DE3032518C2 - Ölfreier Verdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen ölfreien Verdichter mit folgenden Merkmalen:

• - ein Kurbelgehäuse;
• - mindestens ein auf dieses aufgesetzter Zylinderblock mit einem diesen nach oben abschließenden Zylinderkopf
• - eine von einer Motorwelle angetriebene, im Kurbelgehäuse um eine Umlaufachse umlaufende Kurbel;
• - eine normal zur Umlaufachse verlaufende Verdichtungsbohrung in jedem Zylinderblock;
• - ein von der Kurbel angetriebener, in der Verdichtungsbohrung hin- und herbewegter Kolben;
• - im Kurbelgehäuse läuft ein von der Motorwelle angetriebener Lüfter um;
• - das Kurbelgehäuse weist Kühllufteintrittsöffnungen auf und ist kühlluftdurchströmt;
• - am Zylinderblock eine untere, ebene Kurbelgehäusefläche und eine obere, ebene Zylinderkopffläche;
• - Ansaug- und Auslaßöffnungen, die über Ventile mit der Verdichtungsbohrung in Verbindung stehen;
• - Kühlluftausnehmungen mindestens am Zylinderblock.

Derartige ölfreie Verdichter werden zum Verdichten von Gasen, insbesondere von Luft, z. B. für die medizinische Technik, für pneumatische Steuerungen oder für die Lebens­ mittelindustrie verwendet. Medizinische Anwendung besteht z. B. beim Antrieb von Bohrern zur Zahnbehandlung, bei Wasser-Luft-Zerstäubern, bei medizinischen Druckluft­ kammern oder bei Geräten für künstliche Beatmung. In der Nahrungsmittelindustrie wird derartige ölfreie Druckluft z. B. als Trocknungsluft, für Verpackungsmaschinen oder zur Brotteigfermentation verwendet. Allgemeine technische Anwendung besteht z. B. bei Briefsortieranlagen, bei der Belüftung von galvanischen und chemischen Bädern und Aquarien, bei der pneumatischen Steuerung von Werkzeug- und anderen Maschinen, bei der Filmbeschichtung oder bei der Belüftung von Computern.

Aus DE-OS 26 19 561 ist ein Kolbenverdichter bekannt, der in Boxeranordnung zwei Zylinder aufweist, die konzentrisch auf dem äußeren Mantel der Zylinderblöcke niedrige Kühlrippen aufweisen. Auf der gemeinsamen Welle von Motor und Kurbeln ist außerhalb des eigentlichen Kurbelgehäuses außen ein Gebläse angeordnet, welches über ein äußeres Blechgehäuse Kühlluft quer zur Zylinderachse über die Kühl­ flächen der Zylinderblöcke bläst. Lufteinlaßfilter sind großvolumig außerhalb der Zylinderköpfe angeordnet. Die Nutzluftleitungen, insbesondere für die Druckluft liegen außerhalb als Rohrleitungen. Dadurch nimmt die Anordnung relativ zur Leistung des Verdichters sehr viel Raum in Anspruch.

Aus GB-PS 933 973 ist eine verbesserte Kompressoranordnung bekannt, bei der gezeigt wird, wie um quaderförmige Kurbel­ gehäuse mehrere Zylinder in Reihen und/oder unter Winkeln zueinander und/oder in Boxeranordnung untergebracht werden können. Die Druckluftleitungen liegen außerhalb der Zylinder. Über die Kühlung ist nichts für die Erfindung Relevantes aus dieser Druckschrift zu entnehmen.

GB-PS 216 157 zeigt eine Anordnung zur Kühlung eines Luftkompressors, bei der auf einem Zwei-Zylinder-Gehäuse, welches in der Kurbelachsenebene geteilt ist, zwei intergral geformte Zylinder ausgebildet sind, welche außen in Richtung der Zylinderlängsachsen verlaufende Kühlrippen haben. Diese sitzen in einem äußeren Kühlluftmantel. Die Kühlluft wird von einem außerhalb des Kompressors auf der Hauptachse sitzenden Gebläse über Rohrleitungen und Gehäuseteile von der oberen Seite der Zylinder außen zu­ geführt und oberhalb des Kurbelgehäuseteiles nach unten ins Freie austreten gelassen.

Aus US-PS 3,894,855 ist ein Kompressor-Einlaß-Filter bekannt, welches in einer größeren Ansaugbohrung im oberen Abschlußdeckel des zweizylindrigen Gesamtmaschinenblocks eine Filterausnehmung aufweist, durch die ein Filter bis in eine zum Einlaß führend Gehäuseausnehmung ragt. Die Filter­ bohrung erstreckt sich oben in einen mit dem Zylinderkopf einstückig ausgebildeten Nippel, der ein Schraubgewinde hat, auf den eine Kupplung für eine Einlaßleitung schraubbar ist.

Aus US-PS 2,899,130 ist ein Kompressor bekannt, der in ein Zentralgehäuse um die Hauptwelle unmittelbar am Motor lie­ gend zwei exzenterartige Kurbelscheiben hat, die die Kolben in Boxeranordnungen von zwei Zylindern betätigen. Auf einer Verlängerung der Hauptwelle sitzt in einem axial angeflanschten Lüftergehäuseteil ein Lüfterrad, welches Kühlluft über im Lüftergehäuse in etwa in Achsrichtung liegende Kühlrippen in das Kurbelgehäuse treibt. Im Lüftergehäuse und im Kurbelgehäuse sind großvolumige Ringausnehmungen für Nutzluft vorgesehen. Die Zylinder sind in das Hauptgehäuse als Zylinderelemente eingesetzt und haben im inneren Bereich in Längsrichtung der Kolbenachse verlaufende Kühlrippen, die mit einer etwas beabstandeten Ringwand Kühlluftkanäle begrenzen. Diese enden im Abstand in Richtung auf die Hauptachse unterhalb der zylinderkopf­ artigen Deckel. In den Zylinderkopfdeckeln sind im wesentlichen quer verlaufende Nutzluftbohrungen kleinen Querschnitts angeordnet, die die komprimierte Luft zu den Ringkanälen führen. Im Zylinderkopf sind die Rückschlagventile für Ansaugen und Druckluftauslaß des Kompressionsraum angeordnet. Die Kühlluft strömt im Ringbereich um das kompressorseitige Ende des Motors aus dem Kurbelgehäuse. Die die Laufbuchsen aufnehmenden Elemente des Gehäuses sind zum großen Teil in das Zentral­ gehäuse integriert. Die Lage und Orientierung von Kühlluft­ ausnehmungen und Nutzluftausnehmungen richtet sich nach den jeweils örtlichen Gegebenheiten der Gesamtgehäusegestaltung und folgt keinem einheitlichen Richtungsprinzip, sondern mehr der Ausbildung eines im wesentlichen zylindrisches Aggregat mit Handgriff für den leichten Transport, in dem Kühlluftteile und Elektromotor die äußere Form bestimmen.

Die im Prüfungsverfahren genannten und erörterten Druckschriften US-PS 1,446,291; US-PS 2,765,976; DE-PS 1 23 467 und DE-GM 18 64 401 zeigen zwar auch Kompressoren, kommen jedoch dem Erfindungs­ gegenstand nicht näher als die vorn abgehandelten Schriften.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen herstellungs- und benutzungstechnisch verbesserten, in kompakter Bauweise gestalteten Kompressor vorzuschlagen, bei dem vor allem die Kühlluft- und Nutzluftführung und die Anordnung von Ausnehmungen besonders übersichtlich gestaltet ist und das Kurbelgehäuse so ausgebildet ist, daß es wahlweise für einen Ein-Zylinder- oder einen Zwei-Zylinder-Kompressor verwendbar ist.

Die Erfindung ist wegen mancher Gemeinsamkeiten von Einzelmerkmalen mit dem zuvor abgehandelten Stand der Technik in einteiliger Form in Anspruch 1 definiert, wobei außer den vorn genannten Merkmalen die folgenden Merkmale die Erfindung mitbestimmen:

• - der Zylinderblock enthält zwei in ihn eingeformte, großvolumige Nutzluftausnehmungen und in ihn eingeformte, z. Teil geschlossene, zur Kurbelgehäusefläche offene, durch Kühlrippen gebildete Kühlluftausnehmungen, die alle in Richtung der Zylinderblocklängsachse verlaufen;
• - die Kühlluft strömt vom Kurbelgehäuse direkt durch den Zylinderblock zum Zylinderkopf,
• - das Kurbelgehäuse weist zwei, einen Winkel miteinander einschließende Aufsetzflächen zum bedarfsweisen Aufsetzen von zwei gleichen Zylinderblöcken auf.

Dabei entstammen die Definitionen z. T. den Gemeinsamkeiten mit Konstruktionseinzelheiten der im folgenden angesprochenen Merkmale von vorstehend behandelten Schriften.

Die zu Beginn der Beschreibung aufgeführten Merkmale bis auf die die Gestaltung mit getrennt aufgesetztem Zylinderblock betreffenden sind bei sehr vielen Verdichtern, jedoch zumeist in unterschiedlicher Gestaltung realisiert. Vor allem bei der der Erfindung in vielen Teilbereichen am nächsten kommenden Konstruktion nach US-PS 2,899,130 ist eine im Zylinder- und im Kopfaufbau sowie in der Luftführung grundsätzlich unterschiedliche Anordnung gewählt, wobei auch der Lüfter außerhalb des eigentlichen Kurbelgehäuses liegt und die Kühlluft mit Hilfe von zur Motorwelle in Teilbereichen parallel verlaufende Rippen in das Kurbelgehäuse treibt. Die Laufbuchse des Kolbens hat ebenfalls in Achsrichtung verlaufende, außen angeformte Kühlrippen und bildet zusammen mit Teilen des Zylinders axial verlaufende Kühlluftausnehmungen, jedoch ist das Prinzip der günstigen Herstellungsmöglichkeiten bei konsequentem Einsatz längs verlaufender Kühlluft- und Nutzluftausnehmungen nicht erkannt, sondern die gesamte Gestaltung der Gehäuseteile auf einen sehr klein bauenden, nur mit zwei Kolben und Zylindern arbeitenden Doppelkolben-Kompressor gerichtet, wobei Kühlluft- und Nutzluftausnehmungen sich in vielen Bereichen in die verschiedensten Richtungen erstrecken. Bei einer solchen Ausführungsform sind die Kühlflächen auch der zylindrischen Laufbuchse relativ klein und nicht optimal gestaltet und es ist nicht in allen sich erhitzenden Bereichen auf möglichst gute Kühlung und Luftführung geachtet. Demgegenüber ist bei einem erfindungsgemäßen ölfreien Verdichter der Zylinderblock auf das Kurbelgehäuse mit sehr günstiger Gestaltung aufgesetzt und es sind mit großen Oberflächen gestaltete Kühlluftausnehmungen in Richtung der Zylinderblocklängsachse über eine große Längserstreckung vorhanden. Diese stehen auch mit dem Kurbelgehäuse in Verbindung. Durch die gleiche Erstreckungsrichtung der Zylinderausnehmungen ergeben sich besonders günstige Herstellungsmöglichkeiten. Auch hier ist das Kurbelgehäuse wie bei anderen Kompressoren kühlluftdurchströmt, wobei zusätzlich der Lüfter im Kurbel­ gehäuse raumsparend untergebracht ist. Das Kurbelgehäuse weist auch unmittelbar Kühllufteintrittsöffnungen auf.

An Stellen, an denen der Zylinderblock stabil ausgeführt sein muß, wie z. B. an Stellen, an denen Schrauben zur Be­ festigung angreifen, weist der Zylinderblock durchgehende Kühlluftdurchbrüche auf. An mechanisch weniger belasteten Stellen weist der Zylinderblock Kühlrippen auf, mit Rippen­ zwischenräumen, durch die durch das Kurbelgehäuse strömende Luft streicht. Durch diese Maßnahmen wird eine ausgezeich­ nete Kühlung der Druckluft erreicht, was eine hohe Fördermenge ermöglicht. Eine recht kompakte Bauweise des Kühlsystems ergibt sich auch durch den im Kurbelgehäuse - wie an sich allein bekannt - angeordneten, vom Motor angetriebenen Lüfter. Längslaufende Kühlrippen sind auch aus GB-PS 216 157 bekannt, jedoch nur unter einer getrennten Luftführungshaube, durch welche vom Zylinderkopf her von einem außenliegende Lüfterrad Luft geblasen wird, welche auch außerhalb des Kompressors abströmt und nicht durch das Kurbelgehäuse gelangt.

Der günstige Grundaufbau des Kompressors nach Anspruch 1 ermöglicht es in vorteilhafter Weiterbildung vorzusehen, daß im Kurbelgehäuse eine Druckkammer enthalten ist, welche im Bereich der Kante zwischen den beiden Aufsetzflächen verläuft und zwei Gehäuseluftkanäle aufweist und bei zwei aufgesetzten Zylinderblöcken diesen gemeinsam zugeordnet ist. Dabei werden die konstruktion- und herstellungs­ günstige Ausbildung weiterer Kanäle und das Konzept mit Wahlmöglichkeit für einen oder zwei Zylinder in synergetischer Weise genutzt. Es sind zwar bereits Verdichter bekannt, die wahlweise mit einem oder mit mehreren Zylindern betrieben werden können. Beim Betreiben mehrerer Zylindern sind jedoch Verbindungsleitungen zumindest auf der Druckluftseite erforderlich. Ein erfindungsgemäßer ölfreier Verdichter kann dagegen auf einfachste Weise wahlweise mit einem oder mit zwei Zylindern betrieben werden. An einem Kurbelgehäuse werden dann zwei identische Zylinderblöcke mit identischen Zylinderköpfen verwendet. Beide stehen mit der als Druckkammer dienenden Nutzluftkammer in der einen Gehäusewand durch jeweils einen Gehäuseluftkanal in Verbindung. Dadurch erübrigt es sich, besondere Verbindungsleitungen anbringen zu müssen. Wird nur ein Zylinder verwendet, so wird der eine Gehäuseluftkanal verschlossen.

Es sind auch schon Verdichter bekannt, bei denen Luft durch im Verdichtergehäuse integrierte Filter angesaugt wird. Die mit porösem Werkstoff zum Filtern der Luft gefüllten Räume stehen jedoch nicht in direkter Nachbarschaft zur Verdichtungsbohrung. Bei der Lösung nach US-PS 3,894,855 steckt das kompakte Filter auch in einer Kopf-Bohrung, jedoch unter einer Zuleitung od. dgl. In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Ansaugbohrung durch den Zylinderkopf durchgehend und im Zylinderblock ausgebildet ist und in sie ein Filter von der Zylinderkopfseite her eingesetzt ist. Dies erlaubt ein schnelles und einfaches Wechseln des Filters, was bei einem eingefüllten porösen Filterwerkstoff nicht möglich ist und bei Anordnung unter sonstigen Bauteilen nicht sehr gut zu erreichen ist. Bei einem erfindungsgemäßen Verdichter kann leicht stets sauber gereinigte Luft gefördert werden. Ein besonders geräuscharmer Lauf von der Ansaugseite her ergibt sich dann, wenn das Filter ein Papierfilter mit einem äußeren, oben durch eine am Zylinderkopf anliegende Dichtung abgeschlossenen Tragkorb ist.

Von Schubkolbenverdichtern von Kleinkältemaschinen her ist es schon bekannt, an das Bauteil, das die Verdichtungsboh­ rung enthält, eine Druckgasbohrung größeren Volumens anzugießen. In dieser Druckgasbohrung wird das im Umlauf geförderte und in der Verdichtungsbohrung pulsweise verdichtete Kühlmittel beruhigt. Eine solche Druckgasberuhigung ist auch bei ölfreien Verdichtern erwünscht, da dies zu einem ruhigeren Verlauf des Verdichters führt. Je größer das Volumen der Druckluft­ bohrung ist, desto ruhiger wird der Lauf des Verdichters. In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die in der Kurbelgehäusewand eingeformte Druckkammer mit in Richtung der Umlaufachse verlaufender Längsachse ausgebildet ist, die eine Anschlußbohrung aufweist, und mit einer im Zylinderblock eingeformten, mit der Verdichtungsbohrung in Verbindung stehenden Druckluftbohrung über einen Luftkanal in Verbindung steht, der teilweise als Gehäuseluftkanal in der Kurbelgehäusewand und teilweise als Blockluftkanal im Zylinderblock verläuft. Die Vergrößerung des Druckvolumens durch das Zuschalten der als Druckkammer bezeichneten Nutzluftkammer zur Druckluftbohrung führt aber auch zu einem großen Anlauf­ volumen, in das beim Anlaufen zunächst gegen Atmosphären­ druck gefördert wird, wodurch auch ein Einphasen-Elektro­ motor gut anlaufen kann, der zu schwach ist, um gegen den Enddruck im Anlaufzustand zu fördern. Mit einem erfindungsgemäßen Verdichter ist es aber auch möglich, statt einer Vergrößerung der Druckluftbohrung durch Zuschalten der Nutzluftkammer in der Kurbelgehäusewand eine Vergrößerung der Ansaugbohrung herbeizuführen.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Zylinderblock rechtwinklig zueinander stehende Begrenzungsflächen mit vier parallel und symmetrisch zur Zylinderblocklängsachse verlaufenden Kanten aufweist, daß in einem der Kantenbereiche die Ansaugbohrung und in einem zweiten Kantenbereich die Druckluftbohrung ausgebildet sind, die mit der Druckkammer über den Luftkanal in Verbindung steht, und daß in den zwei Kantenbereichen jeweils eine Schraubenbohrung und Kühlluftdurchbrüche verlaufen.

Die Erfindung sowie Weiterbildungen und Vorteile derselben werden im Folgenden anhand von durch Figuren veranschau­ lichten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines ölfreien Verdichters mit einem Kurbel­ gehäuse, in dem eine von einem Elektromotor angetriebene Kurbel mit zwei Pleueln und ein angetriebener Lüfter umläuft, mit zwei identischen Zylinderblöcken, zwei identischen Zungenventilplatten und zwei identischen Zy­ linderköpfen;

Fig. 2 schematische Teilschnittdraufsicht auf ein Kur­ belgehäuse mit zwei Zylindern mit Führung von Ansaugluft, Druckluft und Kühlluft;

Fig. 3 eine schematische Teilschnittvorderansicht eines Kurbelgehäuses mit zwei Zylindern, mit Führung von Druckluft und Kühlluft;

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Zylinderblock;

Fig. 5 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines Zy­ linderblocks;

Fig. 6 eine Ansicht eines Zylinderkopfes von unten;

Fig. 7 ein Teilschnitt durch einen Zylinderkopf ent­ lang der Linie 7-7 in Fig. 6;

Fig. 8 eine Aufsicht auf einen Zylinderkopf gemäß Fig. 6.

In Fig. 1 ist ein ölfreier Verdichter 10 mit einem Kurbel­ gehäuse 11, zwei Zylinderblöcken 12, zwei Zungenventil­ platten 13 und zwei Zylinderköpfen 14 dargestellt. Das Kur­ belgehäuse ist als ein in etwa quaderförmiges Aluminium­ gußteil ausgeführt. Im Inneren des Kurbelgehäuses laufen eine auf einer Motorwelle 15 befestigte Schwungscheibe 16 und ein Lüfterrad 17 um eine Umlaufachse 76 um. In einem ex­ zentrisch zur Motorwelle 15 an der Schwungscheibe 16 befe­ stigten Pleuellager 18 sind zwei Pleuel 19 drehbar gelagert. An jedem Pleuel 19 ist ein als Kolben 20 ausgebildetes Ver­ dichtungsglied mit einem Kolbenbolzen 21 schwenkbar befestigt. Der Elektromotor 22 ist normalerweise an der Hinterseite des Kurbelgehäuses 11 angeflanscht, was jedoch in der Explosions­ figur 1 nicht dargestellt ist, da hier Elektromotor 22 mit Motorwelle 15, Schwungscheibe 16 und Lüfterrad 17 außerhalb des Kurbelgehäuses eingezeichnet sind.

Die rechte und die untere Seite des in etwa quaderförmigen Kurbelgehäuses 11 sind geschlossen. Die Rückseite des Kur­ belgehäuses 11 weist eine Motorwellendurchtrittsöffnung 23 auf, die jedoch durch den angeflanschten Motor 22 verschlos­ sen ist. Die Vorderseite des Kurbelgehäuses ist durch einen mit Kühllufteintrittsöffnungen 24 versehenen Gehäusedeckel 25 verschlossen. Der Gehäusedeckel ist mit in Deckelbefestigungs­ gewinde 26 an der Kurbelgehäusevorderseite gedrehte Schrauben mit dem Kurbelgehäuse 11 verbunden. Die beiden restlichen Seiten des Kurbelgehäuses, also die obere und die linke Seite, weisen Kolbendurchtrittsöffnungen 27 auf, durch die untere Teile der Laufbuchsen 77 der Zylinderblöcke 12 in das Kur­ belgehäuse ragen. Durch die Kolbendurchtrittsöffnungen 27 wird auch vom Lüfter 17 durch die Kühllufteintrittsöffnungen 24 im Gehäusedeckel 25 gesaugte Kühlluft durchgeblasen.

Der Zylinderblock 12 weist Kühlluftausnehmungen und zwar Kühlrippen 28.12 mit Rippenzwischenräumen 29.12 und Kühlluft­ durchbrüche 30.12 auf. Kühlrippen 28.12 und Rippenzwischenräu­ me 29.12 befinden sich in mechanisch wenig beanspruchten Stellen des Zylinderblocks 12. Die Kühlluftdurchbrüche 30.12 befinden sich an den Stellen, an denen auch Schraubenbohrungen 31.12 ver­ laufen, durch die Schrauben 32, die in Schraubengewinde 33 im Kurbelgehäuse zur Befestigung des Zylinderblocks 12 ge­ dreht sind, verlaufen. Der Zylinderblock 12 weist in einer Ebene senkrecht zu seiner Zylinderblocklängsachse 34 in etwa quadratischen Querschnitt auf. Es sind drei Schrauben­ bohrungen 31 vorhanden, von denen zwei in benachbarten Ecken des Quadrates liegen und sich die dritte in der Mitte der Kante befindet, die der den beiden anderen Schraubenbohrun­ gen gemeinsamen Kante gegenüber liegt. Diese Dreipunkt­ befestigung gewährleistet eine einfache Herstellbarkeit der Befestigungsmittel und ein sicheres und schnelles Be­ festigen des Zylinderblocks auf dem Kurbelgehäuse 11. Diese einfache Befestigungsart ist durch den einfachen Gesamtauf­ bau des Verdichters ermöglicht, wie im weiteren erläutert werden wird.

Der Verlauf von Kühlrippen 28.12, Rippenzwischenräumen 29.12, Kühlluftdurchbrüchen 30.12 und Schraubenbohrungen 31.12 ist auch aus der Aufsicht auf einen Zylinderblock 12 gemäß Fig. 4 ersichtlich. In der Aufsicht gemäß Fig. 2 auf einen Ver­ dichter ist auf einem Teilumfang gestrichelt die Kolbendurch­ trittsöffnungsberandung 35 einer Kolbendurchtrittsöffnung 27 im Kurbelgehäuse 11, sowie strichpunktiert die Kühlluftaus­ nehmungsberandungen von Kühlluftausnehmungen 28, 29 und 30 dargestellt. Daraus ist ersichtlich, daß die Kolbendurch­ trittsöffnung 27 so weit geöffnet ist, daß durch sie Kühlluft in die Rippenzwischenräume 29 und die Kühlluftdurch­ brüche 30 eintreten kann.

Wie aus den Fig. 1 und 6 bis 8 ersichtlich ist, sind auch im Zylinderkopf 14 Kühlrippen 28.14, Rippenzwischenräume 29.14 und Kühlluftdurchbrüche 30.14 ausgebildet. Wie in Fig. 3 angedeutet, wird also die Kühlluft 37 vom Lüfter 17 durch die Kolbendurchtrittsöffnungen 27 im Kurbelgehäuse 11 hindurch zunächst in die Rippenzwischenräume 29.12 und Kühl­ luftdurchbrüche 30.12 im Zylinderblock 12 und danach durch die Rippenzwischenräume 29.14 und Kühlluftdurchbrüche 30.14 im Zylinderkopf 14 geblasen. Dadurch wird eine ausgezeich­ nete Kühlung des gesamten Aufbaues bei einfacher Herstell­ barkeit erzielt. Die gute Kühlung ermöglicht eine hohe Druckluftfördermenge und eine lange Lebensdauer des Verdichters.

Im Folgenden wird der Verlauf des angesaugten Luftstromes 38 anhand im wesentlichen der Fig. 1 und 2 beschrieben. Im Zy­ linderblock 12, der Zungenventilplatte 13 und im Zylinder­ kopf 14 ist jeweils eine Ansaugbohrung 29.12 bzw. 29.13 bzw. 29.14 angebracht. Diese Ansaugbohrungen fluchten mit­ einander, so daß durch sie ein Luftfilter 40 gesteckt wer­ den kann. Das Luftfilter weist einen äußeren Tragkorb 41, in dem sich eine Papierfiltertüte befindet, auf. Das Filter ist nach oben durch eine Dichtung 42 abgeschlossen, die dichtend an einem Dichtringsteg 43 der Ansaugbohrung 39.14 im Zylinderkopf anliegt. Das Luftfilter 40 reicht beinahe bis zum Boden der sackförmig im Zylinderblock 12 ausgeformten Ansaugbohrung 39.12. Der Vorteil eines solchen in Zylinder­ kopf 14 und Zylinderblock 12 integrierten Luftfilters 40 besteht darin, daß dieses keiner Beschädigungsgefahr mehr ausgesetzt ist. Auch bei einem stark vibrierenden Verdich­ ter sitzt das Luftfilter 40 immer sicher in der Ansaug­ bohrung 39. Das Filter kann jederzeit leicht ausgewechselt werden.

Die Ansaugbohrung 39 und damit auch das Luftfilter 40 verlaufen in Richtung der Zylinderblocklängsachse 34. In der Dichtung 42 des Luftfilters 40 ist eine Ansaugöff­ nung 44 vorhanden. Diese weist nach innen zu eine Ver­ engung auf, die in Fig. 2 stufenförmig dargestellt ist, die jedoch auch konisch ausgebildet sein kann. Durch diese Ver­ engung wird eine Herabsetzung der Ansauggeräusche erzielt.

Durch die Ansaugöffnung 44 tritt der angesaugte Luft­ strom 38 in das Luftfilter 40 ein, durchsetzt dieses und gelangt dann von der Ansaugbohrung in einen im Zylinder­ kopf 12 ausgebildeten Ansaugschlitz 45. Der angesaugte Luftstrom gelangt durch ein Ansaugzungenventil 46 in eine im Zylinderblock 12 entlang der Zylinderblocklängsachse 34 ausgesparte Verdichtungsbohrung 47. Die Luft wird durch den in dieser Verdichtungsbohrung 47 nach unten gehenden, in einer Zylinderlaufbuchse 77, z. B. aus Messing, geführten Kolben 21 angesaugt.

Das Ansaugzungenventil 46 ist an der zweischichtigen Zun­ genventilplatte 13 befestigt. Die Form der Zungenventil­ platte 13 in der zur Zylinderblocklängsachse 34 senkrech­ ten Ebene ist als Zungenventilplattenberandung 48 in Fig. 2 eingezeichnet. Die untere Plattenschicht 49 besteht aus einer Stahlplatte, die obere Plattenschicht 50 aus einem Dichtmaterial. Das Ansaugzungenventil 46 ist oben an der oberen Plattenschicht 50 befestigt. Unterhalb des Ansaug­ zungenventils 46 ist das Dichtmaterial der oberen Platten­ schicht 50 ausgespart, so daß sich das Ansaugzungenventil 46 nach unten bis zur unteren Plattenschicht 49 bewegen kann. Der Hub des Ansaugzungenventils entspricht also in etwa der Höhe der oberen Plattenschicht. In der unteren Platten­ schicht 49 befindet sich dicht beim Ansaugzungenventil 46 ein Frischluftloch 52, das mit der Verdichtungsbohrung 47 in Verbindung steht.

Im Zylinderkopf ist oberhalb des Ansaugzungenventils 46 von unten her sackförmig eine Ventilbohrung 53 eingeformt. Unter "oben" wird in dieser Beschreibung jeweils die Seite eines Teiles verstanden, die vom Kurbelgehäuse abgewandt ist, unter "unten" eine solche, die dem Kurbelgehäuse 11 zu­ gewandt ist. Die Ventilbohrung 53 steht mit dem ebenfalls von unten eingeformten Ansaugschlitz 45 durch eine von oben eingeformte Verbindungsbohrung 54 in Verbindung. Die Ver­ bindungsbohrung 54 ist nach oben hin durch eine Verschluß­ kappe 55, wie sie handelsüblich erhältlich ist, verschlos­ sen. Beim nach unten Gehen des Kolbens 21 in der Verdich­ tungsbohrung 47 wird also durch die Ansaugöffnung 44 im Luftfilter 40 Luft angesaugt und gelangt durch den Ansaug­ schlitz 45, die Verbindungsbohrung 54 und die Ventilboh­ rung 53 über das nach unten gezogene Ansaugzungenventil 46 durch das Frischluftloch 52 in die Verdichtungsbohrung 47.

Dank dieser Konstruktion kann der Ventilkopf 14 äußerst einfach als Gußteil hergestellt werden, das keinerlei wei­ terer Bearbeitung unterworfen werden muß, in das lediglich noch die Verschlußkappe 55 einzusetzen ist. Alle Schlitze und Bohrungen verlaufen in Zylinderblocklängsachsenrich­ tung, wodurch das Gußteil einfach entformt werden kann. Auch die Wände des Druckluftschlitzes 56, dessen Funktion noch beschrieben werden wird, verlaufen ebenso wie alle Kühlluftausnehmungen in dieser Längsachsenrichtung.

Es wird nun der Verlauf des Druckluftstromes 57 beschrieben. Auf der unteren Plattenschicht 49 der Zungenventilplatte 13 ist oben ein Druckluftzungenventil 58 befestigt, das eine in dieser unteren Plattenschicht 49 ausgesparte Druckluft­ ventilbohrung 59 verschließt. Über dem Druckluftzungenven­ til 58 ist die obere Plattenschicht 50 ausgespart, so daß das Druckluftzungenventil 58 nach oben bis an die Unter­ seite des Zylinderkopfes 14 bewegt werden kann. Der Hub des Druckluftzungenventils 58 entspricht also im wesentlichen der Höhe 51 der oberen Plattenschicht. Die Druckluftzun­ genventilaussparung 60 über dem Druckluftzungenventil 58 steht mit dem Druckluftschlitz 56 im Zylinderkopf 14 in Verbindung. Dieser Schlitz 56 führt zu einem Druckluftloch 61 in der Zungenventilplatte 13, das in eine im Zylinderblock 12 von dessen oberer Zylinderkopffläche 78 her eingeformte Druck­ luftbohrung 62 mündet. Der Druckluftstrom 57 gelangt also über die Druckluftventilbohrung 59 durch das sich öffnende Druckluftzungenventil 58 in die Druckluftzungenventilaus­ sparung 60 und von dort über den Druckluftschlitz 56 im Zylinderkopf durch das Druckluftloch 61 in der Zungenven­ tilplatte 13 in die Druckluftbohrung 62 im Zylinderblock 12. Von dort kann die Druckluft entnommen werden.

Die Verwendung einer sacklochförmig und großvolumig ausge­ bildeten Druckluftbohrung 62 hat verschiedene Vorteile ge­ genüber solchen Verdichtern, bei denen die Druckluft sofort nach dem Austritt aus der Druckluftzungenventilaussparung entnommen wird. Die Druckluftbohrung 62 wirkt nämlich zum einen als Luftberuhigungsvolumen für die pulsierende Luft und trägt damit zur Geräuschverminderung bei, und zum an­ deren dient die Druckluftbohrung als Anlaufvolumen. Ein solches Anlaufvolumen ist bei Motoren erforderlich, die nicht aus dem Stillstand heraus gegen einen hohen Druck an­ laufen können. Es kann dann in einem solchen Fall zunächst die Luft in der großvolumigen Druckluftbohrung von Atmos­ phärendruck auf den Arbeitsdruck komprimiert werden. Da­ durch kann der Motor leicht anlaufen. Wenn der Arbeitsdruck erzielt ist, öffnet ein Rückschlagventil den Weg von der Druckluftbohrung 62 in einen Drucklufttank.

Der bisher beschriebene Gesamtaufbau eines Verdichters er­ möglicht auf einfach Art und Weise eine weitere Volumen­ vergrößerung eines Anlaufvolumens bzw. einer Luftberuhi­ gungskammer. In der dargestellten Ausführungsform ist dazu im Kurbelgehäuse in der Kante zwischen den beiden Flächen mit den Kolbendurchtrittsöffnungen 27 eine Druckkammer 63 ausgespart. Diese Druckkammer 63 steht mit der Druckluft­ bohrung 62 über einen im Kurbelgehäuse 11 ausgesparten Gehäuseluftkanal 64 und einen im Zylinderblock 12 ausge­ sparten Blockluftkanal 65 in Verbindung. Der Druckkammer 63 kann die Druckluft durch eine Anschlußbohrung 66 entnommen werden. In diese Anschlußbohrung 66 wird ein Rückschlagventil eingeschraubt, das jedoch in den Fig. nicht näher darge­ stellt ist.

Die Druckkammer 63 verläuft als Sackbohrung in Kantenrich­ tung im Kurbelgehäuse 11. Sie ist durch einen eingeschraub­ ten Verschlußdeckel 67 verschlossen und durch einen O-Ring abgedichtet. Der Gehäuseluftkanal 64 öffnet auf die Aufsetz­ fläche 68 hin, auf die der Zylinderblock 12 aufgesetzt wird. Die Gehäuseluftkanalöffnung ist von einer Nut 70 umgeben, in die ein O-Ring 71 eingelegt wird. Der Zylinderblock 12 wird mit seiner unteren ebenen Kurbelgehäusefläche 72 auf die Aufsetzfläche 68 so aufgesetzt, daß seine Blockluft­ kanalöffnung 73 mit der Gehäuseluftkanalöffnung 69 fluchtet. Dadurch ist eine gut dichtende, kleinflächige Verbindung zwischen Druckluftbohrung 62 im Zylinderblock 12 und Druck­ kammer 63 im Kurbelgehäuse 11 hergestellt.

Wird, wie in Fig. 1 dargestellt, nicht nur oben auf das Kur­ belgehäuse ein Zylinderblock 12, sondern auch links davon ein identischer Zylinderblock 12 angesetzt, so weist die Druckkammer 63 zwei Gehäuseluftkanäle 64, jedoch nach wie vor nur eine Anschlußbohrung 66 auf. Ein Kurbelgehäuse 11 mit einer solchen Druckkammer 63 ist sehr einfach als Guß­ teil herstellbar, zumal wenn, wie dargestellt, die Kolben­ durchtrittsöffnungen 27 nach vorne hin geöffnet sind, so daß das Kurbelgehäuse leicht entformt werden kann. In die Öffnung der sackförmigen Druckkammer 63 ist nach dem Gießen noch ein Gewinde zum Einschrauben des Verschluß­ deckels 67 einzuschneiden, an den Gehäuseluftkanalöff­ nungen 69 sind die Nuten 70 zum Einlegen der O-Ringe 71 einzufräsen und an den Schraubengewinden 33 sind ebene Flächen zum sicheren Aufsetzen der ebenen Kurbelgehäuse­ fläche 72 anzufräsen. Eine besondere Herstellung von Druck­ luftverbindungsleitungen entfällt, da die Druckkammer 63 zugleich Druckluftverbindungsleitung im Fall der Verwendung von zwei Zylinderblöcken ist. Wird nur ein Zylinderblock 12 verwendet, so wird der nicht benötigte zweite Gehäuseluft­ kanal 64 verschlossen.

Aber auch der Zylinderblock 12 ist bei der vorgeschlagenen Anordnung von luftdurchströmten Nutzluft- und Kühlluftaus­ nehmungen in Richtung der Zylinderblocklängsachse 34 ein­ fach als Gußteil herstellbar. Es muß lediglich die Umge­ bung der Blockluftkanalöffnung 73 eben gefräst werden, so daß der O-Ring 71 zwischen Gehäuseluftkanalöffnung 69 und Blockluftkanalöffnung 73 sauber abdichtet. Um Druckluft­ bohrungsöffnung 74 und Verdichtungsbohrungsöffnung 75 sind umlaufende Nuten 70 einzufräsen, in die O-Ringe 71 einge­ legt werden. Diese dichten gegen die untere Platten­ schicht 49 aus Stahl der Zungenventilplatte 13 ab. Die ein­ fache Herstellbarkeit des Zylinderkopfs 14, der nach dem Gießen keinerlei Bearbeitung außer des Einsetzens der Ver­ schlußkappe 55 bedarf, wurde bereits beschrieben.

Insgesamt ist also festzustellen, daß mit der vorgeschla­ genen Verdichteranordnung ein Verdichter geschaffen ist, der auf einfachste Art und Weise aus gießbaren Aluminium­ teilen herstellbar ist, die kaum noch einer weiteren Bear­ beitung bedürfen. Durch die besondere Führung des Druck­ luftstromes 57 treten kaum Dichtprobleme auf, so daß es genügt, eine Befestigung mit drei Schrauben 32 von Zy­ linderblock 12, Zungenventilplatte 13 und Zylinderkopf 14 auf dem Kurbelgehäuse 11 vorzusehen. Die Integration des Luftfilters 40 in Zylinderblock 12 und Zylinderkopf 14, sowie die Integration eines Anlauf- und Luftberuhigungs­ volumens in Zylinderblock 12 und Kurbelgehäuse 11 erlau­ ben einen besonders störungssicheren und geräuscharmen Lauf des Verdichters. Durch die Führung der Kühlluftaus­ nehmungen in Richtung der Zylinderblocklängsachse wird eine besonders wirksame Kühlung und damit eine hohe Druckluft­ leistung und Lebensdauer erzielt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel wurde von einem in etwa quaderförmigen Kurbelgehäuse 11 ausgegangen, bei dem die beiden Aufsetzflächen 68, auf die die Zylinderblöcke 12 aufgesetzt werden, rechtwinklig zueinander stehen. Eine solche Anordnung gewährleistet in der Regel ein besonders wirksames Ausschalten von Unwuchten im Kurbeltrieb zum An­ trieb der beiden Kolben 21. Häufig wird bei solchen An­ trieben jedoch auch ein Winkel von 120° zwischen den bei­ den Flächen gewählt, auf die zwei Zylinderköpfe 12 aufge­ setzt werden. Bei anderen auf- und abbewegten Verdichtungs­ gliedern können auch andere Winkel zwischen den Aufsetz­ flächen von größerem Vorteil sein.

Die angegebene Ausführungsform zeichnet sich im Betrieb mit zwei Zylinderblöcken dadurch aus, daß die Druckkammer 63 beiden Druckluftbohrungen 62 gemeinsam ist, so daß Druck­ luftleitungen entfallen und die Druckluft von beiden Zy­ lindern an einer einzigen Anschlußbohrung 66 entnommen wer­ den kann. Durch diese Maßnahme ergibt sich ein besonders großes Anlauf- und Luftberuhigungsvolumen für die verdich­ tete Luft. Wein jedoch z. B. ein großes Ansaugvolumen zum Herabsetzen von Ansauggeräuschen erwünscht ist, so kann auf einfache Art und Weise auch eine solche Anordnung erzielt werden, bei der die Ansaugbohrungen 39.12 in zwei Zylinder­ blöcken 12 nach oben verschlossen sind und mit einer gemein­ samen Kammer im Kantenbereich eines Kurbelgehäuses 11 in Ver­ bindung stehen. Dann ist jedoch für jeden Zylinderkopf 14 ein gesonderter Druckluftabgriff erforderlich.

Statt der beschriebenen Zungenventilplatte kann auch eine andere Ventilanordnung zwischen Zylinderblock 12 und Zy­ linderkopf 14 verwendet werden. Wesentlich für die Erfin­ dung ist, daß luftdurchströmte Nutzluft- und Kühlluftaus­ nehmungen in Richtung der Zylinderblocklängsachse verlau­ fen, wodurch sich eine besonders effektive Kühlung ermög­ lichen läßt und ein einfacher, leicht herstellbarer Aufbau erzielbar ist, der, auch mit entsprechenden Weiterbildungen, zu einer Vielzahl von Vorteilen führt.

Je nach zu förderndem Druckluftvolumen kann ein beschrie­ bener ölfreier Verdichter in unterschiedlichsten Größen gebaut sein. Ein Verdichter mit einem Hub des Kolbens 20 von 40 mm in einer Zylinderlaufbuchse 77 von 47 mm Durch­ messer fördert bei einem Druck von 7 bar bei etwa 1400 Um­ drehungen pro Minute in der Ausführung mit zwei Zylindern etwa 100 l pro Minute. Die Fig. 4 bis 8 sind maßstabsge­ treue Abbildungen des Zylinderblocks 12 eines solchen Ver­ dichters. Das sich aus einer Druckluftbohrung 62 und der Druckkammer 63 zusammensetzende Anlauf- und Beruhigungs­ volumen beträgt etwa 130 ccm.

Bezugszeichenliste

10 Ölfreier Verdichter
11 Kurbelgehäuse
12 Zylinderblock
13 Zungenventilplatte
14 Zylinderkopf
15 Motorwelle
16 Schwungscheibe
17 Lüfterrad
18 Pleuellager
19 Pleuel
20 Kolben
21 Kolbenbolzen
22 Motor
23 Motorwellendurchtrittsöffnung
24 Kühllufteintrittsöffnung
25 Gehäusedeckel
26 Deckelbefestigungsgewinde
27 Kolbendurchtrittsöffnungen
28.12 Kühlrippe in 12
28.14 Kühlrippe in 14
29.12 Rippenzwischenräume in 12
29.14 Rippenzwischenräume in 14
30.12 Kühlluftdurchbruch in 12
30.14 Kühlluftdurchbruch in 14
31.12 Schraubenbohrungen in 12
31.14 Schraubenbohrungen in 14
32 Schrauben
33 Schraubengewinde
34 Zylinderblocklängsachse
35 Kolbendurchtrittsöffnungsberandung
36 Kühlluftausnehmungsberandung
37 Kühlluft
38 angesaugter Luftstrom
39.12 Ansaugbohrung in 12
39.13 Ansaugbohrung in 13
39.14 Ansaugbohrung in 14
40 Luftfilter
41 Tragkorb
42 Dichtung
43 Dichtringsteg
44 Ansaugöffnung
45 Ansaugschlitz
46 Ansaugzungenventil
47 Verdichtungsbohrung
48 Zungenventilplattenberandung
49 untere Plattenschicht von 13
50 obere Plattenschicht von 13
51 Höhe von 50
52 Frischluftloch
53 Ventilbohrung
54 Verbindungsbohrung
55 Verschlußkappe
56 Druckluftschlitz
57 Druckluftstrom
58 Druckluftzungenventil
59 Druckluftventilbohrung
60 Druckluftzungenventilaussparung
61 Druckluftloch
62 Druckluftbohrung
63 Druckkammer
64 Gehäuseluftkanal
65 Blockluftkanal
66 Anschlußbohrung
67 Verschlußdeckel
68 Aufsetzfläche
69 Gehäuseluftkanalöffnung
70 Nut
71 O-Ring
72 Kurbelgehäusefläche
73 Blockluftkanalöffnung
74 Druckluftbohrungsöffnung
75 Verdichtungsbohrungsöffnung
76 Umlaufachse
77 Zylinderlaufbuchse
78 Zylinderkopffläche

Claims (6)

1. Ölfreier Verdichter mit folgenden Merkmalen:

• - ein Kurbelgehäuse;
• - mindestens ein auf dieses aufgesetzter Zylinderblock mit einem diesen nach oben abschließenden Zylinderkopf;
• - eine von einer Motorwelle angetriebene, im Kurbelgehäuse um eine Umlaufachse umlaufende Kurbel;
• - eine normal zur Umlaufachse verlaufende Verdichtungsbohrung (47) in jedem Zylinderblock;
• - ein von der Kurbel angetriebener, in der Verdichtungsbohrung hin- und her bewegter Kolben (20);
• - im Kurbelgehäuse (11) läuft ein von der Motorwelle (15) angetriebener Lüfter (17) um;
• - das Kurbelgehäuse (11) weist Kühllufteintritts­ öffnungen (24) auf und ist kühlluftdurchströmt;
• - am Zylinderblock eine untere, ebene Kurbelgehäusefläche und eine obere, ebene Zylinderkopffläche;
• - Ansaug- und Auslaßöffnungen, die über Ventile mit der Verdichtungsbohrung in Verbindung stehen;
• - Kühlluftausnehmungen mindestens am Zylinderblock;
• - der Zylinderblock enthält zwei in ihn eingeformte, großvolumige Nutzluftausnehmungen (39, 62) und in ihn eingeformte, z. Teil geschlossene, zur Kurbelgehäusefläche (72) offene, durch Kühlrippen gebildete Kühlluftausnehmungen (29, 30), die alle in Richtung der Zylinderblocklängsachse (34) verlaufen;
• - die Kühlluft strömt vom Kurbelgehäuse (11) direkt durch den Zylinderblock (12) zum Zylinderkopf (14),
• - das Kurbelgehäuse (11) weist zwei, einen Winkel miteinander einschließende Aufsetzflächen (68) zum bedarfsweisen Aufsetzen von zwei gleichen Zylinderblöcken (12) auf.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kurbelgehäuse (11) eine Druckkammer (63) enthalten ist, welche im Bereich der Kante zwischen den beiden Aufsetzflächen (68) verläuft und zwei Gehäuseluftkanäle (64) aufweist und bei zwei aufgesetzten Zylinderblöcken (12) diesen gemeinsam zugeordnet ist.

3. Verdichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugbohrung (39) durch den Zylinderkopf (14) durchgehend und im Zylinderblock (12) ausgebildet ist und in sie ein Filter (40) von der Zylinderkopfseite her eingesetzt ist.

4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (40) ein Papierfilter mit einem äußeren, oben durch eine am Zylinderkopf (14) anliegende Dichtung (42) abgeschlossenen Tragkorb (41) ist.

5. Verdichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kurbelgehäusewand eingeformte Druckkammer (63) mit in Richtung der Umlaufachse (76) verlaufender Längsachse ausgebildet ist, die eine Anschlußbohrung (66) aufweist, und mit einer im Zylinderblock (12) eingeformten, mit der Verdichtungsbohrung (47) in Verbindung stehenden Druckluftbohrung (62) über einen Luftkanal in Verbindung steht, der teilweise als Gehäuseluft­ kanal (64) in der Kurbelgehäusewand und teilweise als Blockluftkanal (65) im Zylinderblock (12) verläuft.

6. Verdichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderblock (12) rechtwinklig zueinander stehende Begrenzungsflächen mit vier parallel und symmetrisch zur Zylinderblocklängsachse (34) verlaufenden Kanten aufweist, daß in einem der Kantenbereiche die Ansaugbohrung (39.12) und in einem zweiten Kantenbereich die Druckluftbohrung (62) ausgebildet sind, die mit der Druckkammer (63) über den Luftkanal (64, 65) in Verbindung steht, und daß in den zwei Kantenbereichen jeweils eine Schraubenbohrung (31.12) und Kühlluftdurchbrüche (30) verlaufen.