DE19848217A1 - Gasverdichter - Google Patents

Abstract

Bei einem Gasverdichter mit Zusatzverdichtungsraum ist ein das Auslaßventil stillsetzendes Sperrventil erforderlich, wenn das Auslaßventil im Leerlauf mit einem atmosphärischen Druckentlastungsraum verbunden ist. Infolge der Stillsetzung des Auslaßventils können in dem nachgeschalteten Strömungsweg bis zum Druckentlastungsraum Ablagerungen und Feuchtigkeitsniederschläge auftreten, die Betriebsstörungen zur Folge haben können. DOLLAR A Zur Vermeidung derartiger Betriebsstörungen schlägt die Erfindung eine das Sperrventil (9) umgehende Drosselleitung (16) vor. Diese ermöglicht auch im Leerlauf eine Durchströmung des genannten Strömungswegs und verhindert Ablagerungen und Feuchtigkeitsniederschläge. DOLLAR A Ein wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung sind Druckluftanlagen in der Fahrzeugtechnik.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasverdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Gasverdichter ist aus der DE 43 21 013 A1 (auf die die US-A-55 03 537 zurückgeht) be­ kannt. Dessen Zusatzverdichtungsraum, der im Leerlauf über das zweite Sperrventil an den Verdichtungsraum an­ geschlossen ist, bewirkt, daß sich im Leerlauf in dem Verdichtungsraum und dem Zusatzverdichtungsraum ein Leerlauf-Selbststabilisierungsdruck aufbaut, der eine Beseitigung oder Verringerung des Ölverbrauchs des Gas­ verdichters zur Folge hat.

Die Fördermengenregelung eines solchen Gasverdichters erfolgt durch Einsatz eines Druckreglers allein oder gemeinsam mit anderen Regeleinrichtungen. Der Druckreg­ ler trennt im Leerlauf den Ausgang des Auslaßventils des Gasverdichters von dem zu versorgenden Drucksystem und verbindet diesen Ausgang mit einem unter Atmosphä­ rendruck stehenden Druckentlastungsraum. Der Druckreg­ ler ist üblicherweise in einem Leitungssystem zwischen dem Auslaßventil einerseits und dem Drucksystem bzw. dem Druckentlastungsraum andererseits angeordnet.

Damit im Leerlauf überhaupt ein Druckaufbau in den ge­ nannten Verdichtungsräumen möglich ist, muß im Leerlauf das Auslaßventil stillgesetzt werden. Dies geschieht durch das erste Sperrventil. Außerdem erlaubt das erste Sperrventil den Betrieb des Gasverdichters mit vorver­ dichtetem Gas. Solche Einsatzfälle mit Luft als Gas sind in der Fahrzeugtechnik gebräuchlich. Auf diesem technischen Gebiet ist es üblich, dem Gasverdichter die zu verdichtende Luft aus der Ansaugleitung des (Verbrennungs-)Antriebsmotors zuzuführen. Zwecks Leistungserhöhung wird die diesem Motor (und damit auch dem Verdichter) durch die Ansaugleitung zugeführte Luft häufig vorverdichtet (aufgeladen). Als Gas wird auch auf anderen technischen Gebieten überwiegend Luft ein­ gesetzt. In Fällen, in denen als Gas Luft eingesetzt wird, dient als Druckentlastungsraum in der Regel die Atmosphäre.

Das Stillsetzen des Auslaßventils im Leerlauf hat zur Folge, daß im Leerlauf keinerlei Strömung zwischen dem Verdichtungsraum und dem Druckentlastungsraum stattfin­ det. Dieser Mangel an Strömung kann in den dazwischen liegenden Bauelementen wie Auslaßventil, Leitungen, Druckregler zu Ansammlungen von Verunreinigungen und Flüssigkeiten aus dem Gas sowie zum Einfrieren und da­ durch zu Störungen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasver­ dichter der eingangs genannten Art mit einfachen Mit­ teln so fortzubilden, daß Störungen wegen der Stillset­ zung des Auslaßventils vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun­ gen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen an­ gegeben.

Die Erfindung ist für alle geeigneten Gasverdichterbau­ arten einsetzbar.

Bei Gasverdichtern der eingangs genannten Art muß der Zusatzverdichtungsraum umso größer sein, je geringer der Leerlauf-Selbststabilisierungsdruck sein soll. In­ folge der durch die Drosselleitung möglichen Abströmung zeigt die Erfindung eine Tendenz zur Absenkung dieses Selbststabilisierungsdrucks. Die Erfindung ermöglicht deshalb für einen angestrebten Wert des Leerlauf- Selbststabilisierungsdrucks eine Verkleinerung des Zu­ satzverdichtungsraums und damit häufig auch eine Ver­ ringerung des Einbauraumbedarfs des Verdichters.

Weitere Vorteile der Erfindung werden in deren nunmehr folgender Erläuterung anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele genannt. Unter durchgehender Ver­ wendung gleicher Bezugszeichen für funktionsgleiche Bauelemente zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Zylinder eines Gasver­ dichters,

Fig. 2 auszugsweise Ausgestaltungen von Einzelheiten der Fig. 1.

Fig. 3

Fig. 1 zeigt den Zylinder oder einen von mehreren Zy­ lindern eines Gasverdichters in Kolbenbauart, der, wie der aus der bereits erwähnten DE 43 21 013 A1 bekannte, einen Verdichtungsraum (1), ein Einlaßventil (2), ein Auslaßventil (15), einen Zusatzverdichtungsraum (5) und zwei Sperrventile (4 und 9) enthält. Darüber hinaus weist dieser Gasverdichter eine Drosselleitung (16) auf.

Jedes Ventil kann das einzige sein, aber auch mehrere seiner Art repräsentieren.

Das erste Sperrventil (9) ist in einer Verbindung zwi­ schen dem Verdichtungsraum (1) und dem Auslaßventil (15) angeordnet. Mit anderen Worten: Das erste Sperr­ ventil (9) ist (vom Verdichtungsraum (1) aus gesehen) stromaufwärts des Auslaßventils (15) angeordnet. Das zweite Sperrventil (4) ist in einer Verbindung zwischen dem Verdichtungsraum (1) und dem Zusatzverdichtungsraum (5) angeordnet. Die Drosselleitung (16) verläuft von dem Verdichtungsraum (1) bis vor das Auslaßventil (15), umgeht also das erste Sperrventil (9).

In einer von dem Auslaßventil (15) zu dem von dem Gas­ verdichter zu versorgenden Drucksystem (12) gehenden Auslaßleitung (13, 14) ist ein Druckregler (11) ange­ ordnet. Dieser besorgt die Umstellung des Gasverdich­ ters zwischen Lastlauf und Leerlauf. Er ist beim Lastlauf des Gasverdichters durchgängig und verbindet beim Leerlauf des Gasverdichters den von dem Auslaßven­ til (15) herkommenden Teil (14) der Auslaßleitung (13, 14) mit der Atmosphäre. Der Gasverdichter ist also mit Luft als Gas betreibbar.

Das Drucksystem (12) ist schematisch als Kasten darge­ stellt. Alle genannten Ventile und der Druckregler sind mit Grundsymbolen und Funktionssymbolen nach der Inter­ nationalen Norm ISO 1219 dargestellt. Konstruktiv aus­ gestaltete derartige Ventile sind dem Fachmann geläufig bzw. von ihm problemlos ausführbar.

Die Sperrventile (4 und 9) sind druckgesteuert. Ihre Steuereinrichtungen sind an eine von dem Druckregler (11) ausgehende, gestrichelt dargestellte, Steuerlei­ tung (7) angeschlossen. Beim Lastlauf des Gasverdich­ ters ist die Steuerleitung (7) über den Druckregler (11) an die Atmosphäre angeschlossen, beim Leerlauf setzt sie der Druckregler (11) unter Druck.

Beim Lastlauf des Gasverdichters befinden sich das er­ ste Sperrventil (9) in einer Durchgangsstellung (10) und das zweite Sperrventil (4) in einer Sperrstellung (3). Deshalb kann beim Lastlauf die von dem Gasverdich­ ter verdichtete Luft über das erste Sperrventil (9) und das Auslaßventil (15) durch den Druckregler (11) in das Drucksystem (12) strömen, während eine Strömung zwi­ schen dem Verdichtungsraum (1) und dem Zusatzverdich­ tungsraum (5) nicht möglich ist.

Beim Leerlauf des Gasverdichters werden durch den von dem Druckregler (11) in die Steuerleitung (7) abgegebe­ nen Druck das erste Sperrventil (9) in eine Sperrstel­ lung (8) und das zweite Sperrventil (4) in eine Durch­ gangsstellung (6) geschaltet. Dadurch können in dieser Betriebsart die zum Aufbau eines Leerlauf-Selbststabi­ lisierungsdrucks erforderliche Strömung zwischen dem Verdichtungsraum (1) und dem Zusatzverdichtungsraum (5), durch das Auslaßventil (15) jedoch nur eine ge­ ringe, durch die Bemessung der Drosselleitung (16) be­ stimmte, Abströmung stattfinden. Letztere geringe Ab­ strömung reicht aus, Verunreinigungen und Flüssigkeits­ niederschläge aus ihrem Strömungsweg aus dem Verdich­ tungsraum (1) durch das Auslaßventil (15) und den Druckregler (11) bis zur Mündung in die Atmosphäre ab­ zutransportieren und dadurch auf solchen Einflüssen be­ ruhende Betriebsstörungen zu vermeiden. Die Abströmung durch die Drosselleitung (16) führt bei gegebener Größe des Zusatzverdichtungsraums (5) zu einer Absenkung des Leerlauf-Selbststabilisierungsdrucks. Dem kann aber leicht durch eine Verkleinerung des Zusatzverdichtungs­ raums (5) begegnet werden. Eine solche Verkleinerung ist in der Regel vorteilhaft, weil sie auch eine Ver­ ringerung des Einbauraumbedarfs des Gasverdichters er­ möglicht. Andererseits bietet die Drosselleitung (16) den Vorteil, daß sie unterschiedlich bemessen werden kann und somit in gewissen Grenzen bei gegebenem Zu­ satzverdichtungraum (5) eine Einstellung des Leerlauf- Selbststabilisierungsdrucks, insbesondere in Richtung Absenkung, ermöglicht.

Fig. 2 zeigt auszugsweise eine Ausgestaltung von Bau­ elementen, die in Fig. 1 schematisch dargestellt sind.

Der Zusatzverdichtungsraum (5), der zu einer Auslaßkam­ mer aufgeweitete Anfang des zum Druckregler gehenden Teils (14) der Auslaßleitung und das zu einer Einlaß­ kammer (26) aufgeweitete Ende einer Einlaßleitung sind in einem generell mit (21) bezeichneten Zylinderkopf vereint.

Das Auslaßventil (15) besitzt ein lamellenförmiges Ven­ tilglied (20), welches mit der auslaßkammerseitigen Mündung eines Durchlasses (22) zwischen der Auslaßkam­ mer und dem Verdichtungsraum (1) das Auslaßventil (15) bildet.

Das Einlaßventil (2), das erste Sperrventil (9) und das zweite Sperrventil (4) haben ein gemeinsames Ventil­ glied (24). Das Ventilglied (24) ist als Lamelle ausge­ bildet und durch eine nicht dargestellte druckabhängige Betätigungseinrichtung zwischen einer Leerlaufstellung (LL) und einer Lastlaufstellung (LaL) verschiebbar und/oder schwenkbar. Bei der Verschiebung und/oder Schwenkung gleitet das Ventilglied (24) auf der Ober­ fläche des Zylinderkopfes (21), die dem Verdichtungs­ raum (1) zugewandt ist.

Die druckabhängige Betätigungseinrichtung bildet eine gemeinsame Drucksteuereinrichtung für die Sperrventile. Solche Betätigungseinrichtungen sind beispielsweise aus der DE 39 04 172 A1 (auf die die US-A-51 01 857 zurück­ geht) bekannt.

Das Ventilglied ist in der Figur oben in seiner Leer­ laufstellung (LL) und darunter, in dem Verdichtungsraum (1) schwebend, in seiner Lastlaufstellung (LaL) darge­ stellt.

Mit der verdichtungsraumseitigen Mündung des bereits erwähnten Durchlasses (22) bildet das Ventilglied (24) das erste Sperrventil (9). Mit der verdichtungsraumsei­ tigen Mündung eines Durchlasses (25) zwischen der Ein­ laßkammer (26) und dem Verdichtungsraum (1) bildet das Ventilglied (24) das Einlaßventil (2). Mit der verdich­ tungsraumseitigen Mündung eines Durchlasses (23) zwi­ schen dem Zusatzverdichtungsraum (5) und dem Verdich­ tungsraum (1) bildet das Ventilglied (24) das zweite Sperrventil (4). Das Ventilglied (24) weist zu diesen Zwecken einen geschlossenen Bereich auf, der so ange­ ordnet und ausgebildet ist, daß er in der Leerlaufstel­ lung (LL) des Ventilglieds (24) die Durchlässe (22 und 25) und in der Lastlaufstellung (LaL) des Ventilglieds (24) die Durchlässe (23 und 25) überdeckt. Der ge­ schlossene Bereich umfaßt einen offenen Bereich, der so angeordnet und ausgebildet ist, daß er in der Leerlauf­ stellung (LL) des Ventilglieds (24) den Durchlaß (23) und in der Lastlaufstellung (LaL) des Ventilglieds (24) den Durchlaß (22) ganz oder teilweise freigibt. Aus den beschriebenen Anordnungen und Ausbildungen des ge­ schlossenen Bereichs und des offenen Bereichs sowie aus der Elastizität des Ventilglieds (24) ergeben sich die genannten Ventilfunktionen. Die Elastizität ist inso­ fern von Bedeutung, als sie ein Öffnen des Einlaßven­ tils (2) trotz Überdeckung des Durchlasses (25) durch den Drucküberschuß in der Ansaugkammer (26) beim An­ saughub des Kolbens zuläßt.

Die Drosselleitung (16) ist als Durchbruch in dem Teil des geschlossenen Bereichs des Ventilglieds (24) ausge­ bildet, der in dessen Leerlaufstellung (LL) den Durch­ laß (22) überdeckt. Bei dieser Ausgestaltung ist die Drosselleitung (16) in der Lastlaufstellung (LaL) des Ventilgliedes (24) und damit im Lastlauf des Gasver­ dichters gesperrt. Insofern weicht die Anordnung der Drosselleitung (16) von der Anordnung nach Fig. 1 ab.

In nicht dargestellter Weise kann die Drosselleitung auch dadurch gebildet werden, daß der geschlossene Be­ reich des Ventilglieds (24) derart angeordnet und aus­ gebildet ist, daß er in der Leerlaufstellung (LL) des Ventilglieds (24) den Durchlaß (22) nicht vollständig überdeckt, sondern einen Spalt freiläßt, der die Dros­ selleitung bildet.

Bei dieser Ausgestaltung ist, wieder abweichend von Fig. 1, die Drosselleitung in der Lastlaufstellung (LaL) des Ventilglieds (24) und damit im Lastlauf des Gasverdichters überhaupt nicht vorhanden.

Die genannten Abweichungen bezüglich der Drosselleitung (16) von Fig. 1 sind jedoch ohne jede Bedeutung.

Fig. 3 zeigt andere Ausgestaltungen von Bauelementen nach den Fig. 1 und 2 am Beispiel eines Zweizylinder- Gasverdichters in Kolbenbauart. Bauelemente mit den gleichen Funktionen wie bei den Fig. 1 und 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und an dem rechts dargestellten Zylinder zusätzlich durch hochgestellte Striche gekennzeichnet.

Als Zusatzverdichtungsraum des einen Zylinders dient hier der Verdichtungsraum (1' bzw. 1) des jeweils ande­ ren Zylinders in Verbindung mit einem nicht näher be­ zeichneten Verbindungskanal im Zylinderkopf.

In diesem Ausführungsbeispiel stellen die Durchlässe des Verbindungskanals die Durchlässe (23, 23') zwischen dem jeweiligen Zusatzverdichtungsraum und dem jeweili­ gen Verdichtungsraum (1, 1') dar.

In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Sperrventile (4, 9 bzw. 4', 9') jedes Zylinders ein gemeinsames Ven­ tilglied (31, 31') auf, während die Einlaßventile (2, 2') durch jeweils ein eigenes Ventilglied (30, 30') selbständig ausgebildet sind. Die Ventilglieder sind wieder lamellenförmig.

Die Einlaßventilglieder (30, 30') sind gegenüber dem jeweils zugeordneten Durchlaß (25 bzw. 25') unver­ schiebbar und unschwenkbar. Im Ausführungsbeispiel sind sie zu diesem Zweck zwischen dem Zylinderkopf (32) und dem Zylindergehäuse eingespannt, können aber auch auf jede andere zweckdienliche Weise festgelegt sein.

Die verdichtungsraumseitigen Mündungen der den Sperr­ ventilen (4, 9 bzw. 4', 9') jedes Zylinders zugeordne­ ten Durchlässe (23, 22 bzw. 23', 22') liegen auf einer Fläche des Zylinderkopfes (32), die gegenüber der je­ weiligen verdichtungsraumseitigen Mündung des Durchlas­ ses (25 bzw. 25') abgesenkt ist. Zwischen der abgesenk­ ten Fläche und dem jeweiligen Einlaßventilglied (30, 30') sind die Sperrventilglieder (31, 31') bei ihrer Verschiebung und/oder Schwenkung geführt.

Die Einlaßventilglieder (30, 30') sind im Bereich der jeweils zugeordneten Sperrventile (4, 9 bzw. 4', 9') ausgespart und ermöglichen somit deren Funktion.

Die Drosselleitung (16) ist bei dem links gezeichneten Zylinder, wie in Fig. 2, als Durchbruch des Sperrven­ tilglieds (31) dargestellt. In dem rechts gezeichneten Zylinder ist die Drosselleitung (16') in einem Gehäuse­ teil angeordnet dargestellt, wobei der Zylinderkopf (32) das Gehäuseteil bildet. Damit wird eine andere Lö­ sungsmöglichkeit veranschaulicht. Bei dieser Ausgestal­ tung ist die Drosselbohrung (16'), abgesehen von einer kurzzeitigen Sperrung beim Verschieben und/oder Schwen­ ken des Sperrventilglieds (31') zwischen Lastlaufstel­ lung (LaL) und Leerlaufstellung (LL), immer durchgän­ gig. Diese Lösung entspricht damit der in Fig. 1 darge­ stellten. Die Drosselleitung (16') kann aber auch ohne Folgen für die Funktion des Gasverdichters in der Lastlaufstellung (LaL) des Sperrventilglieds (31') ge­ sperrt sein.

Im übrigen gelten die vorstehend zu einer Figur gemach­ ten Ausführungen direkt oder entsprechend auch für die anderen Figur, sofern sich aus diesen Ausführungen nichts Widersprechendes ergibt.

Der Fachmann erkennt schließlich, daß die Ausführungs­ beispiele und die beschriebenen Ausgestaltungen den Schutzbereich der Erfindung nicht erschöpfend beschrei­ ben und daß dieser vielmehr alle Ausgestaltungen um­ faßt, deren Merkmale sich den Patentansprüchen unter­ ordnen. Insbesondere umfaßt dieser Schutzbereich die Ventilbauarten mit anderen Ventilgliedern als in Lamel­ lenform.

Claims (3)

1. Zwischen Lastlauf und Leerlauf umstellbarer Gasver­ dichter mit
wenigstens einem Verdichtungsraum (1; 1, 1'),
pro Verdichtungsraum (1; 1, 1') wenigstens einem im Leerlauf mit einem atmosphärischen Druckent­ lastungsraum verbundenen Auslaßventil (15; 15, 15') und einem stromaufwärts desselben angeordneten, im Leerlauf sperrenden ersten Sperrventil (9; 9, 9'),
pro Verdichtungsraum einem über ein im Leerlauf durchgängiges zweites Sperrventil (4; 4, 4') mit dem Verdichtungsraum (1; 1, 1') verbindbaren Zu­ satzverdichtungsraum (5; 1, 1'), gekennzeichnet durch
pro Verdichtungsraum eine wenigstens im Leerlauf das erste Sperrventil (9; 9, 9') umgehende Drossel­ leitung (16; 16, 16').

2. Gasverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselleitung (16) in einem den Durchgang des ersten Sperrventils (9) beherrschenden Ventil­ glied (24; 31) angeordnet ist.

3. Gasverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselleitung (16') in einem Gehäuseteil (Zylinderkopf 32) angeordnet ist.