DE60211273T2

DE60211273T2 - Integrierter Luftverdichter

Info

Publication number: DE60211273T2
Application number: DE60211273T
Authority: DE
Inventors: Mark Cornelius Stickland; Stephen Cornelius Sharp; Jason Mooresville Hunt
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2022-06-25
Also published as: EP1308629A1; US7198473B2; US20040071567A1; DE60211273D1; US6629825B2; EP1308629B1; US20030086797A1

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein Verdichtersysteme und insbesondere Luftverdichtersysteme.
Luftverdichtersysteme verdichten Luft auf Drücke oberhalb normaler atmosphärischer Drücke.
Verdichtersysteme schließen allgemein mehrere Bestandteile ein, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind. Beispiele dieser Bestandteile schließen eine Baugruppe aus Motor und Antriebsgetriebe, einen Verdichterblock oder ein Verdichtermodul, einen Abscheidertank und ein Gebläse ein. Das Gebläse erzeugt einen Luftstrom durch das Gehäuse, um die Bestandteile des Kompressorsystems zu kühlen und Luft für den Verdichterblock bereitzustellen. Der Motor kann den Verdichterblock durch ein Riemen- und Riemenscheibensystem antreiben, das Leistung von dem Motor zu dem Verdichterblock überträgt. Bei einigen Anordnungen des Standes der Technik ist der Motor schwenkbar an dem Gehäuse und der Basis angebracht und schwenkt, um eine Riemenspannung zu erreichen. Bei einigen der Verdichtersysteme des Standes der Technik treibt die Hauptmotorwelle, die den Verdichterblock antreibt, ebenfalls das Gebläse an, aber da der Motor schwenkbar angebracht ist, muß das Gebläse auf Grund der erforderlichen Toleranzen ein Propellergebläse sein. Systeme des Standes der Technik, die ein wirksameres Laufradgebläse einsetzen, erfordern gesonderte Motoren, um das Gebläse und den Verdichterblock anzutreiben.
US-A-5378119 beschreibt einen Luftverdichter, der ein Gehäuse mit einem an einer Basis angebrachten Motor hat.
US-A-6099267 beschreibt einen Fluidverdichter mit einem Motor, der mit einem Verdichterblock verbunden ist, wobei beide an einem Rahmen befestigt sind. Ein Abscheider wird ebenfalls bereitgestellt und ist ebenfalls feststehend oder starr mit dem Rahmen verbunden.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Verdichtersystem bereitgestellt, das folgendes umfaßt: ein Gehäuse, das eine Basis hat, einen Motor, der an der Basis angebracht ist, wobei der Motor innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß folgendes bereitgestellt wird: ein Abscheidertank, der für eine Schwenkbewegung in Bezug auf die Basis und den Motor schwenkbar an der Basis angebracht ist, wobei der Abscheidertank innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, ein Verdichterblock, der für eine Schwenkbewegung mit dem Abscheidertank in Bezug auf die Basis und in Bezug auf den Motor schwenkbar an dem Abscheidertank angebracht ist und wobei der Verdichterblock innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und ein Antriebssystem, das den Motor und den Verdichterblock miteinander verbindet, um Leistung von dem Motor zu dem Verdichterblock zu übertragen.
Das Antriebssystem überträgt Leistung vom Motor zum Verdichterblock. Das Antriebssystem kann eine erste Riemenscheibe, eine zweite Riemenscheibe und einen Riemen umfassen. Der Motor hat eine Abtriebswelle, und die erste Riemenscheibe ist an die Abtriebswelle des Motors gekoppelt. Der Verdichterblock hat eine Verdichterblockwelle, und die zweite Riemenscheibe ist an die Verdichterblockwelle des Verdichterblocks gekoppelt. Der Riemen ist wechselseitig mit der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheibe verbunden und überträgt Leistung von der ersten Riemenscheibe zu der zweiten Riemenscheibe, um den Verdichterblock anzutreiben. Der Verdichterblock und der Abscheidertank können in Bezug auf den Motor schwenken, um die Riemenspannung einzustellen.
Der Motor schließt vorzugsweise eine Abtriebswelle ein, die ein Antriebsseitenwellenende, das sich von einem ersten Ende des Motors aus erstreckt, und ein Nichtantriebsseitenwellenende, das sich von dem entgegengesetzten Ende des Motors aus erstreckt, hat. Wie oben beschrieben, ist das Antriebsseitenwellenende wechselseitig mit dem Antriebssystem verbunden und treibt den Verdichterblock an. Vorzugsweise ist ein Laufrad an dem Nichtantriebsseitenwellenende angebracht, und der Motor treibt das Laufrad an. Ein durch die Basis getragener Einlaßkegel ist nahe dem Laufrad angeordnet, und das Laufrad erzeugt einen Luftstrom innerhalb des Gehäuses. Da der Motor starr an der Basis angebracht ist, können zwischen dem Laufrad und dem Einlaßkegel enge Toleranzen aufrechterhalten werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Verdichtersystems, das die Erfindung umsetzt.
2 ist eine andere perspektivische Ansicht des Verdichtersystems von 1.
3 ist eine andere perspektivische Ansicht des Verdichtersystems von 1.
4 ist ein Aufriß des Verdichtersystems von 1.
5 ist ein Aufriß des Verdichtersystems von 1.
Es wird nun, nur als Beispiel, eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 illustriert ein Verdichtersystem 10, das die vorliegende Erfindung umsetzt. Das Verdichtersystem 10 hat ein Gehäuse 14, und mehrere Bestandteile des Verdichtersystems 10 sind innerhalb des Gehäuses 14 angeordnet. 1 illustriert das Verdichtersystem 10 mit abgenommenen seitlichen und oberen Platten. Wie in 2 gezeigt, hat das Gehäuse 14 einen wesentlich rechteckigen, kastenförmigen Rahmen und schließt einen Bodenabschnitt 18 ein, der den unteren Abschnitt des Gehäuses 14 umfaßt. 2 illustriert ebenfalls das Verdichtersystem 10 mit abgenommenen seitlichen und oberen Platten. Eine Basis 20 erstreckt sich vom Bodenabschnitt 18 aus nach oben und ist starr am Bodenabschnitt 18 angebracht. Ein Motor 22 ist starr an der oberen Fläche der Basis 20 angebracht. Bei der illustrierten Ausführungsform ist der Motor 22 mit Bolzen 26 an der Basis 20 befestigt. Alternativ dazu könnte der Motor 22 an die Basis 20 geschweißt sein, oder Schrauben, Nieten oder andere herkömmliche Befestigungselemente könnten verwendet werden, um den Motor 22 an der Basis 20 anzubringen.
Der Motor 22 ist ein Zweiwellenmotor, wobei sich die Enden einer Abtriebswelle 28 von entgegengesetzten Seiten des Motors 22 aus erstrecken. Die Abtriebswelle 28 schließt ein Antriebsseitenwellenende 30 und ein Nichtantriebsseitenwellenende 34 ein, die sich von entgegengesetzten Seiten des Motors 22 aus erstrecken. Wie in 3 gezeigt, ist die Antriebsseitenwelle 30 wechselseitig mit einem Antriebssystem 38 verbunden. Bei der illustrierten Ausführungsform ist das Antriebssystem 38 eine Konfiguration aus Riemen und Riemenscheibe und umfaßt eine erste Riemenscheibe 42, eine zweite Riemenscheibe 46 und einen Riemen 50. Die erste Riemenscheibe 42 ist an der Antriebsseitenwelle 30 angebracht und dreht sich als Reaktion auf die Drehung des Motors 22. Alternativ dazu könnte das Antriebssystem 38 eine Konfiguration aus Kettenrad und Kette, eine Getriebekonfiguration oder einen ähnlichen Leistungsübertragungsmechanismus umfassen.
Bei der illustrierten Ausführungsform schließt das Verdichtersystem 10 einen Abscheidertank 54 und einen Verdichterblock 58 ein. Der Abscheidertank 54, der dazu dient, Öl aus der verdichteten Luft abzuscheiden und dieses Öl zum Verdichterblock 58 zurückzuführen, ist an die Basis 20 gekoppelt, um in Bezug auf die Basis 20 zu schwenken. Der Abscheidertank 54 und die Basis 20 sind mit wenigstens einem Drehpunkt gekoppelt. Bei der illustrierten Ausführungsform sind der Abscheidertank 54 und die Basis 20 an zwei Drehpunkten gekoppelt. Mehrere Drehzapfen 62 können den Abscheidertank 54 tragen, oder eine einzelne längliche Stange kann durch den Abscheidertank 54 und die Basis 20 hindurchgehen, um die Teile schwenkbar zu koppeln. Der Verdichterblock 58 und der Abscheidertank 54 schwenken um eine Drehachse 66, die durch die Drehzapfen 62 hindurchgeht.
Bei der in 3 gezeigten Anordnung ist der Abscheidertank 54 horizontal angeordnet. Wartungspunkte 70 für den Abscheidertank 54 sind auf der Seite des Abscheidertanks 54, die von dem Motor 22 weg zeigt, und nahe dem Gehäuse 14 angeordnet, um eine leichte Wartungsfähigkeit und einen Zugang zu den Wartungspunkten 70 zu gewährleisten. Wie in 1 gezeigt, schließen die Wartungspunkte 70 ein Öleinfüll-Loch ein. Das Öleinfüll-Loch ist auf der Seite des Abscheidertanks 54 annähernd auf dem richtigen Ölfüllstand angeordnet, um zu verhindern, daß der Abscheidertank 54 mit Öl überfüllt wird. Da sich das Öleinfüll-Loch auf der Seite des Abscheidertanks 54 befindet, wird jegliches überschüssige Öl, das in das Öleinfüll-Loch gegossen wird, aus dem Öleinfüll-Loch ablaufen. Im Vergleich könnte, falls sich das Öleinfüll-Loch oben am Abscheidertank 54 befände, der Abscheidertank 54 mit Öl überfüllt werden, und Öl könnte über den richtigen Ölfüllstand gegossen werden.
Der Verdichterblock 58 saugt Luft an und setzt die Luft unter Druck, auf Drücke oberhalb des normalen atmosphärischen Drucks. Der Verdichterblock 58 und der Abscheidertank 54 sind miteinander zu einer einzigen Einheit integriert. Der Verdichterblock 58 ist starr unmittelbar oben auf dem Abscheidertank 54 angebracht derart, daß der Auslaß aus dem Verdichterblock 58 unmittelbar an den Einlaß des Abscheidertanks 54 gekoppelt ist. Bei der illustrierten Ausführungsform gibt es keine zusätzlichen Rohre, Armaturen oder Schläuche, die vom Verdichterblock 58 zum Abscheidertank 54 führen, durch die Druckluft hindurchgeht. Da der Verdichterblock 58 unmittelbar mit dem Abscheidertank 54 verbunden ist, gibt es weniger Orte, wo Lecks auftreten, als bei einem Verdichter, bei dem der Verdichterblock und der Abscheidertank mit Rohren oder Schläuchen verbunden sind. Bei der illustrierten Ausführungsform ist der Verdichterblock 58 mit dem Abscheidertank 54 verbolzt, es könnten aber andere Befestigungselemente verwendet werden, um den Verdichterblock 58 am Abscheidertank 54 anzubringen.
Bei herkömmlichen Verdichtersystemen werden Stützen, Befestigungen oder Strukturen verwendet, um den Verdichterblock zu tragen. Diese Stützen erfordern zusätzliches Material und nehmen zusätzlichen Platz innerhalb des Verdichtersystems ein. Bei der illustrierten Ausführungsform ist der Abscheidertank 54 aus Gußeisen oder einem anderen Material hergestellt, das ausreichend fest ist, um den Verdichterblock 58 vollständig zu tragen, und es werden keine zusätzlichen Stützen für den Verdichterblock 58 benötigt. Der Verdichterblock 58 und der integrierte Abscheidertank 54 verringern die Zahl von für das Verdichtersystem 10 benötigten Bestandteilen, verringern das Maß des durch das Verdichtersystem 10 eingenommenen Raums und steigern die Leichtigkeit des Zusammenbaus und die Wartungsfähigkeit.
Die zweite Riemenscheibe 46 ist am Verdichterblock 58 angebracht. Der Verdichterblock 58 schließt eine Verdichterblockwelle 72 ein, die sich vom Verdichterblock 58 aus nach außen erstreckt, und die zweite Riemenscheibe 46 ist an der Verdichterblockwelle 72 angebracht. Bei der illustrierten Ausführungsform ist die Verdichterblockwelle 72 wesentlich parallel zur Abtriebswelle 28 des Motors 22. Die Drehung des Motors 22 wird durch den Riemen 50 von der ersten Riemenscheibe 42 zur zweiten Riemenscheibe 46 übertragen, und die zweite Riemenscheibe 46 treibt den Verdichterblock 58 an.
Wie oben erwähnt, ist der Motor 22 starr an der Basis 20 angebracht, und der Verdichterblock 58 und der Abscheidertank 54 sind zusammen schwenkbar an der Basis 20 angebracht. Der Riemenscheibenmittenabstand zwischen der ersten Riemenscheibe 42 und der zweiten Riemenscheibe 46 kann durch Schwenken des Verdichterblocks 58 und des Abscheidertanks 54 in Bezug auf den Motor 22 gesteigert oder vermindert werden. Daher kann die Spannung des Riemens 50 durch Schwenken des Verdichterblocks 58 und des Abscheidertanks 54 in Bezug auf den Motor 22 eingestellt werden. Ein Schwenken des Verdichterblocks 58 weg vom Motor 22 wird die Spannung im Riemen 50 steigern, und ein Schwenken des Verdichterblocks 58 zum Motor hin wird die Spannung im Riemen 50 vermindern. Bei der illustrierten Ausführungsform ist ein Riemenspanner 74 wechselseitig mit dem Verdichterblock 58 und dem Gehäuse 14 verbunden. Der Riemenspanner 74 schließt eine Gewindestange ein und kann die Position des Verdichterblocks 58 einstellen, um den Verdichterblock 58 in Bezug auf den Motor 22 zu schwenken.
Wie in 5 gezeigt, ist ein Laufrad 78 an der Nichtantriebsseitenwelle 34 des Motors 22 angebracht, und der Motor 22 treibt das Laufrad 78 unmittelbar an. Das Laufrad 78 wird verwendet, um Luft in das Gehäuse 14 zu ziehen. 2 illustriert die Nichtantriebsseitenwelle 34, die sich vom Motor 22 aus erstreckt, und das nahe einem Einlaßkegel 82 angeordnete Laufrad 78. Auf Grund der engen zwischen dem Laufrad 78 und dem Einlaßkegel 82 erforderlichen Toleranzen ist der das Laufrad 78 antreibende Motor 22 starr an der Basis 20 angebracht.
Viele Verdichtersysteme des Standes der Technik verwenden ein Propellergebläse zum Erzeugen eines Luftstroms durch das Gehäuse. Wie oben beschrieben, können Verdichtersysteme des Standes der Technik das Gebläse mit der gleichen Hauptmotorwelle antreiben, die den Verdichterblock antreibt, aber, falls der Motor schwenkbar angebracht ist, ist das Gebläse auf Grund der durch ein Laufradgebläse erforderten Toleranzen auf ein Propellergebläse begrenzt. Zusätzlich können vorhandene Verdichtersysteme gesonderte Motoren haben, die den Verdichterblock und das Gebläse antreiben.
Bei der illustrierten Ausführungsform treibt der Motor 22 sowohl den Verdichterblock 58 als auch das Laufrad 78 an. Der Motor 22 ist starr angebracht, so daß das Laufrad 78 verwendet werden kann, um einen Luftstrom durch das Gehäuse 14 zu erzeugen. Das Laufrad 78 ist wünschenswert, weil ein Laufradgebläse allgemein mehr statischen Druck erzeugt als ein Propellergebläse, um Luft durch das Gehäuse 14 zu drücken. Der Luftstrom durch das Gehäuse 14 wird benötigt, um den Motor 22, den Verdichterblock 58 und andere Bestandteile des Verdichtersystems 10 zu kühlen. Das Laufrad 78 kann im Vergleich zu einem Propellergebläse einen größeren Luftstrom für das Verdichtersystem 10 erzeugen, aber das Laufrad 78 muß wegen der engen Passung zwischen dem Laufrad 78 und dem Einlaßkegel 82 stabil sein.

Claims

Verdichtersystem (10), das folgendes umfaßt: ein Gehäuse (14), das eine Basis (20) hat, einen Motor (22), der an der Basis (20) angebracht ist, wobei der Motor (22) innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß folgendes bereitgestellt wird: einen Abscheidertank (54), der für eine Schwenkbewegung in Bezug auf die Basis und den Motor (22) schwenkbar an der Basis (20) angebracht ist, wobei der Abscheidertank innerhalb des Gehäuses (14) angeordnet ist, einen Verdichter (58), der für eine Schwenkbewegung mit dem Abscheidertank in Bezug auf die Basis (20) und in Bezug auf den Motor (22) schwenkbar an dem Abscheidertank (54) angebracht ist, wobei der Verdichter (58) innerhalb des Gehäuses (14) angeordnet ist, und ein Antriebssystem (38), das den Motor (22) und den Verdichter (58) miteinander verbindet, um Leistung von dem Motor zu dem Verdichter zu übertragen.
Verdichtersystem nach Anspruch 1, wobei der Abscheidertank (54) ein im Wesentlichen zylindrischer Behälter ist, der eine Längsachse hat, und der Abscheidertank derart angebracht ist, daß sich die Längsachse in einer wesentlich horizontalen Richtung erstreckt.
Verdichtersystem nach Anspruch 1, wobei der Abscheidertank (54) Wartungsanschlußpunkte (70) hat, die an der Seite des Abscheidertanks angeordnet sind, die dem Gehäuse (14) nahe ist und von dem Motor (22) weg zeigt.
Verdichtersystem nach Anspruch 1, wobei der Verdichter (58) starr unmittelbar mit dem Abscheidertank (54) verbunden ist und der Verdichter (58) und der Abscheidertank (54) eine einzige Einheit umfassen.
Verdichtersystem nach Anspruch 1, wobei der Abscheidertank (54) aus Gußeisen hergestellt ist und der Abscheidertank den Verdichter (58) trägt.
Verdichtersystem nach Anspruch 1, wobei das Antriebssystem (38) eine erste Riemenscheibe (42), die an den Motor (22) gekoppelt ist, eine zweite Riemenscheibe (46), die an den Verdichter (58) gekoppelt ist, und einen Riemen (50), der mit der ersten Riemenscheibe (42) und einer zweiten Riemenscheibe (46 (i. Orig. hier: 42. Anm. d. Ü.) verbunden ist, wobei eine Drehung der ersten Riemenscheibe bewirkt, daß sich die zweite Riemenscheibe dreht.
Verdichtersystem nach Anspruch 6, wobei der Verdichter (58) in Bezug auf den Motor (22) schwenkt, um die Spannung des Riemens (50) einzustellen.
Verdichtersystem nach Anspruch 1, wobei der Motor (22) ein Zweiwellenmotor ist, der eine Antriebsseitenwelle (30), die sich von einem ersten Ende des Motors (22) aus erstreckt, und eine Nichtantriebsseitenwelle (34) hat, die sich von einem zweiten Ende des Motors aus, entgegengesetzt zu dem ersten Ende, erstreckt, wobei die Antriebsseitenwelle (30) mit dem Antriebssystem verbunden ist, das den Verdichter (58) antreibt, und die Nichtantriebsseitenwelle (34) mit einem Laufrad verbunden ist.
Verdichtersystem nach Anspruch 8, wobei nahe dem Laufrad (78) ein Einlaßkegel (82) angeordnet ist und das Laufrad (78) einen Luftstrom innerhalb des Gehäuses (14) erzeugt.