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Kolbenkompressor mit Flüssigkeitskühlung Die Erfindung bezieht sich
auf einen Kolbenkompressor mit Flüssigkeitskühlung und mit je einem Saug- und einem
Druckventil, welche in einem gemeinsamen plattenförmigen Ventilgehäuse angeordnet
sind, daß an seinem äußeren Rand zwischen Zylinder und Zylinderkopf eingespannt
ist und im Bereich dieser Einspannung Durchtrittsöffnungen für den Übertritt des
Kühlmittels aus dem Kühlmantel des Zylinders in den Kühlmittelraurn des Zylinderkopfes
aufweist.
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Die insbesondere bei Kompressoren für hohe Drücke und hohe Drehzahlen
maßgebliche Forderung guter Kühlung des Auslaßventiles und damit der verdichteten
Luft hat zu zahlreichen Vorschlägen hinsichtlich der Kühlung geführt, die jedoch
außer der Schwierigkeit großer Kompliziertheit des Verdichters, die insbesonders
auf eine große Anzahl von Dichtflächen für das Kühlmittel zurückzuführen ist, noch
den Mangel aufweisen, daß das erwähnte Kühlmittel an das Saugventil gelangt, dieses
aufheizt, dadurch die angesaugte Luft erwärmt und damit den Liefergrad des Verdichters
herabsetzt.
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Neben zahlreichen anderen Vorschlägen ist es auch bekanntgeworden,
parallel nebeneinanderliegende, gerade Saug- und Druckventile in einem aus fünf
übereinander liegenden Platten zusammengesetzten hohlen Ventilgehäuse unterzubringen,
doch streicht nach diesem Vorschlag das Kühlmittel auf seinem Weg vom Zylinder zum
Zylinderkopf sowohl am Druck- als auch am Saugventil vorbei und überträgt somit
von dem ersteren die Wärme auf die in den Zylinder einströmende Luft.
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Nach einem anderen Vorschlag ist im Ventilgehäuse lediglich das als
Ringventil ausgebildete Druckventil untergebracht, wogegen das im Durchmesser etwas
größer gehaltene Saugventil unterhalb des Druckventils am Zylinder selbst angeordnet
ist. Dabei dienen die flüssigkeitsführenden Hohlstege, welche den Ringraum des Druckventils
durchsetzen, als Fänger für die Saugventilplatte. Bei dieser Ausführung ist das
Druckventil wohl praktisch zur Gänze vom Kühlmittel umgeben, das Ventilgehäuse ist
aber ein kompliziertes und teures Werkstück, dessen Abdichtung schwierig ist. Für
das Saugventil muß außerdem der Zylinder an der Oberseite einen entsprechenden Ansaugkanal
enthalten, zu welchem Zwecke bei der bekannten Ausführung zwischen Zylinderflansch
und Zylinder ein Ringraum gebildet ist. Der Flansch wird von Stegen gehalten, die
zur Verbindung des Hohlmantels des Zylinders mit dem Kühlmittelraum des Ventilgehäuses
durch den Flansch hindurch, hohl ausgebildet sind. Diese Ausführung ist also sehr
kostspielig und weist außerdem die Schwierigkeit auf, daß die Ventile nicht eine
Baueinheit bilden.
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Es ist ferner bei luftgekühlten Kompressoren bekannt, das Ventilgehäuse
zwischen Zylinderkopf und Zylinder am äußeren Rand einzuspannen, so daß die Gebläseluft
freien Zutritt zur äußeren, verrippten Manteloberfläche des Ventilgehäuses erhält.
Dadurch wird insbesondere das außen befindliche Druckventil gut gekühlt.
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Schließlich wurde schon für einen Verdichter, bei dem die Ansaugluft
durch einen den Kolben rohrförmig umgebenden Schieber gesteuert wird, in Erwägung
gezogen, das Druckventil in einer zwischen Zylinder und Zylinderkopf liegenden Platte
anzuordnen, doch wird bei dieser Ausbildung offensichtlich auf eine Kühlung der
Luft während der Verdichtung sowie nach dem Verlassen des Zylinderraumes Wert gelegt,
da nicht nur im Bereich des Austrittskrümmers des Zylinderkopfes große wassergekühlte
Flächen vorhanden sind, sondern auch ein Kühlmittelmantel in den Verdichtungsraum
des Zylinders hineinreicht, der vorn Zylinderkopf über zentrale Öffnungen in der
Ventilsitzplatte mit Kühlmittel versorgt wird, während das von der Kühlflüssigkeit
durch die kleinen Querschnitte der Ventilsitzplatte getrennte Druckventil selbst
nicht gekühlt wird.
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Demgegenüber wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Saugventil
und das Druckventil in an sich bekannter Weise als zur Zylinderachse konzentrische
Ringventile ausgebildet sind, wobei das Druckventil das Saugventil umschließt und
daß die Durchtrittsöffnungen für das Kühlmittel am ganzen äußeren Rande des Druckventiles
verteilt angeordnet sind und sowohl den die Ventilsitze enthaltenden, als auch den
die
Hubbegrenzung bildenden Teil des Ventilgehäuses nur in Richtung der Zylinderachse
durchsetzen.
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Gegenüber dem Ausbildungsvorschlag, bei dem ein als Hubbegrenzung
für die Ventilplatte dienender Fängerring an der den Ventilsitz enthaltenden Platte
angeschraubt ist, wird nach der Erfindung sowohl der die Hubbegrenzung bildende
Teil als auch der die Ventilsitze enthaltende Teil des Ventilgehäuses von am ganzen
äußeren Rand des Druckventils angeordneten Durchtrittsöffnungen für das Kühlmittel
durchsetzt und gekühlt. Da bei jedem Zylinderhub die Ventilplatte des Druckventils
am Fänger zur Anlage kommt und sie dabei einen Teil ihrer Wärme an diesen abgibt,
der auf dem Weg über die Fängerplatte ins Kühlmittel gelangt, ist das Druckventil
bei dieser Ausbildung wirkungsvoll gekühlt. Bei dieser Ausführung wird das außenliegende
Druckventil innen durch die das Ansaugventil durchströmende Ansaugluft und außen
durch die Kühlflüssigkeit intensiv gekühlt. Das Kühlmittel wird mit relativhoher
Strömungsgeschwindigkeit knapp am äußeren Umfang des Druckventiles vorbeigeführt.
Die Kontaktflächen zwischen Ventilgehäuse und Zylinder bzw. Zylinderkopf sind außerdem
groß, so daß die unmittelbare Wärmeableitung über diese ebenfalls gut ist. Es wird
durch die Erfindung ohne besonderen baulichen Mehraufwand der Kompressor für hohe
Drehzahlen und große Lieferleistungen bei entsprechenden Drücken brauchbar gemacht.
Die beiden Ventile bilden dabei eine Baueinheit, ,vas herstellungstechnisch und
bei der Montage des Kompressors Vorteile bietet. Beim Zusammenbau des Kompressors
können die meist von Spezialfirmen gelieferten Ventile fertig eingebaut werden.
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Vorteilhaft erweisen sich hierbei als Langschlitze ausgebildete Durchtrittsöffnungen,
welche mit entsprechenden Öffnungen im Zylinder und Zylinderkopf korrespondieren.
Bei dieser Ausführung sind die Kühlflächen im Ventilgehäuse verhältnismäßig groß
bei geringem Strömungswiderstand der Kühlflüssigkeit.
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Bisher war lediglich in dem eingangs beschriebenen Vorschlag die an
den gegenüberliegenden Seiten des Zvlinders vorgesehene Eintritts- und Austrittsöffnung
für das das Ventilgehäuse durchströmende Kühlmittel länglich ausgebildet gewesen.
doch sollte hier nicht durch die Form der Öffnungen die Kühlung intensiviert ,verden,
wie dies bei der Anordnung nach der Erfindung erreicht wird, sondern die Forderung
nach einer Vergrößerung des Eintritts- und Austrittsquerschnittes führte zu einer
länglichen Form dieser beiden öffnungen.
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Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Die Fig.1
zeigt einen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Kompressors, die Fig.2 eine Ansicht
desselben in Richtung der Pfeile II der Fig. 1 bei abgenommenem Zylinderkopf. Der
Zylinder des Kompressors ist mit 1 und der Zylinderkopf mit 2 bezeichnet. Zwischen
diesen ist das plattenförmige Ventilgehäuse 3 des kombinierten Saug-und Druckveritiles
eingespannt und an den Einspannflächen mittels Zwischenlagen 4 und 5 abgedichtet.
Das Saugventil 6 und das Druckventil 7 sind je kreisringförmig ausgebildet und konzentrisch
zum Zylinder 1 angeordnet. Der Lufteinströmkanal im Zylinderkopf ist mit 8 und der
Druckluftkanal mit 9 bezeichnet. Vom Kühlmantel 10 des Zylinders führen eine Anzahl
am Umfang angenähert gleichmäßig verteilter Durchtrittsöffnungen 11 zum Kühlmittelraum
12 des Zylinderkopfes. Die korrespondierenden Öffnungen im Zylinder sind mit 14
und diejenigen im Zylinderkopf mit 15 bezeichnet. An der Auflagefläche der beiden
Ventilgehäusehälften 16 und 17 sind die Durchtrittsöffnungen durch zwischengelegte
Gummiringe 18 abgedichtet. Die Bohrungen 13 zur Aufnahme der Befestigungsschrauben
des Zylinderkopfes sind zwischen diesen Durchtrittsöffnungen 11 angeordnet und von
diesen isoliert.
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Das Kühlmittel strömt aus dem Kühlmantel 10 des Zylinders über die
Öffnungen 14, die Durchtrittsöffnungen 11 und die Öffnungen 15 in den Kühlmittelraum
12 des Zylinderkopfes. Der Abfluß aus dem Zylinderkopf ist nicht weiter dargestellt.
Durch das Kühlmittel erfolgt auf diesem Wege eine intensive Kühlung der Ventile,
insbesondere des außen angeordneten Druckventiles 7.