DE102010034409A1

DE102010034409A1 - Druckluftkompressor

Info

Publication number: DE102010034409A1
Application number: DE102010034409A
Authority: DE
Inventors: Ingo Stumberg
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2010-08-14
Filing date: 2010-08-14
Publication date: 2012-02-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckluftkompressor (20) in Kolben-/Zylinderbauform, mit einem Kurbelgehäuse (24), wenigstens einem Zylinder (27, 28) und einem in dem Zylinder (27, 28) hin und her bewegbaren Kolben (29, 30), wobei der Zylinder (27, 28) mit einem Zylinderkopf (31) verbunden ist, der einen zwischen Kolben (29, 30) und Zylinder (27, 28) gebildeten Kompressionsraum (35) im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens (29, 30) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein luftführender Kanal (1, 2, 3) im Zylinderkopf (31) wenigstens zum Teil unmittelbar mit einer katalytischen Beschichtung versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckluftkompressor in Kolben-/Zylinderbauform gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Derartige Druckluftkompressoren werden üblicherweise mit einer Ölschmierung betrieben. Das Öl führt, insbesondere bei hohen Temperaturen, in dem Druckluftkompressor nach längerem Betrieb zu Ablagerungen von Öl und Ölkohle im Zylinderkopf des Kompressors. Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Vermeidung oder zumindest eine Reduzierung von solchen Ablagerungen.
Aus der DE 10 2008 014 205 A1 ist bereits der Vorschlag bekannt, einen Katalysator in einen Druckluftkompressor zu integrieren. Hierzu wird ein zusätzlicher Aufnahmeblock vorgeschlagen, der als weiteres Bauteil zwischen dem Zylinderkopf und übrigen Zylinderblock eingebaut wird. Der Aufnahmeblock beinhaltet einen Katalysator. Ein solcher gesonderter Aufnahmeblock kann jedoch nicht eine Ablagerung von Öl und Ölkohle an anderen Teilen des Zylinderkopfs verhindern.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung des Problems der Ablagerung von Öl und Ölkohle an Zylinderkopfteilen des Druckluftkompressors anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die in dem Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.
Es gab auch in der Vergangenheit Überlegungen zur Vermeidung oder Reduzierung von Ablagerungen von Öl und Ölkohle im Zylinderkopf. Allerdings konnte auch damit diese Problematik gerade im Bereich von Kolbenkompressoren nicht zufrieden stellend gelöst werden. Frühere Vorschläge, eine PTFE-Beschichtung vorzusehen, haben sich als nicht ausreichend brauchbar erwiesen, da ein Ablagern von Öl und Ölkohle im Zylinderkopf nicht sicher verhindert wird. Bei Druckluftkompressoren in Kolben-/Zylinderbauweise treten besonders erschwerte Bedingungen im Bereich des Zylinderkopfs dort auf, wo besonders hohe Temperaturen im Dauerbetrieb erzeugt werden, insbesondere im unteren Teil des Zylinderkopfes, der auch als Manifold bezeichnet wird, und im Bereich des Auslassventils. Als Manifold wird ein Bereich mit einer Vielzahl gewundener Strömungskanäle im Zylinderkopf des Druckluftkompressors bezeichnet.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass Ablagerungen von Öl und Ölkohle im Zylinderkopf weitgehend vermieden werden. Hierdurch kann ein unerwünschtes Verblocken des Zylinderkopfes durch die Ablagerungen vermieden werden. Dies hat den weiteren Vorteil, dass eine in Folge eines Verblockens auftretende Verringerung des Auslass- bzw. Durchlassströmungsquerschnitts im Zylinderkopf ebenfalls vermieden werden kann. Hierdurch kann die Druckstutzentemperatur über eine lange Betriebsdauer des Druckluftkompressors, insbesondere über die spezifikationsgemäße Lebensdauer, auf einem nahezu konstanten Niveau gehalten werden. Hierdurch kann die Gesamtlebensdauer des Druckluftkompressors erhöht werden.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für Druckluftkompressoren mit einem Druckauslassventil in Lamellenbauform.
Gemäß der Erfindung ist wenigstens ein luftführender Kanal im Zylinderkopf wenigstens zum Teil unmittelbar mit der katalytischen Beschichtung versehen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zusätzlich auch andere, von Luft umströmte Bauteile im Zylinderkopf wenigstens zum Teil unmittelbar mit der katalytischen Beschichtung versehen. Vorteilhaft können hierbei insbesondere bewegliche Bauteile, wie z. B. das Druckauslassventil, mit der katalytischen Beschichtung versehen sein. Vorteilhaft ist auch, Teile des Manifold unmittelbar mit der katalytischen Beschichtung zu versehen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält die katalytische Beschichtung ein Alkalimetalloxid und/oder ein seltene Erde-Alkalioxid. Besonders vorteilhafte Zusammensetzungen der katalytischen Beschichtung sind ferner in den Unteransprüchen 8 bis 10 angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 – einen Druckluftkompressor in seitlicher, teilweise geschnittener Darstellung und
2 – Bauteile des Zylinderkopfs des Druckluftkompressors gemäß 1 in Explosionsdarstellung.
In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.
Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Druckluftkompressor 20 in Form eines Zweizylinder-Kolbenkompressors. Der Druckluftkompressor 20 weist ein Kurbelgehäuse 24 auf, in dem eine Kurbelwelle 26 angeordnet ist. Oberhalb des Kurbelgehäuses 24 befindet sich ein Zylinderblock 25, der zwei Zylinder 27, 28 und darin jeweils angeordnete Kolben 29, 30 aufweist. Oberhalb des Zylinderblocks 25 befindet sich ein Zylinderkopf 31.
Die Kurbelwelle 26 ist über Pleuel mit den Kolben 29, 30 verbunden. In der in 1 dargestellten Ansicht befindet sich der rechte Kolben 29 im oberen Totpunkt, der linke Kolben 30 befindet sich im unteren Totpunkt. Wie erkennbar ist, begrenzt der Zylinderkopf 31 den zwischen dem jeweiligen Kolben 29, 30 und den Zylindern 27, 28 des Zylinderblocks 25 gebildeten Kompressionsraum 35.
Der Druckluftkompressor 20 wird von einem externen Aggregat, z. B. einem Antriebsmotor eines Fahrzeugs, über die Kurbelwelle 26 angetrieben.
Der Zylinderkopf 31 weist ein Manifold 32 und einen Zylinderdeckel 36 auf. Der Manifold 32 ist, ggf. mit einer Dichtung, direkt auf dem Zylinderblock 25 angebracht. Auf dem Manifold 32 ist der Zylinderdeckel 36 befestigt, z. B. mittels Schrauben 44. Zwischen dem Manifold 32 und dem Zylinderdeckel 36 können sich noch verschiedene Dichtungen und Zwischenplatten befinden, wie nachfolgend anhand der 2 erläutert.
In dem Zylinderdeckel 36 befindet sich ein Ansauglufteintritt 38, über den Luft aus der Atmosphäre angesaugt wird. Des Weiteren ist in dem Zylinderdeckel 36 ein Druckluftaustritt 42 vorgesehen, über den verdichtete Luft aus dem Druckluftkompressor 20 abgeführt wird. Ferner ist eine Möglichkeit zur Wasserkühlung vorgesehen. Hierfür weist der Zylinderdeckel 36 einen Kühlwassereintritt 40 auf. In dem Manifold 32 ist ein Kühlwasseraustritt 34 vorgesehen.
Die 2 zeigt die einzelnen Teile des Zylinderkopfs 31. Erkennbar ist der Manifold 32, eine erste Dichtung 46, eine zweite Dichtung 50, eine Zwischenplatte 48, eine dritte Dichtung 52 sowie der Zylinderdeckel 36. Hierbei ist der Manifold 32 beispielsweise an den mit den Pfeilen 1, 2 bezeichneten Stellen unmittelbar mit einer katalytischen Beschichtung versehen.
Der Zylinderdeckel 36 ist in der 2 zusätzlich in einer um 180° gedrehten Darstellung, sozusagen in einer Ansicht von unten, dargestellt. Wie dort erkennbar ist, ist der Zylinderdeckel 36 an der mit dem Pfeil 3 bezeichneten Stelle unmittelbar mit der katalytischen Beschichtung versehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008014205 A1 [0003]

Claims

Druckluftkompressor (20) in Kolben-/Zylinderbauform, mit einem Kurbelgehäuse (24), wenigstens einem Zylinder (27, 28) und einem in dem Zylinder (27, 28) hin und her bewegbaren Kolben (29, 30), wobei der Zylinder (27, 28) mit einem Zylinderkopf (31) verbunden ist, der einen zwischen Kolben (29, 30) und Zylinder (27, 28) gebildeten Kompressionsraum (35) im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens (29, 30) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein luftführender Kanal (1, 2, 3) im Zylinderkopf (31) wenigstens zum Teil unmittelbar mit einer katalytischen Beschichtung versehen ist.
Druckluftkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass andere, von Luft umströmte Bauteile im Zylinderkopf (31), insbesondere bewegliche Bauteile, wenigstens zum Teil unmittelbar mit der katalytischen Beschichtung versehen sind.
Druckluftkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur mit von dem Druckluftkompressor (20) komprimierter Luft durchströmte Kanäle (1, 2, 3) oder mit der komprimierten Luft in Berührung kommende Bauteile mit der katalytischen Beschichtung versehen sind.
Druckluftkompressor nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Druckauslassventil des Druckluftkompressors (20) wenigstens zum Teil unmittelbar mit der katalytischen Beschichtung versehen ist.
Druckluftkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens Teile eines Manifold (32) oder eines Zylinderdeckels (36) des Zylinderkopfs (31) mit der katalytischen Beschichtung versehen sind.
Druckluftkompressor, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluftkompressor (20) wenigstens zwei Zylinder (27, 28) mit jeweils einem darin befindlichen Kolben (29, 30) aufweist, wobei ein gemeinsamer Zylinderkopf (31) für beide Zylinder (27, 28) vorgesehen ist.
Druckluftkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Beschichtung ein Alkalimetalloxid und/oder seltene Erde-Alkalioxid enthält.
Druckluftkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Beschichtung mindestens ein Oxid eines Übergangsmetalls oder ein Oxid eines Gemisches aus Übergangsmetallen umfasst, wobei die Übergangsmetalle Elemente der Gruppen I B, insbesondere Cu, Ag, Ag, II B, insbesondere Zn, C, Hg, III B, insbesondere Sc, Y, IV B, insbesondere Ti, Zr, Hf, V B, insbesondere V, Nb, Ta, VI B, insbesondere Cr, Mo, W, VII B, insbesondere Mn, Tc, Re und/oder VIII B, insbesondere Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt sind.
Druckluftkompressor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Übergangsmetall oder bei dem Gemisch aus Übergangsmetallen um Elemente jeweils der Gruppen der 4. Periode, insbesondere Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn und/oder der Gruppen der 5. Periode, insbesondere Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd handelt, insbesondere um TiZrNi.
Druckluftkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Beschichtung ein Oxid eines Gemisches aus mindestens einem Übergangsmetall und mindestens einem Metall, insbesondere Al, und/oder Halbmetall, insbesondere Si, umfasst, wobei die Übergangsmetalle Elemente der Gruppen I B, insbesondere Cu, Ag, Ag, II B, insbesondere Zn, Cd, Hg, III B, insbesondere Sc, Y, IV B, insbesondere Ti, Zr, Hf, V B, insbesondere V, Nb, Ta, VI B, insbesondere Cr, Mo, W, VII B, insbesondere Mn, Tc, Re und/oder VIII B, insbesondere Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt sind.