DE10157234C1 - Oszillierender Verdränger - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine mit zumindest einem Einlass- und/oder Auslassventil, welches ein streifen-, zungen- oder lamellenförmiges Abschlussorgan aufweist, dessen Öffnungsbewegungen durch einen dem Ventil zugeordneten Hubfänger (6) begrenzt ist. Für die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine ist kennzeichnend, dass der Hubfänger (6) innerhalb des Kontaktbereichs mit dem Abschlussorgan wenigstens eine Entlüftungsöffnung (8) aufweist oder begrenzt. Diese Entlüftungsöffnung (8) wirkt einem unerwünschten Luftpolster zwischen dem Abschlussorgan und dem zugeordneten Hubfänger (6) wirkungsvoll entgegen, welches Luftpolster ansonsten zu einem vorzeitigen Abbremsen der Öffnungsbewegung des Abschlussorgans und letztlich zu einer zusätzlichen Geräuschentwicklung führen könnte.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine mit zumindest einem Einlaß- und wenigstens einem Auslassventil, die jeweils ein streifen- oder zungenförmiges Abschlussorgan aufweisen, de­ ren Öffnungsbewegungen durch jeweils einen zugeordneten Hubfän­ ger begrenzt sind.

Man kennt bereits als Kompressorpumpen ausgestaltete Hubkolben­ maschinen, deren Einlaß- und Auslassventile jeweils ein strei­ fen-, zungen- oder lamellenförmiges Abschlussorgan aufweisen, das die zugeordnete Einlaß- oder Auslassöffnung im Pumpzyklus öffnet und schließt. Um einer Überdehnung des flexiblen Ab­ schlussorgans vorzubeugen, ist jedem Abschlußorgan ein Hubfän­ ger zugeordnet, der die Öffnungsbewegung des Abschlussorgans begrenzt. Diese Hubfänger sind in ihrer Außenkontur regelmäßig an die Außenkontur des zugeordneten Hubfängers angepasst und ebenfalls streifen-, zungen- oder lamellenförmig ausgebildet.

Bei schnellen Pumpzyklen besteht jedoch die Gefahr, dass sich zwischen den Abschlussorganen sowie den zugeordneten Hubfängern ein Luftpolster bildet, welches die Öffnungsbewegung des be­ treffenden Abschlussorganes vorzeitig abbremst und begrenzt. Infolge der nicht vollständigen Öffnungsbewegung können die Ab­ schlussorgane in Eigenschwingungen geraten, was mit einer er­ höhten Geräuschentwicklung verbunden ist sowie zu einer unzu­ reichenden Schließbewegung der Ventile und damit zu einem Leis­ tungsverlust der Pumpe führen kann.

In der DE 195 24 906 A1 ist ein Rückschlagventil für eine Va­ kuumpumpe beschrieben, wie sie beispielsweise in den Brems­ hilfsanlagen von Kraftfahrzeugen zur Entleerung eines Vakuumbe­ hälters vorgesehen ist. Um ein Rückschlagen des Kurbelgehäuse­ druckes in die Förderzelle der Vakuumpumpe zu verhindern, ist allein der Auslassöffnung das erwähnte Rückschlagventil zuge­ ordnet. Bei Pumpenanlauf nach abgestellter Brennkraftmaschine und mit Luft gefülltem beziehungsweise teilgefülltem Va­ kuumbehälter muß das Vakuum erst wieder aufgebaut werden, so dass in dem Auslasskanal eine erhöhte Luftströmungsgeschwindig­ keit entsteht, die in Verbindung mit Ölanteilen zu einer extre­ men Auslenkung des Rückschlagventils führt. Um einem Bruch des Ventils vorzubeugen, weisen derartige Rückschlagventile einen die maximale Auslenkung begrenzenden Hubfänger auf, der aus einem Form- oder Blechstanzteil besteht.

Um einem Bruch dieses Hubfängers entgegenzuwirken und um dazu die hydraulisch wirkende Kraftübertragung auf das Form- oder Blechteil zu minimieren, weist bei dem in DE 195 24 906 A1 be­ schriebenen Rückschlagventil das als Hubfänger dienende Form- oder Blechteil eine langlochförmige Ausnehmung auf, in die das zwischengelagerte Öl ohne Kraftübertragung eintreten kann. Mit Hilfe des gemäß DE 195 24 906 A1 ausgestalteten Rückschlagven­ tils soll die Lebensdauer der Vakuumpumpe und letztlich die Bremssicherheit des Kraftfahrzeuges erhöht werden.

Aus der US-PS 2 089 630 ist ein Rückschlagventil bekannt, das zum Einsatz in dem Kompressor eines Kühlaggregats bestimmt ist. Das vorbekannte Rückschlagventil weist einen etwa tellerförmi­ gen Ventilschließkörper auf, der in einer in das Kompressorge­ häuse integrierten Ventilkammer angeordnet ist, die von einem Ventildeckel abgeschlossen wird. Damit das am Rückschlagventil vorbeiströmende Kühlmittel aus der Ventilkammer nach außen ent­ weichen kann, sind im Ventildeckel mehrere Durchtrittsöffnungen vorgesehen. Da der Ventilkörper mittels einer Springfeder auf den Ventilsitz gepresst wird, ist bei dem aus US 2 089 630 vor­ bekannten Rückschlagventil ein Hubfänger weder notwendig noch vorgesehen.

In der DE-U-72 09 588 ist eine Druckventileinrichtung beschrie­ ben, die zur Überwachung des Arbeitszylinders eines Kompressors dient. Die aus DE-U-72 09 588 vorbekannte Druckventileinrich­ tung weist einen Ventilsitz auf, den ein Ventilschließkörper überdeckt, der aus einem elastischen Wandmaterial von Feder­ stahlgüte hergestellt ist. Über dem Ventilschließkörper ist ein gewölbter Hubfänger angeordnet, der mehrere als Durchtrittsöff­ nungen dienende Aussparungen hat, die einen Luftdurchtritt auf die Rückseite des Ventilschließkörpers erlauben. Mit Hilfe die­ ser Aussparungen wird vermieden, dass der Ventilschließkörper insbesondere bei einem ölhaltigen Fördermedium an der Anschlag­ fläche des Hubfängers hängen bleiben kann.

Aus der DE 196 39 555 C1 ist eine insbesondere als Membranpumpe ausgestaltete Hubkolbenmaschine bekannt, die ein ansaugseitiges Einlassventil und ein druckseitiges Auslassventil hat. Diese Ventile weisen eine aus elastischem Material hergestellte Ven­ tilscheibe als Ventilschließkörper auf. Um nach dem Abschalten der Hubkolbenmaschine den Verdichtungsraum schnell auf Atmos­ phärendruck bringen zu können und um den Wiederanlauf der Hub­ kolbenmaschine insoweit lastlos bewerkstelligen zu können, wei­ sen die als Ventilschließkörper dienenden Ventilscheiben der Ein- und Auslassventile wenigstens einen Kapillarkanal als Druckentlastungsverbindung auf. Ein insbesondere aus einem Form- oder Blechstanzteil hergestellter Hubfänger ist in DE 196 39 555 C1 jedoch nicht vorgesehen.

Aus der DE 100 23 455 A1 ist ein für einen Verdichter bestimm­ tes Druckventil mit einem Ventilschließkörper bekannt, dessen Öffnungsbewegungen durch einen Hubfänger begrenzt sind. Dieser plattenförmige Hubfänger weist ein mit dem Verdichter verbun­ denes Einspannteil auf, an das sich ein von der Ventilöffnung weggebogenes Anlageteil anschließt. Zwischen dem Einspannteil des Hubfängers und der Ventilöffnung ist mindestens ein Ver­ steifungselement vorgesehen, mit dem die Eigenschwingungsfre­ quenz des Hubfängers, nicht aber die des Ventilschließkörpers, außerhalb des Hörbereichs gelegt werden soll.

Es besteht daher die Aufgabe, einen Kompressor der eingangs er­ wähnten Art zu schaffen, der sich durch eine konstante Leistung und insbesondere durch eine reduzierte Geräuschentwicklung aus­ zeichnet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht bei dem Kom­ pressor der eingangs erwähnten Art in den Merkmalen des gelten­ den Patentanspruchs 1.

Die dem Einlaß- und/oder dem Auslassventil der erfindungsge­ mäßen Hubkolbenmaschine zugeordneten Hubfänger weisen innerhalb des Kontaktbereiches mit dem Abschlussorgan wenigstens eine Entlüftungsöffnung auf. Diese Entlüftungsöffnung wirkt einem unerwünschten Luftpolster zwischen dem Abschlussorgan und dem zugeordneten Hubfänger wirkungsvoll entgegen. Da das Abschluss­ organ in seiner Öffnungsposition nicht vorzeitig durch ein sol­ ches Luftpolster begrenzt wird, kann es sich auch bei schnellen Pumpzyklen wie vorgesehen zwischen dem Ventilsitz und dem Hub­ fänger hin- und herbewegen. Da das Abschlussorgan somit nicht in Eigenschwingungen verfällt, wird gleichzeitig eine Geräusch­ minderung bei konstanter Pumpleistung erreicht.

Um das Abschlussorgan in seiner Offenstellung möglichst flächig abstützen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Hubfänger in seinem Außenumriß an den Außenumriß des Abschlussorgans ange­ paßt ist. Dabei sieht eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung vor, dass der Hubfänger und das Abschlussorgan zun­ gen- oder streifenförmig ausgestaltet sind.

Der Hubfänger kann beispielsweise als ein an den Außenumriß des Abschlussorgans angepasster Draht- oder dergleichen Materialbü­ gel ausgebildet sein, der eine Entlüftungsöffnung begrenzt. Ist der Hubfänger demgegenüber aus einem Materialstreifen oder einer Materialzunge hergesellt, kann es vorteilhaft sein, wenn der Hubfänger zumindest eine Entlüftungsöffnung, vorzugsweise mehrere Entlüftungsöffnungen mit punkt- oder kreisförmigem Öff­ nungsquerschnitt hat.

Eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass der Hubfänger wenigstens eine Entlüftungsöffnung mit einem in Längs- oder Querrichtung des Hubfängers langgestrecktem Öff­ nungsquerschnitt hat.

Vorteilhaft kann es sein, wenn der Hubfänger mehrere Entlüf­ tungsöffnungen hat, die etwa achsparallel zueinander angeordnet sind und einen in Querrichtung des Hubfängers langgestreckten Öffnungsquerschnitt aufweisen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erfindungsgemäße Hubkol­ benmaschine als Kompressor ausgebildet ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine als Membranpumpe ausgebildet ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen­ den Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen sowie der Zeichnung. Die ein­ zelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung verwirklicht sein.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Hubkolbenmaschine in einem Teil-Längsschnitt im Be­ reich ihrer Ein- und Auslassventile, wobei den Abschluss­ organen dieser Ventile jeweils ein Hubfänger zugeordnet ist,

Fig. 2 das in einer Seitenansicht gezeigte Auslassventil der Hubkolbenmaschine gemäß Fig. 1 in der Offenstellung seines Abschlussorgans,

Fig. 3 den Hubfänger der Hubkolbenmaschine gemäß den Fig. 1 und 2 in einer Draufsicht, wobei dieser Hubfänger im Kon­ taktbereich mit dem Abschlussorgan mehrere kreis- oder pumpförmige Entlüftungsöffnungen aufweist,

Fig. 4 einen Hubfänger mit einer in Längsrichtung des Hubfängers langgestreckten Entlüftungsöffnung,

Fig. 5 einen Hubfänger mit mehreren Entlüftungsöffnungen, die achsparallel zueinander angeordnet und quer zur Längs­ richtung des Hubfängers langgestreckt ausgestaltet sind,

Fig. 6 einen Hubfänger ohne Entlüftungsöffnung in einer Drauf­ sicht, und

Fig. 7 den Hubfänger aus Fig. 6 in einer Seitenansicht in der Offenstellung des Abschlußorganes.

In Fig. 1 ist eine Hubkolbenmaschine 1 in einem Teil-Längs­ schnitt dargestellt, die als Pumpe und insbesondere als Kom­ pressor dient. Die Pumpe 1 weist in ihrem Pumpenkopf 2 ein Ein­ lassventil 3 und ein Auslassventil 4 auf, die im Pumpzyklus ab­ wechselnd öffnen und schließen. Die Ventile haben dazu jeweils ein Abschlussorgan 5, das sich zwischen einer Offen- und einer Schließstellung hin- und herbewegt.

Um einer Überdehnung der Abschlussorgane 5 während der Öff­ nungsbewegungen entgegenzuwirken, ist jedem Ventil ein Hub­ fänger 6 zugeordnet.

Wie aus den Fig. 3 bis 6 deutlich wird, sind die Hubfänger 6 in ihrem Außenumriß an den Außenumriß des zugeordneten Ab­ schlussorgans 5 angepaßt und ebenfalls zungenförmig ausge­ staltet. Abschlussorgan 5 und zugeordneter Hubfänger 6 sind so übereinanderliegend angeordnet, dass sich das Abschlussorgan 5 in seiner Offenstellung flächig an den Hubfänger 6 anlegen kann.

In Fig. 7 ist zu erkennen, dass sich insbesondere bei schnellen Pumpzyklen zwischen dem Abschlussorgan 5 und dem Hub­ fänger 6' ein Luftpolster 7 bilden kann, welches die Öffnungs­ bewegung des Abschlussorgans 5 vorzeitig begrenzt. Durch diese begrenzten Öffnungsbewegungen kann das Abschlussorgan 5 in Eigenschwingungen geraten, die mit einer zusätzlichen Geräusch­ bildung verbunden sind und zu unerwünschten Leistungsverlusten führen können.

In den Fig. 1 bis 5 ist erkennbar, dass den Ventilen 3, 4 der Pumpe 1 jeweils ein Hubfänger 6 zugeordnet ist, der im Kontakt­ bereich mit dem Abschlussorgan 5 zumindest eine Entlüftungsöff­ nung 8 hat. Diese zumindest eine Entlüftungsöffnung 8 wirkt einem unerwünschten Luftpolster zwischen dem Abschlussorgan 5 und dem zugeordneten Hubfänger 6 wirkungsvoll entgegen. Da das Abschlussorgan 5 in seiner Öffnungsbewegung nicht vorzeitig durch ein solches Luftpolster begrenzt wird, kann es sich auch bei schnellen Pumpzyklen wie vorgesehen zwischen dem Ventilsitz und dem Hubfänger 6 hin- und herbewegen. Da das Abschlussorgan 5 somit nicht in Eigenschwingungen verfällt, wird gleichzeitig eine Geräuschminderung bei konstanter Pumpleistung erreicht.

In Fig. 3 ist erkennbar, dass die in den Fig. 1 und 2 dar­ gestellte Pumpe 1 einen Hubfänger 6 hat, der mehrere Entlüf­ schnitt aufweist. Diese Entlüftungsöffnungen 8 sind hier in zwei Reihen angeordnet, die etwa parallel zueinander in Längs­ richtung des Hubfängers 6 orientiert sind.

In den Fig. 4 und 5 ist erkennbar, dass der Hubfänger 6 auch wenigstens eine Entlüftungsöffnung mit einem in Längs- oder Querrichtung des Hubfängers langgestrecktem Öffnungsquerschnitt aufweisen kann.

Während der in Fig. 4 dargestellte Hubfänger 6 eine Entlüf­ tungsöffnung mit einem in Längsrichtung des Hubfängers 6 lang­ gestrecktem Öffnungsquerschnitt aufweist, sind beim Hubfänger 6 gemäß Fig. 5 mehrere Entlüftungsöffnungen 8 vorgesehen, die etwa achsparallel zueinander angeordnet sind und einen in Quer­ richtung des Hubfängers langgestreckten Öffnungsquerschnitt aufweisen.

Claims (6)

1. Hubkolbenmaschine (1) mit zumindest einem Einlaß- und/oder wenigstens einem Auslassventil (3, 4), welches ein strei­ fen- oder zungenförmiges Abschlussorgan (5) aufweist, des­ sen Öffnungsbewegungen durch einen dem Ventil (3, 4) zuge­ ordneten Hubfänger (6, 6') begrenzt ist, wobei die Hubkol­ benmaschine (1) als Kompressor ausgebildet ist und wobei der Hubfänger (6) zur Vermeidung eines Luftpolsters zwi­ schen sich und dem Abschlussorgan (5) innerhalb des Kon­ taktbereichs mit dem Abschlussorgan (5) wenigstens eine Entlüftungsöffnung (8) aufweist oder begrenzt.

2. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubfänger (6) in seinem Außenumriß an den Außen­ umriß des Abschlußorgans (5) angepasst ist.

3. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Hubfänger (6) zumindest eine Entlüf­ tungsöffnung (8), vorzugsweise mehrere Entlüftungsöffnun­ gen (8) mit punkt- oder kreisförmigem Öffnungsquerschnitt hat (vgl. Fig. 3).

4. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, dass der Hubfänger (6) wenigstens eine Entlüftungsöffnung (8) mit einem in Längs- oder Quer­ richtung des Hubfängers langgestrecktem Öffnungsquer­ schnitt hat (vgl. Fig. 4, 5).

5. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, dass der Hubfänger (6) mehrere Ent­ lüftungsöffnungen (8) hat, die etwa achsparallel zueinan­ der angeordnet sind und einen in Querrichtung des Hubfän­ gers (6) langgestreckten Öffnungsquerschnitt aufweisen (vgl. Fig. 5).

6. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, dass die Hubkolbenmaschine (1) als Membranpumpe ausgebildet ist.