DE10143592A1

DE10143592A1 - Kurbelgehäuse für einen Kompressor

Info

Publication number: DE10143592A1
Application number: DE2001143592
Authority: DE
Inventors: Juergen Schmidt; Dirk Roeck; Horst Grindler
Original assignee: Duerr GmbH and Co KG Luft und Processor Technik
Current assignee: Duerr Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2021-09-06
Also published as: DE10143592C2

Abstract

Ein Kurbelgehäuse für einen Kompressor umfaßt ein Gehäuse-Endteil (12) mit einer im wesentlichen ringförmigen Randwand (16), die mit einer Ansetzseite an ein Motorgehäuse (64) ansetzbar ist. An einer Zylinderbasis (24) ist ein Zylinder (60) befestigbar. Die Randwand (16) und eine Zylinderbasis (24) sind ein einstückiges Teil. Ein Gehäuse-Vorderteil (14) ist identisch mit dem Gehäuse-Endteil (12) und bildet mit diesem ein im wesentlichen geschlossenes Kurbelgehäuse.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurbelgehäuse für einen Kompressor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Kompressoren gibt es bekanntlich in stark unterschiedlichen Größen. Gewöhnlich sind die Gehäuse derartiger Kompressoren, einschließlich der Kurbelgehäuse, an die jeweilige Größe des Kompressors speziell angepaßt. Dies ist jedoch eine teure Lösung, da viele verschiedene Gussformen für die einzelnen Gehäuse hergestellt werden müssen. Es wäre von Vorteil, zumindest das Kurbelgehäuse so zu gestalten, dass es unter Verwendung von einem bis zwei Bauteilen bei einer ganzen Klasse von Kompressoren verwendbar ist.
Dies hat sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gemacht.
Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, dass ein Grundbauteil, nämlich das Gehäuse-Endteil mit einer im wesentlichen ringförmigen Randwand, die mit einer Ansetzseite an ein Motorgehäuse ansetzbar ist, und einer Zylinderbasis, an der ein Zylinder befestigbar ist, als einstückiges Teil ausgebildet ist. Durch Gießen, insbesondere Druckgießen, oder durch Spritzgießen kann dieses Bauteil preiswert und präzise hergestellt werden.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.
Das vollständige Kurbelgehäuse besteht lediglich aus zwei Teilen: Dem bereits erwähnten Gehäuse-Endteil und einem Gehäuse-Vorderteil, das an der zum Motorgehäuse entgegengesetzten Seite in des Gehäuse-Endteil eingreift (Anspruch 2). Dieser Aufbau aus zwei Teilen vereinfacht die Herstellung des Gehäuses sehr.
Die Zylinderbasis steht gewöhnlich in mindestens einer axialen Richtung (der Richtung der Kurbelwelle) über die Randwand über (Anspruch 3). Damit kann ein relativ großer Zylinder bei kleiner axialer Abmessung des Kurbelgehäuses untergebracht werden.
Die Zylinderbasis ist bevorzugt unsymmetrisch mit der Randwand verbunden, d. h. sie steht axial in Richtung des Vorderteils (von der Ansatzseite wegweisender Richtung) weiter über als in der entgegengesetzten Richtung (Anspruch 4). Diese Bauweise ermöglicht einen großen Gehäuseinnenraum, der im Fall einer Mehrzylindermaschine eine axiale Versetzung der Pleuelstangen ermöglicht.
Am bevorzugtesten ist aus diesen Gründen die Zylinderbasis von solcher Größe und Unsymmetrie bezüglich der im wesentlichen ringförmigen Randwand, daß sie über einen Deckel übersteht, der das von der Ansetzseite abgewandte Ende des Gehäuse-Vorderteils schließt (Anspruch 5).
Gehäuse-Vorderteil und Gehäuse-Endteil werden mit einer Mehrzahl von Verbindungsmitteln (in der Regel Schrauben) aneinander befestigt (Anspruch 6). Gewöhnlich sind mehrere, insbesondere zwei, drei oder vier Verbindungsstellen vorgesehen. Dies sorgt für eine stabile symmetrische Verbindung.
In einer speziellen, besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Gehäuse-Vorderteil und Gehäuse-Endteil vollständig identisch ausgebildet, wodurch zwei Zylinderbasen an dem Kurbelgehäuse bereitgestellt werden (Anspruch 7). Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders wirtschaftliche Bauweise der Kurbelgehäuse, da nur eine Gießform gefertigt werden muss.
Dabei kann das Gehäuse-Vorderteil bzw. -Endteil zwei Ausnehmungen der Randwand aufweisen, von denen eine erste radial innerhalb der jeweiligen Zylinderbasis sitzt und eine zweite in Umfangsrichtung versetzt ist (Anspruch 8). Dieses Merkmal sorgt für einen großen Durchtrittsquerschnitt der Zylinderbasis und für eine ungehinderte Bewegung des Zylinderantriebs in dem Kurbelgehäuse, auch wenn zwei Zylinder vorliegen.
Die zwei Ausnehmungen der Randwand sind bevorzugt um 60°, 90° oder 180° versetzt (Anspruch 9). Dies sind besonders günstige Öffnungswinkel für zwei Zylinder, die mit dem gleichen Winkel wie die Ausnehmungen gegeneinander versetzt sind.
Weiter weisen die Ausnehmungen bevorzugt sowohl in Umfangsrichtung (Anspruch 10) als auch in axialer Richtung (Anspruch 11) etwa gleiche Abmessungen auf.
Anspruch 12 verdeutlicht gibt eine bevorzugte Realisierung des Kurbelgehäuses aus zwei identischen Bausteinen an.
Um aus dem Kurbelgehäuse mit zwei Zylinderbasen ein Kurbelgehäuse für einen Einzylinder-Kompressor zu machen, kann auf eine Zylinderbasis des Gehäuses einfach ein Blinddeckel montiert werden (Anspruch 13). Dies gestattet auch in diesem Fall die Verwendung von nur einem Bauteiltyp für das Kurbelgehäuse.
Alternativ kann für einen Einzylinder-Kompressor ein Gehäusevorderteil verwendet werden, das keine Zylinderbasis aufweist (Anspruch 14). Dies ist eine ästhetischere, aber teurere Lösung, da zwei Gießformen gefertigt werden müssen.
Besonders bevorzugt bestehen sowohl das Gehäuse-Vorderteil als auch das Gehäuse-Endteil aus einem Metalldruckguß, insbesondere Aluminiumdruckguss (Anspruch 15). Dieser ist relativ preiswert und dennoch präzise und liefert ein stabiles Gehäuse.
Die Zylinderbasis kann unterschiedliche Randkonturen aufweisen, z. B. kann sie rund sein. Aus konstruktiven Gründen (Anbringen von Befestigungsschrauben) ist die Randkontur jedoch bevorzugt quadratisch (Anspruch 16).
Weiter liegt die Zylinderbasis im allgemeinen parallel zu einer Tangentialfläche der Randwand (Anspruch 17).
An der Randwand des Gehäuse-Endteils oder -Vorderteils ist normalerweise eine ringförmige Bodenwand angeformt, die am Motorgehäuse befestigt werden kann bzw. an der auf der entgegengesetzten Seite ein Deckel befestigt werden kann (Anspruch 17).
Die Bodenwand kann zwei Sätze von Befestigungsbohrungen aufweisen, die unter 45° versetzt sind (Anspruch 18). So kann wahlweise eine V-Maschine (die Zylinder sind beide unter einem Winkel von 45° bezüglich der Standfläche angeordnet) oder eine L-Maschine (ein Zylinder liegt horizontal, der zweite vertikal) zusammengebaut sein.
Die Randwand des Kurbelgehäuses ist vorzugsweise zylindrisch ist (Anspruch 20), was für einen kompakten Aufbau sorgt.
Durch die beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können mit höchstens zwei Bausteinen beispielsweise Kurbelgehäuse von Kompressoren mit einem Fördervolumen von etwa 15 bis 100 l/min bei 5 bar hergestellt werden. Bei derartigen Kompressoren handelt es sich im allgemeinen um ölfreie Kompressoren, die z. B. in Zahnarztpraxen oder im graphischen Gewerbe verwendet.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung beschrieben, in welcher
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Kurbelgehäuses darstellt, das aus zwei identischen Bausteinen aufgebaut ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Kompressors mit einem "L"-förmigen Kurbelgehäuse ist, an welchem die Zylinderköpfe angebracht sind;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Kompressors mit einem "V"-förmigen Kurbelgehäuse ist, an welchem die Zylinder und Zylinderköpfe angebracht sind;
Fig. 4 eine Aufsicht auf den Kompressor von Fig. 3 ist;
Fig. 5 eine Vorderansicht eines einzylindrischen Kompressors ist, bei dem eine von zwei Zylinderbasen mit einem Blinddeckel verschlossen ist:
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines einzylindrischen Kompressors ist, bei dem nur ein Bauteil des Kurbelgehäuses eine Zylinderbasis aufweist;
Fig. 7 eine Aufsicht auf den Kompressor von Fig.6 ist; und
Fig. 8 eine Seitenansicht des Kompressors von Fig. 6 ist.
In Fig. 1 bezeichnet 10 insgesamt ein Kurbelgehäuse, das in einer Explosionsansicht gezeigt ist. Dabei ist ein Gehäuse-Endteil 12 völlig identisch mit einem Gehäusevorderteil 14. Beide Teile weisen eine zylinderförmige Randwand 16, 18, eine daran unter einem Winkel von 90° angegossene Bodenwand 20, 22 in Form einer Kreisringscheibe und eine Zylinderbasis 24, 26 mit quadratischem Umfang auf, wobei die beiden Gehäuseteile als jeweils einstückiger Aluminiumdruckguss vorliegen.
Ansätze 27 der Gehäuseteiles 12, 14 haben angeformte Augen 27 mit Durchgangsbohrungen 28.
Die zylindrische Randwand 16, 18 der Gehäuseteile 12, 14 weist zwei Ausnehmungen 30, 32 auf, von denen eine erste 30 radial innerhalb der jeweiligen Zylinderbasis sitzt und eine zweite 32 in Umfangsrichtung um 90° zur ersten versetzt ist. Beide Ausnehmungen 30, 32 weisen die gleiche Größe auf, so daß eine Ausnehmung 30 des einen Gehäuseteiles zusammen mit einer Ausnehmung 32 des anderen um 90° gedrehten Gehäuseteiles ein Rechteck oder ein Quadrat mit durchgehenden Seiten bildet.
Die Bodenwände 20, 22 weisen zwei Sätze von Befestigungsbohrungen 34, 36 auf, die um 45° versetzt sind. Auf diese Weise kann das Kurbelgehäuse entweder in L-Form, wie gezeigt, oder in V-Form an einem Motorgehäuse 64 (siehe Fig. 3) befestigt werden. Weiter weisen sie zwischen den Befestigungsbohrungen 34, 36 Kühlöffnungen 38 auf.
Die Zylinderbasen 24, 26 weisen einen quadratischen Umfang und eine Seitenwand 42 auf, die in axial gegenüberliegenden Abschnitten Ausnehmungen 44 in Form eines zur Randwand 18 passenden Kreisabsschnitts aufweisen.
Die Zylinderbasen 24, 26 stehen bezüglich der Richtung der Achse 40 in Richtung Gehäusemitte weiter über die Randwand 16, 18 über als in von der Gehäusemitte wegweisender Richtung. Dabei liegt ihre Grundfläche parallel zu einer Tangentialfläche der Randwand 16, 18.
Vier Bohrungen 46 ermöglichen das Anschrauben eines Zylinders 60 (siehe Fig. 2). Stege 47 erhöhen die mechanische Festigkeit der Zylinderbasis 24, 26.
Die Zylinderbasen 24, 26 sind um 90° symmetrisch gegeneinander versetzt. Allgemein geht das Gehäuse-Endteil 12 durch ein Umsetzen um 180° und eine anschließende Drehung um die Achse 40 um 90° in das Gehäuse-Vorderteil 14 über. Dabei sind das Gehäuse-Endteil 12 und das Gehäuse-Vorderteil 14 durch vier die Bohrungen 28 durchsetzende Schrauben 30 und vier Schraubenmuttern 31 aneinander befestigt.
Das in Fig. 1 gezeigte Kurbelgehäuse ist ein Kurbelgehäuse für einen oder zwei Zylinder 60, 62, je nachdem, ob ein Blinddeckel 92 (siehe Fig. 5) verwendet wird oder nicht.
Fig. 2 zeigt die perspektivische Ansicht eines zusammengebauten Kompressors 70 mit dem Kurbelgehäuse 10. Dabei ist das Gehäuse-Endteil 14 über seine Bodenwand 20 (nicht zu sehen) in L-Anordnung am Gehäuse 64 eines Elektromotors befestigt. Das Gehäuse-Vorderteil 12 ist mit einem Gitterdeckel 66 versehen, hinter dem ein Lüfterrad 68 angeordnet ist.
Auf den Zylinderbasen 24, 26 befinden sich Zylinder 60, 62 und Zylinderköpfe 61, 63 mit Wärmetauscherrippen 58, 59. Die axiale Versetzung der Zylinder 60, 62, die sich aus dem Aufbau des Kurbelgehäuses aus zwei identischen Teilen 12, 14 ergibt, entspricht der axialen Versetzung der Exzenterflächen der Kurbelwelle.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Kompressors 80. Dabei ist das Kurbelgehäuse 10 um 45° bezüglich des Kurbelgehäuses 10 von Fig. 2 versetzt am Motorgehäuse 64 angebracht, liegt also in V-Form vor die relative Lage des Gehäuse-Endteil 12' zum Gehäuse- Vorderteil 14' ist aber die gleiche wie beim Kompressor 70 von Fig. 2.
Fig. 4 zeigt eine Aufsicht auf den Kompressor von Fig. 3. Die axiale Versetzung der Zylinderbasen 24, 26 ist in dieser Darstellung besonders gut zu erkennen.
Fig. 5 zeigt einen Kompressor 90, bei dem nur eine Zylinderbasis 26 einen Zylinder 60 trägt. Die andere Zylinderbasis 24 ist mit einem Blinddeckel 92 verschlossen. Die übrigen Teile des Kompressors 90 entsprechen den gleichartigen Teilen in Fig. 2 und Fig. 3.
Eine alternative Ausführungsform für einen Kompressor 100 mit nur einem Zylinder ist in Fig. 6 gezeigt. Das am Motorgehäuse 64 befestigte Gehäuse-Endteil 12 ist das gleiche wie dasjenige von Fig. 1. Ebenfalls gleich ist die Zylinderbasis 24, auf der ein Zylinder 102 und ein Zylinderkopf 106 angeordnet sind. In diesem Fall besteht jedoch das Kurbelgehäuse nicht mehr aus zwei identischen Teilen: Das Gehäuse-Vorderteil 104 weist vielmehr keine Zylinderbasis auf. Die Randwand 108 hat an der Stelle, wo das Gehäuse-Endteil 12' eine Ausnehmung 109 aufweist, die nicht von einer Zylinderbasis überdeckt wird, einen komplementären Vorsprung 110.
Fig. 7 zeigt den Kompressor von Fig. 6 in einer Ansicht von oben.
Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht des Kompressors von Fig. 6. Darin sind das Überstehen der Zylinderbasis 24' des Gehäuse-Endteils 12' über einen Deckel 66' des Gehäuse- Vorderteils 104 sowie der Vorsprung 110 der Randwand 108 des Gehäuse-Vorderteils 104 zur Abdeckung der Ausnehmung 109 des Gehäuse-Endteils 12' besonders gut zu erkennen.

Claims

1. Kurbelgehäuse für einen Kompressor, umfassend ein Gehäuse-Endteil (12; 12') mit einer im wesentlichen ringförmigen Randwand (16), die mit einer Ansetzseite an ein Motorgehäuse (64) ansetzbar ist, und einer Zylinderbasis (24), an der ein Zylinder (60) befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Randwand (16) und die Zylinderbasis (24) ein einstückiges Teil bilden.

2. Kurbelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Ansetzseite abgelegene offene Seite des Gehäuse-Endteils (12) ein Gehäuse-Vorderteil (14; 104) trägt.

3. Kurbelgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbasis (24) über die Randwand (16) in mindestens einer axialen Richtung übersteht.

4. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbasis (24) über die Randwand (16) in von der Ansetzseite wegweisender axialer Richtung weiter übersteht als in zur Ansetzseite weisender axialer Richtung.

5. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbasis (24) über einen Deckel (66'), welcher das von der Ansetzseite abgewandte Ende des Gehäuse-Vorderteils (104) schließt, in von der Ansetzseite wegweisender Richtung übersteht.

6. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse-Vorderteil (14; 104) durch eine Mehrzahl von Verbindungsmitteln (28, 30, 31) an dem Gehäuse-Endteil (12; 12') befestigt ist.

7. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse-Vorderteil (14) identisch mit dem Gehäuse-Endteil (12) ausgebildet ist, wodurch zwei Zylinderbasen (24, 26) an dem Kurbelgehäuse bereitgestellt werden.

8. Kurbelgehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse-Vorderteil (14) und das damit identische Gehäuse-Endteil (12) zwei Ausnehmungen (30, 32) der Randwand (16; 18) aufweisen, von denen eine erste (30) radial innerhalb der jeweiligen Zylinderbasis sitzt und eine zweite (32) in Umfangsrichtung zur ersten (30) versetzt ist.

9. Kurbelgehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz in Umfangsrichtung etwa 60°, etwa 90° oder etwa 180° beträgt.

10. Kurbelgehäuse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (30, 32) in Umfangsrichtung etwa gleiche Abmessungen haben.

11. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (30, 32) in axialer Richtung etwa gleiche Abmessungen aufweisen.

12. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse-Endteil (12) solche Geometrie aufweist, daß es durch Drehung um eine transversale Achse um 180° und eine anschließende Drehung um 90° um die Gehäuseachse (40) mit dem Gehäuse- Vorderteil (14) zur Deckung gebracht werden kann.

13. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zylinderbasis (24) mit einem Blinddeckel (92) verschlossen ist.

14. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäusevorderteil (104) für einen 1-Zylinderkompressor keine Zylinderbasis aufweist.

15. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse-Endteil (12; 12') und das Gehäuse-Vorderteil (14; 104) jeweils ein einstückiges Metallgußteil oder Spritzgießteil sind, vorzugsweise ein Aluminiumgußteil.

16. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbasis (24, 26) quadratische Randkontur aufweist.

17. Kurbelgehäuse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbasis (24, 26) parallel zu einer Tangentialfläche der Randwand (16, 18) liegt.

18. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse-Endteil (12; 12') eine ringförmige Bodenwand (20, 22) angeformt ist.

19. Kurbelgehäuse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand (20, 22) zwei Sätze Befestigungsbohrungen (34, 36) aufweist, die in Winkelrichtung der Gehäuseachse versetzt sind, vorzugsweise unter 45° versetzt sind.

20. Kurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Randwand (16, 18) zylindrisch ist.