DE19743444C2

DE19743444C2 - Vorrichtung zur Vermeidung von Rückexpansion bei Kolbenverdichtern

Info

Publication number: DE19743444C2
Application number: DE1997143444
Authority: DE
Inventors: Heribert Moeller; Manfred Pister
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 1997-10-01
Filing date: 1997-10-01
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2017-10-02
Also published as: DE19743444A1; EP0907022A3; EP0907022A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Gattungsbegriff des Pa tentanspruches 1.

Zur Vermeidung negativer Drehmomente als Folge von Rückexpansion ist es bekannt, bei Kolbenverdichtern die Möglichkeit vorzusehen, daß im Bereich von OT-Stellung des Kolbens der Verdichtungsraum mit der Atmosphäre verbunden wird. Zu diesem Zweck werden im Zylinder über den Umfang verteilte Axialnuten vorgesehen, welche in der Nähe des OT den Verdichtungsraum über eine Ringnut im Kolben und einen Hohlraum im Kolben zum Druckausgleich mit der Umgebung verbinden. Eine derar tige Vorrichtung zur Vermeidung der Rückexpansion hat den Nachteil, daß an einem bestehenden Verdichter erhebliche bauliche Veränderungen vorgenommen werden müssen. (DE 39 02 658 A1)

Zur Vermeidung von Rückexpansion bei Hubkolbenverdichtern ist es ferner bekannt, den Kolben mit Überströmkanälen zu versehen, welche eine Kolbenoberseite mit einer Kolbenunterseite verbinden. Die Überströmkanäle werden mit Stahlblechplatten ver schlossen, wobei die Stahlblechplatten mit Stiften so untereinander verbunden sind, daß die obere Stahlblechplatte schließt, während die untere Stahlblechplatte öffnet, ober umgekehrt. Der Zylinder weist an seinem oberen Ende Riegel auf, die durch Fe dern in Richtung des Kolbens gedrückt werden. Kurz vor dem Erreichen des oberen Totpunktes drücken mit der oberen Stahlblechplatte verbundene Zungen die Riegel zu nächst nach außen. Nach dem Überschreiten des oberen Totpunktes heben die Riegel bei der Abwärtsbewegung des Kolbens die Stahlblechplatten mittels der Zungen an, so daß die verdichtete Restluft aus dem Verdichtungsraum in die Überströmkanäle ent weichen kann. Nach dem Überfahren der Riegel gehen die Stahlblechplatten wieder in die Ausgangsstellung und verschließen die Überströmkanäle. Eine derartige Vorrich tung verhindert zwar theoretisch die Rückexpansion. Es ist aber leicht einzusehen, daß die Wirkung derartiger Riegel nicht auf schnellaufende Verdichter anwendbar ist und daß auch bei langsam laufenden Verdichtern ein hoher Verschleiß auftritt. Außerdem ist mit hoher Geräuschentwicklung zu rechnen, so daß die angestrebte Geräuschmin derung bei den Antriebszahnrädern durch die von den Riegeln hervorgerufenen Geräu sche überkompensiert wird. (DE-PS 229 229)

Eine weitere Vorrichtung zur Vermeidung der Rückexpansion macht von einer Boh rung im Kolben Gebrauch, welche bei Stellung des Kolbens im OT-Bereich den Ver dichtungsraum über eine Auslaßöffnung und eine weitere Bohrung im Zylinder mit dem Kurbelgehäuse zum Zweck des Druckausgleiches verbindet. Die Bohrung im Kolben kommt erst im Bereich der OT-Stellung in Deckung mit der Auslaßöffnung. Im restlichen Bereich der Kolbenbewegung ist die Auslaßöffnung durch den Kolbenman tel versperrt. Durch die Verbindung des Verdichtungsraumes über die Bohrungen mit dem Kurbelgehäuse wird zwar eine Dekompression erreicht und die schädliche Rück expansion vermieden, allerdings ist mit der Vielzahl der Bohrungen im Kolben und im Kurbelgehäuse ein erheblicher fertigungstechnischer Aufwand verbunden, der sich besonders bei Massenartikeln, wie sie Nebenaggregate von Fahrzeugmotoren darstel len, negativ auswirkt. (DE-40 18 055 A1)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Vermeidung von Rückexpansion so zu gestalten, daß man mit möglichst geringem baulichen Aufwand auskommt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspru ches 1.

Durch das im Kolbenboden eingebaute Ventil und dessen Betätigung durch einen mit dem Pleuelauge verbundenen Nocken läßt sich eine Rückexpansion an bestehenden Verdichtern mit geringem baulichen Aufwand verwirklichen.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen 2 bis 5 zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand von Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kolbenverdichter

Fig. 2 ein Detail eines Ventils mit Ventilteller

Fig. 3 ein Detail eines Ventils mit einer Membran

Ein Kolbenverdichter besteht nach Fig. 1 im wesentlichen aus einem Zylinder 1, einem Kurbelgehäuse 2, einem Kolben 3, sowie einer Kurbelwelle 4 mit Pleuel S. Eine unan genehme Eigenschaft des Kolbenverdichters ist darin zu sehen, daß er negative Dreh momente aufweist, die daher rühren, daß nach Überschreiten des Kolbens im OT eine Rückexpansion auftritt. Diese verursacht bei Antrieb des Verdichters mittels Zahn rädern durch das Flankenschlagen sehr unangenehme Getriebegeräusche. Um dies zu vermeiden ist es erforderlich, den Kompressionsraum zwischen Kolben 3 und einem Zylinderkopfboden 6 über das Kurbelgehäuse 2 mit der Atmosphäre zu verbinden.

Erfindungsgemäß wird dies mit einem Ventil 7 bewerkstelligt, welches in einem Kol benboden 8 angeordnet ist. Betätigt wird dieses Ventil 7 durch einen Nocken 9, wel cher sich auf einer Nockenscheibe 10, oder auch direkt auf einem Pleuelauge 11 des Pleuels 5 befindet. Die Nockenscheibe 10 ist drehfest mit dem Pleuelauge 11 verbun den.

Zur Funktion ist zu sagen, daß die Bewegung des Ventils 7 von der Schwenkbewegung des Pleuel 5 abgeleitet wird. Durch die Schwenkbewegung des Pleuels 5 führt das Pleuelauge 11 eine Drehbewegung aus, die über die Drehung der Nockenscheibe 10 und des darauf befindlichen Nockens 9 zu einer Anhebung des Ventils 7 im Bereich der OT-Stellung des Kolbens 3 führt. Durch diese Öffnung des Ventils 7 wird die im Kompressionsraum verdichtete Luft entspannt, so daß eine Rückexpansion mit den damit verbundenen negativen Folgen vermieden wird.

Fig. 2 zeigt im Detail eine Ausführung des Ventils 7. Das Ventil 7 besteht aus einem Ventilteller 12 und dem damit verbundenen Ventilschaft 13. Der Ventilteller 12 wird durch eine Druckfeder 14 gegen einen in den Kolbenboden eingearbeiteten Ventilsitz 15 mit Bohrungen 16 gepreßt. Die Druckfeder 14 stützt sich gegen Kolbenboden 8 und einen Federteller 17 ab, welcher mit dem Ventilschaft 13 verbunden ist. Im Bereich der OT-Stellung des Kolbens 3 (Fig. 1) wird das Ventil 7 über die mit dem Pleu elauge 11 drehfest verbundene Nockenscheibe 10 mit Nocken 9 angehoben. Die im Kompressionsraum befindliche Luft wird über die Bohrungen 16 abgeblasen, und damit eine Rückexpansion vermieden.

Eine weitere Ausführungsform des Ventils 7 ist in Fig. 3 dargestellt. In einer Aus nehmung 18 im Kolbenboden 8 ist eine Membran 19 vorgesehen, welche mittels Niete 20 mit dem Kolbenboden 8 verankert ist. Die Membran 19 verschließt die Bohrung 16. Soll nun in OT-Stellung des Kolbens 3 (Fig. 1) Luft abgeblasen werden, so wird die Membran 19 durch den Ventilschaft 13 mittels des Nockens 9 gegen die Rückstellkraft der Druckfeder 14 angehoben und Luft entweicht über die Bohrung 16 im Kolbenbo den 8, so daß wiederum Rückexpansion vermieden wird.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung können in Serienherstellung befindliche Kolbenverdichter nur durch den Einbau des Ventils 7 und die Anbringung einer Nockenscheibe 10 am Pleuelkopf 11 auf einen geräuscharmen Betrieb umgerüstet werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Vermeidung von Rückexpansion bei Kolbenverdichtern, bei der der Kompressionsraum im Bereich einer OT-Stellung des Kolbens mit der Atmosphäre verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Ver bindung durch ein im Kolbenboden (8) eingebautes Ventil (7) erfolgt, und daß dieses Ventil (7) durch einen Nocken (9) angehoben wird, welcher dreh fest mit einem Pleuelauge (11) einer Pleuelstange (5) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (9) auf dem Pleuelauge (11) selbst angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (9) auf einer Nockenscheibe (10) angeordnet ist, und daß diese Nockenscheibe (10) drehfest mit dem Pleuelauge (11) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) aus Ventilschaft (13) mit Ventilteller (12) gebildet wird und der Ventilteller (12) mittels einer Druckfeder (14) gegen einen in den Kolbenboden (8) einge arbeiteten Ventilsitz (15) mit Bohrungen (16) gepreßt wird, wobei sich die Druckfeder (14) einerseits gegen den Kolbenboden (8) und andererseits gegen einen mit dem Ventilschaft (13) verbundenen Federteller (17) abstützt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) als eine Membran (19) ausgebildet ist, welche in einer Ausnehmung (18) des Kolbenbodens (8) angeordnet ist, daß die Membran (19) an einem Ende fest im Kolbenboden (8) verankert ist und am anderen Ende durch einen Ventil schaft (13) anhebbar ist und daß der Ventilschaft (13) mit einer Druckfeder (14) korrespondiert, welche den Ventilschaft (13) in einer Stellung hält, in welcher die Membran (19) eine Bohrung (16) im Kolbenboden (8) verschließt.