-
Öldosierung eines Rotationskolbenkompressors
-
Die Erfindung betrifft eine Öldosierung für das Schmiersystem eines
Rotationskolbenkompressors, bei dem auf einem Ende der Maschinenwelle eine Schmieröl
abschleudernde Spritzscheibe, im Bereich des von dieser abgeschleuderten Ölnebeis
ein Draht zum Auffangen einer Teilmenge abgeschleuderten Öls sowie am unteren Ende
dieses Drahts eine zu einem Wellenlager der Maschine führende Bohrung vorgesehen
sind.
-
Bei Kompressoren besteht bei bestimmten Anwendungen, wie bei Brems-
oder Arbeitskompressoren die Notwendigkeit, eine möglichst geringe Ölmenge aus dem
Schmiersystem der Maschine in die Förderluft abzugeben.
-
Bei Rotationskolbenkompressoren wird das Schmieröl üblicherweise den
oder einem Wellenlager zugeführt, von wo es durch die Fliehkraftwirkung ins Getriebe
und bis in die Arbeitsräume befördert wird, um dort die gleitenden Maschinenteile
zu schmieren. Wenn eine Ölabdichtung der Arbeitsräume gegenüber Lager und Getriebe,
wie dies bei Motoren üblich ist und eine eigene Schmierung der mit den Arbeitsräumen
in Verbindung stehenden beweglichen Teile vermieden werden sollen, ist es notwendig,
die Zuführung des Öls von vorne herein auf das erforderliche Mindestmaß herabzusetzen.
Hierfür wurden Kolbenpumpen, Tropföler oder Dochte verwendet, wobei Kolbenpumpen
zu aufwendig, die beiden letztgenannten Vorrichtungen insbesondere bei temperaturbedingten
Viskositätsänderungen des Schmieröls sehr unzuverlässig sind. Die notwendige Mindestdosierung
für Brems- und Arbeitskompressoren konnte auf diese Weise nicht erreicht werden.
-
Mit DT-OS 24 02 029 wurde eine Öldosierung vorgeschlagen, bei der
eine plane Spritzscheibe konzentrisch und fest auf einem Wellenende der Maschine
angeordnet ist, auf die o1 über ein Filzstück aufgebracht wird. Die Förderung des
Öls zu diesem erfolgt in einem Saugrohr, das zu einem von dem Filzstück abgeschlossenen
Hohlraum führt, in dem von einer Membranpumpe Unterdruck erzeugt wird. Diese
Pumpe
steht mit einem der Arbeitsräume der Maschine über eine Bohrung in einer Gehäusewand
in Verbindung und wird von dem wechselnden Druck in diesem Arbeitsraum beaufschlagt.
-
Von dem von der Spritzscheibe in den sie umgebenden Stirnraum des
Kompressors abgeschleuderten Ölnebel wird von einem oberhalb der Spritzscheibe angeordneten
nach oben schräg stehenden Draht ein kleiner Teil aufgefangen, der an dem Draht
in eine Bohrung in der Seitenwand der Maschine läuft, die zu einem Wellenlager führt.
Eine Dosierung der aufgefangenen Ölmenge soll vor allem durch die Wahl der Dicke
des Auffangdrahtes erfolgen.
-
Diese Anordnung hat folgende Nachteile: Die durch das Saugrohr und
das Filzstück erfolgende Vordosierung ist infolge von Viskositätsänderungen der
Maschine ungenau. Das Öl haftet nicht genügend an der Spritzscheibe, sondern läuft
an ihr ab, bevor es abgeschleudert wird. Die Dosierung durch den Auffangdraht ist
nicht genau genug und vor allem legt sich die die Membranpumpe mit dem Arbeitsraum
der Maschine verbindende Bohrung sehr bald mit einem Gemenge von Ö1, dessen Umsetzungsprodukten
und Abrieb zu, so daß die Maschine trocken läuft.
-
Da selbst-schmierendes Material für die Dichtteile eines Kompressors,
das den Belastungen höherer Drehgeschwindigkeiten und Drücke standhält, noch nicht
gefunden
werden konnte, war bisher das Problem der Freihaltung
der Arbeitsluft von Schmieröl trotz eines großen bestehenden Bedürfnisses noch nicht
befriedigend gelöst.
-
Aufgabe der Erfindung ist eine Öldosierung für Rotationskolbenkompressoren,die
nur die zur Schmierung notwendige Mindestölmenge liefert und die Anreicherungen
der Förderluft mit Schmieröl verhindert.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß am Rand der Spritzscheibe eine
nach deren Mittelpunkt weisende Hohlkehle vorgesehen ist und daß um diese Spritzscheibe
ein nach unten offenes Fangblech angeordnet ist, das oberhalb der Wellenachse und
dem Uberlaufrand der Hohlkehle und unter dem Fangdraht eine Bohrung aufweist.
-
Bei Versorgung des Kompressors mit Drucköl ist ein mit einem Überlaufbehälter
zum Auffangen des eingeleiteten öls verbundenes Ölrohr vorgesehen, daß in den untersten
Teil der Hohlkehle mündet. Bei einem eigenen druckfreien ölkreislauf des Kompressors
ist es dagegen zweckmäßig, einen ölsumpf anzuordnen, der bis über den Überlaufrand
der Hohlkehle in ihrem untersten Teil reicht.
-
Die Anordnung der Hohlkehle am Spritzrad ist unumgänglich, da ein
glattes oder auch ein aufgerauhtes Rad nicht genügend o1 annimmt, wie Versuche ergeben
haben. Ebenso kann auf die Anordnung des Fangbleches nicht verzichtet werden, da
nur auf diese Weise ein verwirbelter ölnebel mit genügend feinen Tröpfchen erzeugt
werden und nur durch die
Größer der Bohrung im Fangblech eine genügend
feine bldosierung erzielt werden kann. Versuche haben ergeben, daß nur auf diese
Weise die für den Betrieb von Brems-und Arbeitskompressoren, insbesondere solche
mit hohen Drücken und hohen Drehzahlen, die erforderte Ölfreiheit der abgegebenen
Druckluft erreicht werden kann.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der
Zeichnungen dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Rotationskolbenkompressor
mit erfindungsgemäßer Öldosierung; Fig. 2 eine Stirnansicht des gleichen Kompressors
mit teilweisem Schnitt in Ebene I-I; Der dargestellte Kompressor weist ein aus Mantel
1 und Seitenteilen 2 und 3 bestehendes Gehäuse auf. Die Seitenteile sind von der
Welle 4 durchsetzt, auf deren Exzenter 5 ein dreieckiger Kolben 6 umläuft, der mit
seinen Ecken mit der trochoidenförmigen Laufbahn des Mantels 1 in ständiger gleitender
Berührung steht. Am linken Ende der Welle 4 ist ein Gegengewicht 8 und im Gehäuse
ein weiteres Gegengewicht 9 vorgesehen, die mit der Welle starr verbunden sind.
Das Gegengewicht 9 läuft im Innern des Kolbens 6 um. Der Kolben 6 weist an seinen
Ecken nicht dargestellte Radialleisten und an seiner linken Seite Dichtstreifen
10 auf, die an der Innenwand des Seitenteils 2 anlaufen. Gegenüber der Innenwand
des Seitenteils 3 läuft der Kolben 6 unmittelbar an. Beiderseits des Gehäuses sind
Gehäusedeckel 11 und 12 vorgesehen, von denen
der rechte (12) ein
dauergeschmiertes, abgedichtetes Wellenlager 13 trägt. Dieser Gehäusedeckel 12 umschließt
einen Ringraum 15, zu dem der Lufteinlaßstutzen 16 führt und der mit zwei Einlaßöffnungen
im Seitenteil 3 mit den Arbeitskammern des Kompressors verbunden ist. Die verdichtete
Luft wird über Ventile über den Ringraum 17 im Gehäusedeßkel 11 bei dem Luftauslaßstutzen
18asgeSschoben. Um den linken Gehäusedeckel 11 und den Gehäusemantel 1 ist ein Wasserkühlmantel
19 mit einer Einlaßöffnung 20 und einer Auslaßöffnung 21 gelegt.
-
In und am linken Gehäusedeckel 11, der das andere Wellenlager 14 trägt,
und dem Gehäuseseitenteil 2 ist die erfindungsgemäße öldosierungsvorrichtung vorgesehen.
Sie besteht aus dem Spritzrad 22, das zusammen mit dem Gegengewicht 8 auf das linke
Ende der Welle 4 aufgeschraubt ist, dem dieses Spritzrad 22 zylinderförmig umgebenden
Fangblech 23 und dem Fangdraht 24.
-
Das Spritzrad 22 weist eine umlaufende nach seinem Mittelpunkt zu
offene Hohlkehle 25 mit einem Überlaufrand 26 auf. Das Fangblech ist senkrecht über
der Wellenachse mit einer engen Bohrung 27 versehen. Nach unten ist das Fangblech
23 offen. Der Fangdraht 24 liegt in der Ebene der Achse der Welle 4 und ist schräg
abwärts durch eine Bohrung 28 im Gehäuseseitenteil 2 gerichtet und im Gehäusedeckel
11 und im Seitenteil 2 befestigt. Die Bohrung 28 führt in eine weitere Bohrung 29,
die im Wellenlager 14 endet.
-
An der Unterseite des linken Gehäusedeckels 11 ist ein rundes dosenförmiges
Gehäuse 30 vorgesehen, das eine ölzulaufdüse 31 für Drucköl und eine ölrücklauföffnung
32 aufweist. Die Ölzulaufdüse 31 mündet in einem im radialen Querschnitt V-förmigen
Uberlaufbehälter 33, dessen Höhe den für die Dosierung erwünschen Öldruck bestimmt
und von dem ein Ölrohr 34 in den untersten Teil der Hohlkehle 25 des Spritzrades
22 führt.
-
Aus dem Raum 35 im unteren Teil des linken Gehäusedeckels 11, nach
dem sich das Fangblech 23 öffnet und in dem sich das überschüssige Öl sammelt, führt
eine Öffnung 36 in den unteren Raum 37 des dosenförmigen Gehäuses 30, von dem das
aus dem Uberlaufbehälter 33 überfließende Öl aufgenommen wird. Der Raum 37 entleert
sich nach der Ölrücklauföffnung 32.
-
Das Öl tritt unter Druck, z. B. aus dem Ölkreislauf des Antriebs-
oder Fahrzeugmotors, bei der Ölzulaufdüse 31 in das Gehäuse 30 ein und füllt den
Uberlaufbehälter 33 bis zu dessen Rand. Das überschüssige Öl fließt dann nach unten
ab. Das im Uberlaufbehälter aufgefangene Öl fließt nur in dem von dessen Höhe bestimmten
Druck durch das Ölrohr 34 in die Hohlkehle 25 des Spritzrades 22 ab. Hiermit ist
eine Vordosierung des Schmieröls erreicht.
-
Das Spritzrad 22 nimmt in seiner Umdrehung das Öl in seiner Hohlkehle
25 auf seinem ganzen Umfang mit. Infolge des ständigen Zulaufs über das ölrohr 34
fließt
das Öl über den Uberlaufrand 26 der Hohlkehle 25 und wird
durch Fliehkraft in Richtung der Drehebene des Spritzrades in feinsten Tröpfchen
abgeschleudert und in dem vom Fangblech 23 umgebenen Raum durch die Drehung des
Spritzrades weiter verwirbelt. Durch die Bohrung 29 im Fangblech kann ein kleinster
Teil des abgeschleuderten Ölnebels in einem Strahl austreten.
-
Das nicht durch die Bohrung gelangende Öl fließt nach unten durch
die Räume 35 und 37 zur Ölrücklauföffnung 32. Von diesem aus der Bohrung 29 nach
oben spritzenden ölnebel wird von dem Fangdraht 24 wiederum nur ein kleiner Teil
aufgefangen und in die Bohrungen 27 und 28 abgeführt, die es zum Wellenlager 14
leiten. Von dort wird wiederum nur ein Teil des Drucköls durch Fliehkraft und Kriechvorgänge
durch das Exzenterlager 38 und die Innenfläche des Kolbens 6 an dessen Anlauffläche
an der Innenwand des Seitenteils 3 oder über das Synchronisierungsgetriebe 39 zu
den Anlaufflächen der Dichtteile 10 des Kolbens 6 und zu dessen Radialdichtleisten
gebracht. Nur ein sehr kleiner Teil des durch Lager und Getriebe gelangenden öls
erreicht somit die Arbeitsräume, so daß die Arbeitsluft nur in einem unter den zugelassenen
Normen liegenden Maß öl aufnehmen kann.
-
Es ergibt sich also auf dem Weg von der ölzulaufdüse 31 bis zum Arbeitsraum
eine mehrstufige öldosierung durch die öffnungsweite der öldüse 31, durch Erhöhen
oder Erniedrigen des Randes des Uberlaufbehälters 23
und ferner
durch die Wahl der lichten Weite des Ölrohres 34, die Weite der Bohrung 27 und schließlich
die Wahl der Stärke des Fangrades 34. Nach Einstellung der übrigen genannten Dosierungsmittel
kann insbesondere die Feineinstellung der Öldosierung durch die Wahl der Stärke
des Fangdrahtes 24 erfolgen.
-
Soll der Kompressor nicht an einen fremden Druckkreislauf angeschlossen
sein, so kann an seiner Unterseite ein ölsumpf angeordnet werden, der bis über den
unteren Abschnitt des Spritzrades reicht, so daß Öl über den Uberlaufrand 26 in
die Hohlkehle 25 laufen kann. Da dieses Öl nicht unter Druck steht, kann auf die
beschriebene Vordosierung verzichtet werden.
-
Um die Dosierung an temperaturbedingte Änderungen der Viskosität des
Öls anzupassen, kann der Fangdraht 24 bimetallisch sein. Er kann so ausgebildet
werden, daß er sich bei bestimmten, z. B. niedrigen Anlauftemperaturen aus dem aus
der Öffnung 27 austretenden Ölnebelstrahl in dessen weniger dichte Randbereiche
herausbiegt. Auf diese Weise wird vermieden, daß sich infolge der temperaturbedingten
Vergrößerung der Öltröpfchen die Öldosierung unzulässig erhöht. Umgekehrt kann die
bimetallische Ausbildung und die Anordnung des Fangdrahtes 24 so ausgelegt werden,
daß sich der Draht bei bestimmten Betriebszuständen weiter in den Ölnebelstrahl
hineinbiegt, während er bei normalen Betriebszuständen in dessen tröpfchenärmeren
Randbereich liegt. Die bimetallische Ausbildung kann darin bestehen, daß der Fangdraht
24 aus in seiner Längsrichtung nebeneinander-liegenden Metallen mit verschiedenen
Wärmedehnungskoeffizienten besteht.
-
- Patentansprüche -