DE102012107813A1

DE102012107813A1 - Diaphragm compressor, has working diaphragm movable towards or away from counterpart, so as to compress or suck fluid in working chamber between working diaphragm and counterpart, where counterpart is designed to be adjustable

Info

Publication number: DE102012107813A1
Application number: DE201210107813
Authority: DE
Inventors: Henry Pilz
Original assignee: SEYBERT & RAHIER & CO BETR S KG GmbH; Seybert & Rahier and Co Betriebs-KG GmbH
Current assignee: PILZ, HENRY, DE
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2014-02-27

Abstract

The compressor (1) has an oscillatingly driven reciprocating piston (2) via which a working diaphragm (3) is movable. The working diaphragm is movable towards or away from a counterpart (4), so as to compress or suck a fluid in a working chamber (5) between the working diaphragm and the counterpart, where the counterpart is designed to be adjustable. The counterpart is provided with an elastic counter-diaphragm (7), so as to vary the contour of the counterpart, where the pressure of the fluid is adjustable to support the counter-diaphragm. The elastic counter-diaphragm is made of plastic or metal.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Membrankompressor mit einem oszillierend angetriebenen Hubkolben, über den eine Arbeitsmembran bewegbar ist, wobei die Arbeitsmembran zu oder weg von einem Gegenstück bewegbar ist, um ein Fluid in einen Arbeitsraum zwischen Arbeitsmembran und Gegenstück zu komprimieren oder anzusaugen. The present invention relates to a membrane compressor with an oscillatingly driven reciprocating piston, over which a working diaphragm is movable, wherein the working diaphragm is movable to or away from a counterpart to compress or suck a fluid into a working space between working diaphragm and counterpart.

Es sind Membrankompressoren bekannt, bei denen über einen oszillierend angetriebenen Hubkolben eine Arbeitsmembran bewegt wird, die während der Kompressionsphase gegen ein Gegenstück bewegt wird, um ein Gas zwischen der Arbeitsmembran und dem Gegenstück zu verdichten. Das Gegenstück ist starr an einem Gehäuse festgelegt und es ist nicht möglich, eine Anpassung im Hinblick auf die Kompressionsverhältnisse und den Volumenstrom vorzunehmen. Legt sich die Arbeitsmembran aufgrund geänderter Betriebsbedingungen nicht passend an das Gegenstück an, kann es zu Wirkungsgradeinbußen durch einen Schadraum kommen, in dem das gasförmige Medium komprimiert wird, aber nicht durch eine Auslassöffnung ausgestoßen wird. Somit geht im Saughub aufgrund der Rückexpansion des komprimierten Gases Ansaugvolumen verloren. There are diaphragm compressors are known in which an operating diaphragm is moved via an oscillating driven reciprocating piston, which is moved during the compression phase against a counterpart to compress a gas between the working diaphragm and the counterpart. The counterpart is rigidly fixed to a housing and it is not possible to make an adjustment with regard to the compression ratios and the volume flow. If the working diaphragm does not fit properly to the counterpart due to changed operating conditions, there may be a loss of efficiency due to a dead space in which the gaseous medium is compressed, but is not expelled through an outlet opening. Thus, intake volume is lost in the intake stroke due to the re-expansion of the compressed gas.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Membrankompressor zu schaffen, der auch mit veränderten Betriebsbedingungen effizient betrieben werden kann und einen Schadraum möglichst vermeidet. It is therefore an object of the present invention to provide a membrane compressor, which can be operated efficiently even with changed operating conditions and avoids a dead space as possible.

Diese Aufgabe wird mit einem Membrankompressor mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. This object is achieved with a membrane compressor with the features of claim 1.

Erfindungsgemäß ist das Gegenstück verstellbar ausgebildet, so dass es zu der Arbeitsmembran hin in der Kontur angepasst werden kann. Dadurch kann die Geometrie des Arbeitsraumes optimiert gestaltet werden, um einen Schadraum zu vermeiden und auch bei geänderten Betriebsbedingungen eine optimierte Bewegung der Arbeitsmembran relativ zu dem Gegenstück zu ermöglichen. According to the invention, the counterpart is designed to be adjustable so that it can be adapted to the working diaphragm in the contour. As a result, the geometry of the working space can be optimized to avoid a dead space and to allow for changed operating conditions optimized movement of the working diaphragm relative to the counterpart.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Gegenstück eine elastische Gegenmembran, deren Kontur veränderbar ist. Die elastische Gegenmembran kann dabei auf der von der Arbeitsmembran abgewandten Seite durch ein Fluid abgestützt sein. Dadurch kann auch die Kontur der elastischen Membran durch das Fluid angepasst werden. Der Druck des Fluides zur Abstützung der Gegenmembran ist vorzugsweise einstellbar, so dass durch die Abstützung eine Reduktion von Schwingungen erreicht werden kann, die durch die periodisch ablaufenden Hubbewegungen des Hubkolbens und der Arbeitsmembran und dem pulsierenden Förderstrom auftreten können. Als Fluid zur Abstützung wird insbesondere Öl mit vorteilhaften Dämpfungseigenschaften eingesetzt. According to a preferred embodiment, the counterpart comprises an elastic counter-membrane whose contour is variable. The elastic counter-membrane can be supported on the side facing away from the working membrane side by a fluid. As a result, the contour of the elastic membrane can also be adapted by the fluid. The pressure of the fluid for supporting the counter-membrane is preferably adjustable, so that by the support, a reduction of vibrations can be achieved, which can occur through the periodically running strokes of the reciprocating piston and the working diaphragm and the pulsating flow. As a fluid for supporting in particular oil is used with advantageous damping properties.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die elastische Gegenmembran ringförmig um eine Abstützung ausgebildet und innerhalb der Abstützung sind Kanäle zum Ansaugen und Pumpen eines Fluides in und aus dem Arbeitsraum vorgesehen. Dadurch kann das Gegenstück besonders kompakt ausgebildet sein. Vorzugsweise ist eine Verstelleinrichtung vorgesehen, um die Abstützung in Richtung der Bewegung des Hubkolbens zu verstellen, so dass die Betriebsbedingungen für ein größeres oder kleineres Fördervolumen geändert werden können. According to a further embodiment, the elastic counter-membrane is annularly formed around a support and within the support channels for sucking and pumping a fluid in and out of the working space are provided. As a result, the counterpart can be made particularly compact. Preferably, an adjusting device is provided to adjust the support in the direction of movement of the reciprocating piston, so that the operating conditions for a larger or smaller delivery volume can be changed.

In einer weiteren Ausführungsform kann auch die Hublänge des oszillierend angetriebenen Hubkolbens verstellt werden, um die Betriebsbedingungen des Membrankompressors zu verändern. Durch die Verstellung der Hublänge und/oder der Position der Abstützung können somit die Betriebsbedingungen auch bei laufendem Membrankompressor geändert werden, um das Fördervolumen oder den Förderdruck zu verändern. In a further embodiment, the stroke length of the oscillating driven reciprocating piston can be adjusted to change the operating conditions of the diaphragm compressor. By adjusting the stroke length and / or the position of the support thus the operating conditions can be changed even when the membrane compressor is running to change the delivery volume or the delivery pressure.

Für eine optimale Anpassung an die Kontur der Arbeitsmembran ist die elastische Gegenmembran im Querschnitt vorzugsweise bogenförmig profiliert. Dadurch wird die Materialbelastung durch die Bewegung der Arbeitsmembran gering gehalten. For optimal adaptation to the contour of the working diaphragm, the elastic counter-membrane is preferably profiled arcuately in cross-section. As a result, the material load is kept low by the movement of the working diaphragm.

Die Arbeitsmembran und/oder die Gegenmembran können an ihrem äußeren Umfang in einem Gehäuse eingespannt sein, wobei auch die Arbeitsmembran und die Gegenmembran zusammen am Umfang festgelegt sein können. Die elastische Gegenmembran kann dabei aus Kunststoff, Metall oder einem anderen geeigneten Werkstoff hergestellt sein. The working membrane and / or the counter-membrane can be clamped at its outer periphery in a housing, wherein the working membrane and the counter-membrane can be fixed together on the periphery. The elastic counter-membrane can be made of plastic, metal or another suitable material.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Membrankompressors,, und 1 a schematic view of a membrane compressor according to the invention ,, and

2 eine Ansicht des Gegenstücks des Membrankompressors der 1. 2 a view of the counterpart of the diaphragm compressor of 1 ,

Ein in 1 schematisch dargestellter Membrankompressor 1 umfasst einen oszillierend angetriebenen Hubkolben, der beispielsweise mit einer exzentrisch ausgeführten Kurbelwelle verbunden sein kann, um den Hubkolben 2 in einer translatorisch oszillierenden Bewegung anzutreiben, wie dies durch den Doppelpfeil dargestellt ist. Der Hubkolben 2 wirkt auf einen Hydraulikraum 11, der einerseits von einem stationären Gehäuseteil 12 und andererseits von einer elastischen Arbeitsmembran 3 umgeben ist. Durch eine Bewegung des Hubkolbens 2 wird die Arbeitsmembran 3 bewegt. Alternativ wäre es möglich, die Arbeitsmembran 3 an dem Hubkolben 2 festzulegen. An in 1 schematically illustrated membrane compressor 1 comprises an oscillating driven reciprocating piston, which may be connected, for example, with an eccentrically running crankshaft to the reciprocating piston 2 to drive in a translatory oscillating motion, as shown by the double arrow. The reciprocating piston 2 acts on a hydraulic space 11 , on the one hand by a stationary housing part 12 and on the other hand of an elastic working membrane 3 is surrounded. By a movement of the reciprocating piston 2 becomes the working membrane 3 emotional. Alternatively, it would be possible to use the working membrane 3 on the reciprocating piston 2 set.

Die Arbeitsmembran 3 dient zur Verdichtung eines Fluides in einem Arbeitsraum 5, der von der Arbeitsmembran 3 und einem Gegenstück 4 umgeben ist. Das Gegenstück 4 umfasst eine elastische ringförmige Gegenmembran 7, die randseitig zusammen mit der Arbeitsmembran 3 zwischen dem Gehäuseteil 12 und einem Haltering 13 eingeklemmt ist. Im Innenbereich ist die elastische Gegenmembran 7 an einer Abstützung 6 gehalten, an der auch Kanäle für den Einlass eines Fluides in den Arbeitsraum 5 und den Auslass aus dem Arbeitsraum 5 vorgesehen sind. The working membrane 3 serves for the compression of a fluid in a working space 5 that of the working diaphragm 3 and a counterpart 4 is surrounded. The counterpart 4 comprises an elastic annular counter-membrane 7 , the edge along with the working membrane 3 between the housing part 12 and a retaining ring 13 is trapped. Inside, the elastic counter-membrane 7 on a support 6 also holds channels for the admission of a fluid into the working space 5 and the outlet from the workroom 5 are provided.

Die elastische Gegenmembran 7 ist auf der zum Arbeitsraum 5 abgewandten Seite von einer Kammer 8 umgeben, in der ein Fluid, insbesondere ein Öl, vorgesehen ist. Das Fluid kann über einen Einlass 10 und einen Auslass 9 in die Kammer 8 eingefüllt werden, wobei vorzugsweise der Druck des Fluides innerhalb der Kammer 8 verstellbar ist, um im Betrieb des Membrankompressors 1 das Fluid für eine Schwingungsdämpfung zu nutzen. The elastic counter membrane 7 is on the work space 5 opposite side of a chamber 8th surrounded, in which a fluid, in particular an oil, is provided. The fluid can via an inlet 10 and an outlet 9 in the chamber 8th are filled, preferably the pressure of the fluid within the chamber 8th is adjustable to operate in the diaphragm compressor 1 to use the fluid for vibration damping.

In 2 ist das Gegenstück 4 in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt, wobei die in 1 schematisch dargestellten Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Das Gegenstück 4 umfasst eine ringförmige elastische Gegenmembran 7, die am äußeren Umfang an einem Haltering 13 einklemmbar ist und am inneren Umfang an der Abstützung 6 festgelegt ist. Hierfür ist ein innerer Ring 17 der Abstützung vorgesehen, an dem ein innerer Abschnitt der elastischen Gegenmembran 7 über einen Klemmring 18 eingeklemmt ist. Der Durchmesser der Einspannung der Gegenmembran 7 kann dabei durch den Einsatz unterschiedlicher Klemmringe verstellbar sein. Die elastische Gegenmembran 7 ist im Querschnitt bogenförmig ausgebildet, wobei die Form der Gegenmembran 7 auch von Druck des Fluides in der Kammer 8 abhängt. In 2 is the counterpart 4 shown in a preferred embodiment, wherein the in 1 schematically illustrated components are provided with the same reference numerals. The counterpart 4 comprises an annular elastic counter-membrane 7 on the outer circumference of a retaining ring 13 can be clamped and the inner circumference of the support 6 is fixed. This is an inner ring 17 the support provided, on which an inner portion of the elastic counter-membrane 7 via a clamping ring 18 is trapped. The diameter of the clamping of the counter membrane 7 can be adjusted by the use of different clamping rings. The elastic counter membrane 7 is arcuate in cross-section, the shape of the counter-membrane 7 also from pressure of the fluid in the chamber 8th depends.

An der Abstützung 6 sind ferner ein Einlasskanal 15 und ein Auslasskanal 16 ausgebildet, an denen entsprechende Ventile vorgesehen sind, um ein Fluid beim Saughub des Hubkolbens 2 und der Arbeitsmembran 3 in den Arbeitsraum 5 einzusaugen und beim Druckhub des Hubkolbens 2 und der Arbeitsmembran 3 das komprimierte Fluid durch den Kanal 16 auszublasen. Die Abstützung 6 ist dabei verstellbar an einem Gehäuse gehalten, so dass die Position der Abstützung 6 und der Gegenmembran 7 an geänderte Betriebsbedingungen angepasst werden kann. Es ist dabei möglich, eine automatische Verstellvorrichtung vorzusehen, beispielsweise über eine Spindel oder Spindelmutter, oder durch eine druckgesteuerte Verstellung der Gegenmembran 7 über das abstützende Fluid, um auch während des laufenden Betriebes eine Verstellung vornehmen zu können. Durch die Verstellung der Abstützung 6 kann auch das Fördervolumen und/oder der Kompressionsdruck eingestellt werden. Zudem ist es möglich, den Hub des Hubkolbens 2 zu verändern, so dass unterschiedliche Betriebszustände mit dem Membrankompressor 1 gefahren werden können. Dies ermöglicht eine einfache Veränderung der Förderleistung. At the support 6 are also an inlet channel 15 and an exhaust duct 16 formed, where appropriate valves are provided to a fluid during the suction stroke of the reciprocating piston 2 and the working membrane 3 in the workroom 5 suck in and during the pressure stroke of the reciprocating piston 2 and the working membrane 3 the compressed fluid through the channel 16 blow. The support 6 is adjustably held on a housing, so that the position of the support 6 and the counter-membrane 7 can be adapted to changed operating conditions. It is possible to provide an automatic adjustment, for example via a spindle or spindle nut, or by a pressure-controlled adjustment of the counter-membrane 7 over the supporting fluid, in order to make an adjustment during operation. By adjusting the support 6 The delivery volume and / or the compression pressure can also be set. It is also possible, the stroke of the reciprocating piston 2 to change, so that different operating conditions with the diaphragm compressor 1 can be driven. This allows a simple change in the capacity.

Die elastische Gegenmembran 7 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, Metall oder einem anderen geeigneten Werkstoff. Vorzugsweise wird für die Gegenmembran ein gewalztes Material eingesetzt, das hohe Oberflächenqualität besitzt, um den Verschleiß an der Arbeitsmembran gering zu halten. The elastic counter membrane 7 is preferably made of plastic, metal or another suitable material. Preferably, a rolled material is used for the counter-membrane, which has high surface quality in order to keep the wear on the working membrane low.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Membrankompressor diaphragm compressor
2 2: Hubkolben reciprocating
3 3: Arbeitsmembran working diaphragm
4 4: Gegenstück counterpart
5 5: Arbeitsraum working space
6 6: Abstützung support
7 7: Gegenmembran against membrane
8 8th: Kammer chamber
9 9: Auslass outlet
10 10: Einlass inlet
11 11: Hydraulikraum hydraulic chamber
12 12: Gehäuseteil housing part
13 13: Haltering retaining ring
15 15: Einlasskanal inlet channel
16 16: Auslasskanal exhaust port
17 17: Ring ring
18 18: Klemmring clamping ring

Claims

Diaphragm compressor ( 1 ), with an oscillating driven reciprocating piston ( 2 ) over which a working membrane ( 3 ) is movable, wherein the working membrane ( 3 ) to or away from a counterpart ( 4 ) is movable to a fluid in a working space ( 5 ) between working membrane ( 3 ) and counterpart ( 4 ) to compress or suck, characterized in that the counterpart ( 4 ) is adjustable.

Diaphragm compressor according to claim 1, characterized in that the counterpart ( 4 ) an elastic counter membrane ( 7 ) whose contour is changeable.

Diaphragm compressor according to claim 2, characterized in that the elastic counter-membrane ( 7 ) on the of the working membrane ( 3 ) side is supported by a fluid.

Diaphragm compressor according to claim 3, characterized in that the pressure of the fluid to support the counter membrane ( 7 ) is adjustable.

Diaphragm compressor according to one of claims 2 to 4, characterized in that the elastic counter-membrane ( 7 ) annularly around a support ( 6 ) and within the support ( 6 ) Channels ( 15 . 16 ) for sucking and pumping a fluid into and out of the working space ( 5 ) are provided.

Diaphragm compressor according to claim 5, characterized in that an adjusting device is provided to the support ( 6 ) in the direction of movement of the reciprocating piston ( 2 ) to adjust.

Diaphragm compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the stroke length of the oscillatingly driven reciprocating piston ( 2 ) is adjustable.

Diaphragm compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the working diaphragm ( 3 ) and / or the counter membrane ( 7 ) at its outer periphery to a housing ( 12 . 13 ) is clamped, or are.

Diaphragm compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the elastic counter-membrane ( 7 ) is made of plastic or metal.

Diaphragm compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the clamping of the counter-membrane by use of different clamping rings is adjustable.

Diaphragm compressor according to one of the preceding claims, characterized in that a control is provided, by means of a continuous stroke length adjustment by changing the volume of the fluid in the chamber ( 8th ) for supporting the counter membrane ( 7 ).