CN108934172A - 具有用于排气管路的关闭装置的活塞式压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种活塞式压缩机，其用于压缩气体，所述活塞式压缩机能够借助离合器可选地与驱动装置分离。活塞式压缩机具有进气阀和排气阀，所述进气阀布置在用于待压缩的气体的进气管路和活塞式压缩机的压缩室之间，所述排气阀布置在活塞式压缩机的压缩室和用于已被压缩的气体的排气管路之间。所述活塞式压缩机还具有关闭装置，借助该关闭装置能够将排气管路相对于压缩室关闭。

Description

具有用于排气管路的关闭装置的活塞式压缩机
技术领域
本发明涉及一种活塞式压缩机，其用于压缩气体，该活塞式压缩机能够借助离合器可选地与驱动装置分离，该活塞式压缩机具有进气阀和排气阀，所述进气阀布置在用于待压缩的气体的进气管路和活塞式压缩机的压缩室之间，所述排气阀布置在活塞式压缩机的压缩室和用于已被压缩的气体的排气管路之间。
背景技术
这种压缩机例如用于商用车的压缩空气供应、特别是用于制动系统的压缩空气供应。在此，通过内燃机的驱动系驱动压缩机。已知在压缩机和驱动连接之间布置离合器的应用，以便当商用车的压缩空气系统已经填充压缩空气时，将压缩机与驱动装置分离。在公知的实施方式中，在断开离合器的同时将压缩机的排气管路清空。在再次启动压缩机时，在压缩空气可以被提供到压缩空气系统中之前，必须首先在无压力的排气管路中重建压力。为了避免这种效率损失也已知下述解决方案，其中，在活塞式压缩机未驱动期间，排气管路不被切换到无压力。
在所述类型的活塞式压缩机中存在的风险是，排气阀由于污染物、例如通过润滑油残留物导致的污垢或者特别是这样脱落的颗粒而泄露。在此，排气阀通常具有阀舌，所述污染物可以到达所述阀舌和所述排气阀的阀座之间并且在那里阻止所述阀的完全关闭。在压缩机与驱动装置分离期间，在与处于压力下的排气管路连接的排气阀的例如由此导致的泄漏的情况中，压缩空气可以返回到压缩机的压缩室中。然后，在12.5bar系统的活塞式压缩机的压缩室中的压力可以升高到6bar。当在压缩室中以这样高的压力再次启动活塞式压缩机时，在活塞的第一压缩行程中导致压缩室中的气体被压缩到大约60bar。在此产生的转矩对于离合器远远过大，该离合器在这种情况中打滑、过热并且不允许地强烈磨损。此外，压缩室中的这样高的压力也导致压缩机本身的损坏。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种改进的活塞式压缩机，其避免了上述缺点和由此产生的不期望的作用。
为了解决该任务，提出根据权利要求1的活塞式压缩机以及根据权利要求8的用于运行该活塞式压缩机的方法。活塞式压缩机以及该方法的进一步方案是从属权利要求的内容。
为了解决该任务，提出一种活塞式压缩机，其用于压缩气体，所述活塞式压缩机能够借助离合器可选地与驱动装置分离，所述活塞式压缩机具有进气阀和排气阀，所述进气阀布置在用于待压缩的气体的进气管路和活塞式压缩机的压缩室之间，所述排气阀布置在活塞式压缩机的压缩室和用于已被压缩的气体的排气管路之间。活塞式压缩机具有沿着气体的流动方向布置在排气阀之后的、单独的关闭装置，借助该关闭装置能够将排气管路在活塞式压缩机与驱动装置分离期间相对于压缩室关闭。
所述活塞式压缩机具有进气管路，该进气管路特别是进气系统的一部分并且待压缩的气体通过该进气管路被引导到活塞式压缩机的压缩室。在此，进气阀布置在进气管路和压缩室之间，所述进气阀在将待压缩的气体吸入到压缩室中期间(压缩室中的压力低于进气管路中的压力)被打开。在压缩室中的气体被压缩期间(压缩室中的压力高于进气管路中的压力)，进气阀将压缩室相对于进气管路关闭。
在压缩室和排气管路之间布置排气阀，该排气阀在已被压缩的气体从压缩室排出时被打开(压缩室中的压力高于排气管路中的压力)并且由此限定压缩室和排气管路之间的连接。在将待压缩的气体吸入到压缩室中期间(压缩室中的压力低于排气管路中的压力)，排气阀关闭压缩室和排气管路之间的连接，以便阻止已被压缩的气体从排气管路回流到压缩室中。
对于活塞式压缩机的进气阀以及排气阀通常使用具有关闭体的阀门，所述关闭体根据在阀门两侧的压力差被压到阀座上并且由此被关闭或者从阀座抬起，由此打开阀门。这种阀门的常用结构类型具有用作关闭体的阀舌。然而也公知的是使用具有切换的阀体的进气阀和排气阀用于活塞式压缩机。
根据本发明的活塞式压缩机具有沿着气体的流动方向布置在排气阀之后的、单独的关闭装置。所述关闭装置构造为使得其适用于将排气管路相对于排气阀特别是气密地关闭。因此，通过关闭的关闭装置可以阻止已被压缩的气体从排气管路通过可能不可靠地关闭的排气阀回流到压缩室中。关闭装置是独立于排气阀的装置，该装置独立于排气阀布置并且不与该排气阀作用连接。关闭装置特别是与排气阀相邻地布置在排气管路的指向压缩室的起始部上。特别是在活塞式压缩机与驱动装置分离期间并且特别是在排气管路被充气时存在处于压力下的、已被压缩的气体从排气管路回流到压缩室中的风险。因此，排气管路特别是在活塞式压缩机与驱动装置分离期间能够借助关闭装置相对于压缩室关闭。因此阻止处于压力下的已被压缩的气体在活塞式压缩机与驱动装置分离期间特别是通过不完全关闭的排气阀从排气管路返回到达压缩室中并且在那里能够导致具有开头所述的后果的压力上升。
在活塞式压缩机的一个实施方式中，关闭装置根据施加在关闭装置两侧上的压力差来关闭排气管路。在此，关闭装置这样构造，当在排气管路中沿着气体流动方向在关闭装置之后的压力高于在排气管路中在关闭装置之前的、即朝向活塞式压缩机的压缩室的方向的压力时，则所述关闭装置关闭。当排气阀不可靠地关闭，从而已被压缩的气体可以从排气管流回到压缩室中时，则特别是这种情况。在此，在关闭装置的朝向压缩室的一侧上产生导致关闭装置关闭的压力降。
在活塞式压缩机的一个实施例中，截止阀构成关闭装置。该截止阀也根据施加在截止阀两侧上的压力差进行切换。在截止阀的情况中，关闭元件通常被预加载，从而在阀两侧上的压力相同时或者存在直至该预加载所能平衡的最高压力差时保持阀关闭。因此，为了打开截止阀而需要例如特别是在活塞式压缩机的压缩运行期间存在的、在阀两侧之间的压力差。一旦活塞式压缩机不再被驱动、特别是在活塞式压缩机与驱动装置分离期间，在截止阀处不再存在足够的压力差，从而该截止阀将排气管路相对于压缩室关闭。适用于所述目的的截止阀的合适的结构类型是止回阀。
在活塞式压缩机的一个实施方式中，能切换的阀装置构成关闭装置。在该实施方式中，关闭装置的切换位置能够特别是根据不同的参数、例如根据驱动装置和活塞式压缩机之间的离合器的切换状态或者根据压缩气体系统和压缩室之间的压力差自由地控制。
在该活塞式压缩机的一个实施方式中，能切换的关闭装置构造为使得其能够在离合器断开的同时切换到关闭位置中。关闭装置在断开离合器的同时切换到关闭位置中具有的优点是，一旦活塞式压缩机未被驱动，排气管路就始终相对于压缩室关闭。以这种方式可以防止在活塞式压缩机未被驱动时已被压缩的气体未被识别地泄漏回到压缩室中的风险，该风险具有前述的消极影响。因为在该实施方式中，排气管路在离合器断开时与排气阀的泄漏无关地关闭。
在该活塞式压缩机的一个实施方式中，两位两通换向阀构成能切换的阀装置。这种阀是能切换的关闭装置的一个符合目的的并且可靠的实施方式。
活塞式压缩机的一个实施方式具有控制装置，该控制装置不仅与离合器信号连接而且与能切换的阀装置信号连接。这种控制装置可以由压缩气体装置的控制装置构成，该控制装置一同承担对能切换的阀装置的控制。然而替换地也可能的是，活塞式压缩机为此目的而具有独立于压缩气体装置的控制装置的、用于切换关闭装置的控制装置。
为了解决该任务，还提出了一种用于运行用于压缩气体的活塞式压缩机的方法。该活塞式压缩机在此能够借助离合器可选地与驱动装置分离，并且该活塞式压缩机具有进气阀和排气阀，所述进气阀布置在用于待压缩的气体的进气管路和活塞式压缩机的压缩室之间，所述排气阀布置在活塞式压缩机的压缩室和用于已被压缩的气体的排气管路之间。此外，活塞式压缩机具有沿着气体的流动方向布置在排气阀之后的、单独的关闭装置以及具有控制装置，借助该关闭装置能够将排气管路在活塞式压缩机与驱动装置分离期间相对于压缩室关闭，该控制装置不仅与离合器信号连接而且与能切换的阀装置信号连接。在用于运行活塞式压缩机的方法中，当活塞压缩机和驱动装置之间的离合器断开时，则所述控制装置将能切换的阀装置切换到关闭位置中。
通过关闭装置在活塞式压缩机和驱动装置之间的离合器断开时被切换到关闭位置中，排气管路在活塞式压缩机未被驱动时相对于压缩室始终封闭。以这种方式，也可以在排气阀不可靠地关闭的情况下没有已被压缩的气体在活塞式压缩机未被驱动时返回到达压缩室中并且导致前述的消极影响。
在用于运行活塞式压缩机的方法的一个实施方式中，当活塞压缩机和驱动装置之间的离合器接通时，则控制装置将能切换的阀装置切换到打开位置中。通过该方法步骤实现，一旦活塞式压缩机被驱动，排气管路就相对于活塞式压缩机的压缩室始终打开，以便防止在排气口处相对于压缩室形成背压，该背压消极地影响活塞式压缩机的压缩功率或甚至可以导致损坏活塞式压缩机和/或离合器。
在借助前述方法运行的活塞式压缩机的一个实施方式中，关闭装置构造为使得其能够在离合器断开的同时切换到关闭位置中。在此，能切换的关闭装置可以例如由两位两通换向阀构成。
附图说明
结合附图由下述说明得出本发明的其他优点、特征和应用可能性。附图中：
图1示出现有技术的示例性的活塞式压缩机的示意图；
图2示出例如在现有技术中的活塞式压缩机中使用的示例性的排气阀的图示；
图3示出根据本发明的活塞式压缩机的示例性的第一实施方式的示意图，其中，截止阀构成关闭装置；和
图4示出根据本发明的活塞式压缩机的示例性的第二实施方式的示意图，其中，能切换的阀装置构成关闭装置。
具体实施方式
图1示出例如在现有技术中公知的示例性的活塞式压缩机10的示意图。活塞式压缩机10的曲轴11通过离合器3与驱动装置(未示出、在此为内燃机)连接并且能够借助离合器3可选地与所述驱动装置分离。由此在离合器3断开时没有转矩被传递到活塞式压缩机10的曲轴11上，从而曲轴11在活塞式压缩机10与驱动装置分离期间静止。
曲轴11与偏心地支承在其上的连杆12连接，活塞13支承在所述连杆上。活塞13能轴向运动地支承在活塞式压缩机10的气缸14中。至少一个曲轴11、连杆12和具有活塞13的曲轴传动机构15布置在曲轴箱16中，所述曲轴箱与气缸14固定地连接。通过曲轴11的旋转运动，由连杆12使活塞13在气缸14中这样运动，以使得该活塞实施往复运动。
在活塞13上方，气缸14通过阀板20封闭。气缸14、活塞13和阀板20由此限定气缸14中的压缩室17。进气阀21布置在阀板20上，该进气阀布置在进气管路22和压缩室17之间。进气管路22是进气系统23的一部分，该进气系统通过过滤器(未示出)从周围环境吸入新鲜空气并且将其经过进气管路22通过缸盖(未示出)输送到压缩室17。缸盖布置在阀板20上方并且具有缸盖容积24，该缸盖容积通过进气阀21与压缩室17连接。在此，进气阀21构造为截止阀，该截止阀实现将新鲜空气吸入到压缩室17中，然而阻止经过进气管路22吸入到压缩室17中的空气回流。
此外，在阀板20上布置有排气阀26，该排气阀布置在压缩室17和排气管路27之间。已被压缩的气体、在此即空气通过排气管路27输送给在此未示出的压缩空气存储器。在此，同样构造为截止阀的排气阀26阻止已被压缩的空气从排气管路27回流到压缩室17中。
图2示出例如通常使用在现有技术中的活塞式压缩机10中的示例性的排气阀26的示图。排气阀26布置在活塞式压缩机10的在压缩室17上方的阀板20上。阀板20具有排气开口28，该排气开口将压缩室17与布置在活塞式压缩机10的阀板20和缸盖中的缸盖容积27a连接，该缸盖容积与排气管路27连接。
排气阀26具有作为阀体的阀舌26a，在超出压缩室17和排气管路27之间预定的压力差时，该阀舌从阀座26b脱离并且实现使空气从压缩室17流入到排气管路27中。此外，排气阀26具有布置在排气开口28上方的贴靠元件26c，阀舌26a在打开状态中贴靠在所述贴靠元件上。一旦阀舌26a从阀座26b脱离，处于压力下的空气就能够从压缩室17通过在阀舌26a和贴靠元件26c旁的侧向敞开区域流到排气管路27中。
如果下述的污染物从压缩室17或从缸盖容积27a进入到阀舌26a和阀座26b之间，则存在排气阀26不再完全关闭的风险，所述污染物例如从通过在流过活塞13的热的上侧、阀板20或缸盖容积27a的空气中的残留物构成的污垢分离。在这种情况中，一旦压缩室17中的压力下降到排气管路27中的压力以下，已被压缩的空气就可以从排气管路27回流到压缩室17中。在商用车的12.5bar压缩空气系统的情况中，活塞式压缩机10的压缩室17可以例如通过具有最大6bar压力的回流到所述压缩室中的空气来加载。如果活塞式压缩机10接着又与驱动装置连接，则活塞式压缩机10在第一行程中产生最大60bar的内部压力。如果压缩室17承受该巨大的内部压力，在此在曲轴11上产生的转矩对于离合器3通常过大，从而该离合器打滑、过热并且不允许地快速磨损。
图3示出根据本发明的活塞式压缩机10的示例性的第一实施方式的示意图。图3中的活塞式压缩机10的结构很大程度上相应于图1中所示的并且对其进行描述的活塞式压缩机10的结构，从而活塞式压缩机10的相同元件以相同的附图标记标出。下面仅仅阐述图3的活塞式压缩机10相对于图1的活塞式压缩机10的区别。
图3中所示的活塞式压缩机10具有呈截止阀形式的关闭装置，该截止阀沿着流动方向单独地布置在排气阀26之后。截止阀构造为具有预加载的阀体的止回阀31。当从活塞式压缩机10排出的、从压缩室17流过排气阀26的空气的压力比处于排气管路27中的空气压力大一定量值时，则所述止回阀31打开。压力差的量值至少如此大，以使得克服止回阀31的预加载，由此打开止回阀31。
在活塞式压缩机10静止期间，在压缩室17中没有已被压缩的空气。即使排气阀26未可靠地关闭，也没有已被压缩的空气可以从处于压力下的排气管路27流回到压缩室17中，因为排气管路通过止回阀31相对于压缩室17关闭。在活塞式压缩机10的压缩运行中，处于与在排气管路27中的已被压缩的空气相比更高的压力下的、已被压缩的空气通过排气阀26被输送。由于从压缩室17排出的空气相对于排气管路27中的压力的压力差使止回阀31打开，并且已被压缩的空气被输送到排气管路27并且从而被输送到压缩空气系统。
图4示出根据本发明的活塞式压缩机10的示例性的第二实施方式的示意图。图4中的活塞式压缩机10的结构很大程度上相应于图1中所示的并且对其进行描述的活塞式压缩机10的结构，从而活塞式压缩机10的相同元件以相同的附图标记标出。下面仅仅阐述图4的活塞式压缩机10相对于图1的活塞式压缩机10的区别。
图4中所示的活塞式压缩机10具有呈能切换的阀装置32形式的关闭装置，该能切换的阀装置沿着流动方向单独地布置在排出阀26之后。能切换的阀装置32在该示例性的实施方式中构造为两位两通换向阀，该两位两通换向阀能够从关闭位置被切换到所示的打开位置中。能切换的阀装置32通过控制线路32a与控制装置33连接，该控制装置借助通过控制线路32a传递的切换信号来打开和关闭。此外，控制装置33在该示例性的实施方式中通过控制线路3a与离合器3连接，其中，关于离合器3的切换位置的信号通过控制线路3a传输给控制装置33。可选地，控制装置33通过控制线路33a与压缩空气系统的控制装置连接。
在活塞式压缩机10静止期间、即在驱动装置和活塞式压缩机10之间的离合器断开时，能切换的阀装置32切换到关闭位置中。即使排气阀26未可靠地关闭，也没有已被压缩的空气可以从处于压力下的排气管路27流回到压缩室17中，因为排气管路27在能切换的阀装置32的关闭位置中相对于压缩室17关闭。当离合器3在活塞式压缩机10开始压缩运行接通时，能切换的阀装置32切换到图4中所示的打开位置中。特别是处于与在排气管路27中的已被压缩的空气相比更高的压力下的、已被压缩的空气可以通过排气阀26和通过处于打开位置中的能切换的阀装置32被输送到排气管路27中并且被输送到压缩空气系统。可选地，在控制装置33与压缩空气系统的控制装置连接的变体中，可以在能切换的阀装置32切换到关闭位置中的同时实现断开离合器3，并且在能切换的阀装置32切换到打开位置中的同时实现接通离合器3。
附图标记列表
1 离合器
3a 控制线路
10 活塞式压缩机
11 曲轴
12 连杆
13 活塞
14 气缸
15 曲轴传动机构
16 曲轴箱
17 压缩室
20 阀板
21 进气阀
22 进气管路
23 进气系统
24 缸头容积(进气侧)
26 排气阀
26a 阀舌
26b 阀座
26c 贴靠元件
27 排气管路
28 排气开口
31 截止阀
32 能切换的阀装置
32a 控制线路
33 控制装置
33a 控制线路
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种活塞式压缩机，其用于压缩气体，所述活塞式压缩机具有进气阀(21)和排气阀(26)，所述进气阀布置在用于待压缩的气体的进气管路(22)和所述活塞式压缩机(10)的压缩室(17)之间，所述排气阀布置在所述活塞式压缩机(10)的所述压缩室(17)和用于已被压缩的气体的排气管路(27)之间，
其中，所述活塞式压缩机(10)具有沿着气体的流动方向布置在所述排气阀(26)之后的、单独的关闭装置(31,32)，借助所述关闭装置能够将所述排气管路(27)相对于所述压缩室(17)关闭；
其特征在于，
所述活塞式压缩机具有离合器(3)和控制装置(33)，所述活塞式压缩机能够通过所述离合器与驱动装置分离，所述控制装置不仅与所述离合器(3)信号连接而且与能切换的阀装置(32)信号连接；其中，
能切换的阀装置(32)构成所述关闭装置；并且
所述控制装置(33)配置用于，当所述活塞压缩机(10)和所述驱动装置之间的离合器(3)断开时，则将所述能切换的阀装置(32)切换到关闭位置中。
2.根据权利要求1所述的活塞式压缩机，其特征在于，所述关闭装置(32)根据施加在所述关闭装置(32)两侧上的压力差关闭所述排气管路(27)。
3.根据权利要求1或2所述的活塞式压缩机，其特征在于，所述能切换的关闭装置(32)构造为使得其能够在所述离合器(3)断开的同时切换到关闭位置中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的活塞式压缩机，其特征在于，两位两通换向阀构成所述能切换的阀装置(32)。
5.一种用于运行根据前述权利要求中任一项所述的活塞式压缩机的方法，其特征在于，当所述活塞压缩机(10)和所述驱动装置之间的离合器(3)断开时，则所述控制装置(33)将所述能切换的阀装置(32)切换到关闭位置中。
6.根据权利要求5所述的用于运行活塞式压缩机的方法，其特征在于，当所述活塞压缩机(10)和所述驱动装置之间的离合器(3)接通时，则所述控制装置(33)将所述能切换的阀装置(32)切换到打开位置中。

Claims (9)

1.一种活塞式压缩机，其用于压缩气体，所述活塞式压缩机能够借助离合器(3)可选地与驱动装置分离，所述活塞式压缩机具有进气阀(21)和排气阀(26)，所述进气阀布置在用于待压缩的气体的进气管路(22)和所述活塞式压缩机(10)的压缩室(17)之间，所述排气阀布置在所述活塞式压缩机(10)的所述压缩室(17)和用于已被压缩的气体的排气管路(27)之间，其特征在于，所述活塞式压缩机(10)具有沿着气体的流动方向布置在所述排气阀(26)之后的、单独的关闭装置(31,32)，借助所述关闭装置能够将所述排气管路(27)在所述活塞式压缩机(10)与所述驱动装置分离期间相对于所述压缩室(17)关闭。
2.根据权利要求1所述的活塞式压缩机，其特征在于，所述关闭装置(31)根据施加在所述关闭装置(31)两侧上的压力差关闭所述排气管路(27)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的活塞式压缩机，其特征在于，截止阀(31)构成所述关闭装置。
4.根据权利要求1所述的活塞式压缩机，其特征在于，能切换的阀装置(32)构成所述关闭装置。
5.根据权利要求4所述的活塞式压缩机，其特征在于，所述能切换的关闭装置(32)构造为使得其能够在所述离合器(3)断开的同时切换到关闭位置中。
6.根据权利要求4或5所述的活塞式压缩机，其特征在于，两位两通换向阀构成所述能切换的阀装置(32)。
7.根据权利要求1或4至6中任一项所述的活塞式压缩机，其特征在于，其具有控制装置(33)，所述控制装置不仅与所述离合器(3)信号连接而且与所述能切换的阀装置(32)信号连接。
8.一种用于运行根据权利要求7所述的活塞式压缩机的方法，其特征在于，当所述活塞压缩机(10)和所述驱动装置之间的离合器(3)断开时，则所述控制装置(33)将所述能切换的阀装置(32)切换到关闭位置中。
9.根据权利要求8所述的用于运行活塞式压缩机的方法，其特征在于，当所述活塞压缩机(10)和所述驱动装置之间的离合器(3)接通时，则所述控制装置(33)将所述能切换的阀装置(32)切换到打开位置中。
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