EP0922166B1 - Kolbenvakuumpumpe mit auslassventil - Google Patents

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EP0922166B1
EP0922166B1 EP97928176A EP97928176A EP0922166B1 EP 0922166 B1 EP0922166 B1 EP 0922166B1 EP 97928176 A EP97928176 A EP 97928176A EP 97928176 A EP97928176 A EP 97928176A EP 0922166 B1 EP0922166 B1 EP 0922166B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
valve
compressor according
front side
cylinder
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97928176A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0922166A1 (de
Inventor
Hans-Josef Burghard
Jürgen Meyer
Eckhard Bez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leybold GmbH
Original Assignee
Leybold Vakuum GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0922166A1 publication Critical patent/EP0922166A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0922166B1 publication Critical patent/EP0922166B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/10—Adaptations or arrangements of distribution members
    • F04B39/1073—Adaptations or arrangements of distribution members the members being reed valves
    • F04B39/108—Adaptations or arrangements of distribution members the members being reed valves circular reed valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/10—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for special use
    • F04B37/14—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for special use to obtain high vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/08—Actuation of distribution members

Definitions

  • the invention relates to a piston compressor with the features of the preamble of independent claims 1 and 3.
  • a piston vacuum pump is known from EP-A-85 687.
  • a cylinder face or the cylinder head is the carrier of the exhaust valve.
  • the previously known solution is structurally complex because of the majority of the individual components.
  • the outlet valve has a relatively small opening cross section and is sensitive to contamination.
  • the object of the present invention is to improve the noise behavior and the service life of a piston compressor of the type concerned which is designed as a vacuum pump.
  • a gentle opening of the outlet valve is ensured even at very low suction pressures.
  • a softer opening means that noise behavior and service life are improved.
  • the opening of the valve takes place in that the valve plate edge lifts off from the front cylinder edge, so that after a small opening movement a relatively large opening cross section is created over the entire cylinder circumference. This enables short valve opening times. In addition, high particle compatibility is achieved.
  • both piston ends have a pump function and are both equipped with an outlet valve according to the invention. Since it is generally necessary to drive the piston with a connecting rod, the compression space on the connecting rod side and thus also the valve disk must be designed in a circular shape.
  • FIGS. 1, 2, 8 and 10 A crankshaft 5 and a connecting rod 6 are indicated schematically in FIGS. 1, 2, 8 and 10.
  • 7 denotes a gas inlet opening into the compression space 8 and 9 a gas outlet.
  • the gas inlet 7 is in the form of an annular groove let into the wall of the cylinder 2 and communicating with an inlet channel (not shown).
  • the gas outlet 9 is connected to a chamber 11 formed in the cylinder head 4.
  • the outlet valve 12 with its valve plate 13 and its valve seat 14 is located between gas inlet 7 and gas outlet 9.
  • the valve plate 13 forms the entire cylinder face located in the area of the cylinder head. Its diameter is larger than the inside diameter of the cylinder 2, so that the front edge of the cylinder 2 has the function of the valve seat 14.
  • Figures 1 and 2 show an embodiment in which the approximately circular disc-shaped valve plate 13 a flexible material, for example spring steel sheet.
  • a centrally arranged, pin-shaped carrier 21 it is suspended from a wall of the chamber 11 and is held in its position in such a way that the valve 12 is closed in a self-sealing manner (FIG. 1).
  • the piston 3 assumes its dead center, which is remote from the cylinder head 4.
  • the gas inlet 7 is open to the compression space 8. Gas to be pumped or compressed flows into the compression space 8.
  • Plate 13 and carrier 21 can be made of plastic, for example, and can be formed in one piece.
  • the piston movement in the direction of the cylinder head 4 following the position of the piston 3 in FIG. 1 initially causes the gas inlet 7 to close, then compression of the inflowing gases and finally the opening of the valve 12, so that the compressed gases enter the chamber 11 and flow from there through the gas outlet 9.
  • the valve 12 is actuated by the piston 3.
  • the piston stroke is extended by the opening travel of the valve. Shortly before reaching its dead center adjacent to the cylinder head 4, the piston 3 and valve disk 13 come into engagement. The subsequent piston movement to the dead center is the opening path of the valve.
  • the piston end face 16 facing the cylinder head 4 is concave (trough-shaped, ie with a central depression).
  • the valve 12 is opened in that the outer edge of the flexible valve plate 13 lifts off the valve seat 14 (FIG. 2). This can be done in that compressed gases raise the outer edge of the valve plate 13. If the gas pressure generated is insufficient, the piston 3 causes the valve 12 to open. Its outer edge touches shortly before it reaches its gate point adjacent to the cylinder head the outer edge of the valve plate 13 and lifts it from its valve seat 14 so that the compressed gas can flow out.
  • Figure 3 shows an embodiment in which the piston end 16 is flat.
  • projections 17 which touch the valve plate 13 shortly before reaching the dead center and open the valve 12.
  • projections 17 There may be discrete projections 17.
  • a circumferential edge expediently forms the projection 17.
  • This edge as shown in FIG. 3, is part of an outer, low-wear material coating 18 of the piston 3.
  • valve seat 14 In Figure 3, a special design of the valve seat 14 is shown. It comprises an O-ring 15, which is located in a recess in the end face of the cylinder 2.
  • the suspension of the valve plate 13 comprises a carrier 21 made of flexible material, for example plastic, to which the valve plate 13 is fastened.
  • valve plate 13 is additionally coated with this material of the carrier (layer 19).
  • This layer 19 is also the carrier of a sealing ring 22.
  • the carrier 21, layer 19 and sealing ring 22 can be formed in one piece and can be applied (e.g. vulcanized) to the valve plate 13 in one operation.
  • the piston end face 16 is convex.
  • the suspension 21 of the valve plate 13 comprises a spring 23 which acts in the closing direction. When it opens the valve 12 of the piston 3 first touches the center of the piston end face of the valve disc 13. If the latter consists of flexible material, the valve disc 13 assumes approximately the shape of the piston end face 16 when the valve 12 is open. A dead space-free emptying of the compression space 8 is possible. .
  • Figure 7 shows a special design of the valve plate 13. It is one-sided - e.g. fixed by means of a screw 24 - outside the seal 15 on the front edge, so that its opening movement is a pivoting movement around the attachment point. A projection 17 causing the opening movement is only provided on the side of the piston 3 opposite the fastening point.
  • the valve plate 13 suitably consists of elastic steel sheet - e.g. coated with Viton - and has an edge 25 created by flanging. This edge stiffens the valve plate 13. In the area of the attachment point, the flange 25 is interrupted to allow the pivoting movement of the valve plate 13.
  • FIGS. 8 to 10 show exemplary embodiments in which both end faces of the piston-cylinder device have a pump function. Because of the passage of the connecting rod 6 into the interior of the piston 3, it is necessary to design the compression space 26, which is distant from the cylinder head 4, in a ring shape. For this purpose, the piston 3 is equipped with a gradation 27 that the End wall portion with 28 and the cylindrical portion 29 includes. This has a reduced diameter compared to the rest of the piston 3.
  • the inlet of the annular pump stage is also formed as an annular groove in the wall of the cylinder 2 and designated 31.
  • the valve 32 comprises the annular valve plate 33.
  • the valve seat 34 again forms the end face of the cylinder 2.
  • the valve plate 33 is fastened to a carrier 36 which is suspended on the cylinder head 37 located on the crankshaft side.
  • the carrier 36 is in the form of a sleeve which guides the cylindrical section 29 of the piston 3.
  • Plate 33 and carrier 36 can be formed in one piece and e.g. are made of plastic.
  • the annular chamber 38 In the cylinder head 37 on the crankshaft side there is the annular chamber 38, to which the gas outlet 39 connects.
  • the end section 28 of the piston 3 is flat.
  • the valve 32 is opened again by extending the piston stroke.
  • All of the opening mechanisms shown in FIGS. 1 to 6 can also be used in an equivalent manner in the valve 33 arranged on the crankshaft side.
  • the end section 28 of the piston 3 is equipped with projections 41 which cause the valve disk 33 to be lifted off its valve seat 34 (with the sealing ring 42).
  • the valve 12 is equipped with a bypass 45.
  • the bypass 45 connects the chamber 11 to the compression space 8.
  • the mouth 46 leading to the compression space should be arranged as close as possible to the valve seat 14.
  • the bypass 45 there is a check valve 47 which is closed when the pressure in the compression space 8 is greater than that Pressure in the chamber 11, and that opens at reverse pressure conditions.
  • the bypass 45 has an effect which relieves the drive motor of the piston vacuum pump. Without a bypass, the piston generates a relatively high vacuum in the compression space 8 after the valve 12 is closed, which vacuum is not broken until the gas inlet 7 is opened. If the bypass 45 is present, gas from the chamber 11 enters the compression space 8 shortly after the valve 12 is closed.
  • the valve 32 arranged on the crankshaft side can also be equipped with a relief bypass of this type.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressor (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenverdichter mit den Merkmalen des Oberbegriffs der unabhängigen Patentansprüche 1 und 3.
  • Aus der US-A-27 51 146 ist ein als Kompressor ausgebildeter Kolbenverdichter mit diesen Merkmalen bekannt. Die Betätigung des Ventiltellers erfolgt zunächst durch komprimierte Gase und danach durch den Kolben selbst, der in seinem oberen Totpunkt über den Rand des Zylinders hinausragt. Die Kolbenstirnseite und der der Kolbenstirnseite zugewandte, relativ dicke Ventilteller sind eben ausgebildet, so dass sie während der Betätigung des Ventiltellers durch die Kolbenstirnseite selbst einen vollflächigen Kontakt haben. Eine Vakuumpumpe mit diesen Merkmalen würde wegen der wesentlich niedrigeren Gasdrücke im Kompressionsraum relativ laut sein. Außerdem hätte das Ventilsystem eine relativ kurze Lebensdauer.
  • Aus der EP-A-85 687 ist eine Kolbenvakuumpumpe bekannt. Eine Zylinderstirnseite bzw. der Zylinderkopf ist Träger des Auslaßventils. Die vorbekannte Lösung ist wegen der Mehrzahl der einzelnen Bauteile konstruktiv aufwendig. Außerdem hat das Auslaßventil einen relativ kleinen Öffnungsquerschnitt und ist empfindlich gegen Verschmutzungen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem als Vakuumpumpe ausgebildeten Kolbenverdichter der hier betroffenen Art in Bezug auf das Geräuschverhalten und die Lebensdauer zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche gelöst.
  • Bei einer Kolbenvakuumpumpe der erfindungsgemäßen Art ist ein sanftes Öffnen des Auslassventiles auch bei sehr niedrigen Ansaugdrücken sicher gestellt. Ein sanfteres Öffnen hat zur Folge, dass Geräuschverhalten und Lebensdauer verbessert sind. Die Öffnung des Ventils erfolgt dadurch, daß der Ventiltellerrand vom stirnseitigen Zylinderrand abhebt, so daß bereits nach einer kleinen Öffnungsbewegung ein relativ großer Öffnungsquerschnitt über dem gesamten Zylinderumfang entsteht. Kurze Ventilöffnungszeiten sind dadurch möglich. Außerdem wird eine hohe Partikelverträglichkeit erreicht.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform haben beide Kolbenstirnseiten Pumpfunktion und sind beide mit einem erfindungsgemäßen Auslaßventil ausgerüstet. Da es in aller Regel erforderlich ist, den Kolben mit einer Pleuelstange anzutreiben, müssen der pleuelstangeseitige Kompressionsraum und damit auch der Ventilteller kreisringförmig gestaltet sein.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 10 erläutert werden. Es zeigen
    • Figuren 1 und 2 Kolben und Zylinder einer Kolbenvakuumpumpe nach der Erfindung,
    • Figuren 3 bis 7 verschiedene Gestaltungen des Zylinderkopfes mit Auslaßventil,
    • Figuren 8 und 9 Ausführungen, bei denen beide Zylinderstirnseiten Pumpfunktion haben und
    • Figur 10 eine Ausführung mit einem Entlastungsventil.
  • In allen Figuren ist jeweils nur derjenige Bereich des Gehäuses 1 einer Kolbenvakuumpumpe nach der Erfindung dargestellt, in welchem sich ein Zylinder 2 mit einem Kolben 3 und einem Zylinderkopf 4 befindet. Entsprechend der gewünschten Stufenzahl der Kolbenvakuumpumpe können eine oder mehrere einstufige Zylinder-Kolbeneinrichtungen oder auch Ausführungen, bei denen beide Zylinderstirnseiten Pumpfunktionen haben, im Gehäuse der Pumpe untergebracht sein. Eine Kurbelwelle 5 und eine Pleuelstange 6 sind in den Figuren 1, 2, 8 und 10 schematisch angedeutet.
  • Bei allen Ausführungen sind mit 7 ein in den Kompressionsraum 8 mündender Gaseinlaß und mit 9 ein Gasauslaß bezeichnet. Der Gaseinlaß 7 hat die Form einer in die Wand des Zylinders 2 eingelassenen Ringnut, die mit einem nicht dargestellten Einlaßkanal in Verbindung steht. Der Gasauslaß 9 ist an eine im Zylinderkopf 4 ausgebildete Kammer 11 angeschlossen. Das Auslaßventil 12 mit seinem Ventilteller 13 und seinem Ventilsitz 14 befindet sich zwischen Gaseinlaß 7 und Gasauslaß 9.
  • Entsprechend der Erfindung bildet der Ventilteller 13 die gesamte, im Bereich des Zylinderkopfes gelegene Zylinderstirnseite. Sein Durchmesser ist größer als der Innendurchmesser des Zylinders 2, so daß der stirnseitige Rand des Zylinders 2 die Funktion des Ventilsitzes 14 hat.
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem der etwa kreisscheibenförmige Ventilteller 13 aus einem flexiblen Werkstoff, zum Beispiel aus Federstahlblech, besteht. Mit Hilfe eines zentral angeordneten, stiftförmigen Trägers 21 ist er an einer Wandung der Kammer 11 aufgehängt und wird derart in seiner Position gehalten, daß das Ventil 12 selbstdichtend geschlossen ist (Figur 1). In dieser Figur nimmt der Kolben 3 seinen entfernt vom Zylinderkopf 4 gelegenen Totpunkt ein. Der Gaseinlaß 7 ist zum Kompressionsraum 8 offen. Zu förderndes bzw. zu komprimierendes Gas strömt in den Kompressionsraum 8 ein. Teller 13 und Trager 21 können z.B. aus Kunststoff bestehen und einstückig ausgebildet sein.
  • Die sich an die Stellung des Kolbens 3 in Figur 1 anschließende Kolbenbewegung in Richtung Zylinderkopf 4 bewirkt zunächst ein Schließen des Gaseinlasses 7, danach eine Kompression der eingeströmten Gase und schließlich die Öffnung des Ventils 12, so daß die komprimierten Gase in die Kammer 11 gelangen und von dort aus durch den Gasauslaß 9 strömen. Das Ventil 12 wird vom Kolben 3 betätigt. Dazu ist der Kolbenhub um den Öffnungsweg des Ventils verlangert. Kurz vor dem Erreichen seines dem Zylinderkopf 4 benachbarten Totpunktes kommen Kolben 3 und Ventilteller 13 in Eingriff. Die sich daran anschließende Kolbenbewegung bis zum Totpunkt ist der Öffnungsweg des Ventils.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 ist die dem Zylinderkopf 4 zugewandte Kolbenstirnseite 16 konkav (muldenförmig, d.h. mit zentraler Vertiefung) ausgebildet. Die Öffnung des Ventils 12 erfolgt dadurch, daß der äußere Rand des flexiblen Ventiltellers 13 vom Ventilsitz 14 abhebt (Figur 2). Dieses kann dadurch geschehen, daß komprimierte Gase den äußeren Rand des Ventiltellers 13 anheben. Reicht der erzeugte Gasdruck nicht aus, dann bewirkt der Kolben 3 die Öffnung des Ventils 12. Sein äußerer Rand berührt kurz vor dem Erreichen seines dem Zylinderkopf benachtbarten Torpunktes den äußeren Rand des Ventiltellers 13 und hebt ihn von seinem Ventilsitz 14 ab, so daß das komprimierte Gas ausströmen kann.
  • Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Kolbenstirnseite 16 eben ausgebildet ist. Im Bereich des äußeren Randes des Kolbens 3 befinden sich Vorsprünge 17, die kurz vor dem Erreichen des Totpunktes den Ventilteller 13 berühren und das Ventil 12 öffnen. Es können diskrete Vorsprünge 17 vorhanden sein. Zweckmäßig bildet jedoch ein umlaufender Rand den Vorsprung 17. Dieser Rand ist wie in Figur 3 dargestellt Bestandteil einer äußeren aus verschleißarmen werkstoffbestehenden Beschichtung 18 des Kolbens 3.
  • In Figur 3 ist noch eine besondere Gestaltung des Ventilsitzes 14 dargestellt. Er umfaßt einen O-Ring 15, der sich in einer in der Stirnseite des Zylinders 2 eingelassenen Nut befindet.
  • Bei den Ausführungsbeispielen nach Figur 4 und 5 umfaßt die Aufhängung des Ventiltellers 13 einen aus flexiblem Werkstoff, zum Beispiel Kunststoff, bestehenden Träger 21, an dem der Ventilteller 13 befestigt ist.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach'Figur 5 ist der Ventilteller 13 zusätzlich mit diesem Werkstoff des Trägers beschichtet (Schicht 19). Diese Schicht 19 ist auch Träger eines Dichtringes 22. Träger 21, Schicht 19 und Dichtring 22 können einstückig ausgebildet sein und in einem Arbeitsgang auf den Ventilteller 13 aufgebracht (z.B. vulkanisiert) werden.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist die Kolbenstirnseite 16 konvex ausgebildet. Die Aufhangung 21 des Ventiltellers 13 umfaßt eine Feder 23, die in Schließrichtung wirkt. Bei seiner das Ventil 12 öffnenden Bewegung des Kolbens 3 berührt zunächst die Mitte der Kolbenstirnseite den Ventilteller 13. Besteht dieser aus flexiblem Werkstoff, dann nimmt der Ventilteller 13 bei offenem Ventil 12 etwa die Form der Kolbenstirnseite 16 an. Eine totraumfreie Entleerung des Kompressionsraumes 8 ist dadurch möglich. ,
  • Figur 7 zeigt eine besondere Gestaltung des Ventiltellers 13. Er ist einseitig - z.B. mittels einer Schraube 24 - außerhalb der Dichtung 15 auf dem stirnseitigen Rand fixiert, so daß seine Öffnungsbewegung eine Schwenkbewegung um den Befestigungspunkt ist. Ein die Öffnungsbewegung verursachender Vorsprung 17 ist nur auf der dem Befestigungspunkt gegenuberliegenden Seite des Kolbens 3 vorgesehen.
  • Der Ventilteller 13 besteht zweckmäßig aus elastischem Stahlblech - z.B. mit Viton beschichtet - und weist einen durch Bördelung entstandenen Rand 25 auf. Dieser Rand bewirkt eine Versteifung des Ventiltellers 13. Im Bereich des Befestigungspunktes ist die Bördelung 25 unterbrochen, um die Schwenkbewegung des Ventiltellers 13 zuzulassen.
  • Bei der Lösung nach Figur 7 entfällt ein zentraler Träger 21. Außerdem besteht die Möglichkeit, den Gasen eine gezielte Strömungsrichtung zu geben, z.B. in Richtung Auslaß 9. Das Saugvermögen der Pumpe beeinträchtigende Verwirbelungen werden vermieden.
  • Die Figuren 8 bis 10 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen beide Stirnseiten der Kolben-Zylinder-Einrichtung Pumpfunktion haben. Wegen der Durchführung der Pleuelstange 6 bis in das Innere des Kolbens 3 ist es erforderlich, den dem Zylinderkopf 4 entfernt gelegenen Kompressionsraum 26 ringförmig auszubilden. Dazu ist der Kolben 3 mit einer Abstufung 27 ausgerüstet, die den Stirnwandabschnitt mit 28 und den zylindrischen Abschnitt 29 umfaßt. Dieser hat gegenüber dem übrigen Teil des Kolbens 3 einen reduzierten Durchmesser.
  • Der Einlaß der kreisringförmigen Pumpstufe ist ebenfalls als Ringnut in der Wandung des Zylinders 2 ausgebildet und mit 31 bezeichnet. Das Ventil 32 umfaßt den kreisringförmigen Ventilteller 33. Den Ventilsitz 34 bildet wieder die Stirnseite des Zylinders 2. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Ventilteller 33 an einem Träger 36 befestigt, der am kurbelwellenseitig gelegenen Zylinderkopf 37 aufgehängt ist. Der Träger 36 hat die Form einer Hülse, die den zylindrischen Abschnitt 29 des Kolbens 3 führt. Teller 33 und Träger 36 konnen einstückig ausgebildet sein und z.B. aus Kunststoff bestehen. Im kurbelwellenseitig gelegenen Zylinderkopf 37 befindet sich die kreisringförmige Kammer 38, an die sich der Gasauslaß 39 anschließt.
  • Der stirnseitige Abschnitt 28 des Kolbens 3 ist eben ausgebildet. Die Öffnung des Ventils 32 erfolgt wieder durch eine Verlängerung des Kolbenhubs. Auch alle zu den Figuren 1 bis 6 dargestellten Öffnungsmechanismen können beim kurbelwellenseitig angeordneten Ventil 33 in aquivalenter Weise Anwendung finden. So ist beim Ausführungsbeispiel nach Figur 9 beispielsweise der stirnseitige Abschnitt 28 des Kolbens 3 mit Vorsprüngen 41 ausgerüstet, die ein Abheben des Ventiltellers 33 von seinem Ventilsitz 34 (mit Dichtungsring 42) bewirken.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 10 ist das Ventil 12 mit einem Bypass 45 ausgerüstet. Der Bypass 45 verbindet die Kammer 11 mit dem Kompressionsraum 8. Die zum Kompressionsraum führende Mündung 46 sollte möglichst nahe beim Ventilsitz 14 angeordnet sein. Im Bypass 45 befindet sich ein Rückschlagventil 47, das geschlossen ist, wenn der Druck im Kompressionsraum 8 größer ist als der Druck in der Kammer 11, und das bei umgekehrten Druckverhältnissen öffnet. Der Bypass 45 hat eine den Antriebsmotor der Kolbenvakuumpumpe entlastende Wirkung. Ohne Bypass erzeugt der Kolben nach dem Schließen des Ventils 12 im Kompressionsraum 8 ein relativ hohes Vakuum, das erst nach dem Öffnen des Gaseinlasses 7 gebrochen wird. Ist der Bypass 45 vorhanden, gelangt bereits kurz nach dem Schließen des Ventils 12 Gas aus der Kammer 11 in den Kompressionsraum 8. Auch das kurbelwellenseitig angeordnete Ventil 32 kann mit einem Entlastungsbypass dieser Art ausgerüstet sein.

Claims (15)

  1. Kolbenverdichter mit mindestens einem Zylinder (2), einem darin befindlichen Kolben (3), einem Gaseinlaß (7, 31) und einem stirnseitig gelegenen Auslaßventil (12, 32), wobei die gesamte Zylinderstirnseite den Ventilteller (13, 33) des Auslaßventiles (12, 32) bildet, der stirnseitige Rand des Zylinders (2) als Ventilsitz (14, 42) ausgebildet ist und der Kolben (3) der Betätigung des Ventiltellers (13, 33) dient, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenverdichter eine Vakuumpumpe (1) ist, dass der Ventilteller (13, 33) aus einem flexiblen Werkstoff besteht und daß der Kolben (3) auf seiner dem Ventilteller (13, 33) zugewandten Seite oder der Ventilteller (13, 33) auf seiner dem Kolben (3) zugewandten Seite einen oder mehrere Vorsprünge(17, 41) aufweist, welcher oder welche derart ausgebildet ist/sind, daß sich Kolben (3) und Ventilteller (13, 33) vor dem Erreichen des Kolbentotpunktes berühren.
  2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Vorsprünge (17, 41) Bestandteil einer Beschichtung (18) des Kolbens (3) sind.
  3. Kolbenverdichter mit mindestens einem Zylinder (2), einem darin befindlichen Kolben (3), einem Gaseinlaß (7, 31) und einem stirnseitig gelegenen Auslaßventil (12, 32), wobei die gesamte Zylinderstirnseite den Ventilteller (13, 33) des Auslaßventiles (12, 32) bildet, der stirnseitige Rand des Zylinders (2) als Ventilsitz (14, 42) ausgebildet ist und der Kolben (3) der Betätigung des Ventiltellers (13, 33) dient, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenverdichter eine Vakuumpumpe (1) ist, dass der Ventilteller (13, 33) aus einem flexiblen Werkstoff besteht und daß die dem Ventilteller (13, 33) zugewandte Kolbenstirnseite (16, 28) konkav oder konvex ausgebildet ist.
  4. Verdichter nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (12) der einer Kurbelwelle (5) entfernt gelegenen Stirnseite (16) des Kolbens (3) zugeordnet ist, daß der Ventilteller (13) etwa kreisscheibenförmig ausgebildet ist und mit Hilfe eines Trägers (21) am zugehörigen Zylinderkopf (4) aufgehängt ist.
  5. Verdichter nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (21) aus einem flexiblen Werkstoff besteht.
  6. Verdichter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Träger (21) und Teller (13) einstückig ausgebildet sind.
  7. Verdichter nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Teller (13) beschichtet ist und daß die Schicht (19) und der Träger (21) einstückig ausgebildet sind.
  8. Verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (21) als Druckfeder (23) ausgebildet ist.
  9. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. ein weiteres Ventil (32) dieser Bauart der einer Kurbelwelle (5) zugewandten Stirnseite (28) des Kolbens (3) zugeordnet ist.
  10. Verdichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben auf seiner der Kurbelwelle (5) zugewandten Stirnseite mit einer Abstufung (27) ausgerüstet ist, daß die Abstufung die stirnseite (28) und einen zylindrischen Abschnitt (29) umfaßt, daß der zylindrische Abschnitt (29) eine Durchführung für eine Pleuelstange (6) bildet, daß der Ventilteller (33) des Ventils (32) kreisringförmig ausgebildet ist und daß der Ventilteller (33) mit Hilfe eines Trägers (36) am zugehörigen Zylinderkopf (37) aufgehängt ist.
  11. Verdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (36) als Hülse ausgebildet ist, welche den zylindrischen Abschnitt (29) des Kolbens (3) umgibt.
  12. Verdichter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß Ventilteller (33) und Träger (36) einstückig ausgebildet sind.
  13. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem der Ventile (12 und 32) ein Entlastungsventil (47) zugeordnet ist.
  14. Verdichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Entlastungsventil (47) in einem Bypass (45) befindet und als Rückschlagventil ausgebildet ist.
  15. Verdichter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das eine (46) Ende des Bypasses (47) in die Wandung des Zylinders (2) mündet.
EP97928176A 1996-08-27 1997-06-12 Kolbenvakuumpumpe mit auslassventil Expired - Lifetime EP0922166B1 (de)

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