EP3440355A1 - Kompressor mit energiesparvorrichtung und verfahren zum entlasten des kompressors - Google Patents

Kompressor mit energiesparvorrichtung und verfahren zum entlasten des kompressors

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EP3440355A1
EP3440355A1 EP17715924.1A EP17715924A EP3440355A1 EP 3440355 A1 EP3440355 A1 EP 3440355A1 EP 17715924 A EP17715924 A EP 17715924A EP 3440355 A1 EP3440355 A1 EP 3440355A1
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EP
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valve
valve element
compressor
piston chamber
cylinder head
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EP17715924.1A
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Frederic Amiot
Jean-Baptiste Marescot
Jörg MELLAR
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
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Publication date
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Publication of EP3440355B1 publication Critical patent/EP3440355B1/de
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    • F04B53/22—Arrangements for enabling ready assembly or disassembly

Definitions

  • the present invention relates to a compressor for generating compressed air for a commercial vehicle and a method for unloading a compressor, wherein the
  • Compressor has a housing with a piston chamber and a dead space and a valve device for separating the dead space of the piston chamber.
  • Auxiliary units of commercial vehicles such as rail vehicles, trucks or buses are often operated with compressed air, which is usually supplied by a compressed air system operated in the vehicle.
  • compressed air systems work with compressors, which are usually driven directly from the drive unit of the vehicle such as an internal combustion engine.
  • the compressor is often driven as long as the drive unit of the commercial vehicle is in operation. In times when there is no need for air or the compressed air reservoirs of the commercial vehicle are completely filled, the compressor can usually be relieved by means of an energy saving device in order to reduce the energy consumption of the compressed air system.
  • Such devices are often activated by means of a pneumatic pressure signal from a downstream air handling unit. Together, such devices have, when activated, permanently open the compression chamber of the compressor to a dead zone in the cylinder head specially designed for this purpose and / or to the air inlet to accommodate the thermodynamic work being done during a crank revolution to reduce.
  • an energy-saving device which has a valve element which moves in order to relieve the compressor in the direction of the compression chamber of the compressor.
  • Compressor is required. This opening is to be closed after assembly of the valve device, for example by means of a closure plate and seal accordingly. This is complex and expensive and also represents a risk of leakage because of the risk of leakage.
  • the present invention is therefore based on the object to provide an improved compressor and an improved method for relieving a compressor for generating compressed air for a commercial vehicle. This is achieved according to the invention by the teaching of the independent claims. Advantageous embodiments and modifications of the invention are the subject of the dependent claims.
  • a compressor for generating compressed air for a commercial vehicle comprising a housing with a piston chamber in one
  • the compressor further comprises a valve means having a valve member having an actuating portion and a shut-off body for separating the dead space of the piston chamber, wherein the shut-off body for opening the valve means from one to a
  • Valve plate trained valve seat in the direction of the piston chamber can be lifted.
  • the valve element is integrally formed with the actuating portion and the valve plate is formed so that the valve element with the actuating portion through the valve plate towards the cylinder head is feasible until the shut-off valve valve seat and the actuating portion are arranged in the cylinder head.
  • the housing of the compressor has a crankcase, in which at least one piston chamber with a piston extending therein extends, and a Valve plate, which is arranged opposite to the at least one piston chamber finally on the crankcase, a cylinder head, in which at least one
  • Valve element is mounted at least one valve device and in some
  • a dead space extends at least partially in the area of
  • the at least one valve element has a arranged in the cylinder head
  • valve device closed state of the valve device - in particular during the generation of compressed air - on a valve seat arranged in the valve seat, of which the shut-off body by an axial movement of the valve element in the direction of
  • Piston space can be lifted to a flow of air into the dead space too
  • the valve element according to the invention has an actuating portion formed integrally therewith, which has an actuating device which is used to bring about a movement of the valve element along its longitudinal axis with energy
  • valve element is thus by means of the device of the
  • Actuating portion axially movable in the direction of the piston chamber.
  • An additional, known from the prior art actuating element which in particular by an opening of the cylinder head and within the cylinder head, in particular fixedly mounted on the valve element, can be dispensed with.
  • a valve element is considered as one piece, which forms a solid unit before mounting on the compressor, which is not separated for mounting the valve element.
  • Such a valve element has an active device, which is formed integrally with the valve element and serves to actuate the valve device.
  • valve element may, for example, for manufacturing reasons or in a use various materials may be required to construct the valve element of two or more, in particular materially or non-positively connected components which form a unit that already exists prior to assembly of the valve element in the compressor, so that the valve element as a "part" in the compressor is installed.
  • the valve element can form a unit of, for example, welded together, soldered, pressed, bolted or otherwise firmly interconnected components, so that it in the sense of here
  • valve plate and a holding plate of the compressor provided in some embodiments are designed such that the valve element can be guided in the direction of the cylinder head during assembly, in particular through or in openings or recesses respectively arranged in the valve plate and / or optionally in the holding plate, to bring the valve element in its functional position, that is, until the shut-off of the valve element on the valve seat and the
  • valve element extends through the valve plate and, if provided, through the retaining plate, in particular perpendicular to the direction of maximum extent of valve plate or retaining plate.
  • the holding plate is designed in this case suitable to seal against leakage of the compressor.
  • the retaining plate may also be arranged, for example, in a suitable recess, in particular between the valve plate and the cylinder head of the compressor, or be arranged in another way in the area between the valve plate and cylinder head to accommodate in particular the valve element and possibly other suitable means for the function the valve device to provide.
  • the described design of the compressor, in particular the valve element, the valve plate and optionally the retaining plate allows a one-piece design the Ventilelennents, without requiring a mounting hole in the cylinder head for mounting components of a multi-part valve element, in particular after placement of the cylinder head, thereby eliminating the closing and sealing of such a mounting hole after assembly of the valve element.
  • the proposed design eliminates the risk of leakage of the seal.
  • the valve element is movably mounted in a valve space in the cylinder head along the axis of the valve element, wherein the valve space is limited on the side facing away from the piston chamber from the cylinder head. Since the valve element passes during assembly of the cylinder head from the side facing the piston chamber in the valve chamber, can on a mounting hole
  • the compressor is designed such that the
  • Valve space is limited on the side facing away from the piston chamber side of an arranged in the cylinder head intermediate plate. Even with such a design can be dispensed with a particularly costly sealed mounting hole on the side facing away from the piston chamber side in the cylinder head, thereby also eliminates a costly closing of the mounting hole as well as the associated risk of leakage.
  • Cylinder head arranged a holding plate through which the valve element extends after its mounting.
  • the holding plate has a
  • the Halteplattenauslangung is designed to be open at the side, so that the valve element by lateral insertion in the
  • the retaining plate can be arranged as a bearing element for a valve element arranged in the region of the valve element, in particular in the area around the valve element, or arranged on the retaining plate in the region of the cross section of the valve element
  • valve element In order to enable insertion and guiding of the valve element together with the actuating section through the valve plate and, if present, also through or to the retaining plate, it is expedient if an opening or a free space is provided in the retaining plate or adjacent thereto, whose cross section is at least as great is, as a possibly inclined cross-section of the actuating element in the region of its greatest extent, so that the actuating element for its mounting in the cylinder head is suitably movable.
  • an opening or a free space is provided in the retaining plate or adjacent thereto, whose cross section is at least as great is, as a possibly inclined cross-section of the actuating element in the region of its greatest extent, so that the actuating element for its mounting in the cylinder head is suitably movable.
  • valve element together with the actuating portion by a
  • Assembly process can be performed in the cylinder head. After placing the cylinder head, the valve element is then mounted together with the actuating portion in the longitudinal and thus already in the functional direction movable in the cylinder head.
  • Valve closing device arranged, by means of which the shut-off body for closing the valve device against the direction of the piston chamber to the valve seat is movable.
  • the valve closing device can be supported on the valve plate or a holding plate provided for this purpose.
  • valve closing devices are at least one suitable spring, for example one or more spiral springs, which are designed in particular as compression springs, disc springs or other suitable devices.
  • valve closing device On the valve element, the valve closing device is supported directly, for example, on at least one projection formed thereon, on which the Valve closing device during assembly on the valve element by means of suitable
  • Facilities can be mounted or fastened. Likewise is a supporting of the
  • Valve closing device on at least one additional holding element possible such as on a after the valve closing device connected to the valve element locking washer or other especially subsequently, for example, on a projection in a groove, in a bore or the like of the valve element in particular form-fitting suitable securing elements.
  • the holding plate in which the valve element with his
  • the Garplattenaus Principleung can be performed, the Garplattenaus Principleung is formed in the holding plate so that a valve closing device can be supported after mounting on the valve element on a sufficiently large area of the holding plate.
  • the valve element with the actuating element which usually has a larger diameter than the region of the valve element which moves in the mounted state and in the operation of the compressor in the region of the holding plate, passes through the valve plate in one region is guided, which is arranged slightly offset from the later operating location of the valve element. The valve element is only then moved into the operating position when larger diameter sections, such as in particular the
  • Valve closing device is supported in the direction of the piston chamber out, is in the
  • the valve closing device is a spring, in particular a spiral spring which, for example, has a conical shape.
  • the spring has a larger diameter in the support region on the valve or retaining plate than on the support on the valve element, whereby a larger support surface on the valve or retaining plate is possible.
  • this spring can be designed so that it surrounds the valve element adjacent to a molded or subsequently mounted projection sufficiently tight.
  • the smallest diameter of a conical spring is smaller than the diameter of the portion of the valve member against which the spring is supported and over which the spring is to be guided during assembly.
  • suitable mounting means can be used during assembly, by means of which the windings of the spring, which have a diameter which is smaller than the diameter of the portion of the valve element against which the spring is supported after assembly, expanded and passed through this section.
  • Valve device to open. For example, when using
  • Compressed air for actuating the valve element can flow.
  • the actuating portion of the valve element has the shape of a pneumatic piston, the
  • a suitable electromagnet is arranged on the valve chamber, for example, with which a magnetic field in the valve chamber is inducible, which applies an axial force to a conductor arranged therein.
  • the actuating portion of the valve element is mounted in the valve chamber and has a conductor as an acting device.
  • Actuation of the actuating portion with an electromagnetic field leads to an axial movement of the actuating portion and thus of the valve element, whereby the valve device apparently and thus a connection between
  • Piston space and dead space can be produced.
  • Operating portion may be made in this embodiment of a different material than the other portions of the valve device.
  • the valve element forms a unit in this case, even before mounting on
  • Compressor present, such a valve element, as already stated above, considered in the context of the invention described herein as one piece.
  • the actuating portion has a form of acting as a device, via which by means of positive mechanical energy in the direction of the actuating axis to the operating portion is transferable. It can the
  • the actuating portion in the cylinder head with a device in contact, which transmits mechanical energy to the active device of the actuating portion to move the shut-off of the valve element from the valve seat in the direction of the piston chamber.
  • the actuating portion as an active device on a projection in the form of a paragraph, via which by means of positive mechanical energy to the operating portion is transferable.
  • the actuating portion has a spindle groove as the acting device.
  • mechanical energy can be transmitted to the valve element in the direction of the actuation axis via a drive element connected to a spindle drive. Since the valve element is integrally formed with the actuating element even in these designs, such a valve element is considered in the context of the invention described herein as one piece.
  • shut-off does not extend beyond the valve plate in the piston chamber in the open state of the valve element.
  • the upper reversal point of the piston may be provided in the piston chamber in close proximity to the valve plate.
  • the compressor has at least one further valve device with at least one further valve element and at least one further piston chamber.
  • the compressor has at least one further valve device with at least one further valve element and at least one further piston chamber.
  • Cylinders are used, each with a further valve device with
  • At least one further valve element and at least one further dead space may be provided to relieve the compressor.
  • the piston chamber and the at least one further piston chamber are connected to one another via at least one dead space when the valve device and the at least one further valve device are open.
  • a further dead space may be provided, which is connectable via the further valve means with the other piston chamber.
  • Another dead space allows independent relief of the piston chambers.
  • one or more dead spaces may be provided, which are coupled via the suction line of the compressor with the atmosphere. By coupling with the atmosphere, a further reduction of the peak pressures occurring in unloaded operation can be achieved, whereby the energy consumption of the compressor can be further reduced.
  • the invention relates to a commercial vehicle with an inventive
  • the invention further relates to a method for relieving a compressor for generating compressed air for a commercial vehicle, comprising a compressor having a housing with a piston chamber in a crankcase and a dead space, which is at least partially formed in a cylinder head.
  • the compressor further comprises a valve device with a valve element which is integral with a
  • the method comprises the step of, during operation of the compressor, opening the valve means by applying pneumatic, electromagnetic or mechanical energy directly to the actuating portion of the valve member to relieve the compressor.
  • Valve device the air flowed into the piston chamber during the
  • Compression phase of the piston can flow at least partially into at least one dead space, which reduces the compression of the air in the piston chamber and this can flow back into the compression chamber during the intake phase of the piston, whereby thermodynamic work can be recovered. This relieves the compressor and reduces its energy consumption.
  • the valve element is formed integrally with the actuating element, no assembly of a particular additional actuating element through an opening of the cylinder head on the valve element is required.
  • FIG. 1 shows a sectional view through an exemplary compressor according to the invention.
  • FIGS. 2a and 2b each show a three-dimensional view of two
  • Figures 3a to 3d show a sequence of an exemplary inventive
  • FIGS. 4a to 4c show a sequence of an exemplary inventive
  • Fig. 4d shows a representation of the exemplary spring according to the invention from the
  • FIG. 5 shows a further exemplary valve device according to the invention
  • FIG. 6 shows a further exemplary valve device according to the invention, which is actuated by means of electromagnetic energy.
  • Fig. 7 shows a sectional view through another exemplary compressor according to the invention.
  • Fig. 8 shows a sectional view of a section of another exemplary compressor according to the invention.
  • Fig. 9 shows a sectional view of a section of another exemplary compressor according to the invention.
  • Fig. 1 shows a sectional view through an exemplary inventive
  • Compressor 10 This has a housing 1 1 with a piston chamber 16 in a crankcase 15, in which a in the piston chamber 16 movable piston 30th is arranged, which is driven via a connecting rod 34 by a crankshaft, not shown.
  • the housing 1 1 further includes a valve plate 12, as a
  • Dead space 18 extends in the holding plate 13, the valve plate 12 and the
  • the compressor 10 further includes a valve device 20 having a valve element 21 which extends through the holding plate 13 and is formed integrally with a shut-off body 22 and an operating portion 23.
  • the actuating portion 23 is designed so that it supports the valve element 21 axially movable in the cylinder head.
  • the valve device also has a valve seat 24, which is formed in a recess 26 of the valve plate 12 connected to the piston chamber 16.
  • the piston 30 of the compressor 10 is in the illustration shown just at the upper reversal point in the piston chamber 16, to which it rests almost on the valve plate 12.
  • the valve element 21 is movably mounted in a valve space 17 formed in the cylinder head 14 along the axis A of the valve element 21.
  • the valve chamber 17 is limited to the side facing away from the piston chamber 16 side of the cylinder head 14, without having a mounting hole or the like.
  • the valve space 17 of the exemplary embodiment has a supply port 19 for compressed air.
  • Embodiment has the shape of a pneumatic piston and is designed to seal the wall of the valve chamber 17.
  • compressed air is supplied to the valve space 17 through the supply opening 19.
  • valve element 21 is actuated directly and moved along its axis A against the restoring force of the resting on the support plate 13 spring 27 in the direction of the piston chamber 16 out, whereby the shut-off 22 lifts from the valve seat 24.
  • a connection between the dead space 18 and the piston chamber 16 can be released, through which the air from the piston chamber 16 can flow into the dead space 18.
  • 2a shows a three-dimensional view of an exemplary holding plate 13 according to the invention.
  • the holding plate has a holding plate opening 13a, through which the dead space 18 extends in the mounted state in the compressor 10 of the embodiment of FIG. Further, the holding plate opening 13 a is formed such that the valve element 21 together with the actuating portion 23 during assembly by the
  • Retaining plate 13 can be performed.
  • the holding plate opening 13a is formed such that sufficient in the area around the valve element 21 located in the operating position after assembly (indicated here by the axis A)
  • Operating portion 23 is guided inclined by the region of the holding plate opening 13 a with a large opening cross-section. In the later, in Fig. 1 vertical
  • valve element 21 When position, the valve element 21 extends in a section through the holding plate in which it has a small diameter. This small-diameter portion is in the operating position in a recess 13b at the edge of the holding plate opening 13a, so that the spring 27 rests on the holding plate 13 in a large area around the valve element 21.
  • Fig. 2b shows a three-dimensional view of another exemplary
  • the holding plate 13 has, compared to the holding plate 13 of Fig. 2a only a small extension and is arranged in a recess between the valve plate 12 and the cylinder head 14.
  • the holding plate 13 is formed so that it has no holding plate opening 13a, through which the valve element 21 would be to lead during assembly.
  • the holding plate 13 has a
  • FIGS. 3a to 3d show a sequence of an exemplary mounting of an exemplary valve element 21 according to the invention on the valve plate 12 and the holding plate 13, which is designed in the form of an intermediate plate.
  • valve member 21 Operating portion 23 of the valve member 21 is protected by a mounting cap 25 during this assembly.
  • the valve element 21 with the fastening section 23 is guided in an inclined manner relative to the later operating position through the recess 26 in the valve plate 12 to the retaining plate opening 13a (FIG. 3a). Subsequently, the upper portion of the valve element is replaced by the
  • Valve plate 12 and the holding plate opening 13 a guided (Fig. 3b), until the
  • valve element 21 can also have other regions of increased diameter, depending on the type of actuation and mounting of the valve element 21. Subsequently, the valve element 21 is brought into its operating position, in which the shut-off body 22 rests against the valve seat 24.
  • valve element 21 is in the operating position in which it extends in the valve plate 12 and the holding plate 13 and the shut-off element 22 rests against the valve seat 24.
  • valve element is in the same position as in Fig. 3c, but here already the spring 27 between a shoulder 21 a on the valve element 21 and the holding plate 13 is mounted. As can be seen, is in the valve element 21, the mounting cap 25, which during assembly the
  • Operating portion 23 protects, has been removed from the mounting portion 23.
  • FIGS 4a to 4c show a sequence of an exemplary mounting of a spring 27 on the valve element 21 in its operating position.
  • mounting cap 25 is located at its lower end to the shoulder 21 a on the valve element 21 and points in this area at least the same outer diameter as the paragraph 21 a.
  • the mounting cap 25 has a conical portion on which in the illustration in Fig. 4a, the also conical spring 27 is seated.
  • a mounting tool 40 can be placed on the mounting cap 25, by means of which by axial pressure, the spring on the
  • Mounting cap 25 is pushed.
  • the diameter of the turns of the spring 27, which is originally smaller than the outer diameter of the shoulder 21 a, is extended when the spring is pushed onto the mounting cap 25.
  • Fig. 4b the completion of the mounting situation is shown, in which the spring 27 has already been pushed with the aid of the mounting tool 40 on the mounting cap 25 and the shoulder 21 a of the valve element 21.
  • Fig. 4c take the upper turns of the spring 27 after crossing the mounting cap 25 back to their original smaller diameter and can be supported on the shoulder 21 a on the valve element 21.
  • the lower turns of the spring 27 are supported on the holding plate 13, so that due to a longitudinal compression of the spring between the shoulder 21 a and the holding plate 13, an axial force F acts on the valve element 21. In this way, the shoulder 21 a is acted upon by the holding plate 13 away and the shut-off 22 held on the valve seat 24.
  • FIGS. 4a to 4c shows a representation of the exemplary spring 27 according to the invention from FIGS. 4a to 4c. It can be clearly seen that the spring is conical. The upper turns, which are supported on the shoulder 21 a after assembly, thus have a smaller diameter than the lower turns, which are supported on the mounting plate 13 after assembly. Since the recess 13 b is opened at the edge of the holding plate opening 13 a only in a region which for the lateral
  • Fig. 5 shows another exemplary valve device 20 according to the invention with a cylindrically shaped spring 28 and a lock washer 29, the Valve element 21 is attached.
  • the Ventileinhchtung 20 shown in Fig. 5 20 differs from the valve device 20, which is shown in the previous figures, essentially in that the valve element 21 instead of the shoulder 21 a, a groove 29 a is formed for receiving a lock washer.
  • a groove 29 a is formed for receiving a lock washer.
  • Embodiment is after the passage of the valve element 21 through the
  • FIG. 6 shows a further exemplary valve device 20 according to the invention which can be actuated by means of electromagnetic energy.
  • the valve element 21 has an actuating portion 23 with a magnetically conductive active device which is mounted in the region of an electromagnet 35 arranged on the cylinder head 24 and movable in the direction of the axis A of the valve element 21 by application of electromagnetic energy.
  • the illustrated embodiment the
  • Valve device 20 by applying the actuating portion 23 of the
  • Valve element 21 is opened and closed in the absence of electromagnetic energy by the restoring force of the spring 27.
  • the valve element 21 from FIG. 6 has, in addition to the actuation section 23, a bearing section 21 b, by means of which the valve element 21 is mounted in the cylinder head 14 in the valve chamber 17.
  • Fig. 7 shows a sectional view through another exemplary compressor 10 according to the invention.
  • the compressor 10 shown in Fig. 7 differs from the compressor 10 shown in Fig. 1 in that the valve plate 12 is made planar, so that the dead space 18 does not extend into the valve plate 12.
  • This embodiment of the compressor 10 has a so-called supercooling plate as an intermediate plate, which also serves as a holding plate 13.
  • the dead space 18 is in this embodiment in the holding plate 13 and the cylinder head 14th
  • FIG. 7 shows a sectional view of a section of another exemplary compressor 10 according to the invention.
  • the holding plate 13 of this compressor 10 has a U-shape and is arranged in recesses in a flat valve plate 12.
  • the valve element 21 is inclined relative to the later functional position (shown in Fig. 8) through the valve plate 12 and the holding plate opening 13 a of the holding plate 13 and then tilted into the illustrated functional position, wherein the valve element 21 in the
  • Actuator 32 is guided.
  • the actuating element 32 is mounted in the valve chamber 17 of the cylinder head 12 and formed so that the actuating portion 23 of the valve element is centered therein receivable and storable. It can do that
  • Actuator 32 loosely rest on the actuating portion 23 (as shown in Fig. 8) and transmitted by a positive connection with the valve end or the shoulder 21 a on the valve member 21 as a mechanical effect energy to the valve element 21. It is also possible that the valve element is screwed inserted into a trained in the actuator 31 thread, in which case
  • Actuating portion 23 of the valve element 21 is provided a corresponding external thread as an acting device.
  • the actuating element 32 By acting on the valve chamber 17 with compressed air, the actuating element 32 is accelerated in the direction of the piston chamber 16, whereby the actuating portion 23 of the valve element 21 is acted upon by mechanical energy. In this way, the valve element 21 is actuated and lifted off the valve seat 24 as a result of the shut-off body 22.
  • the actuating element 32 By acting on the valve chamber 17 with compressed air, the actuating element 32 is accelerated in the direction of the piston chamber 16, whereby the actuating portion 23 of the valve element 21 is acted upon by mechanical energy. In this way, the valve element 21 is actuated and lifted off the valve seat 24 as a result of the shut-off body 22.
  • due to the enlarged surface of the actuating element 32 By acting on the valve chamber 17 with compressed air, the actuating element 32 is accelerated in the direction of the piston chamber 16, whereby the actuating portion 23 of the valve element
  • FIG. 9 shows a sectional view of a detail of another exemplary compressor 10 according to the invention.
  • the compressor 10 from FIG. 9 differs from the compressor 10 from FIG. 8 only in that no holding plate 13 is provided thereon is provided.
  • the spring 27 is supported directly on the valve plate 12 in this exemplary embodiment.
  • valve element 21 is guided along its axis A to the actuating portion 23 and optionally with a bearing portion 21 b in the formed in the cylinder head 14 valve chamber 17. Since the valve device 20 is already mounted prior to fitting of the cylinder head 14, there is no need for a mounting opening on the cylinder head 14, via which the valve device 20 is accessible from the outside.
  • the valve chamber 17 may therefore be formed limited on the side facing away from the piston chamber 16 side, so the outside of the cylinder head 14 from the cylinder head.
  • valve element 21 a paragraph on the valve element

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Abstract

Kompressor zur Erzeugung von Druckluft für ein Nutzfahrzeug, aufweisend ein Gehäuse mit einem Kolbenraum in einem Kurbelgehäuse und einem Schadraum, der wenigstens im Zylinderkopf ausgebildet ist. Der Kompressor weist ferner eine Ventileinrichtung mit einem Ventilelement auf, welches einen Betätigungsabschnitt und einen Absperrkörper zum Trennen des Schadraums von dem Kolbenraum aufweist, wobei der Absperrkörper zum Öffnen der Ventileinrichtung von einem Ventilsitz in Richtung des Kolbenraums abhebbar ist. Das Ventilelement ist einteilig mit dem Betätigungsabschnitt ausgebildet.

Description

BESCHREIBUNG
Kompressor mit Energiesparvorrichtung und Verfahren zum Entlasten des Kompressors
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompressor zum Erzeugen von Druckluft für ein Nutzfahrzeug und ein Verfahren zur Entlastung eines Kompressors, wobei der
Kompressor ein Gehäuse mit einem Kolbenraum und einen Schadraum aufweist sowie eine Ventileinrichtung zum Trennen des Schadraums von dem Kolbenraum.
Hilfsaggregate von Nutzfahrzeugen wie Schienenfahrzeugen, Lastkraftwagen oder Bussen werden häufig mit Druckluft betrieben, welche üblicherweise von einer im Fahrzeug betriebenen Druckluftanlage geliefert wird. Solche Druckluftanlagen arbeiten mit Kompressoren, die meist direkt vom Antriebsaggregat des Fahrzeugs wie einem Verbrennungsmotor angetrieben werden. Dabei wird der Kompressor oft angetrieben, solange das Antriebsaggregat des Nutzfahrzeugs in Betrieb ist. In Zeiten, in welchen kein Luftbedarf besteht oder die Druckluftspeicher des Nutzfahrzeugs vollständig gefüllt sind, kann der Kompressor üblicherweise mittels einer Energiesparvorrichtung entlastet werden, um den Energieverbrauch der Druckluftanlage zu verringern.
Es sind verschiedene Energiesparvorrichtungen bekannt. Solche Vorrichtungen werden häufig mittels eines pneumatischen Drucksignals von einer flussabwärts angeordneten Luftbehandlungseinheit aktiviert. Gemeinsam haben solche Vorrichtungen, dass sie im aktivierten Zustand die Kompressionskammer des Kompressors permanent zu einer Schadkammer im Zylinderkopf, die speziell zu diesem Zweck ausgebildet ist, und/ oder zum Lufteinlass hin öffnen, um die thermodynamische Arbeit, welche während einer Kurbelumdrehung geleistet wird, zu reduzieren.
Aus der Offenlegungsschrift DE 2008 005 435 A1 ist eine Energiesparvorrichtung bekannt, die ein Ventilelement aufweist, welches sich zum Entlasten des Kompressors in Richtung zur Kompressionskammer des Kompressors hin bewegt. Die
vorgeschlagene Gestaltung weist eine am Ventilelement angeordnete Stützplatte zur Aufnahme der Reaktionskräfte einer Rückholfeder auf. Um die Montage dieser Stützplatte zur ermöglichen, ist allerdings ein zweiteiliges Ventilelement erforderlich. Zudem stört die Stützplatte die Luftströmung zwischen dem Kolbenraum und dem Schadraum und verursacht damit Energieverluste, wenn die Energiesparvorrichtung aktiviert ist. Nachteilig an dieser bekannten Energiesparvorrichtung ist ferner, dass zur Montage des zweiteiligen Ventilelements eine Öffnung im Zylinderkopf des
Kompressors erforderlich ist. Diese Öffnung ist nach der Montage der Ventileinrichtung beispielsweise mittels einer Verschlussplatte zu verschließen und entsprechend abzudichten. Dies ist aufwändig und teuer und stellt wegen der Leckagegefahr zudem ein Qualitätsrisiko dar.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Kompressor und ein verbessertes Verfahren zur Entlastung eines Kompressors zur Erzeugung von Druckluft für ein Nutzfahrzeug zur Verfügung zu stellen. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Kompressor zur Erzeugung von Druckluft für ein Nutzfahrzeug vorgeschlagen, der ein Gehäuse mit einem Kolbenraum in einem
Kurbelgehäuse und einem Schadraum aufweist, der wenigstens teilweise in einem Zylinderkopf des Kompressors ausgebildet ist. Der Kompressor weist ferner eine Ventileinrichtung mit einem Ventilelement auf, welches einen Betätigungsabschnitt und einen Absperrkörper zum Trennen des Schadraums von dem Kolbenraum aufweist, wobei der Absperrkörper zum Öffnen der Ventileinrichtung von einem an einer
Ventilplatte ausgebildeten Ventilsitz in Richtung des Kolbenraums abhebbar ist. Das Ventilelement ist einteilig mit dem Betätigungsabschnitt ausgebildet und die Ventilplatte ist so ausgebildet, dass das Ventilelement mit dem Betätigungsabschnitt durch die Ventilplatte in Richtung zum Zylinderkopf hin führbar ist, bis der Absperrkörper am Ventilsitz und der Betätigungsabschnitt im Zylinderkopf angeordnet sind.
Das Gehäuse des Kompressors weist ein Kurbelgehäuse, in welchem sich wenigstens ein Kolbenraum mit einem sich darin bewegenden Kolben erstreckt, sowie eine Ventilplatte, welche gegenüber dem wenigstens einen Kolbenraum abschließend am Kurbelgehäuse angeordnet ist, einen Zylinderkopf, in welchem wenigstens ein
Ventilelement wenigstens einer Ventileinrichtung gelagert ist und bei einigen
Ausführungsformen eine im Bereich zwischen Ventilplatte und Zylinderkopf
angeordnete Halteplatte auf, durch welche sich das wenigstens eine Ventilelement erstreckt. Ein Schadraum erstreckt sich wenigstens teilweise im Bereich des
Zylinderkopfs.
Das wenigstens eine Ventilelement weist einen im Zylinderkopf angeordneten
Betätigungsabschnitt auf und einen in der Ventilplatte angeordneten Absperrkörper zum Trennen des Schadraums von dem Kolbenraum. Der Absperrkörper sitzt im
geschlossenen Zustand der Ventileinrichtung - insbesondere während der Erzeugung von Druckluft - auf einem in der Ventilplatte angeordneten Ventilsitz, von dem der Absperrkörper durch eine axiale Bewegung des Ventilelements in Richtung des
Kolbenraums abhebbar ist, um ein Einströmen der Luft in den Schadraum zu
ermöglichen. Durch das auf diese Weise vergrößerte Volumen des Kolbenraums wird eine Kompression der Luft weitgehend vermieden, wodurch die thermodynamische Arbeit des Kompressors stark verringert wird. Der Kompressor wird dadurch entlastet, die Leistungsabgabe sinkt.
Das erfindungsgemäße Ventilelement weist einen einteilig mit diesem ausgebildeten Betätigungsabschnitt auf, welcher eine Wirkeinrichtung aufweist, die zum Bewirken einer Bewegung des Ventilelements entlang dessen Längsachse mit Energie
beaufschlagbar ist. Das Ventilelement ist damit mittels der Wirkeinrichtung des
Betätigungsabschnitts axial in Richtung zum Kolbenraum bewegbar. Ein zusätzliches, aus dem Stand der Technik bekanntes Betätigungselement, welches insbesondere durch eine Öffnung des Zylinderkopfs und innerhalb des Zylinderkopfs insbesondere fest am Ventilelement montiert wird, kann damit entfallen. Im Rahmen der Erfindung wird ein Ventilelement als einteilig betrachtet, welches bereits vor der Montage am Kompressor eine feste Einheit bildet, die zur Montage des Ventilelements nicht getrennt wird. Ein solches Ventilelement weist eine Wirkeinrichtung auf, welche einteilig mit dem Ventilelement ausgebildet ist und zur Betätigung der Ventileinrichtung dient. So kann es beispielsweise aus fertigungstechnischen Gründen oder auch bei einer Verwendung verschiedener Werkstoffe erforderlich sein, das Ventilelennent aus zwei oder mehreren insbesondere Stoff- oder kraftschlüssig fest miteinander verbundenen Bauteilen aufzubauen, welche eine Einheit bilden, die bereits vor der Montage des Ventilelements in den Kompressor vorliegt, so dass das Ventilelement als "ein Teil" im Kompressor verbaut wird. Dabei kann das Ventilelement eine Einheit aus beispielsweise miteinander verschweißten, verlöteten, verpressten, verschraubten oder auf andere Weise fest miteinander verbundenen Komponenten bilden, so dass es im Sinne der hier
beschriebenen Erfindung als einteiliges Ventilelement betrachtet wird. Die Ventilplatte und eine bei einigen Ausführungsformen vorgesehene Halteplatte des Kompressors sind so ausgebildet, dass das Ventilelement bei dessen Montage in Richtung zum Zylinderkopf hin führbar ist, insbesondere durch oder in jeweils in der Ventilplatte und/ oder gegebenenfalls in der Halteplatte angeordnete Öffnungen bzw. Aussparungen, um das Ventilelement in dessen Funktionsstellung zu bringen, das heißt, bis der Absperrkörper des Ventilelements am Ventilsitz und der
Betätigungsabschnitt im Zylinderkopf angeordnet ist. Das Ventilelement erstreckt sich in dieser Funktionsstellung durch die Ventilplatte und, sofern vorgesehen, durch die Halteplatte, insbesondere senkrecht zur Richtung der maximalen Erstreckung von Ventilplatte bzw. Halteplatte.
Bei Verwendung einer Halteplatte kann diese als so genannte Zwischenplatte
ausgebildet sein, welche zwischen Ventilplatte und Zylinderkopf angeordnet ist und sich über einen Teil oder über den gesamten Querschnitt des Kompressors in diesem
Bereich erstreckt. Die Halteplatte ist in diesem Falle geeignet ausgebildet, um gegen eine Leckage des Kompressors abzudichten. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Halteplatte auch beispielsweise in einer geeigneten Aussparung insbesondere zwischen Ventilplatte und Zylinderkopf des Kompressors angeordnet sein, oder in einer anderen Weise im Bereich zwischen Ventilplatte und Zylinderkopf angeordnet sein, um insbesondere das Ventilelement aufzunehmen und gegebenenfalls weitere geeignete Einrichtungen für die Funktion der Ventileinrichtung zur Verfügung zu stellen.
Die beschriebene Gestaltung des Kompressors, insbesondere des Ventilelements, der Ventilplatte und gegebenenfalls der Halteplatte, ermöglicht eine einteilige Ausführung des Ventilelennents, ohne eine Montageöffnung im Zylinderkopf zur Montage von Komponenten eines mehrteiligen Ventilelements insbesondere nach dem Aufsetzen des Zylinderkopfs zu erfordern, wodurch ein Verschließen und Abdichten einer solchen Montageöffnung nach der Montage des Ventilelements entfällt. Ebenso entfällt so bei der vorgeschlagenen Gestaltung die Gefahr einer Leckage der Abdichtung.
Bei einer Ausführungsform des Kompressors ist das Ventilelement in einem Ventilraum im Zylinderkopf entlang der Achse des Ventilelements bewegbar gelagert, wobei der Ventilraum auf der vom Kolbenraum abgewandten Seite vom Zylinderkopf begrenzt ist. Da das Ventilelement bei der Montage des Zylinderkopfs von der dem Kolbenraum zugewandten Seite in den Ventilraum gelangt, kann auf eine Montageöffnung
insbesondere auf der dem Kolbenraum abgewandten Seite im Zylinderkopf des
Kompressors verzichtet werden. Das aufwändige Verschließen der Montageöffnung entfällt somit genauso wie die damit verbundene Leckagegefahr.
Bei einer alternativen Gestaltung ist der Kompressor derart gestaltet, dass der
Ventilraum auf der vom Kolbenraum abgewandten Seite von einer im Zylinderkopf angeordneten Zwischenplatte begrenzt ist. Auch bei einer solchen Gestaltung kann auf eine insbesondere aufwändig abzudichtende Montageöffnung auf der dem Kolbenraum abgewandten Seite im Zylinderkopf verzichtet werden, wodurch auch dabei ein aufwändiges Verschließen der Montageöffnung genauso wie die damit verbundene Leckagegefahr entfällt.
Bei einer Gestaltung des Kompressors ist im Bereich zwischen Ventilplatte und
Zylinderkopf eine Halteplatte angeordnet, durch welche sich das Ventilelement nach dessen Montage erstreckt. Um dies zu ermöglichen, weist die Halteplatte eine
Halteplattenausnehmung auf, deren Querschnitt wenigstens dem Querschnitt des Ventilelements in einem Bereich zwischen dem Absperrkörper und dem
Betätigungsabschnitt aufweist. Die Halteplattenausnehmung ist dabei seitlich offen ausgebildet, so dass das Ventilelement durch seitliches Einführen in der
Halteplattenausnehmung aufnehmbar ist. Dadurch, dass der Querschnitt der
Halteplattenausnehmung insbesondere wenig größer ist als der Querschnitt des
Ventilelements in dem Bereich, der in der Halteplattenausnehmung aufgenommen wird, kann die Halteplatte als Lagerelement für eine im Bereich des Ventilelements, insbesondere im Bereich um das Ventilelement herum angeordnete, bzw. im Bereich des Querschnitts des Ventilelements an der Halteplatte angeordnete
Ventilschließeinrichtung dienen.
Um ein Einsetzen und Führen des Ventilelements samt Betätigungsabschnitt durch die Ventilplatte und, sofern vorhanden, auch durch oder zur Halteplatte zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, wenn in der Halteplatte oder daran angrenzend eine Öffnung bzw. ein Freiraum vorgesehen ist, deren Querschnitt mindestens so groß ist, wie ein eventuell geneigter Querschnitt des Betätigungselements im Bereich seiner größten Erstreckung, so, dass das Betätigungselement für dessen Montage im Zylinderkopf geeignet bewegbar ist. Eine Möglichkeit zur Montage des Ventilelements ist es, dieses
gegenüber der späteren Funktionsstellung geneigt mit dem Befestigungsabschnitt voraus gegenüber der Halteplattenausnehmung versetzt durch die Ventilplatte in den Zylinderkopf zu führen und das Ventilelement, sobald der Absperrkörper den Ventilsitz erreicht, in die Funktionsstellung zu kippen. Beim Kippen des Ventilelements gelangt das Ventilelement dann in die Halteplattenausnehmung. Bei dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass das Ventilelement samt Betätigungsabschnitt durch einen
Montagevorgang in den Zylinderkopf geführt werden kann. Nach dem Aufsetzen des Zylinderkopfs ist das Ventilelement dann samt Betätigungsabschnitt in Längs- und damit bereits in Funktionsrichtung beweglich im Zylinderkopf gelagert.
Bei einer Ausführungsform des Kompressors ist an dem Ventilelement eine
Ventilschließeinrichtung angeordnet, mittels welcher der Absperrkörper zum Schließen der Ventileinrichtung entgegen der Richtung zum Kolbenraum zum Ventilsitz bewegbar ist. Die Ventilschließeinrichtung kann sich dabei auf der Ventilplatte oder einer hierfür vorgesehenen Halteplatte abstützen. Beispielsweise handelt es sich bei derartigen Ventilschließeinrichtungen um wenigstens eine geeignete Feder wie beispielsweise eine oder mehrere Spiralfedern, die insbesondere als Druckfeder ausgebildet sind, Tellerfedern oder sonstige geeignete Einrichtungen.
Am Ventilelement stützt sich die Ventilschließeinrichtung unmittelbar beispielsweise an wenigstens einem daran ausgebildeten Vorsprung ab, an welchem die Ventilschließeinrichtung bei der Montage am Ventilelement mittels geeigneter
Einrichtungen anorden- bzw. befestigbar ist. Ebenso ist ein Abstützen der
Ventilschließeinrichtung an wenigstens einem zusätzlichen Halteelement möglich, wie beispielsweise an einer nach dem Anordnen der Ventilschließeinrichtung mit dem Ventilelement verbundenen Sicherungsscheibe oder an anderen insbesondere nachträglich beispielweise an einem Vorsprung, in einer Nut, in einer Bohrung oder dergleichen des Ventilelements insbesondere formschlüssig anordenbaren geeigneten Sicherungselementen. Bei einer Ausführung der Halteplatte, bei welcher das Ventilelement mit seinem
Betätigungsabschnitt durch eine Halteplattenöffnung oder angrenzend zur
Halteplattenausnehmung geführt werden kann, ist die Halteplattenausnehmung in der Halteplatte so ausgebildet, dass sich eine Ventilschließeinrichtung nach der Montage am Ventilelement auf einem ausreichend großen Bereich der Halteplatte abstützen kann. Insbesondere bieten sich hier Gestaltungen an, bei welchen das Ventilelement mit dem Betätigungselement, das üblicherweise einen größeren Durchmesser aufweist, als der Bereich des Ventilelements, der sich im montierten Zustand und beim Betrieb des Kompressors im Bereich der Halteplatte bewegt, durch die Ventilplatte in einem Bereich geführt wird, der etwas versetzt vom späteren Betriebsort des Ventilelements angeordnet ist. Das Ventilelement wird dabei erst dann in die Betriebsposition bewegt, wenn Abschnitte mit größerem Durchmesser, wie insbesondere der
Betätigungsabschnitt die Halteplatte bereits passiert haben. Auf diese Weise kann eine ausreichende Abstützung der Ventilschließeinrichtung, die nach dem Durchführen des Ventilelements durch Ventil- und Halteplatte an dem Ventilelement montiert wird, auf der Halteplatte erreicht werden. Eine zusätzliche aus dem Stand der Technik bekannte, unmittelbar an der Ventilplatte angeordnete Stützplatte, welche die
Ventilschließeinrichtung in Richtung zum Kolbenraum hin abstützt, ist bei der
vorgeschlagenen Gestaltung nicht erforderlich. Bei einer Weiterentwicklung handelt es sich bei der Ventilschließeinrichtung um eine Feder, insbesondere um eine Spiralfeder, welche beispielsweise eine konische Gestalt aufweist. Bei dieser Gestaltung weist die Feder im Abstützbereich an der Ventil- oder Halteplatte einen größeren Durchmesser als an der Abstützung am Ventilelement auf, wodurch eine größere Abstützfläche an der Ventil- oder Halteplatte möglich ist.
Andererseits kann diese Feder so ausgebildet sein, dass sie das Ventilelement angrenzend zu einem daran angeformten oder nachträglich montierten Vorsprung ausreichend eng umschließt.
Bei einer Ausführungsform ist der kleinste Durchmesser einer konisch ausgebildeten Feder kleiner als der Durchmesser des Abschnitts des Ventilelements, gegen welchen sich die Feder abstützt und über welchen die Feder bei der Montage zu führen ist. Bei einer derartigen Gestaltung von Feder und Ventilelement können bei der Montage geeignete Montageeinrichtungen verwendet werden, mittels welchen die Windungen der Feder, welche einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als der Durchmesser des Abschnitts des Ventilelements, gegen welchen sich die Feder nach der Montage abstützt, erweitert und über diesen Abschnitt geführt werden. Solche Gestaltungen von Feder und Ventilelement ermöglichen die Montage einer in Form einer Feder ausgestalteten Ventilschließeinrichtung an einem einteilig ausgeführten Ventilelement.
Bei einer Weiterentwicklung ist der Absperrkörper des Ventilelements durch
unmittelbare Beaufschlagung der Wirkeinrichtung des Betätigungsabschnitts des Ventilelements mit pneumatischer, elektromagnetischer oder mechanischer Energie von dem Ventilsitz in Richtung des Kolbenraums abhebbar. Hierbei ist der
Betätigungsabschnitt - sowie der entsprechende Ventilraum im Zylinderkopf und gegebenenfalls weitere zusätzlich erforderliche Einrichtungen - so ausgebildet, dass eine Beaufschlagung der Wirkeinrichtung mit einer geeigneten Energie zu einer
Betätigung des Ventilelements in Richtung des Kolbenraums führt, um die
Ventileinrichtung zu Öffnen. So ist beispielsweise bei der Verwendung von
pneumatischer Energie der Ventilraum als Kolbenraum ausgebildet, in welchen
Druckluft zur Betätigung des Ventilelements strömen kann. Der Betätigungsabschnitt des Ventilelements weist dabei die Gestalt eines Pneumatikkolbens auf, der
insbesondere gegen den Ventilraum im Zylinderkopf abdichtend ausgeführt ist, und sich bei einer Beaufschlagung des Ventilraums mit Druckluft aufgrund der pneumatischen Energie entsprechend axial in Richtung zum Kolbenraum hin bewegt. Dabei wird eine Verbindung zwischen Kolbenraum und Schadraum hergestellt, der Kompressor wird folglich entlastet. Bei der Verwendung von elektromagnetischer Energie ist am Ventilraum beispielsweise ein geeigneter Elektromagnet angeordnet, mit welchem ein magnetisches Feld im Ventilraum induzierbar ist, das eine Axialkraft auf einen darin angeordneten Leiter aufbringt. Der Betätigungsabschnitt des Ventilelements ist dabei im Ventilraum gelagert und weist einen Leiter als Wirkeinrichtung auf. Eine Beaufschlagung der
Wirkeinrichtung des Betätigungsabschnitts mit einem elektromagnetischen Feld führt zu einer axialen Bewegung des Betätigungsabschnitts und damit des Ventilelements, wodurch die Ventileinrichtung offenbar und somit eine Verbindung zwischen
Kolbenraum und Schadraum herstellbar ist. Die Wirkeinrichtung als Element des
Betätigungsabschnitts kann bei dieser Ausführungsform aus einem anderen Material hergestellt sein als die weiteren Abschnitte der Ventileinrichtung. Da das Ventilelement jedoch auch in diesem Falle eine Einheit bildet, die bereits vor der Montage am
Kompressor vorliegt, wird auch ein solches Ventilelement, wie oben bereits ausgeführt, im Rahmen der hier beschriebenen Erfindung als einteilig betrachtet.
Bei einer anderen Ausführungsform weist der Betätigungsabschnitt als Wirkeinrichtung eine Gestalt auf, über welche mittels Formschluss mechanische Energie in Richtung der Betätigungsachse auf den Betätigungsabschnitt übertragbar ist. Dabei kann der
Betätigungsabschnitt im Zylinderkopf mit einer Einrichtung in Kontakt stehen, welche mechanische Energie auf die Wirkeinrichtung des Betätigungsabschnitts überträgt, um den Absperrkörper des Ventilelements vom Ventilsitz in Richtung des Kolbenraums zu bewegen. Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Betätigungsabschnitt als Wirkeinrichtung einen Vorsprung in Form eines Absatzes auf, über welchen mittels Formschluss mechanische Energie auf den Betätigungsabschnitt übertragbar ist. Bei einer anderen Ausführungsform weist der Betätigungsabschnitt als Wirkeinrichtung eine Spindelnut auf. Bei dieser Ausführungsform kann über ein mit einen Spindelantrieb verbundenes Antriebselement mechanische Energie auf das Ventilelement in Richtung der Betätigungsachse übertragen werden. Da das Ventilelement auch bei diesen Bauformen mit dem Betätigungselement einteilig ausgebildet ist, wird auch ein solches Ventilelement im Rahmen der hier beschriebenen Erfindung als einteilig betrachtet. Bei einer Weiterentwicklung erstreckt sich der Absperrkörper im geöffneten Zustand des Ventilelements nicht über die Ventilplatte hinaus in den Kolbenraum. So kann der obere Umkehrpunkt des Kolbens im Kolbenraum in unmittelbarer Nähe zur Ventilplatte vorgesehen sein. Dadurch ist eine hohe Kompressionsleistung möglich, ohne dass eine Kollisionsgefahr des Kolbens mit dem Absperrkörper besteht, welche eine Aussparung für ein Eintauchen des Absperrkörpers bei entlastetem Kompressor erforderlich macht.
Bei einer anderen Weiterentwicklung weist der Kompressor wenigstens eine weitere Ventileinrichtung mit wenigstens einem weiteren Ventilelement und wenigstens einem weiteren Kolbenraum auf. Dabei können je nach Leistungsbedarf und Ausführungsform neben einzylindrischen Kompressoren auch Kompressoren mit zwei oder mehr
Zylindern verwendet werden, wobei jeweils eine weitere Ventileinrichtung mit
wenigstens einem weiteren Ventilelement und wenigstens ein weiterer Schadraum zur Entlastung des Kompressors vorgesehen sein kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind der Kolbenraum und der wenigstens eine weitere Kolbenraum über wenigstens einen Schadraum miteinander verbunden, wenn die Ventileinrichtung und die wenigstens eine weitere Ventileinrichtung geöffnet sind. Durch die Verbindung des Kolbenraums mit einem weiteren Kolbenraum über den Schadraum wird ein Druckaufbau während einer Entlastungsphase des Kompressors weitgehend verhindert, da die Luft zwischen dem Kolbenraum und dem weiteren Kolbenraum hin und her gepumpt werden kann. Alternativ kann ein weiterer Schadraum vorgesehen sein, der über die weitere Ventileinrichtung mit dem weiteren Kolbenraum verbindbar ist. Ein weiterer Schadraum ermöglicht die voneinander unabhängige Entlastung der Kolbenräume. Insbesondere können einer oder mehrere Schadräume vorgesehen sein, welche über die Ansaugleitung des Kompressors mit der Atmosphäre gekoppelt sind. Durch die Kopplung mit der Atmosphäre kann eine weitere Absenkung der im entlasteten Betrieb auftretenden Spitzendrücke erreicht werden, wodurch der Energieverbrauch des Kompressors weiter reduziert werden kann.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Nutzfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen
Kompressor. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Entlastung eines Kompressors zur Erzeugung von Druckluft für ein Nutzfahrzeug, mit einem Kompressor, der ein Gehäuse mit einem Kolbenraum in einem Kurbelgehäuse und einen Schadraum aufweist, der wenigstens teilweise in einem Zylinderkopf ausgebildet ist. Der Kompressor weist ferner eine Ventileinrichtung mit einem Ventilelement auf, welches einstückig mit einem
Betätigungsabschnitt und einem Absperrkörper zum Trennen des Schadraums von dem Kolbenraum ausgebildet ist, wobei der Absperrkörper zum Öffnen der Ventileinrichtung von einem insbesondere an einer Ventilplatte ausgebildeten Ventilsitz in Richtung des Kolbenraums abhebbar ist. Das Verfahren weist den Verfahrensschritt auf, dass beim Betrieb des Kompressors die Ventileinrichtung durch unmittelbares Beaufschlagen des Betätigungsabschnitts des Ventilelements mit pneumatischer, elektromagnetischer oder mechanischer Energie geöffnet wird, um den Kompressor zu entlasten.
Die Elemente des mit dem Verfahren beschriebenen Kompressors werden im Sinne der obigen Beschreibung verstanden. Das Verfahren ist mit einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art und den oben beschriebenen Weiterbildungen durchführbar.
Vorteilhaft an dem beschriebenen Verfahren ist, dass durch das Öffnen der
Ventileinrichtung die in den Kolbenraum eingeströmte Luft während der
Kompressionsphase des Kolbens wenigstens zum Teil in wenigstens einen Schadraum abströmen kann, wodurch sich die Kompression der Luft im Kolbenraum reduziert und diese während der Ansaugphase des Kolbens wieder in den Kompressionsraum zurückströmen kann, wodurch thermodynamische Arbeit zurückgewonnen werden kann. Dadurch wird der Kompressor entlastet und dessen Energieverbrauch gesenkt. Dadurch, dass das Ventilelement einteilig mit dem Betätigungselement ausgebildet ist, ist keine Montage eines insbesondere zusätzlichen Betätigungselements durch eine Öffnung des Zylinderkopfs am Ventilelement erforderlich.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht durch einen beispielhaften erfindungsgemäßen Kompressor.
Fig. 2a und Fig. 2b zeigen jeweils eine dreidimensionale Ansicht von zwei
beispielhaften erfindungsgemäßen Halteplatten.
Figuren 3a bis 3d zeigen eine Abfolge einer beispielhaften erfindungsgemäßen
Montage eines Ventilelements an Ventil- und Halteplatte. Figuren 4a bis 4c zeigen eine Abfolge einer beispielhaften erfindungsgemäßen
Montage einer Feder am Ventilelement.
Fig. 4d zeigt eine Darstellung der beispielhaften erfindungsgemäßen Feder aus den
Figuren 4a bis 4c.
Fig. 5 zeigt eine weitere beispielhafte erfindungsgemäße Ventileinrichtung mit
unterschiedlicher Feder sowie Sicherungseinrichtung am Ventilelement.
Fig. 6 zeigt eine weitere beispielhafte erfindungsgemäße Ventileinrichtung, welche mittels elektromagnetischer Energie betätigt wird.
Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht durch einen weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Kompressor. Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht eines Ausschnitts von einem weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Kompressor.
Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht eines Ausschnitts von einem weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Kompressor.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht durch einen beispielhaften erfindungsgemäßen
Kompressor 10. Dieser weist ein Gehäuse 1 1 mit einem Kolbenraum 16 in einem Kurbelgehäuse 15 auf, in dem ein in dem Kolbenraum 16 bewegbarer Kolben 30 angeordnet ist, der über ein Pleuel 34 von einer nicht dargestellten Kurbelwelle angetrieben wird. Das Gehäuse 1 1 weist ferner eine Ventilplatte 12, eine als
Zwischenplatte ausgebildete Halteplatte 13 und einen Zylinderkopf 14 auf. Ein
Schadraum 18 erstreckt sich in der Halteplatte 13, der Ventilplatte 12 und dem
Zylinderkopf 14.
Der Kompressor 10 weist ferner eine Ventileinrichtung 20 mit einem Ventilelement 21 auf, das sich durch die Halteplatte 13 erstreckt und einteilig mit einem Absperrkörper 22 und einem Betätigungsabschnitt 23 ausgebildet ist. Der Betätigungsabschnitt 23 ist dabei so ausgebildet, dass dieser das Ventilelement 21 im Zylinderkopf axial bewegbar lagert. Die Ventileinrichtung weist ferner einen Ventilsitz 24 auf, der in einer mit dem Kolbenraum 16 verbundenen Ausnehmung 26 der Ventilplatte 12 ausgebildet ist. Der Kolben 30 des Kompressors 10 befindet sich in der gezeigten Darstellung gerade am oberen Umkehrpunkt im Kolbenraum 16, an welchem dieser nahezu an der Ventilplatte 12 anliegt.
Das Ventilelement 21 ist in einem im Zylinderkopf 14 ausgebildeten Ventilraum 17 entlang der Achse A des Ventilelements 21 bewegbar gelagert. Der Ventilraum 17 ist dabei auf der vom Kolbenraum 16 abgewandten Seite vom Zylinderkopf 14 begrenzt, ohne eine Montageöffnung oder dergleichen aufzuweisen. Auf dieser Seite weist der Ventilraum 17 der beispielhaften Ausführungsform eine Zuführöffnung 19 für Druckluft auf. Der Betätigungsabschnitt 23 der in Fig. 1 gezeigten beispielhaften
Ausführungsform weist die Gestalt eines Pneumatikkolbens auf und ist zur Wandung des Ventilraums 17 abdichtend ausgeführt. Zum Betätigen der Ventileinrichtung 20 wird dem Ventilraum 17 durch die Zuführöffnung 19 Druckluft zugeführt. Durch die
pneumatische Energie wird das Ventilelement 21 unmittelbar betätigt und entlang seiner Achse A entgegen der Rückstellkraft der sich auf der Halteplatte 13 abstützenden Feder 27 in Richtung zum Kolbenraum 16 hin bewegt, wodurch sich der Absperrkörper 22 vom Ventilsitz 24 abhebt. Auf diese Weise ist zur Entlastung des Kompressors eine Verbindung zwischen dem Schadraum 18 und dem Kolbenraum 16 freigebbar, durch welche die Luft vom Kolbenraum 16 in den Schadraum 18 strömen kann. Fig. 2a zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer beispielhaften erfindungsgemäßen Halteplatte 13. Die Halteplatte weist eine Halteplattenöffnung 13a auf, durch welche sich im montierten Zustand im Kompressor 10 der Ausführungsform der Fig. 1 der Schadraum 18 erstreckt. Ferner ist die Halteplattenöffnung 13a derart ausgebildet, dass das Ventilelement 21 samt Betätigungsabschnitt 23 bei der Montage durch die
Halteplatte 13 geführt werden kann. Zudem ist die Halteplattenöffnung 13a derart ausgebildet, dass in dem Bereich um das sich nach der Montage in der Betriebsposition befindende Ventilelement 21 (hier durch die Achse A angedeutet) ausreichend
Abstützfläche für die Feder 27 vorhanden ist. Dies ist beim Ausführungsbeispiel dadurch gelöst, dass das Ventilelement 21 bei der Montage mit dem
Betätigungsabschnitt 23 geneigt durch den Bereich der Halteplattenöffnung 13a mit großem Öffnungsquerschnitt geführt wird. In der späteren, in Fig. 1 vertikalen
Betriebsposition erstreckt sich das Ventilelement 21 in einem Abschnitt durch die Halteplatte, in welchem dieses einen geringen Durchmesser aufweist. Dieser Abschnitt mit geringem Durchmesser befindet sich in der Betriebsposition in einer Ausnehmung 13b am Rande der Halteplattenöffnung 13a, so dass die Feder 27 in einem großen Bereich um das Ventilelement 21 herum auf der Halteplatte 13 aufliegt.
Fig. 2b zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften
erfindungsgemäßen Halteplatte 13. Die Halteplatte 13 weist gegenüber der Halteplatte 13 aus Fig. 2a nur eine geringe Erstreckung auf und wird in einer Ausnehmung zwischen der Ventilplatte 12 und dem Zylinderkopf 14 angeordnet. Die Halteplatte 13 ist so ausgebildet, dass diese keine Halteplattenöffnung 13a aufweist, durch welche das Ventilelement 21 bei der Montage zu führen wäre. Die Halteplatte 13 weist eine
Halteplattenausnehmung 13b auf, die derart ausgebildet ist, dass in dem Bereich um das nach der Montage in der Betriebsposition befindende Ventilelement 21 (hier ebenfalls durch die Achse A angedeutet) ausreichend Abstützfläche für die Feder 27 vorhanden ist. Dies ist beim Ausführungsbeispiel dadurch gelöst, dass das
Ventilelement 21 bei der Montage mit dem Betätigungsabschnitt 23 geneigt an der Halteplatte 13 vorbei geführt wird. In der späteren Betriebsposition erstreckt sich das Ventilelement 21 durch die Halteplattenausnehmung 13b. Eine beispielhaft um das Ventilelement 21 herum angeordnete Feder 27 liegt so in einem großen Bereich um das Ventilelement 21 auf der Halteplatte 13 auf. Die Figuren 3a bis 3d zeigen eine Abfolge einer beispielhaften Montage eines beispielhaften erfindungsgemäßen Ventilelements 21 an der Ventilplatte 12 und der Halteplatte 13, die in Form einer Zwischenplatte ausgebildet ist. Der
Betätigungsabschnitt 23 des Ventilelements 21 ist während dieser Montage durch eine Montagekappe 25 geschützt. Bei der Montage wird das Ventilelement 21 mit dem Befestigungsabschnitt 23 voraus gegenüber der späteren Betriebsposition geneigt durch die Ausnehmung 26 in der Ventilplatte 12 zur Halteplattenöffnung 13a geführt (Fig. 3a). Anschließend wird der obere Bereich des Ventilelements durch die
Ventilplatte 12 sowie die Halteplattenöffnung 13a geführt (Fig. 3b), bis der
Betätigungsabschnitt 23 bzw. der Abschnitt des Ventilelements 21 , der einen größeren Durchmesser aufweist, als der Bereich des Ventilelements 21 , der sich in der
Betriebsposition durch die Halteplatte 13 erstreckt, die Halteplattenöffnung 13a durchquert hat und sich der Absperrkörper 22 in der Ausnehmung 26 in der Ventilplatte 12 befindet. Neben dem eigentlichen Betätigungsbereich 23 kann das Ventilelement 21 auch andere Bereiche mit vergrößertem Durchmesser aufweisen, je nach Art der Betätigung und Lagerung des Ventilelements 21 . Anschließend wird das Ventilelement 21 in seine Betriebsposition gebracht, in welcher der Absperrkörper 22 am Ventilsitz 24 anliegt.
In Fig. 3c befindet sich das Ventilelement 21 in der Betriebsposition, in welcher es sich in der Ventilplatte 12 und der Halteplatte 13 erstreckt und das Absperrelement 22 am Ventilsitz 24 anliegt. In Figur 3d befindet sich das Ventilelement in derselben Position wie in Fig. 3c, allerdings ist hier bereits die Feder 27 zwischen einem Absatz 21 a am Ventilelement 21 und der Halteplatte 13 montiert. Wie gut zu erkennen ist, ist bei dem Ventilelement 21 die Montagekappe 25, die während der Montage den
Betätigungsabschnitt 23 schützt, vom Befestigungsabschnitt 23 entfernt worden.
Die Figuren 4a bis 4c zeigen eine Abfolge einer beispielhaften Montage einer Feder 27 am Ventilelement 21 in dessen Betriebsposition. Die bereits während der in den Figuren 3a bis 3c dargestellten Durchführung des Ventilelements 21 durch die Ventilplatte 12 und die Halteplatte 13 auf dem Betätigungsabschnitt 23 angeordnete Montagekappe 25 liegt an ihrem unteren Ende an dem Absatz 21 a am Ventilelement 21 an und weist in diesem Bereich mindestens den gleichen Außendurchmesser auf, wie der Absatz 21 a. Im oberen Bereich weist die Montagekappe 25 einen konischen Abschnitt auf, auf welchen in der Darstellung in Fig. 4a die ebenfalls konisch ausgebildete Feder 27 sitzt. Wie in Fig. 4a gezeigt ist, kann auf die Montagekappe 25 ein Montagewerkzeug 40 aufgesetzt werden, mittels welchem durch axialen Druck die Feder auf die
Montagekappe 25 aufgeschoben wird. Insbesondere der Durchmesser der Windungen der Feder 27, der ursprünglich geringer ist als der Außendurchmesser des Absatzes 21 a, wird beim Aufschieben der Feder auf die Montagekappe 25 erweitert.
In Fig. 4b ist der Abschluss der Montagesituation dargestellt, in welcher die Feder 27 bereits mit Hilfe des Montagewerkzeugs 40 über die Montagekappe 25 und den Absatz 21 a des Ventilelements 21 geschoben wurde. Wie auch in Fig. 4c gezeigt ist, nehmen die oberen Windungen der Feder 27 nach dem Überqueren der Montagekappe 25 wieder ihren ursprünglichen geringeren Durchmesser ein und können sich so am Absatz 21 a am Ventilelement 21 abstützen. Die unteren Windungen der Feder 27 stützen sich an der Halteplatte 13 ab, so dass aufgrund einer Längsstauchung der Feder zwischen dem Absatz 21 a und der Halteplatte 13 eine axiale Kraft F auf das Ventilelement 21 wirkt. Auf diese Weise wird der Absatz 21 a von der Halteplatte 13 weg beaufschlagt und der Absperrkörper 22 am Ventilsitz 24 gehalten.
Fig. 4d zeigt eine Darstellung der beispielhaften erfindungsgemäßen Feder 27 aus den Figuren 4a bis 4c. Es ist gut erkennbar, dass die Feder konisch ausgebildet ist. Die oberen Windungen, die sich nach der Montage am Absatz 21 a abstützen, weisen folglich einen geringeren Durchmesser auf als die unteren Windungen, die sich nach der Montage an der Halteplatte 13 abstützen. Da die Ausnehmung 13b am Rande der Halteplattenöffnung 13a nur in einem Bereich geöffnet ist, der für das seitliche
Einsetzen des Ventilelements 21 erforderlich ist (Figs. 2a, 2b), kann sich die Feder 27 im Ausführungsbeispiel an einer ausreichend großen Fläche der Halteplatte 13 abstützen.
Fig. 5 zeigt eine weitere beispielhafte erfindungsgemäße Ventileinrichtung 20 mit einer zylindrisch ausgebildeten Feder 28 sowie einer Sicherungsscheibe 29, die am Ventilelement 21 befestigt ist. Die in Fig. 5 gezeigte Ventileinhchtung 20 unterscheidet sich gegenüber der Ventileinrichtung 20, die in den vorherigen Figuren gezeigt ist, im Wesentlichen dadurch, dass am Ventilelement 21 statt des Absatzes 21 a eine Nut 29a zur Aufnahme einer Sicherungsscheibe ausgebildet ist. Bei dieser beispielhaften
Ausführungsform wird nach dem Durchführen des Ventilelements 21 durch die
Halteplattenöffnung 13a bzw. in die Halteplattenausnehmung 13b eine zylindrische Feder 29, deren Innendurchmesser größer ist, als der Außendurchmesser des
Betätigungsabschnitts 23 des Ventilelements 21 , über das Ventilelement 21 geführt, und mittels der in die Nut 29a eingesetzten Sicherungsscheibe 29 am Ventilelement 21 abgestützt.
Fig. 6 zeigt eine weitere beispielhafte erfindungsgemäße Ventileinrichtung 20, welche mittels elektromagnetischer Energie betätigbar ist. Dabei weist das Ventilelement 21 einen Betätigungsabschnitt 23 mit magnetisch leitfähiger Wirkeinrichtung auf, der im Bereich eines am Zylinderkopf 24 angeordneten Elektromagneten 35 gelagert und durch Beaufschlagung mit elektromagnetischer Energie in Richtung der Achse A des Ventilelements 21 bewegbar ist. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die
Ventileinrichtung 20 durch Beaufschlagen des Betätigungsabschnitts 23 des
Ventilelements 21 geöffnet und bei fehlender elektromagnetischer Energie durch die Rückstellkraft der Feder 27 geschlossen. Das Ventilelement 21 aus Fig. 6 weist neben dem Betätigungsabschnitt 23 einen Lagerabschnitt 21 b auf, mittels welchem das Ventilelement 21 im Ventilraum 17 im Zylinderkopf 14 gelagert ist.
Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht durch einen weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Kompressor 10. Der in Fig. 7 gezeigte Kompressor 10 unterscheidet sich von dem Kompressor 10, der in Fig. 1 gezeigt ist, dadurch, dass die Ventilplatte 12 eben ausgeführt ist, so dass sich der Schadraum 18 nicht in die Ventilplatte 12 erstreckt. Diese Ausführungsform des Kompressors 10 weist eine so genannte Supercooling- Platte als Zwischenplatte auf, welche auch als Halteplatte 13 dient. Der Schadraum 18 ist in dieser Ausführungsform in der Halteplatte 13 sowie dem Zylinderkopf 14
ausgebildet. Die Gestalt von Halteplattenöffnung 13a mit Halteplattenausnehmung 13b entspricht bei dem in Fig. 7 gezeigtem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen der Gestalt der Halteplattenöffnung 13a mit Halteplattenausnehmung 13b aus Fig. 2a. Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht eines Ausschnitts von einem weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Kompressor 10. Die Halteplatte 13 dieses Kompressors 10 weist eine U-Form auf und ist in Aussparungen in einer ebenen Ventilplatte 12 angeordnet. Analog zu den Ausführungsformen der Figuren 1 bis 7 wird das Ventilelement 21 geneigt gegenüber der späteren Funktionsstellung (in Fig. 8 dargestellt) durch die Ventilplatte 12 und die Halteplattenöffnung 13a der Halteplatte 13 geführt und dann in die dargestellte Funktionsstellung gekippt, wobei das Ventilelement 21 in die
Halteplattenausnehmung 13b gelangt. Nach dem Einsetzen des Ventilelements 21 in die Ventilplatte 12 wird die Feder 27, wie in den Figuren 4a bis 4c gezeigt ist, am Ventilelement 21 montiert. Anschließend wird der Zylinderkopf 14 am Kompressor montiert, wobei der Betätigungsabschnitt 23 des Ventilelements 21 in ein
Betätigungselement 32 geführt wird. Das Betätigungselement 32 ist im Ventilraum 17 des Zylinderkopfs 12 gelagert und so ausgebildet, dass der Betätigungsabschnitt 23 des Ventilelements darin zentriert aufnehmbar und lagerbar ist. Dabei kann das
Betätigungselement 32 lose auf dem Betätigungsabschnitt 23 aufliegen (wie in Fig. 8 dargestellt) und durch einen Formschluss mit dem Ventilende oder dem Absatz 21 a am Ventilelement 21 als Wirkeinrichtung mechanische Energie auf das Ventilelement 21 übertragen. Ebenso ist es möglich, dass das Ventilelement schraubend in ein im Betätigungselement 31 ausgebildetes Gewinde eingesetzt wird, wobei dann am
Betätigungsabschnitt 23 des Ventilelements 21 ein entsprechendes Außengewinde als Wirkeinrichtung vorgesehen ist. Durch Beaufschlagung des Ventilraums 17 mit Druckluft wird das Betätigungselement 32 in Richtung zum Kolbenraum 16 hin beschleunigt, wodurch der Betätigungsabschnitt 23 des Ventilelements 21 mit mechanischer Energie beaufschlagt wird. Auf diese Weise wird das Ventilelement 21 betätigt und infolge der Absperrkörper 22 vom Ventilsitz 24 abgehoben. Bei der gezeigten Ausführungsform ist aufgrund der vergrößerten Oberfläche des
Betätigungselements 32 eine Erhöhung der Betätigungskraft möglich. Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht eines Ausschnitts von einem weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Kompressor 10. Der Kompressor 10 aus Fig. 9 unterscheidet sich vom Kompressor 10 aus Fig. 8 lediglich dadurch, dass bei diesem keine Halteplatte 13 vorgesehen ist. Die Feder 27 stützt sich bei dieser beispielhaften Ausführungsform unmittelbar an der Ventilplatte 12 ab.
Allen dargestellten Ausführungsformen ist gemeinsam, dass der Zylinderkopf 14 nach der Montage der Feder 27, 28 am Ventilelement bzw. an der Halteplatte 13 oder der Ventilplatte 12 montiert wird. Dabei wird das Ventilelement 21 entlang seiner Achse A mit dem Betätigungsabschnitt 23 und gegebenenfalls mit einem Lagerabschnitt 21 b in den im Zylinderkopf 14 ausgebildeten Ventilraum 17 geführt. Da die Ventileinrichtung 20 bereits vor dem Aufsetzen des Zylinderkopfs 14 montiert ist, besteht kein Bedarf für eine Montageöffnung am Zylinderkopf 14, über welche die Ventileinrichtung 20 von außen zugänglich ist. Der Ventilraum 17 kann daher auf der vom Kolbenraum 16 abgewandten Seite, also der Außenseite des Zylinderkopfs 14 vom Zylinderkopf begrenzt ausgebildet sein.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Kompressor
1 1 Gehäuse
12 Ventilplatte
13 Halteplatte
13a Halteplattenöffnung
13b Ausnehmung am Rande der Halteplattenöffnung
14 Zylinderkopf
15 Kurbelgehäuse
16 Kolbenraum
17 Ventilraum
18 Schadraum
19 Zuführöffnung
20 Ventileinrichtung
21 Ventilelement
21 a Absatz am Ventilelement
21 b Lagerabschnitt
22 Absperrkörper
23 Betätigungsabschnitt
24 Ventilsitz
25 Montagekappe
26 Ausnehmung in der Ventilplatte
27 Feder
28 Feder
29 Sicherungsscheibe
29a Nut am Ventilelement
30 Kolben
32 Betätigungselement
34 Pleuel
35 Elektromagnet
40 Montagewerkzeug

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Kompressor (10) zur Erzeugung von Druckluft für ein Nutzfahrzeug, wobei der Kompressor (10) aufweist:
- ein Gehäuse (1 1 ) mit einem Kolbenraum (16) in einem Kurbelgehäuse (15) und einem Schadraum (18), der wenigstens teilweise in einem Zylinderkopf (14) des Kompressors (10) ausgebildet ist,
- eine Ventileinrichtung (20) mit einem Ventilelement (21 ), welches einen
Betätigungsabschnitt (23) und einen Absperrkörper (22) zum Trennen des Schadraums (18) von dem Kolbenraum (16) aufweist, wobei der Absperrkörper (22) zum Öffnen der Ventileinrichtung (20) von einem an einer Ventilplatte (12) ausgebildeten Ventilsitz (24) in Richtung des Kolbenraums (16) abhebbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ventilelement (21 ) einteilig mit dem Betätigungsabschnitt (23) ausgebildet ist und die Ventilplatte (12) so ausgebildet ist, dass das Ventilelement (21 ) mit dem
Betätigungsabschnitt (23) durch diese in Richtung zum Zylinderkopf (14) hin führbar ist, bis der Absperrkörper (22) am Ventilsitz (24) und der Betätigungsabschnitt (23) im Zylinderkopf (14) angeordnet sind.
2. Kompressor nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ventilelement (21 ) in einem Ventilraum (17) des Zylinderkopfs (14) entlang der Achse (A) des Ventilelements (21 ) bewegbar gelagert ist, wobei der Ventilraum (17) auf der vom Kolbenraum (16) abgewandten Seite vom Zylinderkopf (14) begrenzt ist.
3. Kompressor nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ventilelement (21 ) in einem Ventilraum (17) des Zylinderkopfs (14) entlang der Achse (A) des Ventilelements (21 ) bewegbar gelagert ist, wobei der Ventilraum (17) auf der vom Kolbenraum (16) abgewandten Seite von einer Zwischenplatte begrenzt ist.
4. Kompressor nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Bereich zwischen Ventilplatte (12) und Zylinderkopf (14) eine Halteplatte (13) angeordnet ist, welche eine Halteplattenausnehmung (13b) mit einem Querschnitt aufweist, der wenigstens dem Querschnitt des Ventilelements (21 ) in einem Bereich zwischen dem Absperrkörper (22) und dem Betätigungsabschnitt (23) entspricht, und welche seitlich offen ausgebildet ist, so dass das Ventilelement (21 ) bei dessen Führung in Richtung zum Zylinderkopf (14) durch seitliches Einführen von der
Halteplattenausnehmung (13b) aufnehmbar ist, so dass sich das Ventilelement dann in dem Bereich zwischen Absperrkörper (22) und Betätigungsabschnitt (23) durch die Halteplatte (13) erstreckt.
5. Kompressor nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem Ventilelement (21 ) eine Ventilschließeinrichtung (27, 28) angeordnet ist, mittels welcher der Absperrkörper (22) zum Schließen der Ventileinrichtung (20) entgegen der Richtung zum Kolbenraum (16) zum Ventilsitz (24) bewegbar ist, wobei sich die Ventilschließeinrichtung (27, 28) an der Halteplatte (13) oder der Ventilplatte (12) abstützt.
6. Kompressor nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die Ventilschließeinrichtung (27, 28) auf der, der Halteplatte (13) und-/ oder der Ventilplatte (12) gegenüberliegenden Seite am Ventilelement (21 ) abstützt.
7. Kompressor nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
es sich bei der Ventilschließeinrichtung (27, 28) um eine Feder (27) handelt, welche eine konische Gestalt aufweist, wobei der kleinste Durchmesser der Feder (27) kleiner ist als der Durchmesser des Abschnitts (21 a) des Ventilelements (21 ), gegen welchen sich die Feder (27) abstützt und über welchen die Feder (27) bei der Montage führbar ist.
8. Kompressor nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Absperrkörper (22) durch unmittelbare Beaufschlagung des Betätigungsabschnitts (23) des Ventilelements (21 ) mit pneumatischer, elektromagnetischer oder
mechanischer Energie von dem Ventilsitz (24) in Richtung des Kolbenraums (16) abhebbar ist.
9. Kompressor nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
dieser wenigstens eine weitere Ventileinrichtung (20) mit wenigstens einem weiteren Ventilelement (21 ) und/ oder wenigstens einen weiteren Kolbenraum (16) aufweist.
10. Kompressor nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kolbenraum (16) und der wenigstens eine weitere Kolbenraum (16) vorzugsweise über wenigstens einen Schadraum (18) miteinander verbunden sind, wenn die
Ventileinrichtung (20) und die wenigstens eine weitere Ventileinrichtung (20) geöffnet sind.
1 1 . Verfahren zur Entlastung eines Kompressors (10) zur Erzeugung von Druckluft für ein Nutzfahrzeug, wobei der Kompressor (10) aufweist:
- ein Gehäuse (1 1 ) mit einem Kolbenraum (16) in einem Kurbelgehäuse (15) und einem Schadraum (18), der wenigstens teilweise in einem Zylinderkopf (14) ausgebildet ist,
- eine Ventileinrichtung (20) mit einem Ventilelement (21 ), welches sich durch die Halteplatte (13) erstreckt und einstückig mit einem Betätigungsabschnitt (23) und einem Absperrkörper (22) zum Trennen des Schadraums (18) von dem Kolbenraum (16) ausgebildet ist, wobei der Absperrkörper (22) zum Öffnen der Ventileinrichtung (20) von einem Ventilsitz (24) in Richtung des Kolbenraums (16) abhebbar ist,
gekennzeichnet durch den Schritt:
Öffnen der Ventileinrichtung (20) durch unmittelbares Beaufschlagen des
Betätigungsabschnitts (23) des Ventilelements (21 ) mit pneumatischer,
elektromagnetischer oder mechanischer Energie, um den Kompressor (10) zu entlasten.
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