CN101449062A - 包括卸压阀的螺旋式压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种用以产生压缩空气的压缩机设备(1)、特别是螺旋式压缩机，包括一压缩机壳体(2)，其具有一吸气区域(3)并且还包括一用以供给压缩的压力介质的供气压力接口(4)，其中设置一用于供气压力接口(4)排气的装置；其特征在于，所述装置包括一无弹簧的卸压阀(5)，其具有一控制活塞(6)，该控制活塞在压缩机设备(1)的工作过程中占有一第一开关位置，以便相对于至少一个密封元件(7)封闭供气压力接口(4)并且在一第二位置在压缩机设备(1)的关闭状态下经由一与吸气区域(3)连通的控制压力接口(10)通过一在吸气区域(3)内增大的压力加载控制活塞(6)，从而供气压力接口(4)经由一排气接口(16)排气。

Description

包括卸压阀的螺旋式压缩机
技术领域
本发明涉及一种用以产生压缩空气的压缩机设备、特别是一种螺旋式压缩机，包括一压缩机壳体，该压缩机壳体具有一吸气区域并且还包括一用以供给压缩的压力介质的供气压力接口，其中设置一用于供气压力接口的排气的装置。
背景技术
由DE 29 44 053 C2已知一种用于压缩机、特别是用于包括一喷油装置的螺旋式压缩机的吸气控制装置。其中通过在关闭位置以引导工作压力的管道与封闭件中的孔相连接在关闭压缩机以后建立工作压力并且可以取消一在一包括喷油装置的螺旋式压缩机中通常存在的止回阀，其在关闭压缩机以后防止从油箱中流出油。通过在控制活塞上反向于弹簧力的压力面和其与引导工作压力的管道的连接在与用吸气侧的压力加载对置的活塞面的协同操作经由一微小横截面的孔在压缩机起动时打开封闭件，接着在中断排气管道以后一较小的工作压力就足以使封闭件处于完全打开位置。通过用网路压力向关闭方向加载控制活塞最后达到一成比例的控制，其中网路压力抵抗在活塞上相对置的压力面上的工作压力。
此外特别在具有一小的供给量的螺旋式压缩机中已知卸压阀，但其包含的缺点是，不发生直到环境压力的完全的减压，而只根据压力发生一减压，该减压对于阀的功能，特别是对于阀中需要的弹簧压力是足够的。
对此出现的问题是，只经由一喷嘴进行另一减压，该喷嘴带有很大的缺点，其在压缩机的工作过程中引起一持续的压缩空气损耗并因此减少提供的供给量。此外喷嘴易于堵塞，因为为了限制上述供给量损耗，将其设计成尽可能小的。后者又导致在环境压力上相对较长的减压侧。已知的卸压阀的另一缺点在于，特别在铁路车辆领域的应用中和其他的可移动的应用例如公共汽车中不可能低于-25℃的温度。但关于所述的应用领域部分地要求达-40℃的应用温度。必须注意的是，不同于例如在一油箱上的排气阀，在螺旋式压缩机中减压只在关闭的情况下并因此只在已免除油的压缩空气侧发生。由于环境保护原因，但特别也为了尽可能长久地全部保持对于运行绝对必需的油注满，压缩空气是必需的。由于该原因，不可能采用一简单的止回阀或一溢流阀。并且已知的系统显示一复杂的结构，因为它们是弹簧加载的并且经常需要在外部控制阀位置。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种装置用于在一压缩机设备中的排气，其允许在关闭压缩机设备以后允许供气压力接口的完全的排气，具有一简单的结构和自动地实施所需的开关过程。
该目的从一按照权利要求1的前序部分所述的压缩机设备出发结合其特征部分的特征来达到。本发明的有利的进一步构成说明于诸从属权利要求中。
本发明的技术教导是，所述装置包括一无弹簧的卸压阀，其具有一控制活塞，该控制活塞在压缩机设备的运行中占有一第一开关位置，并且相对于至少一个密封元件封闭供气压力接口并且在压缩机设备的关闭状态下经由一与吸气区域连通的控制压力接口通过一在吸气区域内增大的压力可加载控制活塞并因此占有一第二开关位置，在该第二开关位置供气压力接口经由一排气接口排气。
本发明的卸压阀的特征在于，其既不需要复位弹簧又不需要一外部的控制。此外不需要喷嘴，并且在较短的时间内仅仅经由卸压阀实现供气压力侧的排气。由建议的用于供气压力接口排气的装置得出，阀只在关闭的短的开关过程中引起微小的供给量损耗，但不在运行的过程中。这意味着，特别在较小的压缩机中，其中任何其他的供给量损耗特别是可觉察到的，取得这样的优点，即为至少一个消耗器提供压缩机的完全的供给量而无限制。
此外其优点是，一很少的元件数量和一简单的卸压阀的实施形式包括相应设置的多个密封元件，这降低在制造、存放和组装时间方面上的耗费。后者也通过阀的简单的组装达到，所述阀只须插入和固定。此外特别在可移动的领域的应用，污染和水沉积是临界的因素。通过阀功能的轴向密封座可觉察到地减小污染沉积或水积聚的可能性，特别是因为在每一开关过程中也完全由空气流过相对面。水沉积的减少特别在低温时起一重要的作用并且构成一决定性的保护，以免特别是密封点的结冰。
由于取消一用于控制活塞的运动的复位弹簧，提高卸压阀的工作可靠性，因为不必不断地注意弹簧的疲劳或直接的失灵。此外通过取消弹簧而产生的优点是，没有弹簧力要克服，所述弹簧力产生相应的开关延迟、压力损失或一不完全的减压的结果。
控制活塞具有两个开关位置，其中在压缩机设备的运行过程中存在第一开关位置而在关闭状态下存在第二开关位置。在压缩机的正常运行中以超压从压缩机壳体中由空气去油元件的净侧面通过供气压力接口将空气压向一环形的供气压力面，从而控制活塞相对于密封元件封闭供气压力接口。只要保持压缩机工作，控制活塞就停留在第一开关位置，而在吸气区域内，并从而与其流体连通的控制压力接口存在一相应的压力介质的比在供气压力接口中显著较低的压力。
有利地对置于供气压力面在控制活塞上构成一环形的控制压力面，其可经由控制压力接口加载，其中控制活塞经由控制压力面的压力加载占有第二开关位置。一旦关闭压缩机，就达到该位置。同时将压缩的混有油的空气推回吸气区域，从而均匀地给控制压力接口供给压力。一止回阀对此保证在吸气区域内压力的保持，从而经由控制压力面压力加载控制活塞，并且其占有第二开关位置。借此开放密封元件，从而空气由净侧面、亦即由供气压力接口可以经由卸压阀流走。
对此将控制活塞有利地构成使控制压力面大于供气压力面，从而控制活塞在供气压力接口中的供气压力和在控制压力接口中的控制压力的大致相同的压力情况下占有第二开关位置。因此控制活塞的开关运动只在有效的面积是不同的大小时才是可能的，因为不仅在供气压力接口上而且在控制压力接口上作用壳体压力。在完成转换以后压缩机在供气压力接口的一侧排气直到环境压力。
如果使压缩机重新工作，则其他的空气短时地经由卸压阀流走。但由于在供气压力接口中比经由卸压阀可以流走的压力更快地建立压力，并且同时在打开吸气区域内的止回阀以后产生一小的负压，控制活塞在较短的时间以后移回第一开关位置，从而其重新支承在密封元件上并且关闭阀。
由于结构上的原因其特别的优点是，卸压阀直接由压缩机设备的壳体容纳，其中壳体构成阀座。控制阀在此是环形的，并且一导向元件同心延伸通过控制活塞，其中导向元件可经由一螺纹拧紧入壳体中并且容纳密封元件，对此有利地卸压阀不构成为单个部件，而直接结合于压缩机设备的壳体中。阀座的几何结构包括多个同心的孔，其彼此同轴设置成使其可从一加工方向优选通过孔制造。
导向元件构成螺钉状的，其包括一圆柱形导向部分和一螺钉杆部分，从而其可拧入到一螺纹中，并且因此或可牢固确定地拧紧到止挡或可以改变拧入深度。导向元件的构成阀元件的部分具有一相应加工的外圆表面，其中该部分还容纳密封元件，相对于它在第一开关位置密封控制活塞。同时导向元件经由一外圆柱表面用于引导环形活塞，此时环形活塞轴向沿导向元件在其冲程长度上运动。控制活塞对此设有多个径向延伸的孔，其在环形间隙与排气接口之间形成排气通道。环形间隙在控制活塞与导向元件之间构成为排气横截面。在第二开关位置上，在该第二开关位置上，环形活塞相对于密封元件开放一环形的排气用的流动横截面，现在压力介质可以从供气压力接口经由在导向元件与环形活塞之间的环形间隙通过各径向孔向一排气接口排气。排气接口优选通向压缩机的吸气过滤器，因为压力介质可能含有油并且其因此不进入大气中。
由于结构上的原因，其特别的优点是，构成阀座的各孔向外用一封闭元件封闭，其中封闭元件可拆式设置于壳体中。封闭元件同时还包括一密封件，以便相对压缩机壳体的外面压力密封地密封。封闭元件可以构成为盖形的板，其用一弹性卡圈设置于一相应的孔或凹槽中，反之封闭元件同样可以构成为一可拧入的盖或构成为一用多个单个封闭元件压力密封地固定在壳体上的封闭元件。封闭元件的必要性特别产生于阀座的制造，因为从一由壳体外侧引进的加工方向必须在壳体中产生各个轮廓，从而随后需要一压力密封的封闭。
附图说明
其他的改进本发明的措施说明于诸从属权利要求中或以下与本发明的优选的实施例的描述一起借助附图更详细地描述。其中：
图1  一压缩机设备的一部分，包括一卸压阀的剖视图，其中控制活塞处于一第一开关位置；和
图2  一压缩机设备的一部分，包括一卸压阀的剖视图，其中控制活塞处于一第二开关位置。
具体实施方式
图1中所示的压缩机设备1首先包括一压缩机壳体2，其具有一吸气区域3，由其吸入待压缩的空气。将其作为供给压力气体供给相应的消耗器，其中供气压力同样作用于供气压力接口中。
在剖面内示出一卸压阀5，其中卸压阀处于一第一开关位置。卸压阀用于在压缩机设备停止工作时供气压力接口4的排气。供气压力接口4在此连接于空气去油元件的净侧面，并且在工作中具有一壳体超压，其中该超压在关闭压缩机设备1时借助于卸压阀降到环境压力。
所示的卸压阀5还包括一控制活塞6，其处在第一开关位置。同时控制活塞6相对于一密封元件7密封供气压力接口4。在供气压力接口4中的供气压力在工作中具有一高于环境压力的压力。对一供气压力面8加载供气压力，从而控制活塞6在图平面内向上移动。控制活塞6构成环形的，其中将一密封面设置成使其在控制活塞6向上移动时向上相对于密封元件7移动并因此密封之。由此压力密封地封闭供气压力接口4，因为其在控制活塞6的下部在外侧相对阀座在压缩机壳体2中同样用一密封元件密封。
一导向元件9同心地延伸通过环形的控制活塞。将导向元件9拧紧入在壳体2中的在阀座下部的一螺纹孔中，从而导向元件9在垂直的位置或牢固确定地拧紧到止挡或根据拧入深度可以可变地设置。导向元件9拧入压缩机壳体2中越深，控制活塞6的可能的冲程运动越小。在一大的冲程运动时用于供气压力接口4的排气的可能的流动横截面相应地较大。密封元件7容纳于导向元件9中并且构成为O型密封圈。在控制活塞6与导向元件9之间以及在控制活塞与压缩机壳体2中的阀座之间设置其他的密封元件，它们同样构成为O型密封圈。吸气区域3经由一控制压力接口10连接于卸压阀5，其中在控制活塞6的上面构成一控制压力腔11。由于在压缩机设备1的工作过程中，吸气区域3内的压力并从而控制压力腔11中的压力是小的并且例如相当于环境压力，控制活塞6停留在第一位置，并且相对于密封元件7密封供气压力接口4。在导向元件9的杆部分的旁边画出的两个箭头表示控制活塞6在第一开关位置的运动方向或支承方向。
卸压阀5装入压缩机壳体2中，其中压缩机壳体2本身构成阀座。卸压阀5基本上由两个部件构成，其只相当于控制活塞6和导向元件9。这些部件容纳于阀座中；其中阀座由多个同心设置的孔部分构成，从而可以从一加工方向实现各孔部分的加工。
在卸压阀5的部件控制活塞6和导向元件9的上方装入一封闭元件13，其压力密封地封闭控制压力腔11。封闭元件13按照当前的实施例构成为圆形的盖，其借助于一O形圈相对于压缩机设备1的壳体2密封。为了固定封闭元件13，其借助于一弹性卡圈轴向固定于凹槽孔中。为了取出封闭元件13，其具有一中心的孔，在其中可制出一螺纹，以便在拆卸时由孔拔出封闭元件13。
图2示出压缩机设备1，其包括一卸压阀5的剖视图，其中控制活塞6处于一第二开关位置。该开关位置相当于压缩机的关闭状态，从而必要的是，将供气压力接口4排气到环境压力。如果压缩机1关闭，则供气压力接口4中的压力略微下降，因为压缩的空气被推回吸气区域3内。因此经由控制压力接口10提高控制压力腔11中的压力。从而以一较高的压力加载控制压力面12。由于控制压力面12构成大于供气压力面8，由此产生控制活塞6的一垂直向下的移动，从而密封元件7脱离控制活塞6的密封面，并且使供气压力接口4排气。在供气压力接口4和控制压力接口10中在关闭状态下假定的压力相等性的情况下控制活塞6停留在第二位置，由于控制压力面12大于供气压力面8，从而在控制活塞6上作用的轴向力在垂直向下的方向大于经由供气压力面8向上作用的力。在导向元件9的杆部分旁边画出的两个箭头表示控制活塞6在第二开关位置的运动方向或支承方向。
供气压力接口4的排气首先经由一环形间隙14实现，其在导向元件9与控制活塞6之间垂直延伸。导向元件9所穿过的孔的直径构成大于导向元件9的杆。由于现在密封元件7并不贴紧控制活塞的密封面，压力从供气压力接口4中首先经由环形间隙14通过各径向孔15逃逸，各径向孔15设置在控制活塞6内，以便控制活塞6的内侧与排气接口16流体连接。排气接口16对此可以连接于压缩机设备的吸气过滤器，以便向其排气。同时可以有利地净化可能仍受油污染的空气，从而油不可能从螺旋式压缩机的润滑中进入周围环境。
控制活塞的开关运动在供气压力接口4与吸气区域3之间的压力相等性的情况下这样是可能的，即有效的面积是不同大小的，从而在完成转换以后压缩机排气到环境压力时，也保持按图2的排气位置。如果重新使压缩机工作，则其他的空气短时经由供气压力接口4、环形间隙14和在排气接口16中的各径向孔15流走。但由于可以比流走的更快地再输送空气，并且同时在打开吸气区域3内的止回阀以后产生一小的负压，控制活塞6在较短的时间以后重新向上移动并重新相对于密封元件7密封。因此重新关闭阀并且可以使压缩机没有由阀引起的压力损失地工作。
附图标记清单
1  压缩机设备
2  压缩机壳体
3  吸气区域
4  供气压力接口
5  卸压阀
6  控制活塞
7  密封元件
8  供气压力面
9  导向元件
10 控制压力接口
11 控制压力腔
12 控制压力面
13 封闭元件
14 环形间隙
15 径向孔
16 排气接口

Claims (12)

1.一种用以产生压缩空气的压缩机设备(1)、特别是螺旋式压缩机，包括一压缩机壳体(2)，该压缩机壳体具有一吸气区域(3)并且还包括一用以供给压缩的压力介质的供气压力接口(4)，其中设置一用于供气压力接口(4)排气的装置；其特征在于，所述装置包括一无弹簧的卸压阀(5)，该卸压阀具有一控制活塞(6)，该控制活塞在压缩机设备(1)的工作过程中占有一第一开关位置，以便相对于至少一个密封元件(7)封闭供气压力接口(4)并且在一第二开关位置在压缩机设备(1)的关闭状态下经由一与吸气区域(3)连通的控制压力接口(10)通过一在吸气区域(3)内增大的压力加载控制活塞(6)，从而供气压力接口(4)经由一排气接口(16)排气。
2.按照权利要求1所述的压缩机设备(1)，其特征在于，控制活塞(6)包括一环形的供气压力面(8)，该供气压力面可经由供气压力接口(4)加载，以便使其在施加压力时占有第一开关位置。
3.按照权利要求1和2所述的压缩机设备(1)，其特征在于，控制活塞(6)包括一环形的控制压力面(12)，该控制压力面可经由控制压力接口(10)加载，以便使其占有第二开关位置。
4.按照上述权利要求之一项所述的压缩机设备(1)，其特征在于，控制压力面(12)大于供气压力面(8)，从而控制活塞(6)在供气压力接口(4)的供气压力与控制压力接口(10)中的控制压力的大致相同的压力时占有第二开关位置。
5.按照上述权利要求之一项所述的压缩机设备(1)，其特征在于，卸压阀(5)这样地容纳在压缩机设备(1)的壳体(2)中，使壳体(2)构成阀座。
6.按照上述权利要求之一项所述的压缩机设备(1)，其特征在于，导向元件(9)同心地延伸穿过环形的控制活塞(6)，其中导向元件(9)可经由一螺纹拧紧入壳体(2)中并且容纳密封元件(7)。
7.按照上述权利要求之一项所述的压缩机设备(1)，其特征在于，构成阀座的在壳体(2)中制出的各个孔相互同心地构成。
8.按照上述权利要求之一项所述的压缩机设备(1)，其特征在于，用一封闭元件(13)封闭构成阀座的各个孔，其中封闭元件(13)可拆式设置于壳体(2)中。
9.按照上述权利要求之一项所述的压缩装置(1)，其特征在于，排气横截面构成为在控制活塞(6)和导向元件(9)之间的环形间隙
(14)。
10.按照上述权利要求之一项所述的压缩装置(1)，其特征在于，控制活塞(6)具有多个径向孔(15)，它们构成在环形间隙(14)和设置在壳体(2)中的排气接口(16)之间的排气通道。
11.按照上述权利要求之一项所述的压缩机设备(1)，其特征在于，排气接口(16)连接于压缩机设备(1)的吸气过滤器。
12.按照上述权利要求之一项所述的压缩机设备(1)，其特征在于，压缩的介质是压缩空气并且供气压力接口(4)与一空气去油元件的净侧面相连接。
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