DE1703145A1

DE1703145A1 - compressor

Info

Publication number: DE1703145A1
Application number: DE19681703145
Authority: DE
Inventors: Kurt Braetsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-04-08
Filing date: 1968-04-08
Publication date: 1971-12-23
Also published as: DE1728620A1

Description

K 0 M p r e s-s 0 r Die Erfindung betrifft einen Kompressor mit wenigstens drei Stufen, mit einem im Querschnitt abgesetzten Differentialkolben mit einem Ringraum in Verbindung mit einem abgestuften Zylinder und mit einem Hochdruckkolben vorzugsweise mit einem Durchmesser in der Größenordnung insbesondere von 5 bis 25 ram-Die Führung von solchen Hochdruck- oder auch sogenannten Nadelkolben ist außerordentlich problematisch. Der bekannte Antrieb eines solchen Höchdruckkolbens mit einer Pleuelstange führt - abgesehen von der Schwierigkeit der Unterbringung des Kolbenbolzens - zu Seitenkräften, die Biegewirkungen verursachen und oft zum Bruch führen. 3s ist daher bekanntg derartige Hochdruckkölben auf einem besonderen Führungskolben mit großem Querschnitt anzuordnen, welcher durch eine besondere Pleuelstange angetrieben wird. Dadurch werden der Aufwand des Kompressors und sein Gewicht wesentlich erhöht. Es wird dabei noch nicht vollständig das Problem der Beseitigung von Seitenkräften gelöst, so daß auch bei diesen Ausführungen Kolbenbrüche auftreten. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bekannt, den auch als Nadelkolben zu bezeichnenden Hochdruckkolben auf einem FÜhrungskolben glatt aufliegen zu lassen, wodurch Seitenkräfte vermieden werden. Es ist erforderlich, die Zu- und Abführung des Druckmittels in der Zylinderstirnfläche vorzusehen, um den Kolben immer an dem Führungskolben zu halten. Das führt zu erheblichen Problemen in der Anordnung der Ventile, zumal bei dieser Ausführung ein Ventil in der Zuführung und ein Ventil am Auslaß notwendig sind. Weiterhin wird der Betrieb durch die sich dadurch ergebende Umkehr des Druckmittels, insbesondere der Luft, im Zylinderraum beeinträchtigt, abgesehen von den bereits erwähnten Nachteilen eines besonderen Führungskolbens. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundel einen wenigstens dreistufigen Kompressor insbesondere mit einem als sogenannten Nadelkolben ausgeführten Hochdruckkolben zu schaffen, der sich gegenüber bekannten Äusführungen durch geringes Gewicht, bessere Strömungsverhältnisse, kleine Luftwege und die Vermeidung von Seitenkräften auszeichnet. Die Erfindung betrifft auch einen Kompressor mit einem stärkeren Hochdruckkolben als insbesonders angegeben ist.K 0 M pre ss 0 r The invention relates to a compressor with at least three stages, with a differential piston with a stepped cross-section, with an annular space in connection with a stepped cylinder and with a high-pressure piston, preferably with a diameter of the order of magnitude in particular from 5 to 25 ram- The management of such high pressure or so-called needle pistons is extremely problematic. The known drive of such a high-pressure piston with a connecting rod leads - apart from the difficulty of accommodating the piston pin - to lateral forces that cause bending effects and often lead to breakage. 3s is therefore known to arrange such high-pressure piston on a special guide piston with a large cross-section, which is driven by a special connecting rod. This significantly increases the complexity of the compressor and its weight. The problem of eliminating lateral forces is not yet completely solved, so that piston fractures also occur in these designs. To avoid these disadvantages, it is known to let the high-pressure piston, also known as a needle piston, rest smoothly on a guide piston, thereby avoiding lateral forces. It is necessary to provide the supply and discharge of the pressure medium in the cylinder end face in order to always keep the piston on the guide piston. This leads to considerable problems in the arrangement of the valves, especially since a valve in the feed and a valve at the outlet are necessary in this design. Furthermore, the operation is impaired by the resulting reversal of the pressure medium, in particular the air, in the cylinder space, apart from the disadvantages of a special guide piston already mentioned. The invention is based on the object of creating an at least three-stage compressor, in particular with a high-pressure piston designed as a so-called needle piston, which is characterized by low weight, better flow conditions, small airways and the avoidance of side forces compared to known versions. The invention also relates to a compressor with a stronger high pressure piston than is particularly indicated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöstg daß der Differentialkolben als Führungskolben f-Ur den Hochdruckkolben vorgesehen ist. Dabei geht die Erfindune von einer Lösung aus, bei der-der Aneaugraum des Differentialkolbens an der von der Pleuelstange abgekehrten Seite liegt, so daß ein großer Ansaugraum äeachaffen wird, während der Ringraum in einem Bereich zwischen dem Ansaugraum und der Pleuelstange vorgesehen ist,-wobei denn der Hochdruckkolben den Ansaugraum durchsetzt. Dieses> unterscheidet sich von bekannten Äusführungen mit Differentialkolbeng bei denen der Kolbenabschnitt mit geringerem Durcbmesser an der von der Pleuelstange abgekehrten Seite angeordnet ist.This object is achieved according to the invention in that the differential piston is provided as a guide piston for the high-pressure piston. The invention is based on a solution in which-the aneaugraum of the differential piston is on the side facing away from the connecting rod, so that a large intake chamber is provided, while the annulus is provided in an area between the intake chamber and the connecting rod, -wherein because the high pressure piston penetrates the suction chamber. This differs from known designs with differential pistons in which the piston section with a smaller diameter is arranged on the side facing away from the connecting rod.

Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist der Hochdruckkolben am Differentialkolben befestigt und an seinem Ende mit Kolbenringen versehen, die am Zylinder laufen, während er im unteren Bereich in einer am Zylinder vorgesehenen ringförmig geschlossenen Dichtung läuft. Hierdurch wird im Gegensatz zu ,den bekannten Ausführungen, bei denen der Nochdruckkolben eingeläppt werden muß, eine gewisse Toleranz zugelassent' die das Auftreten von Seitenkräften auch dann vermeidet, wenn der au sich schon sehr genaue Difterentialkolben, der zweifach geführt ist9 Abweichungen haben sollte. Die Verwendung eines Differentialkolbens als Fährungskolben stellt bereits aufgrund dieser zweifachen Führung eine Verbesserung gegenüber bekannten, sonst im übrigen fun tionslosen Nährungskolben dar.According to an essential feature of the invention, the high pressure piston attached to the differential piston and provided at its end with piston rings that run on the cylinder, while in the lower area in one provided on the cylinder ring-shaped closed seal runs. This is in contrast to, the well-known Versions in which the still pressure piston must be lapped in, a certain amount Tolerance approved 'which avoids the occurrence of side forces even when the already very precise differential piston, which is guided twice9 deviations should have. The use of a differential piston as a tracking piston provides already due to this double leadership an improvement over known, Otherwise it is otherwise a functionless flask.

Aufgrund dieser Merkmale kann der Rochdruckkolben starr am Differentialkolben befestigt werden. Eine vorteilhafte AusfÜhrum:gsform sieht jedoch vor, daß der Hochdruckkolben nachgiebig am Differentialkolben befestigt ist. Zu diesem Zweck hat der Differentialkolben in einer bevorzugten Äusführungsform in seiner oberen Kölbenflaiiehe eine Ausnehmung, in die ein Bund des Hochdruckkolbens eingesetzt ist, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um diesen Bund nachgiebig in der Ausnehmung, das heißt Jedenfalls in senkrechter Richtung auch unverlierbar zu halten. Durch diese Ausführungsform werden die Probleme der Führung des Hochdruckkolbens in einer überraschenden Weise gelöst.Due to these features , the Roch pressure piston can be rigidly attached to the differential piston. An advantageous embodiment, however, provides that the high-pressure piston is flexibly attached to the differential piston. For this purpose, the differential piston in a preferred embodiment has a recess in its upper piston area into which a collar of the high-pressure piston is inserted, with devices being provided to keep this collar flexible in the recess, i.e. in any case also captive in the vertical direction. This embodiment solves the problems of guiding the high-pressure piston in a surprising manner.

Die Erfindung ermöglicht dadurch die Ausführung des Hochdruckkolbens aus Leichtmetall, was zu einer vorzüglichen Wärmeableitung auch zum Differentialkolben hin führtt der sich aufgrund seiner Masse besonders zur Wärmeableitung eignet. Bisher mußten s'olche Nadelkolben aus Stahl mit geringer Wärmeleitfähigkeit ausgeführt werden, Gemäß einer wesentlichen Ausführungsform der Erfindung ist an der Wurzel des Zylinders für den Hochdruckkolben eine Nut vorgesehen, in welcher der Dichtungsring angeordnet-ist, an dessen glatter Fläche der Hochdruckkolben läuft und der von einem O-Ring in der Nut federnd hinterlegt ist. Die Anwendung einer solchen Dichtung, die sich zugleich zur Führung des Hochdruckkolbens eignete ist ein Überras#hendes Merkmal der Erfindung, weil es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltuug zuläßtl daß der Zylinderraum des Nochdruckkolbens durch eine EinströmO*«ffD,ung gespeist wird, die etwas über dem Umkehrpunkt des Ilochdxuckkolbens mündet. Hierdurch wird nicht nur die komplizierte Anordnung eines Einlaßventils am Hochdruckzylinder eingespart, der sehr kleine Abmessungen hat, sondern es wird zugleich eine Luftumkehr im Hochdruckraum des Kompreasors vermieden. Dabei ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung die Stirnfläche des Hochdruckzylinders als Ventil ausgeführt und fÜr den Hochdruckraum eine gleichgerichtete Strömung vorgesehen. Hierdurch vereinfacht sich die Ausführung und Anbringung des Auslaßventilsg das erheblichen (;uerschnitt haben kann und somit nicht die Arbeitsweise durch Temperatursteigerung und Wirbelbildung beeinträchtigt. In gleichem Sinne wirkt sich die gleichgerichtete Strömung-aus.The invention thereby enables the high-pressure piston to be implemented Made of light metal, which means excellent heat dissipation also to the differential piston that is particularly suitable for heat dissipation due to its mass. Until now Such needle pistons had to be made of steel with low thermal conductivity According to an essential embodiment of the invention is at the root of the cylinder for the high pressure piston is provided a groove in which the sealing ring is arranged, on the smooth surface of which the high-pressure piston runs and that of a O-ring is resiliently deposited in the groove. The application of such a seal, which was also suitable for guiding the high pressure piston is surprising Feature of the invention because it is according to a further advantageous Ausgestaltuug allows the cylinder space of the pressure piston to be caused by an inflow, approx is fed, which opens slightly above the reversal point of the Ilochdxuckkolbens. Through this becomes not only the complicated arrangement of an inlet valve on the high pressure cylinder saved, which has very small dimensions, but there is also an air reversal avoided in the high pressure chamber of the compressor. According to one Another advantageous embodiment, the end face of the high pressure cylinder as a valve executed and provided a rectified flow for the high pressure chamber. This simplifies the design and installation of the outlet valve considerable (; can have overcut and thus not the way of working by increasing the temperature and vortex formation impaired. The rectified has the same effect Flow-out.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bildet der Zylinderkopf deä abgestuften Zylinders den Hochdruckkolben und er weist auch die Ein- und Auslaßventile für die erste Stufe und die Zuführung in den Hochäruckzylinder auf* In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Zylinderkopf zweiteilige ausgeführt und besitzt eine Absohl-Ußplatte für den abgestuften Zylinder mit dem Hochdruckzylinder'und ein aufstülpbares Zy#-linderkopfstück mit der Zuführungs- und der Auslaßleitung in den abgestuften Zylinder und der Zuführung in den Hochdruckzylinder, wobei diese Zuführung eine den mit Radialöffnungen versehenen Hochdruckzylinder umgebende'Ringnut aufweist, neben welcher mit Dichtungen versehene Ringnuten angeordnet sind. Diese Ausbildung führt zu einem besonders einfachen Aufbau. Dabei ist der Zylinderkopf zweckmäßig auch noch mit einer mit dem Kurbelkasten verbundenen Öldampfheizung im Bereich der Einlaßöffnung hinter einem Luftfilter versehen. Diese Öldampfzuführung gewährleistet die Schmierung ohne besondere weitere Maßnalamen. Die Erfindung schafft in einer vorteilhaften Ausführungsform einen Drei-ßtufen-Kompressor mit nur einer Pleuelstangel der sich durch kurze Luftwege zwischen den drei Stufen und die Verwendung nur eines Zylinder auszeichnet.According to a further preferred embodiment of the cylinder head forms DEAE stepped cylinder the high pressure piston and it has also the inlet and outlet valves for the first stage and the feed in the Hochäruckzylinder on * In an advantageous embodiment, the cylinder head is made two-part and has a Absohl-Ußplatte for the stepped cylinder with the high-pressure cylinder and a push-up cylinder head piece with the feed and outlet line in the stepped cylinder and the feed in the high-pressure cylinder, this feed having an annular groove surrounding the high-pressure cylinder provided with radial openings, next to which with seals provided annular grooves are arranged. This training leads to a particularly simple structure. The cylinder head is expediently also provided with an oil vapor heater connected to the crankcase in the area of the inlet opening behind an air filter. This oil vapor supply ensures lubrication without any special additional measures. In an advantageous embodiment, the invention creates a three-stage compressor with only one connecting rod, which is characterized by short air paths between the three stages and the use of only one cylinder.

Hierdurch wird eine Lösung geschaffen, die bei vergleichbarer Leistung bekannte Lösungen beispielsweise im Gewicht um 5/4 unterschreitet.This creates a solution with comparable performance known solutions, for example, are 5/4 less in weight.

Die Erfindung bezieht in einer weiteren Ausführungsform auch ein, daß an einem Kurbelzapfen zwei Pleuelstangen zum Antrieb eines Vier-Stufen-Kompreseorz vorgesehen sind, der zwei Differentialkolben aufweist, von denen wenigstens einer ein Führungskolben eines Igochdruckkolbens ist, wobei die Ausaugräume beider Differentialkolben mit einem Ringraum an einem Differentialkol_ ben *nd dieser Ilingraum mit dem anderen Ringraum des anderen Differentialkolbens verbunden sind und daß dieser Ringraum mit der Einetrömöffnung des Hochdruckzylinders ventilfrei verbunden ist. Auch hierbei ergeben sich die Vorteile kurzer Luft-Wege, eines geringen Gewichtes und der Einsparung von Ventilen. Wenn beispielsweise bisher bei einem Drei-Stufen-Kompr-essor sechs Ventile erforderlich wareng von denen zwei am Hochdruckkölben angebracht werden mußten, und zwar an seiner Stirnseite, ermöglicht die Erfindung eine Ausführung mit nur.fünf Ventilen, wobei weiterhin gegenüber den bekannten Ausfährungen'eine Pleuelstaage eingespart wird. Grundsätzlich bezieht die Erfindung eine Mebr-Zylinder-Ausführung ein,-die wahlweise in V-Form als Reihenmaschine oder Boxer-Ausführung gebaut werden kannj wobei aber wenigstens ein Differentialkolben mit einem an ihm angeordneten Hochdruckkolben ausgeführt ist.In a further embodiment, the invention also includes two connecting rods for driving a four-stage Kompreseorz are provided on a crank pin, which has two differential pistons, of which at least one is a guide piston of a high-pressure piston, the suction spaces of both differential pistons with an annular space on a differential piston and this inner space are connected to the other annular space of the other differential piston and that this annular space is connected to the inlet opening of the high-pressure cylinder without valves. This also results in the advantages of short air paths, low weight and the saving of valves. If, for example, six valves were previously required in a three-stage compressor, two of which had to be attached to the high-pressure piston, namely on its end face, the invention enables an embodiment with only five valves, while still being compared to the known embodiments Connecting rod days is saved. Basically, the invention relates to a Mebr-cylinder design that can be built either in a V-shape as an in-line engine or a boxer design, but at least one differential piston is designed with a high-pressure piston arranged on it.

Gemäß einer wesentlichen Ausiührungsfo:cm sind in einer Mehr-Zylinder-Ausführung alle Zylinder mit Differentialkolben und einem an diesem angeordneten Hochdruckkolben ausgeführt, die in sich dreistufig arbeitent wobei die Hochdruckstufen aller Zylinder bzw. die Abgangsleitungen aus allen Hochdruckstufen miteinander verbunden sind.According to an essential embodiment: cm are in a multi-cylinder design all cylinders with differential pistons and a high-pressure piston arranged on this executed, which work in three stages with the high pressure stages of all cylinders or the outlet lines from all high-pressure stages are connected to one another.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von AusfÜhrungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen& Fig. 1: einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Drei-Stufen-Kompressor, Fig. 2: einen Teilschnitt durch ]?ig. 1 zur Erläuterung der bevorzugten Führung des Hochd-ruckkolbens an seinem geführten Ende, Nig. 3: eine besondere Ausführungsfoxm eines oberen Teils eines abgestuften Zylinders mit Differentialkolben sowie nachgiebig angebrachtem Nochdruckkolben im Schnitt 9 Fig. 4: einen Schnitt durch den Zylinderkopf in der Ausführung nach Fig. 39 Fig. 5: eine Ansicht des Zylinderkopfstückes nach Fig. 4 von unten, Fig. 6: einen Schnitt durch eine Mehr-Zylinder-Ausführung eines Kompressors, Fig. 7: eine schematische Ansicht einer anderen Mehr-Zylinder-Ausführung eines Kompressors. In der Zeichnung sind die Ventile nur schematisch dargestellt. Es können dabei im Bereich dieser Technik übliche Ventile, beispielsweise federbelastete KegElventile, benutzt werden. Der Ansaugraum, d.h. die Niederdruckstufe, wird vorteilhaft mit Blattventilen gesteuert.The invention is explained below with reference to exemplary embodiments, which are shown in the drawing. The drawings show & FIG. 1: a section through a three-stage compressor according to the invention, FIG. 2: a partial section through] ig. 1 to explain the preferred guidance of the high-pressure piston at its guided end, Nig. 3: a special embodiment of an upper part of a stepped cylinder with differential piston and resiliently attached pressure piston in section 9 Fig. 4: a section through the cylinder head in the embodiment according to 39, FIG. 5: a view of the cylinder head piece according to FIG. 4 from below, FIG. 6: a section through a multi-cylinder version of a compressor, FIG. 7: a schematic view of another multi-cylinder version of a compressor . In the drawing, the valves are only shown schematically. Valves that are customary in the field of this technology, for example spring-loaded cone-type valves, can be used. The suction space, ie the low pressure stage, is advantageously controlled with reed valves.

In Fig. 1 ist ein abgestufter Zylinder 1 mit einem erweiterten Abschnitt 2 und einem eingezogenen Abschnitt 3 vorgesehen, der auf einem Kurbelgehäuse 4 sitzt. In diesem ist eine ängetriebene Kurbelwelle 5 gelagert. Auf dieser Kurbelwelle sitzt eine Pleuelstange 6 zum Antrieb eines Differentialkolbens 7. Sein eingezogener Abschnitt 8 ist der Pleuelstange 6 zugekehrt und mittels Kolbenringen 9, 10, insbesondere Nasenringeng im Abschnitt 3 des Zylinders 1 geführt. Der Kolbeaabschnitt 11 mit vergrößertem Querschnitt ist vermittels zweckmäßig ebenfalls als Naseniringe ausgeführten Kolbenringen 12, 13 im erweiterten Abschnitt 2 des Zylinders 1 geführt. Die Zylinderplatte 14 hat in der Mitte eine Durchbohrung 15, an die sich fluchtend der Zylinder 16 für den Nadel- bzw. Hochdruckkolben 18 anschließt, der an der Stirnseite des Abschnitte's 11 des Differentialkolbens 7 mit größerem Querschnitt befestigt ist, z.B. durch Verschraubung.In FIG. 1 , a stepped cylinder 1 is provided with an enlarged section 2 and a retracted section 3 which is seated on a crankcase 4. In this a driven crankshaft 5 is mounted. A connecting rod 6 for driving a differential piston 7 is seated on this crankshaft. Its retracted section 8 faces the connecting rod 6 and is guided in section 3 of the cylinder 1 by means of piston rings 9, 10, in particular nose rings. The piston section 11 with an enlarged cross section is guided in the enlarged section 2 of the cylinder 1 by means of piston rings 12, 13, which are also expediently designed as nose rings. The cylinder plate 14 has a through-hole 15 in the middle, to which the cylinder 16 for the needle or high-pressure piston 18 is aligned, which is attached to the end face of the section 11 of the differential piston 7 with a larger cross-section, for example by screwing.

Die Verwendung des Differentialkolbeas 7 als Fährungskolben für den Hochdruckkolben 18 von extrem niedrigem Querschnitt, beispielsweise 8 mm, gegenüber einem Durchmesser von 48 mm des Kolbenabschnittes 11, fährt nicht nur dazu, daß für alle drei Stufen nur eine Pleuelstange 6 erforderlich ist" sondern es wird erreicht, daß die Zwangsführung des Hochdruckkolbens mit nur einer Pleuelstange erfolgt, die kräftig ausgeführt sein kann und für die genügend Platz zur Anbringung des Kolbenbolzens im Differentialkolben 7 zur Verfügung steht.The use of the differential piston 7 as a guide piston for the high-pressure piston 18 of extremely low cross-section, for example 8 mm, compared to a diameter of 48 mm of the piston section 11, not only means that only one connecting rod 6 is required for all three stages, but it is achieves that the forced guidance of the high-pressure piston takes place with only one connecting rod, which can be made strong and for which there is enough space for attaching the piston pin in the differential piston 7 .

In der Zylinderplatte befinden sich die Einlaß- 19 und Auslaßöffnungen 20, die in bekannter Weise beispielsweise durch Blatt-#ientile 21, 22 gesteuert sind. Die Auslaßöffnung ist durch eine nur schematisch angedeutete-Rohrleitung 23 Über ein Rückschlagventil 24 mit dem Ringraum 25 zwischen dem Differentialkolben 7 und dem Zylinder 1 verbunden. Der Einlaß in diesen Ringraum liegt bei 26, der ebenfalls durch ei-n-Räckschlagventil 27 gesteuerte Auslaß bei 28. Der Auslaß 28 ist über das Ventil 27 und eine nur schematisch angedeutete Rohrleitung 29 mit einer Eins-trömöffnung 30 in dem Zylinder 17 b-zw. die Verlängerung dieses Zylinders in die Zylinderplatte 14 verbunden. Diese Einströmöffnung liegt etwas Über dem unteren Umkehrpunkt des Hochdruckzylinders 18. Hier erfolgt c-Lne- venbilfreie Zuführung, die vom Hochdruckkolben 18 gesteuert wird.In the cylinder plate are the inlet 19 and outlet openings 20, which are controlled in a known manner, for example by reed valves 21, 22. The outlet opening is connected to the annular space 25 between the differential piston 7 and the cylinder 1 via a pipeline 23, only indicated schematically, via a check valve 24. The inlet to this annular space is 26, the controlled also by ei-n-Räckschlagventil 27 outlet at 28. The outlet 28 is trömöffnung one-over valve 27, and an only schematically indicated conduit 29 to a 30 in the cylinder 17 b- between the extension of this cylinder is connected to the cylinder plate 14. This inflow opening lies somewhat above the lower reversal point of the high-pressure cylinder 18. Here, c-joint-free feed takes place, which is controlled by the high-pressure piston 18.

Der Hochdruckkolben 18 hat lediglich einen über ein Rückschlagventil 31 gesteuerten Auslaß entsprechend dem Pfeil 32. Dabei ist es vorteilhaft, daß das Auslaßventil praktisch die gesamte Stirnseite des Hochdruckzylinders 17 einnehmen kann.The high pressure piston 18 has only one outlet controlled by a check valve 31 according to the arrow 32. It is advantageous that the outlet valve can occupy practically the entire end face of the high pressure cylinder 17 .

Aufgrund dieser Ausführung ergibt sich der weitere Vorteil, daß die drei Ventile 24, 27, 31 gleich ausgeführt sein können, so daß die Wirtschaftlichkeit der Herstellung wesentlich erhöht wird. Weiterhin sind die kurzen Luftwege erkennbar. Überraschend hat sich ferner gezeigt, daß gerade in Verbindung mit diesen kurzen Luftwegen zur Sch-mierung eine Dunstschmierung der untersten Stufe 4 ausreicht, um den gesamten Kompressor zu schmieren. Ein weiterer Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß im nachgeschaltetem Ölwasserabscheider eine klare Flüssigkeit abtropft, so daß ein bisher nicht für möglich erachteter Reinheitsgrad erreicht wird.Due to this design, there is the further advantage that the three valves 24, 27, 31 can be designed in the same way, so that the cost-effectiveness of production is significantly increased. The short airways can also be seen. Surprisingly, it has also been shown that especially in connection with these short air paths for lubrication, vapor lubrication of the lowest level 4 is sufficient to lubricate the entire compressor. A further advantage of this solution is that a clear liquid drips off in the downstream oil water separator, so that a degree of purity that was previously not considered possible is achieved.

In Fig. 1 ist erkennbare daß der Hochdruckkolben oben z.B. mit fünf Kolbenringen 33 versehen ist. Dieser Kolben ist ersichtlich mit Spiel in dem zugeordneten Zylinder geführt.In Fig. 1 it can be seen that the high pressure piston is provided with five piston rings 33 at the top. This piston is clearly guided with play in the associated cylinder.

Gemäß Fig. 2 ist erkennbar, daß in der Zylinderplatte 14, beispielsweise an der in Fig. 1 mit 34 bezeichneten Stelle, eine zum Hochdruckzylinder offene Ringnut 35 angeordnet ist. In dieser Ringnut,befindet siefi zur Abdichtung des Hochdruckzylinderraumes zum Ansaugraum hin sowie zur Führung des Hochdruckzy' linders 18 eine als geschlossener Ring 36 ausgeführte Dichtung. Zweckmäßig besteht diese Dichtung aus einem Material auf der Basis von Polytetrafluoräthyleng wie es unter der Handelsmarke IITEFLON" bekannt ist. Dieser Ring-hat z.B. einen rechteckigen Querschnitt und eine Wandstärke von etwa 1 mm. Er ist durch einen üblichen O-Ring 37 hinterlegt, der in der Nut 36 angeordnet ist und den Teflon-Ring an den Hochdruckkolben 18 spannt. Überraschend hat sich gezeigt,-daß dadurch eine höchsten AnsprÜchen gewachsene Führung und Abdichtung geschaffen wird.According to FIG. 2 it can be seen that in the cylinder plate 14, for example at the point indicated by 34 in FIG. 1 , an annular groove 35 open to the high pressure cylinder is arranged. In this annular groove there is a seal designed as a closed ring 36 to seal the high-pressure cylinder space from the suction space and to guide the high-pressure cylinder 18 . This seal expediently consists of a material based on polytetrafluoroethylene, as it is known under the trade mark IITEFLON ". This ring has, for example, a rectangular cross-section and a wall thickness of about 1 mm. It is backed by a conventional O-ring 37 which is disposed in the groove 36 and the Teflon ring on the high pressure piston 18 biases. Surprisingly, it has been found, characterized -that a highest grown guidance and sealing is provided.

In Fig. 3 ist das obere Ende eines abges tuften Zylinders 1 gezeigt. Er ist mit einem im 9 anzen mit 58 bezeichneten Zy- linderkopf abgeschlossen. Dieser ist zweiteilig ausgeführt und wird noch anhand der Fig. 4 und 5 näher erläutert.In Fig. 3 , the upper end of a stepped cylinder 1 is shown. He's 58 designated ZY finished with a 9 in ora-relieving head. This is designed in two parts and will be explained in more detail with reference to FIGS. 4 and 5.

Es ist erkennbar, daß einteilig wenigstens mit einem Element, nämlich der Abschluß#latte 59, der Hochdruckzylinder 60 ausgeführt ist, der also mit den Befestigungsmitteln 61, 62 des Zylinderkopfes an#seiner Stelle gehalten wird.It can be seen that the high-pressure cylinder 60 is made in one piece with at least one element, namely the end lath 59, which is therefore held in place by the fastening means 61, 62 of the cylinder head.

Der Differentialkolben 70 weist in seiner oberen Kolbenfläche eihe zentrische Ausnehmung 63 auf und hat im mittleren Bereich dieser Ausnehmung eine Durchbohrung 64. Der Hochdruckkolben 65 besitzt am unteren Ende einen Bund 66, der in die Ausnehmung 63 mit Spiel paßt. Der Kolben ist unter dem Bund mit einem sich durch die Durchbohrung 64 erstreckenden Gewindezäpfen 67 versehen und mittels dieses Gewindezapfens und beispielsweise einer Mutter 68 verschraubt. Zwischen dem Boden der Ausnehmung 63 und dem Bund 66 befindet sich eine als Dichtung wirkende Kunststoffscheibe 69. Zwischen der Mutter 68 und dem Differentialkolben 70 ist eine Federscheibe 71 vorgesehen. Dadurch ist der Hochdruckkolben oder Nadelkolben 65 nachgiebig geführt. Der Zylinderkopf 58 (Fig. 4) besteht aus der Abschlußplatte 59 (Fig. 4 und 5) und einem aufgeschobenen Zylinderkopfstück 72. Die Abschlußplatte ist von der axialen Saug- bzw. Einlaßöffnung'73, an der unten das Blattventil 74 angeordnet ist, und der Auslaß- bzw. Drucköffnung 75 durchsetztg an welcher oben das Blattventil 76 angeordnet ist. In der Platte befinden sich die Befestigungsmittel für die Federblätter der Ventile 74, 76. Um deren Spiel zu ermöglichen, ist gemäß Fig. 5 der Raum 77 über der Auslaßöffnung 75 verzweigt; er endet radial in einem Schraubstutzen 78. The differential piston 70 has a central recess 63 in its upper piston surface and has a through-hole 64 in the middle area of this recess. The high-pressure piston 65 has a collar 66 at the lower end which fits into the recess 63 with play. The piston is provided below the collar with a threaded pin 67 extending through the through hole 64 and is screwed by means of this threaded pin and, for example, a nut 68. A plastic washer 69 acting as a seal is located between the bottom of the recess 63 and the collar 66. A spring washer 71 is provided between the nut 68 and the differential piston 70. As a result, the high-pressure piston or needle piston 65 is guided resiliently. The cylinder head 58 (Fig. 4) consists of the closing plate 59 (Fig. 4 and 5) and a pushed-on cylinder head piece 72. The closing plate is from the axial suction or inlet opening 73, on which the reed valve 74 is arranged below, and the outlet or pressure opening 75 penetrates at which the reed valve 76 is arranged at the top. The fastening means for the spring leaves of the valves 74, 76 are located in the plate. In order to allow their play, the space 77 above the outlet opening 75 is branched according to FIG. 5; it ends radially in a screw socket 78.

Der Raum 79 über der Ansaugöffnung 73 endet in einem radialen Anschlußstutzen 80, an *elchem ein Luftfilter angebracht sein kann.The space 79 above the suction opening 73 ends in a radial connection piece 80 to which an air filter can be attached.

Einteilig mit der Abschlußplatte 59 ist der Hochdruckzylinder 81 ausgeführt; er ist von Radialbohrungen 82 (entsprechend 30 in Fig. 1) durchsetzt, in deren Höhe das Zylinderkopfstück 72 eine Ringnut 83 hat. In diese mündet ein Zuführungskanal 84 gemäß Tig. 5. The high-pressure cylinder 81 is designed in one piece with the end plate 59; it is penetrated by radial bores 82 (corresponding to 30 in FIG. 1) , at the height of which the cylinder head piece 72 has an annular groove 83 . A feed channel 84 opens into this according to Tig. 5.

Über und unter der Ringnut sind mit Dthtungen versehene Ringnuten 85, 86 angeordnet. Auf das obere Ende-ist ein Hochdruckzylinderkopf 87 (Fig. 3) aufgeschraubt, der das Auslaßventil 88 (31 gem. Fig. 1) besitzt. Annular grooves 85, 86 provided with seals are arranged above and below the annular groove. A high-pressure cylinder head 87 (FIG. 3) which has the outlet valve 88 (31 according to FIG. 1) is screwed onto the upper end.

In den Raum 79 mÜndet eine Öldampfzuführung 89, die über eine nicht dargestellte Leitung mit dem Kurbelgehäuse, beispielsweise 4 in Fig. 1) in Verbindung steht. An oil vapor feed 89 opens into the space 79, which is connected to the crankcase, for example 4 in FIG. 1) , via a line (not shown).

Die Ausführung nach Fig. 6 zeigt einen Zwei-Zylinder-Kompressor. Der eine Zylinder entspricht dem Drei-Stufen-Kompressor in Fig. 1, und er ist ebenfalls mit 1 bezeichnet, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Der andere Zylinder 38 ist als Differentialzylinder ausgeführt.» in dem ein Differentialkolben 39 mittels der Pleuelstange 40 angeordnet ist, Beide Zylinder 1 und 38 sind in V-Form einander zugeordnet. Die Pleuelstangen werden von der Kurbelwelle 41 angetrieben, die im Kurbelgehäuse 42 untergebracht ist.The embodiment according to FIG. 6 shows a two-cylinder compressor. One cylinder corresponds to the three-stage compressor in FIG. 1, and it is also denoted by 1 , the same parts being denoted by the same reference numerals. The other cylinder 38 is designed as a differential cylinder. " in which a differential piston 39 is arranged by means of the connecting rod 40. Both cylinders 1 and 38 are assigned to one another in a V shape. The connecting rods are driven by the crankshaft 41, which is housed in the crankcase 42.

In der Zylinderplatte 43 des Differentialkolbens 38 befindet sich die durch ein beispielsweise als Blattventil 44 ausgefÜhrtes Ventil gesteuerte Ansaugöffnung 45 und die durch ein beispielsweise ebenfalls als Blattventil 46 ausgeführtes Ventil gesteuerte Auslaßöffnung 4? für die erste oder Niederdruckstufe 48. Die Auslaß'öffnung 47 ist durch die schamatisch angedeutete Rohrleitung 49 mit dem Ventil 24 an dem Ringraum 25 im ZYlinc) der 1 verbunden. Dieser Ringraum bildet die zweite Stufe. Das Auslaßventil 27 des Ringraumes 25 ist bei der Ausführung nach Fig. 3 durch die schematisch angedeutete Leitung 50 mit dein durch ein Rückschlagventil 51 gesteuerten Einlaß 52 des Ringraumes 53 im Zylinder 38 verbunden. Der Ringraum 53 bildet somit eine dritte Stufe, deren Auslaß-54 Über ein Rückschlagventil 56 und die schematisch angegebene Rohrleitung 57 mit der Einströmöffnung 30 des Hochdruckzylinders 17 verbunden ist, in dem der Hochdruckkolben 18 geführt ist.In the cylinder plate 43 of the differential piston 38 is controlled by, for example, as a leaf valve 44 executed suction valve 45 and the controlled by, for example, also as a leaf valve 46 executed valve outlet port 4? for the first or low-pressure stage 48. The outlet opening 47 is connected to the valve 24 on the annular space 25 in the cylinder of FIG. 1 by the shamatically indicated pipeline 49. This annulus forms the second stage. In the embodiment according to FIG. 3 , the outlet valve 27 of the annular space 25 is connected by the schematically indicated line 50 to the inlet 52 of the annular space 53 in the cylinder 38, which is controlled by a check valve 51. The annular space 53 thus forms a third stage, the outlet 54 of which is connected via a check valve 56 and the schematically indicated pipe 57 to the inflow opening 30 of the high pressure cylinder 17 in which the high pressure piston 18 is guided.

Es versteht sich, daß auch die-Ventile 51 und 56 in gleicher Weise wie die Ventile 24, 271 31 ausgeführt sein können. Auch diese Ausführung hat kurze Luftwege und grundsätzlich die Vorteile des Drei--Stufen-Kompreasors nach Fig. 1. Sie schafft aber einen Vier-Stufen-Kompressor mit einer gegenüber bekannten Ausführungen stark heraufgesetzten Leistungsfähigkeit. Dabei wird darauf hingewieseng daß ein Vier-Stufen-Kompressor mit nur zwei Pleuelstangen 6, 40 und einem Kurbelzapfen 41 geschaffen wird.It goes without saying that the valves 51 and 56 can also be designed in the same way as the valves 24, 271 31 . This embodiment, too, has short airways and basically the advantages of the three-stage compressor according to FIG. 1. However, it creates a four-stage compressor with a greatly increased performance compared to known embodiments. It should be noted that a four-stage compressor with only two connecting rods 6, 40 and a crank pin 41 is created.

In Fig. 7 sind zwei Drei-Stufen-Kompressoren entsprechend Fig. 1 auf einem Kurbelzapfen 90 angeordnet. Die abgestuften Zylinder sind mit 1 bzw. 91 bezeichnet und haben jeweils am oberen Ende die lIochdruckzylinder 17 bzw. 92. Diese Ausführung erläutert eine Anordnung mit einer Leitung zwischen den einzelnen Kompressorräumen wie in Fig. 1, wobei jedoch die Ab- gangsleitungen aus den Hochdruckventilen 31 bzw. 931 die mit 949 95 bezeichnet sind, zu einer gemeinsamen Abgangsleitung 96 vereinigt sind. Diese Ausführung empfiehlt sich aus GrÜnden eines rationellen Aufbaues und einer gleichmäß-ii-gen Belastung der Antriebsteile. Die Ventile sind im übrigen so angeordnötg wie es- anhand der bisherigen Figuren an den Leitungen gezeigt ist.In FIG. 7 , two three-stage compressors corresponding to FIG. 1 are arranged on a crank pin 90 . The graduated cylinders are designated 1 and 91 and each have at the upper end of the lIochdruckzylinder 17 or 92. This embodiment illustrates an arrangement with a line between the compressor rooms as shown in Fig. 1, but wherein the waste output lines from the high-pressure valves, 31 and 931, which are designated by 949 95 , are combined to form a common outgoing line 96 . This design is recommended for reasons of a rational structure and an even load on the drive parts. The valves are otherwise arranged as shown on the lines on the basis of the previous figures.

Claims

Claims 1. Compressor with at least three stages, with a differential piston with a stepped cross-section, with an annular space in connection with a stepped cylinder and with a high-pressure piston, preferably with a diameter in the order of magnitude in particular from 5 to 25 mm, characterized in that the differential piston (7 , 70) is provided as a guide piston for the high pressure piston (18, 65) . 2. Compressor according to claim 1, characterized in that the suction chamber of the differential piston (7, 70) is located on the side of this piston facing away from the connecting rod (6) , while the annular chamber (25) is provided in an area between the suction chamber and the connecting rod , and that the high pressure piston (18, 65) passes through the suction chamber. 3. Compressor according to claim 19, characterized in that the high-pressure piston (189 65) is attached to the differential piston (7, 70) and is provided at its end with piston rings (33) which run on the cylinder (17, 60) while it runs in the lower area in a ring-shaped closed seal (36) provided on the cylinder. 4. Compressor according to claim 3, characterized in that the high pressure piston (18) is rigidly attached to the differential piston (7). 5. Compressor according to claim 31, characterized7 that the high pressure piston * (65) is resiliently attached to the differential piston (70). 6. Compressor according to claim 59 characterized in that the differential piston (70) in its upper piston surface has a recess (63) into which a collar (66) of the high pressure piston (65) is inserted, and that means (64, 6 '?, 68e 69, 71) are provided in order to keep this collar resilient in the recess. 7. Compressor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the high-pressure piston (18, 65) is made of light metal. 8. Compressor in particular according to claim 3, characterized in that a groove (35) is provided at the root of the cylinder (17) for the high-pressure piston (18) , in which the sealing ring (36) is arranged on its smooth surface the high-pressure piston (18) runs and which is resiliently backed by an O-ring (3?) in the groove. G. Compressor according to Claim 3, characterized in that the ring (36) advantageously consists of a plastic based on polytetrafluoroethylene; and has a wall thickness of approximately 1 mm. 10. Compressor according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the Cylinder chamber of the high pressure piston (18) is fed through an inflow opening (30) which opens slightly above the reversal point of the high pressure piston. 11. Compressor according to claim 10, characterized in that the end face of the high pressure cylinder (17, 60) acts as a valve (31 , 88) and a rectified flow is provided for the high-pressure chamber 12. Compressor according to one of Claims 1 to 11, characterized in that a cylinder head (58) of the stepped cylinder (1) also forms the high-pressure piston (60, 81) and the inlet and outlet valves (74, 76) for the first stage 13. Compressor according to claim 121, characterized in that the cylinder head (58) is made in two parts and an outlet Closing plate (59) for the stepped cylinder (1) with the high-pressure cylinder (60, 81) and a cylinder head piece (72) that can be pulled up with the supply and outlet line (78, 80) in the stepped cylinder (1) and the - Feed (84) into the high pressure cylinder (60, 81) , this feed having an annular groove (72) surrounding the high pressure cylinder provided with radial openings, next to which annular grooves (85, 86) provided with seals are arranged. 14. Compressor according to claim 131 characterized in that the cylinder head (58) has an oil vapor feed (89) connected to the crankcase in the region of the inlet opening behind an air filter. 15. Compressor according to one of the claims 1 to 13, characterized by a three-stage compressor with only one connecting rod (6) (Fig. 1). 16. Compressor according to claim 151, characterized by the arrangement of two three-stage compressors with cylinders (1, 17, 91, 92), the outlet lines (941 95) of which are combined and the three-stage piston of a crank pin (90) are driven (Fig. 7) 17. Compressor according to one of claims 1 to 159, characterized in that on a crank pin (41) two connecting rods (61 40) are provided for driving a four-stage compressor, the two D.ifferentialkolben (7, 39) of which one (1,7) is a guide piston of a high-pressure piston (18) , the suction chambers of both differential pistons being connected to an annular chamber on one differential piston and this annular chamber being connected to the other annular chamber of the other differential piston and that this annular chamber is connected valve-free with the inflow opening of the high-pressure cylinder. 18. Compressor according to one of claims 1 to 15, characterized by a multi-cylinder version in which at least one differential piston is designed with a high-pressure piston arranged on it.