die von den Zylindern (1a, 1b) abgegebenen Wärme aufgeteilt zum einen dem Zylinderkopf (11) zur Verdichtung und zum anderen dem Kurbelgehäuse (12) zur Kühlung zugeht.
Luftgekühlter Kolbenkompressor nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlluftkanal (6) als ein Schalldämmgehäuse ausgebildet ist, um luftströmungsbedingte Lärmemission zu unterdrücken.
Elektro- oder Hybridfahrzeug, insbesondere in Form eines Druckluftverbraucher aufweisenden Nutzfahrzeuges, das mit einem luftgekühlten Kolbenkompressor nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgerüstet ist.