DE3546636C2

DE3546636C2 - Piston compressor

Info

Publication number: DE3546636C2
Application number: DE3546636A
Authority: DE
Inventors: Kyung Woo Yun; Othel Lloyd James; Gerald Maurice Long
Original assignee: Copeland Corp LLC
Current assignee: Copeland Corp LLC
Priority date: 1984-04-13
Filing date: 1985-04-15
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2005-04-16

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a piston compressor with the features of the generic term of claim 1.

Kolben-Gaskompressoren besitzen üblicherweise druckbetätigte Ansaug- und Auslaßventile, die normalerweise am Ende des Zylinders zwischen dem Zylinderkopf und der Druckkammer montiert sind. Für den Gesamtbetrieb eines Gaskompressors ist es kritisch, einen ausreichend großen Öffnungsbereich vorzusehen, so daß innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer ein maximales Gasvolumen mit einem annehmbar kleinen Druckabfall strömen kann. Dies ist insbesondere für Kältekompressoren von Bedeutung, die in Klimaanlagen Verwendung finden, und zwar aufgrund des in solchen Systemen normalerweise erforderlichen relativ hohen Massendurchsatzes. Zusätzlich zur Maximierung des Öffnungsbereiches für eine vorgegebene Zylindergröße ist es vorteilhaft, das Gewicht eines sich bewegenden Ventilelementes zu reduzieren und dadurch dessen Trägheitseffekt zu begrenzen. Ferner ist es wünschenswert, die Betriebsgeräusche der Ventileinheit, insbesondere bei mit hoher Drehzahl laufenden Kompressoren, minimal zu halten. Piston gas compressors usually have pressure actuators Intake and exhaust valves normally at the end of the cylinder between the cylinder head and the pressure chamber are mounted. For the entire company of a gas compressor, it’s critical to provide a sufficiently large opening area, so that within a predetermined period of time maximum gas volume with an acceptably small Pressure drop can flow. This is especially for Refrigeration compressors important in air conditioning systems Find use because of the relatively required in such systems high mass throughput. In addition to Maximizing the opening area for a given one Cylinder size, it is advantageous to weight to reduce a moving valve element and thereby limit its inertia effect. It is also desirable to reduce the operating noise the valve unit, especially with high speed running compressors, minimal too hold.

Bei derartigen Gaskompressoren ist es ferner von Bedeutung, das Reexpansions- oder Entlastungsvolumen am Ventilende des Zylinders normalerweise minimal zu halten. Daher sollten die Ventile und die Endwand der Kompressionskammer eine Form aufweisen, die zu der des oberen Endes des Kolbens komplementär ausgebildet ist, so daß der Kolben das Volumen der Kompressionskammer während des Kompressionshubes auf ein Minimum reduzieren kann, ohne die Gasströmung zu beschränken. Es ist zwar möglich, dieses Ziel durch Ausbildung eines komplexen Kolbenkopfes zu erreichen. Die Herstellung von derartigen komplexen Kolben ist jedoch sehr teuer, die Montage ist schwierig, und es treten häufig Drosselverluste auf, wenn sich der Kolben seinem oberen Totpunkt nähert. Eine solche Reduzierung des Reexpansionsvolumens ist ferner von großer Bedeutung bei Kältekompressoren, die einen relativ niedrigen Durchsatz besitzen, beispielsweise bei solchen, die in Kältesystemen mit sehr niedriger Temperatur eingesetzt werden, sowie bei Wärmepumpen. In such gas compressors, it is also from Meaning, the re-expansion or relief volume Normally minimal at the valve end of the cylinder to keep. Therefore, the valves and the End wall of the compression chamber have a shape complementary to that of the upper end of the piston is designed so that the piston volume the compression chamber during the compression stroke can reduce to a minimum without that Restrict gas flow. While it is possible this goal by forming a complex piston head to reach. The manufacture of such However, complex pistons are very expensive to assemble is difficult and throttling losses occur frequently on when the piston is at top dead center is approaching. Such a reduction in the volume of re-expansion is also of great importance for refrigeration compressors, which have a relatively low throughput have, for example, those in refrigeration systems used at a very low temperature be, as well as with heat pumps.

Bei vielen Kälte- (und Wärmepumpen)-Systemen sind gewisse Techniken erforderlich, um die Leistung des Gaskompressors zu steuern oder zu modulieren. Die Erfordernis für eine derartige Leistungsmodulation des Kompressors ist auf das Dilemma zurückzuführen, daß eine Pumpe mit konstanter Verdrängung mit einem System mit variierenden Heiz- und Kühlerfordernissen gekoppelt ist, wobei das Kältesystem die Last des Wärmezuflusses bei einer ausgewählten Temperatur am Verdampfer ausgleicht. Diese Last variiert von einem minimalen bis zu einem maximalen Niveau, für die das System ausgelegt wurde.Many refrigeration (and heat pump) systems have certain Techniques required to improve the performance of the To control or modulate the gas compressor. The Requirement for such power modulation of the compressor is due to the dilemma that a constant displacement pump with a System with varying heating and cooling requirements is coupled, the refrigeration system being the load of the Heat flow at a selected temperature on the evaporator. This load varies from a minimum to a maximum level, for which the system was designed.

Normalerweise wird ein Lastausgleich in Gaskompressoren durch ein thermisches Expansionsventil erreicht, das den Zufluß des flüssigen Kältemittels in den Verdampfer regelt. Wenn die Wärmelast in einem Kältesystem abnimmt, reduziert das Expansionsventil den Kältemitteldurchsatz. Wenn die Wärmelast zunimmt, erhöht das Expansionsventil den Kältemitteldurchsatz. Wenn das System daher keine Einrichtung zur Leistungssteuerung aufweist, führt eine Reduktion des Kältemitteldurchsatzes zu einer Absenkung des Ansaugdrucks. Die Leistung des Kompressors wird daher reduziert, da dieser mit einem höheren Kompressionsverhältnis und einem niedrigeren volumetrischen Wirkungsgrad arbeitet. Diese Reduzierung kann bis zu einem gewissen Ausmaß toleriert werden und wird normalerweise bei der Auslegung des Systems berücksichtigt. Es existiert jedoch eine minimale Ansaugtemperatur bzw. ein minimaler Druck, unter der bzw. dem der Kompressor oder das System nicht betrieben werden sollten. Hiebei kann es sich um die gesättigte Ansaugtemperatur handeln, bei der eine Vereisung der luftgekühlten Verdampferschlange beginnt, oder möglicherweise die minimale Temperaturgrenze eines Wasserkühlers.Usually, load balancing in gas compressors achieved by a thermal expansion valve, that the inflow of liquid refrigerant into the Evaporator controls. If the heat load in one Cooling system decreases, the expansion valve reduces the refrigerant flow. When the heat load increases, the expansion valve increases the refrigerant throughput. So if the system has no facility for power control leads a reduction in refrigerant throughput to one Lower suction pressure. The performance of the Compressor is therefore reduced, since this with a higher compression ratio and a lower volumetric efficiency works. These Reduction can be tolerated to some extent will and will normally be in the design of the system is taken into account. It exists however, a minimum suction temperature or a minimum Pressure at which the compressor or the system should not be operated. Hiebei can be the saturated intake temperature act where icing of the air-cooled Evaporator coil begins, or possibly the minimum temperature limit of a water cooler.

In einigen Fällen, insbesondere bei Niedrigtemperatur- Kältesystemen, kann es zu einer Überhitzung des Kompressors kommen, wenn das Kompressionsverhältnis bei reduziertem Durchsatz übermäßig groß wird. Zur Lösung dieser Probleme kann man bei kleineren Kältesystemen einfacherweise einen Thermostat oder einen vom Ansaugdruck betätigten Schalter zum Starten und Stoppen des Kompressors einsetzen. Bei größeren Kältesystemen ist dies jedoch nicht wünschenswert, da hieraus große Temperaturschwankungen und nachteilige Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit der Kompression resultieren. Daher wird bei großen Kältesystemen ein Sensor eingesetzt, um wahlweise einen Entlastungsmechanismus zur Modulation der Leistung der Kompressors zu betätigen, ohne den Kompressor stillzulegen.In some cases, especially at low temperature Refrigeration systems, it can overheat the Compressor come when the compression ratio becomes excessively large with reduced throughput. To solve these problems you can use smaller ones Refrigeration systems simply a thermostat or a switch actuated by the suction pressure to start and stop the compressor. For larger ones Refrigeration systems this is not desirable because of large temperature fluctuations and disadvantageous Impact on the reliability of the Compression result. Therefore, at large Refrigeration systems use a sensor to selectively a relief mechanism for modulating the Power to operate the compressor without the Decommission the compressor.

In der Vergangenheit sind verschiedene Typen von Entlastungsmechanismen eingesetzt worden, einschließlich Heißgas-Bypass-Entlastungen, Entlastungen auf der Basis einer blockierten Ansaugung, Ansaugventilhubmechanismen und Reexpansionsentlastungstaschen. Die vorliegende Erfindung ist für diesen letztgenannten Typ von Entlastungsmechanismus geeignet, bei dem Entlastungstaschen Anwendung finden, um ein zusätzliches Entlastungs- oder Reexpansionsvolumen zur Verfügung zu stellen. Diese Entlastungstaschen sind vom Zylinder über ein Absperrventil o. ä. getrennt, um auf diese Weise den volumetrischen Wirkungsgrad des Kompressors zu reduzieren.In the past there are different types of Relief mechanisms have been used, including Hot gas bypass relief, relief on the base of a blocked intake, intake valve lift mechanisms and re-expansion relief bags. The present invention is for this latter type of relief mechanism suitable when using relief bags find an additional relief or To provide re-expansion volume. These relief pockets are over from the cylinder a shut-off valve or the like to separate in this way the volumetric efficiency of the compressor to reduce.

Die bekannten Ausführungsformen von Leistungsmodulationssystemen mit Entlastungstaschen besitzen verschiedene Nachteile. Häufig sind die erforderlichen Einrichtungen voluminös und unpraktisch, so daß sie sich nicht für moderne, mit hohen Drehzahlen arbeitende Kompressoren eignen, bei denen die Kompraktheit ein wichtiges Merkmal darstellt. Ferner basieren einige Ausführungsformen auf der manuellen Einstellung von Ventilen oder Kolben, um auf diese Weise das zusätzliche Entlastungsvolumen festzulegen. Diese Vorschläge mögen zwar für eine relativ kleine Anzahl von mit niedrigen Drehzahlen arbeitenden Kompressoren geeignet gewesen sein; bei modernen Klima- oder Kälteanlagen, bei denen eine automatische Steuerung gewünscht wird, ist eine derartige manuelle Einstellung jedoch ungeeignet. The known embodiments of power modulation systems with relief pockets own various Disadvantage. Often the required ones Facilities voluminous and impractical, so that they are not for modern, high speed working compressors are suitable in which the Compactness is an important characteristic. Further some embodiments are based on the manual Setting valves or pistons to go on this Way to determine the additional relief volume. While these suggestions may seem relative to one small number of people working at low speeds Compressors may have been suitable; in modern Air conditioning or refrigeration systems, where an automatic Control is desired, such is manual Setting unsuitable.

Ein Kolbenkompressor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der DE-PS 6 88 429 bekannt. Bei diesem Kolbenkompressor sind sowohl das Auslaßventil als auch das Regelventil in Form einer dünnen Platte ausgebildet, wobei diese Platten auf unterschiedlichen Niveaus der Abschlußplatte (Ventilplatte) vorgesehen snd. Darüber hinaus ist bei dem bekannten Kompressor kein Element vorgesehen, das eine Führung sowohl für das Auslaßventilelement als auch für das Regelventilelement bildet.A piston compressor with the features of the preamble of Claim 1 is known from DE-PS 6 88 429. At this piston compressor are both the outlet valve also the control valve is in the form of a thin plate, these plates at different levels of End plate (valve plate) is provided. Furthermore no element is provided in the known compressor, a guide for both the exhaust valve element as well as for the control valve element.

Bei einem aus der DE 32 11 598 A1 bekannten Kompressor sind zwei voneinander getrennte Auslaßventile vorgesehen. Auch hierbei ist kein gemeinsames Führungselement für die Auslaßventilelemente und das Regelventilelement, das hier tellerförmig ausgebildet ist, vorhanden.In a compressor known from DE 32 11 598 A1 two separate exhaust valves are provided. Also there is no common guide element for the exhaust valve elements and the control valve element, which is plate-shaped here trained, available.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenkompressor der angegebenen Art zu schaffen, bei dem die Auslaßventil- und Leistungsmodulationskonstruktion zur Reduzierung der Masse des Auslaßventilelementes und zur Schaffung einer besonderes kompakten Ausführungsform bei größtmöglicher Reduktionsmöglichkeit des Volumens der Kompressionskammer durch den Kolben integriert sind.The invention has for its object a piston compressor of the specified type, in which the exhaust valve and power modulation design for reduction the mass of the exhaust valve element and to create a particularly compact embodiment with the largest possible Possibility of reducing the volume of the compression chamber are integrated by the piston.

Diese Aufgabe wird bei einem Kolbenkompressor der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This task is specified for a piston compressor Kind by the characterizing features of the claim 1 solved.

Einer der Vorteile der Erfindung besteht darin, daß eine kompakte Ausführungsform erreicht wird, indem die Auslaßventileinheit zu einem einstückigen Teil des Leistungsmodulationsmechanismus zur Festlegung des Ausmaßes des Entlastungsvolumens gemacht ist. Die Masse des Auslaßventiles wird dadurch reduziert, wodurch eine Reduzierung des Aufschlages auf den Ventilsitz beim Schließen des Ventiles erreicht wird. Es ist ein Halteelement vorgesehen, das einen mit einer Öffnung versehenen Hals besitzt, der als Führung für das Auslaßventil während der Ventilbewegung und während des Aufsetzens auf den Ventilsitz dient. Ferner ist eine Dichtungseinrichtung zwischen dem Auslaßventilelement und dem Halteelement vorgesehen, um das Auslaßventilelement dichtend und gleitend am Halteelement anzuordnen und einen Dämpfungseffekt zur Reduzierung des Ventilaufpralls zu erreichen.One of the advantages of the invention is that a compact embodiment is achieved by integrating the exhaust valve unit into one piece Part of the power modulation mechanism to determine the extent of the relief volume is. The mass of the exhaust valve is thereby reduced, thereby reducing the surcharge on the valve seat when closing the valve is achieved. It is a holding element is provided which with an opening provided as Guide for the exhaust valve during valve movement and during the placement on the valve seat serves. There is also a sealing device between the outlet valve element and the holding element provided to seal and exhaust valve element to be slidably arranged on the holding element and a damping effect to reduce the valve impact to reach.

Bei einer speziellen Ausführungsform wird ein Solenoid dazu verwendet, um den Kolben schnell in seine belastete oder unbelastete Position zu bewegen. Somit wird die Leistungssteuerung automatisch und ohne die Notwendigkeit von manuellen Einstellungen erreicht. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung können Einsätze oder Buchsen mit unterschiedlichen Dimensionen austauschbar in die Entlastungstasche eingesetzt werden, um auf diese Weise das Ausmaß des Kolbenrückhubes wahlweise festlegen und dadurch das Volumen der Entlastungstasche bestimmen zu können, um auf diese Weise verschiedene Stufen der gewünschten Entlastung zu ermöglichen. In a special embodiment, a Solenoid used to get the piston in quickly to move his loaded or unloaded position. Thus the power control becomes automatic and without the need for manual settings reached. In another embodiment inserts or Interchangeable bushings with different dimensions to be inserted into the relief pocket in this way the extent of the piston return stroke optionally set and thereby the volume of the Relief bag to be able to determine on this Way different levels of desired relief to enable.

Ferner besitzen das Auslaßelement und das Halteelement allgemein flache, in Längsrichtung gegenüberliegende Flächen auf gegenüberliegenden Seiten ihrer entsprechenden Schulterabschnitte. Diese Flächen sind im wesentlichen koplanar zueinander und mit der inneren Fläche der Ventilplatte, wenn sich das Auslaßventilelement in seiner geschlossenen Position befindet. Sie bilden teilweise einen Abschnitt der Kompressionskammer und bringen das unerwünschte Reexpansionsvolumen in der Kompressionskammer auf ein Minimum, wenn eine Leistungsmodulation nicht angewendet wird.Furthermore, the outlet element and the holding element generally have flat, longitudinally opposite Faces on opposite sides of their corresponding Shoulder sections. These areas are essentially coplanar with each other and with the inner surface of the valve plate if that Exhaust valve element is in its closed position. They partially form a section of the Compression chamber and bring the unwanted Re-expansion volume in the compression chamber a minimum if there is a power modulation is not applied.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention is described below using exemplary embodiments in connection with the drawing explained in detail. Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Hubkolbengaskompressor mit einem Entlastungsmechanismus, wobei sich der Gaskompressor im belasteten Zustand während des Ansaughubes befindet; Figure 1 is a section through a Hubkolbengaskompressor with a relief mechanism, wherein the gas compressor is in the loaded state during the intake stroke.

Fig. 2 einen Schnitt ähnlich Fig. 1, der jedoch den Gaskompressor während des Kompressionshubes zeigt; Fig. 2 is a section similar to Figure 1, but showing the gas compressor during the compression stroke.

Fig. 3 einen Schnitt ähnlich Fig. 2, der den Kompressor im unbelasteten Zustand zeigt; Fig. 3 is a section similar to Figure 2, showing the compressor in the unloaded state.

die Fig. 4 bis 6 Teilschnitte, die verschiedene Ausführungsform von Einsätzen zur Variation des Reexpansionsvolumens in einer Entlastungstasche einer Leistungsmodulationsvorrichtung zeigen; Figs. 4 to 6 are partial sections showing various embodiment of inserts show the variation of the re-expansion volume in a relief pocket of a power modulation device;

Fig. 7 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 1, der eine bevorzugte Ausführungsform einer Ventileinheit zeigt, die in einem Gaskompressor angeordnet ist, der mit der in Fig. 1 dargestellten Leistungsmodulationsvorrichtung versehen ist und im vollbelasteten Zustand arbeitet; FIG. 7 is a partial section similar to FIG. 1, showing a preferred embodiment of a valve unit which is arranged in a gas compressor which is provided with the power modulation device shown in FIG. 1 and operates in the fully loaded state;

Fig. 8 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 7, der den Gaskompressor im unbelasteten Zustand zeigt; Fig. 8 is a partial sectional view similar to Figure 7, showing the gas compressor is in the unloaded state.

Fig. 9 eine vergrößerte Detailansicht des bei "9" dargestellten, mit einem Kreis versehenen Teiles der Fig. 7; Fig. 9 is an enlarged detail view of the part of Fig. 7 shown at "9" with a circle;

Fig. 10 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 7, der eine andere Ausführungsform zeigt; und FIG. 10 is a partial section similar to FIG. 7, showing another embodiment; and

Fig. 11 einen vergrößerten Schnitt ähnlich Fig. 9, der noch eine weitere Ausführungsform zeigt, bei der das Halteelement einen einstückig ausgebildeten Schulterabschnitt besitzt. Similar to FIG. 11 is an enlarged section Fig. 9, of still a further embodiment, wherein the holding element has an integrally formed shoulder portion.

Die Fig. 1 bis 11 zeigen beispielhafte Ausführungsformen einer Ventileinheit in Gaskompressoren in Verbindung mit einer Leistungsmodulationsvorrichtung des Kompressors. Aus der nchfolgenden Beschriebung geht jedoch hervor, daß diese Ventileinheit auch bei anderen Strömungsmaschinen sowie Kompressoren oder Wärmepumpen Anwendung finden kann, die nicht in der Zeichnung dargestellt sind. Figs. 1 to 11 show exemplary embodiments of a valve unit in gas compressors in conjunction with a power modulation device of the compressor. However, it follows from the following description that this valve unit can also be used in other fluid-flow machines as well as compressors or heat pumps, which are not shown in the drawing.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Entlastungsmechanismus 10 in Verbindung mit einem Kolbengaskompressor. Der Zylinderblock oder Hauptteil 12 des Kompressors weist eine Zylinderbohrung 14 zur Aufnahme eines Hubkolbens 16 auf, der mit herkömmlich ausgebildeten Dichtungsringen 18 versehen ist. Eine Ansaugkammer 20 ist im Zylinderblock 12 benachbart zu der Zylinderbohrung 14 ausgebildet. Wie bekannt, steht die Ansaugkammer 20 in Strömungsmittelverbindung mit dem zu komprimierenden Gas, das normalerweise vom Verdampfer eines Kältesystems herrührt. Figs. 1 to 3 show a release mechanism 10 in conjunction with a gas compressor piston. The cylinder block or main part 12 of the compressor has a cylinder bore 14 for receiving a lifting piston 16 which is provided with conventionally designed sealing rings 18 . A suction chamber 20 is formed in the cylinder block 12 adjacent to the cylinder bore 14 . As is known, the suction chamber 20 is in fluid communication with the gas to be compressed, which normally comes from the evaporator of a refrigeration system.

Eine Ventilplatte 22 besitzt eine Vielzahl von Ansaugkanälen 24 und 26, die mit der Ansaugkammer 20 in Verbindung stehen. Mittlere Abschnitte der Ventilplatte 22 bilden einen ringförmigen Ventilsitz 28, der nach außen auseinanderlaufende Seitenwände aufweist, die ebenfalls einen Teil eines Auslaßkanales bilden. Ein herkömmliches ausgebildetes Ansaugventilelement vom Reed-Typ ist mit Abschnitten 30 und 32 versehen, die die miteinander in Verbindung stehenden Ansaugkanäle 24 und 26 überlagern. A valve plate 22 has a plurality of suction channels 24 and 26 that communicate with the suction chamber 20 . Middle sections of the valve plate 22 form an annular valve seat 28 which has outwardly diverging side walls which also form part of an outlet channel. A conventional reed-type suction valve element is provided with portions 30 and 32 which overlap the suction channels 24 and 26 communicating with each other.

Eine Auslaßöffnung 34 erstreckt sich durch die Ventilplatte 22 und wird durch die inneren Abschnitte der Seitenwände des Ventilsitzes 28 begrenzt. Ein auf Druck ansprechendes Auslaßventilelement 36 ist in der Auslaßöffnung 34 angeordnet. Die unteren Seitenabschnitte 38 des Auslaßventilelementes 36 sind kegelstumpfförmig ausgebildet und stehen mit den Seitenwänden 28 des Ventilsitzes dichtend in Eingriff. Das Auslaßventilelement 36 wird während des Ansaughubes des Kolbens 16 durch den Ansaugdruck in Dichtungseingriff mit dem Ventilsitz 28 gepreßt und durch Federklemmen 40, die auf eine Schutzbeilage 41 wirken, in diesen Dichtungseingriff vorgespannt. Wie in Fig. 2 gezeigt, wandert während des Kompressionshubes das Auslaßventilelement 36 nach oben und öffnet die Auslaßöffnung 34, nachdem die Vorspannkraft der Federklemmen 40 überwunden ist, wodurch das Gas aus der Kompressionskammer 42 austreten kann.An outlet opening 34 extends through the valve plate 22 and is delimited by the inner portions of the side walls of the valve seat 28 . A pressure responsive outlet valve member 36 is disposed in the outlet opening 34 . The lower side sections 38 of the outlet valve element 36 are frustoconical and are sealingly engaged with the side walls 28 of the valve seat. The exhaust valve element 36 is pressed during the suction stroke of the piston 16 by the suction pressure into sealing engagement with the valve seat 28 and is biased into this sealing engagement by spring clips 40 which act on a protective insert 41 . As shown in FIG. 2, the exhaust valve member 36 migrates upward during the compression stroke and opens the exhaust port 34 after the biasing force of the spring clips 40 is overcome, thereby allowing the gas to exit the compression chamber 42 .

Die oberen Abschnitte der Federklemmen 40, die eine allgemein teilzylindrische Form besitzten, erstrecken sich in eine Ausnehmung 44, die in der unteren Fläche eines Halteelementes 46 ausgebildet ist, das mit einem mittig angeordneten ringförmigen Halsabschnitt 50 versehen ist, durch den sich eine Öffnung erstreckt. Das Ende 52 des Halsabschnittes 50 erstreckt sich nach unten, so daß dessen untere Fläche im wesentlichen koplanar zur unteren Fläche der Ventilplatte 22 und des Auslaßventilelementes 36 angeordnet ist, wenn das Ventil geschlossen ist. Innere Flächenbereiche des Auslaßventilelementes 36 begrenzen eine mittig angeordnete Öffnung 54, die sich durch dasselbe erstreckt. Der Halsabschnitt 50 und die Öffnung 54 im Auslaßventilelement 36 sind so bemessen, daß beide Elemente im Gleiteingriff stehen, wobei die Dichtung 56 eine Gleitdichtung zwischen den benachbarten Flächen bildet.The upper portions of the spring clips 40 , which have a generally partially cylindrical shape, extend into a recess 44 formed in the lower surface of a retaining member 46 which is provided with a centrally located annular neck portion 50 through which an opening extends. The end 52 of the neck portion 50 extends downward so that its lower surface is substantially coplanar with the lower surface of the valve plate 22 and exhaust valve member 36 when the valve is closed. Inner surface areas of the exhaust valve member 36 define a centrally located opening 54 which extends therethrough. The neck portion 50 and the opening 54 in the exhaust valve member 36 are sized so that both members are in sliding engagement with the seal 56 forming a sliding seal between the adjacent surfaces.

Eine Entlastungstasche 58 wird zum Teil durch eine Bohrung 59 gebildet, die einstückig als Teil eines vorzugsweise gegossenen Zylinderkopfes 60 ausgebildet ist. Der Zylinderkopf 60 ist in geeigneter Weise mit dem Zylinderblock 12 verklemmt, wobei die Ventilplatte 22 zwischen beiden Teilen derart angeordnet ist, daß die Entlastungstasche 58 koaxial zur Zylinderbohrung 14 vorgesehen ist. Eine Auslaßkammer 62, die die Entlastungstasche 58 umgibt, ist ferner im Zylinderkopf 60 vorgesehen und steht über Nuten, Kanäle o. ä., die im Halter 46 ausgebildet sind, wie schematisch bei 64 und 66 gezeigt, mit den Auslaßkanälen in Verbindung.A relief pocket 58 is partly formed by a bore 59 which is formed in one piece as part of a preferably cast cylinder head 60 . The cylinder head 60 is clamped in a suitable manner to the cylinder block 12 , the valve plate 22 being arranged between the two parts in such a way that the relief pocket 58 is provided coaxially with the cylinder bore 14 . An exhaust chamber 62 which surrounds the relief pocket 58 is further provided in the cylinder head 60 and communicates with the exhaust ports via grooves, channels or the like which are formed in the holder 46 , as shown schematically at 64 and 66 .

Ein als Kolbenelement 68 ausgebildetes Regelventil ist gleitend in der Entlastungstaschenbohrung 59 angeordnet und besitzt allgemein T-förmige Arme 70, 72, die über eine Dichtung 74 dichtend mit den Innenwänden der Entlastungstaschenbohrung 59 in Eingriff stehen, wobei die Dichtung die Entlastungstasche 58 gegenüber dem über dem Kolbenelement 68 befindlichen Raum abdichtet. Eine Dichtung 152 ist zwischen der Auslaßkammer 62 und der Enlastungstasche 58 angeordnet. Das Kolbenelement 68 ist mit einer herabhängenden Basis oder einem Schaft 78 versehen, der so bemessen ist, daß er genau in die Öffnung 54 des Anlaßventilelementes paßt und die Strömungsmittelverbindung durch diese unterbricht, wenn sich das Kolbenelement 68 in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Position befindet. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Schaft 78 so ausgebildet, daß er dichtend mit den Innenwänden der Öffnung im Halsabschnitt 50 in Eingriff steht, wenn er sich in dieser Position befindet, wobei eine Dichtung 80 dazwischen angeordnet ist. Eine Schraubenfeder 82 besitzt untere Abschnitte, die gegen den Halter 46 stoßen, und obere Abschnitte, die in einer im Kolbenelement 68 ausgebildeten Ausnehmung 84 angeordnet sind. Der oberste Abschnitt des Kolbenelementes 68 kann wahlweise bei 76 eine Ausnehmung aufweisen, um einen ausreichend großen vorstehenden Bereich vorzusehen, der dem Auslaßdruck ausgesetzt ist, wenn der Kompressor von der unbelasteten auf die belastete Betriebsweise umgeschaltet wird, wobei dieser auf das ober Ende des Kolbenelementes 68 wirkende Auslaßdruck ausreichend groß sein sollte, um die Kraft der Feder 82 und den unter dem Kolbenelement 68 wirkenden Gasdruck zu überwinden.Designed as a piston member 68 regulating valve is slidably disposed in the relief pocket bore 59 and generally has T-shaped arms 70, 72, which are connected via a seal 74 sealing with the inner walls of the discharge pocket bore 59 in engagement, wherein the sealing the discharge bag 58 with respect to the above Piston element 68 located space seals. A seal 152 is disposed between the outlet chamber 62 and the relief pocket 58 . Piston member 68 is provided with a depending base or stem 78 which is sized to fit snugly into orifice 54 of the starter valve member and break fluid communication therethrough when piston member 68 is in the position shown in Figs. 1 and 2 position shown. In the preferred embodiment, shaft 78 is configured to sealingly engage the inner walls of the opening in neck portion 50 when in this position with seal 80 therebetween. A helical spring 82 has lower sections which abut the holder 46 and upper sections which are arranged in a recess 84 formed in the piston element 68 . The uppermost portion of the piston member 68 may optionally have a recess at 76 to provide a sufficiently large projecting area that is exposed to the outlet pressure when the compressor is switched from the unloaded to the loaded mode, which is at the top of the piston member 68 acting outlet pressure should be sufficiently large to overcome the force of the spring 82 and the gas pressure acting under the piston element 68 .

Es sind ferner Betätigungseinrichtungen vorgesehen, um das Kolbenelement 68 schnell zwischen einer in den Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Position, in der der Kompressor voll belastet ist, und einer in Fig. 3 gezeigten zweiten Position, in der der Kompressor unbelastet ist, hin- und herzubewegen. Bei dieser Ausführungsform umfassen die Betätigungseinrichtungen eine durch ein Solenoid betätigte Ventileinheit 86, die eine herkömmlich ausgebildete, elektrisch erregbare Solenoidspule 88 mit einem Schaft 90 aufweist, der in eine von zwei Positionen bewegbar ist, je nachdem, ob die Spule 88 erregt oder aberregt ist. Der Schaft 90 ist gleitend in einer Bohrung 92 montiert, welche einen Auslaß 94 und einen Einlaß 96 besitzt, die in unteren Abschnitten desselben ausgebildet sind. Der Schaft 90 umfaßt ferner in seiner unteren Fläche einen ausgehöhlten Abschnitt 98 und in einer Seite einen Einlaß 100.Actuators are also provided to quickly move piston member 68 between a first position shown in FIGS . 1 and 2 in which the compressor is fully loaded and a second position shown in FIG. 3 in which the compressor is unloaded - and move around. In this embodiment, the actuating means comprise an actuated by a solenoid valve unit 86 which has a conventionally constructed, electrically energizable solenoid 88 with a shaft 90 which is movable from two positions in one, depending on whether the coil is energized 88 or is deenergized. The shaft 90 is slidably mounted in a bore 92 which has an outlet 94 and an inlet 96 formed in lower portions thereof. The shaft 90 further includes a hollowed portion 98 in its lower surface and an inlet 100 in one side.

Es ist eine Vielzahl von Strömungsmittelverbindungskanälen vorgesehen, um wahlweise das oberhalb des Kolbenelementes 68 befindliche Volumen mit dem Ansaugdruck oder dem Auslaßdruck in Verbindung zu bringen. Ein Kanal wird durch einen Kanal 102 in einer Abdeckplatte 104 gebildet, die sich zwischen dem Auslaß 94 und dem oberen Ende der Entlastungstaschenbohrung 59 im Kopf 60 erstreckt. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, kann der Kanal 102 über in der Platte 104 ausgebildete Kanäle 106 und 108 und über einen im Kopf 60 ausgebildeten Kanal 110 mit der Auslaßkammer 62 verbunden werden. Geeignete Dichtungsringe 112 und 114 o. ä. sind in herkömmlicher Weise an den Grenzflächen zwischen den verschiedenen Teilen angeordnet. Ein Kanal 116 ist im Solenoidventilkörper vorgesehen. Ein Kanal 118 ist in der Abdeckplatte 104 angeordnet und steht über einen Kanal 120 im Kopf 60 und einen Kanal 122 in der Ventilplatte 22 mit der Ansaugkammer 20 in Verbindung. Wiederum sind an den Grenzflächen in herkömmlihcer Weise Dichtungsringe 124 und 126 vorgesehen.A variety of fluid communication channels are provided to selectively connect the volume above piston member 68 to the suction pressure or the outlet pressure. A channel is formed by a channel 102 in a cover plate 104 which extends between the outlet 94 and the upper end of the relief pocket bore 59 in the head 60 . As FIGS. 2 and 3 show, the channel 102 can be connected to the outlet chamber 62 via channels 106 and 108 formed in the plate 104 and via a channel 110 formed in the head 60 . Suitable sealing rings 112 and 114 or the like are conventionally arranged at the interfaces between the different parts. A channel 116 is provided in the solenoid valve body. A channel 118 is arranged in the cover plate 104 and communicates with the suction chamber 20 via a channel 120 in the head 60 and a channel 122 in the valve plate 22 . Again, sealing rings 124 and 126 are conventionally provided at the interfaces.

Nachfolgend wird nunmehr die Funktionsweise der Entlastungsvorrichtung 10 beschrieben. Wenn die Solenoidspule 88 erregt wird, wird der Schaft 90 in die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Position angehoben, wodurch die Passung zwischen dem Auslaß 100 und dem mit dem Ansaugdruck in Verbindung stehenden Kanal 116 aufgehoben wird. Somit wird der Auslaßdruck über die Kanäle 110, 108, 106 und 102 in den Raum der Entlastungstaschenbohrung 59 über dem Kolbenelement 68 geführt. Der auf das Kolbenelement 658 einwirkende Auslaßdruck überwindet die kombinierte Kraft des in der Kompressionskammer 42 aufgebauten Druckes und der auf den Kolbenschaft 78 einwirkenden Feder 82. Somit wird das Kolbenelement 68 in seiner unteren Position gehalten, wobei der Schaft 78 und die Dichtung 80 die Strömungsmittelverbindung zwischen der Kompressionskammer 42 und der Entlastungstasche 58 absperren. Folglich bleibt das Reeexpansionsvolumen der Kompressionskammer 42 ungenutzt, so daß der Kompressor im vollständig belasteten Zustand arbeitet.The mode of operation of the relief device 10 will now be described below. When the solenoid coil 88 is energized, the shaft 90 is raised to the position shown in FIGS . 1 and 2, thereby loosening the fit between the outlet 100 and the port 116 associated with the suction pressure. Thus, the outlet pressure is guided via the channels 110, 108, 106 and 102 into the space of the relief pocket bore 59 above the piston element 68 . The outlet pressure acting on the piston element 658 overcomes the combined force of the pressure built up in the compression chamber 42 and the spring 82 acting on the piston shaft 78 . Thus, the piston member 68 is held in its lower position with the stem 78 and seal 80 blocking the fluid communication between the compression chamber 42 and the relief pocket 58 . As a result, the re-expansion volume of the compression chamber 42 remains unused, so that the compressor operates in the fully loaded condition.

Wenn es gewünscht wird, den Kompressor zu entlasten, wird die Solenoidspule 88 aberregt, wodurch sich der Solenoidschaft 90 nach unten in die in Fig. 3 gezeigte Position bewegt. Wenn sich der Solenoidschaft 90 in dieser Position befindet, wird der Auslaßdruck blockiert, während der Ansaugdruck dem Bereich oberhalb des Kolbenelementes 68 zugeführt wird, da der Auslaß 100 nunmehr dem Kanal 116 angepaßt ist. Demzufolge ist die von der Feder 82 ausgeübte Kraft (in Kombination mit dem auf die gesamte untere Fläche des Kolbenelementes 68 einwirkenden Gasdruck) ausreichend groß, um das Kolbenelement 68 aufwärts zu drücken und eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Entlastungstasche 58 und der Kompressionskammer 42 über den Halsabschnitt 50 im Halter 46 herzustellen. Aufgrund des erhöhten Reexpansionsvolumens der Entlastungstasche 58 wird daher die Leistung des Kompressors reduziert.When it is desired to relieve the compressor, the solenoid coil 88 is de-energized, causing the solenoid shaft 90 to move down to the position shown in FIG. 3. When the solenoid shaft 90 is in this position, the outlet pressure is blocked, while the suction pressure is supplied to the area above the piston element 68 , since the outlet 100 is now adapted to the channel 116 . As a result, the force exerted by the spring 82 (in combination with the gas pressure acting on the entire lower surface of the piston member 68 ) is sufficient to push the piston member 68 upward and provide fluid communication between the relief pocket 58 and the compression chamber 42 via the neck portion 50 to manufacture in the holder 46 . Because of the increased re-expansion volume of the relief pocket 58 , the performance of the compressor is therefore reduced.

Der Grad der Entlastung kann in einfacher Weise mit Hilfe von geeigneten Einsätzen, die den Grad des Aufwärtshubes des Kolbens 68 beschränken, eingestellt oder modifiziert werden. Verschiedene unterschiedliche Ausführungsformen von derartigen Einsätzen sind in den Fig. 4 bis 6 dargestellt. In Fig. 4 ist die die Entlastungstaschenbohrung 59 begrenzende Wand mit einer Vielzahl von Nuten 130 und 132 versehen, die in unterschiedlichen Abständen in Axial- oder Längsrichtung angeordnet sind. Ein Sprengring 134 kann in eine der Nuten eingesetzt werden, um dort als Anschlag zu wirken, der die Aufwärtsbewegung des Kolbenelementes 68 begrenzt. Als Folge davon wird das durch die Entlastungstasche 58 festgelegte Volumen reduziert, wodurch der Kompressor in einem geringeren Ausmaß entlastet wird, als wenn das Kolbenelement 68 sich bis in seine oberste Position in der Entlastungstasche 58 bewegen könnte. Bei der Ausführungsform der Fig. 5 wird dies mit Hilfe einer Buchse in der Form eines Federringes 136 erreicht, die in die Entlastungstaschenbohrung 59 eingesetzt ist. Die Tiefe der Wand 138 des Federringes 136 ist so ausgewählt, daß die gewünschte Stopp-Position für das Kolbenelement 68 erreicht wird. The degree of relief can be easily adjusted or modified using suitable inserts that limit the degree of upward stroke of the piston 68 . Various different embodiments of such inserts are shown in FIGS. 4 to 6. In FIG. 4, which is the stress relief pocket bore 59 provided with a wall defining a plurality of grooves 130 and 132 which are arranged at different distances in the axial or longitudinal direction. A snap ring 134 can be inserted into one of the grooves to act as a stop there which limits the upward movement of the piston member 68 . As a result, the volume defined by the relief pocket 58 is reduced, thereby relieving the compressor to a lesser extent than if the piston element 68 could move to its uppermost position in the relief pocket 58 . In the embodiment of FIG. 5, this is achieved with the aid of a bush in the form of a spring ring 136 , which is inserted into the relief pocket bore 59 . The depth of the wall 138 of the spring ring 136 is selected so that the desired stop position for the piston element 68 is reached.

Alternativ dazu kann auch ein Flanschring 140 verwendet werden, wie in Fig. 6 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist der obere Abschnitt des Kopfes 60 mit einem eingelassenen Sims 142 zur Aufnahme des auswärts ausgeweiteten Flansches 144 des Ringes 140 versehen. Wiederum wird hierbei durch die Tiefe der Wand 146 das Ausmaß der Bewegung des Kolbenelementes 68 festgelegt. Die Einsätze von jeder dieser Ausführungsformen können in einfacher Weise installiert werden, indem man die Abdeckplatte 104 entfernt, den Einsatz in die Entlastungstaschenbohrung eingesetzt und die Abdeckplatte wieder montiert.Alternatively, a flange ring 140 can also be used, as shown in FIG. 6. In this embodiment, the upper portion of the head 60 is provided with a recessed ledge 142 for receiving the outwardly flared flange 144 of the ring 140 . Again, the extent of the movement of the piston element 68 is determined by the depth of the wall 146 . The inserts of each of these embodiments can be easily installed by removing cover plate 104 , inserting the insert into the relief pocket bore, and remounting the cover plate.

Die vorliegende Erfindung bietet beträchtliche Vorteile gegenüber bekannten Konstruktionen von Modulationssystemen des Standes der Technik. Da die Entlastungsvorrichtung als einstückiges Teil der Ventileinheit für den Kompressor wirkt, wird eine kompakte Ausführungsform erreicht, die die Gesamtabmessungen des Kompressors begrenzt und dadurch Raum spart. Ferner wird das Kolbenelement 68 durch die automatische Steuerung der Solenoideinheit 86 sehr rasch in jede seiner beiden Positionen bewegt, so daß die Entlastungsvorrichtung selbst sehr einfach an eine automatische Steuerung anpaßbar ist, bei der eine rasche Leistungsmodulation einen einheitlichen Teil eines gesamten Kältesystems bildet, bei dem Druck, Temperatur und andere Parameter überwacht und als Entscheidungskriterien zur Entlastung des Kompressors eingesetzt werden.The present invention offers significant advantages over known modulation system designs of the prior art. Since the relief device acts as an integral part of the valve unit for the compressor, a compact embodiment is achieved which limits the overall dimensions of the compressor and thereby saves space. Furthermore, the automatic control of the solenoid unit 86 moves the piston element 68 very quickly into either of its two positions, so that the relief device itself is very easily adaptable to an automatic control in which rapid power modulation forms a unitary part of an overall refrigeration system in which Pressure, temperature and other parameters are monitored and used as decision criteria to relieve the compressor.

Das Auslaßventilelement 36 besitzt eine reduzierte Masse, da es mit der Öffnung 54 versehen ist, durch die die Strömungsmittelverbindung zwischen der Entlastungstasche 58 und der Kompressionskammer 42 aufrechterhalten werden kann. Durch diese reduzierte Masse wird der Ventilaufprall auf den Sitz 28 verrringert, wenn das Ventil geschlossen wird. Ein anderes vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß der Halsabschnitt 50 des Halters als Führungselement für das Auslaßventilelement 36 wirkt, wie in Fig. 2 gezeigt, wenn sich das Auslaßventilelement 36 in einer offenen Position befindet, damit das komprimierte Gas in die Auslaßkammer 62 abgegeben werden kann. Das Auslaßventilelement 36 bewegt sich auf dem Halsabschnitt 50 gleitend nach oben und unten und hält dabei seine richtige Orientierung bei. Während des Ansaughubes des Kolbens 16 (Fig. 1) trägt der Halsabschnitt 50 ferner dazu bei, den richtigen Sitz des Auslaßventilelementes auf dem Ventilsitz 28 sicherzustellen.The outlet valve member 36 has a reduced mass because it is provided with the opening 54 through which the fluid communication between the relief pocket 58 and the compression chamber 42 can be maintained. This reduced mass reduces the valve impact on the seat 28 when the valve is closed. Another advantageous feature is that the neck portion 50 of the holder acts as a guide for the exhaust valve member 36 , as shown in Fig. 2, when the exhaust valve member 36 is in an open position to allow the compressed gas to be discharged into the exhaust chamber 62 . The outlet valve member 36 slides up and down on the neck portion 50 while maintaining its proper orientation. During the suction stroke of the piston 16 ( FIG. 1), the neck section 50 also helps to ensure the correct seating of the exhaust valve element on the valve seat 28 .

Durch die Einfachheit des Mechanismus zum Belasten oder Entlasten des Kompressors wird eine äußerst zuverlässige Betriebsweise gesichert, ohne daß eine manuelle Einstellung erforderlich ist. Es wird vorgeschlagen, eine Solenoidspule 88 zur Steuerung eines Kompressors mit einem einzigen Zylinder oder eines Kompressors mit mehreren Zylindern einzusetzen, wodurch die Herstellungskosten weiter reduziert werden., Alternativ dazu kann ein mit mehreren Zylindern versehener Kompressor mit einer separaten Solenoidspule und einem separaten Entlastungsmechanismus für jeden Zylinder ausgerüstet werden. The simplicity of the mechanism for loading or unloading the compressor ensures extremely reliable operation without the need for manual adjustment. It is proposed to use a solenoid coil 88 to control a single cylinder compressor or a multi-cylinder compressor, thereby further reducing manufacturing costs. Alternatively, a multi-cylinder compressor may have a separate solenoid coil and a separate relief mechanism for each Cylinders are equipped.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen einen Gaskompressor 200, der im wesentlichen dem in den Fig. 1 bis 6 gezeigten Gaskompressor entspricht, mit Ausnahme der nachstehend erläuterten Modifikationen der Auslaßventileinheit. Daher werden diejenigen Elemente der Fig. 7 bis 13, die mit den entsprechenden Elementen der Fig. 1 bis 6 entweder identisch oder nahezu identisch sind, durch entsprechende Bezugszeichen gekennzeichnet. FIGS. 7 to 9 show a gas compressor 200, which substantially corresponds to the gas compressor shown in Figs. 1 to 6, with the exception of the modifications discussed below the discharge valve. Therefore, those elements of FIGS. 7 to 13 that are either identical or almost identical to the corresponding elements of FIGS. 1 to 6 are identified by corresponding reference numerals.

Bei dem Gaskompressor 200 ist ein Auslaßventilelement 236 in einer Auslaßöffnung 220 angeordnet, die sich in Längsrichtung durch eine Ventilplatte 222 erstreckt und teilweise durch einen Ventilsitz 228 begrenzt wird. Das Auslaßventilelement 236 umfaßt eine seitlich innere oder mittlere Öffnung 254 und ist in Längsrichtung an einem Halteelement 250 zwischen einer offenen Position, in der das Auslaßventilelement 236 im Längsabstand vom Ventilsitz 228 angeordnet ist, und einer geschlossenen Position, in der es mit dem Ventilsitz 228 in dichtendem Eingriff steht, gleitend bewegbar. In the gas compressor 200 , an outlet valve element 236 is arranged in an outlet opening 220 , which extends in the longitudinal direction through a valve plate 222 and is partially delimited by a valve seat 228 . The exhaust valve member 236 includes a laterally inner or central opening 254 and is longitudinally attached to a support member 250 between an open position in which the exhaust valve member 236 is longitudinally spaced from the valve seat 228 and a closed position in which it mates with the valve seat 228 in sealing engagement, slidably movable.

Das Halteelement 250, das sich in Längsrichtung innerhalb der seitlich inneren Öffnung 254 des Auslaßventilelementes 236 erstreckt, ist relativ zur Ventilplatte 222 und dem Zylinderkopf 60 fixiert. Am Halteelement ist eine Buchse 258 befestigt (beispielsweise mittels abgedichteter Preßpassung), auf der sich das Auslaßventilelement 236 gleitend bewegt. Das Halteelement 250 umfaß ferner eine Halsöffnung 262, die sich in Längsrichtung durch das Element erstreckt und während einer Kompressorleistungsmodulation eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Kompressionskammer 42 und der Entlastungstasche 58 herstellt, wie in Verbindung mit den Fig. 1 bis 6 beschrieben.The holding element 250 , which extends in the longitudinal direction within the laterally inner opening 254 of the exhaust valve element 236 , is fixed relative to the valve plate 222 and the cylinder head 60 . A bushing 258 is attached to the holding element (for example by means of a sealed press fit), on which the outlet valve element 236 slides. The holding member 250 further umfaß a neck opening 262 which extends longitudinally through the element and produces during a compressor capacity modulation, a fluid communication between the compression chamber 42 and the discharge bag 58, as described in connection with Figs. 1 to 6.

Ein allgemein flaches, scheibenförmiges und elastisches Dichtungselement 256 ist um das Halteelement 250 herum angeordnet und erstreckt sich von diesem seitlich nach außen. Das Dichtungselement 256 besteht vorzugsweise aus einem dünnen elastischen Blech, beispielsweise Federstahl, und steht sowohl mit einer seitlich verlaufenden Dichtungsfäche 240 am Schulterabschnitt 239 des Auslaßventilelementes 236 als auch mit einer entsprechenden seitlich verlaufenden Dichtungsfläche 260 an der Buchse 258 in Dichtungseingriff, wenn sich das Auslaßventilelement 236 in seiner geschlossenen Position befindet. Vorzugsweise ist die Dichtungsfläche 240 am Auslaßventilelement 236 mit seitlichem Abstand von der inneren Öffnung 254 außerhalb derselben angeordnet, wobei sich ein ausgenommener Abschnitt 242 dazwischen befindet. Ein solcher ausgenommener Abschnitt 242 (dessen Tiefe in Fig. 9 übertrieben dargestellt ist) sorgt für einen ausreichenden Freiraum, um eine elastische Durchbiegung des Dichtungselementes 256 während der Gleitbewegung des Auslaßventilelementes 236 zu gestatten und geringfügige Differenzen in den Höhen der Dichtungsflächen 240 und 260 aufzunehmen. Obwohl in der Darstellung der ausgenommene Abschnitt 242 von der Dichtungsfläche 240 in einer Richtung seitlich nach innen und in Längsrichtung zum Ventilsitz 228 geneigt ausgebildet ist, kann auch ein abgestufter ausgenommener Abschnitt vorgesehen sein.A generally flat, disc-shaped and elastic sealing element 256 is arranged around the holding element 250 and extends laterally outward therefrom. The sealing element 256 is preferably made of a thin elastic sheet, for example spring steel, and is in sealing engagement with both a laterally extending sealing surface 240 on the shoulder portion 239 of the outlet valve element 236 and a corresponding laterally extending sealing surface 260 on the bushing 258 when the outlet valve element 236 is in its closed position. Preferably, the sealing surface 240 on the outlet valve member 236 is spaced laterally from the inner opening 254 outside thereof with a recessed portion 242 therebetween. Such a recessed portion 242 (the depth of which is exaggerated in FIG. 9) provides sufficient clearance to allow elastic deflection of the sealing element 256 during the sliding movement of the exhaust valve element 236 and to accommodate slight differences in the heights of the sealing surfaces 240 and 260 . Although the recessed portion 242 is shown inclined from the sealing surface 240 in a direction laterally inward and in the longitudinal direction to the valve seat 228 , a stepped recessed portion may also be provided.

Das elastische Dichtungselement 256 wird durch die Gasdruckdifferenz, die über das Auslaßventilelement 236 existiert, wenn das Auslaßventilelement in seiner geschlossenen Position ist, in den vorstehend beschriebenen Dichtungseingriff mit den seitlichen Dichtungsflächen 240 und 260 des Auslaßventilelementes 236 und des Halteelementes 250 vorgespannt. Eine derartige Druckdifferenz ist auf den unterschiedlichen Gasdruck zwischen der Auslaßkammer 62 und der Kompresionskammer 42 während des Ansaughubes des Kolbens 16 zurückzuführen. Das elastische Dichtungselement 256 wird ferner durch die Federklemmen 40, die zwischen dem Flanschabschnitt 264 des Halteelementes 250 und dem elastischen Dichtungselement 256 zusammengepreßt werden, in diesen Dichtungseingriff elastisch vorgespannt. Die Federklemmen 40 bewirken ferner über das elastische Dichtungselement 256 eine elastische Vorspannung des Auslaßventilelementes 236 in Dichtungseingriff mit dem Ventilsitz 228, wobei die kombinierte Federkonstante der Federklemmen 40 und des elastischen Dichtungselementes 256 so ausgewählt ist, daß das Auslaßventilelement 236 schnell aufspringen kann, wenn der Druck in der Kompressionskammer 42 während des Aufwärtshubes des Kolbens 16 ein vorgegebenes Niveau erreicht.The resilient sealing member 256 is biased into the above-described sealing engagement with the side sealing surfaces 240 and 260 of the exhaust valve member 236 and the retainer member 250 by the gas pressure difference that exists across the exhaust valve member 236 when the exhaust valve member is in its closed position. Such a pressure difference is due to the different gas pressure between the outlet chamber 62 and the compression chamber 42 during the suction stroke of the piston 16 . The elastic sealing element 256 is also elastically biased into this sealing engagement by the spring clips 40 , which are pressed together between the flange section 264 of the holding element 250 and the elastic sealing element 256 . The spring clips 40 also provide elastic biasing of the exhaust valve member 236 in sealing engagement with the valve seat 228 via the elastic sealing member 256 , the combined spring constant of the spring clips 40 and the elastic sealing member 256 being selected so that the exhaust valve member 236 can spring open quickly when pressure is applied reaches a predetermined level in the compression chamber 42 during the upward stroke of the piston 16 .

Bei den in den Fig. 7 bis 9 dargestellten Ausführungsformen des Gaskompressors 200 wird der Flanschabschnitt 264 des Halteelementes 250 durch ein brückenförmiges Fixierelement 246 gelagert, das fest an der Ventilplatte 222 angebracht ist, um eine Längsbewegung des Halteelementes 250 von der Ventilplatte 222 weg zu verhindern. Aufgrund der Verbindung des Fixierelementes 246 und des Flanschabschnittes 264 mit der Ventilplatte 222 üben die Federklemmen 40 eine Reaktionskrfat auf die Ventilplatte 222 aus, die über den Flanschabschnitt 264 und das Fixierelement 246 wirkt. Somit werden das Auslaßventilelement 236 und das elastische Dichtungselement 256 in Längsrichtung auf den Ventilsitz 228 elatisch vorgespannt.In the embodiments of the gas compressor 200 shown in FIGS . 7 to 9, the flange section 264 of the holding element 250 is supported by a bridge-shaped fixing element 246 which is fixedly attached to the valve plate 222 in order to prevent longitudinal movement of the holding element 250 away from the valve plate 222 . Due to the connection of the fixing element 246 and the flange section 264 with the valve plate 222 , the spring clips 40 exert a reaction force on the valve plate 222 , which acts via the flange section 264 and the fixing element 246 . Thus, the outlet valve member 236 and the elastic seal member 256 in the longitudinal direction to the valve seat 228 are biased elatisch.

Diese Ausführungsform ist in ihrem "belasteten" Zustand in Fig. 7 und in ihrem "entlasteten" Zustand in Fig. 8 gezeigt.This embodiment is shown in its "loaded" state in FIG. 7 and in its "relieved" state in FIG. 8.

Bei einer anderen Ausführungsform, die in Fig. 10 gezeigt ist, ist ein Gaskompressor 202 ähnlich wie der in den Fig. 7 bis 9 dargestellte Gaskompressor 200 ausgebildet, mit der Ausnahme, daß der Flanschbschnitt 264 des Halteelementes 250 gegen einen in Längsrichtung verlaufenden Abschnitt 270 des Kopfes 280 stößt, der in anderer Hinsicht dem vorstehend beschriebenen Zylinderkopf 60 entspricht. Durch diesen Kontakt des in Längsrichtung verlaufenden Abschnittes 270 mit dem Flanschabschnitt 264 wird das Halteelement 250 an einer Längsbewegung von der Ventilplatte 222 weg gehindert. Da darüber hinaus der Kopf 280 an der Ventilplatte 222 befestigt ist und die Federklemmen 40 zwischen dem Flanschabschnitt 264 und dem Dichtungselement 256 zusammengedrückt sind, üben die Federklemmen 40 eine Reaktionskraft auf den Kopf 280 aus, die wiederum auf die Ventilplatte 222 übertragen wird, da der Kopf 280 mit der Ventilplatte 222 verbunden ist. In anderer Hinsicht entsprechen der Gaskompressor 202 und seine Ventileinheit im wesentlichen dem in den Fig. 7 bis 9 gezeigten Gaskompressor 200. Diese Ausführungsform ist insofern vorteilhaft, als daß sie einfacher ausgebildet ist (weniger Teile besitzt) und somit kostengünstiger ist. Andererseits benötigt sie jedoch eine genauer bearbeitete Kopfeinheit, um die Toleranzen des Ventils steuern zu können.In another embodiment, shown in FIG. 10, a gas compressor 202 is formed similar to the gas compressor 200 shown in FIGS . 7 through 9, except that the flange portion 264 of the holding member 250 against a longitudinal portion 270 of head 280 , which in other respects corresponds to cylinder head 60 described above. This contact of the longitudinally extending section 270 with the flange section 264 prevents the holding element 250 from moving longitudinally away from the valve plate 222 . In addition, since the head 280 is attached to the valve plate 222 and the spring clips 40 are compressed between the flange portion 264 and the sealing member 256 , the spring clips 40 exert a reaction force on the head 280 , which in turn is transmitted to the valve plate 222 because the Head 280 is connected to the valve plate 222 . In other respects, the gas compressor 202 and its valve unit is substantially the gas compressor 200 shown in FIGS. 7 to 9, respectively. This embodiment is advantageous in that it is simpler (has fewer parts) and is therefore less expensive. On the other hand, however, it requires a more precisely machined head unit in order to be able to control the tolerances of the valve.

Obwohl der Schulterabschnitt 258 eine separate Buchse aufweist, die mittels Preßpassung oder in anderer Weise entlang einem Abschnitt des Halteelementes 250 der Fig. 7 bis 10 fixiert ist, kann auch eine andere Ausführungsform vorgesehen sein, die in Fig. 11 gezeigt ist. Hierbei ist ein einstückiger Schulterabschnitt 268 einstückig am Halteelement 272 ausgebildet, um auf diesem eine Dichtungsfläche 274 zu bilden. In seiner Wirkungsweise entspricht das Halteelement 272 mit seinem einstückigen Schulterabschnitt 268 und der Dichtungsfläche 274 dem Halteelement 250 der Fig. 7 bis 10 und umfaßt einen Flanschabschnitt 276, der dem Flanschabschnitt 264 des Halteelementes 250 entspricht. In anderer Hinsicht weist die in Fig. 11 gezeigte Ventileinheit im wesentlichen die gleiche Form und Funktionsweise auf wie die in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Ventileinheiten. Entweder kann der separate buchsenartige Schulterabschnitt 258 des Halteelementes 250 oder der einstückige Schulterabschnitt 268 des Halteelementes 272 mit dem Gaskompressor 200 (Fig. 7 bis 9) oder dem Gaskompressor 202 (Fig. 10) bzw. mit irgendeiner anderen hier beschriebenen Ausführungsform Verwendung finden.Although the shoulder portion 258 has a separate bushing that is press fit or otherwise fixed along a portion of the support member 250 of FIGS. 7-10, another embodiment may be provided, which is shown in FIG. 11. Here, a one-piece shoulder section 268 is formed in one piece on the holding element 272 in order to form a sealing surface 274 thereon. In its mode of operation, the holding element 272 with its one-piece shoulder section 268 and the sealing surface 274 corresponds to the holding element 250 of FIGS. 7 to 10 and comprises a flange section 276 which corresponds to the flange section 264 of the holding element 250 . In other respects, the valve unit shown in Fig. 11 has substantially the same shape and function as that of the valve units shown in FIGS. 7 to 10. Either the separate sleeve-like shoulder section 258 of the holding element 250 or the one-piece shoulder section 268 of the holding element 272 can be used with the gas compressor 200 ( FIGS. 7 to 9) or the gas compressor 202 ( FIG. 10) or with any other embodiment described here.

Claims

1. Piston compressor with a cylinder block having a displacement chamber, a valve plate provided between the cylinder block and a cylinder head with an annular outlet valve element opening and closing an outlet opening formed therein and a control valve element formed and opening therein leading to a relief pocket, characterized in that the outlet opening ( 34, 220 ) is arranged centrally in the valve plate ( 22 ),
the outlet valve element ( 36, 236 ) is arranged in the central outlet opening ( 34, 220 ),
a holding element ( 46, 250, 272 ) with an annular neck section ( 50 ) engages in the central opening of the outlet valve element ( 36, 236 ), the neck section ( 50 ) forming a sealed sliding guide for the outlet valve element ( 36, 236 ) and its central Opening forms the opening leading to the relief pocket ( 58 ), the control valve designed as a piston element ( 68 ) is slidably arranged in the relief pocket bore and has a depending stem ( 78 ) which is in sliding engagement with the inner wall of the neck portion ( 50 ), and in closed state of the exhaust valve the lower surfaces of the exhaust valve element ( 36, 236 ) and the piston element ( 68 ) with those of the valve plate ( 22 ) and the neck portion ( 50 ) of the holding element ( 46, 250, 272 ) lie in one plane.

2. Compressor according to claim 1, characterized in that the piston element ( 68 ) has a generally T-shaped cross section and arms ( 70, 72 ) which extend across the width of the relief pocket ( 58 ).

3. Compressor according to one of the preceding claims, characterized in that a recess ( 76 ) is arranged in the upper sections of the piston element ( 68 ).

4. Compressor according to one of the preceding claims, characterized in that a spring ( 82 ) is arranged in the relief pocket ( 58 ), which interacts with the suction pressure for lifting the piston element ( 68 ) and is sufficiently weak that the piston element descends can move when the outlet pressure is present, the spring ( 82 ) at one end below the piston arms ( 70, 72 ) and at the other end on the neck member ( 50, 46 ).

5. Compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the piston element ( 68 ) as the actuating device has a solenoid-operated valve unit ( 86 ) which is arranged on the cylinder head and comprises a solenoid ( 88 ) and a shaft element ( 90 ), which is movable in response to an excitation of the solenoid and in which channels ( 100 ) are formed which can connect the suction channel to the relief pocket ( 58 ) above the piston element ( 68 ) when the solenoid is in a first state, and further connect the exhaust port to the relief pocket above the piston member when the solenoid is in an opposite state.

6. Compressor according to claim 5, characterized in that the actuating device further comprises a first channel which extends through the cylinder head ( 60 ) and establishes a fluid connection between the suction channel and the channels in the shaft element ( 90 ), a second channel which extends through the cylinder head ( 60 ) and provides fluid communication between the exhaust port and the port in the stem member ( 90 ), and a third port that provides fluid communication between the ports of the stem member ( 90 ) and the relief pocket ( 68 ) above the piston member .

7. Compressor according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises stop devices which can be inserted into the relief pocket ( 58 ) and against which the piston element ( 68 ) abuts when it moves upwards.

8. Compressor according to claim 7, characterized in that the stop devices comprise at least one groove ( 130, 132 ) which is formed in the walls of the relief pocket ( 58 ), and a snap ring ( 134 ) in the groove, which has an inner dimension , which is less than the outer dimension of the piston element ( 68 ).

9. A compressor according to claim 7, characterized in that the stop devices comprise a ring element ( 136 ) which is inserted into the relief pocket ( 58 ) and has walls of a predetermined depth which determine the degree of relief.

10. A compressor according to claim 7, characterized in that the cylinder head ( 60 ) has a ledge-like recess ( 142 ) which is formed in the upper surface thereof, which surrounds the relief pocket ( 58 ), and in that an insertable ring element in the relief pocket ( 140 ) has an outwardly extending flange ( 144 ) which is adapted to the ledge-like recess ( 142 ).