CN115836162A - 往复式活塞压缩机 - Google Patents

Abstract

提出针对机动车的压缩空气系统的用于压缩流体的、尤其是环境空气的往复式活塞机，其包括具有活塞腔(3a、b)的缸壳体(2)、能在活塞腔中上下运动的活塞(14a、b)和缸盖(4)，缸盖具有阀承载板(5)和紧固在其上的膜片阀(6a、b)，其中，膜片阀具有支撑舌板(7a、b)和固定舌板(8a、b)，并且其中，膜片阀能在固定舌板的区域中借助弹簧元件(15a、b)向阀承载板上的密封面(12)运动。为了改进运行特性，根据本发明提出的是，在缸壳体与缸盖的阀承载板之间布置有具有撞击面(10a、b)的功能元件(11)，其中，功能元件具有在3mm和10mm之间的厚度。

Description

往复式活塞压缩机

技术领域

本发明涉及针对机动车的压缩空气系统的用于压缩流体、尤其是环境空气的往复式活塞机或压缩机，其包括缸壳体、能在缸壳体的活塞腔中上下运动的活塞和缸盖。

背景技术

这种压缩机的缸盖通常具有阀承载板，在每个缸，均有膜片阀被紧固在阀承载板上。该膜片阀具有作为止挡凸耳已知的区域，其中，可以设置一个或两个止挡凸耳，止挡凸耳分别具有支撑面。在膜片阀的第一位置中，膜片阀面式地贴靠在阀承载板上。在活塞向下运动时(其中，膜片阀由于吸力而沿向下运动的方向从阀承载板抬离)，膜片阀运动到第二位置，在第二位置中，支撑面撞击在止挡面上，由此限制运动。

在每次运动到第二位置、即阀的打开位置中时，止挡面受到冲撞，在该冲撞中，止挡凸耳利用支撑面冲撞止挡面。为了能够承受作用于止挡面上的该负载而需要的是，该区域具有增加的阻尼特性、抗压强度和耐磨性。如果缸壳体例如由灰铸铁制成，或者如果使用具有相应的特性的插入式衬套，那么就实现这一点。

此外，还使用了改进耐磨性的涂层。在现有的设计结构中的另一问题是凸耳发生剪切或断裂。由于构件的相互撞击，使得在缸壁与止挡面之间形成锋利的边缘，然后该边缘对膜片阀施加剪切作用，直到凸耳断裂。这通常导致压缩机停止运转。由DE 10 2008 052744 A1已知一种方法，借助该方法制造具有止挡面的模制体。通过制造方法，使得止挡面的形状适配于膜片阀的变形。然而，该方法是非常耗费的。还已知的是，膜片阀在凸耳的对置的侧上具有保持舌板，膜片阀借助保持舌板被夹紧或保持在阀承载板与缸壳体之间。在此，借助两个销确保膜片阀的准确的定位。

由DE 10 2017 109 773 A1已知另外的解决方案，其中，在缸壳体与缸盖之间设置具有止挡面的中间元件。在此，将中间板材设置作为中间部件，中间板材通过改形来制造，并且具有保持面区域和止挡面区域。这些尝试导致，该解决方案尤其对于具有非常低的油排放和相对大的阀开口的压缩机是不利的。

发明内容

本发明的任务是，提出一种改进压缩机的运行特性的替选方案。

根据本发明，该任务通过根据权利要求1的往复式活塞机来解决。根据本发明的实施方案的另外的有利的特征在从属权利要求中找到。

提出了针对机动车的压缩空气系统的用于压缩流体、尤其是环境空气的往复式活塞机，其包括具有活塞腔的缸壳体、能在活塞腔中上下运动的活塞和缸盖，缸盖具有阀承载板和紧固在其上的膜片阀，其中，膜片阀具有支撑舌板和固定舌板，并且其中，膜片阀能在固定舌板的区域中借助弹簧元件向阀承载板上的密封面运动。

为了改进运行特性，根据本发明提出的是，在缸壳体与缸盖的阀承载板之间布置有具有撞击面的功能元件，其中，功能元件具有在3mm和10mm之间的厚度。作为具有撞击面的单独的构件的实施方案具有以下优点，即，功能元件能非常容易更换和/或能适配于不同的条件。此外，还能将另外的功能容易地整合到功能元件中。

在优选的实施方案中还可以规定的是，在阀承载板中设置有具有支撑面的自由空间，该支撑面优选实施成，使得膜片阀的支撑舌板能运动进入到该自由空间中并且可以支撑在支撑面上。

此外，可以在功能元件上设置有至少两个分别具有止挡面的止挡区域。在膜片阀的打开位置(其中，膜片阀从阀承载板抬离)中，膜片阀到活塞腔中的运动由于平靠到止挡面上而被限制。止挡面在此布置成，使得膜片阀在最大的打开位置中基本上完全地贴靠到止挡面上。

在优选的实施方案中，活塞腔具有两个腔区域，其中，第一腔区域由缸壳体形成，并且第二腔区域由功能元件形成，其中，活塞能运动到第二腔区域中。通过该实施方案而可能的是，功能元件也可以具有更大的厚度，并且因此改进功能性和可制造性。

此外提出的是，在阀承载板上设置有引导边缘，并且在功能元件上设置有支撑边缘，其中，支撑舌板以能在这些边缘之间运动的方式被支承。在此，“能运动”被理解为，膜片阀、尤其是支撑舌板的运动是可能的，并且可以发生长度补偿，当膜片阀运动到打开位置中时，在膜片阀被压弯时出现长度补偿。

支撑边缘布置在功能元件上的止挡面与撞击面之间，并且引导边缘布置在阀承载板上的支撑面与密封面之间。

此外，止挡面基本上平行于支撑面地布置，其中，表面彼此之间所具有的距离比膜片阀在支撑舌板的区域中的厚度大5％至20％。

更优选地，止挡面和撞击面相对于密封面以10°和20°之间的角度α布置。

为了将作用到冲击面上的撞击力保持较低，密封面平行于冲击面地布置，其中，表面彼此之间所具有的距离比膜片阀在支撑舌板的区域中的厚度大5％至20％。

优选地，支撑边缘和引导边缘实施成倒圆的边缘。功能元件可以由塑料材料构成，其中尤其地，可以使用聚醚醚酮(PEEK)。塑料材料显著减少了膜片阀的磨损，并且可以借助注塑成型法制造。替选地，功能元件可以由金属材料构成。

此外，功能元件可以实施为环形元件或中间盘。在作为环形元件的实施方案中，可以使用适配于挤压机的每个压缩级的功能元件。

在作为中间盘的实施方案中，功能元件还可以具有流体通道区段，流体流能通过流体通道区段从缸壳体引导到缸盖。

在优选的实施方案中还可以规定的是，功能元件在两侧具有密封轮廓，密封轮廓使得用于分离活塞腔与流体通道的附加的密封元件是多余的。密封轮廓可以是压筋或通过施布的密封剂建立的轮廓。

附图说明

下面根据附图描述本发明的主题。其中详细地：

图1示出从上方看往复式活塞机的分解草图；

图2示出从下方看阀承载板的分解草图；

图3示出膜片阀的止挡状况的详细图；

图4示出撞击面和止挡面的详细视图。

具体实施方式

图1和图2中分别示出了分解草图，在其中，从上方和下方各一次示出了往复式活塞机1或挤压机。

所示的挤压机是两级的挤压机，其具有预压缩机级和后压缩机级。

缸盖4由多个构件组成，其中，一般的结构由现有技术基本上已知。仅阀承载板5和所属的膜片阀6a、b与现有技术不同。其中每个膜片阀6a、b具有支撑舌板7a、b和固定舌板8a、b并且在固定舌板8a、b的区域中借助弹簧元件15a、b被压向阀承载板5，从而使得膜片阀6a、b在关闭位置中朝阀承载板5或者说阀承载板5的密封面21运动。

在缸壳体2与缸盖4之间示出了功能元件11。功能元件11在此实施为板，该板除了具有用于活塞14的留空部之外，还具有流体通道22，冷却水和/或经挤压的空气通过该流体通道被引导到缸盖4与缸壳体之间。

在功能元件11的俯视图中，还示出了凹陷部，有的凹陷部被设置成用于容纳固定舌板8a、b，并且有的被设置成用于容纳支撑舌板7a、b。在图1中还可看到定心销，弹簧元件15a、b和膜片阀6a、b借助定心销保持在定位中，如从现有技术已知的那样。

两级的活塞腔分别由两个腔区域组成，其中，第一腔区域3a或3a’分别布置在缸壳体2中，并且第二腔区域3b或3b’分别布置在功能元件11中。活塞14a和14b因此能在两个腔区域3a、b或3a’、b’中运动。

为了使活塞腔3a、b、3a’、b’和流体通道22彼此密封，可以在功能元件11的两侧使用密封部、尤其是金属压筋式密封部，其中，这种密封部的厚度必须包括在表面的距离尺寸中。替选地，密封轮廓也可以直接施布或添加到功能元件上。

图3中示出了膜片阀6a的止挡状况的详细图示。可看到具有抽吸通道20的阀承载板5，抽吸通道借助膜片阀6a相对于活塞腔3a、b封闭。膜片阀因此位于关闭位置中，膜片阀通过在此未示出的弹簧元件15a保持在关闭位置中。膜片阀6完全地平靠在密封面21上。

在支撑舌板7a的区域中，在阀承载板中设置有自由空间24a，在自由空间中设置有支撑面12a。支撑面12a相对于密封面21以角度α布置，其中，表面12a、21之间的过渡区域由引导边缘16a形成。引导边缘16a优选是倒圆的。角度α可以在10°和20°之间。

功能元件11在支撑舌板7a的区域中具有凹陷部，在其中布置有撞击面10a和止挡面9a。在此，撞击面10a基本上平行于密封面21地布置，其中，表面10、21彼此之间具有距离，该距离比膜片阀6a在支撑舌板7a的区域中的厚度大5％至20％。该相对较小的余量具有以下效果，即，使得当膜片阀6a运动到打开位置中时，在支撑舌板撞击到撞击面10a上之前，支撑舌板7a可以在往复方向上进行小的运动。

止挡面9a相对于撞击面10a或密封面21以角度α布置，其中，表面10a、9a之间的过渡区域由支撑边缘17a形成。支撑边缘17a优选是倒圆的。止挡面9a基本上平行于支撑面12a地布置，其中，表面9a、12a彼此之间所具有的距离比膜片阀6a在支撑舌板7a的区域中的厚度大5％至20％。

通过止挡面9a和支撑面10a彼此之间的这种几何布置、角度和距离，在阀承载板5上得到了引导边缘16a，并且在功能元件11上得到支撑边缘17a，支撑舌板7a以能在这些边缘之间运动的方式被支承。

在挤压机的运行中的流程随后针对一个压缩机级来描述：

-在活塞14a向上运动时，膜片阀6a被压向密封面21，并且因此封闭抽吸通道20；

-在活塞14a向下运动时产生抽吸效应，从而如下这样地使环境空气经由抽吸通道20被抽吸到活塞腔3a、b中，即，膜片阀6a从密封面21抬离；

-一旦支撑舌板7a撞击在撞击面10a上并且环境空气作用到膜片阀6a的流动力进一步增大，那么膜片阀6a被压弯，并且在支撑舌板7a的区域中由支撑边缘17a支撑；

-随着膜片阀6a的压弯程度变大而最后导致，支撑舌板7a利用其上侧碰撞支撑面12a并且利用其下侧碰撞止挡面9a，或贴靠在其上；

-一旦活塞14a又过渡到向上运动，那么发生负载变化并且膜片阀6a在支撑舌板7a的区域中支撑在引导边缘16a上，直到膜片阀6a又完全地贴靠在密封面上。

与支撑舌板7a的厚度相比，支撑面12a与止挡面10a之间的稍大的距离尺寸导致的是，支撑舌板7a在表面9a和12a之间被引导。此外，使支撑舌板7a贴靠在其中一个表面9a、12a上的接触面根据压弯程度而改变。因此，支撑舌板7a以能在支撑边缘17a与引导边缘16a之间运动的方式被支承，并且在固定舌板8a的一侧上经由销25和弹簧元件被引导，并且在运动方面受限制。

图4示出了功能元件11的详细视图。可看到的是经由支撑边缘17a连接的撞击面10a和止挡面9a。

在此，基于相同的功能，取消了作为环形元件或甚至作为能放入的环形部段的图示。

附图标记列表

1 往复式活塞机

2 缸壳体

3a、b 活塞腔

4 缸盖

5 阀承载板

6a、b 膜片阀

7a、b 支撑舌板

8a、b 固定舌板

9a、b 止挡面

10a、b 撞击面

11 功能元件

12a、b 支撑面

13 密封件

14a、b 活塞

15a、b 弹簧元件

16a、b 引导边缘

17a、b 支撑边缘

18a、b 止挡区域

19 活塞环

20 抽吸通道

21 密封面

22 流体通道

23 冷却通道

24 自由空间

25 销

Claims (15)

1.针对机动车的压缩空气系统的用于压缩流体、尤其是环境空气的往复式活塞机(1)，所述往复式活塞机包括具有活塞腔(3a、b、3a’、b’)的缸壳体(2)、能在活塞腔(3a、b、3a’、b’)中上下运动的活塞(14a、b)和缸盖(4)，所述缸盖具有阀承载板(5)和紧固在所述阀承载板上的膜片阀(6a、b)，其中，所述膜片阀(6a、b)具有支撑舌板(7a、b)和固定舌板(8a、b)，并且其中，所述膜片阀(6a、b)能在固定舌板(8a、b)的区域中借助弹簧元件(15a、b)向所述阀承载板(5)上的密封面(21)运动，

其特征在于，在缸壳体(2)与缸盖(4)的阀承载板(5)之间布置有具有撞击面(10a、b)的功能元件(11)，其中，所述功能元件(11)具有在3mm和10mm之间的厚度。

2.根据权利要求1所述的往复式活塞机(1)，其特征在于，在所述阀承载板(5)中设置有具有支撑面(12a、b)的自由空间(24a、b)。

3.根据权利要求1所述的往复式活塞机(1)，其特征在于，在所述功能元件(11)上设置有至少两个分别具有止挡面(9a、b)的止挡区域(18a、b)。

4.根据权利要求1所述的往复式活塞机(1)，其特征在于，所述活塞腔(3a、b、3a’、b’)具有两个腔区域，其中，第一腔区域(3a、3a’)由所述缸壳体(2)形成，并且第二腔区域(3b、3b’)由所述功能元件(11)形成，其中，所述活塞(14a、b)能运动到两个腔区域(3a、b、3a’、b)中。

5.根据权利要求1所述的往复式活塞机(1)，其特征在于，在所述阀承载板(5)上设置有引导边缘(16a、b)，并且在所述功能元件(11)上设置有支撑边缘(17a、b)，所述支撑舌板(7a、b)以能在所述边缘之间运动的方式被支承。

6.根据权利要求5所述的往复式活塞机(1)，其特征在于，所述支撑边缘(17a、b)布置在所述功能元件(11)上的止挡面(9a、b)与撞击面(10a、b)之间，并且所述引导边缘(16a、b)布置在所述阀承载板上的支撑面(12a、b)与密封面(21)之间。

7.根据权利要求1所述的往复式活塞机(1)，其特征在于，所述止挡面(9a、b)基本上平行于支撑面(12a、b)地布置，其中，表面(9a、b、12a、b)彼此之间具有的距离比所述膜片阀(6a、b)在所述支撑舌板(7a、b)的区域中的厚度大5％至20％。

8.根据权利要求7所述的往复式活塞机(1)，其特征在于，所述止挡面(9)和所述撞击面(10)相对于所述密封面(21)以10°和20°之间的角度α布置。

9.根据权利要求1所述的往复式活塞机(1)，其特征在于，所述密封面(21)平行于所述撞击面(10a、b)地布置，其中，表面(12a、b、21)之间具有的距离比所述膜片阀(6)在所述支撑舌板(7a、b)的区域中的厚度大5％至20％。

10.根据权利要求1所述的往复式活塞机(1)，其特征在于，所述功能元件(11)由塑料材料构成。

11.根据权利要求2所述的往复式活塞机(1)，其特征在于，所述塑料材料是聚醚醚酮(PEEK)。

12.根据权利要求1所述的往复式活塞机(1)，其特征在于，所述功能元件(11)由金属材料构成。

13.根据权利要求2所述的往复式活塞机(1)，其特征在于，所述功能元件(11)是环形元件或中间盘。

14.根据权利要求12所述的往复式活塞机(1)，其特征在于，实施为中间盘的功能元件(11)具有流体通道区段(22)，流体流能通过所述流体通道区段从所述缸壳体(2)引导到所述缸盖(4)。

15.根据权利要求10所述的往复式活塞机(1)，其特征在于，所述中间盘(11)在两侧具有密封轮廓。

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