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Die Erfindung betrifft einen Luftverdichter und insbesondere einen solchen Luftverdichter, der ein verbessertes Ventilbauelement aufweist, um die Luft, die durch das Ventilbauelement hindurch oder in den Zylinder hinein und aus diesem heraus strömt, effizient zu steuern.
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Typische Luftverdichter umfassen einen Zylinder, der an einer Basis angebracht oder gesichert ist, und haben einen Kolben, der darin gleitfähig angeordnet ist, und einen Motor, der an der Basis gesichert und mit dem Kolben des Zylinders verbunden ist, um den Kolben des Zylinders zu einer Auf- und Abbewegung anzutreiben.
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So offenbart
DE 103 02 303 134 eine Saugventileinrichtung für einen Kolbenzylinder. Ferner bezieht sich die US-Anmeldung US 2007/0134116 A1 auf einen linearen Verdichter mit einem Saugventilstopper, welcher den Grad der Öffnung eines Saugventils beim Öffnen begrenzt. Desweiteren offenbart die europäische Anmeldung
EP 1 437 508 A1 einen Verdichter mit verbessertem Kolbenelement mit Ventil.
DE 33 05 791 A1 betrifft ein Druckventil für einen Verdichter mit einer den Ventilsitz aufweisenden Ventilplatte und von dieser hochstehenden Stiften, auf die zumindest eine Fangplatte zur Hubbegrenzung einer das Verschlusstück bildenden Ventilblattfeder aufgesetzt ist.
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Der Anmelder hat verschiedenartige typische Luftverdichter entwickelt. Beispiele hierfür sind die US-Patente
US 6 200 110 B1 und
US 6 280 163 B1 . Jeder dieser typischen Luftverdichter umfasst einen Kolben, der gleitfähig im Inneren eines Zylinders angeordnet ist, und ein Federblatt, wovon ein Ende am Kolben gesichert ist und das andere Ende wahlweise eine Luftdurchgangsöffnung des Kolbens versperrt, um den Luftstrom durch den Kolben zu steuern.
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Gewöhnlich ist das Federblatt aus Federmetall- oder Federstahlwerkstoffen hergestellt und kann gezwungen werden, sich in Bezug auf den Kolben zu biegen, um die Luftdurchgangsöffnung des Kolbens zu öffnen und zu ermöglichen, dass die Luft zur gleichen Zeit durch den Kolben 30 strömt, wenn die Luftdurchgangsöffnung des Kolbens durch das Federblatt teilweise geöffnet ist.
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Während es im Gebrauch ist, soll das Federblatt jedoch häufig bezüglich eines seiner Enden gebogen und verformt werden, wodurch es ermüden und infolge des Gebrauchs ausfallen kann und folglich nicht mehr in entsprechender Weise die Luftdurchgangsöffnung des Kolbens versperren kann, wenn es gebogen oder verformt worden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuvor beschriebenen Nachteile herkömmlicher Luftverdichter abzuschwächen und/oder zu umgehen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Luftverdichter nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße Luftverdichter umfasst ein verbessertes Ventilelement, um den Luftstrom durch das Ventilbauelement hindurch oder in den Zylinder hinein und aus diesem heraus effizient zu steuern.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher aus der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor.
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Hierbei zeigen:
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1 in aufgelösten Einzelteilen eine perspektivische Teilansicht eines Luftverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Teilschnittansicht des Luftverdichters längs der Linie 2-2 in 1, wobei der Kolben in den Luftverdichter eingebaut ist;
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3 eine perspektivische Teilansicht in aufgelösten Einzelteilen zur Veranschaulichung des Kolbens und des Ventilelements des Luftverdichters;
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4 eine Teilschnittansicht längs der Linie 4-4 in 3;
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5 eine Teilschnittansicht längs der Linie 5-5 in 2;
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6 eine perspektivische Teilansicht in aufgelösten Einzelteilen, ähnlich 3, zur Veranschaulichung einer weiteren Ausgestaltung des Kolbens und des Ventilelements des Luftverdichters; und
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7 eine perspektivische Teilansicht in aufgelösten Einzelteilen zur Veranschaulichung des Kolbens und des Ventilelements des Luftverdichters in einer weiteren Ausführungsform.
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Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, wobei zunächst auf 1 und 2 Bezug genommen wird, umfasst ein Luftverdichter gemäß der vorliegenden Erfindung einen Träger 10, der eine Platte 11 einschließt, und einen Zylinder 12, der an der Platte 11 bereitgestellt ist oder sich von der Platte 11 erstreckt und vorzugsweise einteilig mit der Platte 11 ausgebildet ist. Der Zylinder 12 umfasst im Inneren eine Kammer 13, die derart ausgebildet ist (2), dass sie im Innenraum einen Kolben 30 gleitfähig aufnimmt, und weist eine oder mehrere Rippen 14 auf, die sich lateral oder radial von der Kammer nach außen erstrecken (1), um die Wärme abzuführen. Der Kolben 30 weist eine Verlängerung oder Kolbenstange 31 auf, die sich davon erstreckt, und führt gleitend eine Auf- und Abbewegung in der Kammer 13 des Zylinders 12 aus, um unter Druck stehende Luft zu erzeugen.
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Der Zylinder 12 umfasst einen Auslassstutzen 15, der sich vom oberen Ende des Zylinders nach oben oder außen erstreckt und einen Raum 16 aufweist, der darin ausgebildet ist und mit der Kammer 13 des Zylinders 12 in Verbindung steht, um die Druckluft aus der Kammer 13 des Zylinders 12 aufzunehmen. Im Auslassstutzen 15 kann ein federbelastetes Rückschlagventil (2, 3) angeordnet und im Eingriff mit einem Ventilsitz 18 sein, der zwischen dem Auslassstutzen 15 und dem Zylinder 12 ausgebildet oder bereitgestellt ist. Ferner kann am Auslassstutzen 15 ein (nicht gezeigtes) Entlastungsventil oder Sicherheitsventil bereitgestellt und angebracht sein, um Druckluft abzulassen, wenn der Luftdruck im Inneren des Zylinders 12 und des Auslassstutzens 15 einen vorgegebenen Wert erreicht.
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Das federbelastete Rückschlagventil 17 kann folglich verwendet werden, um den Druckluftstrom aus der Kammer 13 des Zylinders 12 in den Raum 16 des Auslassstutzens 15 zu begrenzen und um zu verhindern, dass Druckluft aus dem Raum 16 des Auslassstutzens 15 in die Kammer 13 des Zylinders 12 zurückströmt. Am äußeren oder freien Ende des Auslassstutzens 15 kann eine Kappe 19 angebracht sein, etwa durch Gewindeeingriffe, um den Raum 16 des Auslassstutzens 15 abzusperren oder zu verschließen und das federbelastete Rückschlagventil 17 im Raum 16 des Auslassstutzens 15 auf stabile Weise festzuhalten.
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Ferner weist der Zylinder 12 einen oder mehrere Leitungskanäle 20, 21, 22, 23 auf, die sich vom Auslassstutzen 15 nach außen erstrecken und mit dem Raum 16 des Auslassstutzens 15 in Verbindung stehen, um die Druckluft aus dem Raum 16 des Auslassstutzens 15 aufzunehmen. Die Leitungskanäle 20, 21, 22, 23 können mit verschiedenartigen Einrichtungen verbunden sein, die Druckluft benötigen, die ihnen zugeführt wird. Beispielsweise kann ein Entlastungsventil 24 an einem der Leitungskanäle, 20, bereitgestellt und angebracht sein, um Druckluft abzulassen, wenn der Luftdruck im Inneren des Zylinders 12 und/oder des Auslassstutzens 15 über einem vorgegebenen Wert ist, und folglich, um zu verhindern, dass der Zylinder 12 und/oder der Auslassstutzen 15 mit einem Überdruck belastet und beschädigt werden/wird.
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An einem anderen Leitungskanal, beispielsweise 21, kann ein Manometer 25 bereitgestellt und angebracht sein, um den Luftdruck im Inneren des Zylinders 12 und/oder des Auslassstutzens 15 zu erfassen und anzuzeigen. Eine Düse 26 kann an einem weiteren Leitungskanal, beispielsweise 22, bereitgestellt und angebracht sein, um zu ermöglichen, dass die Druckluft aus der Kammer 13 des Zylinders 12 und dem Raum 16 des Auslassstutzens 15 durch die Düse 26 verschiedenen Druckluft benötigenden Einrichtungen zugeführt wird.
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Es sei angemerkt, dass die Bereitstellung oder der Anschluss der Leitungskanäle 20, 21, 22, 23 am Auslassstutzen 15 ermöglicht, das Entlastungsventil 24, das Manometer 25 und die Düse 26 leicht und problemlos, ohne zusätzliche oder spezielle Anschlusselemente oder Werkzeuge zu benötigen, am Auslassstutzen 15 mit den Leitungskanälen 20, 21, 22, 23 anzubringen oder anzuschließen. Ferner können eine oder mehrere Abdeckungen (nicht gezeigt) bereitgestellt und an den Leitungskanälen 20, 21, 22, 23 etwa mit Gewindeeingriffen angebracht oder gesichert sein, um die Leitungskanäle 20, 21, 22, 23 wahlweise zu verschließen oder abzusperren, wenn sie nicht benötigt werden.
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Ein Zahnrad 40 ist mit einem oder mehreren Wellenlagern (nicht gezeigt) und einer Welle 41 drehbar am unteren Abschnitt der Platte 11 angebracht und enthält, im Inneren ausgebildet und durch eine periphere Ummantelung 44 begrenzt, einen Raum 43, der einen Exzenter 45 aufnimmt und sichert (1, 2). Der Exzenter 45 kann beispielsweise mit (nicht gezeigten) Befestigungselementen am Zahnrad 40 gesichert sein und sich folglich gemeinsam mit dem Zahnrad 40 drehen. Er weist eine Kurbel oder einen Exzenterzapfen 47 auf, die bzw. der sich davon erstreckt und mit der Kolbenstange 31 des Kolbens 30 verbunden ist, um den Kolben 30 relativ zum Zylinder 12 zu Auf- und Abbewegungen anzutreiben.
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Ein Motor 50 kann am oberen Abschnitt 15 der Platte 11 beispielsweise mit (nicht gezeigten) Befestigungselementen angebracht oder gesichert sein und weist eine Spindel 52 auf, die durch die Platte 11 (2) verläuft, und umfasst ein Ritzel 53, das an seiner Spindel 52 gesichert und mit dem Zahnrad 40 im Eingriff ist, um zu ermöglichen, dass das Zahnrad 40 durch den Motor 50 über das Ritzel 53 gedreht oder angetrieben wird und folglich der Kolben 30 durch den Exzenter 45 und den Exzenterzapfen 47 relativ zum Zylinder 12 zu Auf- und Abbewegungen angetrieben wird. Ferner kann ein Ventilator 54 bereitgestellt und an den Motor 50 gekoppelt sein, damit er durch den Motor 50 gedreht oder angetrieben wird, um Umwälzluft oder Ventilationsluft zu erzeugen.
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Wie in 2 gezeigt ist, kann im Betrieb der Kolben 30 durch den Motor 50 über das Ritzel 53, das Zahnrad 40, den Exzenter 45 und den Exzenterzapfen 47 relativ zum Zylinder 12 auf und ab bewegt werden, um Druckluft zu erzeugen und zu ermöglichen, dass die Druckluft in den Auslassstutzen 15 strömt und anschließend durch einen oder alle der Leitungskanäle 20, 21, 22, 23 ausströmt, und folglich zu ermöglichen, dass der Luftdruck in Inneren des Zylinders 12 und/oder des Auslassstutzens 15 durch das Manometer 25 erfasst und angezeigt wird, und um zu ermöglichen, dass den Einrichtungen, die eine Druckluftzufuhr benötigen, über die Düse 26 Druckluft zugeführt wird und/oder um zu ermöglichen, dass Druckluft über das Entlastungsventil 24 abgelassen wird, wenn im Zylinder 12 und/oder im Auslassstutzen 15 ein Überdruck herrscht.
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Wie in 3 bis 5 gezeigt ist, weist der Kolben 30 vorzugsweise einen Dichtungsring 32 auf, der an seinem Außenrandabschnitt angebracht und im Gleiteingriff mit dem Zylinder ist, um eine luftdichte Abdichtung zwischen dem Kolben 30 und dem Zylinder 12 herzustellen; und weist im Inneren ausgebildet einen Luftdurchlass 33 auf. Ein Federblatt- oder Ventilbauelement 60 ist mit einer oder der ersten Seite 61 an der einen oder ersten Seite 34 des Kolbens 30 angebracht und besitzt eine Federkraft, die sich zum Vorbelasten eignet, um den Luftdurchlass 33 des Kolbens 30 abzusperren und den Luftstrom durch den Luftdurchlass 33 des Kolbens 30 zu steuern. Der oben beschriebene Aufbau ist typisch und wird nicht in weiteren Einzelheiten beschrieben.
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Die eine oder erste Seite 61 des Ventilbauelements 60 kann mittels eines oder mehrerer Befestigungselemente 62 an der einen oder ersten Seite 34 des Kolbens 30 gesichert sein. Ferner weist das Ventilbauelement 60 eine Kerbe 63 auf, die in seiner einen oder ersten Seite 61 ausgebildet ist (3), um die Biegeeigenschaften oder die Federkraft des Ventilbauelements 60 zu verbessern, und weist eine Öffnung 64 auf, die an seiner zweiten Seite 65 ausgebildet ist und sich gegenüber oder distal von der Kerbe 63 befindet. Das Ventilbauelement 60 ist aus Federmetall- oder Federstahlwerkstoffen hergestellt und kann gezwungen werden, sich in Bezug auf den Kolben 30 zu biegen, um den Luftdurchlass 33 des Kolbens abzusperren und wahlweise zu öffnen und zu ermöglichen, dass die Luft zur gleichen Zeit durch den Kolben 30 strömt, wenn der Luftdurchlass 33 des Kolbens 30 durch das Federblatt- oder Ventilbauelement 60 teilweise geöffnet ist.
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Der Kolben 30 weist einen Stab 35 auf, der sich von seiner ersten Seite 34 nach oben erstreckt, um mit dem Ventilbauelement 60 in Eingriff zu gelangen und es zu positionieren und/oder zu verankern, und weist einen Vorsprung 36 auf, der sich vom Stab 35 erstreckt (3, 6), um in der Kerbe 63 des Ventilbauelements 60 in Eingriff zu gelangen und um ferner das Ventilbauelement 60 am Kolben 30 zu positionieren oder zu verankern. Ferner weist der Kolben 30 eine Begrenzungsvorrichtung 37 auf, die sich von seiner zweiten Seite 38 nach oben erstreckt, wobei sie sich gegenüber dem Stab 35 befindet und vorzugsweise so beschaffen ist, dass der Luftdurchlass 33 des Kolbens 30 zwischen dem Stab 35 und der Begrenzungsvorrichtung 37 ausgebildet und befindlich ist Die Begrenzungsvorrichtung 37 erstreckt sich durch die Öffnung 64 des Ventilbauelements 60 (5).
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Die Begrenzungsvorrichtung 37 weist eine Erweiterung oder Lasche 39 auf, die sich davon erstreckt, wobei sie sich vom Stab 35 weg erstreckt oder wegzeigt und vorzugsweise parallel zur Oberseite des Kolbens 30 ist und sich über der zweiten Seite 65 des Ventilbauelements 60 erstreckt und befindet, um mit dieser in Eingriff zu gelangen und folglich die Biegung oder Bewegung der zweiten Seite 65 des Ventilbauelements 60 relativ zum Kolben 30 zu begrenzen und um zu verhindern, dass die zweite Seite 65 des Ventilbauelements 60 im Verhältnis zur ersten Seite 61 des Ventilbauelements 60 zu stark gebogen oder verformt wird.
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Alternativ kann sich die Begrenzungsvorrichtung 37 außerhalb des Ventilbauelements 60 erstrecken und befinden, ohne durch die Öffnung 64 des Ventilbauelements 60 hindurch im Eingriff zu sein, und die Erweiterung oder Lasche 39 kann sich auch im Inneren des Ventilbauelements 60 erstrecken und sich über der zweiten Seite 65 des Ventilbauelements 60 befinden, um mit dieser in Eingriff zu gelangen und um die Biegung oder Bewegung der zweiten Seite 65 des Ventilbauelements 60 relativ zum Kolben 30 zu begrenzen und folglich zu verhindern, dass die zweite Seite 65 des Ventilbauelements 60 im Verhältnis zur ersten Seite 61 des Ventilbauelements 60 zu stark gebogen oder verformt wird.
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Das Ventilbauelement 60 weist ferner einen Innenrandschlitz 66 auf, der ausgebildet ist, um ein Außenrand-Lamellenelement oder erstes Lamellenelement 67 und darin ein inneres Federblatt- oder zweites Lamellenelement 68 zu bilden, wobei sich der Innenrandschlitz 66 des Ventilbauelements 60 zwischen dem ersten Lamellenelement 67 und dem zweiten Lamellenelement 68 befindet. Das innere oder zweite Lamellenelement 68 umfasst eine Fläche, die größer als jene des Luftdurchlasses 33 des Kolbens 30 ist, damit der Luftdurchlass 33 des Kolbens 30 vorbelastet und versperrt werden kann und der Luftstrom durch den Luftdurchlass 33 des Kolbens 30 gesteuert werden kann.
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Alternativ, wie in 7 gezeigt ist, kann der Kolben 30 ein(en) oder mehrere Zapfen oder Befestigungselemente oder Niete oder Rasten 341 aufweisen, die sich von einer oder der ersten Seite 61 des Kolbens nach oben erstrecken, und das Ventilbauelement 60 kann an einer oder der ersten Seite 61 eine oder mehrere Öffnungen 611 aufweisen, um die Zapfen oder Befestigungselemente oder Niete oder Rasten 341 des Kolbens 30 aufzunehmen.
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Das Ventilbauelement 60 weist ferner ein oder mehrere, beispielsweise zwei, Kopplungselemente 69 auf, die an seiner anderen oder zweiten Seite 65 ausgebildet oder bereitgestellt und zwischen das erste Lamellenelement 67 und das zweite Lamellenelement 68 gekoppelt sind, um das erste Lamellenelement 67 und das zweite Lamellenelement 68 zusammenzukoppeln und die Federkraft oder Hublänge des zweiten Lamellenelements 68 zu vergrößern. Alternativ, wie in 6 gezeigt, kann das Ventilbauelement 60 keinen Innenrandschlitz, der im Inneren ausgebildet ist, und kein Außenrand-Lamellenelement oder erstes Lamellenelement und kein inneres Federblatt- oder zweites Lamellenelement, das darin ausgebildet ist, aufweisen, wobei das Ventilelement 60 ebenfalls verwendet werden kann, um den Luftdurchlass 33 des Kolbens 30 abzusperren und wahlweise zu öffnen.
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Im Betrieb, wie in 5 gezeigt, kann die andere oder zweite Seite 65 des ersten Lamellenelements 67 oder des Ventilbauelements 60 von der Oberseite des Kolbens 30 wegbewegt werden oder wegfedern. Ferner kann das zweite Lamellenelement 68 des Ventilbauelements 60 vom ersten Lamellenelement 67 oder vom Ventilbauelement 60 wegbewegt werden oder wegfedern, wobei es eine bessere Beweglichkeit oder Federkraft hat, um von der Oberseite des Kolbens 30 wegbewegt zu werden oder wegzufedern, um passend und wahlweise mit dem Kolben 30 in Eingriff zu gelangen, derart, dass öffnungsfähig und wahlweise der Luftdurchlass 33 des Kolbens 30 abgesperrt wird, und derart, dass der Luftstrom durch den Luftdurchlass 33 des Kolbens 30 wirksam gesteuert wird.
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Dementsprechend umfasst der Luftverdichter gemäß der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Ventilbauelement zum wirksamen Steuern des Luftstroms durch das Ventilbauelement hindurch oder in den Zylinder hinein und aus diesem heraus.
