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Dokumentenidentifikation DE202005017736U1 16.02.2006
Titel Kolbenverdichter für gasförmige Medien
Anmelder VENTREX Automotive GmbH, Graz, AT
Vertreter Brandenburg, T., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 53113 Bonn
DE-Aktenzeichen 202005017736
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 16.02.2006
Registration date 12.01.2006
Application date from patent application 12.11.2005
IPC-Hauptklasse F04B 39/12(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter, vorzugsweise für gasförmige Medien, insbesondere Luft, bestehend aus einem in einem Zylinderblock bewegbaren Kolben, der mit einer, vorzugsweise zur Längsachse des Zylinderblocks rechtwinkelig angeordneten, Antriebseinheit, vorzugsweise einem Elektromotor, verbunden ist.

Derartige Kolbenverdichter werden üblicherweise in Kraftfahrzeugen verwendet, um bei Reifenpannen den Reifen nachzupumpen.

Es sind flüssige Dichtmittel bekannt, die mit Hilfe der vom Kolbenverdichter geförderten Luft in den Reifen gepumpt werden und kleine Löcher abdichten.

Es sind auch Ersatzräder bekannt, die im Automobil ohne Luftdruck in einem zusammengefalteten Zustand gelagert werden und mittels eines Kolbenverdichters vor oder nach der Montage auf Betriebsdruck aufgepumpt werden.

Derartige Kolbenverdichter sind aber auch mit oder ohne Gehäuse fest im Automobil eingebaut, um andere Druckluft betriebene Elemente zu betreiben, wie Sitzverstellungen, Sitzfederung bei Schwingsitzen, Luftfederung, Schiebedächer, Cabrioletverdecke und dergleichen.

Derartige fest eingebaute Kolbenverdichter werden auch zum Befüllen von Reifen während der Fahrt benützt, wobei ein oder mehrere Kolbenverdichter mittels Leitungssystem, Druckspeichertanks, Ventilen und drehbaren Druckluftübertragungselementen mit den Rädern verbunden sind.

Je nach Verwendungsart können Kolbenverdichter auch in einem Außengehäuse, montiert sein und mit Anschlusskabel und Stecker, Anschlussschlauch, Manometern und Druckluftanschlüssen ausgestattet sein.

Benützer von Kolbenverdichtern sind im Pannenfall darauf angewiesen, möglichst schnell den defekten Reifen oder das zusammengefaltete Ersatzrad aufzupumpen. Hierbei ist dem Stromverbrauch des Kolbenverdichters durch die Strombegrenzung der in Fahrzeugen üblichen Steckdosen oder durch die Installation und Polklemmen sowie der Verkabelung eine Grenze gesetzt, so dass bei Ausnutzung des maximal verfügbaren Stromes der Wirkungsgrad des Kolbenverdichters die Aufpumpzeit bestimmt.

Für einen Schutz gegen Verbrennungen während oder nach dem Pumpvorgang beim Benützer ist eine gute Kühlung und/oder eine Abdeckung der Verdichterbauteile vorteilhaft.

Es werden bei großen Fahrzeuggewichten, wie Lastkraftwagen, Transportern und Geländefahrzeugen sowie Luxuslimousinen, vermehrt große Bereifungen verwendet. Naturgemäß werden für große Fahrzeugbereifungen große Luftmengen und/oder große Luftdrücke benötigt. Bei diesen Fahrzeugtypen erfordert die Verwendung von herkömmlichen Kolbenverdichtern übergebühr lange Reifenfüllzeiten.

Sehr große Bereifungen für Nutzfahrzeuge, wie Transporter, benötigen sehr hohe Luftdrücke bei gleichzeitig hohen Reifenvolumen. Herkömmliche Kolbenverdichter weisen derart lange Reifenfüllzeiten auf, dass es auf Grund der dann eintretenden lange anhaltenden Hitzeentwicklung zur Zerstörung der Kolbenverdichter kommt.

Bedingt durch die knappen Stauräume im Bordwerkzeugbereich besteht die Erfordernis, Kolbenverdichter bereitzustellen, die bei etwa gleicher Baugröße und gleicher kompakter Bauform auch bei Fahrzeugen mit großdimensionierter Bereifung zu akzeptablen Reifenfüllzeiten führen, also wesentlich höhere Leistung bei etwa gleichem Bauvolumen aufweisen.

Kolbenverdichter werden auch als Luftpumpen bezeichnet.

Derartige Kolbenverdichter sind in verschiedenen Ausführungen verfügbar.

Es sind verschiedene Kolbenverdichter bekannt, wie beispielsweise aus der DE 199 03 025. Diese Ausführungen weisen Leistungen auf, die für das Aufpumpen von Fahrzeugreifen in Personenkraftwagengröße geeignet sind. Eine Leistungssteigerung durch Vergrößern der Dimensionierungen, wie Hubraumvergrößerung oder Drehzahlerhöhung, führt zu größeren Bauformen und zu Überhitzung der Bauteile, da die Oberfläche der Bauteile nicht im Verhältnis mit dem Volumen steigt.

Derartige Kolbenverdichter weisen auch lediglich die Möglichkeit auf, die Teile des Verdichters und des Motors durch natürliche Konvektion zu kühlen. Eine wirksame Kühlung durch Zwangskühlung mittels kalter Umgebungsluft, die gezielt an den heißen Bauteilen entlang geführt wird, ist nicht vorgesehen. Derart gebaute Kolbenverdichter erreichen daher insbesondere bei lang andauerndem Betrieb sehr hohe Temperaturen, die einen Aufbau aus metallischen Teilen oder den Einsatz hochtemperaturbeständiger Kunststoffe erfordern würden. Diese Produkte sind daher teuer. Im Allgemeinen sind solche Produkte daher nur für den wenige Minuten dauernden Kurzzeitbetrieb ausgelegt. Zum Schutz vor Berührung der heißen Bauteile ist die Verwendung umschließender Gehäusekapselungen nötig, die andererseits die natürliche Konvektionskühlung behindern.

Durch das bei Konvektionskühlung bedingte Ansteigen der Bauteileumgebungstemperatur wird heiße Luft durch das Ansaugventil gesaugt. Da heiße Luft aber ein höheres Volumen hat, lässt die Wirkung des Kolbenverdichters während der Betriebszeit nach und der Wirkungsgrad des Produktes fällt, wodurch bei der durch die Fahrzeuginstallation vorgegebene maximalen elektrische Leistung die Reifenfüllzeit zu lange wird.

Zur Beseitigung dieses Mangels werden Verdichter mit Kühleinrichtungen gebaut. Eine beispielhafte Ausführung dieser Art ist in DE 44 29 098 offenbart. Bei der dort gezeigten Ausführungsform wird ein Teil des verdichteten Mediums zur Innenkühlung benützt.

Nachteil dieser Ausführungsform ist, dass die Menge der Kühlluft im Wesentlichen nur etwa der Menge der geförderten Luft entspricht, die Wirkung der Kühlung daher sehr gering ist.

Weiterer Nachteil dieser Ausführungsformen ist, dass die Zylinderblöcke bei einer Ausweitung der Leistungsdaten auf große Räder die im Urformverfahren, typischerweise Druckguss, herzustellenden Teile hohen Materialverbrauch aufweisen und somit teuer sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Kolbenverdichter der eingangs genannten Art zu schaffen, der einerseits die oben aufgezeigten Nachteile vermeidet und der anderseits unter etwa Beibehaltung der Baugröße sowohl eine höhere Fördermenge als auch einen besseren Wirkungsgrad aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Der erfindungsgemäße Kolbenverdichter ist dadurch gekennzeichnet, dass zur mechanischen Verbindung der Antriebseinheit und dem Zylinderblock ein, mindestens nach einer Seite offener, im wesentlichen L-förmig ausgebildeter, Tragrahmen mit mindestens einem Durchbruch für eine Antriebswelle der Antriebseinheit vorgesehen ist, wobei die Antriebseinheit mit der dem Zylinderblock zugewandten Stirnseite mit einem Schenkel des Tragrahmens fest verbunden ist und dass dieser Schenkel zur Längsachse des Zylinderblocks parallel verläuft und der Zylinderblock mit dem anderen, der Antriebseinheit abgewandten, abgewinkelten Schenkel des Tragrahmens mit der der Antriebseinheit abgewandten Stirnfläche fest verbunden ist. Mit der Erfindung ist es erstmals möglich einerseits ein wesentlich größeres Fahrzeugreifenvolumina in gleicher Zeit aufzupumpen und/oder höhere Reifendrücke zu bewältigen. Ferner werden durch die Erfindung längere Betriebszeiten für sehr große Reifen mit gleichzeitig hohen Drücken schadlos erreicht und andererseits wird ein preisgünstiger Aufbau ermöglicht.

So können mit dem erfindungsgemäßen Kolbenverdichter Drücke insbesondere über 5 bar erreicht werden, die im Betrieb für Lastkraftwagen von großer Bedeutung sind.

Ein weiterer gravierender Vorteil ist darin zu sehen, dass die im Betrieb auftretenden großen Kräfte, beispielsweise bei Zylinderbohrungen von 34 mm und Drücken von 6 bar, problemlos beherrscht werden.

Ein überraschender Vorteil der Erfindung ist weiters darin gelegen, dass eine wirtschaftliche und rationelle Fertigung gewährleistet ist.

Wegen der seltenen Benützung von Kolbenverdichtern, die ja vornehmlich zur Reifenbefüllung im Pannenfall eingesetzt werden, ist die Verwendung eines sehr preiswerten, kompakten und leichten Produktes durch die Erfindung gewährleistet.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung schließt der Tragrahmen einen um ein Auslassventil angeordneten Luftpufferraum zumindest an einer Seite dicht ab. Etwaige Dichtungen, die aufgrund der hohen Temperaturen einem großen Verschleiß ausgesetzt werden somit vermieden. Vorteilhafterweise ergibt sich dadurch eine Wartungsarmut im Betrieb bzw. ein wartungsfreier Betrieb.

Gemäß einem ganz besonderen Merkmal der Erfindung besteht der Tragrahmen aus Blechmaterial, insbesondere Stahlblech, und ist ein durch Umformtechniken gefertigter Teil. Dadurch ist der Vorteil gegeben, dass durch Verwendung von Blechmaterial insbesondere Stahl- oder Aluminiumblech bei geringstem Kosteneinsatz sowohl höchste Zug- und Druckkräfte übertragen werden können. Ferner erfolgt auch eine gute Wärmeleitung. Gleichzeitig ermöglicht die Verwendung von Blechmaterial durch kostengünstig verwirklichbare dünne Wandstärken hohe Oberflächen für die Kühlung der Komponenten.

Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist der Tragrahmen, insbesondere der mit der Antriebseinheit verbundene Schenkel, Verstärkungen auf, die sich zwischen der Stirnseite der Antriebseinheit und dem abgewinkelten Schenkel des Tragrahmens erstrecken. Dadurch ergibt sich eine verbesserte, gezielte Kühlluftführung. Da ja warme Luft eine geringere Dichte aufweist, als kalte Luft ist daher insbesondere in der Ansaugluftführung eine geringe Aufheizung der Luft anzustreben.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Tragrahmen Versteifungen durch Sicken und/oder Tiefziehungen und/oder Biegungen und/oder Prägungen auf. Auch durch diese Weiterbildung ist eine verbesserte Kühlung gewährleistet.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Tragrahmen Durchbrüche und/oder Luftöffnungen zur Kanalisierung von Kühlluft auf. Dadurch wird eine gezielte Kühlluftführung ermöglicht, die eine Leistungssteigerung des Kolbenverdichters gewährleistet,

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist im Bereich des Antriebswellenendes der Antriebseinheit eine mit der Welle verbundene Kurbel vorgesehen, auf der ein Lüfter angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung wird durch ein auf dem Excenter angebrachtes Lüfterrad die Kühlluftzufuhr auf die Hauptbauteile wesentlich verbessert.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Tragrahmen, insbesondere der mit der Antriebseinheit verbundene Schenkel einen U-förmigen Querschnitt auf, wobei der Kühlluftstrom vom Lüfter zu Kühlrippen erfolgt, die am Zylinderblock vorgesehen sind. Dadurch wird eine bestmögliche Kühlung der Verdichterbauteile gewährleistet. Hohe Temperaturen an Bauteilen, insbesondere an Dichtungen führen zu höherem Verschleiß, wodurch bei längerem Betrieb die Leistungsfähigkeit des Kolbenverdichters nachhaltig geschmälert wird. Dies wird durch diese Weiterbildung vermieden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Tragrahmen mindestens einen Gummipuffer und/oder eine Lasche auf, der bzw. die zumindest zum Teil aus elastischem Material besteht und sich in einem Außengehäuse abstützt. Durch die elastische Abstützung im Außengehäuse wird eine Geräuschminimierung erreicht.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Tragrahmen zwei oder mehrere Gummipuffer und/oder Laschen auf, die zumindest zum Teile aus elastischem Material bestehen und mittels denen der Tragrahmen im Außengehäuse eingespannt ist. Wie bereits erwähnt, ist dadurch eine Geräuscharmut erreichbar und darüber hinaus wird auch eine Vibrationsfreiheit für umliegende Bauteile erzielt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Tragrahmen einen Durchbruch auf, durch den ein aus dem Zylinderblock hervorragender Luftabgabestutzen führt. Durch diese einfache Konstruktion werden weitere Änderungen in der Konzeption der Gesamteinrichtung vermieden. Eine wirtschaftliche Fertigung ist dadurch gewährleistet.

Nach einer besonderen Weiterbildung weist der Tragrahmen zumindest eine Bohrung oder eine Bohrung mit Innengewinde auf, in der bzw. in dem ein Verbindungselement wie Schraube oder Niet vorgesehen ist, mittels dem der Zylinderblock, der ebenfalls zumindest eine Bohrung oder eine Bohrung mit Innengewinde aufweist, fest mit dem Tragrahmen verbunden ist. Derartige Verbindungen haben sich in der Praxis bestens bewährt und tragen zur wirtschaftlichen und rationellen Herstellung bei.

Gemäß einem weiteren besonderen Merkmal der Erfindung weist der Tragrahmen einen Flanschbereich auf, an dem die Antriebseinheit befestigt ist, wobei der Flanschbereich zumindest ein Langloch aufweist, in dessen Erstreckungsbereich die Position der Antriebseinheit zum Zylinderblock justierbar ist. Dadurch sind in einfachster Weise Herstellungstoleranzen auszugleichen.

Nach einem weiteren besonderen Merkmal der Erfindung weist der Tragrahmen im Flanschbereich der Antriebseinheit einen durchgehenden Steg auf, der abhängig von der gewünschten Position eines Pleuels vom oberen Totpunkt, entfernbar ist, wobei die Schnittkanten die Anschläge zu einer Flanschzentrierung der Antriebseinheit bilden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform näher erläutert, die jedoch nur beispielhaft und nicht einschränkend aufzufassen ist.

Es zeigen:

1: eine isometrische Gesamtansicht des Kolbenverdichters im Gehäuse, durch die Mitte geschnitten,

2: eine Gesamtseitenansicht des Kolbenverdichters im Gehäuse durch die Mitte geschnitten,

3: eine isometrische Ansicht des Verdichters ohne Außengehäuse,

4: eine isometrische Ansicht des Zylinderblocks mit Pleuel.

5: eine isometrische Detailansicht der Verbindung des Verdichterblocks mit dem Tragrahmen und des Anschlussstutzens,

6: eine isometrische Detailansicht der Flanschzentrierung der Antriebseinheit in einer frühen Fertigungsstufe,

7: eine isometrische Detailansicht der Flanschzentrierung in einer mittleren Position,

8: eine isometrische Detailansicht der Flanschzentrierung in einer dem oberen Totpunkt nahen Position und

9: Eine isometrische Detailansicht der Flanschzentrierung in einer dem oberen Totpunkt fernen Position.

Es wird nun zuerst auf 1 und 2 Bezug genommen. Dargestellt sind alle wesentlichen Bauteile des Kolbenverdichters und die Einbausituation im Außengehäuse 1.

Eine Antriebseinheit 4, vorzugsweise ein Elektromotor mit oder ohne Getriebe, bewegt eine Antriebswelle 5 auf der eine Kurbel 6 aufgepresst und/oder mit einer Fixierung 30 in Form einer Schraube fixiert ist.

Auf der Kurbel 6 ist exzentrisch ein Bolzen 8 aufgeschraubt oder eingepresst, auf dem der Innenring eines Lagers 31 sitzt. Auf dem Außenring des Lagers 31 ist ein Pleuel 9 aufgepresst, der wiederum eine Kolbendichtung 10 trägt, die in einer Zylinderbohrung 24 läuft, wobei die Kolbendichtung 10 mit einem Kolbendeckel 32 leicht beweglich befestigt ist. Die Kolbendichtung 10 bildet in Verbindung mit dem Kolbendeckel 32 ein Einlassventil.

Durch die über die Kurbel 6 erzeugte Hubbewegung wird in bekannter Weise im Ansaugtakt eine Förderung von Luft über Ansaugluftschlitze 20 entlang des Pleuels 9 und entlang der Kolbendichtung 10 durch Öffnungen im Kolbendeckel 32 in den Zylinderraum verursacht.

Durch einen auf der Kurbel 6, vorzugsweise einstückig, angebrachten Lüfter 7 wird die Förderung der Frischluft durch die Ansaugluftschlitze 20 unterstützt und im Bereich des Pleuels 9 ein geringer Überdruck erzeugt, der sicherstellt, dass die im Zylinderraum angesaugte Luft möglichst nicht durch heiße Bauteile vorgewärmt wird, wodurch gewährleistet ist, dass die Ansaugluft die höchstmögliche Dichte aufweist, um einerseits einen größtmöglichen Wirkungsgrad zu erhalten und andererseits die in den Verdichtungsraum durch die Ansaugluft eingebrachte Wärmemenge zu minimieren.

Im Verdichtungstakt wird die Luft in an sich bekannter Weise über ein Auslassventil 11 in einen Pufferraum 12 gebracht, in dem Druckstöße der verdichteten Luft abgebaut werden. Die hier vorhandene Druckluft wird über einen Luftabgabestutzen 13 mit halbwegs gleichmäßigem Druck an die Verbraucher abgegeben. Je nach Anwendung können Schlauchleitungen direkt mit dem Verbraucher verbunden sein oder Schlauchleitungen, Ventile, Manometer und anderes Zubehör in einem Stauraum 18 des Außengehäuses 1 gelagert werden.

Ein Zylinderblock 3 ist im Bereich des Pufferraumes 12 auf dem der Antriebseinheit 4 gegenüber liegende Seite mit einem Tragrahmen 2 fest verbunden. Die Verbindung beider Teile erfolgt über mehrere Schraubenlöcher 29a, 29b mittels Schrauben oder Niete 28 (4, 5) oder durch andere bekannte direkte nietähnliche Verbindungstechniken. Die Verbindung ist gegebenenfalls mit einem Dichtring 33 luftdicht abgedichtet.

Die im Verdichtertakt durch die Kompressionsarbeit auftretenden hohen Kräfte werden über den Zylinderblock 3 als Druckbelastung direkt in den Tragrahmen 2 eingeleitet, der diese Kräfte wiederum als Zugkräfte zum Flanschbereich der Antriebseinheit 4 weiterleitet.

3 zeigt den Tragrahmen 2 der winkelförmig ausgestaltet und aus Blechmaterial gefertigt ist. Zur optimalen Kraftleitung kann der Tragrahmen 2 mit seitlichen Verstärkungen 34 und Versteifungen 35a, 35b, 35c, 35d versehen werden. Durch diese schachtelförmige Ausgestaltung des Tragrahmens 2 ist dieser aus Blechmaterial mit wenig Abfall und dünnen Blechstärken mit sehr niedrigem Materialaufwand und somit niedrigen Kosten und niedrigem Produktgewicht herstellbar.

Durch die hohe Steifigkeit des Tragrahmens 2 ist sichergestellt, dass unter Belastung beim Arbeitshub nur eine sehr geringe Verbiegung der Konstruktion eintritt, wodurch sichergestellt wird, dass sich das Schadvolumen des Kolbenverdichters, das sich durch den Abstand des Kolbendeckels 32 zum im Zylinderblock 3 ausgebildeten Zylinderkopf im oberen Totpunkt ergibt, unter Belastung nicht wesentlich erhöht. Damit ist ein hoher Wirkungsgrad in allen Betriebspunkten, insbesondere bei hohem Druck gewährleistet.

Der Vorteil der hohen Steifigkeit und preisgünstigen Herstellbarkeit des Tragrahmens 2 erlaubt auch, die Länge des Pleuels 9 auf die größtmögliche durch das Außengehäuse 1 vorgegebene Länge auszudehnen. Ein langer Pleuel 9 weist nur eine geringe Schiefstellung, die durch die Kurbel 6 im Bereich der halben Hubhöhe entsteht, auf. Bei einer geringen Schiefstellung des Pleuels 9 wird der durch diesen Fehler entstehende Spalt zwischen der Kolbendichtung 10 und der Zylinderbohrung 24 so klein, dass er von der Dichtlippe der Kolbendichtung 10 ausgeglichen werden kann und dadurch Wirkungsgradverluste durch Leckagen vermieden werden.

Die seitlichen Verstärkungen 34 des Tragrahmens 2 dienen gleichzeitig zur Kanalisierung der vom Lüfter 7 geförderten Kühlluft, die dadurch einerseits durch die mit dem Außengehäuse 1 und einer Motorabdeckung 16 gebildeten Blende 36 über Kühlrippen 25 die Verdichtungswärme aufnimmt und durch die Ausblasluftschlitze für die Verdichterluft 21 an die Außenluft abgibt und andererseits durch Luftkanäle 23a in den Motorinnenraum und durch Luftkanäle 23d und 23e entlang der Motoraußenfläche und in weiterer Folge durch Luftkanäle 23b, 23c und durch die Ausblasluftschlitze für die Motorluft 22 durch einen im Betrieb offenen Gehäusedeckel 17 an die Außenluft abgibt.

Gleichzeitig weisen die Verstärkungen 34 und die Versteifungen 35a, 35b, 35c, 35d hohe Oberflächen auf, die einerseits die durch den Zylinderblock 3 über die Befestigungsflächen an den Tragrahmen 2 übertragene Wärme und andererseits die über den Flansch der Antriebseinheit 4 an den Tragrahmen 2 abgegebene Wärme direkt der Kühlluft aussetzen und abführen.

3 bis 5 zeigen den Kolbenverdichter ohne Außengehäuse 1. Die Befestigung des Zylinderblockes 3 durch die Schrauben oder Niete 28 ist an den Ecken des Tragrahmens platziert, der durch mittels Versteifungen 35d und 35c partiell die doppelte Materialstärke aufweist, um alle Verdichtungskräfte mit kurzen Hebelverhältnissen in den Tragrahmen 2 einzuleiten.

Um ein Einleiten der starken Vibrationen des Kolbenverdichters in das Außengehäuse 1 und damit örtliche Bruchgefahr des Gehäuses sowie allzu hohe Geräuschübertragung zu vermeiden, sind zwischen Tragrahmen 2 und Teilen des Außengehäuses 1 oder einer Motorabdeckung 16 Gummipuffer 27a, 27b, 27c, 27d eingesetzt.

In der Motorabdeckung 16 ist ein Gummipuffer 14 eingesetzt, der den Tragrahmen 2 in das Außengehäuse 1 drückt. Durch Verbinden der Motorabdeckung 16 mit dem Außengehäuse 1 wird die ganze Kolbenverdichtereinheit im umgebenden Außengehäuse 1 verspannt.

In der Motorabdeckung 16 ist ein elektrischer Schalter 15 eingesetzt, mit dem die Antriebseinheit 4 ein- und ausgeschaltet werden kann.

Um eine gleichmäßige Luftführung zu erreichen, die einen bestmöglichen Kühlwirkungsgrad erreicht, sind im Tragrahmen 2 weitere Luftöffnungen 26 eingebracht.

Der am Pleuel 6 angebrachte Lüfter 7 weist eine dem Befestigungspunkt des Pleuels 9 gegenüberliegenden Verdickung 37 auf, die einen Teil der durch den Pleuel 9 verursachten Unwucht ausgleicht.

4 zeigt die Anordnung von Kühlrippen 25 am Zylinderblock 3. Die Kühlrippen 25 erstrecken sich über die ganze Länge des Zylinderblockes 3 und sind über den gesamten Umfang möglichst gleichförmig verteilt. Alle Kühlrippen 25 sind im Wesentlichen in Strömungsrichtung der Kühlluft angeordnet, so dass eine optimale Wärmeabgabe erfolgen kann.

5 zeigt die Anordnung eines Luftabgabestutzens 13 durch den Tragrahmen 2. Einzelne Kühlrippen 25 und die Öffnung im Tragrahmen 2 sind so gestaltet, dass ein Kühlluftstrom entlang des Luftabgabestutzens 13 geführt wird, um die Temperaturbelastung eines an diesem Abgabestutzens angebrachten Schlauches zu reduzieren.

6 bis 9 zeigt die Positionierung einer Flanschzentrierung 38 der Antriebseinheit 4 auf dem Tragrahmen 2. Für einen bestmöglichen Wirkungsgrad ist die präzise Erreichung des oberen Totpunktes des Kolbens ausschlaggebend. Durch Langlöcher 39 im Tragrahmen 2 wird der Flansch 38 der Antriebseinheit 4 mittels Schrauben verbunden. Mittels Wahl der genauen Position kann eine Justierung des oberen Totpunktes vorgenommen werden.

6 zeigt den Tragrahmen 2 in einem frühen Fertigungsstadium. Im Tragrahmen 2 ist ein partieller oder durchgehender Steg 40 angebracht, an der die Flanschzentrierung 38 nach Wahl in einer mittleren Position gemäß 7, in einer dem oberen Totpunkt nahen Position gemäß 8, oder in einer dem Totpunkt fernen Position gemäß 9 oder in einer beliebigen Position anschlägt. Dadurch ist die Flanschzentrierung 38 formschlüssig mit dem Tragrahmen 2 geführt, wodurch eine Verschiebung der Position auch bei sich durch Vibration lösenden Schrauben der Flanschverbindung verunmöglicht wird.

1Außengehäuse 2Tragrahmen 3Zylinderblock 4Antriebseinheit 5Antriebswelle 6Kurbel 7Lüfter 8Bolzen 9Pleuel 10Kolbendichtung 11Auslassventil 12Pufferraum 13Luftabgabestutzen 14Gummipuffer 15Schalter 16Motorabdeckung 17Gehäusedeckel 18Stauraum 19Gummipuffer 20Ansaugluftschlitze 21Ausblasluftschlitze Verdichterluft 22Ausblasluftschlitze Motorluft 23Luftkanäle, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e 24Zylinderbohrung 25Kühlrippen 26Luftöffnungen 27Gummipuffer 27a, 27b, 27c, 27d 28Schrauben oder Niete 29Schraubenlöcher 29a, 29b 30Fixierung 31Lager 32Kolbendeckel 33Dichtring 34Verstärkungen 35Versteifung 35a, 35b, 35c, 35d 36Blende 37Verdickung 38Flanschzentrierung 39Langlöcher 40Steg

Anspruch[de]
  1. Kolbenverdichter, vorzugsweise für gasförmige Medien, insbesondere Luft, bestehend aus einem in einem Zylinderblock bewegbaren Kolben, der mit einer, vorzugsweise zur Längsachse des Zylinderblocks rechtwinkelig angeordneten, Antriebseinheit, vorzugsweise einem Elektromotor, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur mechanischen Verbindung der Antriebseinheit (4) und dem Zylinderblock (3) ein, mindestens nach einer Seite offener, im Wesentlichen L-förmig ausgebildeter, Tragrahmen (2) mit mindestens einem Durchbruch für eine Antriebswelle (5) der Antriebseinheit (4) vorgesehen ist, wobei die Antriebseinheit (4) mit der dem Zylinderblock (3) zugewandten Stirnseite mit einem Schenkel des Tragrahmens (2) fest verbunden ist und dass dieser Schenkel zur Längsachse des Zylinderblocks (3) parallel verläuft und der Zylinderblock (3) mit dem anderen, der Antriebseinheit abgewandten, abgewinkelten Schenkel des Tragrahmens (2) mit der der Antriebseinheit abgewandten Stirnfläche fest verbunden ist.
  2. Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (2) einen um ein Auslassventil (11) angeordneten Luftpufferraum (12) zumindest an einer Seite dicht abschließt.
  3. Kolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (2) aus Blechmaterial, insbesondere Stahlblech, besteht und ein durch Umformtechniken gefertigter Teil ist.
  4. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (2), insbesondere der mit der Antriebseinheit (4) verbundene Schenkel, Verstärkungen (34) aufweist, die sich zwischen der Stirnseite der Antriebseinheit (4) und dem abgewinkelten Schenkel des Tragrahmens (2) erstrecken.
  5. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (2) Versteifungen (35) durch Sicken und/oder Tiefziehungen und/oder Biegungen und/oder Prägungen aufweist.
  6. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (2) Durchbrüche und/oder Luftöffnungen (26) zur Kanalisierung von Kühlluft aufweist.
  7. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Antriebswellenendes der Antriebseinheit (4) eine mit der Welle verbundene Kurbel (6) vorgesehen ist, auf der ein Lüfter (7) angeordnet ist.
  8. Kolbenverdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (2), insbesondere der mit der Antriebseinheit (4) verbundene Schenkel einen U-förmigen Querschnitt aufweist, wobei der Kühlluftstrom vom Lüfter (7) zu Kühlrippen (25) erfolgt, die am Zylinderblock (3) vorgesehen sind.
  9. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (2) mindestens einen Gummipuffer (27a, 27b, 27c, 27d) und/oder eine Lasche aufweist, der bzw. die zumindest zum Teil aus elastischem Material besteht und sich in einem Außengehäuse (1) abstützt.
  10. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (2) zwei oder mehrere Gummipuffer (27a, 27b, 27c, 27d) und/oder Laschen aufweist, die zumindest zum Teile aus elastischem Material bestehen und mittels denen der Tragrahmen (2) im Außengehäuse (1) eingespannt ist.
  11. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (2) einen Durchbruch aufweist, durch den ein aus dem Zylinderblock (3) hervorragender Luftabgabestutzen (13) führt.
  12. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (2) zumindest eine Bohrung oder eine Bohrung mit Innengewinde (29) aufweist, in der bzw. in dem ein Verbindungselement wie Schraube oder Niet (28) vorgesehen ist, mittels dem der Zylinderblock (3), der ebenfalls zumindest eine Bohrung oder eine Bohrung mit Innengewinde aufweist, fest mit dem Tragrahmen (2) verbunden ist.
  13. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (2) einen Flanschbereich aufweist, an dem die Antriebseinheit (4) befestigt ist, wobei der Flanschbereich zumindest ein Langloch (39) aufweist, in dessen Erstreckungsbereich die Position der Antriebseinheit (4) zum Zylinderblock (3) justierbar ist.
  14. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (2) im Flanschbereich der Antriebseinheit (4) einen durchgehenden Steg (40) aufweist, der abhängig von der gewünschten Position eines Pleuels (9) vom oberen Totpunkt, entfernbar ist, wobei die Schnittkanten die Anschläge zu einer Flanschzentrierung (38) der Antriebseinheit (4) bilden.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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