DE10138070A1

DE10138070A1 - Piston compressor with cooling air flow has induction-side valve opening when piston moves, creating negative pressure in crankcase

Info

Publication number: DE10138070A1
Application number: DE2001138070
Authority: DE
Inventors: Klaus Karthaeuser
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2021-08-04
Also published as: DE10138070C2

Abstract

The compressor has a induction-side valve (12) which is moved to the open air induction position when the piston (7a, 7b) moves to create negative pressure in the crankcase (3). The is at least one more valve (20) on the compression side which opens when the piston moves to create excess pressure in the crankcase.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor mit einer Antriebseinheit zur Erzeugung einer Drehbewegung, welcher eine Verdichtereinheit zur Erzeugung von Druckluft nachgeschaltet ist, die ein Kurbelgehäuse umfasst, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der mindestens ein Pleuel angebracht ist, das mit einem zugeordneten Kolben in Verbindung steht, um die antriebsseitige Drehbewegung in eine lineare Bewegung des Kolbens umzuwandeln, der zum Komprimieren von Luft innerhalb eines zugeordneten Zylinders untergebracht ist. The invention relates to a piston compressor with a drive unit for Generation of a rotary movement, which a compressor unit for generating Compressed air is connected, which comprises a crankcase in which a crankshaft is rotatably mounted, on which at least one connecting rod is attached, which with a associated piston is connected to the drive-side rotary movement in convert a linear movement of the piston to compress air is housed within an associated cylinder.

Ein derartiger Kolbenkompressor kommt beispielsweise innerhalb eines Druckluft- Beschaffungssystems eines Nutzfahrzeugs oder eines Schienenfahrzeuges zum Einsatz. Im Falle des Einsatzes im Nutzfahrzeug wird im zunehmenden Maße die durch den Kolbenkompressor erzeugte Druckluft neben dem Betrieb der Bremsanlage auch zum Betrieb einer Luftfederungsanlage genutzt. Die Luftfederungsanlage umfasst einzelne Luftfedern, welche über eine Druckluftbeaufschlagung hinsichtlich ihrer Federcharakteristik einstellbar sind, um eine verstellbare Fahrzeugfederung zu realisieren. Wegen des damit einhergehenden hohen Druckluftbedarfs kommen hier meist mehrstufige Kolbenkompressoren zum Einsatz. Durch einen mehrstufigen Kolbenkompressor sind innerhalb kurzer Zeitintervalle hohe Drücke erzeugbar, um hohe Verstellgeschwindigkeiten der Luftfedern herbeiführen zu können. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf einstufige Kolbenkompressoren anwendbar. Such a piston compressor comes, for example, within a compressed air Procurement system of a commercial vehicle or a rail vehicle for Commitment. In the case of use in commercial vehicles, the compressed air generated by the piston compressor in addition to the operation of the Brake system also used to operate an air suspension system. The air suspension system includes individual air springs, which apply compressed air their spring characteristics are adjustable to an adjustable vehicle suspension realize. Because of the associated high compressed air requirements come here mostly multi-stage piston compressors are used. Through a multi-stage Piston compressors can generate high pressures at high intervals within short time intervals To be able to bring about adjustment speeds of the air springs. The present However, the invention is also applicable to single-stage piston compressors.

Ein gattungsgemäßer Kolbenkompressor ist aus dem "Lexikon Maschinenbau" (VDI- Verlag GmbH, Düsseldorf, 1995, Seite 620, Bild 1) bekannt. Der hier einstufige Kolbenkompressor für ein Druckluftbeschaffungssystem eines Nutzfahrzeuges wird über eine drehbar im Kurbelgehäuse angeordnete Kurbelwelle angetrieben. Auf der Kurbelwelle ist ein Pleuel drehend gelagert, welches eine Verbindung mit einem Kolben herstellt, der hin- und herbewegbar innerhalb eines zugeordneten Zylinders untergebracht ist und über einen Eingang gefilterte Luft aus der Atmosphäre ansaugt, um diese innerhalb des Zylinders durch Einwirkung des Kolbens zu verdichten und schließlich über einen Ausgang dem Druckluftsystem des Nutzfahrzeuges zur Verfügung stellt. Zur Steuerung des Eingangs sowie des Ausgangs sind stirnseitig am Zylinder entsprechende Rückschlagventilanordnungen vorgesehen, die selbsttätig wirken. Dieser einstufige Kolbenkompressor ist jedoch nur zur Erzeugung relativ kleiner Drücke geeignet. A generic piston compressor is known from the "Lexikon Maschinenbau" (VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, 1995, page 620, picture 1). The single-stage piston compressor for a compressed air supply system for a commercial vehicle is driven by a crankshaft that is rotatably arranged in the crankcase. A connecting rod is rotatably mounted on the crankshaft, which connects to a piston, which is reciprocally housed within an associated cylinder and sucks filtered air from the atmosphere via an inlet in order to compress it within the cylinder by the action of the piston and finally makes it available to the compressed air system of the commercial vehicle via an outlet. To control the input and the output, corresponding check valve arrangements are provided on the end of the cylinder, which act automatically. However, this single-stage piston compressor is only suitable for generating relatively low pressures.

Aus der EP 1 028 254 A2 ist ein weiterer gattungsgemäßer Kolbenkompressor bekannt, der aufgrund eines zweistufigen Verdichterprinzips demgegenüber in der Lage ist, höhere Drücke mit einem größeren Fördervolumen zu erzeugen. Zu diesem Zwecke umfasst die Verdichtereinheit hier eine Niederdruckstufe sowie eine Hochdruckstufe. Die Niederdruckstufe weist einen relativ großflächigen Kolben auf, der durch einen am korrespondierenden Zylinder angeordneten Eingang hindurch gefilterte Luft von der Atmosphäre ansaugt und über einen Ausgang nach dem Verdichten in die nachgeschaltete Hochdruckstufe überführt. Da der Kolben der Hochdruckstufe mit einem geringeren Durchmesser ausgebildet ist als der Kolben der Niederdruckstufe, kann die vorverdichtete Druckluft mit gleicher Antriebskraft zu einem höheren Druckwert nachkomprimiert werden. Die so erzeugte hochkomprimierte Druckluft steht über einen Ausgang des Zylinders der Hochdruckstufe zur weiteren Verfügung. Um das Überströmen der vorkomprimierten Druckluft von der Niederdruckstufe auf die Hochdruckstufe zu ermöglichen, arbeiten die beiden Kolben hier im Gegentaktprinzip. Die jeweils an der Stirnseite der beiden Zylinder platzierten Rückschlagventile steuern den Druckluftfluss. Another generic piston compressor is known from EP 1 028 254 A2 known that, on the other hand, due to a two-stage compressor principle is to generate higher pressures with a larger delivery volume. To this For purposes, the compressor unit here includes a low pressure stage and a High pressure stage. The low-pressure stage has a relatively large-area piston that passes through an air filtered through the inlet arranged at the corresponding cylinder sucked in by the atmosphere and via an outlet after compression into the downstream high pressure stage transferred. Because the piston of the high pressure stage with a smaller diameter than the piston of the low pressure stage, the compressed air with the same driving force can increase to a higher level Pressure value can be compressed. The highly compressed compressed air generated in this way is at a standstill via an output of the cylinder of the high pressure stage for further use. Around the overflow of the pre-compressed air from the low pressure stage to the To enable the high pressure stage, the two pistons work here in the Push-pull principle. The check valves placed on the front of each cylinder control the flow of compressed air.

Bei den Kolbenkompressoren der vorstehend vorgestellten Art findet aufgrund der Kompressionsarbeit eine hohe Wärmeentwicklung, insbesondere im Bereich des Zylinders, statt. Eine Kühlung erfolgt gewöhnlich im einfachsten Falle durch die Umgebungsluft, welche jedoch bei stehendem Fahrzeug nur eine sehr begrenzte Wärmeabführung gewährleisten kann. Im Stand der Technik allgemein bekannte Flüssigkeitskühlungen für einen Kolbenverdichter sind demgegenüber jedoch sehr aufwendig in der Realisierung und Wartung. Bei den hier angestrebten höheren Drücken, also insbesondere bei mehrstufigen Kolbenkompressoren, tritt dieses Problem in verstärkter Form auf. Die dabei entstehenden hohen Verdichtungsendtemperaturen der Druckluft führen auch zu einer ungünstig hohen Wasseraufnahmefähigkeit, die, die nachfolgende Trocknung deutlich erschwert. Eine hohe Wärmeentwicklung bedingt weiterhin auch den Einsatz von entsprechend hitzebeständigen Werkstoffen. Im Zuge eines zunehmenden Leichtbautrends sollen jedoch die bestehenden hitzebeständigen, metallischen Werkstoffe durch leichtere Kunststoffe ersetzt werden, welche aufgrund der geringeren spezifischen Wärmeleitfähigkeit andererseits jedoch nicht zur Kühlung im Sinne einer Wärmeableitung beitragen können. In the piston compressors of the type presented above takes place due to the Compression work a high heat development, especially in the area of Cylinders instead. In the simplest case, cooling is usually carried out by the Ambient air, which, however, is very limited when the vehicle is stationary Can ensure heat dissipation. Commonly known in the art However, liquid cooling for a piston compressor is very good complex to implement and maintain. With the higher pressures sought here, this problem occurs in particular in the case of multi-stage piston compressors reinforced form. The resulting high compression temperatures the compressed air also lead to an unfavorably high water absorption capacity, which the subsequent drying is significantly more difficult. A high level of heat also requires the use of heat-resistant materials. in the However, due to an increasing trend in lightweight construction, the existing ones heat-resistant, metallic materials are replaced by lighter plastics, which, on the other hand, due to the lower specific thermal conductivity cannot contribute to cooling in the sense of heat dissipation.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Kolbenkompressor dahingehend weiter zu verbessern, dass eine Drucklufterzeugung mit niedriger Verdichtungesendtemperatur möglich ist. It is therefore the object of the present invention, a generic Piston compressor to further improve that a compressed air generation with a low compression end temperature is possible.

Die Aufgabe wird ausgehend von einem Kolbenkompressor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. The task is based on a piston compressor according to the generic term of claim 1 in connection with its characterizing features. The the following dependent claims give advantageous developments of Invention again.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass zur Verbesserung der Kühlung des Kolbenkompressors ein einlassseitiges Ventil vorgesehen ist, welches bei einem durch die Bewegung des Kolbens erzeugten Unterdruck im Kurbelgehäuse in seine Offenstellung gelangt, um Kühlluft anzusaugen, wobei mindestens ein zweites, beabstandet hiervon angeordnetes auslassseitiges Ventil vorgesehen ist, welches bei einem durch die Bewegung des Kolbens erzeugten Überdruck im Kurbelgehäuse in seine Offenstellung gelangt, um verbrauchte Kühlluft auszustoßen, so dass infolge des Bewegungszyklus des mindestens einen Kolbens ein interner Kühlluftstrom erzeugbar ist. The invention includes the technical teaching that to improve cooling the piston compressor, an inlet-side valve is provided, which at a created by the movement of the piston vacuum in its crankcase Open position arrives to suck in cooling air, at least a second, spaced therefrom is provided outlet valve, which at an excess pressure in the crankcase caused by the movement of the piston reaches its open position to expel used cooling air, so that as a result an internal cooling air flow of the movement cycle of the at least one piston can be generated.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Kühlung liegt darin, dass der hierfür erforderliche zusätzliche Leistungsbedarf relativ gering ist, weil die zur Kühlung angesaugte Luft nicht verdichtet, sondern lediglich gegen einen geringen Widerstand des einlassseitigen sowie auslassseitigen Ventils gefördert werden muß. Bei üblichen Verdichterauslegungen stehen zwischen 50% und 75% der Verdichterleerlaufförderung zusätzlich der Kühlung zur Verfügung. Durch die Erfindung wird die nicht für die Kompression genutzte Fläche des Kolbens durch die zusätzlich eingebrachten Ventile zur Innenkühlung - insbesondere des Zylinderbereichs - genutzt, indem die bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens auf der Rückseite angesaugte Luft bei der Abwärtsbewegung an den zu kühlenden Bereichen der Verdichtereinheit vorbei und in die Umgebung abgeleitet wird. Unter Berücksichtigung der Forderung nach hohen Enddrücken bei gleichzeitig guter Förderleistung und geringem konstruktiven Aufwand ist das zweistufige Verdichterprinzip besonders geeignet, weil hierbei außerdem eine Zwischenkühlung der durch die Niederdruckstufe vorkomprimierten Luft möglich ist. Durch das verbesserte Kühlungsergebnis ist die Verwendung von Kunststoff im Bereich der Verdichtereinheit möglich, da durch die erfindungsgemäße Lösung die Kühlung infolge der Wirkung des internen Kühlluftstroms erfolgt, und nicht eine Wärmeableitung nach außen durch Bauteile aus einem Metall erforderlich ist, was dem Leichtbautrend sehr entgegenkommt. The advantage of the cooling according to the invention is that it is necessary for this additional power requirement is relatively low because the air sucked in for cooling not compressed, but only against a slight resistance of the inlet-side and outlet-side valve must be promoted. With usual Compressor designs are between 50% and 75% of the compressor idling promotion available for cooling. The invention is not for the Compression area of the piston used by the additional valves Internal cooling - especially the cylinder area - used by the at Upward movement of the piston on the back of the air sucked in Downward movement past the areas of the compressor unit to be cooled and into the Environment is derived. Taking into account the demand for high Ultimate pressures with a good delivery rate and low design effort the two-stage compressor principle is particularly suitable because it also has one Intercooling of the air pre-compressed by the low pressure stage is possible. Due to the improved cooling result, the use of plastic in the Area of the compressor unit possible because the solution according to the invention Cooling takes place due to the effect of the internal cooling air flow, and not one Heat dissipation to the outside through components made of a metal is required, which the Lightweight trend is very accommodating.

Als einlassseitiges Ventil sowie als auslassseitiges Ventil kommt vorzugsweise ein federbelastetes Rückschlagventil zur Anwendung, welches entsprechend der gewünschten Durchlassrichtung verbaut wird. Ein solches Rückschlagventil weist einen besonders einfachen Aufbau auf und erfüllt seine Funktion zur Steuerung des Kühlluftstromes selbsttätig ohne eine weitere Ansteuerung, allein aufgrund der gehäuseinternen Druckschwankungen. Daneben ist es auch denkbar, das einlassseitige Ventil und/oder das auslassseitige Ventil im Sinne einer aktiven Ansteuerung als elektromagnetisches Ventil oder dergleichen auszubilden, wobei über eine zusätzliche elektronische Steuereinheit eine Koordination des Öffnens und Schließens beider Ventile im Einklang mit dem Bewegungszyklus des mindestens einen Kolbens zu erfolgen hat. An inlet-side valve and an outlet-side valve are preferably used spring-loaded check valve for use, which corresponds to the desired passage direction is installed. Such a check valve has one particularly simple structure and fulfills its function for controlling the Cooling air flow automatically without further control, solely due to the pressure fluctuations inside the housing. In addition, it is also conceivable that the inlet side Valve and / or the outlet-side valve in the sense of active control as Form electromagnetic valve or the like, with an additional electronic control unit coordinating the opening and closing of both Valves in line with the movement cycle of the at least one piston has taken place.

Um eine optimale Kühlwirkung im Bereich des Zylinders als Entstehungsort der abzuführenden Wärme zu erzielen, kann gemäß einer weiteren, die Erfindung verbessernden Maßnahme der mindestens eine Zylinder eine Laufbuchse für den zugeordneten Kolben besitzen, welche zumindest teilweise vom internen Kühlluftstrom umströmt ist. Durch eine entsprechend beabstandete Anordnung des einlassseitigen Ventils und des auslassseitigen Ventils voneinander kann ein derartig verlaufender Kühlluftstrom erzeugt werden. Dabei ist es denkbar, den Kühlluftstrom mittels zusätzlicher, entlang der Laufbuchse verlaufender Kanäle derart umzuleiten, dass eine effektive Kühlwirkung erzielbar ist. For an optimal cooling effect in the area of the cylinder as the place of origin To achieve dissipated heat can, according to another, the invention corrective measure of the at least one cylinder a liner for the have associated pistons which at least partially flow around the internal cooling air flow is. By a correspondingly spaced arrangement of the inlet side Valve and the outlet-side valve from each other can run in such a way Cooling air flow are generated. It is conceivable to use the cooling air flow redirect additional channels running along the liner such that a effective cooling effect can be achieved.

Das mindestens eine einlassseitige Ventil und/oder das mindestens eine auslassseitige Ventil kann beispielsweise im Bereich des Zylinders, vorzugsweise in dessen stirnseitigem Bereich, oder auch am Kurbelgehäuse platziert sein. Die Platzierung hängt von der gewünschten Kühlluftstromführung durch das Kurbelgehäuse sowie den Bereich des Zylinders ab. Um eine gut wirksame Kühlluftstromführung zu ermöglichen, sollte eine maximale Beabstandung des einlassseitigen Ventils vom auslassseitigen Ventil gewählt werden, um einen für alle Zylinder wirksamen und das Kurbelgehäuse durchströmenden Kühlluftstrom zu erzeugen. Es ist auch denkbar, die mit der Verdichtereinheit gekoppelte Antriebseinheit durch geeignete Verbindungskanäle in die Kühlluftstromführung mit einzubeziehen, um auch eine Kühlung der Antriebseinheit, beispielsweise eines Elektromotors, durch den Kühlluftstrom zu ermöglichen. The at least one inlet-side valve and / or the at least one outlet-side valve can, for example, in the area of the cylinder, preferably in the cylinder frontal area, or placed on the crankcase. The placement depends on the desired cooling air flow through the crankcase as well the area of the cylinder. To ensure effective cooling air flow should allow a maximum distance of the inlet valve from exhaust valve to be selected to be effective for all cylinders and that To generate cooling air flow flowing through the crankcase. It is also conceivable the drive unit coupled to the compressor unit by suitable Include connection channels in the cooling air flow to also provide cooling the drive unit, for example an electric motor, through the cooling air flow enable.

Gemäß einer weiteren, die Erfindung verbessernden Maßnahme kann die Kühlluft, welche durch das mindestens eine einlassseitige Ventil in den Innenbereich der Verdichtereinheit gelangt, direkt von der Ansaugleitung der Verdichtereinheit abgezweigt werden. Durch diese Maßnahme steht eine bereits vorgefilterte Kühlluft zur Verfügung, so dass keine verschleißverursachenden Schmutzpartikel mit dem Kühlluftstrom in das Innere der Verdichtereinheit gelangen können. Neben der Abzweigung der Kühlluft von der Ansaugleitung der Verdichtereinheit aus ist es durchaus auch denkbar, die Kühlluft direkt aus einer möglichst staubfreien Umgebung zu entnehmen. Weiterhin ist es auch denkbar, die Kühlluft vor dem Einlass in die Verdichtereinheit innerhalb einer vorgeschalteten aktiven Kühleinheit vorzukühlen. Hierdurch kann der Wirkungsgrad der Kühlung verbessert werden. According to a further measure improving the invention, the cooling air, which through the at least one inlet-side valve in the interior of the Compressor unit arrives, branched off directly from the intake line of the compressor unit become. This measure provides an already pre-filtered cooling air Available so that no wear-causing dirt particles with the Cooling air flow can get inside the compressor unit. Next to the junction it is also the cooling air from the intake line of the compressor unit It is conceivable that the cooling air is drawn in directly from a dust-free environment remove. Furthermore, it is also conceivable for the cooling air to enter the Pre-cool the compressor unit within an upstream active cooling unit. hereby the efficiency of the cooling can be improved.

Vorzugsweise kann die verbrauchte, erwärmte Kühlluft über das auslassseitige Ventil direkt an die Umgebung abgeleitet werden. An dieser Stelle kann zum Zwecke der Geräuschminderung eine dem auslassseitigen Ventil nachgeschaltete Schalldämpfereinheit angebracht werden. The used, heated cooling air can preferably be supplied via the outlet-side valve derived directly to the environment. At this point, for the purpose of Noise reduction downstream of the valve on the outlet side Muffler unit can be attached.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt: Further measures improving the invention are described below with the description of a preferred embodiment of the invention based on of the figures. It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine zweistufige Verdichtereinheit eines Kolbenkompressors mit interner Kühlluftstromführung, und Fig. 1 shows a longitudinal section through a two-stage compressor unit of a piston compressor with internal cooling air flow, and

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Wirkprinzips des erfindungsgemäßen internen Kühlluftstroms. Fig. 2 is a schematic representation of the principle of action of the internal cooling air flow according to the invention.

Der Kolbenkompressor gemäß Fig. 1 besteht im Wesentlichen aus einer Verdichtereinheit 1, die mit einer - hier nur schematisch dargestellten - Antriebseinheit 2 in Form eines Elektromotors zur Erzeugung einer Drehbewegung gekoppelt ist. Die von der Arbeitseinheit 2 erzeugte Drehbewegung dient dem Antrieb einer in einem Kurbelgehäuse 3 der Verdichtereinheit 1 drehbar gelagerten Kurbelwelle 4. Auf der Kurbelwelle 4 sind Pleuel 5a und 5b über dazwischen angeordnete Wälzlager 6a und 6b einander gegenüberliegend gelagert. An jedem, dem Wälzlager 6a und 6b gegenüberliegenden Ende des Pleuels 5a bzw. 5b ist ein Kolben 7a bzw. 7b mit außenradialer Kolbendichtung 8a bzw. 8b angeordnet. Über die Kolbendichtungen 8a, 8b korrespondiert jeder Kolben 7a, 7b mit einem zugeordneten Zylinder 9a bzw. 9b. Die Zylinder 9a und 9b sind in diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Kurbelgehäuse 3 ausgeführt und einander entsprechend gegenüberliegend platziert. Die Kurbelwelle 4 ist im Kurbelgehäuse 3 über einen abnehmbaren Kurbelgehäusedeckel 10 von außen her zugänglich. The piston compressor according to FIG. 1 essentially consists of a compressor unit 1 , which is coupled to a drive unit 2 - shown only schematically here - in the form of an electric motor for generating a rotary movement. The rotary movement generated by the working unit 2 serves to drive a crankshaft 4 rotatably mounted in a crankcase 3 of the compressor unit 1 . On the crankshaft 4 , connecting rods 5 a and 5 b are mounted opposite one another via roller bearings 6 a and 6 b arranged between them. At each end of the connecting rod 5 a or 5 b opposite the roller bearing 6 a and 6 b, a piston 7 a or 7 b with an outer radial piston seal 8 a or 8 b is arranged. Each piston 7 a, 7 b corresponds to an associated cylinder 9 a or 9 b via the piston seals 8 a, 8 b. In this exemplary embodiment, the cylinders 9 a and 9 b are made in one piece with the crankcase 3 and are placed opposite one another accordingly. The crankshaft 4 is accessible from the outside in the crankcase 3 via a removable crankcase cover 10 .

Der Kolben 7a ist gegenüber dem Kolben 7b großflächiger ausgebildet und ist insoweit Bestandteil einer Niederdruckstufe der Verdichtereinheit 1. Dagegen ist der Kolben 7b einer Hochdruckstufe der Verdichtereinheit 1 zugeordnet. Zur Erzeugung von Druckluft wird ausgehend von einer - hier nicht weiter dargestellten - Filtereinheit gefilterte Luft aus der Atmosphäre entnommen und aufgrund der Abwärtsbewegung des Kolbens 7a angesaugt. Hierbei gelangt das eingangsseitige federbelastete Rückschlagventil 11 in seine Offenstellung. Bei der darauf folgenden Aufwärtsbewegung des Kolbens 7a ist das federbelastete Rückschlagventil 11 gesperrt und ein ausgangsseitiges, im stirnseitigen Bereich des Zylinders 9a angeordnetes federbelastetes Rückschlagventil 12 öffnet. Hierdurch gelangt die in der Niederdruckstufe vorkomprimierte Druckluft durch die Leitung 13 hindurch auf die Seite der gegnüberliegenden Hochdruckstufe. Hier mündet die Leitung 13 in den Zylinder 9b der Hochdruckstufe, wo ein eingangsseitiges Rückschlagventil 14 angeordnet ist, welches dann öffnet, wenn sich der im Gegentakt zum Kolben 7a bewegte Kolben 7b eine Aufwärtsbewegung vollführt. Darauf folgend wird durch eine anschließende Abwärtsbewegung des Kolbens 7b die Druckluft weiter verdichtet und gelangt schließlich bei geschlossenem federbelasteten eingangsseitigen Rückschlagventil 14 und einem daneben platzierten geöffneten ausgangssseitigen federbelasteten Rückschlagventil zur weiteren Verwendung aus der Verdichtereinheit 1. The piston 7 a has a larger area than the piston 7 b and is part of a low-pressure stage of the compressor unit 1 . In contrast, the piston 7 b is assigned to a high pressure stage of the compressor unit 1 . To generate compressed air, filtered air is taken from the atmosphere on the basis of a filter unit (not shown here) and is sucked in due to the downward movement of the piston 7 a. Here, the input-side spring-loaded check valve 11 comes into its open position. During the subsequent upward movement of the piston 7 a, the spring-loaded check valve 11 is blocked and an outlet-side spring-loaded check valve 12 arranged in the end region of the cylinder 9 a opens. As a result, the compressed air pre-compressed in the low pressure stage passes through line 13 to the side of the opposite high pressure stage. Here, the line 13 opens into the cylinder 9 b of the high pressure stage, where an inlet-side check valve 14 is arranged, which opens when the piston 7 b moving in opposition to the piston 7 a performs an upward movement. Is subsequently followed by a downward movement of the piston 7 b, the compressed air is further compressed and arrives finally closed spring loaded inlet-side check valve 14 and an adjacent open placed ausgangssseitigen spring-loaded check valve for further use of the compressor unit. 1

Zur Kühlung, d. h. zur Abführung der bei der Kompressionsarbeit anfallenden Wärme, ist im Bereich des Zylinders 9a ein einlassseitiges Ventil 16 vorgesehen, welches ebenfalls nach Art eines federbelasteten Rückschlagventils ausgeführt ist. Das Ventil 16 ermöglicht aufgrund seiner Einbaulage in Durchlassrichtung das Einströmen von Kühlluft in den Innenbereich der Verdichtereinheit 1. Der Zylinder 9a umfasst eine direkt mit dem Kolben 7a zusammenwirkende Laufbuchse 21, welche durch den Kühlluftstrom umströmt ist. Der Kühlluftstrom gelangt dann durch eine Öffnung 17 am Zylinder 9a hindurch in den inneren Bereich des Kurbelgehäuses 3 und von hier aus durch eine entsprechende Bohrung 18 hindurch in den Bereich des Zylinders 9b, welcher ebenfalls mit einer Laufbuchse 19 versehen ist, die durch den Kühlluftstrom umströmt ist. Im stirnseitigen Bereich des Zylinders 9b der Hochdruckstufe ist ein zweites, auslassseitiges Ventil 20 vorgesehen, welches ebenfalls nach Art eines federbelasteten Rückschlagventils ausgebildet ist und in der entgegengesetzten Einbaulage als das eingangsseitige Ventil 16 geschaltet ist. Hierüber wird der verbrauchte, d. h. nunmehr aufgewärmte, Kühlluftstrom an die Atmosphäre abgeführt. For cooling, ie for dissipating the heat generated during the compression work, an inlet-side valve 16 is provided in the area of the cylinder 9 a, which is also designed in the manner of a spring-loaded check valve. Due to its installation position in the forward direction, the valve 16 allows cooling air to flow into the interior of the compressor unit 1 . The cylinder 9 a comprises a sleeve 21 , which cooperates directly with the piston 7 a and is flowed around by the cooling air flow. The cooling air flow then passes through an opening 17 on the cylinder 9 a into the inner region of the crankcase 3 and from here through a corresponding bore 18 into the region of the cylinder 9 b, which is also provided with a liner 19 which through the Flow of cooling air is flowing. In the front area of the cylinder 9 b of the high pressure stage, a second, outlet-side valve 20 is provided, which is also designed in the manner of a spring-loaded check valve and is connected in the opposite installation position as the inlet-side valve 16 . The used, ie now warmed up, cooling air flow is discharged to the atmosphere.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kann durch die beabstandete Anordnung des einlassseitigen Ventils 16 gegenüber dem auslassseitigen Ventil 20 eine optimale Führung des internen Kühlluftstroms, ausgehend vom Bereich des Kolbens 7a über den Bereich des Kurbelgehäuses bis zum Bereich des zweiten Kolbens 7b erreicht werden. Der Kühlluftstrom wird durch die unterschiedlichen Durchmesser der Kolben 7a und 7b bei der gegenläufigen Bewegung erreicht, wodurch sich interne Druckschwankungen ergeben, welche durch die Schaltung der Ventile 16 und 20 zur Gewinnung des internen Kühlluftstroms genutzt werden. Der für den Kühlluftstrom zur Verfügung stehende Volumenstrom ergibt sich überschüssig zu:

(r_Niederdruck - r_Hochdruck)² × ΠHub × Drehzahl
As is apparent from Fig. 2, the plunger 7 a, by the spaced arrangement of the inlet-side valve 16 with respect to the exhaust valve 20, an optimum guidance of the internal cooling air flow, starting from the region over the area of the crankcase to the area of the second piston 7 b are achieved , The cooling air flow is achieved by the different diameters of the pistons 7 a and 7 b during the opposite movement, which results in internal pressure fluctuations which are used by the switching of the valves 16 and 20 to obtain the internal cooling air flow. The volume flow available for the cooling air flow is excess to:

(r _{low pressure} - r _{high pressure} ) ² × Πhub × speed

Es werden also die nicht für die Kompression genutzten Flächen der Kolben 7a, 7b im Zusammenwirken mit den beabstandet eingebrachten und entgegengesetzt geschalteten Ventilen 6 und 20 mit Rückschlagventilfunktion zur Innenkühlung der Verdichtereinheit 1 genutzt. The surfaces of the pistons 7 a, 7 b that are not used for the compression are therefore used in cooperation with the spaced-in and oppositely connected valves 6 and 20 with a check valve function for internal cooling of the compressor unit 1 .

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch konstruktive Abwandlungen hiervon denkbar, die trotz anderer gestalteter Elemente von der durch die nachfolgenden Ansprüche definierten Erfindung Gebrauch machen. Insbesondere ist die Erfindung nicht beschränkt auf Verdichtereinheiten in zweistufiger Ausführung. Die Erfindung kann auch bei einstufigen oder mehr als zweistufigen Verdichtereinheiten von Kolbenkompressoren entsprechend eingesetzt werden. Bezugszeichenliste 1 Verdichtereinheit
2 Antriebseinheit
3 Kurbelgehäuse
4 Kurbelwelle
5 Pleuel
6 Wälzlager
7 Kolben
8 Kolbendichtung
9 Zylinder
10 Kurbelgehäusedeckel
11 Ventil, eingangsseitig
12 Ventil, ausgangsseitig
13 Leitung
14 Ventil, eingangsseitig
15 Ventil, ausgangsseitig
16 Ventil, einlassseitig
17 Bohrung
18 Bohrung
19 Laufbuchse
20 Ventil, auslassseitig
21 Laufbuchse
The invention is not restricted to the preferred exemplary embodiment described above. Rather, constructive modifications of this are also conceivable, which, despite other designed elements, make use of the invention defined by the following claims. In particular, the invention is not limited to two-stage compressor units. The invention can also be used accordingly in single-stage or more than two-stage compressor units of piston compressors. REFERENCE LIST 1 compressor unit
2 drive unit
3 crankcase
4 crankshaft
5 connecting rods
6 roller bearings
7 pistons
8 piston seal
9 cylinders
10 crankcase covers
11 valve, inlet side
12 valve, outlet side
13 line
14 valve, inlet side
15 valve, outlet side
16 valve, inlet side
17 hole
18 hole
19 liner
20 valve, outlet side
21 liner

Claims

1. Piston compressor with a drive unit ( 2 ) for generating a rotary movement, which is followed by a compressor unit ( 1 ) for generating compressed air, which comprises a crankcase ( 3 ) in which a crankshaft ( 4 ) is rotatably mounted, at least one Connecting rod ( 5 a, 5 b) is attached, which is connected to an associated piston ( 7 a, 7 b) in order to convert the drive-side rotary movement into a linear movement of the piston ( 7 a, 7 b), which is used to compress Air is housed within an associated cylinder ( 9 a, 9 b), characterized in that an inlet-side valve ( 12 ) is provided to improve the cooling of the at least one cylinder ( 9 a, 9 b) Piston ( 7 a, 7 b) generated negative pressure in the crankcase ( 3 ) reaches its open position in order to draw in cooling air, at least one second outlet-side valve ( 20 ) arranged at a distance therefrom being provided en, which is caused by the movement of the piston ( 7 a; 7 b) generated excess pressure in the crankcase ( 3 ) reaches its open position in order to expel used cooling air, so that an internal cooling air flow can be generated as a result of the movement cycle of the at least one piston ( 7 a, 7 b).

2. Piston compressor according to claim 1, characterized in that the inlet-side valve ( 12 ) and / or the outlet-side valve ( 20 ) is designed in the manner of a spring-loaded check valve.

3. Piston compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one cylinder ( 9 a, 9 b) comprises a liner ( 19 ) for the associated piston ( 7 a; 7 b) which is at least partially flowed around by the internal cooling air flow to achieve an optimal cooling effect in the area of the cylinder ( 9 a, 9 b) of the compressor unit ( 1 ).

4. Piston compressor according to claim 1, characterized in that the at least one inlet-side valve ( 12 ) and / or the at least one outlet-side valve ( 20 ) on the cylinder ( 9 a; 9 b) or on the crankcase ( 3 ) is arranged.

5. Piston compressor according to claim 1, characterized in that the at least one inlet-side valve ( 12 ) and / or the at least one outlet-side valve ( 20 ) is arranged in the region of a cylinder head assigned to the cylinder ( 9 a; 9 b) on the end face.

6. Piston compressor according to claim 1, characterized in that the cooling air from the suction line () of the compressor unit ( 1 ) is branched off.

7. Piston compressor according to claim 1, characterized in that the Cooling air either directly from the environment or from an upstream active Cooling unit for pre-cooling the cooling air is removed.

8. Piston compressor according to claim 1, characterized in that the used cooling air passes directly to the environment via the outlet-side valve ( 20 ).

9. Piston compressor according to claim 1, characterized in that the used cooling air reaches the surroundings via the outlet-side valve ( 20 ) and a downstream silencer unit.

10. Piston compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the internal cooling air flow of the compressor unit ( 1 ) is also available via connection channels for cooling the drive unit ( 2 ).

11. Piston compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the compressor unit ( 1 ) is designed in several stages, the area of the at least one piston ( 7 a) of a low-pressure stage being larger than the area of the at least one piston ( 7 b) of a subsequent one , in contrast to this, the running high-pressure stage with essentially the same piston stroke, so that the cooling air flow is created by the area difference of the pistons ( 7 a, 7 b).