Kolbenverdichter

Abstract

 Ein Kolbenverdichter für gasförmige Medien, z.B. ein Bremsluftverdichter für Kraftfahrzeuge, insbesondere mit einer Einrichtung zur Regelung der Fördermenge, ist mit einer extern angeordneten Schmiermittelpumpe (5) versehen, die das Schmiermittel aus einem Vorratsbehälter (7) durch einen Schmiermittelkreislauf (8) des Verdichters (3) fördert. Aus der im übrigen abgeschlossenen Kurbelkammer (9) des Verdichters (3) ist ein Rücklaufkanal (10) für das Schmiermittel zum Vorratsbehälter (7) zurückgeführt. Um zu verhindern, daß sich im Kurbelgehäuse (9) ein Überdruck aufbaut, ist in den Rücklaufkanal (10), der mit Gefälle in einen tiefer angeordneten Vorratsbehälter (7) zurückgeführt ist, ein selbsttätiges Rückschlagventil (11) eingebaut, das den Durchlaß des Rücklaufkanals (10) in Richtung zur Kurbelkammer (9) des Verdichters (3) sperrt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenverdichter für gasförmige Medien, z.B. Bremsluftverdichter für Kraftfahrzeuge, insbesondere mit einer Einrichtung zur Regelung der Fördermenge, wobei der Kolbenverdichter mit einer extern angeordneten Schmiermittelpumpe versehen ist, die das Schmiermittel aus einem Vorratsbehälter durch einen Schmiermittelkreislauf des Verdichters fördert, und wobei ein Rücklaufkanal für das Schmiermittel aus der im übrigen abgeschlossenen Kurbelkammer des Verdichters zum Vorratsbehälter zurückgeführt ist.

[0002] Kolbenverdichter dieser Bauart werden insbesondere als Bremsluftverdichter für Kraftfahrzeuge verwendet. Der Verdichter wird durch den Motor des Kraftfahrzeuges angetrieben und von der Schmiermittelpumpe des Motors mit Schmiermittel versorgt. Da der Bedarf an Bremsluft unregelmäßig anfällt, fördert der Verdichter in einen Druckbehälter. Sobald in diesem der volle Druck erreicht ist, wird entweder die Förderung des Verdichters durch eine Einrichtung zur Fördermengenregelung, z.B. eine einfache Leerlaufregelung, abgeschaltet, oder es wird die vom Verdichter zuviel geförderte Luft einfach über einen Druckregler ins Freie abgeblasen. Es werden auch Regelungseinrichtungen verwendet, mit denen das Saugventil des Verdichters offengehalten und das angesaugte Fördermedium wieder in die Saugleitung zurückgeschoben wird.

[0003] Bei den bekannten Kolbenverdichtern kommt es, insbesondere im Regelbetrieb und bei Leerlauf des Verdichters, zu einer unerwünschten Anreicherung von Schmiermittel im Arbeitsraum des Verdichters. Dieses überschüssige Schmiermittel führt zu einer Oberölung des geförderten Gases und wird bei Bremsluftverdichtern mit der Bremsluft, im Regelbetrieb auch mit der überschüssigen Luft, ins Freie abgeblasen. Da die Bremsluftverdichter in der Regel an den Ölkreislauf der Kraftfahrzeugmotoren angeschlossen sind, tritt bei diesen ein erhöhter Verbrauch an Motoröl auf. Außerdem führt die überölte Luft zu einer Verschmutzung der Umgebung, insbesondere öffentlicher Verkehrsflächen, wie z.B. Parkbuchten bei Autobushaltestellen, auf die die überölte Luft abgeblasen wird. Dieses Problem konnte auch nicht durch eine Verringerung der schmiermittelzufuhr zum Verdichter gelöst werden, da hiebei die Gefahr des hiblaufens besteht. Eine Rückführung der das 01 mitführenden überschüssigen Luft in den Saugstutzen des Kraftfahrzeugmotors ist nicht nur aufwendig, sondern wird auch von den Motorherstellern abgelehnt, weil außer der überölten Luft auch Ölkohle und andere Verunreinigungen in den Brennraum gelangen können.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine einfache Maßnahme anzugeben, durch die eine unerwünschte Anreicherung von Schmiermittel im Verdichter und in dem geförderten Gas verhindert wird.

[0005] Mit der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Kolbenverdichter der eingangs angeführten Bauart dadurch gelöst. daß in den Rücklaufkanal, der mit Gefälle in einen tiefer angeordneten Vorratsbehälter zurückgeführt ist, ein selbsttätiges Rückschlagventil eingebaut ist, das den Durchlaß des Rücklaufkanals in Richtung zur Kurbelkammer des Verdichters sperrt. Mit dieser einfachen Maßnahme wird in überraschender Weise eine Überölung des Verdichters und des verdichteten Gases wirksam vermieden, ohne die ausreichende Schmierung des Verdichters zu beeinträchtigen. Das in den Rücklaufkanal eingebaute Rückschlagventil läßt das Schmiermittel ungehinderdzum Vorratsbehälter zurückströmen. Es verhindert aber gleichzeitig, daß beim Verdichtungshub des Kolbens Luft in die Kurbelkammer zurückgesaugt und so beim Ansaughub des Verdichters ein Überdruck in der Kurbelkammer aufgebaut wird, der insbesondere im Regelbetrieb über dem Druck im Arbeitsraum des Verdichters liegt. Auf diese Weise wird also die Entstehung eines Druckgefälles verhindert, das bewirkt, daß das Schmiermittel den Zylinderwänden entlang nach oben in den Arbeitsraum wandert. Der Schmiermittelkreislauf selbst wird dadurch nicht beeinträchtigt.

[0006] Bei Kolbenverdichtern der angeführten Bauart ist es schon bekannt, das sich in der Kurbelkammer sammelnde Schmiermittel durch einen mit einem ausreichenden Gefälle und einem ausreichenden Querschnitt versehenen Rücklaufkanal zum Vorratsbehälter zurückzuführen. Dabei ist in den Rücklaufkanal kein Ventil eingebaut und ein solches auch gar nicht erforderlich, weil das Schmiermittel auf Grund des Gefälles nicht in die Kurbelkammer zurückfließen kann. Wenn dagegen der Vorratsbehälter, z.B. der ölsumpf des Antriebsmotors, auf einem höheren Niveau als die Kurbelkammer des Verdichters liegt, ist eine besondere Rückfördervorrichtung für das Schmiermittel notwendig. Zu diesem Zweck ist es bekannt, in den Rücklaufkanal eine Förderpumpe und ein in Förderrichtung öffnendes Rückschlagventil einzubauen, wobei als Förderpumpe auch die Druckschwankungen im Kurbelgehäuse verwendet werden können. Dieses Rückschlagventil hat die Aufgabe, das Zurückfließen des Schmiermittels auf Grund des Niveauunterschiedes zu verhindern.

[0007] Gemäß der Erfindung ist im Gegensatz dazu das Rückschlagventil in einen Rücklaufkanal eingebaut, dessen Gefälle das Zurückströmen von Schmiermittel ohnehin verhindert. Aufgabe des Rückschlagventiles ist es dabei, in der Kurbelkammer des Verdichters einen Unterdruck zu erzeugen, der verhindert, daß Schmiermittel aus der Kurbelkammer in den Arbeitsraum des Verdichters gedrückt wird.

[0008] Das Rückschlagventil ist beim erfindungsgemäßen Kolbenverdichter vorzugsweise unmittelbar an die Kurbelkammer anschließend vorgesehen und als Zungenventil ausgebildet. Es wird dadurch das Volumen der Kurbelkammer möglichst klein gehalten, so daß eine Verlangsamung des Druckabbaues durch zu großes Volumen vermieden wird. Das Zungenventil erfordert nur einen kleinen Raum und kann mit kleinem Durchgangswiderstand ausgeführt sein, so daß das zurückfließende Schmiermittel weitgehend ungehindert hindurchströmen kann.

[0009] Eine einfache Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Rücklaufkanal von einer Öffnung in der Wand der Kurbelkammer des Verdichters und einer damit in Verbindung stehenden Abflußbohrung in einem mit dem Kurbelgehäuse verbundenen Maschinenteil gebildet ist, wobei das Rückschlagventil aus einer zwischen dem Kurbelgehäuse und dem mit diesem verbundenen Maschinenteil befestigten flexiblen Ventilzunge besteht, die die Öffnung in der Wand der Kurbelkammer steuert. Das bei dieser Ausführung verwendete Rückschlagventil ist besonders einfach und besteht praktisch nur aus einer flexiblen Ventilzunge. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für Bauarten, bei denen der Verdichter unmittelbar an das Gehäuse eines Antriebsmotors angebaut ist. Die Abflußbohrung kann dabei unmittelbar in das Kurbelgehäuse des Antriebsmotors münden. Das erfindungsgemäß vorgesehene Rückschlagventil kann aber auch in eine Rohrleitung, z.B. in deren Verschraubung, eingebaut sein, wobei es zweckmäßig als Ventileinsatz ausgeführt ist.

[0010] Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung sind die Bremsluftverdichter für Kraftfahrzeuge, die vom Kraftfahrzeugnotor angetrieben sowie von dessen Schmiermittelpumpe mit Schmiermittel versorgt sind. Erfindungsgemäß ist hiebei das Rückschlagventil in den aus der Kurbelkammer des Verdichters zum Olsumpf des Kraftfahrzeugmotors zurückgeführten Rücklaufkanal eingebaut. Das Rückschlagventil verhindert eine Überölung der geförderten Druckluft und damit eine Umweltverschmutzung durch die von den Kraftfahrzeugen abgeblasene Bremsluft.

[0011] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellung einen an einen Antriebsmotor angebauten erfindungsgemäßen Kolbenverdichter in Seitenansicht und Fig. 2 eine Ausführungsform des Rückschlagventils in einem Längsschnitt.

[0012] In Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor 1, z.B. ein Kraftfahrzeugmotor, gezeigt, an dessen Motorgehäuse über eine Konsole 2 ein Verdichter 3, z.B. ein Bremsluftverdichter, angebaut ist. Der Verdichter 3 ist vom Motor 1 über einen Antriebsriemen 4 angetrieben. Die Schmierung des Verdichters 3 erfolgt über eine extern angeordnete Schmiermittelpumpe 5, die im Ausführungsbeispiel im Kurbelgehäuse 6 des Verbrennungsmotors 1 angeordnet ist und zugleich den Schmiermittelkreislauf des Motors 1 versorgt. Die Schmiermittelpumpe 5 saugt das Schmiermittel aus dem Ölsumpf 7 des Motors 1 an und fördert es über eine Schmiermittelleitung 8 zur Kurbelkammer 9 des Verdichters 3. Dort wird das unter Druck stehende Schmiermittel durch Schmiermittelkanäle an die zu schmierenden Stellen verteilt und von diesen in der Kurbelkammer 9 versprüht, wobei auch die Zylinderwand mit Schmiermittel versorgt wird. Aus der Kurbelkammer 9 führt ein Rücklaufkanal 10 in das Kurbelgehäuse 6 des Motors 1 zurück.

[0013] In den Rücklaufkanal 10, der in Fig. 1 aus einer Rohrleitung besteht, ist ein selbsttätiges Rückschlagventil 11 eingebaut, das den Durchlaß des Rücklaufkanals 10 in Richtung zur Kurbelkammer 9 des Verdichters 3 sperrt. Das Rückschlagventil 11 kann einfach ausgebildet sein, so daß es in die Verschraubung der Rohrleitung, die den Rücklaufkanal 10 bildet, eingesetzt werden kann. In Fig. 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der der Rücklaufkanal 10 von einer Öffnung 12 in der Wand der Kurbelkammer 9 des Verdichters 3 und einer damit in Verbindung stehenden Abflußbohrung 13 in der den Verdichter tragenden Konsole 2 gebildet ist. Das Rückschlagventil 11 besteht hiebei aus einer flexiblen Ventilzunge 14, die zwischen der Konsole 2 und dem Kurbelgehäuse 15 des Verdichters 3 an der Kurbelkastenwand angenietet ist. Die Ventilzunge 14 steuert mit ihrem freien Ende die Öffnung 12 in der Wand der Kurbelkammer 9. Der Raum für die Hubbewegung der Ventilzunge 14 ist in einer Dichtung 16 ausgespart, die zwischen der Konsole 2 und dem Kurbelgehäuse 15 eingespannt ist.

[0014] Bei laufendem Motor 1 wird der Verdichter 3 Ober den Antriebsriemen 4 angetrieben. Gleichzeitig fördert die Schmiermittelpumpe 5 Ober die Sehmiermfttelleitung 8 Ö1 zum Verdichter 3, das sich dort nach Schmierung der Lager und des Zylinders in der Kurbelkammer 9 sammelt. Aus dieser fließt das 01 Ober den Rücklaufkanal 10 zum ölsumpf 7 im Kurbelgehäuse 6 des Motors 1 zurück. Das Rückschlagventil 11 sperrt den Durchlaß des Rücklaufkanals 10 in Richtung der Kurbelkammer 9, so daß zwar das Ö1 und auch Luft aus der Kurbelkammer 9 des Verdichters 3 in das Kurbelgehäuse 6 des Motors 1 fließen können, ein Durchfluß in der Gegenrichtung aber nicht möglich ist. Wenn sich also der Kolben des Verdichters 3 beim Saughub nach unten in die Kurbelkammer 9 bewegt und in dieser eine Druckerhöhung verursacht, öffnet das Rückschlagventil 11, so daß Luft und Ö1 entweichen können. Beim anschließenden Druckhub des Verdichters, bei dem der Kolben sich nach oben aus der Kurbelkammer 9 hinausbewegt, kann aber keine Luft zuströmen, so daß in der Kurbelkammer 9 ein leichter Unterdruck entsteht. Auf diese Weise wird ein Überdruck in der Kurbelkammer 9 verhindert. Es herrscht in dieser auch im Regelbetrieb und im Leerlauf des Verdichters 3 ein Druck, der nicht oder höchstens kurzzeitig höher ist als der Druck im Arbeitsraum des Verdichters 3. Dadurch wird verhindert, daß Schmieröl aus der Kurbelkammer 9 der Zylinderwand entlang in den Arbeitsraum des Verdichters und aus diesem in die geförderte Druckluft gelangt.

[0015] Die erfindungsgemäße Maßnahme zur Verhinderung der Oberölung des geförderten Mediums kann nicht nur bei Bremsluftverdichtern vorteilhaft angewendet werden sondern auch bei anderen Luft- und Gasverdiehtern, z.B. bei Kältemittelverdichtern, um zu verhindern, daß Schmiermittel in das Kältemittel gelangt.

[0016] Patentansprüche:

Ansprüche

1. Kolbenverdichter für gasförmige Medien, z.B. Bremsluftverdichter für Kraftfahrzeuge, insbesondere mit einer Einrichtung zur Regelung der Fördermenge, wobei der Kolbenverdichter mit einer extern angeordneten Schmiermittelpumpe versehen ist, die das Schmiermittel aus einem Vorratsbehälter durch einen Schmiermittelkreislauf des Verdichters fördert, und wobei ein Rücklaufkanal für das Schmiermittel aus der im übrigen abgeschlossenen Kurbelkammer des Verdichters zum Vorratsbehälter zurückgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rücklaufkanal (10), der mit Gefälle in einen tiefer angeordneten Vorratsbehälter (7) zurückgeführt ist, ein selbsttätiges Rückschlagventil (11) eingebaut ist, das den Durchlaß des Rücklaufkanals (10) in Richtung zur Kurbelkammer (9) des Verdichters (3) sperrt.

2. Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (11) unmittelbar an die Kurbelkammer (9) anschließend vorgesehen und als Zungenventil (12,14) ausgebildet ist.

3. Kolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufkanal (10) von einer Öffnung (12) in der Wand der Kurbelkammer (9) des Verdichters (3) und einer damit in Verbindung stehenden Abflußbohrung (13) in einem mit dem Kurbelgehäuse (15) verbundenen Maschinenteil (2) gebildet ist, wobei das Rückschlagventil (11) aus einer zwischen dem Kurbelgehäuse (15) und dem mit diesem verbundenen Maschinenteil (2) befestigten flexiblen Ventilzunge (14) besteht, die die Öffnung (12) in der Wand der Kurbelkammer (9) steuert.

4. Kolbenverdichter nach Anspruch 1, 2 oder 3, der als Bremsluftverdichter für Kraftfahrzeuge ausgebildet und vom Kraftfahrzeugmotor angetrieben sowie von dessen Schmiermittelpumpe mit Schmiermittel versorgt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (11) in den aus der Kurbelkammer (9) des Verdichters (3) zum Ölsumpf (7) des Kraftfahrzeugmotors (1) zurückgeführten Rücklaufkanal (10) eingebaut ist.

Zeichnung