WO2006018008A1

WO2006018008A1 - Energie sparender hochleistungskompressor

Info

Publication number: WO2006018008A1
Application number: PCT/DE2005/001407
Authority: WO
Inventors: Thomas Scheb
Original assignee: Patentpool Innovations Management Gmbh
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2006-02-23
Also published as: DE112005002599A5; DE102004040137A1; EP1789679A1

Abstract

Taumelscheibenkompressor bei dem von der Taumelscheibe oszillierend gesteuerte Hubkolben wirken. Die Hubkolben (4) bewegen sich oszillierend in den jeweiligen Zylindern. Der Zylinderboden (3), der Zylinderdeckel (2) und der Zylinderring (1) umfassen eine Vielzahl von Ventilsitzen, die jeweils über Schliesskörper verschliessbar sind. Der Zustrom der Medien erfolgt wechselweise über den Zylinderboden oder den Zylinderdeckel, wobei die komprimierten Medien über den Zylinderring ausgestossen werden.

Description

Energie sparender Hochleistunαskompressor

Kompressoren oder Verdichter werden in nahezu allen Bereichen der Technik verwendet.

Es gibt hier die unterschiedlichsten Systeme und Bauarten wie Turbokompressoren,

Schraubenkompressoren, Kolbenkompressoren oder Hochdruckkompressoren.

Komprimiert werden vor allem flüssige und gasförmige Betriebsstoffe.

Fast alle Branchen der produzierenden oder weiterverarbeitenden Gewerbe setzen zum Beispiel Druckluft für die verschiedensten Anwendungen ein.

Druckluft ist eine Energieform, die ein sehr breites Spektrum möglicher Anwendungen bietet und dabei Geschwindigkeit, Kraft, Präzision und gefahrloses Handling miteinander verbindet. Die Kombination dieser Eigenschaften machen Druckluft in vielen Einsatzfällen unersetzbar. Im oberen Leistungsbereich werden bei kontinuierlich hohem ölfreiem Druckluftbedarf ölfrei verdichtende Schraubenkompressoren mit Frequenzregelung für die Spitzenlast und Turbokompressoren für die Grundlast gerne zu einer Gesamtlösung für Großanlagen zusammengefasst.

_^Besonders interessant sind die Anwendungsfälle für die Druckluft - Technik, bei denen sie in Konkurrenz zu anderen Energieformen wie dem elektrischen Strom oder der Hydraulik steht. Druckluftanwendungen haben sich in den letzten Jahren hinsichtlich der Effizienz im Umgang mit der Primärenergie enorm weiterentwickelt.

Der Einsatz von Druckluft weist eine Vielzahl von Anwendungsgebieten auf.

Von Aktivluft ist zum Beispiel die Rede, wenn Druckluft als Transportmedium benutzt wird. Aktuelle Anwendungsbeispiele sind der Schüttguttransport, das Hin - und Herschießen von Schiffchen bei Webmaschinen, Einsatz bei der Luftlagerung oder der jüngst wieder entdeckten Rohrpost.

Am Beispiel der Luftlagerung lassen sich sehr schön einige Vorteile der Druckluft aufzeigen. Laserkanonen zum Anvisieren von Geosatelliten zum Beispiel müssen exakt ausgerichtet und automatisch nachgeführt werden. Um die nötige Präzision von 1/3600 Grad zu erreichen, ist das optische System luftgelagert. Die Luftlager lassen völlig ruckfreie und stufenloseTeleskopbewegungen zu, sorgen für hohe Messgenauigkeit und schützen vor Vibrationen. Ohne Druckluft wären solche modernen Verfahren zur Erdvermessung kaum realisierbar. Ist die Druckluft direkt als Prozessmedium in bestimmte Verfahren eingebunden, spricht man von Prozessluft. Gängige Anwendungsbereiche sind Trocknungsprozesse, die Belüftung von Klärbecken oder Gärluft für Fermentationsprozesse.

Unterschiedliche Anwendungen benötigen unterschiedliche Drücke. In den seltensten Fällen ist es wirtschaftlich vertretbar, auf den höchsten benötigten Druck zu verdichten und anschließend den Druck wieder zu reduzieren Deshalb ist es nötig, die Druckbereiche zu kategorisieren und entsprechend geeignete Erzeugungssysteme einzusetzen.

Der Bereich von Vakuum - und Gebläseanwendungen reicht vom Großvakuum bis in den Überdruckbereich von etwa 1 bar. Im Bereich des industriellen Vakuums besteht zwar die Möglichkeit dieses mittels Druckluft zu erzeugen, der Einsatz von speziellen Vakuumpumpen ist hier jedoch meist wirtschaftlicher.

Im Bereich von 2 bis 2,5 bar spricht man von Niederdruckanwendungen. Meistens werden hier rotierende Verdrängerkompressoren zur Erzeugung eingesetzt, für extrem große Mengen, Turbokompressoren.

Für. Standarddruck - Anwendungen, die über ein 7 bar- Netz gespeist werden, steht eine breite Palette an Kompressoren zur Verfügung. Die Anforderungen an die Luftmenge und die Luftqualität bestimmen hier, welche Kompressoren in welcher Kombination am wirtschaftlichsten arbeiten.

Wenn es um den zwei- und dreistelligen bar - Bereich geht, kommen oszillierende Verdrängerkompressoren wie Kolben -oder Membrankompressoren zum Einsatz. Bei großen Luftmengen können sich auch Radial - Turbokompressoren rechnen. Jeder Druckluftverbraucher benötigt einen bestimmten Betriebsdruck, um die optimale Leistung abgeben zu können. Bei Werkzeugen, die zum Beispiel nur mit 5 bar statt der benötigten 6 bar angetrieben werden, geht die Lastdrehzahl bereits um 25 % zurück, obwohl die Leerlaufdrehzahl nur um 5 % abnimmt .Deshalb ist es unabdingbar, regelmäßig zu kontrollieren, ob der benötigte Betriebsdruck auch zur Verfügung steht, und zwar bei voller Auslastung. Druckverluste durch nicht ausreichende Leitungsquerschnitte oder ^ρlaschenhälse können nur bemerkt werden, wenn die Druckluft auch fließt. Überhöhte Betriebsdrücke bringen keinen -Leistungsgewinn. Sie erhöhen nur den Druckluft - Verbrauch und den Verschleiß an den Geräten.

Neben diesen Aspekten bei dem Einsatz von Druckluft, sind die vorhandenen Energiesparmöglichkeiten und Kostensenkungspotenziale vielen Unternehmen nach wie vor nicht hinreichend bekannt.

Allein in Deutschland verbrauchen die rund 60.000 installierten Anlagen jedes Jahr Strom im Gesamtwert von ca. 840 Millionen Euro. Diese 14 Milliarden kWh Strom entsprechen in etwa dem jährlichen Stromverbrauch der Deutschen Bahn. Würde die Druckluft effizienter erzeugt und genutzt werden, ließen sich im Durchschnitt ca. 30% dieser Energiekosten einsparen.

Diese Erkenntnisse hat zum Beispiel ein Deutscher Sportwagenhersteller bereits für sich umgesetzt. Er spart durch die Modernisierung seiner Druckluftanlage und die konsequente Umsetzung von Optimierungsmaßnahmen in der Erzeugung, Aufbereitung, Verteilung und Anwendung von Druckluft jährlich 483.000 kWh Strom und vermeidet so den Ausstoß von rund 280 Tonnen CO₂.

Zusätzlich besteht das Bestreben die bestehenden Anlagen entsprechend der technischen Entwicklung zum Beispiel hinsichtlich des Wirkungsgrades und der Zuverlässigkeit zu verbessern.

Ein wesentlicher Bestandteil bei den bestehenden Kompressoren sind hierbei die verwendeten Ventile .Diese sollten u.a. einen möglichst geringen Strömungswiderstand und eine möglichst hohe Druckstabilität aufweisen

Ein bestimmtes Bauartprinzip für ein derartiges Ventil ist schon unter der Nummer 283656 aus dem Kaiserlichen Patentamt vom 21. Dezember 1912 bekannt. Dieses Ventil wird besonders für schnelllaufende Kompressoren verwendet und besteht aus Kugeln die als Ventilkörper wirken und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln über ihrer Führung frei liegen und unter dem Einfluss einer gemeinsamen federnden Platte stehen, die als Federteller für eine gemeinsame Belastungsfeder dient ( einziger Patentanspruch ).

Aus der Vielzahl von neueren Vorschlägen auf diesem Gebiet wird hier auf ein aus der DE 201 02 448 U1 bekanntes Ventil verwiesen, Es handelt sich hierbei um ein Kompressorventil mit einem mit einer Vielzahl von

Ventilöffnungen versehenen Ventilsitz und mit die Ventilöffnungen verschließenden

Schließkörpern.

Als neu und erfinderisch wird hier bezeichnet, dass die Schließkörper durch Drähte, ein Netz oder Gitter gegen die Ventilöffnungen vorgespannt sind und in Position gehalten werden, wobei die Drähte, das Netz oder das Gitter auf den Schließkörpern aufliegen, aber keine feste Verbindung zu diesen aufweisen.

In weiterer Ausgestaltung ist hier im Wesentlichen vorgesehen, dass die Ventilöffnungen angefaste Bohrungen und die Schließkörper Kugeln sind, sowie dass über den Drähten, dem Netz oder dem Gitter ein zusätzliches Sicherheitsnetz angeordnet ist.

Dieses Bauartprinzip ist, wie aus der Patentschrift des Kaiserlichen Patentamts zu erkennen ist, schon seit langem bekannt und enthält in der offenbarten Form keine Merkmale die einen sicheren und effizienten Betrieb gewährleisten. So ist zum Beispiel durch das zusätzliche Sicherheitsnetz keine dauerhafte Lagerung der Schließkörper gewährleistet. Die Anordnung der Ventilöffnungen entspricht nicht den strömungstechnischen Anforderungen. Zudem stellt das hier offenbarte Bauteil lediglich den unmittelbaren Schließmechanismus eines Ventils dar. Die umgebende mechanische Halterung, ohne die dieses Bautei], nicht funktionsfähig ist, wird nicht gezeigt.

Desgleichen sind schon seit langem Taumelscheibenverdichter bekannt. Sie zählen zu den pulsationsärmsten und laufruhigsten Verdichtern. Sie werden vor allem als Klima - Kompressoren eingesetzt und verdichten das gasförmige Medium so, dass es ( bei nicht zu viel Wasseranteil ) wieder flüssig wird. In dieser Form durchströmt es einen Kondensator und gibt dort seine Wärme ab. Angesaugt wird das Kältemittel aus dem Verdampfer wo es die Wärme der in den Nutzraum einströmenden Luft aufgenommen hat.

Ein solcher Klima - Kompressor arbeitet meist nach dem Prinzip der Axialkolbenpumpe.

Gleichmäßig am Umfang verteilt sind hierbei mehrere Zylinder angeordnet, deren Kolben von einer rotierenden Taumelscheibe bewegt werden. Im Zylinderkopf jedes Zylinders sind meist Flatterventile angeordnet, die je nach der Kolbenbewegung den Weg zur Saug -. oder Druckseite freigeben. Kolben -Förderpumpen eignen sich gut dazu, hohe Drücke aufzubauen haben aber den Nachteil des ungleichmäßigen Volumenstroms.

Der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor zu schaffen, der das bekannte Konzept der genannten Ventilkonstruktion in Verbindung mit einem Taumelscheibenverdichter zu einem leistungsfähigen neuen Kompressortyp darstellt.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1 bzw. 2 gelöst.

Der erfindungsgemäße Kompressor zeichnet sich nicht nur dadurch aus, dass er eine neuartige Ventilanordnung nach der Art wie sie zum Stand der Technik beschrieben wurde aufweist, sondern auch dadurch, dass eine derartige Ventilanordnung auf eine besondere Art und Weise mit einem besonders ausgebildeten Taumelscheibenverdichter kombiniert wird. Hierzu ist zu bemerken, dass die erwähnte Ventilanordnung natürlich nicht nur bei dem erfindungsgemäßen Kompressor einsetzbar ist, sondern dass sich diese Ventilanordnung besonders dadurch auszeichnet, dass sie sehr vielseitig in allen Geräten einsetzbar ist bei denen eine entsprechende Ventilfunktion erforderlich ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Ventil wird nicht nur eine besondere Form der Anordnung der jeweils in einer Fläche angeordneten Ventilöffnungen im Verbund mit den zugehörigen Schließkörpern gewählt, es wird zudem durch eine besondere Art der Anordnung der Ventilöffnungen erreicht, dass sich strömungstechnisch gesehen ein geringer Strömungswiderstand einstellt.

Zudem wird durch die besondere Anordnung gleichzeitig mehrerer als Ventil wirkender mit Ventilöffnungen versehener Flächen erreicht, dass ein, das Arbeitsmedium befördernder, hin und hergehender Kolben in beiden Richtungen wirken kann.

In Verbindung mit einem entsprechenden Getriebe ist es möglich in einer Tandem - Anordnung zwei erfindungsgemäße Kompressoren von einer gemeinsamen Antriebswelle antreiben zu lassen. Im Folgenden wird der erfindungsgemäße Kompressor näher beschreiben. Es zeigen im Einzelnen:

Fig.1 : die erfindungsgemäße Ventilanordnung in einer Betriebsstellung

Fig.1a: die erfindungsgemäße Ventilanordnung in einer anderen

Betriebsstellung

Fig. 2: die erfindungsgemäße Ventilanordnung im detaillierten Schnitt

Fig.3: die Einzelheit C aus Figur 2

Fig.4 eine perspektivische Darstellung des Lochblechs ( 12 )

Fig. 5: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen

Ventilanordnung

Fig.6: eine perspektivische Ansicht der Spannzange ( 13 )

Fig.7: eine Schnittzeichnung des erfindungsgemäßen Kompressors

Fig.8: eine perspektivische Ansicht dieses Kompressors

Fig.9: eine perspektivische Teilansicht der Gruppierung der Ventile des erfindungsgemäßen Kompressors Fig.10: eine perspektivische Seitenansicht der Gruppierung der

Ventile Fig.11 : eine Schnittzeichnung einer Tandem - Anordnung des erfindungsgemäßen Kompressors

In der Figur 1 ist die erfindungsgemäße Ventilanordnung in einer Betriebsstellung gezeigt, bei der der Kolben ( 4 ), verbunden mit der Kolbenstange ( 6 ) am Zylinderdeckel ( 2 ) anliegt. Hierbei besteht die gesamte Ventilanordnung aus einem zylinderförmigen Bauteil das aus einem Zylinderring ( 1 ), aus einem so genannten Zylinderboden ( 3 ) und einem Zylinderdeckel ( 2 ) besteht. Die Bezeichnungen Zylinderboden ( 3 ), Zylinderdeckel ( 2 ), bzw. Zylinderring ( 1 ) dienen lediglich der Unterscheidung der beiden Deckflächen des zylinderförmigen Bauteils, sowie des flächenmäßig gekrümmten Zylindermantels. Der Zylinderboden ( 3 ) , der Zylinderdeckel ( 2 ), als auch der Zylinderring ( 1 ) sind Im Wesentlichen so aufgebaut, dass sie aus in einer Fläche angeordneten Ventilöffnungen in Verbindung mit den zugehörigen Schließkörpern bestehen. Im Fall des Zylinderbodens ( 3 ) und des Zylinderdeckels ( 2 ) sind die Flächen eben, im Fall des Zylinderrings ist die betreffende Fläche entsprechend dem Zylindermantel, bzw. dem Zylinderring, gekrümmt.

Im Fall des Zylinderdeckels ( 2 ) ist in der, die Ventilöffnungen aufnehmende, Fläche in der Mitte eine Fläche zur Aufnahme der Lagerung der Kolbenstange ( 6 ) ausgespart. Diese Lagerung weist eine handelsübliche Dichtung auf. Vorzugsweise wird hierzu eine Dichtung verwendet, die eine Lagerung und eine Abdichtung in einer Bauform vereint.

Der Zylinderring ( 1 ) weist in der Mitte einen ringförmigen Bereich auf, der keine -Ventilöffnungen enthält. Die Breite dieses Bereichs entspricht der Bauhöhe des Kolbens ( 4 ) , der von der Kolbenstange ( 6 ) in der erfindungsgemäßen Ventilanordnung hin und her bewegt wird.

Die Abdichtung des Kolbens ( 4 ) gegenüber der Innenwand der zylinderförmigen Ventilanordnung erfolgt über einen, in einer entsprechenden Nut eingefügten, Graphitring.

In der Figur 1a ist die erfindungsgemäße Ventilanordnung in einer anderen Betriebsstellung des Kolbens ( 4 ) gezeigt.

Beide Betriebsstellungen zeigen die extremen Positionen des Kolbens ( 4 ). Der in der Mitte verlaufende, von Ventilöffnungen freie, Streifen im Zylinderring ist in beiden Figuren 1 und Fig. 1a zu erkennen.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist derart, dass, ausgehend von jeder der beiden beschriebenen Positionen bzw. Arbeitsstellungen des Kolbens ( 4 ), das Betriebsmedium, im einfachsten Fall Luft, komprimiert und im Bereich des Zylinderrings ausgestoßen wird. Die jeweils der Bewegungsrichtung des Kolbens gegenüberliegende Zylinderfläche wird hierbei durch die betreffenden Schließkörper dicht verschlossen.

Auf diese Weise wird erreicht, dass bei jeder Hubbewegung des Kolbens ( 4 ) die eingesetzte Energie zur Komprimierung des Arbeitsmediums verwendet wird. So wird im Fall der Figur 1 durch die Bewegung des Kolbens ( 4 ) der Zylinderboden ( 3 ) verschlossen und die Ventile im Zylinderdeckel ( 2 ) werden geöffnet. Im Fall der Figur 1a werden durch die folgende Bewegung des Kolbens ( 4 ) in die entgegen gesetzte Richtung die Ventile des Zylinderdeckels ( 2 ) geschlossen und die Ventile des Zylinderbodens ( 3 ) öffnen sich und gewähren der angesaugten Luft Zutritt.

Durch die Anordnung der Ventile in den entsprechenden Teilen des Zylinderrings ist gewährleistet, dass die jeweiligen Bereiche des Zylinderrings den gewünschten Komprimierungsvorgang, bzw. Ansaugvorgang, unterstützen. So ist im Fall der Figur 1 durch die Anordnung der Ventile im Zylinderring ( 1 ), die sich im Bereich des Zylinderdeckels ( 2 ) bis zur Mitte des Zylinderrings ( 1 ) befinden, gewährleistet, dass die aus dem Bereich des Zylinderdeckels ( 2 ) angesaugte Luft auch aus dem beschriebenen Bereich des Zylinderrings ( 1 ) ausströmen kann. Im Fall der Figur 1a ist ebenso gewährleistet, dass durch die Ventile im Zylinderring, die sich im Bereich des Zylinderbodens ( 3 ) bis zur Mitte des Zylinderrings ( 1 ) •befinden, gewährleistet, dass die aus dem Bereich des Zylinderbodens angesaugte Luft auch aus dem anderen Bereich des Zylinderrings ( 1 ) ausströmen kann.

Die detaillierte Schnittzeichnung der Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Halterung der Schließkörper, bzw. der hier verwendeten Ventilkugeln ( 9 ).

Eine Halterung der Schließkörper allein durch Drähte, ein Netz oder ein Gitter, wie im

Fall der DE 201 02 448 U1 beschrieben, gewährleistet keinen dauerhaften Betrieb.

Das hier zum Einsatz kommende Maschengewebe, durch das die Kugeln gegen die

Ventilöffnungen gedrückt werden, so dass sich diese nur bei einem entsprechenden

Druck des Betriebsmediums, zum Beispiel der Luft, auf das Ventil aus den

Ventilöffnungen lösen können, zeigt sich in der Praxis verbesserungswürdig. Es hat sich herausgestellt, dass das Lagerspiel der kugelförmigen Schießkörper zu gering ist.

Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, den Ventilkugelsitz ( 10 ) zurückversetzt anzuordnen und den Öffnungen der Ventilkugelsitze( 10 ) jeweils ein Stahlnetz ( 8 ) vorzuspannen das ein Herausfallen der Ventilkugeln ( 9 ) verhindert.

Im Falle des Zylinderdeckels ( 2 ) und des Zylinderbodens ( 3 ) ist dem Stahlnetz ( 8 ) ein Lochblech ( 12 ) vorgeschaltet. Die diesbezügliche Einzelheit C ist in Figur ( 3 ) gesondert dargestellt.

In der Figur ( 3 ) ist die Lage und die Ausgestaltung der Ventilkugelsitze ( 10 ) im Detail -dargestellt. Als ein wesentliches Merkmal zum Erreichen der gewünschten Funktion ist hier herauszustellen, dass der Winkel unter dem der untere, die Kugel aufnehmende.Teil eines Ventilkugelsitzes ( 10 ) jeweils unter einem Winkel von 118 Grad angeschrägt ist. Dies entspricht bekanntlich dem Winkel unter dem Bohrer optimal angeschliffen werden. Bei diesem Bohrerwinkel ergibt sich ein Optimum zwischen guter Spanabhebung und Standzeit des Bohrers. Es hat sich gezeigt, dass ein solcherart konzipierter Ventilkugelsitz ( 10 ) nach einer geringen Betriebszeit gewährleistet, dass sich eine Ventilkugel ( 9 ) ihrem jeweiligen Ventilkugelsitz ( 10 ) optimal anpasst und sich ihre Abdichtung quasi selbst erschafft indem die vom Material her gesehen härtere Kugel sich in den Ventilkugelsitz ( 10 ) einarbeitet. .Damit ist eine hohe Sicherheit der Abdichtung gewährleistet.

In Figur 4 ist ein Lochblech ( 12 ), wie es im Bereich des Zylinderdeckels ( 2 ) und des Zylinderbodens ( 3 ) verwendet wird, in perspektivischer Darstellung gezeigt. Als besonderes Kennzeichen ist hier zu erkennen, dass die Durchmesser der Bohrungen der Löcher von der Mitte zum Rand hin zunehmen. Diese Maßnahme trägt der Tatsache Rechnung, dass am Rand der erfindungsgemäßen Ventilanordnung größere Luftgeschwindigkeiten auftreten und größere Luftmengen durchtreten als in der Mitte .

In Figur 5 ist die erfindungsgemäße Ventilanordnung von außen in perspektivischer Ansicht dargestellt.

^"Im" Bereich des Zylindermantels wird das entsprechende Stahlnetz ( 11 ) in Verbindung mit dem Außengewebe über eine Spannzange ( 7 ) auf den Zylinderring ( 1 ) aufgespannt.

In Figur 6 ist die Spannzange ( 7 ) in perspektivischer Ansicht gezeigt.

Die erfindungsgemäße Ventilanordnung ist in jede Anlage einsetzbar, die die entsprechenden geometrischen Abmessungen und einen Antrieb für die Kolbenstange aufweist.

Es ist ebenfalls möglich, den Kolben ( 4 ) nicht über eine Kolbenstange in oszillierende Bewegung zu versetzen, sondern über ein außerhalb der erfindungsgemäßen Ventilanordnung oszillierend umpolbares Magnetfeld. Die Wahl der Herstellungsmaterialien muss für diesen Fall angepasst werden.

In der Figur 7 ist ein detaillierter Schnitt durch einen erfindungemäßen Kompressor gezeigt.

Oberhalb und unterhalb der Antriebswelle ( 13 ) ist jeweils ein erfindungsgemäßes Ventil im Schnitt erkennbar. Auf die aus den Figuren 1 bis 6 gebrauchten Bezugszeichen wurde hier aus Gründen der übersichtlicheren Darstellung verzichtet. Die Antriebswelle ( 13 ) läuft in einen schräg angesetzten Wellenstummel ( 14 ) aus. Dieser Wellenstummel ( 14 ) sorgt durch seine, in Bezug zur Antriebswelle ( 13 ), schräge Stellung dafür, dass die Antriebsscheibe ( 15 ) in Verbindung mit dem Mitnehmerring ( 16 ) und der Abdeckscheibe ( 17 ) bei der Rotation der Antriebswelle ( 13 ) eine taumelnde Bewegung ausführt. Ein-auf den Wellenstummel ( 14 ) aufgesetztes Zylinderrollenlager überträgt hierbei bei einer Drehung der Antriebswelle ( 13 ) die Neigung des Wellenstummels ( 14 ) auf diese angrenzenden Bauteile. Die Sicherung dieser Bauteile wird durch eine gesicherte Mutter oder äquivalente Maschinenelemente erreicht. Diese taumelnde Bewegung wird jeweils durch die, in den Mitnehmerring ( 16 ) eingelassene, Kolbenlagerschale ( 18 ) , den Kolbenlagerring ( 19 ) und den Kolbenlagerrücken ( 20 ) auf die jeweilige Kolbenstange ( 6 ) übertragen. Diese Bauteile, die im Zusammenspiel die Wirkung einer taumelnden Scheibe haben, erzwingen die Hin- und Herbewegung der am Umfang des Kompressors verteilten Kolben.

Die entsprechenden Ventile werden somit ebenfalls durch die Bewegung der Taumelscheibe bei einer Drehung der Antriebswelle ( 13 ) betätigt. Die betätigten Kolben ( 4 ) saugen dabei bei jeder Bewegung das entsprechende Arbeitsmedium entweder über den Zylinderdeckel ( 2 ) oder den Zylinderboden ( 3 ) an und stoßen es über den Zylinderring ( 1 ) aus. Der Luftauslass ist in der Figur am Beispiel des unteren Ventils gesondert bezeichnet.

In der Figur 8 ist die in der Figur 7 im Schnitt gezeigte Anordnung in perspektivischer Gesamtansicht dargestellt. Bei der in der Figur 9 gezeigten perspektivischen Ansicht ist die, die Taumelscheibe bildende, Anordnung der verschiedenen Scheiben und Ringe weggelassen. Es sind lediglich die Kolbenlagerschalen ( 18 ) der 8 am Umfang verteilten Ventile und zugehörenden Kolben ( 4 ),bzw. Kolbenstangen ( 6 ), zu erkennen.

In der Figur 10 ist die perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Kompressors in der Seitenansicht gezeigt. Hierbei sind zusätzlich noch die Kolbenlagerschalen ( 18 ) weggelassen. Zu erkennen sind nunmehr die in den Kolbenlagerschalen ( 18 ) über die Kolbenlagerringe ( 19 ) und die Kolbenlagerrücken ( 20 ) geführten Kolbenstangen ( 6 ).

In der Figur 11 ist ein Schnitt durch eine Tandem - Anordnung eines erfindungsgemäßen Kompressors gezeigt.

Hierbei werden zwei Kompressoren, wie sie oben beschrieben wurden, von einer gemeinsamen Antriebswelle angetrieben. Die Antriebswelle selbst erfährt ihren Antrieb über ein Winkelgetriebe. Bei dieser Anordnung ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise.

Bezuqszeichenliste

( 1 ) Zylinderring

( 2) Zylinderdeckel

( 3) Zylinderboden

( 4) Kolben

( 5) Graphitring

( 6) Kolbenstange

( 7) Lochring ( Spannzange )

( 8) Stahlnetz

( 9) Ventilkugel

( 10 ) Ventilkugelsitz

( 11 ) Stahlnetz

( 12 ) Lochblech

( 13 ) Antriebswelle

( 14 ) Wellenstummel

( 15 ) Antriebsscheibe

( 16 ) Mitnehmerring

( 17 ) Abdeckscheibe τ 18 ) Kolbenlagerschale

( 19 ) Kolbenlagerring

( 20 ) Kolbenlagerrücken

Claims

Ansprüche

Anspruch 1 :

Taumelscheibenkompressor zum Komprimieren von flüssigen und / oder gasförmigen Medien , mit den folgenden Merkmalen:

a ) eine, von einer in der Längsachse eines zylinderförmigen Gehäuses verlaufenden Antriebswelle ( 13 ) angetriebene, Taumelscheibe betätigt die Hubkolben ( 4 ) einer Mehrzahl von am Umfang des Gehäuses verteilten zylinderförmigen Ventilanordnungen, b ) die Hubkolben ( 4 ) bewegen sich oszillierend in den jeweiligen Ventilanordnungen, c ) der Zylinderboden ( 3 ), der Zylinderdeckel ( 2 ) und der

Zylinderring ( 1 ) der Ventilanordnungen umfassen eine Vielzahl von Ventilsitzen ( 10 ), die jeweils über Schließkörper ( 9 ) verschließbar sind, d ) der Zustrom der Medien erfolgt wechselweise über den

Zylinderboden ( 3 ) oder den Zylinderdeckel ( 2 ), wobei die komprimierten Medien über den Zylinderring ( 1 ) ausgestoßen werden.

Anspruch 2:

a ) zwei, von einer in der Längsachse eines zylinderförmigen Gehäuses verlaufenden Antriebswelle ( 13 ) angetriebene, Taumelscheiben betätigen die Hubkolben ( 4 ) einer Mehrzahl von am Umfang des Gehäuses verteilten zylinderförmigen Ventilanordnungen, wobei die Taumelscheiben auf den beiden Enden der Antriebswelle ( 13 ) angebracht sind und der Antrieb der Antriebswelle ( 13 ) selbst über ein in der Mitte der Antriebswelle ( 13 ) krafteinleitendes Winkelgetriebe erfolgt, b ) die Hubkolben ( 4 ) bewegen sich oszillierend in den jeweiligen Ventilanordnungen, c ) der Zylinderboden ( 3 ), der Zylinderdeckel ( 2 ) und der

Anspruch 3:

Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderförmigen Ventilanordnungen einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

Anspruch 4:

Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderförmigen Ventilanordnungen einen Querschnitt aufweisen der die Form einer vesica piscis ( Fischblase ) hat.

Anspruch 5:

Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderförmigen Ventilanordnungen einen Querschnitt aufweisen der eine beliebige Form hat Anspruch 6:

Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderförmigen Ventilanordnungen einen Querschnitt aufweisen der untereinander verschieden ist.

Anspruch 7:

Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ganze Kompressor oder Teile davon aus Aluminium und / oder Magnesium und / oder Carbon hergestellt sind.

Anspruch 8:

Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitze ( 10 ) und die Schließkörper ( 9 ) so gestaltet sind, dass die Schließkörper ( 9 ) in den Ventilsitzen ( 10 ) einen freien Bewegungsraum aufweisen.

Anspruch 9:

Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließkörper ( 9 ) in den Ventilsitzen ( 10 ) über ein darüber gespanntes Stahlnetz ( 8 ), bzw. ( 12 ) gesichert sind.

Anspruch 10:

Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließkörper ( 9 ) in den Ventilsitzen ( 10 ) zusätzlich über ein, dem Stahlnetz vorgelagertes Lochblech ( 12 ) gesichert sind. Anspruch 11 :

Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochblech ( 12 ) Bohrungen aufweist, deren Durchmesser von der Mitte des Lochblechs ( 12 ) nach außen zunimmt.

Anspruch 12:

Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitze ( 10 ) als Ventilkugelsitze ( 10 ) und die Schließkörper ( 9 ) als Ventilkugeln ( 9 ) ausgebildet sind.

Anspruch 13:

Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ventil kugelsitz ( 10 ) am Grund einen Bohrerwinkel von 118 Grad aufweist.

Anspruch 14:

Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das über den Zylinderring ( 1 ) gespannte Stahlnetz ( 11 ) über eine Spannzange ( 7 ) fixiert wird.

Anspruch 15:

Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubkolben ( 4 ) magnetisch bewegt wird.