EP2584200B1

EP2584200B1 - Gaseinlassventil für einen kompressor, kompressor mit einem derartigen gaseinlassventil sowie verfahren zum betreiben eines kompressors mit einem derartigen gaseinlassventil

Info

Publication number: EP2584200B1
Application number: EP12189089.1A
Authority: EP
Inventors: Andreas Foerster
Original assignee: Kaeser Kompressoren AG
Current assignee: Kaeser Kompressoren AG
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2024-04-17
Anticipated expiration: 2032-10-18
Also published as: US20130136638A1; ES2980670T3; PL2584200T3; EP2584200A2; DE102011084811B3; FI2584200T3; EP2584200B8; EP2584200A3; US9651048B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gaseinlassventil für einen Kompressor, insbesondere für einen Rotationsverdichter, auf einen Kompressor, insbesondere einen Rotationsverdichter, mit einem derartigen Gaseinlassventil sowie auf ein Verfahren zum Betreiben eines Kompressors, insbesondere eines Rotationsverdichters, mit einem derartigen Gaseinlassventil.
Obwohl die vorliegende Erfindung auf beliebige Kompressoren anwendbar ist, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf einen Rotationsverdichter näher erläutert.
Ein Kompressor wird zumeist direkt gekuppelt oder über ein Getriebe durch einen Kraftwandler angetrieben und verdichtet ein Medium, insbesondere ein Gas, bevorzugt Luft, sobald der Kompressor in Bewegung gesetzt wird. Für die Einrichtung eines Druckluftnetzes beinhaltet diese Funktion jedoch einige Nachteile. In einem modernen Industriebetrieb wird Druckluft für unterschiedlichste Anwendungen genutzt. Je nach Anzahl der am Druckluftnetz angeschlossenen Verbraucher steigt oder sinkt der Druckluftbedarf. Um das geforderte Druckniveau zu halten, wäre der Kompressor deswegen im ständigen Wechsel zwischen Volllast und Stillstand. Eine solche Regelung würde zulasten der Lebensdauer aller angetrieben und antreibenden Bauteile gehen. Hinzu kommt die erhöhte Leistungsaufnahme in der Startphase, welche sich nicht minder auf die Betriebskosten auswirkt. Um dem entgegen zu wirken, kommen in Kompressoren unterschiedlichste Regelungsarten zum Einsatz. Ihre Aufgabe ist die Minimierung des Energieverbrauches und des Verschleißes sowie die Maximierung der Verfügbarkeit. Eine Regeleinheit in einem sogenannten Schraubenkompressor kann ein sogenanntes Gaseinlassventil sein. Dieses ist dem Verdichterblock des Kompressors vorgeschaltet. Das Gaseinlassventil soll eine Rückschlagfunktion, bei der ein Rückströmen von Gas und/oder Fluid aus dem Kompressor in die Umgebung des Kompressors verhindert wird, eine Leerlaufregelung sowie eine Volllastregelung und/oder Proportionalregelung ermöglichen.
Im Falle der Leerlaufregelung des Kompressors darf das Gaseinlassventil lediglich eine bestimmte Menge Luft bzw. Prozessgas in den Verdichter lassen. Diese Maßnahme ist wie folgt zu erklären: Der Anlauf des Verdichters ist aufgrund der Massenträgheit der bewegten Bauteile mit einem erhöhten Energiebedarf gemessen am Volllastbetrieb zu erklären. Um diese Lastspitzen zu minimieren, hilft es, die Arbeit, die beim Verdichten des Mediums verrichtet wird, zu minimieren indem man den Zuluftstrom auf eine minimale Menge reduziert. Hierzu weist das Gaseinlassventil einen federvorgespannten Ventilkörper auf. Dieser wird zum Umschalten von dem Leerlaufbetrieb in den Volllastbetrieb mittels eines druckbeaufschlagten Kolbens entgegen der Federkraft einer den Ventilkörper gegen seinen Ventilsitz pressenden Feder von dem Ventilsitz abgehoben. Ein derartiges Gaseinlassventil mit einem federvorgespannten Ventilkörper ist beispielsweise in der DE 602 10 088 T2 oder in der US 6,431,210 B1 beschrieben. Als nachteilig an dieser Bauart des Gaseinlassventils hat sich allerdings herausgestellt, dass die Ventilfeder, welche den Ventilkörper im Leerlauf-Betriebszustand des Kompressors gegen den Ventilsitz presst, sehr kräftig dimensioniert sein muss und somit eine besondere Sorgfalt bei der Demontage und Montage erfordert. Aufgrund der hohen Federvorspannung bergen Arbeiten an der Ventilfeder eine enorme Verletzungsgefahr.
Um dies zu vermeiden, schlägt beispielsweise die DE 603 07 662 T2 ein Gaseinlassventil vor, bei dem eine derartige, groß dimensionierte Ventilfeder verzichtbar ist. Hierzu wird ein zweiseitig mit Druck beaufschlagbarer Doppelkolben auf der vom Gasauslass des Gaseinlassventils abgewandten Seite mit dem am Gasauslass des Gaseinlassventils anliegenden Unterdruck und auf der Gegenseite mit einem Steuerdruck beaufschlagt, um den Ventilkörper gegen seinen Ventilsitz zu drücken. Hierfür ist allerdings ein komplexes und fein abgestimmtes und damit fehleranfälliges Pneumatiksystem erforderlich, um eine zuverlässige Funktion des Gaseinlassventils zu gewährleisten.
Die DE 689 04 263 T2 beschreibt eine Vakuumpumpe in Schraubenbauart, die ein Pumpengehäuse mit Saug- und Drucköffnung auf dessen gegenüberliegenden Seiten enthält; ineinandergreifende Außen- und Innenrotoren, die Mittel zum Pumpen eines Gases von der Saugöffnung enthalten, wenn die Rotoren gedreht werden; Kraftübertragungsmittel zum Drehen der Rotoren, das einen einen Ölbehälter aufweisenden Getriebekasten enthält; Ölkreislaufmittel, die eine Ölpumpe und einem Ölkühler enthalten, um Schmieröl zum Pumpengehäuse zum Schmieren der Rotoren zirkulieren zu lassen; und ein Absperrventil, das strömungstechnisch mit der Saugöffnung verbunden ist und ein Ventilgehäuse umfasst, das einen Gasdurchflußraum definiert und einen Zylinderraum, wobei der Gasdurchflußraum strömungstechnisch von dem Zylinderraum isoliert ist und einen Ventilsitz aufweist, und einen Ventilkörper, der normalerweise in Schließstellung gedrückt ist, um den Ventilsitz zu schließen und die Saugöffnung abzudichten, der Ventilkörper einen Kolben einschließt, der in den Zylinderraum eingepasst ist, um den Zylinderraum in eine Ölkammer und in eine Luftkammer mit Atmosphärendruck zu trennen, wobei ein Drei-Wege-Umschaltventil vorgesehen ist, das die Ölkammer über einen Entlastungsweg wahlweise mit dem Ölbehälter, wenn die Vakuumpumpe stillgesetzt wird und mit den Ölkreislaufmitteln in einer der Ölpumpe nachgeschalteten Position, wenn die Vakuumpumpe in Betrieb ist, verbindet.
Die DE 603 07 662 T2 beschreibt einen Kompressor, der ein Kompressorelement enthält, das mit einer Rotorkammer versehen ist, an die eine Einlassrohrleitung und eine Auslassrohrleitung angeschlossen ist, einen Behälter in der Auslassrohrleitung und ein Druckregelsystem, das ein in der Einlassrohrleitung aufgestelltes Einlassventil umfasst, einen Kolben, der mit der Einlassrohrleitung verbunden ist und der in einem Zylinder bewegt werden kann, eine Überbrückung, die besagtes Einlassventil überbrückt und worin, zwischen der Einlassrohrleitung und der Rotorkammer, aufeinanderfolgend ein Gasstrombegrenzer und ein Rückschlagventil aufgestellt sind, das nur Gas in die Rotorkammer zulässt, und eine Gasrohrleitung, die den Behälter mit dem zwischen dem Gasstrombegrenzer und dem Rückschlagventil befindlichen Teil der Überbrückung verbindet, und ein in besagter Gasrohrleitung aufgestelltes Entlastungsventil.
Die DE 602 10 088 T2 beschreibt einen volumetrischen Verdichter, der ein Verdichterelement mit einem Kompressionsraum umfasst, an den eine Einlassleitung, die mittels eines Einlassventils abgeschlossen werden kann, und eine Druckleitung, worin ein Druckgefäß installiert ist, angeschlossen sind, wobei das Einlassventil ein Ventilelement umfasst, das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, wobei besagtes Element mit einem Kolben verbunden ist, der in einem Hohlraum in einem zylinderbildenden Gehäuse verschoben werden kann, und ein federndes Element, das dieses Ventilelement zu dem Ventilsitz hin drückt, während eine Steuerleitung das Innere des Druckgefäßes mit einer zwischen der wirksamen Seite des Kolbens und dem Gehäuse gebildeten Zylinderkammer in Verbindung setzt.
Die US 6 431 210 B1 beschreibt ein Einlassventil für einen Gaskompressor, wobei das Einlassventil einen in einer Gehäusekammer bewegbaren Kolben aufweist, der zu einem Gehäuseeinlass hin und von diesem wegbewegt werden kann. Eine Ventilscheibe kann mit dem Kolben bewegt werden, wobei die Ventilscheibe eine Öffnung zum Steuern eines Luftstroms von dem Gehäuseeinlass in die Gehäusekammer aufweist. Ferner weist das Einlassventil ein flexibles Bauteil auf, welches zum Schließen der Öffnung mit der Ventilscheibe zusammenwirkt.
Die GB 385 801 A beschreibt eine Anordnung zum automatischen Hochfahren eines Kompressors, insbesondere zum Hochfahren ohne Last. Beim Hochfahren des Kompressors belässt ein Startventil die Saugleitung in einem geschlossenen Zustand. Das Startventil wird federbeaufschlagt in seinem geschlossenen Betriebszustand gehalten. Das Ventil öffnet sich wenn der Kompressor in Betrieb ist da der entstehende Unterdruck direkt auf das Ventil wirkt.
Die US 5 848 608 A beschreibt ein Auslassventil bei welchem ein sekundärer Ventilsitz und ein sekundärer Ventilkörper, die einen sekundären Ventilmechanismus zum restriktiven Öffnen eines Kanals bilden, in einen primären Ventilkörper in einem primären Ventilmechanismus eingebaut sind.
Die US 2011/220214 A1 beschreibt eine Ventilbetätigungsbaugruppe bestehend aus einem Ventil und einem pneumatischen oder hydraulischen Stellantrieb, bei welchem ein Anschluss, der den auf die Ventilfläche wirkenden Druck einer Arbeitsflüssigkeit an eine Gegenvorspannungskammer in einem Aktuatorgehäuse weiterleitet, axial durch das Ventil und den Aktuator definiert ist.
Es liegt nun der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Nachteile zu beseitigen und ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Gaseinlassventil zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gaseinlassventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch einen Kompressor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst.
Demgemäß ist ein Gaseinlassventil für einen Kompressor, insbesondere für einen Rotationsverdichter, vorgesehen, mit: einem Gehäuse, welches zum Ansaugen eines Gases einen Gaseinlassabschnitt und zum Leiten des angesaugten Gases zu einem Kompressorblock des Kompressors einen mit dem Gaseinlassab-schnitt bedarfsgemäß fluidisch wirkverbindbaren Gasauslassabschnitt aufweist; einer zwischen dem Gaseinlassabschnitt und dem Gasauslassabschnitt angeordneten Ventileinrichtung mit einem Ventilkörper und mit einem Ventilsitz, wobei der Ventilkörper in einem geschlossenen Betriebszustand der Ventileinrichtung an dem Ventilsitz dichtend anliegt, und wobei der Ventilkörper in einem geöffneten Betriebszustand der Ventileinrichtung von dem Ventilsitz abgehoben ist; einer Kolbeneinrichtung, welche einen ersten Kolbenabschnitt und einen sich von dem ersten Kolbenabschnitt unterscheidenden zweiten Kolbenabschnitt aufweist, wobei der erste Kolbenabschnitt in einem ersten Zylinderabschnitt des Gehäuses und der zweite Kolbenabschnitt in einem sich von dem ersten Zylinderabschnitt unterscheidenden zweiten Zylinderabschnitt des Gehäuses verschieblich geführt ist, wobei der erste Zylinderabschnitt einen Durchmesser DZ1 aufweist, der zweite Zylinderabschnitt einen Durchmesser DZ2 aufweist, der erste Kolbenabschnitt einen Durchmesser DK1 aufweist, welcher auf den Durchmesser DZ1 des ersten Zylinderabschnitts abgestimmt ist, der zweite Kolbenabschnitt einen Durchmesser DK2 aufweist, welcher auf den Durchmesser DZ2 des zweiten Zylinderabschnitts abgestimmt ist, und der Durchmesser DK1 des ersten Kolbenabschnitts größer ist als der Durchmesser DK2 des zweiten Kolbenabschnitts; wobei eine druckbeaufschlagbare Wirkfläche des ersten Kolbenabschnitts mindestens ein 2-faches einer druckbeaufschlagbaren Wirkfläche des zweiten Kolbenabschnittes beträgt; und einer in dem Gehäuse verschieblich gelagerten Kolbenstange welche den Ventilkörper der Ventileinrichtung mit der Kolbeneinrichtung mechanisch koppelt, wobei eine Fluidleitung eine erste Zylinderkammer des ersten Zylinderabschnittes mit dem Gasauslassabschnitt fluidisch wirkverbindet, wobei zum Abheben des Ventilkörpers von dem Ventilsitz eine zweite Zylinderkammer des zweiten Zylinderabschnittes mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist.
Ferner ist ein Kompressor, insbesondere ein Rotationsverdichter, mit einem derartigen Gaseinlassventil vorgesehen.
Noch ferner ist ein Verfahren zum Betreiben eines Kompressors, insbesondere eines Rotationsverdichters, mit einem erfindungsgemäßen Gaseinlassventil vorgesehen, mit folgenden Verfahrensschritten: Starten eines Antriebsmotors des Kompressors und Erzeugen eines Unterdrucks in dem Gasauslassabschnitt des Gaseinlassventils, wobei die Ventileinrichtung geschlossen ist; druckgesteuertes Öffnen der Überbrückungseinrichtung mittels des in dem Gasauslassabschnitt herrschenden Unterdrucks zum Leiten des angesaugten Gases über die Überbrückungseinrichtung von dem Gaseinlassabschnitt zu dem Gasauslassabschnitt; Verdichten des angesaugten Gases im Kompressorblock; Freischalten einer Arbeitsdruckzufuhrleitung zwischen einem Druckraum des Kompressors und einer zweiten Zylinderkammer des Gaseinlassventils; und Öffnen der Ventileinrichtung mittels der druckbeaufschlagten zweiten Zylinderkammer.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, die Kolbeneinrichtung mit einem ersten Kolbenabschnitt und mit einem sich von dem ersten Kolbenabschnitt unterscheidenden zweiten Kolbenabschnitt auszugestalten. Dabei wird die erste Zylinderkammer über die Fluidleitung stets mit dem im Gasauslassabschnitt anliegenden Gasdruck beaufschlagt. Dadurch, dass der Ventilkörper über die Kolbenstange mit der Kolbeneinrichtung gekoppelt ist, wird der Ventilkörper in dem Leerlauf-Betriebszustand, indem in dem Gasauslassabschnitt ein Unterdruck herrscht, gegen seinen Ventilsitz gepresst. Eine kräftig dimensionierte Ventilfeder zur Verwirklichung des Leerlauf-Betriebszustandes ist somit verzichtbar. Ferner ist zum Öffnen der Ventileinrichtung lediglich die zweite Zylinderkammer mit einem Arbeitsdruck zu beaufschlagen. Ein komplexes und fein abgestimmtes Pneumatiksystem ist daher für eine zuverlässige Funktion des Gaseinlassventils verzichtbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der Zeichnung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Gaseinlassventils weist die Kolbenstange die Fluidleitung auf, wobei die Fluidleitung insbesondere als in der Kolbenstange verlaufender Fluidkanal ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Fluidleitung als zentrisch in der Kolbenstange verlaufende Durchgangsbohrung ausgebildet. Alternativ ist die Fluidleitung als in dem Gehäuse, insbesondere in einer Wandung des Gehäuses, verlaufender Fluidkanal ausgebildet. Durch das Vorsehen der Fluidleitung in der Kolbenstange ergibt sich ein besonders kurzer Strömungsweg mit geringem Strömungswiderstand. Durch das Vorsehen der Fluidleitung in dem Gehäuse ergibt sich eine besonders kostengünstige Herstellbarkeit der Kolbenstange.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Gaseinlassventils weist dieses eine Federeinrichtung auf, welche die Kolbeneinrichtung in Richtung eines Gehäusedeckels des Gehäuses federvorspannt. Insbesondere ist die Federeinrichtung zwischen der Kolbeneinrichtung und einer Gegenfläche des Gehäuses (Ventildom) angeordnet, wobei die Federeinrichtung den Ventilkörper über die mechanische Kopplung der Kolbeneinrichtung und des Ventilkörpers mittels der Kolbenstange gegen ihren Ventilsitz federvorspannt. Hierdurch ist in einem Stillstand des Kompressors gewährleistet, dass die Ventileinrichtung vollständig geschlossen ist. Hierdurch ist es möglich, die beweglichen Komponenten des Gaseinlassventils vertikal zu positionieren, wodurch ein verringerter Verschleiß der Lagerstellen erzielt wird. Vorzugsweise ist die Federeinrichtung dazu ausgelegt, zumindest ein Eigengewicht der Kolbeneinrichtung und der Kolbenstange zu tragen. Insbesondere kann die Federeinrichtung dazu ausgelegt sein, zusätzlich ein Eigengewicht des Ventilkörpers und/oder einer Feder der Ventileinrichtung zu tragen. Im Ergebnis kann eine Federeinrichtung mit einer geringen Federsteifigkeit gewählt und mit einer geringen Federvorspannung montiert werden. Hierdurch wird die Montage der Federeinrichtung vereinfacht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Gaseinlassventils weist dieses eine Überbrückungseinrichtung auf, welche bedarfsgemäß, insbesondere in einem Leerlauf-Betriebszustand des Gaseinlassventils, unter Überbrückung der geschlossenen Ventileinrichtung den Gaseinlassabschnitt mit dem Gasauslassabschnitt fluidisch wirkverbindet, wobei die Überbrückungseinrichtung vorzugsweise dazu ausgelegt ist nach dem Wirkprinzip eines Rückschlagventils zu wirken. Über die Überbrückungseinrichtung wird im Leerlauf-Betriebszustand eine erforderliche (geringe) Leerlauf-Luftmenge angesaugt. Dies ermöglicht mit einer einfachen technischen Maßnahme die Zufuhr eines reduzierten Zuluftstromes bei einem Leerlauf des Kompressors. Hierdurch wird der Aufbau des Gaseinlassventils vereinfacht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes größer als eine Wirkfläche des zweiten Kolbenabschnittes ausgebildet. Vorzugsweise ist die Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes um mindestens einen Faktor 15 größer als die Wirkfläche des zweiten Kolbenabschnittes ausgebildet. Insbesondere ist die Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes um einen Faktor 30 größer als die Wirkfläche des zweiten Kolbenabschnittes ausgebildet. Insbesondere entspricht die Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes einem 0,7 bis 1,5-fachen, insbesondere einem 1 bis 1,1-fachen, einer Wirkfläche des Ventilkörpers. Vorzugsweise entspricht die Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes einem 1,05-fachen der Wirkfläche des Ventilkörpers. Durch die Abstimmung der Wirkflächen aufeinander ist vorteilhaft die Federeinrichtung möglichst klein dimensionierbar, wodurch der Montageaufwand zur Montage des Gaseinlassventils reduziert wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Gaseinlassventils sind eine Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes und eine Wirkfläche des Ventilkörpers derart dimensioniert, dass die Ventileinrichtung bei entlüfteter zweiter Zylinderkammer unabhängig von einem Betriebszustand des Kompressors infolge von auf den ersten Kolbenabschnitt und den Ventilkörper wirkenden Kräften und infolge einer auf den Ventilkörper wirkenden Federkraft der Federeinrichtung in ihrem geschlossenen Betriebszustand verbleibt. Der Kompressor kann sich beispielsweise in einem Last-, Leerlauf- oder Stillstand-Betriebszustand befinden. Insbesondere kann die Ventileinrichtung lediglich mittels einem Anlegen eines Steuerdruckes an die zweite Zylinderkammer geöffnet werden. Hierdurch befindet sich die Ventileinrichtung in einem entlüfteten Zustand der zweiten Zylinderkammer stets in ihrem geschlossenen Betriebszustand.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Gaseinlassventils ist der Ventilkörper verschieblich auf der Kolbenstange gelagert. Im Falle einer plötzlichen Unterbrechung des Verdichtungsvorganges durch den Kompressor, beispielsweise in einem Not-Aus-Betriebszustand desselben, baut sich zeitverzögert ein Druck unterhalb des Ventilkörpers auf (Rückströmung). Dadurch, dass der Ventilkörper verschieblich auf der Kolbenstange gelagert ist, wird dieser aufgrund des herrschenden Druckes in dem Gasauslassabschnitt über seinen gesamten Hubweg in Bruchteilen einer Sekunde in Richtung des Ventilsitzes angehoben und gegen den Ventilsitz der Ventileinrichtung gepresst. Hierdurch wird eine Rückschlagfunktion verwirklicht, die zuverlässig verhindert, dass Gas und/oder Öl von dem Gasauslassabschnitt zurück in den Gaseinlassabschnitt strömen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Gaseinlassventils weist die Ventileinrichtung eine Feder auf, welche zwischen einem Begrenzungselement der Kolbenstange und dem Ventilkörper angeordnet ist. Insbesondere ist die Feder dazu ausgelegt, ein Eigengewicht des Ventilkörpers zu tragen. Im geschilderten Fall eines Blockstillstandes, d.h. der plötzlichen Unterbrechung des Verdichtungsvorganges, reißt die Strömung vom Ansaugfilter des Kompressors durch das Gaseinlassventil zum Kompressorblock ab. Bevor das rückströmende verdichtete Gas den Ventilkörper erreicht, hat die Feder diesen inzwischen schon beinah bis zum Ventilsitz angehoben. Bei eintretender Rückschlagfunktion ist der Weg des Ventilkörpers zu dem Ventilsitz relativ klein. Die Aufschlagkräfte beim Auftreffen des Ventilkörpers auf den Ventilsitz erweisen sich dadurch dementsprechend gering. Hierdurch wird ein übermäßiger Verschleiß des Ventilkörpers unterbunden, wodurch die Lebensdauer des Gaseinlassventils erhöht wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Kolbeneinrichtung bei dem Öffnen der Ventileinrichtung gegen eine Federkraft der Federeinrichtung bewegt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden eine Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes und eine Wirkfläche des Ventilkörpers derart dimensioniert, dass die Ventileinrichtung bei entlüfteter zweiter Zylinderkammer unabhängig von einem Betriebszustand des Kompressors infolge von auf den ersten Kolbenabschnitt und den Ventilkörper wirkenden Kräften und infolge einer auf den Ventilkörper wirkenden Federkraft der Federeinrichtung in ihrem geschlossenen Betriebszustand verbleibt und dass die Ventileinrichtung lediglich mittels einem Anlegen eines Steuerdruckes an die zweite Zylinderkammer geöffnet wird. Hierdurch wird die Ventileinrichtung in einem entlüfteten Zustand der zweiten Zylinderkammer stets in ihren geschlossenen Betriebszustand verbracht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.
Von den Figuren zeigen:

Figur 1: eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Gaseinlassventils in einem Leerlauf-Betriebszustand;
Figur 2: eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Kolbeneinrichtung des Gaseinlassventils gemäß Figur 1;
Figur 3: eine Querschnittsansicht des Gaseinlassventils gemäß Figur 1 in einem Lastlauf-Betriebszustand;
Figur 4: eine Querschnittsansicht des Gaseinlassventils gemäß Figur 1 in einer Rückschlagstellung; und
Figur 5: eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Kompressors mit einem Gaseinlassventil gemäß Figur 1.

In den Figuren der Zeichnung bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Die Figur 1 illustriert eine bevorzugte Ausführungsform eines Gaseinlassventils 1 für einen Kompressor, insbesondere für einen Rotationsverdichter. Beispielsweise ist der Kompressor als Schraubenkompressor, Vielzellenverdichter, Scrollverdichter oder dergleichen ausgebildet, welcher vorzugsweise mittels eines Elektro- oder Verbrennungsmotors angetrieben wird. Der Kompressor kann beispielsweise fluidgeschmiert oder trocken laufend ausgebildet sein. Der Kompressor weist vorzugsweise einen Druckraum auf, welcher einem Kompressorblock des Kompressors nachgeschaltet ist. Der Druckraum kann bei einem fluidgeschmierten Kompressor als Fluidabscheidebehälter, insbesondere als Ölabscheidebehälter oder als Wasserabscheidebehälter, ausgebildet sein. Bei einem trocken laufenden Kompressor kann der Druckraum beispielsweise als ein Abschnitt einer Rohrleitung stromab der ersten Verdichterstufe ausgebildet sein. Vorliegend wird die bevorzugte Ausführungsform des Gaseinlassventils 1 mit Bezug auf einen öleingespritzten Schraubenverdichter erläutert. Das im Folgenden beschriebene Gaseinlassventil 1 ist jedoch auf derartige Kompressoren nicht beschränkt sondern bei beliebigen Bauarten von Kompressoren einsetzbar.
Das Gaseinlassventil 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem Gaseinlassabschnitt 3 und mit einem Gasauslassabschnitt 4 auf. Der Gaseinlassabschnitt 3 ist zum Ansaugen eines Gases, beispielsweise Umgebungsluft ausgebildet. Das Gas kann unkomprimiert oder bereits vorverdichtet sein. Der Gasauslassabschnitt 4 ist zum Weiterleiten des mittels des Gaseinlassabschnitt 3 angesaugten Gases zu einem Kompressorblock 5 des Kompressors ausgebildet. Der Gaseinlassabschnitt 3 und der Gasauslassabschnitt 4 können mittels einer zwischen dem Gaseinlassabschnitt 3 und dem Gasauslassabschnitt 4 angeordneten Ventileinrichtung 6 bedarfsgemäß voneinander fluidisch getrennt oder miteinander fluidisch verbunden werden.
Das Gehäuse 2 weist vorzugsweise einen ersten hohlzylinderförmigen Gehäuseabschnitt 7 auf. Die Ventileinrichtung 6 ist vorzugsweise an einem ersten Endabschnitt des ersten Gehäuseabschnittes 7 angeordnet. Der erste Gehäuseabschnitt 7 weist einen Blockanschlussflansch 8 mit einer im Wesentlichen ringförmigen Anschraubfläche 9 auf. Die Anschraubfläche 9 liegt vorzugsweise flächig auf dem Kompressorblock 5 auf. Mittels Verbindungselementen ist der Blockanschlussflansch 8 mit dem Kompressorblock 5 kraft- und/oder formschlüssig wirkverbunden. Zwischen der Anschraubfläche 9 und dem Kompressorblock 5 ist vorzugsweise eine Dichteinrichtung, beispielsweise ein O-Ring angeordnet. Die Verbindungselemente sind beispielsweise als Schrauben ausgebildet. Die Anschraubfläche 9 bildet beispielsweise eine x/y-Ebene des ersten Gehäuseabschnittes 7 bzw. des Gehäuses 2, zu welcher senkrecht eine z-Achse oder Hochrichtung des Gehäuses 2 positioniert ist. Eine Mittelachse 10 des ersten Gehäuseabschnittes 7 bzw. des Gehäuses 2 verläuft bevorzugt in z-Richtung. Die Mittelachse 10 kann alternativ in einem Winkel von etwa 45° bis 90° zu der Anschraubfläche 9 angeordnet sein. Andere Einbaulagen des Verdichterblocks, bzw. der Anschraubfläche sind ebenfalls denkbar. Die Anschraubfläche 9 kann an beliebiger Position des ersten Gehäuseabschnittes 7 und/oder in einem beliebigen Winkel zur Mittelachse 10 des ersten Gehäuseabschnittes 7 angeordnet sein
Der erste Gehäuseabschnitt 7 weist ferner ein optionales, integral mit dem ersten Gehäuseabschnitt 7 ausgebildetes, hohlzylinderförmiges Gussauge 11 auf, welches vorzugsweise in einem unteren, d.h. dem Gasauslassabschnitt 4 zugeordneten Bereich des ersten Zylinderabschnittes 7 angeordnet ist. Das Gussauge 11 kann alternativ an einer beliebigen Position an dem Gehäuse 2 angeordnet sein. Eine Mittelachse 12 des Gussauges 11 ist vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu der Mittelachse 10 des Gehäuses 2 angeordnet. Das Gussauge 11 ist vorzugsweise mit einer entlang der Mittelachse 12 verlaufenden zentrischen Stufenbohrung 13 versehen, welche den ersten Zylinderabschnitt 7 durchbricht und den Gaseinlassabschnitt 3 mit der Umgebung 14 des Einlassventils 1 verbindet. Zum gasdichten Abschließen der Stufenbohrung 13 zu der Umgebung 14 hin ist eine Verschlussschraube 15 einer im Folgenden noch zu erläuternden Überbrückungseinrichtung 16 vorgesehen. Die Stufenbohrung 13 weist dabei vorzugsweise in dem Gussauge 11 verlaufend einen größeren Bohrungsdurchmesser auf als in dem ersten Gehäuseabschnitt 7. Außen an dem ersten Gehäuseabschnitt 7, d.h. zu dem Gussauge 11 hin ist die Stufenbohrung 13 vorzugsweise umlaufend mit einem Ventilsitz 17 versehen. Die Stufenbohrung 13 ist mittels einer weiteren, im Wesentlichen in z-Richtung verlaufenden Öffnung, insbesondere einer Bohrung 18, mit dem Gasauslassabschnitt 4 fluidisch wirkverbunden.
Die Überbrückungseinrichtung 16 weist neben der Bohrung 18, der Stufenbohrung 13 und der Verschlussschraube 15 vorzugsweise einen im Wesentlichen zylindrischen Ventilkolben 19, welcher verschieblich in der Stufenbohrung 13 angeordnet ist, und eine Feder 20, insbesondere eine Druckfeder 20, auf. Der Ventilkolben 19 ist vorzugsweise mittels der zwischen demselben und der Verschlussschraube 15 angeordneten Druckfeder 20 in Richtung des ersten Gehäuseabschnittes 7 federvorgespannt. Dabei liegt in einem geschlossenen Betriebszustand der Überbrückungseinrichtung 16 ein Dichtabschnitt 21 des Ventilkolbens 19 dichtend an dem Ventilsitz 17 der Stufenbohrung 13 an und unterbindet einen Gasstrom von dem Gaseinlassabschnitt 3 zu dem Gasauslassabschnitt 4 über die Überbrückungseinrichtung 16. Die Druckfeder 20 ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise in einer zentrischen Ausnehmung des Ventilkolbens 19 angeordnet. Eine Federsteifigkeit der Druckfeder 20 ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass der Dichtabschnitt 21 bei dem Wirken eines vorbestimmten Gasdruckes gegen die Federkraft der Druckfeder 20 von dem Ventilsitz 17 der Stufenbohrung 13 abgehoben wird und so ein Gasfluss von dem Gaseinlassabschnitt 3 zu dem Gasauslassabschnitt 4 über die Überbrückungseinrichtung 16 möglich ist. Der vorbestimmte Gasdruck wird durch einen Überdruck im Gaseinlassabschnitt 3 gegenüber dem Gasauslassabschnitt 4 gebildet. Wirkt ein Gasdruck, welcher kleiner ist als der vorbestimmte Gasdruck so drückt die Druckfeder 20 den Dichtabschnitt 21 des Ventilkolbens 19 gegen den Ventilsitz 17. Beispielsweise befindet sich die Überbrückungseinrichtung 16 in dem geschlossenen Betriebszustand wenn ein Überdruck im Gasauslassabschnitt 4 gegenüber dem Gaseinlassabschnitt 3 herrscht oder im Gasauslassabschnitt 4 und im Gaseinlassabschnitt 3 ein gleicher Gasdruck herrscht.
An einem dem ersten Endabschnitt abgewandten zweiten Endabschnitt des ersten Gehäuseabschnittes 7 ist ein erster Zylinderabschnitt 22 vorgesehen. Der erste Zylinderabschnitt 22 ist vorzugsweise als bearbeitete Oberfläche in dem hohlzylinderförmigen ersten Gehäuseabschnitt 7 vorgesehen. Vorzugsweise weist der erste Zylinderabschnitt 22 einen Durchmesser D_Z1 und eine Länge l₁ auf. In einer bevorzugten Ausführungsform des Gaseinlassventils 1 begrenzt ein bevorzugt umlaufender Absatz 23 den ersten Zylinderabschnitt 22 insbesondere nach unten hin, d.h. in Richtung der Ventileinrichtung 6. Nach oben hin ist der erste Zylinderabschnitt 22 durch einen den ersten Gehäuseabschnitt 7 abschließenden Gehäusedeckel 24 des Gehäuses 2 begrenzt. Der Gehäusedeckel 24 ist vorzugsweise scheibenförmig ausgebildet mit einer mittigen in etwa zylinderförmigen Auswölbung 25, deren Mittelachse vorzugsweise der Mittelachse 10 des ersten Gehäuseabschnittes 7 entspricht. Alternativ kann die Auswölbung 25 exzentrisch zu der Mittelachse 10 angeordnet sein. Der Gehäusedeckel 24 liegt vorzugsweise ringförmig auf einem Anschlussflansch 26 des ersten Gehäuseabschnittes 7 auf und ist mit diesem vorzugsweise kraft- und/oder formschlüssig mittels Verbindungselementen, insbesondere Schrauben, wirkverbunden. Zum Zentrieren des Gehäusedeckels 24 an dem Anschlussflansch 26 kann dieser vorzugsweise einen umlaufenden Zentrierbund aufweisen. Zwischen dem Gehäusedeckel 24 und dem Anschlussflansch 26 ist vorzugsweise eine Dichteinrichtung, beispielsweise ein O-Ring, vorgesehen.
Der Gehäusedeckel 24 weist vorzugsweise eine koaxial zu der Mittelachse 10 angeordnete, sich in die Auswölbung 25 erstreckende Zylinderbohrung auf, welche insbesondere als zweiter Zylinderabschnitt 27 des Gaseinlassventils 1 ausgebildet ist. Der zweite Zylinderabschnitt 27 kann mittels einer Buchse, insbesondere einer Gleitbuchse, ausgebildet sein. Der zweite Zylinderabschnitt 27 dringt bevorzugt von der Seite des ersten Gehäuseabschnittes 7 aus mit einer Tiefe l₂ in den Gehäusedeckel 24 ein. Der zweite Zylinderabschnitt 27 des Gaseinlassventils 1 weist einen Durchmesser D_Z2 auf. In Bezug auf die Zylinderbohrung mittig ist eine Arbeitsdruckzuführbohrung 28 vorgesehen, welche vorzugsweise den von der Zylinderbohrung nicht durchbrochenen Anteil der Auswölbung 25 durchbricht.
Ein zweiter, im Wesentlichen hohlzylindrischer Gehäuseabschnitt 29 des Gehäuses 2 ist vorzugsweise integral mit dem ersten Gehäuseabschnitt 7 ausgebildet und durchdringt diesen bevorzugt zumindest abschnittsweise. Eine Mittelachse 30 des zweiten Gehäuseabschnittes 29 ist vorzugsweise in einem Winkel α zu der Mittelachse 10 positioniert. Der Winkel α weist beispielsweise einen Wert von in etwa 90°, insbesondere von in etwa 60°, auf. Der zweite Gehäuseabschnitt 29 ist bevorzugt derart ausgebildet, dass ein erster, aus dem ersten Gehäuseabschnitt 7 herausragender Endabschnitt desselben als Flanschabschnitt 31 zum Anschließen einer Gaszufuhrleitung an das Gaseinlassventil 1 ausgebildet ist. Die Gaszufuhrleitung kann beispielsweise mittels einer Klemmschelle an dem Flanschabschnitt 31 montiert sein. Ein zweiter Endabschnitt des zweiten Gehäuseabschnittes 29 geht vorzugsweise in den ersten Endabschnitt des ersten Gehäuseabschnittes 7 über. Der zweite Gehäuseabschnitt 29 ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise derart als Ansaugumlenkung ausgebildet, dass das in dem Gehäuse 2 von dem Gaseinlassabschnitt 3 zugeführte Gas bogenförmig und somit strömungsoptimiert zu dem Gasauslassabschnitt 4 geführt wird. Ein oberer Wandabschnitt 32 des zweiten Gehäuseabschnittes 29 trennt den Gaseinlassabschnitt 3 von einem Innenraum 33 des ersten Gehäuseabschnittes 7 ab.
Im Wesentlichen zentral im Gehäuse 2 ist ein, insbesondere zylinderförmiger, Ventildom 34 mit einer in Bezug auf den ersten Gehäuseabschnitt 7 mittigen, in Richtung der Mittelachse 10 verlaufenden Durchgangsbohrung 35 vorgesehen. Der Ventildom 34 ist vorzugsweise integral mit dem oberen Wandabschnitt 32 ausgebildet. In die Durchgangsbohrung 35 kann eine als Gleitlager wirkende Buchse eingepresst sein. Der Ventildom 34 dient insbesondere als Anlagefläche für eine Federeinrichtung 36 bzw. Feder 36, insbesondere Druckfeder 36. Vorzugsweise im Strömungsschatten des Ventildoms 34 ist ein Durchbruch 37 vorgesehen, welcher den Innenraum 33 mit dem Gaseinlassabschnitt 3 fluidisch verbindet. Alternativ oder zusätzlich kann der Innenraum 33 mittels eines Durchbruches direkt mit der Umgebung 14 fluidisch wirkverbunden sein. Hierdurch herrscht in dem Innenraum 33 und in dem Gaseinlassabschnitt 3 stets im Wesentlichen derselbe Gasdruck. Unter im Wesentlichen derselbe Gasdruck ist zu verstehen, dass geringfügige Druckunterschiede zwischen dem Innenraum 33 und dem Gaseinlassabschnitt 3 bestehen können. Das Gehäuse 2, d.h. die Gehäuseabschnitte 7, 29 und der Gehäusedeckel 24 sind vorzugsweise als Gussbauteile mit spanend bearbeiteten Funktionsflächen ausgebildet. Die Gehäuseabschnitte 7, 29 sind vorzugsweise einstückig ausgeführt.
In dem Gehäuse 2, insbesondere in dem Ventildom 34, ist eine Kolbenstange 38 in z-Richtung, d.h. entlang der Mittelachse 10 verschieblich gelagert. Die Kolbenstange 38 ist vorzugsweise als Hohlzylinder mit einer die Kolbenstange 38 insbesondere auf ihrer gesamten Länge durchdringenden zentralen Fluidleitung 39 ausgeführt. Die Fluidleitung 39 ist vorzugsweise als die Kolbenstange 38 auf ihrer gesamten Länge durchdingender Fluidkanal, insbesondere als Durchgangsbohrung ausgebildet. Dem Gasauslassabschnitt 4 ist ein erster Endabschnitt 40 der Kolbenstange 38 zugeordnet. Ein zweiter Endabschnitt 41 der Kolbenstange 38 ist dem Gasauslassabschnitt 4 abgewandt. Die Fluidleitung 39 ist im Bereich des ersten Endabschnittes 40 fluidisch mit dem Gasauslassabschnitt 4 wirkverbunden. Die Fluidleitung 39 kann alternativ als ein in dem Gehäuse 2, insbesondere in einer Wandung des Gehäuses 2, verlaufender Fluidkanal ausgebildet sein.
Das Gaseinlassventil 1 weist vorzugsweise eine in Figur 2 illustrierte Kolbeneinrichtung 42 mit einem ersten Kolbenabschnitt 43 und mit einem sich von dem ersten Kolbenabschnitt 43 unterscheidenden zweiten Kolbenabschnitt 44 auf. Der erste Kolbenabschnitt 43 ist vorzugsweise im Wesentlichen tellerförmig ausgebildet und befindet sich insbesondere mit dem ersten Zylinderabschnitt 22 in Wirkverbindung. Der erste Kolbenabschnitt 43 kann vorzugsweise entlang des ersten Zylinderabschnittes 22 in z-Richtung hin und her gleiten. Der maximale Weg des ersten Kolbenabschnittes 43 in Richtung des Gasauslassabschnittes 4 ist dabei insbesondere durch den Absatz 23 begrenzt. In einer alternativen aber ebenso bevorzugten Ausführungsform des Gaseinlassventils 1 ist der maximal mögliche Weg des ersten Kolbenabschnittes 43 in Richtung des Gasauslassabschnittes 4 nach unten hin durch den Ventildom 34 und/oder durch einen an der Kolbenstange 38 vorgesehenen Absatz begrenzt. Dieser Absatz kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass dieser zum Begrenzen des Weges des ersten Kolbenabschnittes 43 nach unten an dem Ventildom 34 ansteht.
Vom Gasauslassabschnitt 4 weg in Richtung des Gehäusedeckels 24 ist der Weg des ersten Kolbenabschnittes 43 dadurch begrenzt, dass die Kolbeneinrichtung 42 mittels der mit dieser wirkverbundenen Kolbenstange 38 über deren ersten Endabschnitt 40 mit einem Ventilkörper 57 der Ventileinrichtung 6 gekoppelt ist. Die Federeinrichtung 36 drückt die Kolbeneinrichtung 42 in Richtung des Gehäusedeckels 24. Hierdurch wird der Ventilkörper 57 gegen einen Ventilsitz 56 federvorgespannt. Aufgrund der mechanischen Kopplung des Ventilkörpers 57 mit der Kolbeneinrichtung 42 kann durch eine entsprechende Abstimmung der Länge der Kolbenstange 42 erreicht werden, dass der erste Kolbenabschnitt 43 stets zumindest einen minimalen Abstand von dem Gehäusedeckel 24 aufweist. Bevorzugt berührt der erste Kolbenabschnitt 43 den Gehäusedeckel 24 nie. Umfänglich zu dem ersten Zylinderabschnitt 22 hin kann der erste Kolbenabschnitt 43 mit einer an einer Mantelfläche 45 desselben umlaufend vorgesehenen ersten Labyrinthdichtung, insbesondere einer Durchblicklabyrinthdichtung, versehen sein. Zum Gehäusedeckel 24 hin kann der erste Kolbenabschnitt 43 zusätzlich oder optional mittels einer umlaufenden zweiten Labyrinthdichtung abgedichtet sein. Die zweite Labyrinthdichtung kann als sogenannte Volllabyrinthdichtung ausgebildet sein, wobei vorzugsweise in eine dem Gehäusedeckel 24 zugewandte Stirnfläche 46 des ersten Kolbenabschnittes 43 sowie in den Gehäusedeckel 24 ineinandergreifende Labyrinthkammern eingearbeitet sind. Der erste Kolbenabschnitt 43 kann alternativ oder zusätzlich mit einem O-Ring, Kolbenring, Nutring oder dergleichen gegen den ersten Zylinderabschnitt 22 abgedichtet sein. Bei entsprechender Ausgestaltung der Passung zwischen dem ersten Kolbenabschnitt 43 und dem ersten Zylinderabschnitt 22 kann eine Dichteinrichtung verzichtbar sein. Der erste Kolbenabschnitt 43 weist einen sich in Richtung des Ventildoms 34 ersteckenden zylinderförmigen Anschlussabschnitt 47 mit einer mittigen Bohrung 48 auf. Die Bohrung 48 kann alternativ exzentrisch angeordnet sein. Die Bohrung 48 kann vorzugsweise mit einem Innengewinde versehen sein, welches insbesondere komplementär zu einem Außengewinde des zweiten Endabschnittes 41 der Kolbenstange 38 ausgebildet ist. Die Kolbenstange 38 ist mittels dieser Gewindeverbindung mit der Kolbeneinrichtung 43 fest verbunden. Alternativ kann die Kolbenstange 38 integral mit der Kolbeneinrichtung 42 ausgebildet sein. Wesentlich bei der Verbindung der Kolbenstange 38 und der Kolbeneinrichtung 42 ist, dass die Fluidleitung 39 mit der Bohrung 48 fluidisch wirkverbunden ist. Die Bohrung 48 kann integraler Bestandteil der Fluidleitung 39 sein.
Zwischen dem ersten Kolbenabschnitt 43 und dem Ventildom 34 ist insbesondere die Feder 36, die vorzugsweise als Druckfeder 36 ausgebildet ist, angeordnet. Die Feder 36 drückt die Kolbeneinrichtung 42 beispielsweise mit einer vorbestimmten Federkraft in Richtung des Gehäusedeckels 24. Insbesondere spannt die Federeinrichtung 36 den Ventilkörper 57 der Dichteinrichtung 6 über die mechanische Kopplung der Kolbeneinrichtung 42 und des Ventilkörpers 57 mittels der Kolbenstange 38 gegen ihren Ventilsitz 56 vor. Der erste Kolbenabschnitt 43 berührt den Gehäusedeckel 24 bevorzugt nicht. Der erste Kolbenabschnitt 43 weist vorzugsweise einen Durchmesser D_K1 auf, welcher insbesondere derart auf den Durchmesser D_Z1 abgestimmt ist, dass der erste Kolbenabschnitt 43 vorzugsweise mit geringer Reibung, geringem Gasverlust und möglichst geringem Spiel in dem ersten Zylinderabschnitt 22 gleiten kann. Der erste Kolbenabschnitt 43 bildet mit dem ersten Zylinderabschnitt 22 vorzugsweise eine erste Zylinderkammer 49 (Figur 3) des ersten Zylinderabschnittes 22.
Der zweite Kolbenabschnitt 44 ist vorzugsweise als koaxial zu dem ersten Kolbenabschnitt 43 ausgebildeter Zylinder ausgeführt. Der zweite Kolbenabschnitt 44 ist ein sogenannter Arbeitskolben des Gaseinlassventils 1. Der zweite Kolbenabschnitt 44 ist insbesondere auf der dem Anschlussabschnitt 47 abgewandten Stirnfläche 46 des ersten Kolbenabschnittes 43 angeordnet. Vorzugsweise sind die Kolbenabschnitte 43, 44 einstückig ausgebildet. Der zweite Kolbenabschnitt 44 ist vorzugsweise in dem zweiten Zylinderabschnitt 27 in z-Richtung verschieblich geführt. Vorzugsweise sind der erste Kolbenabschnitt 43 und der zweite Kolbenabschnitt 44 in z-Richtung lediglich gemeinsam hin und her verschiebbar. Der zweite Kolbenabschnitt 44 weist vorzugsweise einen auf den Durchmesser D_Z2 des zweiten Zylinderabschnittes 27 angepassten Durchmesser D_K2 auf. Gegen den zweiten Zylinderabschnitt 27 ist der zweite Kolbenabschnitt 44 umfänglich vorzugsweise mittels eines zumindest abschnittsweise in einer umlaufenden Ringnut 50 aufgenommenen Dichtrings 51 abgedichtet. Alternativ kann an Stelle des Dichtrings 51 ein Nutring, ein Kolbenring oder dergleichen eingesetzt werden. Der zweite Kolbenabschnitt 44 kann alternativ entsprechend dem ersten Kolbenabschnitt 43 mit beliebigen technischen Maßnahmen gegenüber dem zweiten Zylinderabschnitt 27 abgedichtet sein. Der zweite Kolbenabschnitt 44 und der zweite Zylinderabschnitt 27 bilden eine zweite Zylinderkammer 52 (Figur 3) des zweiten Zylinderabschnittes 27. Die zweite Zylinderkammer 52 ist mittels einer an der Arbeitsdruckzufuhrbohrung 28 angeschlossenen Arbeitsdruckzufuhrleitung oder Steuerleitung 53 (Figur 3) mit einem Arbeitsdruck beaufschlagbar. Die Arbeitsdruckzufuhrleitung 53 ist vorzugsweise mit einem druckbeaufschlagten, dem Kompressorblock 5 stromabwärts angeordneten Druckraum 54 fluidisch wirkverbunden. Da vorliegend das Gaseinlassventils 1 mit Bezug auf einen öleingespritzten Schraubenverdichter erläutert wird, ist der Druckraum 54 bevorzugt als Ölabscheidebehälter ausgebildet. Der Druckraum 54 kann bei einem wassereingespritzen Kompressor als Wasserabscheidebehälter oder bei einem trocken laufendem Kompressor beispielsweise als ein Abschnitt einer Rohrleitung stromab der ersten Verdichterstufe ausgebildet sein.
Der Innenraum 33 kann optional mit dem Ölabscheidebehälter fluidisch wirkverbunden sein. Vorzugsweise wird ein im Ölabscheidebehälter herrschender Gasdruck bedarfsgemäß in den Innenraum 33 abgeblasen. Der Durchmesser D_K1 des ersten Kolbenabschnittes 43 ist größer als der Durchmesser D_K2 des zweiten Kolbenabschnittes 44.
Insbesondere ist eine druckbeaufschlagbare Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes 43 größer als eine druckbeaufschlagbare Wirkfläche des zweiten Kolbenabschnittes 44. Die Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes 43 beträgt mindestens ein 2-faches der Wirkfläche des zweiten Kolbenabschnittes 44. Insbesondere beträgt die Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes 43 in etwa ein 6-faches der Wirkfläche des zweiten Kolbenabschnittes 44.
Die Bohrung 48 der Kolbeneinrichtung 42 durchdringt den ersten Kolbenabschnitt 43 bevorzugt vollständig und verläuft zumindest abschnittsweise in den zweiten Kolbenabschnitt 44 hinein. Vorzugsweise senkrecht zu der Mittelachse 10 und in z-Richtung über der Stirnfläche 46 sind den zweiten Kolbenabschnitt 44 durchdringende Querbohrungen 55, insbesondere zwei einander in einem Winkel von in etwa 90° schneidende Querbohrungen 55 vorgesehen, welche die Bohrung 48 mit der ersten Zylinderkammer 49 fluidisch wirkverbinden. Alternativ kann lediglich eine Querbohrung 55 oder eine beliebige Anzahl, wie beispielsweise drei oder vier Querbohrungen 55 vorgesehen sein. Dadurch, dass die Kolbenstange 38 die Fluidleitung 39 aufweist ist die erste Zylinderkammer 49 über die Querbohrungen 55, die Bohrung 48 und die Fluidleitung 39 stets fluidisch mit dem Gasauslassabschnitt 4 wirkverbunden, d.h. in der ersten Zylinderkammer 49 herrscht stets in etwa der gleiche Gasdruck wie in dem Gasauslassabschnitt 4.
Die Ventileinrichtung 6 ist zwischen dem Gaseinlassabschnitt 3 und dem Gasauslassabschnitt 4 angeordnet. Die Ventileinrichtung 6 weist einen Ventilsitz 56 mit einer vorzugsweise konischen, insbesondere in Richtung des Gaseinlassabschnittes 3 geneigten, Dichtfläche auf. Der Ventilsitz 56 ist vorzugsweise integral mit dem Gehäuse 2 ausgebildet. In einem geschlossenen Betriebszustand der Ventileinrichtung 6 liegt eine Dichtfläche eines Ventilkörpers 57 vorzugsweise linienförmig an dem Ventilsitz 56 an. Diese Linie ist die Dichtkante der Ventileinrichtung 6 und trennt in dem geschlossenen Betriebszustand derselben den Gaseinlassabschnitt 3 fluidisch von dem darunterliegenden Gasauslassabschnitt 4 ab. Der Ventilkörper 57 liegt vorzugsweise von der Seite des Auslassabschnittes 4 an dem Ventilsitz 56 an. Die Dichteinrichtung 6 weist vorzugsweise einen Dichtdurchmesser D_D auf, welcher insbesondere der Dichtkante entspricht. Der Durchmesser D_K1 des ersten Kolbenabschnittes 43 ist vorzugsweise größer als der Dichtdurchmesser D_D. Insbesondere ist eine druckbeaufschlagbare Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes 43 größer als eine druckbeaufschlagbare Wirkfläche des Ventilkörpers 57. Vorzugsweise beträgt die Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes 43 ein 0,7 bis 1,5-faches der Wirkfläche des Ventilkörpers 57. Insbesondere kann die Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes ein 1,05-faches der Wirkfläche des Ventilkörpers 57 betragen.
Vorzugsweise ist der Ventilkörper 57 teller- oder scheibenförmig ausgebildet. Um einen harmonischen Strömungsverlauf um den Ventilkörper 57 herum zu erhalten kann der Ventilkörper 57 alternativ in etwa eine Glockenform aufweisen, welche an einem unteren, dem Gasauslassabschnitt 4 zugewandten Ende in eine Kegelform übergeht. Ein Kegelwinkel der Kegelform entspricht dabei bevorzugt einem Neigungswinkel der konischen Dichtfläche des Ventilsitzes 56.
Der Ventilkörper 57 weist vorzugsweise eine mittige Bohrung 58 auf, in welcher eine längliche hohlzylindrische Buchse, insbesondere eine Lagerbuchse, eingepresst sein kann. Der Ventilkörper 57 ist vorzugsweise mittels einer Spielpassung gleitend auf dem ersten Endabschnitt 40 der Kolbenstange 38 gelagert. Die mögliche Beweglichkeit des Ventilkörpers 57 in Richtung des Gehäusedeckels 24 hin ist durch den Ventilsitz 56 nach oben hin begrenzt. Ein Abgleiten des Ventilkörpers 57 auf der Kolbenstange 38 nach unten in Richtung des Auslassabschnittes 4 unterbindet ein an dem ersten Endabschnitt 40 vorgesehenes Begrenzungselement 59. Das Begrenzungselement 59 kann beispielsweise als umlaufender Absatz an dem ersten Endabschnitt 40 oder als mit dem ersten Endabschnitt 40 verschraubte Gewindemutter ausgebildet sein. Zwischen dem Begrenzungselement 59 und dem Ventilkörper 57 ist eine Feder 60 angeordnet. Die Feder 60 ist vorzugsweise als Druckfeder 60 ausgebildet. Mittels der Kolbenstange 38 ist der Ventilkörper 57 der Ventileinrichtung 6 mechanisch mit der Kolbeneinrichtung 42 gekoppelt. Vorzugsweise sind die Kolbeneinrichtung 42, die Kolbenstange 38, die Federeinrichtung 36 und die Ventileinrichtung 6 in einer vertikalen Richtung, d.h. in z-Richtung des Gaseinlassventils 1 angeordnet.
In einem in den Figuren nicht illustrierten Stillstand des Kompressors herrscht sowohl in dem Gaseinlassabschnitt 3 als auch in dem Gasauslassabschnitt 4 im Wesentlichen der gleiche Gasdruck, beispielsweise der Umgebungsdruck. Die Feder 36 ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass zumindest das Eigengewicht der Kolbenstange 38, der Kolbeneinrichtung 42, des Ventilkörpers 57, der Feder 60, usw. sowie eine in Richtung des Gehäusedeckels 24 wirkende Federkraft F_F der Feder 60 ausgeglichen wird. In einer alternativen Ausführungsform des Gaseinlassventils 1 kann die Feder 36 derart ausgelegt sein, dass diese lediglich das Eigengewicht der Kolbeneinrichtung 42 und der Kolbenstange 38 trägt. Das heißt, in dem Stillstand des Kompressors ist das Gaseinlassventil 1 drucklos, die Ventileinrichtung 6 und die Überbrückungseinrichtung 16 sind geschlossen. Vorzugsweise herrscht in den Zylinderkammern 49, 52 Umgebungsdruck. Ferner ist die Feder 60 in diesem Betriebszustand vorzugsweise derart zusammengedrückt, dass der Ventilkörper 57 auf dem Begrenzungselement 59 aufliegt. Die erforderliche Kraft zum Zusammendrücken der Feder 60 stellt die Feder 36 bereit.
Die Funktionsweise des Einlassventils 1 im Betrieb des Kompressors wird im Folgenden anhand der Figuren 1, 3 und 4 erläutert, welche das Einlassventil 1 in jeweils unterschiedlichen Betriebszuständen illustrieren.
Die Figur 1 illustriert das Einlassventil 1 in einem Leerlauf-Betriebszustand. Die Ventileinrichtung 6 befindet sich in ihrem geschlossenen Betriebzustand. Der Ventilkörper 57 liegt vorzugsweise gasdicht an dem Ventilsitz 56 an. Im Leerlauf des Kompressors ist die zweite Zylinderkammer 52 entlüftet, d.h. es herrscht in dieser kein Gasdruck bzw. lediglich Umgebungsdruck. Ein in der Arbeitsdruckzufuhrleitung 53 vorgesehenes Ventil 61 (Figur 3), insbesondere ein Magnetventil, welches geeignet ist, den Ölabscheidebehälter über die Arbeitsdruckzufuhrleitung 53 fluidisch mit der zweiten Zylinderkammer 52 zu verbinden, ist vorzugsweise geschlossen. Das Ventil 61 kann alternativ als pneumatisches Ventil, als beliebiges elektrisch zu betätigendes Ventil oder dergleichen ausgebildet sein. Die Arbeitsdruckzufuhrleitung 53 ist über das Ventil 61 entlüftet.
Dadurch, dass der Kompressor bereits im Leerlauf Verdichtungsarbeit leistet wird im Gasauslassabschnitt 4 ein Unterdruck erzeugt. Aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Gaseinlassabschnitt 3 und dem Gasauslassabschnitt 4 wirkt auf den Ventilkörper 57 eine in Richtung des Gasauslassabschnittes 4 entgegen der Federkraft F_F der Feder 36 wirkende Kraft F_U.
Der Gasdruck des Gasauslassabschnittes 4 herrscht aufgrund der fluidischen Wirkverbindung desselben mit der ersten Zylinderkammer 49 im Wesentlichen auch in der ersten Zylinderkammer 49. Die fluidische Wirkverbindung zwischen dem Gasauslassabschnitt 4 und der ersten Zylinderkammer 49 ist durch die Fluidleitung 39, die Bohrung 48 und die Querbohrungen 55 verwirklicht. Hierdurch bildet sich ein Differenzdruck zwischen der ersten Zylinderkammer 49 und dem Innenraum 33 des Gehäuses 2, welcher in einer nach oben, in Richtung des Gehäusedeckels 24 wirkenden Kraft F_O resultiert. Die Kraft F_O weist vorzugsweise die gleiche Wirkungsrichtung wie die Federkraft F_F auf. Der Durchmesser D_K1 des ersten Kolbenabschnittes 43 und der Dichtdurchmesser D_D bzw. die Wirkflächen des ersten Kolbenabschnittes 43 und des Ventilkörpers 57 sind vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, dass eine aus den Kräften F_U, F_O und F_F resultierende Kraft F_R in dem Leerlauf-Betriebszustand des Gaseinlassventils 1 den ersten Kolbenabschnitt 43 in Richtung des Gehäusedeckels 24 drückt. Ein minimaler Abstand zwischen dem ersten Kolbenabschnitt 43 und dem Gehäusedeckel 24 bleibt auch bestehen, wenn der erste Kolbenabschnitt 43 maximal in Richtung des Gehäusedeckels 24 verfahren ist. Die resultierende Kraft F_R ist vorzugsweise zumindest so groß, dass die Ventileinrichtung 6 im Leerlauf geschlossen bleibt. Ein Gasstrom von dem Gaseinlassabschnitt 3 über die Ventileinrichtung 6 zu dem Gasauslassabschnitt 4 wird unterbunden. Hierbei ist die Größe der Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes 43 in einem gewissen Rahmen variierbar, insbesondere durch den Durchmesser D_K1 des ersten Kolbenabschnittes 43. Eine Verringerung der Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes 43 kann durch eine Vergrößerung der Vorspannung der Feder 36 ausgeglichen werden. Insbesondere sind die Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes 43 und die Wirkfläche des Ventilkörpers 57 derart dimensioniert und/oder aufeinander abgestimmt, dass die auf den ersten Kolbenabschnitt 43 wirkende Kraft F_O und die Federkraft F_F der Federeinrichtung 36 derart entgegen der auf den Ventilkörper 57 wirkenden Kraft F_U wirken, dass die Ventileinrichtung 6 bei entlüfteter zweiter Zylinderkammer 52 in ihrem geschlossenen Betriebszustand verbleibt. Die Ventileinrichtung 6 kann daher lediglich mittels einem Anlegen eines Steuerdruckes an die zweite Zylinderkammer 52 geöffnet werden. Insbesondere kommt der Steuerdruck zum Ansteuern des Gaseinlassventils 1, d.h. zum Öffnen der Ventileinrichtung 6 von einer Druckseite des Kompressors, d.h. von dem Druckraum 54.
Durch den herrschenden Differenzdruck zwischen dem Gaseinlassabschnitt 3 und dem Gasauslassabschnitt 4 wird der Ventilkolben 19 der Überbrückungseinrichtung 16 gegen die Federvorspannung der Feder 20 in Richtung der Verschlussschraube 15 gedrückt. Hierdurch wird mittels der Stufenbohrung 13 und der Bohrung 18 eine fluidische Verbindung zwischen dem Gaseinlassabschnitt 3 und dem Gasauslassabschnitt 4 erzeugt, wodurch Gas von dem Gaseinlassabschnitt 3 um die geschlossene Ventileinrichtung 6 herum zu dem Gasauslassabschnitt 4 strömen kann. Es kann vorzugsweise lediglich eine definierte Menge Gas in den Kompressorblock 5 strömen. Die Feder 20 ist vorzugsweise derart ausgebildet bzw. vorgespannt, dass der Ventilkolben 19 bei einem vorbestimmten Leerlaufdifferenzdruck gegen die Federkraft der Feder 20 bewegt wird. Vorzugsweise ist die Stufenbohrung 13, insbesondere ein Querschnitt der Stufenbohrung 13, derart ausgestaltet, dass eine definierte Menge Gas in den Kompressorblock 5 strömen kann wenn der Ventilkolben 19 in Richtung der Verschlussschraube 15 bewegt wird. Das in den Kompressorblock 5 strömende Gas wird verdichtet und kontinuierlich dem Ölabscheidebehälter des Kompressors zugeführt, der dadurch mit einem Gasdruck beaufschlagt wird. In dem Leerlaufbetriebszustand wird der Ölabscheidebehälter gegebenenfalls mittels eines Entlüftungsventils in die Umgebung 14 oder besonders bevorzugt in den Innenraum 33 hinein entlüftet, um ein ungewolltes Ansteigen des Gasdrucks in dem Ölabscheidebehälter zu verhindern. In dem Innenraum 33 kann ein Schalldämpfer vorgesehen sein, welcher beim Entlüften des Gasdrucks des Ölabscheidebehälters in den Innenraum 33 die entstehenden Geräusche dämpft. Die Feder 60 ist in dem Leerlaufbetriebszustand bevorzugt durch die Federkraft F_F und die Kraft F_O vorgespannt, insbesondere derart, dass der Ventilkörper 57 auf dem Begrenzungselement 59 aufliegt.
Ein Betriebszustand des Gaseinlassventils 1 unter Lastlauf bzw. Volllast ist in Figur 3 illustriert. Durch ein Öffnen des Ventils 61 wird die zweite Zylinderkammer 52 über die Arbeitsdruckzufuhrleitung 53 mit dem im Ölabscheidebehälter herrschenden Gasdruck bzw. Arbeitsdruck beaufschlagt. Je höher der in der zweiten Zylinderkammer 52 anliegende Arbeitsdruck steigt, desto weiter wird die Kolbeneinrichtung 42 in Richtung des Ventildomes 34 entgegen der Federkraft F_F der Feder 36 verfahren. Hierdurch beginnt sich die Ventileinrichtung 6 zu öffnen, d.h. der Ventilkörper 57 wird von dem Ventilsitz 56 abgehoben. In dem Gaseinlassabschnitt 3 und dem Gasauslassabschnitt 4 herrscht nach dem Öffnen der Ventileinrichtung 6 bevorzugt der gleiche Gasdruck. Durch das Öffnen der Ventileinrichtung 6 strömt mehr Gas in den Verdichterblock 5 wodurch der Gasdruck in dem Ölabscheidebehälter und damit der Arbeitsdruck in der zweiten Zylinderkammer 52 erhöht wird. Hierdurch wird wiederum die Kolbeneinrichtung 42 weiter in Richtung des Ventildomes 34 verfahren bis die Ventileinrichtung 6 sich in ihrem in Figur 3 illustrierten vollständig geöffneten Betriebszustand befindet. In dem vollständig geöffneten Betriebszustand der Ventileinrichtung 6 strömt das Gas ungehindert von dem Gaseinlassabschnitt 3 zu dem Gasauslassabschnitt 4. Die Feder 60 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese von dem durch die Ventileinrichtung 6 strömenden Gas derart unter Vorspannung gehalten wird, dass der Ventilkörper 57 weiterhin auf dem Begrenzungselement 59 aufliegt.
In einer bevorzugten Weiterbildung des Gaseinlassventils 1 ist das Ventil 61 als Proportionalventil ausgebildet, welches den in der zweiten Zylinderkammer 52 anliegenden Arbeitsdruck für die Bewegung der Kolbeneinrichtung 42 variabel regelt. Somit kann ein Öffnungsspalt, den der Ventilkörper 57 beim Abheben von dem Ventilsitz 56 mit dem Ventilsitz 56 bildet, beliebig verändert werden. Dadurch kann die Menge, des in den Kompressorblock 5 einströmenden Gases bzw. die Liefermenge des Kompressors, geregelt werden. Hierdurch wird ein Teillastbetrieb des Gaseinlassventils 1 ermöglicht.
Die Figur 4 illustriert das Gaseinlassventil 1 in einer Rückschlagstellung. Wird der Kompressor beispielsweise durch eine Notabschaltung bzw. Leerlaufumschaltung stillgesetzt, dauert es eine gewisse Zeitspanne, bis das gesamte System entlüftet ist. Das heißt, der Arbeitsdruck in der zweiten Zylinderkammer 52 besteht noch obwohl kein Gas mehr in den Kompressor strömt. Ferner baut sich bei einer Unterbrechung des Verdichtungsvorganges zeitverzögert ein Druck unterhalb des Ventilkörpers 57 im Gasauslassabschnitt 4 auf. Die Strömung reist vom Ansaugfilter des Kompressors durch das Gaseinlassventil 1 zum Verdichterblock 5 hin ab. Bevor das rückströmende Gas den Ventilkörper 57 erreicht, hat die nun nicht mehr von dem Gaseinlassabschnitt 3 her mit einem Gasdruck beaufschlagte Feder 60 diesen inzwischen schon beinahe bis zum Ventilsitz 59 angehoben. Die Feder 60 befindet sich bevorzugt in einem entspannten Zustand. Die Feder 60 kann in diesem Betriebszustand auch durch das Eigengewicht des Ventilkörpers 57 geringfügig vorgespannt sein. Bei eintretender Rückschlagfunktion, d.h. wenn das rückströmende Gas den Ventilkörper 57 erreicht, ist der Weg des Ventilkörpers 57 in z-Richtung zum Ventilsitz 59 relativ gering. Die Aufschlagkräfte beim Auftreffen des Ventilkörpers 57 auf den Ventilsitz 56 erweisen sich dadurch dementsprechend gering. Hierdurch wird ein übermäßiger Verschleiß des Ventilkörpers 57 unterbunden, wodurch die Lebensdauer des Gaseinlassventils 1 erhöht wird.
Durch die Rückschlagfunktion wird verhindert, dass Gas durch die Ventileinrichtung 6 in den Gaseinlassabschnitt 3 gelangt. Ferner wird verhindert, dass größere Mengen drucktragenden Gases von dem Ölabscheidebehälter in den Kompressorblock 5 strömen kann und die Verdichterschrauben entgegen ihrer vorgesehenen Drehrichtung rotiert. Hierdurch könnte in unerwünschter Weise ein Öl-Gas-Gemisch in den Gaseinlassabschnitt 3 gefördert werden. Der Ventilkolben 19 für die Leerlaufsteuerung wird aufgrund der gleichen Druckverhältnisse sowie der Federkraft der Feder 20 gegen den Ventilsitz 17 gepresst und verhindert so zuverlässig ein Entweichen drucktragenden Gases durch die Überbrückungseinrichtung 16.
In einer alternativen aber ebenso bevorzugten Ausführungsform des Gaseinlassventils 1 ist die Überbrückungseinrichtung 16, mittels in der Kolbenstange 38 vorgesehener Querbohrungen verwirklicht. Bei dieser Ausführungsform der Überbrückungseinrichtung 16 sind in die Kolbenstange 38 Querbohrungen, beispielsweise zwei Querbohrungen, eingebracht, welche sich insbesondere in einem Winkel von 90° kreuzen und die Kolbenstange 38 senkrecht zu der Mittelachse 10 vollständig durchdringen. Die Querbohrungen schneiden insbesondere die Fluidleitung 39 der Kolbenstange 38. Die Querbohrungen sind insbesondere derart in die Kolbenstange 38 eingebracht, dass diese in dem geschlossenen Betriebszustand der Ventileinrichtung 6, d.h. in dem in Figur 1 illustrierten Leerlaufzustand des Gaseinlassventils 1 unmittelbar oberhalb des Ventilkörpers 57 in den Gaseinlassabschnitt 3 münden. Über die Querbohrungen und die Fluidleitung 39 ist so in dem Leerlauf-Betriebszustand des Gaseinlassventils 1 gemäß Figur 1 der Gaseinlassabschnitt 3 fluidisch mit dem Gasauslassabschnitt 4 verbunden.
Wird der Verdichtungsprozess unerwartet gestoppt kommt es zu der bereits beschriebenen Rückschlagfunktion des Ventilkörpers 57. Hierbei darf sich der im System befindliche Druck nicht schlagartig über das Gaseinlassventil 1 entspannen. Der ansteigende Druck unterhalb des Ventilkörpers 57 sorgt dafür, dass dieser gegen den Ventilsitz 56 gedrückt wird und kein Gas und/oder Fluid über die Ventileinrichtung 6 in den Gaseinlassabschnitt 3 gelangen kann. Da die Kolbenstange 38 aufgrund des in der zweiten Zylinderkammer 52 anliegenden Arbeitsdruckes noch in ihrer in Figur 4 illustrierten Position verbleibt, werden die Querbohrungen in der Kolbenstange 38 von dem Ventilkörper 57 abgedeckt. Somit ist auch bei dieser Weiterbildung des Gaseinlassventils 1 kein Entlüften des drucktragenden Gases entgegen des Verdichtungssinns möglich. Diese Ausgestaltung der Überbrückungseinrichtung 16 ist besonders kostengünstig in der Herstellung und spart zusätzliche Bauteile ein.
In einer weiteren aber ebenso bevorzugten Ausführungsform des Gaseinlassventils 1 ist die Überbrückungseinrichtung 16, derart verwirklicht, dass eine Spaltbreite eines Spaltes zwischen der Mantelfläche 45 des ersten Kolbenabschnittes 43 und dem ersten Zylinderabschnitt 22 so bemessen ist, dass durch den Spalt im Leerlauf-Betriebszustand eine definierte Leerlauf-Gasmenge aus dem Gaseinlassabschnitt 3 um die geschlossene Ventileinrichtung 6 herum in den Gasauslassabschnitt 4 gesaugt werden kann. In dem Lastlauf-Betriebszustand ist der Gasdruck in der ersten Zylinderkammer 49 und im Gaseinlassabschnitt 3 im Wesentlichen gleich, so dass in diesem Betriebszustand keine zusätzliche Luft über den Spalt zwischen der Mantelfläche 45 und dem ersten Zylinderabschnitt 22 angesaugt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Gaseinlassventils 1 ist die Feder 60 der Ventileinrichtung 6 nicht zwischen dem Begrenzungselement 59 und dem Ventilkörper 57 sondern in einer in dem Gehäuse 2 oder in dem Kompressorblock 5 vorgesehenen Ringnut angeordnet.
Die Figur 5 illustriert eine bevorzugte Ausführungsform eines Kompressors 64, insbesondere eines Rotationsverdichters, mit einem derartigen Gaseinlassventil 1. Der Kompressor 64 weist einen Antriebsmotor 65 auf, welcher mittels einer Koppeleinrichtung 66 mit Kompressorschrauben 67 des Kompressorblocks 5 wirkverbunden ist. Bevorzugt ist die Koppeleinrichtung 66 als Getriebe oder als Kraftwandler ausgebildet. Insbesondere weist der Kompressorblock 5 zwei Kompressorschrauben 67 auf, welche mittels Lagereinrichtungen 68, 69 in dem Kompressorblock 5 drehbar gelagert sind. Der Kompressorblock 5 weist bevorzugt ein die Kompressorschrauben 67 aufnehmendes Gehäuse 70 mit zwei endseitig angeordneten Gehäusedeckeln 71, 72 auf.
Eine Öleinspritzeinrichtung 73 verbindet den Ölabscheidebehälter fluidisch mit dem Kompressorblock 5. Mittels der Öleinspritzeinrichtung 73 erfolgt eine Schmierung der Kompressorschrauben 67. Mittels einer Gaszufuhrleitung 74 ist der Kompressorblock 5 fluidisch mit dem Ölabscheidebehälter wirkverbunden. Mittels der Gaszufuhrleitung 74 wird dem Ölabscheidebehälter von dem Kompressorblock 5 bevorzugt ein Gemisch aus verdichtetem Gas und Öl zugeführt. Der Ölabscheidebehälter ist ferner mittels der Arbeitsdruckzufuhrleitung 53 mit der zweiten Zylinderkammer 52 des Gaseinlassventils 1 fluidisch wirkverbunden. Über das Ventil 61 kann die zweite Zylinderkammer 52 schaltbar mit dem im Ölabscheidebehälter herrschenden Gasdruck, insbesondere Arbeitsdruck, beaufschlagt werden. Mittels eines Anschlussflansches 75 kann der Ölabscheidebehälter 54 mit einem Druckluftnetz verbunden werden.
Die Funktionsweise des Kompressors 64 wird im Folgenden erläutert. In einem Stillstand des Kompressors 64 herrscht kein Druck im Kompressorsystem. Das Ventil 61, welches vorzugsweise als Magnetventil ausgebildet ist, ist stromlos offen. Die zweite Zylinderkammer 52 ist entlüftet und über die Arbeitsdruckzufuhrleitung 53 mit der Umgebung 1 verbunden. Das Gaseinlassventil 1 ist aufgrund der Federkraft F_F der Federeinrichtung 36 geschlossen.
Zum Verbringen des Kompressors 64 aus dem Stillstand-Betriebszustand in einen Leerlauf-Betriebszustand erfolgt zunächst ein Startbefehl durch eine Steuerung des Kompressors 64. Das Ventil 61 bleibt zunächst stromlos. Der Antriebsmotor 65 läuft bevorzugt in Sternschaltung an. Der Antriebsmotor 65 treibt über die Koppeleinrichtung 66 die Kompressorschrauben 67 an. Da der Ventilkörper 57 aufgrund der Federkraft F_F der Federeinrichtung 36 gegen seinen Ventilsitz 56 gepresst wird, wird im Gasauslassabschnitt 4 des Gaseinlassventils 1 ein Unterdruck erzeugt. Dieser Unterdruck wirkt aufgrund der fluidischen Wirkverbindung der ersten Zylinderkammer 49 mit dem Gasauslassabschnitt 4, welche mittels der in der Kolbenstange 38 vorgesehenen Fluidleitung 39 verwirklicht wird, auch in der ersten Zylinderkammer 49. Durch die Kräfteverhältnisse zwischen der Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes 43, an der die Kraft F_O wirkt, der Wirkfläche des Ventilkörpers 57, an dem die Kraft F_U wirkt, und der Federeinrichtung 36, welche die Kraft F_F erzeugt, bleibt der Ventilkörper 57 in Anlage an dem Ventilsitz 56 und die Ventileinrichtung 6 bleibt somit geschlossen.
Dadurch, dass zwischen dem Gaseinlassabschnitt 3 und dem Gasauslassabschnitt 4 eine Druckdifferenz herrscht, wird die Überbrückungseinrichtung 16 bei einem vorbestimmten Gasdruck geöffnet. Eine geringe Menge Gas kann so über die Überbrückungseinrichtung 16 an der geschlossenen Ventileinrichtung 6 vorbei von dem Gaseinlassabschnitt 3 in den Gasauslassabschnitt 4 gelangen. Im Kompressorblock 5 wird das über die Überbrückungseinrichtung 16 strömende Gas verdichtet und dem Ölabscheidebehälter in einem Gemisch mit Öl zugeführt. Im Ölabscheidebehälter entsteht dadurch ein geringer Überdruck von in etwa 1 bar. Dadurch wird der Ölkreislauf mit der Öleinspritzeinrichtung 73 zum Schmieren der Kompressorschrauben 67 angetrieben. Nach einer vorbestimmten Zeitspanne, beispielsweise nach einigen Sekunden wird der Antriebsmotor 65 von Stern- auf Dreieckschaltung umgeschaltet. Die vorbestimmte Zeitspanne ist abhängig vom Kompressortyp.
Zum Umschalten von dem Leerlauf-Betriebszustand in einen Volllast-Betriebszustand des Kompressors 64 erteilt die Steuerung einen Lastbefehl, das Ventil 61 wird bestromt und schaltet die Arbeitsdruckzufuhrleitung 53 vom Ölabscheidebehälter zu der zweiten Zylinderkammer 52 frei. Der Gasdruck des Ölabscheidebehälters steht nun in der zweiten Zylinderkammer 52 an und wirkt gegen die Federkraft F_F der Federeinrichtung 36. Hierdurch wird die Ventileinrichtung 6 geöffnet. Das Öffnen der Ventileinrichtung 6, d.h. das Abheben des Ventilkörpers 57 von seinem Ventilsitz 56 erfolgt beispielsweise sofort vollständig oder sukzessiv. Durch das vollständige Öffnen der Ventileinrichtung 6 wird sowohl der Unterdruck im Gasauslassabschnitt 4 als auch in der ersten Zylinderkammer 49 auf annähernd null abgebaut. Das Gaseinlassventil 1 ist komplett geöffnet, der Kompressor 64 läuft unter Volllast.
Wenn ein oberer Solldruck des Kompressors 64 erreicht ist, wird dieser mittels der Steuerung von dem Volllast-Betriebszustand zurück in den Leerlauf-Betriebszustand geschaltet. Hierdurch wird insbesondere verhindert, dass eine sogenannte maximale Einschalthäufigkeit des Motors (x mal pro Stunde) überschritten wird. Zum Umschalten in den Leerlauf-Betriebszustand wird das Ventil 61 mittels der Steuerung stromlos geschaltet. Über die Arbeitsdruckzufuhrleitung 53 wird die zweite Zylinderkammer 52 mit der Umgebung 14 verbunden, die zweite Zylinderkammer 52 wird entlüftet. Durch die Kräfteverhältnisse zwischen der Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes 43, an dem die Kraft F_O wirkt, und der Wirkfläche des Ventilkörpers 57, an der die Kraft F_U wirkt und welche bevorzugt ähnlich groß ist wie die Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes 43, genügt die Federkraft F_F der Federeinrichtung 36, damit sich die Ventileinrichtung 6 schließt.
In einem Betriebszustand der Teillastregelung, welche auch als modulierende Regelung oder Proportionalregelung bezeichnet wird, wird der Kompressor 64 über einen Proportionalregler im Bereich von ca. 10 bis 100% seiner Liefermenge geregelt. Der Proportionalregler ist bevorzugt als sogenannter "Negativregler" ausgebildet. Das heißt, bei steigendem Eingangsdruck am Proportionalreger sinkt dessen Ausgangsdruck und umgekehrt. Durch veränderlichen, insbesondere steigenden, Eingangsdruck kann das Gaseinlassventil 1 kontinuierlich geöffnet werden. Je nach Druckluftbedarf stellt sich so ein konstanter Anlagenaustrittsdruck am Anschlussflansch 75 des Kompressors 64 ein.
Im Vergleich zu dem in der DE 602 10 088 T2 beschriebenen Stand der Technik weist das vorliegend beschriebene Gaseinlassventil 1 eine Vielzahl an Vorteilen auf. Dadurch dass die Kolbeneinrichtung 42 den ersten Kolbenabschnitt 43 und den sich von dem ersten Kolbenabschnitt 43 unterscheidenden zweiten Kolbenabschnitt 44 aufweist, wobei die Wirkfläche des zweiten Kolbenabschnittes 44 deutlich kleiner ist als die Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes 43, ergeben sich für den zweiten Kolbenabschnitt 44 beispielsweise die Vorteile kleinerer wirkender Reibungskräfte, kleinerer Stick-Slip-Effekte und sowie einem reduzierten Dichtungsdurchmesser. Auch ist die zweite Zylinderkammer 52 des vorliegend beschriebenen Gaseinlassventils 1 im Vergleich zum Stand der Technik deutlich kleiner. Da diese zweite Zylinderkammer 52 bei Schaltvorgängen entlastet/entlüftet werden muss, ist ein kleineres Volumen vorteilhaft. Durch ein kleines Volumen der zweiten Zylinderkammer 52 kann eine Dauer des Entlüftungsvorgangs kurz gehalten werden oder bei gleicher Entlüftungsdauer können kleinere Leitungsquerschnitte gewählt werden.
Ferner unterstützt beim bekannten Stand der Technik der Steuerdruck des Ölabscheidebehälters die Schließbewegung des Ventilkörpers, insbesondere beim Starten des Kompressors sowie beim Schalten von Volllast in den Leerlauf. Im Kompressor-Stillstand ist das Gaseinlassventil gemäß dem Stand der Technik aufgrund der Schwerkraft des Ventilkörpers in geöffneter Position. Auch bei Volllast des Kompressors liegt kein Steuerdruck am Gaseinlassventil an, d.h. das Gaseinlassventil ist geöffnet. Es kann lediglich durch Anlegen des Steuerdruckes geschlossen werden. Eine Leckage oder ein Defekt an einer der Steuerleitungen oder auch ein Defekt an einem der Ventile kann dazu führen, dass das Gaseinlassventil gemäß dem Stand der Technik nicht mehr schließt, und der Kompressor in der Konsequenz nicht mehr in den Leerlauf schalten kann. Eine mögliche Folge ist ein Druckanstieg über den Kompressor-Nenndruck hinaus. Im Unterschied zum Stand der Technik ist das vorliegend beschriebene Gaseinlassventil 1 aufgrund der Federkraft F_F der Federeinrichtung 36 drucklos geschlossen. Der Gasdruck des Ölabscheidebehälters 54 unterstützt die Öffnung der Ventileinrichtung 6, also die Betätigung des Gaseinlassventils 1 beim Schalten des Kompressors 64 vom Leerlauf-Betriebszustand in den Volllast-Betriebszustand.
Noch ferner ist die Ansteuerung des vorliegend beschriebenen Gaseinlassventils 1 im Vergleich zum Stand der Technik vergleichsweise einfach. Das Gaseinlassventil 1 lässt eine Ansteuerung über das bevorzugt als 3/2-Wege-Ventil ausgebildete Ventil 61 zu. Insbesondere folgende Komponenten sind für die Ansteuerung des vorliegend beschriebenen Gaseinlassventils 1 nicht erforderlich: Entlastungsventil, Düse und/oder Rückschlagventil. Zudem genügt für die Ansteuerung des Gaseinlassventils 1 eine einzige Steuerleitung in Form der Arbeitsdruckzufuhrleitung 53.

Bezugszeichenliste

1: Gaseinlassventil
2: Gehäuse
3: Gaseinlassabschnitt
4: Gasauslassabschnitt
5: Kompressorblock
6: Ventileinrichtung
7: erster Gehäuseabschnitt
8: Blockanschlussflansch
9: Anschraubfläche
10: Mittelachse
11: Gussauge
12: Mittelachse
13: Stufenbohrung
14: Umgebung
15: Verschlussschraube
16: Überbrückungseinrichtung
17: Ventilsitz
18: Bohrung
19: Ventilkolben
20: Feder
21: Dichtabschnitt
22: erster Zylinderabschnitt
23: Absatz
24: Gehäusedeckel
25: Auswölbung
26: Anschlussflansch
27: zweiter Zylinderabschnitt
28: Arbeitsdruckzufuhrbohrung
29: zweiter Gehäuseabschnitt
30: Mittelachse
31: Flanschabschnitt
32: Wandabschnitt
33: Innenraum
34: Ventildom
35: Durchgangsbohrung
36: Federeinrichtung
37: Durchbruch
38: Kolbenstange
39: Fluidleitung
40: erster Endabschnitt
41: zweiter Endabschnitt
42: Kolbeneinrichtung
43: erster Kolbenabschnitt
44: zweiter Kolbenabschnitt
45: Mantelfläche
46: Stirnfläche
47: Anschlussabschnitt
48: Bohrung
49: erste Zylinderkammer
50: Ringnut
51: Dichtring
52: zweite Zylinderkammer
53: Arbeitsdruckzufuhrleitung
54: Druckraum
55: Querbohrung
56: Ventilsitz
57: Ventilkörper
58: Bohrung
59: Begrenzungselement
60: Feder
61: Ventil
64: Kompressor
65: Antriebsmotor
66: Koppeleinrichtung
67: Kompressorschraube
68: Lagereinrichtung
69: Lagereinrichtung
70: Gehäuse
71: Gehäusedeckel
72: Gehäusedeckel
73: Öleinspritzeinrichtung
74: Gaszufuhrleitung
75: Anschlussflansch
DD: Dichtdurchmesser
DK1: Durchmesser
DK2: Durchmesser
DZ1: Durchmesser
DZ2: Durchmesser
FF: Kraft
FO: Kraft
FR: Kraft
FU: Kraft
l1: Länge
l2: Länge
x: x-Richtung
y: y-Richtung
z: z-Richtung
α: Winkel

Claims

Gaseinlassventil (1) für einen Kompressor (64), insbesondere für einen Rotationsverdichter, mit:
einem Gehäuse (2), welches zum Ansaugen eines Gases einen Gaseinlassabschnitt (3) und zum Leiten des angesaugten Gases zu einem Kompressorblock (5) des Kompressors (64) einen mit dem Gaseinlassabschnitt (3) bedarfsgemäß fluidisch wirkverbindbaren Gasauslassabschnitt (4) aufweist;

einer zwischen dem Gaseinlassabschnitt (3) und dem Gasauslassabschnitt (4) angeordneten Ventileinrichtung (6) mit einem Ventilkörper (57) und mit einem Ventilsitz (56),

wobei der Ventilkörper (57) in einem geschlossenen Betriebszustand der Ventileinrichtung (6) an dem Ventilsitz (56) dichtend anliegt, und wobei der Ventilkörper (57) in einem geöffneten Betriebszustand der Ventileinrichtung (6) von dem Ventilsitz (56) abgehoben ist;

einer Kolbeneinrichtung (42), welche einen ersten Kolbenabschnitt (43) und einen sich von dem ersten Kolbenabschnitt (43) unterscheidenden zweiten Kolbenabschnitt (44) aufweist, wobei der erste Kolbenabschnitt (43) in einem ersten Zylinderabschnitt (22) des Gehäuses (2) und der zweite Kolbenabschnitt (44) in einem sich von dem ersten Zylinderabschnitt (22) unterscheidenden zweiten Zylinderabschnitt (27) des Gehäuses (2) verschieblich geführt ist, wobei der erste Zylinderabschnitt (22) einen Durchmesser DZ1 aufweist, der zweite Zylinderabschnitt (27) einen Durchmesser DZ2 aufweist, der erste Kolbenabschnitt (43) einen Durchmesser DK1 aufweist, welcher auf den Durchmesser DZ1 des ersten Zylinderabschnitts (22) abgestimmt ist, der zweite Kolbenabschnitt (44) einen Durchmesser DK2 aufweist, welcher auf den Durchmesser DZ2 des zweiten Zylinderabschnitts (27) abgestimmt ist; und

einer in dem Gehäuse (2) verschieblich gelagerten Kolbenstange (38), welche den Ventilkörper (57) der Ventileinrichtung (6) mit der Kolbeneinrichtung (42) mechanisch koppelt, wobei eine Fluidleitung (39) eine erste Zylinderkammer (49) des ersten Zylinderabschnittes (22) mit dem Gasauslassabschnitt (4) fluidisch wirkverbindet, wobei zum Abheben des Ventilkörpers (57) von dem Ventilsitz (56) eine zweite Zylinderkammer (52) des zweiten Zylinderabschnittes (27) mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet,

dass der Durchmesser DK1 des ersten Kolbenabschnitts (43) größer ist als der Durchmesser DK2 des zweiten Kolbenabschnitts (44), und

dass eine druckbeaufschlagbare Wirkfläche des ersten Kolbenabschnitts (43) mindestens ein 2-faches einer druckbeaufschlagbaren Wirkfläche des zweiten Kolbenabschnittes (44) beträgt.
Gaseinlassventil nach Anspruch 1,
wobei die Kolbenstange (38) die Fluidleitung (39) aufweist, wobei die Fluidleitung (39) insbesondere als in der Kolbenstange (38) verlaufender Fluidkanal ausgebildet ist oder dass die Fluidleitung (39) als in dem Gehäuse (2), insbesondere in einer Wandung des Gehäuses (2), verlaufender Fluidkanal ausgebildet ist.
Gaseinlassventil nach Anspruch 1 oder 2,
wobei das Gaseinlassventil (1) eine Federeinrichtung (36) aufweist, die die Kolbeneinrichtung (42) in Richtung eines Gehäusedeckels (24) des Gehäuses (2) federvorspannt.
Gaseinlassventil nach Anspruch 3,
wobei die Federeinrichtung (36) zwischen der Kolbeneinrichtung (42) und dem Ventildom (34) des Gehäuses (2) angeordnet ist, wobei die Federeinrichtung (36) den Ventilkörper (57) über die mechanische Kopplung der Kolbeneinrichtung (42) und des Ventilkörpers (57) mittels der Kolbenstange (38) gegen ihren Ventilsitz (56) federvorspannt.
Gaseinlassventil nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Gaseinlassventil (1) eine Überbrückungseinrichtung (16) aufweist, welche bedarfsgemäß, insbesondere in einem Leerlauf-Betriebszustand des Gaseinlassventils (1), unter Überbrückung der geschlossenen Ventileinrichtung (6) den Gaseinlassabschnitt (3) mit dem Gasauslassabschnitt (4) fluidisch wirkverbindet, wobei die Überbrückungseinrichtung (16) vorzugsweise dazu ausgelegt ist nach dem Wirkprinzip eines Rückschlagventils zu wirken.
Gaseinlassventil nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes (43) größer als eine Wirkfläche des zweiten Kolbenabschnittes (44) ausgebildet ist, insbesondere ist die Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes (43) um mindestens einen Faktor 15 größer als die Wirkfläche des zweiten Kolbenabschnittes (44) ausgebildet.
Gaseinlassventil nach Anspruch 6,
wobei die Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes (43) einem 0,7 bis 1,5-fachen, insbesondere einem 1 bis 1,1-fachen, einer Wirkfläche des Ventilkörpers (57) entspricht.
Gaseinlassventil nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes (43) und eine Wirkfläche des Ventilkörpers (57) derart dimensioniert sind, dass die Ventileinrichtung (6) bei entlüfteter zweiter Zylinderkammer (52) unabhängig von einem Betriebszustand des Kompressors (64) infolge von auf den ersten Kolbenabschnitt (43) und den Ventilkörper (57) wirkenden Kräften (F_O, F_U) und infolge einer auf den Ventilkörper (57) wirkenden Federkraft (F_F) der Federeinrichtung (36) in ihrem geschlossenen Betriebszustand verbleibt und dass die Ventileinrichtung (6) lediglich mittels einem Anlegen eines Steuerdruckes an die zweite Zylinderkammer (52) geöffnet werden kann.
Gaseinlassventil nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Ventilkörper (57) verschieblich auf der Kolbenstange (38) gelagert ist.
Gaseinlassventil nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Ventileinrichtung (6) eine Feder (60) aufweist, welche zwischen einem Begrenzungselement (59) der Kolbenstange (38) und dem Ventilkörper (57) angeordnet ist.
Gaseinlassventil nach Anspruch 10,
wobei die Feder (60) dazu ausgelegt ist, ein Eigengewicht des Ventilkörpers (57) zu tragen.
Kompressor, insbesondere Rotationsverdichter, mit einem Gaseinlassventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betreiben eines Kompressors (64), insbesondere eines Rotationsverdichters, mit einem Gaseinlassventil (1), wobei das Gaseinlassventil aufweist:
ein Gehäuse (2), welches zum Ansaugen eines Gases einen Gaseinlassabschnitt (3) und zum Leiten des angesaugten Gases zu einem Kompressorblock (5) des Kompressors (64) einen mit dem Gaseinlassabschnitt (3) bedarfsgemäß fluidisch wirkverbindbaren Gasauslassabschnitt (4) aufweist;

eine zwischen dem Gaseinlassabschnitt (3) und dem Gasauslassabschnitt (4) angeordnete Ventileinrichtung (6) mit einem Ventilkörper (57) und mit einem Ventilsitz (56), wobei der Ventilkörper (57) in einem geschlossenen Betriebszustand der Ventileinrichtung (6) an dem Ventilsitz (56) dichtend anliegt, und wobei der Ventilkörper (57) in einem geöffneten Betriebszustand der Ventileinrichtung (6) von dem Ventilsitz (56) abgehoben ist;

eine Kolbeneinrichtung (42), welche einen ersten Kolbenabschnitt (43) und einen sich von dem ersten Kolbenabschnitt (43) unterscheidenden zweiten Kolbenabschnitt (44) aufweist, wobei der erste Kolbenabschnitt (43) in einem ersten Zylinderabschnitt (22) des Gehäuses (2) und der zweite Kolbenabschnitt (44) in einem sich von dem ersten Zylinderabschnitt (22) unterscheidenden zweiten Zylinderabschnitt (27) des Gehäuses (2) verschieblich geführt ist, wobei der erste Zylinderabschnitt (22) einen Durchmesser DZ1 aufweist, der zweite Zylinderabschnitt (27) einen Durchmesser DZ2 aufweist, der erste Kolbenabschnitt (43) einen Durchmesser DK1 aufweist, welcher auf den Durchmesser DZ1 des ersten Zylinderabschnitts (22) abgestimmt ist, der zweite Kolbenabschnitt (44) einen Durchmesser DK2 aufweist, welcher auf den Durchmesser DZ2 des zweiten Zylinderabschnitts (27) abgestimmt ist, und der Durchmesser DK1 des ersten Kolbenabschnitts (43) größer ist als der Durchmesser DK2 des zweiten Kolbenabschnitts (44);

wobei eine druckbeaufschlagbare Wirkfläche des ersten Kolbenabschnitts (43) mindestens ein 2-faches einer druckbeaufschlagbaren Wirkfläche des zweiten Kolbenabschnittes (44) beträgt;

eine in dem Gehäuse (2) verschieblich gelagerten Kolbenstange (38), welche den Ventilkörper (57) der Ventileinrichtung (6) mit der Kolbeneinrichtung (42) mechanisch koppelt, wobei eine Fluidleitung (39) eine erste Zylinderkammer (49) des ersten Zylinderabschnittes (22) mit dem Gasauslassabschnitt (4) fluidisch wirkverbindet, wobei zum Abheben des Ventilkörpers (57) von dem Ventilsitz (56) eine zweite Zylinderkammer (52) des zweiten Zylinderabschnittes (27) mit einem Steuerdruck beaufschlagt wird; und

eine Überbrückungseinrichtung (16), welche bedarfsgemäß unter Überbrückung der geschlossenen Ventileinrichtung (6) den Gaseinlassabschnitt (3) mit dem Gasauslassabschnitt (4) fluidisch wirkverbindet;

wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist:
Starten eines Antriebsmotors (65) des Kompressors (64) und Erzeugen eines Unterdrucks in dem Gasauslassabschnitt (4) des Gaseinlassventils (1), wobei die Ventileinrichtung (6) geschlossen ist;

druckgesteuertes Öffnen der Überbrückungseinrichtung (16) mittels des in dem Gasauslassabschnitt (4) herrschenden Unterdrucks zum Leiten des angesaugten Gases über die Überbrückungseinrichtung (16) von dem Gaseinlassabschnitt (3) zu dem Gasauslassabschnitt (4);

Verdichten des angesaugten Gases im Kompressorblock (5); Freischalten einer Arbeitsdruckzufuhrleitung (53) zwischen einem Druckraum (54) des Kompressors (64) und der zweiten Zylinderkammer (52) des Gaseinlassventils (1); und

Öffnen der Ventileinrichtung (6) mittels der druckbeaufschlagten zweiten Zylinderkammer (52).
Verfahren nach Anspruch 13,
wobei die Kolbeneinrichtung (42) bei dem Öffnen der Ventileinrichtung (6) gegen eine Federkraft (F_F) der Federeinrichtung (36) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
wobei eine Wirkfläche des ersten Kolbenabschnittes (43) und eine Wirkfläche des Ventilkörpers (57) derart dimensioniert werden, dass die Ventileinrichtung (6) bei entlüfteter zweiter Zylinderkammer (52) unabhängig von einem Betriebszustand des Kompressors infolge von auf den ersten Kolbenabschnitt (43) und den Ventilkörper (57) wirkenden Kräften (F_O, F_U) und infolge einer auf den Ventilkörper (57) wirkenden Federkraft (F_F) der Federeinrichtung (36) in ihrem geschlossenen Betriebszustand verbleibt und dass die Ventileinrichtung (6) lediglich mittels einem Anlegen eines Steuerdruckes an die zweite Zylinderkammer (52) geöffnet wird.