DE19903025C2 - Kolbenverdichter für gasförmige Medien - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter für gasförmige Medien mit einem innerhalb eines Zylinders bewegbaren Kolben, wobei ein außerhalb des Zylinders liegendes Ende des Kolbens über einen Exzenter mit einer Antriebswelle einer An­ triebsvorrichtung, insbesondere einem Elektromotor, verbunden ist. Der Kolbenverdichter und die Antriebsvorrichtung sind dabei jeweils in einem Verdichtergehäuse und einem Antriebsvorrich­ tungsgehäuse angeordnet. Am Verdichtergehäuse ist im Bereich des Kolbens ein rohrförmiges, einstückig mit dem Verdichtergehäuse ausgebildetes Ansatzstück zur Aufnahme des Zylinders angeordnet.

Ein derartiger Kolbenverdichter ist aus der DE 694 01 600 T2 bekannt. Weitere Kolbenverdichter für gasförmige Medien sind aus der DE 35 21 300 A1, der DE 19 47 545 A und der EP 0 725 897 B1 bekannt. So beschreibt das europäische Patent EP 0 725 897 B1 einen Kolbenverdichter, bei dem ein Verdichtungsraum durch Änderung einer wirksamen axialen Zylinderhöhe dadurch einstell­ bar ist, daß der äußere untere Rand des Zylinders und die obere Öffnung in einem Verdichtergehäuse mit jeweils einem sich ent­ sprechenden Gewinde versehen sind. Die durch Ausprobieren gefun­ dene optimale Stellung zwischen Zylinder und Verdichtergehäuse wird schließlich durch eine Schraubklemmung fixiert. Es hat sich nunmehr herausgestellt, daß ein derartiger Kolbenverdichter sehr hohe Herstellungskosten mit sich bringt. So müssen zum Beispiel der Zylinder und das Verdichtergehäuse jeweils mit einem Gewinde versehen werden, was einerseits einen hohen Werkzeugaufwand nach sich zieht und andererseits die Herstellungsdauer verlängert. Des weiteren ergeben sich bei den bekannten Kolbenverdichtern Probleme bei der genügend hohen Wärmeabfuhr aus dem Bereich des Zylinders, was zu funktionellen Beeinträchtigungen führen kann.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kolbenverdichter der eingangs genannten Art bereitzustellen, der einerseits eine einfache, schnelle und damit kostengünstige Herstellung und andererseits eine genügend hohe Wärmeabfuhr aus dem Bereich des Zylinders gewährleistet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Kolbenverdichter gemäß den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

In einem erfindungsgemäßen Kolbenverdichter sind ein Verdichter­ gehäuse und ein Antriebsvorrichtungsgehäuse einstückig ausgebil­ det, wobei ein am Verdichtergehäuse im Bereich eines Kolbens ausgebildetes rohrförmiges, einstückig mit dem Verdichtergehäuse ausgebildetes Ansatzstück zur Aufnahme des Zylinders an seiner Außenfläche mindestens eine Kühlrippe aufweist. Durch die einstückige Ausbildung der genannten Gehäuseelemente ist eine einfache und schnelle Fertigung eines Gesamtgehäuses der Vor­ richtung, bestehend aus dem Kolbenverdichter und der Antriebs­ vorrichtung, gewährleistet. Das zusätzlich ausgebildete rohrför­ mige Ansatzstück nimmt dabei den Zylinder auf, wodurch auf die Ausbildung von Gewinden verzichtet werden kann, was wiederum die Herstellung vereinfacht und beschleunigt und somit die Herstel­ lungskosten senkt. Durch die Ausgestaltung der Kühlrippen am Ansatzstück ist eine besonders vorteilhafte, hohe Wärmeabfuhr aus dem Bereich des Zylinders gewährleistet, wodurch sich eine verbesserte Funktionsweise des Kolbenverdichters bei einer erhöhten Lebensdauer ergibt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das rohrförmige Ansatzstück an seiner dem Verdichtergehäuse abge­ wandten Seite einen sich verjüngenden Randbereich auf. Dieser Randbereich ist verformbar, derart, daß er über einen Flansch eines Auslaßkopfes des Kolbenverdichters legbar ist. Damit ist eine Fixierung des Zylinders innerhalb des Ansatzstückes gewähr­ leistet, da der Zylinder an einem Ende mittels des Auslaßkopfes fixiert wird und an dem gegenüberliegenden Ende auf einem umlau­ fenden Vorsprung innerhalb des Verdichtergehäuses aufliegt. Der Randbereich des Ansatzstückes kann dabei abgewinkelt oder abge­ rundet ausgebildet sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsge­ mäßen Kolbenverdichters ist innerhalb des Auslaßkopfes ein fe­ derbelastetes Auslaßventil ausgebildet. Das federbelastete Aus­ laßventil besteht dabei aus einer Feder, die eine mit einem Durchlaß versehene Metallscheibe gegen eine mit einem Durchlaß versehene Zylinderabdeckung drückt. Zwischen der Metallscheibe und der Zylinderabdeckung ist dabei ein Dichtring, zwischen der Zylinderabdeckung und dem darauf aufliegenden Auslaßkopf eine Dichtscheibe angeordnet. Die Zylinderabdeckung liegt dabei auf einer umlaufenden Schulter des Zylinders auf. Dadurch ist ge­ währleistet, daß der Kolbenverdichter eine hohe Leistung auf­ weist und innerhalb kurzer Zeit hohe Volumenströme zur Verfügung stellen kann. Weitere Vorteile eines federbelasteten Auslaßven­ tils eines Kolbenverdichters sind der EP 0 725 897 B1 zu entneh­ men.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Aufsicht auf einen er­ findungsgemäßen Kolbenverdichter mit einer Antriebs­ vorrichtung;

Fig. 2 eine schematisch dargestellte Schnittzeichnung durch einen erfindungsgemäßen Kolbenverdichter; und

Fig. 3 eine schematisch dargestellte Schnittzeichnung eines Teilbereichs des erfindungsgemäßen Kolbenverdichters.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Aufsicht auf einen Kolbenverdichter 10 mit angeschlossener Antriebsvor­ richtung 14. Man erkennt, daß der Kolbenverdichter 10 von einem Verdichtergehäuse 12 und die Antriebsvorrichtung 14 von einem Antriebsvorrichtungsgehäuse 16 umgeben sind, wobei beide Gehäuse 12, 16 miteinander einstückig ausgebildet sind. Innerhalb eines rohrförmigen Ansatzstückes 30, das ebenfalls einstückig mit dem Verdichtergehäuse 12 verbunden ist, ist ein Zylinder 28 ange­ ordnet. Der Kolbenverdichter 10 schließt mit einem Auslaßkopf 34 und einem entsprechenden Auslaßstutzen 36 ab.

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Kolben­ verdichters 10. Man erkennt, daß innerhalb des Zylinders 28 ein bewegbarer Kolben 26 geführt ist und das außerhalb des Zylinders 28 liegende Ende des Kolbens 26, nämlich ein Ende des Pleuels 22, über ein Pleuellager mit einem Exzenter 20 einer Antriebs­ welle 18 der Antriebsvorrichtung 14 verbunden ist. Die Antriebs­ vorrichtung 14 ist insbesondere ein Elektromotor.

Weiterhin erkennt man, daß am Verdichtergehäuse 12 im Bereich des Kolbens 26 das rohrförmige, einstückig mit dem Verdichter­ gehäuse 12 ausgebildete Ansatzstück 30 zur Aufnahme des Zylin­ ders 28 ausgebildet ist. Dabei weist das rohrförmige Ansatzstück 30 an seiner dem Verdichtergehäuse 12 abgewandten Seite einen sich verjüngenden Randbereich 32 auf. Dieser Randbereich 32 ist verformbar, so daß er über einen Flansch 40 des Auslaßkopfes 34 des Kolbenverdichters 10 legbar, insbesondere bördelbar ist. Es entsteht somit ein abgewinkelter oder auch abgerundeter Randbe­ reich 32.

Beim Betrieb des Kolbenverdichters 10 wird das Pleuel 22 über die mit seinem einen Ende in Verbindung stehende Antriebswelle 18 in eine kreisförmige Bewegung versetzt, während das andere Ende mit dem Kolben 26 in dem Zylinder 28 hin- und hergeführt wird. Beim Aufwärtshub des Kolbens 26 wird dabei das im Zylin­ derraum befindliche gasförmige Medium komprimiert bis es einen Verdichtungsraum 50 einnimmt. Zu diesem Zeitpunkt oder kurz da­ vor öffnet ein federbelastetes Auslaßventil 52, so daß das kom­ primierte gasförmige Medium über den Auslaßstutzen 36 abgeführt wird. Nach Erreichen der oberen Totpunktstellung des Kolbens 26 geht dieser in seinen Rückhub über, wobei über eine im Verdich­ tergehäuse 12 ausgebildete Ansaugöffnung (nicht dargestellt) das zu komprimierende gasförmige Medium zunächst in das Verdichter­ gehäuse 12 und nachfolgend durch Öffnungen (nicht dargestellt) in der Unterseite des Kolbens 26 in den oberen Zylinderraum ein­ gesaugt wird. Beim Erreichen seiner unteren Totpunktstellung geht der Kolben 26 in seinen Vorwärtshub über, wobei der Ein­ saugvorgang zum Ende kommt. Der Kolben 26 wirkt als Einlaßven­ til.

Weiterhin erkennt man, daß das federbelastete Auslaßventil 52 aus einer Feder 38 besteht, die eine mit einem Durchlaß ver­ sehene Metallscheibe 42 gegen eine mit einem Durchlaß 58 ver­ sehene Zylinderabdeckung 46 drückt. Dabei ist zwischen der Me­ tallscheibe 42 und der Zylinderabdeckung 46 ein Dichtring 44 an­ geordnet. Zwischen der Zylinderabdeckung 46 und dem darauf auf­ liegenden Auslaßkopf 34 ist eine Dichtscheibe 44 ausgebildet. Weiterhin erkennt man, daß die Zylinderabdeckung 46 auf einer umlaufenden Schulter 60 des Zylinders 28 aufliegt. An der gegen­ überliegenden Seite des Zylinders 28 liegt dieser auf einem um­ laufenden Vorsprung 62 innerhalb des Vedichtergehäuses 12 auf. Durch das Festklemmen des Auslaßkopfes 34 auf der Zylinderab­ deckung 46 sowie auf dem oberen Randbereich des Zylinders 28 und die Auflage des unteren Randbereiches des Zylinders 28 auf dem Vorsprung 62 wird der Zylinder 28 innerhalb des Verdichterge­ häuses 12 bzw. dem rohrförmigen Ansatzstück 30 fixiert.

Das rohrförmige Ansatzstück 30 weist zudem mehrere Kühlrippen 56 auf.

Fig. 3 zeigt eine Detailansicht gemäß der schematischen Schnitt­ darstellung in Fig. 2. Man erkennt, wie der Zylinder 28 inner­ halb des Verdichtergehäuses 12 bzw. innerhalb des Ansatzstückes 30 fixiert wird, wobei gleichzeitig der Auslaßkopf 34 mit dem Auslaßstutzen 36 und dem federbelasteten Auslaßventil 52 am Kol­ benverdichter 10 bzw. dem Verdichtergehäuse 12 befestigt wird. Man erkennt, daß das entweichende Gas über den Weg 54 des Aus­ laßstutzens 36 aus dem System ausströmt.

Claims (10)

1. Kolbenverdichter für gasförmige Medien mit einem innerhalb eines Zylinders (28) bewegbaren Kolben (26), wobei ein ausserhalb des Zylinder (28) liegendes Ende des Kolbens (26) über einen Exzenter (20) mit einer Antriebswelle (18) einer Antriebsvorrichtung (14), insbesondere einem Elektromotor, verbunden ist und wobei der Kolbenverdichter (10) und die Antriebsvorrichtung (14) jeweils in einem Verdichtergehäuse (12) und einem Antriebsvorrichtungsgehäuse (16) angeordnet sind und am Verdichtergehäuse (12) im Bereich des Kolbens (26) ein rohrförmiges, einstückig mit dem Verdichtergehäuse (12) ausgebildetes Ansatzstück (30) zur Aufnahme des Zylinders (28) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtergehäuse (12) und das Antriebsvorricht­ ungsgehäuse (16) einstückig ausgebildet sind und das Ansatzstück (30) an seiner Außenfläche mindestens eine Kühlrippe (56) aufweist.

2. Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Ansatzstück (30) an seiner dem Verdichtergehäuse (12) abgewandten Seite einen sich verjüngenden Randbereich (32) aufweist.

3. Kolbenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich (32) verformbar ist, derart, daß er über einen Flansch (40) eines Auslaßkopfes (34) des Kolbenverdichters (10) legbar ist.

4. Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich (32) abgewinkelt oder abgerundet ausgebildet ist.

5. Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Auslaßkopfes (34) ein federbelastetes Auslaßventil (52) ausgebildet ist.

6. Kolbenverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das federbelastete Auslaßventil (52) aus einer Feder (38) besteht, die eine mit einem Durchlaß versehene Metall­ scheibe (42) gegen eine mit einem Durchlaß (58) versehene Zylinderabdeckung (46) drückt.

7. Kolbenverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Metallscheibe (42) und der Zylinderab­ deckung (46) ein Dichtring (44) angeordnet ist.

8. Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zylinderabdeckung (46) und dem darauf aufliegenden Auslaßkopf (34) eine Dichtscheibe (44) angeordnet ist.

9. Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderabdeckung (46) auf einer umlaufenden Schulter (60) des Zylinders (28) aufliegt.

10. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (28) auf einem umlaufenden Vorsprung (62) innerhalb des Verdichtergehäuses (12) aufliegt.