DE102020121963A1

DE102020121963A1 - compressor system

Info

Publication number: DE102020121963A1
Application number: DE102020121963.6A
Authority: DE
Inventors: Danny Gillis; Johann Gunnesch; Andreas Mack
Original assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2020-08-21
Filing date: 2020-08-21
Publication date: 2022-02-24

Abstract

Es wird Kompressorsystem (10) mit einem Verdichter (12) und einer Einlassleitung (22) angegeben, über die dem Verdichter (12) Luft zugeführt werden kann, wobei in der Einlassleitung (22) ein Einlassventil (24) vorgesehen ist, das ausgebildet ist, um einen Zuluftstrom zu regulieren, der dem Verdichter (12) zugeführt wird. Das Einlassventil (24) umfasst einen in einem Ventilgehäuse (26) beweglich gelagerten Kolben (28), der mit dem Ventilgehäuse (26) eine Druckkammer (30) begrenzt, die zur Bewegung des Kolbens (28) mit einem Druckfluid beaufschlagt werden kann, wobei eine mit einer Druckquelle (36) verbundene Druckleitung (34) zu der Druckkammer (30) führt und in der Druckleitung (34) ein Zufuhrventil (38) angeordnet ist. Es ist eine Auslassleitung (44) vorhanden, über die Druckfluid aus der Druckkammer (30) entweichen kann, wobei in der Auslassleitung (44) ein Auslassventil (46) zum Öffnen und Schließen der Auslassleitung (44) angeordnet ist.

The compressor system (10) has a compressor (12) and an inlet line (22) via which air can be supplied to the compressor (12), an inlet valve (24) being provided in the inlet line (22). to regulate a supply air flow that is supplied to the compressor (12). The inlet valve (24) comprises a piston (28) which is movably mounted in a valve housing (26) and which, together with the valve housing (26), delimits a pressure chamber (30) which can be acted upon by a pressure fluid in order to move the piston (28). a pressure line (34) connected to a pressure source (36) leads to the pressure chamber (30) and a supply valve (38) is arranged in the pressure line (34). There is an outlet line (44) via which pressure fluid can escape from the pressure chamber (30), an outlet valve (46) for opening and closing the outlet line (44) being arranged in the outlet line (44).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kompressorsystem.The invention relates to a compressor system.

Kompressorsysteme dienen beispielsweise zur Erzeugung von Druckluft, die beispielsweise in einem Druckluftbehälter gespeichert werden oder direkt an einem Ausgang des Kompressorsystems abgenommen werden kann. Um einen Durchfluss durch das Kompressorsystem und einen Betriebsdruck im Kompressorsystem zu regulieren, ist üblicherweise ein Einlassventil vorgesehen, das einen Zuluftstrom regelt, der einem Verdichter des Kompressors zugeführt wird.Compressor systems are used, for example, to generate compressed air, which can be stored in a compressed air tank, for example, or can be taken off directly at an outlet of the compressor system. In order to regulate a flow through the compressor system and an operating pressure in the compressor system, an inlet valve is usually provided, which regulates an inlet air flow that is fed to a compressor of the compressor.

Die bekannten Lösungen zur Ansteuerung des Einlassventils sind komplex und damit kostenintensiv, oder sie erfüllen nicht die gewünschten Anforderungen an die Funktionalität.The known solutions for controlling the intake valve are complex and therefore expensive, or they do not meet the desired functionality requirements.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kompressorsystem bereitzustellen, bei dem die Regelung eines Einlassventils optimiert ist.It is therefore an object of the present invention to provide a compressor system in which the control of an intake valve is optimized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kompressorsystem mit einem Verdichter und einer Einlassleitung, über die dem Verdichter Luft zugeführt werden kann, wobei in der Einlassleitung ein Einlassventil vorgesehen ist, das ausgebildet ist, um einen Zuluftstrom zu regulieren, der dem Verdichter zugeführt wird. Das Einlassventil umfasst einen in einem Ventilgehäuse beweglich gelagerten Kolben, der mit dem Ventilgehäuse eine Druckkammer begrenzt, die zur Bewegung des Kolbens mit einem Druckfluid beaufschlagt werden kann. Eine mit einer Druckquelle verbundene Druckleitung führt zu der Druckkammer, wobei in der Druckleitung ein Zufuhrventil angeordnet ist, und wobei eine Auslassleitung vorgesehen ist, über die Druckfluid aus der Druckkammer entweichen kann, wobei in der Auslassleitung ein Auslassventil zum Öffnen und Schließen der Auslassleitung angeordnet ist.This object is achieved according to the invention by a compressor system with a compressor and an inlet line via which air can be supplied to the compressor, an inlet valve being provided in the inlet line and designed to regulate an inlet air flow which is supplied to the compressor. The inlet valve comprises a piston which is movably mounted in a valve housing and which, together with the valve housing, delimits a pressure chamber which can be acted upon by a pressure fluid in order to move the piston. A pressure line connected to a pressure source leads to the pressure chamber, a supply valve being arranged in the pressure line and an outlet line being provided via which pressurized fluid can escape from the pressure chamber, an outlet valve for opening and closing the outlet line being arranged in the outlet line .

Durch eine geeignete Ansteuerung des Zufuhrventils und des Auslassventils ist es möglich, einen Regeldruck in der Druckkammer derart einzustellen, dass der Kolben des Einlassventils in eine gewünschte Position bewegt wird und dadurch der Zuluftstrom entsprechend einem erforderlichen Luftstrom am Ausgang des Verdichters eingestellt werden kann. Dies ermöglicht eine stabile Regelung des Zuluftstroms und einen effizienten Betrieb des Kompressorsystems. Insbesondere kommt es nicht zu einem Druckverlust in der Druckkammer, wenn der Kolben des Einlassventils konstant in einer Stellung gehalten wird oder das Einlassventil unkontrolliert geöffnet wird.By suitably controlling the supply valve and the outlet valve, it is possible to set a control pressure in the pressure chamber in such a way that the piston of the inlet valve is moved to a desired position and the supply air flow can thus be set according to a required air flow at the outlet of the compressor. This enables stable control of the supply air flow and efficient operation of the compressor system. In particular, there is no pressure loss in the pressure chamber if the piston of the inlet valve is kept in one position or the inlet valve is opened in an uncontrolled manner.

Aufgrund der Tatsache, dass die Stabilität des Regeldrucks erfindungsgemäß wesentlich verbessert ist, kann bei dem erfindungsgemäßen Kompressorsystem, bei dem der erforderliche Luftdurchfluss durch das Einlassventil moduliert und durch Drosselung des Zuluftstroms geregelt wird, das Einlassventil beim Systemstart geschlossen bleiben.Due to the fact that the stability of the control pressure is significantly improved according to the invention, in the compressor system according to the invention, in which the required air flow through the inlet valve is modulated and regulated by throttling the supply air flow, the inlet valve can remain closed during system start.

Die erfindungsgemäße Anordnung von Zufuhrventil und Auslassventil ermöglicht zudem, dass Kondensat abgelassen werden kann. Insbesondere kann durch gezieltes, kurzzeitiges Öffnen des Zufuhrventils und des Ablassventils Kondensat in Richtung Verdichter abfließen.The arrangement of the supply valve and the outlet valve according to the invention also makes it possible for condensate to be drained. In particular, condensate can flow off in the direction of the compressor by deliberately briefly opening the supply valve and the drain valve.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kompressorsystems ist, dass es wartungsarm ist.Another advantage of the compressor system according to the invention is that it requires little maintenance.

Darüber hinaus ist das Kompressorsystem unempfindlich gegenüber Vibrationen.In addition, the compressor system is insensitive to vibrations.

Außerdem hat das erfindungsgemäße Kompressorsystem den Vorteil, dass der Regeldruck in der Druckkammer weiter aufrecht erhalten wird, wenn das Kompressorsystem angehalten wird. Dies ermöglicht ein besonders einfaches Starten des Kompressorsystems. Um den Regeldruck aufrecht zu erhalten, werden das Zufuhrventil und das Auslassventil gleichzeitig geschlossen, sodass kein Druckfluid aus der Druckkammer entweichen kann. Dadurch ist der Druckfluidverbrauch zur Regelung des Einlassventils besonders niedrig.In addition, the compressor system according to the invention has the advantage that the control pressure in the pressure chamber is still maintained when the compressor system is stopped. This enables the compressor system to be started particularly easily. In order to maintain the regulated pressure, the supply valve and the outlet valve are closed at the same time, so that no pressurized fluid can escape from the pressure chamber. As a result, the pressure fluid consumption for controlling the inlet valve is particularly low.

Das Druckfluid kann Druckluft oder Öl sein. Die Verwendung von Öl hat den Vorteil, dass der Kolben des Einlassventils geschmiert wird. Außerdem kann das Öl im Betrieb des Kompressorsystems nicht einfrieren. Des Weiteren kann das Öl nach dem Anhalten des Kompressorsystems im System verbleiben, was das Starten des Kompressorsystems erleichtert. Das Zufuhrventil und das Auslassventil müssen allerdings für die Verwendung von Öl ausgelegt sein.The pressurized fluid can be compressed air or oil. The use of oil has the advantage that the piston of the intake valve is lubricated. In addition, the oil cannot freeze during operation of the compressor system. Furthermore, after stopping the compressor system, the oil can remain in the system, which facilitates the starting of the compressor system. However, the supply valve and the discharge valve must be designed for the use of oil.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Auslassleitung bezogen auf die Strömungsrichtung des Druckfluids von dem Zufuhrventil zur Druckkammer stromabwärts des Zufuhrventils von der Druckleitung abzweigen. Somit stehen die Druckleitung und die Auslassleitung über einen gemeinsamen Leitungsabschnitt mit der Druckkammer in Strömungsverbindung. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise des Kompressorsystems.According to one embodiment, the outlet line can branch off from the pressure line downstream of the supply valve, with respect to the flow direction of the pressure fluid from the supply valve to the pressure chamber. The pressure line and the outlet line are thus in flow connection with the pressure chamber via a common line section. This enables a compact design of the compressor system.

Alternativ kann die Auslassleitung direkt zu der Druckkammer führen, sodass die Druckleitung und die Auslassleitung vollständig separat voneinander ausgebildet sind.Alternatively, the outlet line can lead directly to the pressure chamber, so that the pressure line and the outlet line are formed completely separately from one another.

Die Auslassleitung mündet vorzugsweise stromabwärts des Einlassventils in die Einlassleitung, wobei das Zufuhrventil und das Auslassventil derart angeordnet sind, dass bei geöffnetem Zufuhrventil und geschlossenem Auslassventil das Einlassventil geschlossen werden kann und bei geschlossenem Zufuhrventil und geöffnetem Auslassventil das Einlassventil geöffnet werden kann, wobei zum Öffnen des Einlassventils Fluid aus der Druckkammer über den Unterdruck in der Einlassleitung angesaugt wird. Auf diese Weise ist es möglich, allein durch eine geeignete Ansteuerung des Zufuhrventils und des Auslassventils den Öffnungsgrad des Einlassventils einzustellen, ohne dass ein Rückstellelement wie beispielsweise eine Feder erforderlich ist. Die Auslassleitung ermöglicht in diesem Fall insbesondere den Abbau des Druckfluids aus der Druckkammer in die Einlassleitung.The outlet line preferably opens into the inlet line downstream of the inlet valve, with the supply valve and the outlet valve being arranged in such a way that when the supply valve is open and the outlet valve is closed, the inlet valve can be closed and when the supply valve is closed and the outlet valve is open, the inlet valve can be opened, with the Inlet valve fluid is sucked out of the pressure chamber via the negative pressure in the inlet line. In this way, it is possible to set the degree of opening of the inlet valve simply by suitably controlling the supply valve and the outlet valve, without a restoring element such as a spring being required. In this case, the outlet line makes it possible, in particular, for the pressure fluid to be broken down from the pressure chamber into the inlet line.

Der Unterdruck in der Einlassleitung entsteht dadurch, dass bei geschlossenem Einlassventil der Verdichter weiter in Betrieb ist und Luft ansaugt.The negative pressure in the inlet line is caused by the fact that the compressor continues to operate and sucks in air when the inlet valve is closed.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Auslassleitung zur Umgebung offen enden. In diesem Fall ist ein Rückstellelement, insbesondere eine Feder notwendig, um den Kolben zurück in die Schließstellung zu bewegen. Ein Unterdruck ist jedoch nicht erforderlich, sodass das Einlassventil unabhängig von einem Betriebszustand des Kompressorsystems geöffnet werden kann. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere bei der Verwendung von Druckluft als Druckfluid. Bei der Verwendung von Öl als Druckfluid ist eine Verbindung zur Einlassleitung erforderlich.According to an alternative embodiment, the outlet line can end open to the atmosphere. In this case, a restoring element, in particular a spring, is necessary in order to move the piston back into the closed position. However, a negative pressure is not necessary, so that the inlet valve can be opened independently of an operating state of the compressor system. This embodiment is particularly suitable when compressed air is used as the pressure fluid. When using oil as the pressure fluid, a connection to the inlet line is required.

Parallel zum Zufuhrventil kann in einer Bypassleitung ein weiteres Zufuhrventil angeordnet sein, das einen größeren Ventilquerschnitt hat als das erste Zufuhrventil. Das Zufuhrventil in der Bypassleitung kann wahlweise statt des ersten Zufuhrventils angesteuert werden, insbesondere geöffnet werden, um das Einlassventil zu schließen. Aufgrund des größeren Ventilquerschnitts des weiteren Zufuhrventils wird der Vorteil erreicht, dass besonders schnell ein Druck in der Druckkammer aufgebaut werden kann, der das Einlassventil schließt. Dadurch wird insbesondere beim Start des Kompressorsystems ein verbessertes Ansprechverhalten erreicht. Insbesondere sorgt das Zufuhrventil in der Bypassleitung für einen geringeren Druckabfall, sodass das Einlassventil schneller schließt und das Kompressorsystem besser starten kann.A further supply valve, which has a larger valve cross section than the first supply valve, can be arranged in a bypass line parallel to the supply valve. The supply valve in the bypass line can optionally be activated instead of the first supply valve, in particular opened in order to close the inlet valve. Due to the larger valve cross section of the further supply valve, the advantage is achieved that a pressure can be built up in the pressure chamber particularly quickly, which pressure closes the inlet valve. As a result, an improved response behavior is achieved, particularly when the compressor system is started. In particular, the supply valve in the bypass line ensures a lower pressure drop, so that the inlet valve closes faster and the compressor system can start better.

Gemäß einer Ausführungsform ist ein Drucksensor vorgesehen, um einen Druck in der Druckkammer zu messen. Der Drucksensor ist beispielsweise über eine Fluidleitung strömungsmäßig mit der Druckkammer verbunden. Es ist insbesondere möglich, den Drucksensor in einer Abzweigung von der Druckleitung anzuordnen. Mittels des Drucksensors kann der Regeldruck in der Druckkammer überwacht werden und die Zufuhrventile sowie das Auslassventil können basierend auf dem vom Drucksensor gemessenen Druck geöffnet beziehungsweise geschlossen werden. Durch den Drucksensor ist die Regelung der Zufuhrventile und des Auslassventils beziehungsweise die Regelung des Einlassventils vereinfacht.According to one embodiment, a pressure sensor is provided to measure a pressure in the pressure chamber. The pressure sensor is connected in terms of flow to the pressure chamber via a fluid line, for example. In particular, it is possible to arrange the pressure sensor in a branch from the pressure line. The pressure sensor can be used to monitor the control pressure in the pressure chamber, and the supply valves and the outlet valve can be opened or closed based on the pressure measured by the pressure sensor. The pressure sensor simplifies the regulation of the supply valves and the outlet valve or the regulation of the inlet valve.

Gemäß einer Ausführungsform ist ein Druckluftbehälter vorgesehen, der mit dem Verdichter über eine Verbindungsleitung strömungsverbunden ist, wobei die Druckleitung ausgehend von dem Druckluftbehälter zu der Druckkammer verläuft. Dadurch kann das Druckfluid, das zum Bewegen des Kolbens notwendig ist, direkt aus dem Druckluftbehälter entnommen werden, der auch als Vorratsbehälter für die vom Verdichter erzeugte Druckluft dient. Somit muss zur Ansteuerung des Einlassventils keine zusätzliche Druckquelle vorgesehen werden, wodurch der Aufbau des Kompressorsystems besonders einfach und kostengünstig ist.According to one embodiment, a compressed air tank is provided, which is flow-connected to the compressor via a connecting line, the pressure line running from the compressed air tank to the pressure chamber. As a result, the pressure fluid that is necessary to move the piston can be taken directly from the compressed air tank, which also serves as a reservoir for the compressed air generated by the compressor. Thus, no additional pressure source has to be provided for controlling the inlet valve, as a result of which the design of the compressor system is particularly simple and inexpensive.

Vorzugsweise ist in der Druckleitung stromaufwärts des Zufuhrventils ein Druckminderer vorgesehen. Dadurch ist es möglich, das Kompressorsystem als Hochdruckkompressorsystem auszubilden, das zur Erzeugung von Druckluft mit einem Druck von bis zu 40 bar geeignet ist. Der Druck, der zur Beaufschlagung der Druckkammer dient, wird jedoch durch den Druckminderer reduziert. Somit müssen die Zufuhrventile und das Auslassventil nicht für Hochdruckanwendungen ausgelegt werden. Beispielsweise wird ein Druckminderer bei Kompressorsystemen zur Erzeugung von Druckluft mit mehr als 10 bar empfohlen.A pressure reducer is preferably provided in the pressure line upstream of the supply valve. This makes it possible to design the compressor system as a high-pressure compressor system that is suitable for generating compressed air with a pressure of up to 40 bar. However, the pressure used to pressurize the pressure chamber is reduced by the pressure reducer. Thus, the supply valves and the exhaust valve do not have to be designed for high-pressure applications. For example, a pressure reducer is recommended for compressor systems generating compressed air above 10 bar.

In der Druckleitung kann stromaufwärts des Zufuhrventils ein Rückschlagventil vorgesehen sein, wobei zwischen dem Zufuhrventil und dem Rückschlagventil ein Vorratsbehälter vorgesehen ist, in dem Druckluft zwischengespeichert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen dem Zufuhrventil und dem Rückschlagventil eine Abzweigung zu einer externen Druckquelle vorhanden sein. Das Rückschlagventil ist insbesondere stromabwärts des Druckminderers angeordnet. Indem ein zusätzlicher Vorratsbehälter vorgesehen ist bzw. eine externe Druckquelle angeschlossen werden kann, wird der Vorteil erreicht, dass beim Start des Kompressorsystems der zur Regelung des Einlassventils notwendige Druck auch dann bereitgestellt werden kann, wenn im Druckluftbehälter kein ausreichend hoher Druck zur Regelung des Einlassventils vorhanden ist. Eine derartige Bevorratung von Druckluft ist vor allem bei mobilen Kompressoren vorteilhaft, die nur einen relativ kleinen oder gar keinen Druckluftbehälter haben.A check valve can be provided in the pressure line upstream of the supply valve, with a reservoir being provided between the supply valve and the check valve, in which compressed air can be temporarily stored. Alternatively or additionally, there can be a branch to an external pressure source between the supply valve and the check valve. The check valve is arranged in particular downstream of the pressure reducer. By providing an additional reservoir or connecting an external pressure source, the advantage is achieved that when the compressor system is started, the pressure required to regulate the inlet valve can also be provided if the pressure in the compressed air tank is not sufficiently high to regulate the inlet valve is. Such storage of compressed air is particularly advantageous for mobile compressors that have only a relatively small compressed air tank or no compressed air tank at all.

Alternativ kann der Vorratsbehälter mit einem Ausgang des Kompressorsystems strömungsverbunden sein, insbesondere mit einem Ausgang des Druckluftbehälters. Dadurch kann die zuvor verdichtete Druckluft am Ausgang abgenommen und für einen Neustart des Kompressorsystems zwischengespeichert werden.Alternatively, the reservoir can be flow-connected to an outlet of the compressor system, in particular to an outlet of the compressed air tank. As a result, the previously compressed compressed air can be removed at the outlet and temporarily stored for restarting the compressor system.

Das erste Zufuhrventil, das Auslassventil und/oder das Zufuhrventil in der Bypassleitung sind vorzugsweise Magnetventile. Magnetventile sind kostengünstiger und robuster als die üblicherweise eingesetzten Proportionalventile. Insbesondere sind die Ventile 2-Wege Magnetventile.The first supply valve, the outlet valve and/or the supply valve in the bypass line are preferably magnetic valves. Solenoid valves are cheaper and more robust than the proportional valves that are usually used. In particular, the valves are 2-way solenoid valves.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine Steuereinheit vorgesehen, die eingerichtet ist, das erste Zufuhrventil, das Auslassventil und/oder das Zufuhrventil in der Bypassleitung basierend auf einem Druck in der Druckkammer, einer Drehzahl einer Antriebseinheit zum Antreiben des Verdichters und/oder einem Druck im Druckluftbehälter zu steuern. Auf diese Weise lässt sich das Kompressorsystem besonders energieeffizient betreiben. Insbesondere ist eine energieeffiziente Leistungsregelung möglich, indem die Drehzahl der Antriebseinheit und der Öffnungsgrad des Einlassventils aufeinander abgestimmt werden.According to one embodiment, a control unit is provided which is set up to close the first supply valve, the outlet valve and/or the supply valve in the bypass line based on a pressure in the pressure chamber, a speed of a drive unit for driving the compressor and/or a pressure in the compressed air tank Taxes. In this way, the compressor system can be operated in a particularly energy-efficient manner. In particular, energy-efficient power control is possible by coordinating the speed of the drive unit and the degree of opening of the intake valve.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beiliegenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

- 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Kompressorsystem,
- 2 schematisch ein weiteres erfindungsgemäßes Kompressorsystem,
- 3 ein Steuermodul für ein erfindungsgemäßes Kompressorsystem, und
- 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Betriebsweise der Kompressorsysteme gemäß den 1 und 2.

Further advantages and features of the invention emerge from the following description and from the accompanying drawings, to which reference is made. In the drawings show:

- 1 schematically a compressor system according to the invention,
- 2 schematically another compressor system according to the invention,
- 3 a control module for a compressor system according to the invention, and
- 4 a diagram to illustrate the operation of the compressor systems according to the 1 and 2 .

1 zeigt schematisch ein Kompressorsystem 10. Das Kompressorsystem 10 kommt vorzugsweise zum Einsatz in mobilen Schraubenkompressoren mit Öleinspritzung und Dieselantrieb, es kann jedoch auch in anderen Kompressortypen verwendet werden, beispielsweise in Zentrifugalkompressoren oder Radialverdichtern etc. 1 Fig. 12 shows a schematic of a compressor system 10. The compressor system 10 is preferably used in mobile screw compressors with oil injection and diesel drive, but it can also be used in other types of compressors, for example in centrifugal compressors or centrifugal compressors etc.

Das Kompressorsystem 10 umfasst einen Verdichter 12, eine Antriebseinheit 14 zum Antreiben des Verdichters 12 und einen Druckluftbehälter 16. Die Antriebseinheit 14 ist mit dem Verdichter 12 über ein Getriebe 18 verbunden.The compressor system 10 includes a compressor 12, a drive unit 14 for driving the compressor 12 and a compressed air tank 16. The drive unit 14 is connected to the compressor 12 via a gearbox 18.

Die Antriebseinheit 14 kann mit fester oder mit regelbarer Drehzahl betrieben werden.The drive unit 14 can be operated with a fixed or variable speed.

Der Verdichter 12 ist mit dem Druckluftbehälter 16 über eine Verbindungsleitung 20 strömungsverbunden.The compressor 12 is flow-connected to the compressed air tank 16 via a connecting line 20 .

Bei dem Verdichter 12 handelt es sich beispielsweise um einen Verdränger-Rotationsverdichter mit einem, zwei oder mehreren Rotoren. Der Verdichter 12 kann ein- oder mehrstufig sein.The compressor 12 is, for example, a displacement rotary compressor with one, two or more rotors. The compressor 12 can be single or multi-stage.

Bei dem Verdichter 12 kann es sich um einen Verdichter 12 mit Öleinspritzung handeln. In diesem Fall wird das eingespritzte Öl 13 im Druckluftbehälter 16 abgeschieden und am Boden des Druckluftbehälters 16 gesammelt.The compressor 12 may be an oil injected compressor 12 . In this case, the injected oil 13 is separated in the air tank 16 and collected at the bottom of the air tank 16 .

Des Weiteren ist eine zum Verdichter 12 führende Einlassleitung 22 vorgesehen. In der Einlassleitung 22 ist ein Einlassventil 24 angeordnet. Das Einlassventil 24 umfasst ein Ventilgehäuse 26 und einen im Ventilgehäuse 26 beweglich, insbesondere verschiebbar gelagerten Kolben 28.Furthermore, an inlet line 22 leading to the compressor 12 is provided. An inlet valve 24 is arranged in the inlet line 22 . The inlet valve 24 comprises a valve housing 26 and a piston 28 which is movably, in particular displaceably, mounted in the valve housing 26.

Der Kolben 28 begrenzt mit dem Ventilgehäuse 26 eine Druckkammer 30. Diese kann zur Bewegung des Kolbens 28 mit einem Druckfluid beaufschlagt werden.The piston 28 delimits a pressure chamber 30 with the valve housing 26. A pressure fluid can be applied to this chamber in order to move the piston 28.

An einem Eingang des Ventilgehäuses 26 ist optional ein Luftfilter 32 angeordnet. Statt am Eingang des Ventilgehäuses 26 kann der Luftfilter 32 auch von diesem beabstandet in einer mit dem Eingang fluidisch verbundenen Rohrleitung angeordnet sein.An air filter 32 is optionally arranged at an inlet of the valve housing 26 . Instead of being arranged at the inlet of the valve housing 26, the air filter 32 can also be arranged at a distance from it in a pipeline which is fluidically connected to the inlet.

Zur Druckkammer 30 führt eine Druckleitung 34, die mit einer Druckquelle 36 strömungsverbunden ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Druckquelle 36 der Druckluftbehälter 16.A pressure line 34 which is flow-connected to a pressure source 36 leads to the pressure chamber 30 . In the exemplary embodiment shown, the pressure source 36 is the compressed air tank 16.

In der Druckleitung 34 ist ein Zufuhrventil 38 angeordnet. Bei dem Zufuhrventil 38 handelt es sich um ein Magnetventil.A supply valve 38 is arranged in the pressure line 34 . The supply valve 38 is a solenoid valve.

Zusätzlich zu dem Zufuhrventil 38 ist optional ein weiteres Zufuhrventil 40 parallel zum Zufuhrventil 38 in einer Bypassleitung 42 angeordnet. Das weitere Zufuhrventil 40 hat einen größeren Ventilquerschnitt als das erste Zufuhrventil 38.In addition to the supply valve 38, another supply valve 40 is optionally arranged parallel to the supply valve 38 in a bypass line 42. The further supply valve 40 has a larger valve cross section than the first supply valve 38.

Des Weiteren ist eine Auslassleitung 44 vorgesehen, durch die ein Druckfluid aus der Druckkammer 30 entweichen kann.Furthermore, an outlet line 44 is provided, through which a pressure fluid can escape from the pressure chamber 30 .

In der Auslassleitung 44 ist ein Auslassventil 46 angeordnet, das insbesondere jeweils in Reihe mit den Zufuhrventilen 38, 40 angeordnet ist. Das Auslassventil 46 ist ebenfalls ein Magnetventil.An outlet valve 46 is arranged in the outlet line 44 and is in particular arranged in series with the supply valves 38, 40 in each case. The outlet valve 46 is also a solenoid valve.

Besonders bevorzugt sind das erste Zufuhrventil 38 und das Auslassventil 46 Kartuschenventile. Diese haben im Verhältnis zum Kompressorsystem 10 eine sehr geringe Baugröße.Most preferably, the first supply valve 38 and the outlet valve 46 are cartridge valves. In relation to the compressor system 10, these have a very small size.

Das Zufuhrventil 40 in der Bypassleitung 42 ist beispielsweise ein Hubankerventil.The supply valve 40 in the bypass line 42 is, for example, a plunger valve.

Die Ventile 38, 40, 46 sind eingerichtet, eine Position des Kolbens 28 zu regeln.The valves 38 , 40 , 46 are configured to regulate a position of the piston 28 .

Die Auslassleitung 44 zweigt von der Druckleitung 34 ab, und zwar bezogen auf die Strömungsrichtung des Druckfluids von dem Zufuhrventil 38 zur Druckkammer 30 stromabwärts des Zufuhrventils 38.The outlet line 44 branches off the pressure line 34, namely in relation to the flow direction of the pressure fluid from the supply valve 38 to the pressure chamber 30 downstream of the supply valve 38.

Die Auslassleitung 44 mündet stromabwärts des Einlassventils 24 in die Einlassleitung 22. Somit ermöglicht die Auslassleitung 44 den Abbau des Druckfluids aus der Druckkammer 30 über das Auslassventil 46 in die Einlassleitung 22.The outlet line 44 opens into the inlet line 22 downstream of the inlet valve 24. The outlet line 44 thus enables the pressure fluid to be broken down from the pressure chamber 30 via the outlet valve 46 into the inlet line 22.

Alternativ kann die Auslassleitung 44 zur Umgebung offen enden, was in 1 durch einen gestrichelt dargestellten alternativen Leitungsverlauf veranschaulicht ist. In diesem Fall ist ein Rückstellelement erforderlich, um den Kolben 28 in eine Öffnungsstellung zu bewegen, zum Beispiel eine Feder, die den Kolben 28 mit einer Öffnungskraft beaufschlagt.Alternatively, the outlet line 44 may be open-ended to the atmosphere, as shown in 1 is illustrated by an alternative line course shown in dashed lines. In this case, a restoring element is required in order to move the piston 28 into an open position, for example a spring which acts on the piston 28 with an opening force.

Wenn die Auslassleitung 44 stromabwärts des Einlassventils 24 in die Einlassleitung 22 mündet, kann bei geöffnetem Zufuhrventil 38, 40 und geschlossenem Auslassventil 46 das Einlassventil 24 geschlossen werden und bei geschlossenem Zufuhrventil 38, 40 und geöffnetem Auslassventil 46 das Einlassventil 24 geöffnet werden, wobei zum Öffnen des Einlassventils 24 Fluid aus der Druckkammer 30 über den Unterdruck in der Einlassleitung 22 angesaugt wird.When the outlet line 44 opens into the inlet line 22 downstream of the inlet valve 24, the inlet valve 24 can be closed when the inlet valve 38, 40 is open and the outlet valve 46 is closed, and the inlet valve 24 can be opened when the inlet valve 38, 40 is closed and the outlet valve 46 is open, with the opening of the inlet valve 24, fluid is sucked out of the pressure chamber 30 via the negative pressure in the inlet line 22.

Optional kann zusätzlich ein weiteres Auslassventil vorgesehen sein, das parallel zum Auslassventil 46 in einer weiteren Bypassleitung angeordnet ist und das ebenfalls einen größeren Ventilquerschnitt hat als das Auslassventil 46. Der Einfachheit halber ist das weitere Auslassventil nicht dargestellt.Optionally, a further outlet valve can also be provided, which is arranged parallel to the outlet valve 46 in a further bypass line and which also has a larger valve cross section than the outlet valve 46. For the sake of simplicity, the further outlet valve is not shown.

Um einen Druck in der Druckkammer 30 zu messen, ist optional ein Drucksensor 48 vorgesehen. Dieser ist über eine Leitung 50 mit der Druckkammer 30 strömungsverbunden, wobei die Leitung 50 von der Druckleitung 34 abzweigt, und zwar bezogen auf die Strömungsrichtung des Druckfluids von dem Zufuhrventil 38 zur Druckkammer 30 stromabwärts des Zufuhrventils 38.In order to measure a pressure in the pressure chamber 30, a pressure sensor 48 is optionally provided. This is flow-connected to the pressure chamber 30 via a line 50, with the line 50 branching off from the pressure line 34, namely in relation to the flow direction of the pressure fluid from the supply valve 38 to the pressure chamber 30 downstream of the supply valve 38.

Ein weiterer Drucksensor 52 ist über eine Leitung 54 mit dem Druckluftbehälter 16 verbunden.Another pressure sensor 52 is connected to the compressed air tank 16 via a line 54 .

Des Weiteren ist ein Druckminderer 56 in der Druckleitung 34 angeordnet, und zwar stromaufwärts des Zufuhrventils 38. Der Druckminderer 56 ist optional und wird üblicherweise in Kompressorsystemen eingesetzt, die Druckluft mit einem Druck von mehr als 10 bar erzeugen.A pressure reducer 56 is also arranged in the pressure line 34, upstream of the supply valve 38. The pressure reducer 56 is optional and is commonly used in compressor systems which produce compressed air at a pressure in excess of 10 bar.

Stromaufwärts der Zufuhrventile 38, 40 ist ein Rückschlagventil 58 vorgesehen. Das Rückschlagventil 58 verhindert, dass Druckfluid ausgehend von den Zufuhrventilen 38, 40 in den Druckluftbehälter 16 zurück strömen kann.A check valve 58 is provided upstream of the supply valves 38,40. The check valve 58 prevents pressurized fluid from the supply valves 38, 40 from being able to flow back into the compressed air tank 16.

Zwischen dem Zufuhrventil 38 und dem Rückschlagventil 58 ist ein Vorratsbehälter 60 vorgesehen, in dem Druckfluid zwischengespeichert werden kann.A reservoir 60 is provided between the supply valve 38 and the check valve 58, in which pressure fluid can be temporarily stored.

Alternativ oder zusätzlich zu dem Vorratsbehälter 60 kann zwischen dem Zufuhrventil 38 und dem Rückschlagventil 58 eine Abzweigung 62 zu einer externen Druckquelle vorhanden sein. In der Abzweigung 62 ist ein weiteres Ventil 64 angeordnet.Alternatively or in addition to the reservoir 60, a branch 62 to an external pressure source can be present between the supply valve 38 and the check valve 58. Another valve 64 is arranged in the branch 62 .

Das Rückschlagventil 58 ist nur erforderlich, wenn der zusätzliche Vorratsbehälter 60 vorhanden ist oder eine externe Druckzuführung über die Abzweigung 62 beziehungsweise das Ventil 64 erfolgt.The check valve 58 is only required if the additional reservoir 60 is present or an external pressure supply takes place via the branch 62 or the valve 64 .

An einem Ausgang 66 des Druckluftbehälters 16 ist ein Mindestdruckventil 68 vorgesehen. Das Mindestdruckventil 68 hat vorzugsweise ein integriertes Rückschlagventil. Durch das Mindestdruckventil 68 kann ein Mindestdruck im Kompressorsystem 10 aufrecht erhalten werden.A minimum pressure valve 68 is provided at an outlet 66 of the compressed air tank 16 . The minimum pressure valve 68 preferably has an integrated check valve. A minimum pressure in the compressor system 10 can be maintained by the minimum pressure valve 68 .

Optional kann außerdem ein Abblasventil 70 vorgesehen sein, das einen verschiebbar gelagerten Schließkörper 71 aufweist. Das Abblasventil 70 ist im Ventilgehäuse 26 des Einlassventils 24 integriert. Genauer gesagt ist ein Ventilsitz des Abblasventils 70 im Ventilgehäuse 26 des Einlassventils 24 gebildet.Optionally, a blow-off valve 70 can also be provided, which has a displaceably mounted closing body 71 . The relief valve 70 is integrated in the valve housing 26 of the inlet valve 24 . More specifically, a valve seat of the relief valve 70 is formed in the valve housing 26 of the intake valve 24 .

Das Abblasventil 70 lässt sich mechanisch mittels des Kolbens 28 öffnen, wenn dieser in einer Schließstellung oder in einer nahezu geschlossenen Stellung ist. Der Kolben 28 drückt dann gegen den Schließkörper 71 des Abblasventils 70 und schiebt diesen in eine Öffnungsstellung.The blow-off valve 70 can be opened mechanically by means of the piston 28 when it is in a closed position or in a nearly closed position. The piston 28 then presses against the closing body 71 of the relief valve 70 and pushes it into an open position.

Das Abblasventil 70 ist über eine Abblasleitung 72 mit dem Druckluftbehälter 16 fluidisch verbunden.The blow-off valve 70 is fluidically connected to the compressed air tank 16 via a blow-off line 72 .

Die Zufuhrventile 38, 40, das Auslassventil 46, die Antriebseinheit 14 sowie die beiden Drucksensoren 48, 52 sind mit einer Steuereinheit 74 über elektrische Steuerleitungen 76 verbunden.The supply valves 38, 40, the outlet valve 46, the drive unit 14 and the two pressure sensors 48, 52 are connected to a control unit 74 via electrical control lines 76.

Über die Steuereinheit 74 können die Ventile 38, 40, 46 sowie die Antriebseinheit 14 angesteuert werden.The valves 38 , 40 , 46 and the drive unit 14 can be controlled via the control unit 74 .

Genauer gesagt ist die Steuereinheit 74 eingerichtet, das erste Zufuhrventil 38, das Auslassventil 46 und/oder das Zufuhrventil 40 in der Bypassleitung 42 basierend auf einem Druck in der Druckkammer 30, einer Drehzahl der Antriebseinheit 14 und/oder einem Druck im Druckluftbehälter 16 zu steuern.More precisely, the control unit 74 is set up to control the first supply valve 38, the outlet valve 46 and/or the supply valve 40 in the bypass line 42 based on a pressure in the pressure chamber 30, a speed of the drive unit 14 and/or a pressure in the compressed air tank 16 .

Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel dient Druckluft als Druckfluid. Daher mündet die Druckleitung 34 an einer Oberseite des Druckluftbehälters 16 in den Druckluftbehälter 16. Es ist jedoch auch denkbar, Öl als Druckfluid zu nutzen. In diesem Fall mündet die Druckleitung 34 im Bereich des Bodens in den Druckluftbehälter 16.In the illustrated embodiment, compressed air serves as the pressurized fluid. The pressure line 34 therefore opens out into the compressed air tank 16 on an upper side of the compressed air tank 16. However, it is also conceivable to use oil as the pressure fluid. In this case, the pressure line 34 opens into the compressed air tank 16 in the area of the floor.

Wird Öl als Druckfluid verwendet, sollte die Auslassleitung 44 nicht offen enden, sondern in die Einlassleitung 22 münden, damit das Öl im Kompressorsystem 10 verbleibt. Bei der Verwendung von Öl als Druckfluid kann die Auslassleitung 44 auch stromaufwärts des Einlassventils 24 in die Einlassleitung 22 münden, um eine verbesserte Schmierung des Kolbens 28 zu erreichen. In diesem Fall ist, wie auch bei einer offen endenden Auslassleitung 44, ein Rückstellelement erforderlich, um den Kolben 28 in eine Öffnungsstellung zu bewegen.If oil is used as the pressurized fluid, the outlet line 44 should not have an open end, but should open into the inlet line 22 so that the oil remains in the compressor system 10 . When using oil as the pressure fluid, the outlet line 44 can also open into the inlet line 22 upstream of the inlet valve 24 in order to achieve improved lubrication of the piston 28 . In this case, as with an open-ended outlet line 44, a restoring element is required to move the piston 28 into an open position.

Die Verwendung von Öl hat den Vorteil, dass es nicht einfrieren kann und dass zusätzlich der Kolben 28 geschmiert wird. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Öl als Druckfluid ist, dass der Kolben 28 in der geschlossenen Position verbleibt, was ein Wiederanfahren erleichtert.The use of oil has the advantage that it cannot freeze and that the piston 28 is additionally lubricated. Another advantage of using oil as the pressurized fluid is that the piston 28 remains in the closed position, facilitating restarting.

2 zeigt schematisch ein Kompressorsystem 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Kompressorsystem 10 gemäß 2 unterscheidet sich von dem vorhergehend beschriebenen Kompressorsystem 10 durch die Anordnung des Vorratsbehälters 61. Insbesondere ist der Vorratsbehälter 61 direkt mit dem Ausgang 66 des Druckluftbehälters 16 verbunden. Darüber hinaus kann der Vorratsbehälter 61, der mit dem Ausgang 66 des Druckluftbehälters 16 verbunden ist, ein deutlich größeres Volumen haben als der Vorratsbehälter 60, der aus der Druckleitung 34 mit Druckluft gespeist wird. Insbesondere hat der Vorratsbehälter 61, der mit dem Ausgang 66 des Druckluftbehälters 16 verbunden ist, ein Volumen von 500 Litern, während der Vorratsbehälter 60 lediglich ein Volumen von 2 Litern hat. Der Einfachheit halber ist der Vorratsbehälter 61 in 2 nicht maßstabsgetreu, sondern stark verkleinert dargestellt. 2 FIG. 12 schematically shows a compressor system 10 according to a further embodiment. The compressor system 10 according to FIG 2 differs from the compressor system 10 described above in the arrangement of the reservoir 61. In particular, the reservoir 61 is directly connected to the outlet 66 of the compressed air tank 16. In addition, the reservoir 61, which is connected to the outlet 66 of the compressed air tank 16, have a significantly larger volume than the reservoir 60, which is fed from the pressure line 34 with compressed air. In particular, the reservoir 61, which is connected to the outlet 66 of the compressed air tank 16, has a volume of 500 liters, while the reservoir 60 has a volume of only 2 liters. For the sake of simplicity, the reservoir is 61 in 2 not true to scale, but greatly reduced.

Die beiden Vorratsbehälter 60, 61 können auch in Kombination im Kompressorsystem 10 verbaut werden.The two reservoirs 60, 61 can also be built into the compressor system 10 in combination.

Durch das Vorhandensein eines Vorratsbehälters 60 besteht die Möglichkeit, im Start-/Stoppmodus beziehungsweise in einem Be-/Entlademodus zu arbeiten, um Kraftstoff zu sparen. Insbesondere kann das Kompressorsystem 10 zwischen Leerlauf und Entladung auf einen neuen Betriebspunkt, insbesondere auf einen Nichtbelastungsbetrieb geregelt werden, um durch Reduzierung der Leistung der Antriebseinheit 14 Energie zu sparen.The presence of a reservoir 60 makes it possible to work in the start/stop mode or in a loading/unloading mode in order to save fuel. In particular, the compressor system 10 can be regulated between idling and discharge to a new operating point, in particular to non-load operation, in order to save energy by reducing the power of the drive unit 14 .

Die Ventile 38, 40, 46 können zusammen ein Steuermodul 80 bilden, welches in 3 dargestellt ist. Das Steuermodul 80 umfasst einen Steuerblock 82, in dem das erste Zufuhrventil 38 und das Auslassventil 46 integriert sind. Das weitere Zufuhrventil 40 ist fluidisch mit dem Steuerblock 82 verschaltet. Da das Zufuhrventil 40 in der Bypassleitung 42 einen größeren Ventilquerschnitt hat, als das erste Zufuhrventil 38, hat es auch eine deutlich größere Bauform.The valves 38, 40, 46 can together form a control module 80, which in 3 is shown. The control module 80 includes a control block 82 in which the first supply valve 38 and the outlet valve 46 are integrated. The further feed valve 40 is fluidically connected to the control block 82 . Since the supply valve 40 in the bypass line 42 has a larger valve cross section than the first supply valve 38, it also has a significantly larger design.

Ebenso können das Rückschlagventil 58 und/oder der Druckminderer 56 in das Steuermodul 80 integriert sein.Likewise, the check valve 58 and/or the pressure reducer 56 can be integrated into the control module 80 .

Auch eine Heizung zur Behandlung von Kondensat und gegen das Einfrieren des Druckfluids kann im Steuermodul 80 integriert sein.A heater for treating condensate and preventing the pressure fluid from freezing can also be integrated in the control module 80 .

Nachfolgend wird die Funktionsweise des Kompressorsystems 10 beschrieben.The functioning of the compressor system 10 is described below.

Der Verdichter 12 wird durch die Antriebseinheit 14 angetrieben und saugt dabei Zuluft durch die Einlassleitung 22 an. Die verdichtete Luft wird über die Verbindungsleitung 20 dem Druckluftbehälter 16 zugeführt, wo die vom Verdichter 12 erzeugten Druckluft von Öl getrennt wird und die Druckluft zwischengespeichert wird.The compressor 12 is driven by the drive unit 14 and sucks in supply air through the inlet line 22 . The compressed air is fed via the connecting line 20 to the compressed air tank 16, where the compressed air generated by the compressor 12 is separated from oil and the compressed air is temporarily stored.

Am Ausgang 66 kann Druckluft aus dem Druckluftbehälter 16 entnommen werden.Compressed air can be taken from the compressed air tank 16 at the outlet 66 .

Der Zuluftstrom zum Verdichter 12 durch die Einlassleitung 22 wird dabei mittels des Einlassventils 24 reguliert.The inlet air flow to the compressor 12 through the inlet line 22 is regulated by means of the inlet valve 24 .

Darüber hinaus kann eine Strömungsgeschwindigkeit der Zuluft durch die Drehzahl der Antriebseinheit 14 reguliert werden.In addition, a flow speed of the supply air can be regulated by the rotational speed of the drive unit 14 .

Um das Einlassventil 24 von einer geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung zu bringen, wird durch die Steuereinheit 74 das Auslassventil 46 geschlossen und eines der beiden Zufuhrventile 38, 40 geöffnet.To move the intake valve 24 from an open position to the closed position, the outlet valve 46 is closed by the control unit 74 and one of the two supply valves 38, 40 is opened.

Dadurch wird die Druckkammer 30 mit Druckfluid beaufschlagt und der Kolben 28 wird von einer Öffnungsstellung in eine Schließstellung bewegt.As a result, pressure fluid is applied to the pressure chamber 30 and the piston 28 is moved from an open position into a closed position.

Ist das Einlassventil 24 geschlossen und wird am Ausgang 66 Druckluft entnommen, sinkt der Druck im Druckluftbehälter 16, da der Verdichter 12 keine Luft ansaugen und verdichten kann.If the inlet valve 24 is closed and compressed air is removed at the outlet 66, the pressure in the compressed air tank 16 drops because the compressor 12 cannot suck in and compress air.

Zum Schließen des Einlassventils 24 wird jeweils nur eines der beiden Zufuhrventile 38, 40 geöffnet. Das Zufuhrventil 40 mit dem größeren Ventilquerschnitt wird vorzugsweise dann geöffnet, wenn ein besonders schnelles Ansprechverhalten gewünscht ist, insbesondere beim Start des Kompressorsystems 10. Ansonsten wird das Zufuhrventil 38 mit dem kleineren Ventilquerschnitt geöffnet. Es ist auch denkbar, dass zum Schließen des Einlassventils 24 beide Zufuhrventile 38, 40 geöffnet werden.To close the inlet valve 24 only one of the two supply valves 38, 40 is opened. The supply valve 40 with the larger valve cross-section is preferably opened when a particularly rapid response is desired, particularly when starting the compressor system 10. Otherwise, the supply valve 38 with the smaller valve cross-section is opened. It is also conceivable that both supply valves 38, 40 are opened in order to close the inlet valve 24.

Wenn der Kolben 28 in die gewünschte Stellung gebracht wurde, werden sowohl die Zufuhrventile 38, 40 als auch das Auslassventil 46 geschlossen gehalten. Der Druck in der Druckkammer 30 wird somit konstant gehalten.When the piston 28 has been placed in the desired position, both the supply valves 38, 40 and the exhaust valve 46 are held closed. The pressure in the pressure chamber 30 is thus kept constant.

Wenn das Einlassventil 24 geöffnet werden soll, wird das Auslassventil 46 geöffnet und die beiden Zufuhrventile 38, 40 bleiben geschlossen.When the inlet valve 24 is to be opened, the outlet valve 46 is opened and the two supply valves 38, 40 remain closed.

Ist der Kolben 28 in seiner Schließstellung und der Verdichter 12 saugt Luft an, entsteht in der Einlassleitung 22 und ein Unterdruck, durch den der Kolben 28 bei geöffnetem Auslassventil 46 in die Öffnungsstellung gesaugt wird. Insbesondere wird über die Auslassleitung 44 Druckfluid aus der Druckkammer 30 gesaugt.If the piston 28 is in its closed position and the compressor 12 sucks in air, a negative pressure is created in the inlet line 22 and , as a result of which the piston 28 is sucked into the open position when the outlet valve 46 is open. In particular, pressurized fluid is sucked out of the pressure chamber 30 via the outlet line 44 .

Wenn das Einlassventil 24 geöffnet ist, saugt der Verdichter 12 Luft an und verdichtet diese, sodass der Druck im Druckluftbehälter 16 steigt.When the inlet valve 24 is open, the compressor 12 sucks in air and compresses it, so that the pressure in the compressed air tank 16 increases.

Abgesehen von einer komplett offenen und einer komplett geschlossenen Stellung kann der Kolben 28 auch in Zwischenstellungen gebracht werden.Aside from a fully open position and a fully closed position, the piston 28 can also be placed in intermediate positions.

Befindet sich der Kolben 28 in einer Zwischenstellung, kann der Kolben 28 weiter in Richtung einer Öffnungsstellung bewegt werden, ohne dass ein Unterdruck erforderlich ist, indem ein geeignetes Druckgleichgewicht eingestellt wird. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass bei geöffnetem Auslassventil 46 die Strömungsgeschwindigkeit der Zuluft zum Verdichter 12 eingestellt wird, indem der Verdichter 12 von der Antriebseinheit 14 mit einer geeigneten Drehzahl angetrieben wird.When the piston 28 is in an intermediate position, the piston 28 can be moved further towards an open position without the need for vacuum by establishing a suitable pressure balance. This is achieved, for example, in that when the outlet valve 46 is open, the flow speed of the supply air to the compressor 12 is adjusted by the compressor 12 being driven by the drive unit 14 at a suitable speed.

Das Druckfluid zur Beaufschlagung der Druckkammer 30 kann über die Druckleitung 34 direkt aus dem Druckluftbehälter 16 abgezweigt werden.The pressure fluid for pressurizing the pressure chamber 30 can be branched off directly from the compressed air tank 16 via the pressure line 34 .

Indem der Drucksensor 52 mit der Steuereinheit 74 gekoppelt ist, ist eine Rückmeldung über den im Druckluftbehälter 16 herrschenden Druck an die Steuereinheit 74 möglich, auf dessen Basis die Steuereinheit 74 die Ventile 38, 40, 46 ansteuern kann.Because the pressure sensor 52 is coupled to the control unit 74, feedback about the pressure prevailing in the compressed air tank 16 is possible for the control unit 74, on the basis of which the control unit 74 can control the valves 38, 40, 46.

Durch die elektrische Vernetzung der Steuereinheit 74 mit den Ventilen 38, 40, 46, der Antriebseinheit 14 und den Drucksensoren 48, 52 ist es möglich, den jeweils benötigten Zuluftstrom durch das Einlassventil 24 mittels des Kolbens 28 einzustellen und gleichzeitig die Drehzahl der Antriebseinheit 14 entsprechend anzupassen.The electrical networking of the control unit 74 with the valves 38, 40, 46, the drive unit 14 and the pressure sensors 48, 52 makes it possible to set the supply air flow required in each case through the inlet valve 24 by means of the piston 28 and at the same time to adjust the speed of the drive unit 14 accordingly to adjust.

Wenn beim Start des Kompressorsystems 10 kein ausreichender Druck im Druckluftbehälter 16 herrscht, um das Einlassventil 24 anzusteuern, kann das im Vorratsbehälter 60 zwischengespeicherte Druckfluid verwendet werden oder Druckfluid von einer externen Druckquelle über die Abzweigung 62 zugeführt werden.If the pressure in the compressed air tank 16 is not sufficient to activate the inlet valve 24 when the compressor system 10 starts, the pressure fluid temporarily stored in the reservoir 60 can be used or pressure fluid can be supplied from an external pressure source via the branch 62 .

Das Rückschlagventil 58 verhindert, dass die im Vorratsbehälter 60 zwischengespeicherte Druckluft zurück in den Druckluftbehälter 16 strömt.The check valve 58 prevents the compressed air temporarily stored in the reservoir 60 from flowing back into the compressed air tank 16 .

Ist der Druck im Druckluftbehälter 16 zu höher als erforderlich, kann bei geöffnetem Abblasventil 70 über die Abblasleitung 72 Druckluft aus dem Druckluftbehälter 16 in die Umgebung abgelassen werden.If the pressure in the compressed air tank 16 is too higher than required, compressed air can be released from the compressed air tank 16 into the environment via the blow-off line 72 when the blow-off valve 70 is open.

Der Druckminderer 56 ist optional und wird dann vorgesehen, wenn das Kompressorsystem 10 hohe Drücke mit bis zu 40 bar erzeugen soll.The pressure reducer 56 is optional and is provided when the compressor system 10 is intended to generate high pressures of up to 40 bar.

In 4 ist die Regelung des Kompressorsystems 10 für verschiedene Betriebszustände I bis V veranschaulicht. Das in 4 dargestellte Diagramm dient lediglich zur Veranschaulichung der Abhängigkeiten der unterschiedlichen Parameter. Die tatsächlichen Werte können je nach Größe des Kompressorsystems 10 und der Regelung im Einzelfall abweichen.In 4 the regulation of the compressor system 10 for different operating states I to V is illustrated. This in 4 The diagram shown is only used to illustrate the dependencies of the different parameters. The actual values may differ depending on the size of the compressor system 10 and the individual control.

An der linken senkrechten Achse ist der Druck in bar aufgetragen. An der rechten senkrechten Achse ist eine Skala zwischen 0 % und 100 % aufgetragen.The pressure in bar is plotted on the left vertical axis. A scale between 0% and 100% is plotted on the right vertical axis.

Im Zustand I befindet sich das Kompressorsystem 10 im Leerlauf. Dieser Zustand liegt direkt beim Start des Kompressorsystems 10 oder im Bereitschaftszustand vor. In diesem Zustand erfolgt keine Druckabnahme am Ausgang 66 des Kompressorsystems 10.In state I, the compressor system 10 is idling. This condition is present when the compressor system 10 is started up or in the standby state. In this state, there is no pressure drop at the outlet 66 of the compressor system 10.

Die Linie A stellt den Druck am Ausgang 66 beziehungsweise den Druck im Druckluftbehälter 16 dar und startet im dargestellten Beispiel bei 2 bar. Dieser Druck wird vom Drucksensor 52 erfasst.The line A represents the pressure at the outlet 66 or the pressure in the compressed air tank 16 and starts at 2 bar in the example shown. This pressure is detected by pressure sensor 52 .

Der Öffnungsgrad des Einlassventils 24 ist durch die Linie B veranschaulicht. Im Zustand I ist das Einlassventil 24 geschlossen.The opening degree of the intake valve 24 is illustrated by line B. FIG. In state I, the inlet valve 24 is closed.

Die am Ausgang 66 entnommene Luftmenge wird durch die Linie C veranschaulicht. Diese liegt im Zustand I bei 0 %.The amount of air extracted at the outlet 66 is illustrated by the line C. In state I, this is 0%.

Die Linie D veranschaulicht die Drehzahl der Antriebseinheit 14. Im veranschaulichten Beispiel liegt diese im Zustand I bei 60 % der maximalen Drehzahl und bleibt bis zu einer Last von 50 % am Ausgang 66 konstant.Line D illustrates the speed of the drive unit 14. In the illustrated example, this is 60% of the maximum speed in state I and remains constant up to a load of 50% at the output 66.

Die Linie E veranschaulicht die Leistung des Verdichters 12, die im Zustand I bei 20 % liegt.Line E illustrates the performance of the compressor 12, which is 20% in state I.

Die Linie F veranschaulicht den Druck zum Regeln des Einlassventils 24, also den Druck in der Druckkammer 30, der von dem Drucksensor 48 gemessen wird. Im Leerlauf liegt dieser Druck bei 2,2 bar.The line F illustrates the pressure for controlling the inlet valve 24, ie the pressure in the pressure chamber 30, which is measured by the pressure sensor 48. When idling, this pressure is 2.2 bar.

Der nächste Zustand II in Richtung Volllast ist die Nichtbelastung. In diesem Zustand produziert das Kompressorsystem 10 Druckluft.The next state II in the direction of full load is no load. In this state, the compressor system 10 produces compressed air.

Wie im Leerlauf wird im Zustand II keine Luft am Ausgang 66 abgenommen, sodass der Druck am Ausgang 66 steigt. Das Einlassventil 24 ist im Zustand II einen Spalt geöffnet.As in idling, no air is removed from outlet 66 in state II, so that the pressure at outlet 66 increases. In state II, the inlet valve 24 is open a gap.

Die Drehzahl der Antriebseinheit 14 bleibt unverändert.The speed of the drive unit 14 remains unchanged.

Die Leistung des Verdichters steigt auf 30 %, da das Kompressorsystem 10 nun Luft verdichtet.The capacity of the compressor increases to 30% as the compressor system 10 is now compressing air.

Der Druck zum Regeln des Einlassventils 24 nimmt leicht ab.The pressure to regulate the intake valve 24 decreases slightly.

An der Grenze zum Betrieb unter Last wird zunächst der Entlastungsbetrieb III erreicht. In diesem Zustand liegt der maximal mögliche Druck am Ausgang 66 an. Es wird jedoch noch keine Druckluft am Ausgang 66 entnommen.At the limit of operation under load, the unloading operation III is reached first. In this state, the maximum possible pressure is present at the outlet 66. However, no compressed air is removed from the outlet 66 yet.

Die Drehzahl der Antriebseinheit 14 ist weiterhin unverändert.The speed of the drive unit 14 is still unchanged.

Die Leistung des Verdichters 12 steigt auf 45 % an, da das Kompressorsystem 10 mehr Luft verdichtet. Der Druck zum Regeln des Einlassventils 24 nimmt weiter ab.Compressor 12 capacity increases to 45% as compressor system 10 compresses more air. The pressure to regulate the intake valve 24 continues to decrease.

Im Zustand IV wird das Kompressorsystem 10 unter einer Last von 10 % betrieben. In diesem Zustand wird 10 % der möglichen Druckluftmenge am Ausgang 66 entnommen.In state IV, the compressor system 10 is operated under a 10% load. In this state, 10% of the possible amount of compressed air at the outlet 66 is removed.

Der Druck am Ausgang 66 ändert sich nun bis zur Volllast nicht mehr.The pressure at the outlet 66 now no longer changes up to full load.

Das Einlassventil 24 öffnet sich zunehmend. Der Druck zum Regeln des Einlassventils 24 nimmt weiter ab.The intake valve 24 opens progressively. The pressure to regulate the intake valve 24 continues to decrease.

Die Drehzahl der Antriebseinheit 14 und die Leistung des Verdichters 12 bleiben konstant.The speed of the drive unit 14 and the power of the compressor 12 remain constant.

Im Volllastbetrieb V wird die gesamte vom Kompressorsystem 10 produzierte Druckluft abgenommen (siehe Linie C). Das Einlassventil 24 ist im Volllastbetrieb maximal geöffnet.In full-load operation V, all of the compressed air produced by the compressor system 10 is removed (see line C). The inlet valve 24 is open to the maximum in full-load operation.

Ab einer Luftabnahme von 50 % steigt die Drehzahl der Antriebseinheit 14 schrittweise auf 100 %. Parallel zur Drehzahl der Antriebseinheit 14 steigt auch die Leistung des Verdichters 12 an. Der Druck zum Regeln des Einlassventils 24 erreicht im Volllastbetrieb V 0 bar.From an air consumption of 50%, the speed of the drive unit 14 gradually increases to 100%. The output of the compressor 12 also increases in parallel with the rotational speed of the drive unit 14 . The pressure for controlling the inlet valve 24 reaches V 0 bar in full-load operation.

Claims

Compressor system (10) with a compressor (12) and an inlet line (22) via which air can be supplied to the compressor (12), wherein an inlet valve (24) is provided in the inlet line (22) and is designed to to regulate supply air flow fed to the compressor (12), wherein the inlet valve (24) comprises a piston (28) which is movably mounted in a valve housing (26) and which, together with the valve housing (26), delimits a pressure chamber (30) which can be acted upon by a pressure fluid in order to move the piston (28), a pressure line (34) connected to a pressure source (36) leading to the pressure chamber (30) and a supply valve (38) being arranged in the pressure line (34), and an outlet line (44) being provided via which pressure fluid can escape from the pressure chamber (30), an outlet valve (46) for opening and closing the outlet line (44) being arranged in the outlet line (44).

Compressor system (10) after claim 1 , characterized in that the outlet line (44) branches off from the pressure line (34) downstream of the supply valve (38) with respect to the flow direction of the pressure fluid from the supply valve (38) to the pressure chamber (30).

Compressor system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet line (44) opens into the inlet line (22) downstream of the inlet valve (24), the supply valve (38) and the outlet valve (46) being arranged such that when the feed valve (38) is open and the outlet valve (46) is closed, the inlet valve (24) can be closed and when the feed valve (38) is closed and the outlet valve (46) is open, the inlet valve (24) can be opened, with the inlet valve (24) being opened Fluid is sucked out of the pressure chamber (30) via the negative pressure in the inlet line (22).

Compressor system (10) after claim 1 or 2 , characterized in that the outlet line (44) ends open to the atmosphere.

Compressor system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a further supply valve (40), which has a larger valve cross section than the first supply valve (38), is arranged parallel to the supply valve (38) in a bypass line (42).

Compressor system (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that a pressure sensor (48) is provided to measure a pressure in the pressure chamber (30).

Compressor system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a compressed air tank (16) is provided, which is flow-connected to the compressor (12) via a connecting line (20), the pressure line (34) starting from the compressed air tank (16 ) to the pressure chamber (30).

Compressor system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure reducer (56) is provided in the pressure line (34) upstream of the supply valve (38).

Compressor system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a check valve (58) is provided in the pressure line (34) upstream of the supply valve (38), a reservoir ( 60) is provided, in which pressure fluid can be temporarily stored, and/or between the supply valve (38) and the check valve (58) there is a branch to an external pressure source.

Compressor system (10) after claim 9 , characterized in that the reservoir (60) is flow-connected to an outlet (66) of the compressor system (10), in particular to an outlet (66) of the compressed air tank (16).

Compressor system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the first supply valve (38), the outlet valve (46) and/or the supply valve (40) in the bypass line (42) are solenoid valves.

Compressor system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a control unit (74) is provided which is set up to control the first supply valve (38), the outlet valve (46) and/or the supply valve (40) in the bypass line ( 42) based on a pressure in the pressure chamber (30), a speed of a drive unit (14) for driving the compressor (12), and/or a pressure in the compressed air tank (16).