DE102021121592A1

DE102021121592A1 - Low-noise piston compressor

Info

Publication number: DE102021121592A1
Application number: DE102021121592.7A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Bredel
Original assignee: Fbz GmbH
Current assignee: Fbz GmbH
Priority date: 2021-08-19
Filing date: 2021-08-19
Publication date: 2023-02-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor mit mindestens einem in mindestens einer Zylinderlaufbuchse geführten, oszillierend bewegten Kolben, wobei die Zylinderlaufbuchse einseitig durch eine Ventilsitzplatte abgeschlossen ist, so dass durch den Kolben, die Zylinderlaufbuchse und die Ventilsitzplatte ein Verdichtungsraum gebildet ist, wobei die Ventilsitzplatte mindestens ein Saugventil und mindestens ein Druckventil aufweist, die je eine Ventilöffnung und ein daran angeordnetes Ventilblatt umfassen, und wobei die Ventilsitzplatte eine Sandwichplatte ist, die zwei voneinander beabstandete Deckplatten sowie eine zwischen den beiden Deckplatten angeordnete Zwischenplatte aus einem fluiddurchlässigen Werkstoff umfasst, oder/und die Ventilöffnungen mit einem fluiddurchlässigen Werkstoff ausgefüllt sind.The invention relates to a piston compressor with at least one oscillating piston guided in at least one cylinder liner, the cylinder liner being closed off on one side by a valve seat plate, so that a compression chamber is formed by the piston, the cylinder liner and the valve seat plate, the valve seat plate having at least one suction valve and has at least one pressure valve, each comprising a valve opening and a valve sheet arranged thereon, and wherein the valve seat plate is a sandwich plate which comprises two cover plates spaced apart from one another and an intermediate plate made of a fluid-permeable material arranged between the two cover plates, and/or the valve openings with are filled with a fluid-permeable material.

Description

Die Erfindung betrifft einen geräuscharmen Kolbenkompressor gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a low-noise piston compressor according to the preamble of claim 1.

Nutzfahrzeuge besitzen üblicherweise eine Druckluftanlage mit mindestens einem Drucklufterzeuger, mindestens einem Druckluftspeicher und mindestens einem Druckluftverbraucher, die untereinander mittels Druckluftleitungen verbunden sind. Beispielsweise sind bei Lastkraftwagen und Bussen üblicherweise die Bremsen druckluftbetrieben, so dass die Bremsen, genauer gesagt die Bremszylinder der Radbremsen, als Druckluftverbraucher wirken. Auch die Federung dieser Fahrzeuge kann nach dem Stand der Technik mit Druckluft realisiert sein. Andere Beispiele für Druckluftverbraucher sind die Türen von Bussen, genauer gesagt die Pneumatikzylinder, die das Öffnen und Schließen der Türen bewirken. Als Drucklufterzeuger werden Kompressoren verschiedener Bauart verwendet.Commercial vehicles usually have a compressed air system with at least one compressed air generator, at least one compressed air reservoir and at least one compressed air consumer, which are connected to one another by means of compressed air lines. For example, in trucks and buses, the brakes are usually operated with compressed air, so that the brakes, more precisely the brake cylinders of the wheel brakes, act as compressed air consumers. According to the state of the art, the suspension of these vehicles can also be realized with compressed air. Other examples of compressed air consumers are the doors of buses, more specifically the pneumatic cylinders that cause the doors to open and close. Compressors of various designs are used as compressed air generators.

Bei Kolbenkompressoren wird Luft in eine Kammer angesaugt und durch die Bewegungen des Kolbens darin verdichtet. Hat der Druck in der Kammer das gewünschte Druckverhältnis erreicht, wird die verdichtete Luft in das angeschlossene Auslasssystem abgegeben oder in einem Druckluftbehälter gespeichert. Im Nutzfahrzeugbau wurden bisher am häufigsten Kolbenkompressoren eingesetzt, weil sie bei einer Auslastung von 60-70%, intermittierendem Bedarf und der Kompensation von Lastspitzen ihre Stärken zeigen. Sie sind ideal einsetzbar bei kleineren Liefermengen und gelegentlichem Druckluftbedarf, häufigen Lastwechseln sowie hohem Druckbedarf. Durch ihre geringe Größe und Gewicht sind sie mobil einsetzbar. Der Nachteil von Kolbenkompressoren jedoch besteht in der relativ starken Geräuschentwicklung.With piston compressors, air is drawn into a chamber and compressed by the movements of the piston. When the pressure in the chamber has reached the desired pressure ratio, the compressed air is released into the connected exhaust system or stored in a compressed air tank. Piston compressors have been used most frequently in commercial vehicle construction because they show their strengths with a utilization of 60-70%, intermittent demand and the compensation of peak loads. They are ideal for use with smaller delivery quantities and occasional compressed air requirements, frequent load changes and high pressure requirements. Due to their small size and weight, they can be used on the go. The disadvantage of piston compressors, however, is the relatively high noise level.

Im Zuge der Abwendung vom herkömmlichen Antrieb durch Verbrennungsmotoren und der damit einhergehenden allmählichen Durchsetzung des Elektroantriebs auch bei Nutzfahrzeugen wird die Geräuschentwicklung auch des Drucklufterzeugers zu einem immer wichtigeren Thema. Während bisher die vom Kolbenkompressor ausgehenden Geräusche hingenommen wurden, weil der Verbrennungsmotor selbst beträchtliche Geräuschemissionen verursachte, hat sich dies mit der Umstellung auf elektrische Antriebe gewandelt.In the course of turning away from the conventional drive with combustion engines and the accompanying gradual acceptance of the electric drive in commercial vehicles as well, the noise development of the compressed air generator is becoming an increasingly important issue. While the noise emitted by the piston compressor was previously accepted because the internal combustion engine itself caused considerable noise emissions, this has changed with the switch to electric drives.

Aus diesem Grund werden bei elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugen vermehrt Schraubenkompressoren verwendet, die kontinuierlich verdichten und daher eine geringere Geräuschentwicklung aufweisen. Allerdings sind Schraubenkompressoren im Vergleich mit Kolbenkompressoren vergleichsweise teuer und schwer. Außerdem ist der Verschleiß der Reibpaare Schraube und Gehäusewand deutlich höher. Zudem müssen Schraubenkompressoren für die in Frage kommenden Einsatzfälle ölüberflutet gefahren werden, was zu einer hohen Umweltbelastung führt.For this reason, screw compressors are increasingly being used in electrically driven commercial vehicles, which compress continuously and therefore produce less noise. However, screw compressors are comparatively expensive and heavy compared to piston compressors. In addition, the wear of the friction pairs screw and housing wall is significantly higher. In addition, screw compressors for the applications in question have to be operated with oil flooding, which leads to a high level of environmental pollution.

Der nachfolgend beschriebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorteile der Kolbenkompressoren auch für elektrisch angetriebene Fahrzeuge nutzbar zu machen und sie zu diesem Zwecke dahingehend zu verbessern, dass sie im Betrieb leiser sind als bisher bekannte Kolbenkompressoren. Die Fertigung der Hubkolbenkompressoren ist unkompliziert, viele Bauteile sind Standardbauteile. Die Masse und Kosten sind bezogen auf die Förderleistung geringer. Die Lebensdauer ist auf Grund des geringeren Verschleißes hoch.The object of the invention described below is therefore to utilize the advantages of the piston compressors for electrically driven vehicles as well and to improve them to the effect that they are quieter in operation than previously known piston compressors. The production of the reciprocating compressors is uncomplicated, many components are standard components. The mass and costs are lower in relation to the conveying capacity. The service life is high due to the lower wear.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Geräuschentwicklung von Kolbenkompressoren zwei Hauptursachen hat. Die erste Ursache ist in der zyklischen Arbeitsweise zu sehen, die dazu führt, dass bei jedem Kolbenhub kurz vor dem oberen Totpunkt des Kolbens komprimierte Luft stoßweise explosionsartig durch Ventilöffnungen der Ventilsitzplatte abgegeben wird, wobei die hohe Strömungsgeschwindigkeit der ausströmenden Luft sowie die sich am Rand der Ventilöffnung bildenden Turbulenzen der Luftströmung die akustisch wirksamen Schwingungen verursacht. Die zweite Ursache für die Geräuschentwicklung von Kolbenkompressoren liegt darin, dass die Ventile beim Schließen mit hoher Geschwindigkeit auf die Ventilsitzplatte schlagen und diese dadurch zum Schwingen bringen, was ebenfalls zu lauten Geräuschen führt.The invention is based on the finding that the noise generated by piston compressors has two main causes. The first cause can be seen in the cyclic operation, which means that with each piston stroke shortly before the top dead center of the piston, compressed air is released in bursts and explosively through the valve openings of the valve seat plate, with the high flow rate of the outflowing air and the pressure on the edge of the Valve opening forming turbulence in the air flow causes the acoustically effective vibrations. The second cause of the noise from piston compressors is that the valves hit the valve seat plate at high speed when they close, causing it to vibrate, which also leads to loud noises.

Die Ventilsitzplatte ist üblicherweise eine massive Metallplatte, die beispielsweise aus Stahl, Grauguss oder einem verlöteten Blechpaket gefertigt sein kann und die Ventilöffnungen für Einlass- und Auslassventile aufweist. In manchen Fällen sind im Innern der Platte Kühlkanäle angelegt. Auf der Oberseite der Ventilsitzplatte befinden sich ein oder mehrere Auslassventile (Druckventile), auf der Unterseite befinden sich ein oder mehrere Einlassventile (Saugventile).The valve seat plate is usually a solid metal plate, which can be made of steel, cast iron or a soldered laminated core, for example, and has valve openings for inlet and outlet valves. In some cases, cooling channels are created inside the plate. One or more outlet valves (pressure valves) are located on the upper side of the valve seat plate, and one or more inlet valves (suction valves) are located on the underside.

Die Ventile sind oftmals als Flatterventile (reed valve) ausgeführt, bei denen ein an einer Ventilöffnung der Ventilsitzplatte (valve plate) angebrachtes Ventilblatt (reed) eine Strömung durch die Ventilöffnung (valve hole) in einer Richtung ermöglicht und in der anderen Richtung verhindert (Rückschlagventil, check valve), wobei das Ventilblatt bei der zyklischen Umkehr der Druckverhältnisse beiderseits des Ventils zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung hin und her flattert.The valves are often designed as reed valves, in which a valve sheet (reed) attached to a valve opening of the valve seat plate (valve plate) allows flow through the valve opening (valve hole) in one direction and prevents flow in the other direction (check valve). , check valve), the valve sheet fluttering back and forth between an open position and a closed position during the cyclic reversal of the pressure conditions on both sides of the valve.

Der Nachteil des Standes der Technik besteht darin, dass durch das Aufschlagen der Ventile auf die Ventilsitzplatte, genauer gesagt auf den Rand der Ventilöffnung, eine sehr große Schalleistung erzeugt wird, die durch die Ventilsitzplatte nicht absorbiert oder gedämpft wird.The disadvantage of the prior art is that by opening the Ven tile on the valve seat plate, more precisely on the edge of the valve opening, a very large sound power is generated, which is not absorbed or damped by the valve seat plate.

Zur Behebung dieser Nachteile wird bei einem Kolbenkompressor mit einer Ventilsitzplatte mit Ventilen, die je eine Ventilöffnung und ein daran angeordnetes Ventilblatt umfassen, vorgeschlagen, dass die Ventilsitzplatte eine Sandwichplatte ist, die zwei voneinander beabstandete Deckplatten sowie eine zwischen den beiden Deckplatten angeordnete, fluiddurchlässige Zwischenplatte umfasst. Dabei soll der Begriff „fluiddurchlässig“ als „durchlässig für Gase und Flüssigkeiten“, beispielsweise für Luft, Wasser, Kältemittelgemische, Öl usw., verstanden werden.To eliminate these disadvantages, it is proposed in a piston compressor with a valve seat plate with valves, each comprising a valve opening and a valve sheet arranged thereon, that the valve seat plate is a sandwich plate which comprises two cover plates spaced apart from one another and a fluid-permeable intermediate plate arranged between the two cover plates . The term “fluid-permeable” should be understood as “permeable to gases and liquids”, for example air, water, refrigerant mixtures, oil, etc.

Beispielsweise kann die Zwischenplatte aus einem fluiddurchlässigen Metallwerkstoff gefertigt sein. Fluiddurchlässige Metallwerkstoffe sind Metalle oder Legierungen, die Poren aufweisen und dadurch für Gase wie Luft und Flüssigkeiten wie Wasser durchlässig sind. For example, the intermediate plate can be made of a fluid-permeable metal material. Fluid-permeable metal materials are metals or alloys that have pores and are therefore permeable to gases such as air and liquids such as water.

Verschiedene Arten von porösen Metallwerkstoffen sind am Markt verfügbar. Besonders geeignet sind Aluminium und seine Legierungen, jedoch werden auch andere Metalle und deren Legierungen verwendet. Beispielsweise gibt es gesinterte und gegossene offenporige Metallstrukturen, z.B. aus Aluminium, Kupfer, Magnesium oder Zink. Die Herstellung erfolgt durch Expandieren mittels eines Treibmittels oder durch Sintern von Metallpartikeln oder durch ein Platzhalterverfahren, bei dem Salzgranulat in eine Metallgussmatrix eingebettet und anschließend ausgewaschen wird.Various types of porous metal materials are available on the market. Aluminum and its alloys are particularly suitable, but other metals and their alloys are also used. For example, there are sintered and cast open-pored metal structures, e.g. made of aluminum, copper, magnesium or zinc. It is manufactured by expanding using a blowing agent or by sintering metal particles or using a placeholder process in which salt granules are embedded in a cast metal matrix and then washed out.

Poröse Metallwerkstoffe zeichnen sich durch niedrige Dichten, hohe spezifische Steifigkeiten, ein gutes Energieaufnahmevermögen und gute Dämpfungseigenschaften aus. Sie besitzen große Oberflächen, eine gute mechanische und thermische Stabilität sowie gute Wärmeleitfähigkeit. Die innere Struktur der Schäume führt zu intensiven Kontakt- und Austauschbedingungen mit umgebenden Fluiden und einen sehr guten Wärmeübergang.Porous metal materials are characterized by low densities, high specific stiffness, good energy absorption capacity and good damping properties. They have large surfaces, good mechanical and thermal stability and good thermal conductivity. The internal structure of the foams leads to intensive contact and exchange conditions with the surrounding fluids and a very good heat transfer.

Anstelle von porösen Metallwerkstoffen können auch andere Materialien mit porösen Eigenschaften, wie beispielsweise Sintermaterialien aus metallischen oder nichtmetallischen, beispielsweise keramischen, Grundwerkstoffen, die ähnliche Eigenschaften bezüglich Fluiddurchlässigkeit für Luft, Wasser, Kältemittelgemische, Öl usw. aufweisen, ersetzt werden. Alternativ kann die Zwischenplatte auch durch eine zwischen den beiden Deckplatten angeordnete Füllung aus kleinen Kugeln, die beispielsweise aus Metall, Glas, Keramik oder Kunststoff oder Mischungen daraus bestehen können, gebildet sein. Diese Kugeln können beispielsweise miteinander verschweißt oder verklebt oder durch Sintern verbunden sein. Aber auch eine lose Schüttung dieser Kugeln zwischen den beiden Deckplatten soll als fluiddurchlässige Zwischenplatte im Sinne der Patentansprüche aufgefasst werden.Instead of porous metal materials, other materials with porous properties, such as sintered materials made of metallic or non-metallic, for example ceramic, base materials that have similar properties in terms of fluid permeability for air, water, refrigerant mixtures, oil, etc., can also be substituted. Alternatively, the intermediate plate can also be formed by a filling of small spheres arranged between the two cover plates, which can consist, for example, of metal, glass, ceramics or plastic or mixtures thereof. These balls can, for example, be welded or glued together or connected by sintering. However, a loose bed of these balls between the two cover plates should also be considered as a fluid-permeable intermediate plate within the meaning of the patent claims.

Eine erste Lösung des Problems besteht somit darin, dass die neue Ventilsitzplatte aus einer oberen Deckplatte, aus einer fluiddurchlässigen Zwischenplatte, und aus einer unteren Deckplatte besteht. Die beiden Deckplatten können dünn ausgeführt werden. Beispielsweise können die Deckplatten eine Dicke im Bereich von 0,25 mm bis 5 mm, bevorzugt im Bereich zwischen 1 mm und 3 mm, aufweisen. Die Deckplatten und die Zwischenplatte können beispielsweise miteinander verklebt sein, dies ist jedoch nicht zwingend notwendig.A first solution to the problem is that the new valve seat plate consists of an upper cover plate, a fluid-permeable intermediate plate, and a lower cover plate. The two cover plates can be made thin. For example, the cover plates can have a thickness in the range from 0.25 mm to 5 mm, preferably in the range between 1 mm and 3 mm. The cover plates and the intermediate plate can be glued together, for example, but this is not absolutely necessary.

Diese Sandwich-Plattenkonstruktion ist schallabsorbierend. Ein zweiter wesentlicher Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass die Zwischenplatte aufgrund ihrer Fluiddurchlässigkeit vollständig vom Kühlwasser durchströmt werden kann, was zu einer deutlich besseren Kühlung der Ventilsitzplatte führt.This sandwich panel construction is sound-absorbing. A second essential advantage of this solution is that the intermediate plate can be completely flowed through by the cooling water due to its fluid permeability, which leads to a significantly better cooling of the valve seat plate.

Hierzu kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Ventilsitzplatte an ihren Stirnseiten sowie in den Ventilöffnungen eine fluiddichte Begrenzung aufweist und mindestens zwei Kühlmittelanschlüsse aufweist, von denen einer der Einspeisung und der andere der Ausleitung des Kühlmittels dient.For this purpose, it can advantageously be provided that the valve seat plate has a fluid-tight boundary on its end faces and in the valve openings and has at least two coolant connections, one of which serves to feed in and the other to discharge the coolant.

Eine gute Kühlung des Kompressors, und damit auch der Ventilsitzplatte, ist wegen der Beziehung $Dichte \times Volumenstrom = Massestrom$

ein entscheidender Faktor für die Effizienz eines Luftkompressors. Je höher die Temperatur, desto geringer die Dichte der Luft und damit der Massestrom, der ja letztlich das Ziel der Arbeit des Kompressors ist.A good cooling of the compressor, and therefore also of the valve seat plate, is because of the relationship

density \times flow rate = mass flow

a crucial factor in the efficiency of an air compressor. The higher the temperature, the lower the density of the air and thus the mass flow, which is ultimately the goal of the compressor's work.

Wenn die Ventilsitzplatte effektiv gekühlt wird, kann vorteilhaft weiter vorgesehen sein, dass die Deckplatten der Ventilsitzplatte oder/und die Ventilblätter der Einlass- und Auslassventile aus einem nichtmetallischen Werkstoff gefertigt sind. Sie können beispielsweise aus einem Polymerwerkstoff oder Karbon gefertigt sein. Diese Maßnahme kann die Schallemissionen weiter verringern, weil diese Materialien ein anderes Schwingungsverhalten haben als Metallwerkstoffe.If the valve seat plate is effectively cooled, it can advantageously also be provided that the cover plates of the valve seat plate and/or the valve leaves of the inlet and outlet valves are made from a non-metallic material. For example, they can be made of a polymer material or carbon. This measure can further reduce noise emissions because these materials have a different vibration behavior than metal materials.

Um die Geräuschentwicklung des Kompressors weiter zu vermindern kann alternativ oder zusätzlich gemäß einer zweiten Lösung des Problems vorgesehen sein, dass die Ventilöffnungen mit einem fluiddurchlässigen Werkstoff ausgefüllt sind.In order to further reduce the noise of the compressor, alternatively or additionally, according to a second solution of the Prob lems be provided that the valve openings are filled with a fluid-permeable material.

Die Füllung der Ventilöffnungen mit einem fluiddurchlässigen Werkstoff wirkt schallmindernd, und zwar einerseits dadurch, dass das durch den fluiddurchlässigen Werkstoff hindurchtretende Gas nicht mehr als kompakte Strömung an einer Kante verwirbelt wird, wodurch die Bildung von Turbulenzen verhindert wird. Andererseits schlägt das Ventilblatt nicht mehr nur auf den Rand der Ventilöffnung, sondern trifft vollflächig auf den porösen Werkstoff, wodurch ebenfalls eine Reduzierung der Schalleistung erzielt wird. Der Luftstrom wird gleichmäßiger über die gesamte Querschnittsfläche verteilt, was zu einer Reduzierung der Turbulenzen und in der Folge zur Geräuschminderung führt. Es erfolgt eine Dissipation der Strömung. Dadurch wird ein Teil der kinetischen Energie der Luftströmung, die sonst zu erhöhter Schallemission führt, in Wärmeenergie umgesetzt.Filling the valve openings with a fluid-permeable material has a noise-reducing effect, on the one hand because the gas passing through the fluid-permeable material is no longer swirled as a compact flow at an edge, which prevents the formation of turbulence. On the other hand, the valve sheet no longer just hits the edge of the valve opening, but hits the porous material over its entire surface, which also reduces the noise level. The air flow is distributed more evenly over the entire cross-sectional area, which leads to a reduction in turbulence and, as a result, noise reduction. The flow is dissipated. As a result, part of the kinetic energy of the air flow, which would otherwise lead to increased noise emissions, is converted into thermal energy.

Die Ausführung der Ventilsitzplatte als Sandwichplatte mit einer fluiddurchlässigen Zwischenplatte einerseits, und die Ausfüllung der Ventilöffnungen durch fluiddurchlässiges Material andererseits, sind zwei Ansätze zur Lösung desselben Problems, nämlich der unerwünschten Geräuschentwicklung von Kolbenkompressoren, die mit gleichen Mitteln, nämlich der Verwendung eines fluiddurchlässigen Werkstoffs an oder in der Ventilsitzplatte, das Problem lösen. Dabei erzielt eine kombinierte Anwendung beider Lösungsansätze das beste Gesamtergebnis, jedoch führt bereits die Anwendung eines der beiden Ansätze zu einer signifikanten Verminderung der Geräuschentwicklung.The design of the valve seat plate as a sandwich plate with a fluid-permeable intermediate plate on the one hand, and the filling of the valve openings with fluid-permeable material on the other hand, are two approaches to solving the same problem, namely the undesirable noise development of piston compressors, which can be solved with the same means, namely the use of a fluid-permeable material on or in the valve seat plate, solve the problem. A combined application of both approaches achieves the best overall result, but the application of one of the two approaches leads to a significant reduction in noise development.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungsfiguren näher erläutert. Dabei zeigen

1 eine Ventilsitzplatte in Sandwichbauweise,
2 eine Ventilsitzplatte mit einem Flatterventil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
3 eine Ventilsitzplatte mit einem Flatterventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 ein Detail des Ventils gemäß 3,
5 eine Ventilsitzplatte mit einem Flatterventil gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments and the associated drawing figures. show it

1 a valve seat plate in sandwich construction,
2 a valve seat plate with a reed valve according to a first embodiment,
3 a valve seat plate with a reed valve according to a second embodiment,
4 a detail of the valve according to 3 ,
5 a valve seat plate with a reed valve according to a third embodiment.

1 zeigt den ersten erfindungsgemäßen Lösungsansatz am Beispiel einer Ventilsitzplatte 1, bei der zwischen zwei Deckplatten 2 eine poröse Zwischenplatte 3 aus einem fluiddurchlässigen Metallmaterial angeordnet ist. Die beiden Deckplatten 2 sind im Stirnbereich der Ventilsitzplatte 1 umlaufend durch eine stirnseitige Begrenzung 4 miteinander verbunden. Die Ventilsitzplatte 1 enthält diverse Bohrungen, die als Ventilöffnungen 5 sowie zur Aufnahme von Schrauben 11 dienen, mit denen die Ventilblätter 8 und die Ventilbegrenzer 10 mittels Muttern 12 an der Ventilsitzplatte 1 befestigt sind. Diese Bohrungen weisen jeweils eine Rohrhülse auf, die als fluiddichte Öffnungsbegrenzung 6 dienen. Außerdem weist die Ventilsitzplatte 1 mehrere Kühlmittelanschlüsse 13 auf. 1 shows the first approach according to the invention using the example of a valve seat plate 1 in which a porous intermediate plate 3 made of a fluid-permeable metal material is arranged between two cover plates 2 . The two cover plates 2 are connected to one another in the end region of the valve seat plate 1 by a boundary 4 on the end face. The valve seat plate 1 contains various bores which serve as valve openings 5 and for receiving screws 11 with which the valve leaves 8 and the valve limiters 10 are fastened to the valve seat plate 1 by means of nuts 12 . These bores each have a tubular sleeve that serves as a fluid-tight opening limit 6 . In addition, the valve seat plate 1 has a plurality of coolant connections 13 .

Die poröse Zwischenplatte dämpft die durch das Aufschlagen der Ventilblätter 8 auf die Ventilsitzplatte 1 erzeugten Geräuschemissionen. Gleichzeitig kann die Ventilsitzplatte 1 mittels der Kühlmittelanschlüsse 13 und dem fluiddurchlässigen Metallmaterial der Zwischenplatte 3 effektiv gekühlt werden, wodurch der Kompressor effizienter wird. Außerdem wird es dadurch ermöglicht, die Deckplatten 2 aus einem nichtmetallischen Material zu fertigen. Dasselbe gilt für die Ventilblätter 8.The porous intermediate plate dampens the noise emissions generated by the impact of the valve leaves 8 on the valve seat plate 1. At the same time, the valve seat plate 1 can be effectively cooled by means of the refrigerant ports 13 and the fluid-permeable metal material of the intermediate plate 3, thereby making the compressor more efficient. In addition, this makes it possible to manufacture the cover plates 2 from a non-metallic material. The same applies to the valve sheets 8.

Die 2 bis 5 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Flatterventilen gemäß dem zweiten Lösungsansatz, bei denen die die Ventilöffnungen 5, d.h. die Durchgangsbohrungen für die Luft (Druck-und Saugbohrungen) der Ventilsitzplatte 1, mit einem fluiddurchlässigen Metallmaterial 7, beispielsweise einem porösen Aluminiummaterial, gefüllt sind, wodurch die Strömungsverteilung führt gleichmäßiger wird und die Druckverluste bei der Durchströmung der Ventilöffnungen 5 geringer werden, was wiederum zu einer Effizienzsteigerung der Arbeit des Kompressors führt.The 2 until 5 show various embodiments of reed valves according to the second approach, in which the valve openings 5, ie the through holes for the air (pressure and suction holes) of the valve seat plate 1, are filled with a fluid-permeable metal material 7, for example a porous aluminum material, whereby the flow distribution leads becomes more even and the pressure losses in the flow through the valve openings 5 are lower, which in turn leads to an increase in the efficiency of the work of the compressor.

In 2 ist eine Ventilsitzplatte 1 dargestellt, bei der eine Ventilöffnung 5 mit einem deutlich größeren Durchmesser als sonst üblich ausgeführt ist. Diese Ventilöffnung 5 ist mit einer porösen Füllung 7 gefüllt, die in einem geschlossenen Ring 6 angeordnet ist, welcher in die Ventilöffnung 5 eingesetzt wird. Über der so gefüllten Ventilöffnung 5 sind ein zungenförmiges Ventilblatt 8 und ein Ventilbegrenzer 10 angeordnet und mittels einer Schraube 11 und einer Mutter 12 mit der Ventilsitzplatte 1 verschraubt.In 2 a valve seat plate 1 is shown in which a valve opening 5 is designed with a significantly larger diameter than usual. This valve opening 5 is filled with a porous filling 7 arranged in a closed ring 6 which is inserted into the valve opening 5 . A tongue-shaped valve sheet 8 and a valve limiter 10 are arranged above the valve opening 5 filled in this way and are screwed to the valve seat plate 1 by means of a screw 11 and a nut 12 .

3 zeigt eine spezielle kreisrunde Ausführung eines Ventileinsatzes 15, der an seiner Außenseite ein Gewinde aufweist, um es in eine Gewindebohrung einer Ventilsitzplatte einzuschrauben. Der Ventileinsatz 15 weist eine sehr große, kreisrunde Ventilöffnung 5 auf, in der mittig ein kreisrunder Gewindeeinsatz 16 angeordnet ist, an dem mittels einer Schraube 11 ein kreisrundes Ventilblatt 8, eine Ventilfeder 9 und ein Ventilbegrenzer 10 befestigt sind. Der zwischen Ventileinsatz 15 und Gewindeeinsatz 16 verbleibende Raum der Ventilöffnung 5 ist mit einer porösen Füllung 7 gefüllt, die für eine gleichmäßigere Strömung und geringe Geräuschemissionen sorgt. 3 shows a special circular design of a valve insert 15, which has a thread on its outside in order to screw it into a threaded hole in a valve seat plate. The valve insert 15 has a very large, circular valve opening 5 in which a circular threaded insert 16 is arranged in the center, to which a circular valve sheet 8, a valve spring 9 and a valve limiter 10 are fastened by means of a screw 11. The space of the valve opening 5 remaining between the valve insert 15 and the threaded insert 16 is filled with a porous filling 7 which ensures a more even flow and low noise emissions.

Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Geräuschentwicklung kann strömungstechnisch beispielsweise dadurch erreicht werden, dass möglichst alle von der Luft umströmte Kanten abgerundet sind, wie in 4 beispielhaft für die in 3 dargestellte Ausführungsform gezeigt ist. A further improvement in terms of noise development can be achieved in terms of flow technology, for example, by rounding off as many edges as possible around which the air flows, as in 4 exemplary for the in 3 illustrated embodiment is shown.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 sind auf einer Ventilsitzplatte 1 über einer Ventilöffnung 5, die eine poröse Füllung 7 aufweist, eine Dichtung 14, ein Ventilblatt 8, eine Ventilfeder 9 und ein Ventilbegrenzer 10 mittels zweier Schrauben 11 befestigt.In the embodiment according to 5 are fixed on a valve seat plate 1 via a valve opening 5, which has a porous filling 7, a gasket 14, a valve sheet 8, a valve spring 9 and a valve limiter 10 by means of two screws 11.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ventilsitzplatte besteht zumindest teilweise aus einem fluiddurchlässigen Werkstoff, und zwar beispielsweise im Innern der Ventilsitzplatte oder/und im Innern eines oder mehrerer Ventile, und führt dadurch zunächst zu geringeren Geräuschentwicklung.The valve seat plate proposed according to the invention consists at least partially of a fluid-permeable material, for example in the interior of the valve seat plate and/or in the interior of one or more valves, and as a result initially leads to lower noise development.

In einer ersten Ausgestaltung, bei der die Ventilsitzplatte eine Zwischenplatte aus porösem Werkstoff, beispielsweise Aluminium, und zwei Deckplatten umfasst, ermöglicht die vorgeschlagene Lösung darüber hinaus eine effektive Kühlung der Ventilsitzplatte, wodurch die Effektivität des Kolbenkompressors erhöht wird.In a first embodiment, in which the valve seat plate comprises an intermediate plate made of porous material, for example aluminum, and two cover plates, the proposed solution also enables the valve seat plate to be cooled effectively, thereby increasing the effectiveness of the piston compressor.

Alternativ oder zusätzlich können die Ventilöffnungen (Druck- und Saugbohrung ebenfalls mit einem fluiddurchlässigen Werkstoff, beispielsweise porösem Aluminium, gefüllt sein. Besonders vorteilhaft ist die Kombination beider Lösungsansätze, die zu folgenden Effekten führt:

• Starke Reduzierung des Lärms - das ist für E -Fahrzeuge ein entscheidendes Kriterium,
• Deutliche Erhöhung der Effizienz des Kolbenkompressors durch wesentlich bessere Kühlung, und
• Reduzierung der Druckverluste bei der Durchströmung der Druck -und Saugbohrungen durch die komprimierte bzw. angesaugte Luft.

Alternatively or additionally, the valve openings (pressure and suction bores) can also be filled with a fluid-permeable material, such as porous aluminum. The combination of both approaches is particularly advantageous, which leads to the following effects:

• Significant noise reduction - this is a decisive criterion for e-vehicles,
• Significant increase in the efficiency of the piston compressor through significantly better cooling, and
• Reduction of the pressure losses when the compressed or sucked air flows through the pressure and suction bores.

BezugszeichenlisteReference List

11: Ventilsitzplattevalve seat plate
22: Deckplattecover plate
33: Poröse ZwischenplattePorous intermediate plate
44: Stirnseitige BegrenzungFrontal limitation
55: Ventilöffnungvalve opening
66: Ventilöffnungsbegrenzungvalve opening limitation
77: Poröse FüllungPorous filling
88th: Ventilblattvalve sheet
99: Ventilfedervalve spring
1010: Ventilbegrenzervalve limiter
1111: Schraubescrew
1212: MutterMother
1313: Kühlmittelanschlusscoolant connection
1414: Dichtungpoetry
1515: Ventileinsatzvalve core
1616: Gewindeeinsatzthreaded insert

Claims

Piston compressor with at least one oscillating piston guided in at least one cylinder liner, the cylinder liner being closed off on one side by a valve seat plate (1), so that a compression space is formed by the piston, the cylinder liner and the valve seat plate (1), the valve seat plate ( 1) has at least one suction valve and at least one pressure valve, each comprising a valve opening (5) and a valve sheet (8) arranged thereon, characterized in that the valve seat plate (1) and/or at least one valve consists at least partially of a fluid-permeable material .

Piston compressor after claim 1 , in which the valve seat plate (1) is a sandwich plate which comprises two cover plates (2) spaced apart from one another and an intermediate plate (3) made of a fluid-permeable material and arranged between the two cover plates (2).

Piston compressor after claim 2 , in which the valve seat plate (1) has fluid-tight boundaries (4, 6) on its end faces and in the valve openings and has at least two coolant connections (13).

Piston compressor according to one of Claims 1 until 3 , in which the cover plates (2) are made of a non-metallic material.

Piston compressor according to one of Claims 1 until 4 , in which the valve openings (5) are filled with a fluid-permeable material (7).

Piston compressor according to one of Claims 1 until 5 , in which the valve leaves (8) are made of a non-metallic material.

Piston compressor according to one of Claims 1 until 6 , in which the edges around which the compressed air flows are rounded.

Piston compressor according to one of Claims 1 until 7 , in which the fluid-permeable material (3, 7) is porous aluminum.

Piston compressor according to one of Claims 1 until 7 , in which the fluid-permeable material (3, 7) is porous ceramic sintered material.

Piston compressor according to one of Claims 1 until 7 , in which the fluid-permeable material (3, 7) is an arrangement of balls made of metallic and/or non-metallic balls.