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Luftgekühlter Kompressor Die Erfindung bezieht sich auf einen luftgekühlten
Kompressor, und zwar insbesondere einen Kleinkompressor mit unmittelbarem Antrieb
durch einen Elektromotor, dessen Öl- und Wasserabscheider, Motor und Verdichter
im Ansaug- bzw. Ableitungsluftstrom des Lüfters liegen.
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Diese Kleinkompressoren werden sehr vielseitig benötigt. Man benutzt
sie z. B. als elektrische Reifenluftpumpen für Kraftfahrzeuge, Fahrräder usw. und
zum Antrieb von Werkzeugen, Farbspritzen, Zerstäubern u. dgl. Soweit sie als tragbare
Geräte dienen sollen, ist besonders auf geringes Gewicht zu achten, man verwendet
daher Leichtmetallkonstruktionen und vermeidet eine zweistufige Kompression, obwohl
von diesen Kompressoren hohe Drücke von 8 bis ro Atm. gefordert werden. Zum Aufpumpen
beispielsweise von Reifen größerer Dimensionen sind hohe Druckleistungen erforderlich.
Will man so hohen Druck mit einstufiger Kompression, also mit einem Zylinder, erzielen,
dann tritt eine starke Erwärmung des letzteren auf, die sich durch Leitung und Strahlung
auf die benachbarten Teile des Kompressors und besonders auf den Motor überträgt,
der ja seinerseits selbst auch Wärme erzeugt. Der geamte Luftverdichter wird so
heiß, daß er nur kurze Zeit in Betrieb gehalten werden kann..
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Bei Kompressoren, und zwar insonderheit solchen, bei denen eine verhältnismäßig
hohe Verdichtung innerhalb einer Stufe stattfindet, ist deshalb die Kühlung des
Zylindermantels von ausschlaggebender Wichtigkeit. Dies ist vor allem der
Fall,
wenn die Kompressoren als sogenannte Dauerläufer längere Zeit hintereinander - oft
einen halben Tag und länger - arbeiten müssen, ohne ausgeschaltet zu werden. Dem
Erfindungsgegenstand liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine möglichst gute Kühlung
des Kompressors zu erreichen.
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Man benützt im allgemeinen zur Kühlung den Ansaug- bzw. Ableitungsluftstrom
eines Lüfters, der mit dem Läufer des Antriebsmotors gekoppelt ist. Bei den bekannten
Lösungen: wird nun dieser Kühlluftstrom stets nur ungefähr dreiviertel des Umfanges
des Zylindermantels bestreichen. Die dem Lüfter abgekehrte Seite des Zylindermantels
ist stets besonders durch übermäßige Erwärmung gefährdet, was auch daraus ersichtlich
ist, daß Kolbenfresser häufig von dieser Seite ihren, Ausgang nehmen. Aus diesem
Grund benutzt die Erfindung zur Kühlung des im Windschatten des Kühlluftstromes
liegenden Teiles des Zylindermantels den bei einzylindrigen Kolbenmaschinen auftretenden
pulsierenden Luftstrom in einen Kanal, der das Kurbelgehäuse mit der Atmosphäre
verbindet. Die bei Kolbenmaschinen allgemein vorgesehene Entlüftungsöffnung des
Kurbelgehäuses wird nach der vorliegenden Erfindung durch einen verlängerten Kanal,
welcher parallel zur Zylinderachse von unten nach oben im Zylindermantel eingegossen
ist, im Windschatten des Lüfters ausgeführt. Auf diese Weise wird eine zusätzliche
Kühlung des im Windschatten liegenden Zylindermantelteiles durch einen bei jeder
Motorumdrehung einmal aus- und einströmenden Luftstrom bewirkt.
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Es ist bei Zweizylinderverdichtern bekannt, bei denen zwei gleich
große Kalben über eine gemeinsame, in einem Kurbelgehäuse angeordnete Kurbelwelle
angetrieben werden, deren Kröpfungen entgegengesetzt gerichtet sind, einen Kanal
im Zylindermantel anzuordnen, der das Kurbelgehäuse mit der Atmosphäre verbindet.
Dieser Kanal dient aber lediglich der Entlüftung des Kurbelgehäuses, da kein pulsierender
Luftstrom innerhalb des Kanals auftritt.
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Damit der Kompressor möglichst ölfreie und abgekühlte Luft liefert
und diese nicht schädlich, z. B. auf die Gummischläuche der Reifen, einwirken kann,
ist ein Öl- und Wasserabscheider unmittelbar vor der Ansaugöffnung des den Motor
und Luftzylinder kühlenden Lüfters vorgesehen, wobei die zuströmende kalte Außenluft
den Abscheider von allen Seiten wirksam umspülen kann.
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Ein Ausführungsbeispiel des Kleinkompressors ist in der Zeichnung
dargestellt. In dieser zeigt Fig. r eine Seitenansicht des Kompressors in Verbindung
mit einem strichpunktiert angedeuteten Windkessel, Fig. 2 den Luftschalter, Fig.
3 einen senkrechten Schnitt durch den Kompressorzylinder mit seinem Pleuelgetriebe,
Fig. q. und q. a den Lüfter in Ansicht und senkrechtem Schnitt.
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Der Luftkompressor besteht in bekannter Weise aus einem eingekapselten
Elektromotor a, auf dessen einer Seite der Luftverdichter b, auf dessen ariderer
Seite der Olabscheid'er c aufgestellt ist. Auf der Motorwelle sitzt an der Ansaugseite
zwischen Abscheider c und Motor ein zur Luftförderung dienender Lüfter d. Dieser
Lüfter besteht im Gegensatz zu den üblichen leichten Ventilatoren aus einer massiven,
gut ausgewuchteten Stabilisierungsplatte r" als Innengehäuse, einem aus Blech. gezogenen
leichten Außengehäuse 2, und zwischen beiden, liegenden, ebenfalls aus Blech
geformten: Schaufeln 3a. Durch den periodischen Kompressionshub während des Arbeitsganges
erfährt der Antriebsmotor eine stoßweise Belastung. Die Folge hiervon sind erhöhter
Stromverbrauch und stärkere Erwärmung des Motors. Durch die Wucht des Innengehäuses
r" kann der Lüfter die Energiespitzen ausgleichen. Zugleich liefern die Schaufeln
3" Kühlluft für den Motor und den Verdichter.
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Die kalte Ansaugeluft des Lüfters umspült den Ölabscheidier und strömt
durch die zentrale Öffnung oder Öffnungen an der Stirnseite des Außengehäuses 2"
zwischen den Schaufeln hindurch in den Mantelraum des eingekapselten Antriebsmotors
ca, umspült und kühlt diesen und verläßt denselben durch am anderen Ende dem Kompressor
gegenüberliegende Öffnungen, welche auf dem Umfang des Motors verteilt sind, so
daß die ausströmende Luft von dieser Seite her den Zylinder und das Kurbelgehäuse
des Verdichters in an sich bekannter Weise ebenfalls umspülen kann. Man ersieht
aus der Zeichnung, daß die Außenseite bzw. die im Windschatten liegende Seite des
Kompressorzylinders hierbei von der ausströmenden Kühlluft nicht oder nur wenig
wirksam erreicht werden kann. Man hat deshalb auch schon versucht, Luft unmittelbar
um das Kurbelgehäuse herumzuführen oder von außen durch einen Kamin od. dgl. Luft
ein- und abströmen zu lassen. Eine solche umständliche Vorrichtung ist schon deshalb
unzweckmäßig, weil die Luft den eigentlichen Kompressorzylinder überhaupt nicht
erreicht und gerade dieser nicht gekühlt wird. Der Erfindung gemäß wird daher -
wie aus Fig. 3 ersichtlich -innerhalb des eigentlichen Zylinders e ein über die
ganze Höhe desselben sich erstreckender Kanal f eingerichtet, durch den die Luft
von außen in das Kurbelgehäuse b1 und aus diesem nach außen strömen kann. Durch
von außen einströmende Luft wird nicht nur der Zylinder, sondern auch das Pleuelgetriebe
von dieser Seite her herabgekühlt. Während des Umlaufes wird nun Öl aus dem Ölbad
oder 'Ölsumpf mitgerissen. Auch die Luft nimmt Öl auf, das zu einer wirksamen Schmierung
des Getriebes erforderlich ist. Es bestände nun die Gefahr, daß Öl mitgerissen und
durch den Kanal f herausgeschleudert wird. Um das zu verhindern und eine wirksame
Schmierung des Kurbellagers zu erreichen, ist - wie aus Fig. 3 ersichtlich -oberhalb
des Lagers vor dem Zugang zu dem Luftkanal fein Fangraum g eingerichtet,
vor dem ein Fangblech h in der aus der Zeichnung ersichtlichen Form so angebracht
ist, daß die abströmende Luft nur durch die zentrale Öffnung des Fangbleches in
den
Raum g gelangt und von diesem den Luftkanal f erreichen kann. Hierbei werden die
kleinen Ölteilchen und -tropfen abgeschleudert, und das Öl fließt nach unten. in
den Raum i zu dem durchbohrten Lager. Eine gute Schmierung des Kurbellagers wird
dadurch ebenfalls erreicht. In ähnlicher Weise kann auch das gegenüberliegende Kurbellager
eingerichtet sein.
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Die im Kompressor erzeugte Preßluft wird beiderseits - wie aus Fig.
i ersichtlich - durch die Leitungen k in den Luftschalter L geführt
und gelangt dort über einen Dreiweghahn od. dgl. durch den, Olabscheider und eine
sich anschließende feinporige Filtereinrichtung entweder, wie strichpunktiert angedeutet,
durch die Leitung min einen Windkessel oder durch die Ableitung n unmittelbar an
eine Zapfstelle.
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Der Arbeitsgang ergibt sich bereits aus der obigen Beschreibung des
Luftkompressors.
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Wird der Motor eingeschaltet, so saugt der Lüfter d die Außenluft
an, die den unmittelbar davorliegenden Abscheider c umspülend zuströmt und durch.
den Mantelraum des Motors streichend unmittelbar vor dem Verdichtergehäuse ausströmt.
Die Preßluft wird im Gegenstrom durch die Leitung k und den Dreiwegumschalter
L zum Abscheider c geleitet und entölt. Die entölte Preßluft kann dann durch
die Leitung m in einen Windkessel oder nach dem Einstecken der Ableitung n in die
Zapfstelle in das Arbeitsgerät od.. dgl. geleitet werden.
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Durch Umschalten des Schalters l kann auch eine Entlüftung nach außen
erfolgen. Der Lüfter d wirkt zugleich als Schwungmasse, um die Kompressionskräfte
auszugleichen.
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Die aus dem Motorgehäuse abströmende Kühlluft umspült von dieser Seite
her den Verdichter, während die durch. die Leitung f einströmende Außenluft von
innen her den Zylinder kühlt. Es ist genügend Wärmegefälle vorhanden, so daß die
zugeführte Luft wirksam die weitere Herabkühlung übernehmen kann. Das im ölabscheider
aufgefangene Öl kann durch ein Sicherheits- und Ablaßventil abgelassen werden.