EP4168675A1 - Hubkolbenverdichter - Google Patents

Hubkolbenverdichter

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EP4168675A1
EP4168675A1 EP21729839.7A EP21729839A EP4168675A1 EP 4168675 A1 EP4168675 A1 EP 4168675A1 EP 21729839 A EP21729839 A EP 21729839A EP 4168675 A1 EP4168675 A1 EP 4168675A1
Authority
EP
European Patent Office
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valve
reciprocating piston
functional element
support
lamellar
Prior art date
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Granted
Application number
EP21729839.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4168675B1 (de
EP4168675C0 (de
Inventor
Manuel Schneider
Marius BURKAUSKAS
Mirko Göpfert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP4168675A1 publication Critical patent/EP4168675A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4168675B1 publication Critical patent/EP4168675B1/de
Publication of EP4168675C0 publication Critical patent/EP4168675C0/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/10—Adaptations or arrangements of distribution members
    • F04B39/1073—Adaptations or arrangements of distribution members the members being reed valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • F04B39/125—Cylinder heads

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating piston machine or compressor for compressing a fluid, in particular ambient air, for a compressed air system of a motor vehicle, comprising a cylinder housing, a piston which can be moved up and down in the piston chamber of the cylinder housing and a cylinder head.
  • the cylinder head of such a compressor usually has a Ventilitatiplat te on which a reed valve is then attached to each cylinder.
  • This lamellar valve has areas that are known as stop ears, it being possible for one or two stop ears to be provided, each having a support surface. In a first position of the lamella valve, the lamella valve rests flat against the valve support plate. During the downward movement of the piston, during which the lamellar valve is lifted from the valve support plate by the suction force in the direction of the downward movement, the lamellar valve moves into a second position in which the support surfaces hit stop surfaces, thereby limiting the movement.
  • the stop surfaces With every movement into the second position, the open position of the valve, the stop surfaces are exposed to a blow in which a stop ear with the support surface hits the stop surface. In order to be able to withstand this load on the stop surfaces, it is necessary that this area has an increased damping property, compressive strength and wear resistance. This is achieved if the cylinder housing is made of gray cast iron, for example, or if plug-in sockets are used that have the appropriate properties.
  • Coatings are also used that improve wear resistance.
  • Another problem with existing designs is the ears shearing off or breaking off. When the components hit each other, a sharp edge forms between the cylinder wall and the stop surface, which then exerts a shear effect on the lamellar valve until the ear breaks off. This regularly leads to compressor failure.
  • DE 102008052744 A1 a method is known by means of the molded body are produced, which have a stop surface. As a result of the manufacturing process, the shape of the stop surface is adapted to the deformation of the lamellar valve. However, the process is very complex.
  • the lamellar valve has a retaining tab on the opposite side of the Oh Ren, by means of which the lamellar valve is clamped or held between the valve support plate and the cylinder housing. The exact position of the lamellar valve is ensured by means of two pins.
  • the object of the invention is to propose an alternative that improves the operating properties of the compressor.
  • a reciprocating piston machine for compressing a fluid, in particular ambient air for a compressed air system of a motor vehicle comprising a cylinder housing with a piston chamber, a piston that can be moved up and down in the piston chamber, and a cylinder head with a valve support plate and egg nem on it fastened lamellar valve, the lamellar valve having a support bracket and a fixing bracket and the lamella valve being movable by means of a spring element in the area of the fixing brackets against a sealing surface on the valve support plate.
  • a function element with an impact surface be arranged between the cylinder housing and the valve support plate of the cylinder head, the function element having a thickness between 3 mm and 10 mm.
  • the design as a separate component with the impact surfaces has the advantage that the functional element can be exchanged very easily and / or adapted to different conditions. Furthermore, further functions can very easily be integrated into the functional element.
  • stop areas each with a stop surface
  • the functional element can be provided on the functional element.
  • the open position of the lamellar valve in which the lamellar valve is lifted from the valve support plate, the movement of the lamellar valve into the piston chamber is limited by the contact with the stop surfaces.
  • the stop surfaces are arranged in such a way that the lamellar valve in the maximum open position rests against the stop surfaces essentially over the entire surface.
  • the piston chamber has two spatial areas, the first spatial area being formed by the cylinder housing and the second spatial area being formed by the function element, the piston being movable into the second spatial area.
  • This embodiment makes it possible that the functional element can also have a greater thickness and thus the functionality and also the producibility are improved.
  • a guide edge be provided on the valve support plate and a support edge be provided on the functional element, the support bracket being movably mounted between these edges.
  • Movable is to be understood as meaning that the lamellar valve, in particular the support bracket, can move and a length compensation can take place that occurs when the lamellar valve deflects when the lamellar valve moves into the open position.
  • the support edge is between the stop surface and the impact surface on the functional element and the guide edge is arranged between the support surface and the sealing surface on the valve support plate.
  • the stop surface is also arranged essentially parallel to the stop surface, the surfaces being at a distance from one another which is 5% to 20% greater than the thickness of the lamellar valve in the region of the support bracket.
  • stop surface and the impact surface are preferably arranged with an angle a between 10 ° and 20 ° to the sealing surface.
  • the sealing surfaces are arranged parallel to the impact surface, whereby the surfaces have a distance from one another that is 5% to 20% greater than the thickness of the lamellar valve in the area of the support bracket.
  • the support edge and the guide edge are preferably designed as rounded edges.
  • the functional element can consist of a plastic material, where in particular a polyetheretherketone (PEEK) can be used.
  • PEEK polyetheretherketone
  • a plastic material significantly reduces the wear and tear on the reed valve and can be manufactured using an injection molding process.
  • the functional element can consist of a metallic material.
  • the functional element can be designed as a ring element or as an intermediate disk.
  • a functional element adapted for each compression stage of a compressor can be used.
  • the functional element can also have Fluidka channel sections through which a fluid flow from the cylinder housing to the cylinder head can be directed.
  • the functional element has sealing contours on both sides, which make additional sealing elements for separating the piston chamber and fluid channels superfluous. Sealing contours can be beads or contours produced by means of an applied sealant.
  • Fig.1 exploded sketch from above of a Flubkolbenmaschine Fig.2 exploded sketch from below onto the valve support plate Fig.3 detailed representation of the stop situation of the lamellar valve Fig.4 detailed view of an impact surface and stop surface
  • FIG 1 and Figure 2 each an exploded sketch can be seen in which the reciprocating piston machine 1 or the compressor is shown once from above and below.
  • the compressor shown is a two-stage compressor with a pre-compressor stage and a post-compressor stage.
  • the cylinder head 4 is composed of several components, the general structure of which is essentially known from the StdT. Only the valve support plate 5 and the associated lamellar valves 6a, b differ from the StdT. Each of the lamellar valves 6a, b has a support tab 7a, b and a fixing lug 8a, b and is pressed against the valve support plate 5 by means of a spring element 15a, b in the area of the fixing lugs 8a, b, so that the lamellar valves 6a, b are in the closed position can be moved against the valve carrier plate 5 or the sealing surface 21 of the valve carrier plate 5.
  • the functional element 11 is shown between the cylinder housing 2 and the cylinder head 4.
  • the functional element 11 is designed here as a plate which, in addition to the recesses for the piston 14, also has fluid channels 22 through which cooling water and / or compressed air is passed between the cylinder head 4 and the cylinder housing.
  • depressions are also shown, which are provided once for receiving the fixing tabs 8a, b and once for receiving the support tabs 7a, b.
  • centering pins can also be seen by means of which the spring elements 15a, b and the lamellar valves 6a, b are held in position, as is also known from the StdT.
  • the piston chambers of the two stages are each made up of two spatial areas, the first spatial areas 3a and 3a ' each in the cylinder housing 2 and the second spatial areas 3b and 3b ' each in the functional element 11.
  • the pistons 14a and 14b thus move in both spatial areas 3a, b and 3a ' , b ' , respectively.
  • both sides of the functional element 11 seals in particular Metallsi ckendichtungen be used, the thickness of such a gasket must be included in the spacing between the surfaces.
  • the sealing contours can also be applied or incorporated directly onto the functional element.
  • FIG 3 a detailed representation of the stop situation of the lamellar valve 6a is shown.
  • the valve support plate 5 can be seen with an intake channel 20 which is closed by means of the lamellar valve 6a with respect to the piston chamber 3a, b.
  • the lamellar valve is thus in the closed position in which it is held by the spring element 15a, not shown here.
  • the lamellar valve 6 rests on the sealing surface 21 with full area.
  • a free space 24a is provided in the valve support plate in which a support surface 12a is provided.
  • the support surface 12a is arranged at an angle ⁇ to the sealing surface 21, the transition area between the surfaces 12a, 21 being formed by the guide edge 16a.
  • the leading edge 16a is preferably rounded.
  • the angle a can be between 10 ° and 20 °.
  • the functional element 11 has a recess in the region of the support bracket 7a in which the impact surface 10a and the stop surface 9a are arranged.
  • the impact surface 10a is arranged essentially parallel to the sealing surface 21, the surfaces 10, 21 being at a distance from one another that is 5% to 20% greater than the thickness of the lamellar valve 6a in the area of the support tab 7a. This relatively small oversize has the effect that the support tab 7a can make a small movement in the lifting direction before it hits the impact surface 10a when the reed valve 6a is moved into the open position.
  • the stop surface 9a is arranged at an angle ⁇ to the impact surface 10a or sealing surface 21, the transition area between the surfaces 10a, 9a being formed by the support edge 17a.
  • the support edge 17a is preferably rounded.
  • the stop surface 9a is arranged essentially parallel to the support surface 12a, the surfaces 9a, 12a being at a distance from one another which is 5% to 20% greater than the thickness of the lamellar valve 6a in the region of the support bracket 7a.
  • stop surface 9a and support surface 10a This geometric arrangement of stop surface 9a and support surface 10a to one another, angle and distance, results in a guide edge 16a on valve support plate 5 and a support edge 17a on functional element 11 between which support bracket 7a is movably mounted.
  • Support surface 12a and its underside abuts or rests against stop surface 9a;
  • the slightly larger distance from the support surface 12a to the stop surface 10a compared to the thickness of the support bracket 7a means that the support bracket 7a is guided between the surfaces 9a and 12a. Furthermore, depending on the deflection, the contact surfaces with which the support tab 7a rests on one of the surfaces 9a, 12a change.
  • the support tab 7a is thus movably mounted between the support edge 17a and the guide edge 16a and guided on the side of the fixing tab 8a over the pins 25 and the spring element and restricted in movement.
  • FIG. 4 shows a detailed view of the functional element 11.
  • the impact surface 10a and the stop surface 9a which are connected via the support edge 17a, can be seen.
  • the representation as a ring element or even as insertable ring segments is dispensed with here due to the same function. List of reference symbols

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Abstract

Es wird eine Hubkolbenmaschine zur Verdichtung eines Fluides, insbesondere Umgebungsluft für ein Druckluftsystem eines Kraftfahrzeugs, vorgeschlagen, umfassend ein Zylindergehäuse (2) mit einem Kolbenraum (3a, b), einen Kolben (14a, b), der im Kolbenraum auf- und abwärts bewegbar ist, und einen Zylinderkopf (4) mit einer Ventilträgerplatte (5) und einem daran befestigten Lamellenventil (6a, b), wobei das Lamellenventil eine Stützlasche (7a, b) und eine Fixierlasche (8a, b) aufweist und wobei das Lamellenventil mittels einem Federelement (15a, b) im Bereich der Fixierlaschen gegen eine Dichtfläche (21) an der Ventilträgerplatte bewegbar ist. Um die Betriebseigenschaften zu verbessern wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zwischen Zylindergehäuse und Ventilträgerplatte des Zylinderkopfs ein Funktionselement (11) mit einer Aufschlagfläche (10a, b) angeordnet ist, wobei das Funktionselement eine Dicke zwischen 3 mm und 10 mm aufweist.

Description

Hubkolbenverdichter
Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine oder Verdichter zur Verdichtung eines Fluides, insbesondere Umgebungsluft, für ein Druckluftsystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Zylindergehäuse, einen Kolben, der im Kolbenraum des Zylinderge häuses auf- und abwärts bewegbar ist und einen Zylinderkopf.
Der Zylinderkopf eines derartigen Verdichters weist in der Regel eine Ventilträgerplat te auf, an der dann je Zylinder ein Lamellenventil befestigt ist. Dieses Lamellenventil weist Bereiche auf, die als Anschlagohr bekannt sind, wobei ein oder zwei Anschlag ohren vorgesehen sein können, die jeweils eine Stützfläche aufweisen. In einer ersten Stellung des Lamellenventils liegt das Lamellenventil flächig an der Ventilträgerplatte an. Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens, bei der das Lamellenventil durch die Saugkraft in Richtung der Abwärtsbewegung von der Ventilträgerplatte abgehoben wird, bewegt sich das Lamellenventil in eine zweite Stellung, bei der die Stützflächen auf Anschlagflächen aufschlagen, wodurch die Bewegung begrenzt wird.
Die Anschlagflächen sind bei jeder Bewegung in die zweite Stellung, die Offenstel lung des Ventils, einem Schlag ausgesetzt, bei dem ein Anschlagohr mit der Stützflä che auf die Anschlagfläche schlägt. Um dieser Belastung auf die Anschlagflächen wiederstehen zu können, ist es erforderlich, dass dieser Bereich eine erhöhte Dämp fungseigenschaft, Druckfestigkeit und Verschleißfestigkeit aufweist. Dies erreicht man, wenn das Zylindergehäuse beispielsweise aus Grauguss gefertigt wird oder wenn Einsteckbuchsen verwendet werden die entsprechende Eigenschaften aufwei sen.
Weiterhin werden Beschichtungen eingesetzt die die Verschleißfestigkeit verbessern. Ein weiteres Problem bei bestehenden Konstruktionen ist das Abscheren oder Abbre chen der Ohren. Durch das Aufeinanderschlagen der Bauteile bildet sich eine scharfe Kante zwischen Zylinderwand und Anschlagfläche, die dann eine Scherwirkung auf das Lamellenventil ausübt bis das Ohr abbricht. Dies führt regelmäßig zum Ausfall des Kompressors. Aus der DE 102008052744 A1 ist ein Verfahren bekannt, mittels dem Formkörper hergestellt werden, die eine Anschlagfläche aufweisen. Durch das Herstellungsverfahren ist die Form der Anschlagfläche an die Verformung des Lamel lenventils angepasst. Allerdings ist das Verfahren sehr aufwendig. Bekannt ist zudem, dass das Lamellenventil eine Haltelasche auf der gegenüberliegenden Seite der Oh ren aufweist, mittels der das Lamellenventil zwischen der Ventilträgerplatte und dem Zylindergehäuse geklemmt bzw. gehalten wird. Die genaue Position des Lamellen ventils wird dabei mittels zweier Stifte sichergestellt.
Aus der DE 102017 109 773 A1 ist eine weitere Lösung bekannt, bei der zwischen Zylindergehäuse und Zylinderkopf ein Zwischenelement mit Anschlagflächen vorge sehen ist. Als Zwischenteil ist hier ein Zwischenblech vorgesehen, dass durch Uni formen hergestellt wird und einen Halteflächenbereich sowie Anschlagflächenberei che aufweist. Tests haben ergeben, dass diese Lösung insbesondere bei Kompresso ren mit sehr geringem Ölauswurf und relativ großem Ventilöffnungen nachteilig ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Alternative vorzuschlagen, die die Betriebsei genschaften des Kompressors verbessern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hubkolbenmaschine entsprechend Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausfüh rung finden sich in den Unteransprüchen.
Es wird eine Hubkolbenmaschine zur Verdichtung eines Fluides, insbesondere Um gebungsluft für ein Druckluftsystem eines Kraftfahrzeugs, vorgeschlagen, umfassend ein Zylindergehäuse mit einem Kolbenraum, einen Kolben, der im Kolbenraum auf- und abwärts bewegbar ist, und einen Zylinderkopf mit einer Ventilträgerplatte und ei nem daran befestigten Lamellenventil, wobei das Lamellenventil eine Stützlasche und eine Fixierlasche aufweist und wobei das Lamellenventil mittels einem Federelement im Bereich der Fixierlaschen gegen eine Dichtfläche an der Ventilträgerplatte beweg bar ist. Um die Betriebseigenschaften zu verbessern wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zwischen Zylindergehäuse und Ventilträgerplatte des Zylinderkopfs ein Funkti onselement mit einer Aufschlagfläche angeordnet ist, wobei das Funktionselement eine Dicke zwischen 3 mm und 10 mm aufweist. Die Ausführung als separates Bau- teil mit den Aufschlagflächen hat den Vorteil, dass das Funktionselement sehr leicht austauschbar und/oder an unterschiedliche Bedingungen anpassbar ist. Weiterhin sind sehr leicht weitere Funktionen in das Funktionselement integrierbar.
In einer bevorzugten Ausführung kann weiterhin vorgesehen sein, dass in der Ventil- trägerplatte ein Freiraum mit einer Stützfläche vorgesehen ist, die vorzugsweise der art ausgeführt ist, dass die Stützlasche des Lamellenventils in diesen Freiraum hin einbewegbar ist und sich an der Stützfläche abstützen kann.
Weiterhin können am Funktionselement zumindest zwei Anschlagbereiche mit jeweils einer Anschlagfläche vorgesehen sein. In der Offenstellung des Lamellenventils, in der das Lamellenventil von der Ventilträgerplatte abgehoben ist, wird die Bewegung des Lamellenventils in den Kolbenraum durch die Auflage auf den Anschlagflächen begrenzt. Die Anschlagflächen sind dabei derart angeordnet, dass sich das Lamel lenventil in der maximalen Offenstellung an die Anschlagflächen im Wesentlichen vollflächig anlegen.
In der bevorzugten Ausführung weist der Kolbenraum zwei Raumbereiche auf, wobei der erste Raumbereich vom Zylindergehäuse und der zweite Raumbereich vom Funk tionselement gebildet wird, wobei der Kolben in den zweiten Raumbereich bewegbar ist. Durch diese Ausführung ist es möglich, dass das Funktionselement auch eine größere Dicke aufweisen kann und so die Funktionalität wie auch die Herstellbarkeit verbessert wird.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass an der Ventilträgerplatte eine Führungskante und am Funktionselement eine Stützkante vorgesehen sind, wobei die Stützlasche zwi schen diesen Kanten beweglich gelagert ist. Dabei ist unter beweglich zu verstehen, dass eine Bewegung des Lamellenventils, insbesondere der Stützlasche, möglich ist und ein Längenausgleich stattfinden kann, der bei der Durchbiegung des Lamellen ventils auftritt, wenn sich das Lamellenventil in die Offenstellung bewegt.
Die Stützkante ist zwischen Anschlagfläche und Aufschlagfläche am Funktionsele ment und die Führungskante ist zwischen der Stützfläche und der Dichtfläche an der Ventilträgerplatte angeordnet.
Die Anschlagfläche ist weiterhin im Wesentlichen parallel zur Anschlagfläche anord net, wobei die Flächen einen Abstand zueinander haben, der um 5% bis 20% größer ist als die Dicke des Lamellenventils im Bereich der Stützlasche.
Weiterhin bevorzugt sind die Anschlagfläche und die Aufschlagfläche mit einem Win kel a zwischen 10° und 20° zur Dichtfläche angeordnet sind.
Um die Aufschlagkräfte auf die Aufprallfläche gering zu halten, sind die Dichtflächen parallel zur Aufprallfläche angeordnet, wobei die Flächen ein Abstand zueinander ha ben, der um 5% bis 20% größer ist als die Dicke des Lamellenventils im Bereich der Stützlasche.
Vorzugsweise sind die Stützkante und die Führungskante als abgerundete Kanten ausgeführt. Das Funktionselement kann aus einem Kunststoffmaterial bestehen, wo bei insbesondere ein Polyetheretherketon (PEEK) verwendet werden kann. Ein Kunststoffmaterial reduziert den Verschleiß an Lamellenventil erheblich und kann mit tels eines Spritzgussverfahrens hergestellt werden. Alternativ kann das Funktions element aus einem metallischen Material besteht.
Des Weiteren kann das Funktionselement als Ringelement oder als Zwischenscheibe ausgeführt sein. Bei der Ausführung als Ringelement könne ein für jede Verdich tungsstufe eines Kompressors angepasstes Funktionselement eingesetzt werden. Bei der Ausführung als Zwischenscheibe kann das Funktionselement auch Fluidka nalabschnitte aufweisen, durch die ein Fluidstrom vom Zylindergehäuse zum Zylin derkopf leitbar ist. In einer bevorzugten Ausführung kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Funkti onselement beidseitig Dichtkonturen aufweist, die zusätzliche Dichtelemente zur Trennung von Kolbenraum und Fluidkanälen überflüssig machen. Dichtkonturen kön nen Sicken oder mittels eines aufgetragenen Dichtmittels hergestellte Konturen sein. Nachfolgend wird der Gegenstand der Erfindung anhand der Figuren beschrieben. Die beiliegenden Figuren zeigen im Einzelnen:
Fig.1 Explosionsskizze von oben auf eine Flubkolbenmaschine Fig.2 Explosionsskizze von unten auf die Ventilträgerplatte Fig.3 Detaildarstellung der Anschlagssituation des Lamellenventils Fig.4 Detailansicht auf eine Aufschlagfläche und Anschlagfläche
In Figur 1 und Figur 2 ist jeweils eine Explosionsskizze zu sehen, in denen die Hub kolbenmaschine 1 oder der Kompressor einmal von oben und unten dargestellt ist. Der dargestellte Kompressor ist ein zweistufiger Kompressor mit einer Vorverdichter stufe und einer Nachverdichterstufe.
Der Zylinderkopf 4 setzt sich aus mehreren Bauteilen zusammen, wobei der allge meine Aufbau aus dem StdT im Wesentlichen bekannt ist. Lediglich die Ventilträger- platte 5 und die dazugehörigen Lamellenventile 6a, b unterscheiden sich vom StdT. Jedes der Lamellenventile 6a, b weist eine Stützlasche 7a, b und eine Fixierlasche 8a, b auf und wird mittels einem Federelement 15a, b im Bereich der Fixierlaschen 8a, b gegen die Ventilträgerplatte 5 gedrückt, so dass die Lamellenventile 6a, b in der Schließstellung gegen die Ventilträgerplatte 5 bzw. die Dichtfläche 21 der Ventilträ- gerplatte 5 bewegt werden. Zwischen dem Zylindergehäuse 2 und dem Zylinderkopf 4 ist das Funktionselement 11 dargestellt. Das Funktionselement 11 ist hier als Platte ausgeführt, die neben den Aussparungen für den Kolben 14 auch Fluidkanäle 22 aufweist, durch die Kühlwasser und/oder komprimierte Luft zwischen Zylinderkopf 4 und Zylindergehäuse geleitet wird.
In der Draufsicht auf das Funktionselement 11 sind weiterhin Vertiefungen dargestellt, die einmal zur Aufnahme der Fixierlaschen 8a, b und einmal zu Aufnahme der Stütz laschen 7a, b vorgesehen sind. In Figur 1 sind auch Zentrierstifte zu erkennen mittels denen die Federelemente 15a, b und die Lamellenventile 6 a, b in Position gehalten werden, wie es auch aus dem StdT bekannt ist.
Die Kolbenräume der beiden Stufen setzen sich aus jeweils zwei Raumbereichen zu sammen, wobei die ersten Raumbereich 3a bzw. 3a' jeweils im Zylindergehäuse 2 und die zweiten Raumbereiche 3b bzw. 3b' jeweils im Funktionselement 11 angeord net sind. Die Kolben 14a und 14b bewegen sich somit in beiden Raumbereichen 3a, b bzw. 3a', b'.
Zur Abdichtung der Kolbenräume 3a, b, 3a'b' und der Fluidkanäle 22 zueinander können beidseitig des Funktionselementes 11 Dichtungen, insbesondere Metallsi ckendichtungen, eingesetzt werden, wobei die Dicke einer derartigen Dichtung mit in das Abstandsmaß der Flächen mit eingerechnet werden muss. Alternativ können die Dichtungskonturen auch direkt auf das Funktionselement aufgetragen oder eingear beitet werden.
In Figur 3 wird eine Detaildarstellung der Anschlagssituation des Lamellenventils 6a gezeigt. Zu erkennen ist die Ventilträgerplatte 5 mit einem Ansaugkanal 20, der mit tels dem Lamellenventil 6a gegenüber dem Kolbenraum 3a, b verschlossen ist. Das Lamellenventil befindet sich somit in der Schließstellung, in der es durch das hier nicht dargestellte Federelement 15a gehalten wird. Das Lamellenventil 6 liegt vollflä chig auf der Dichtfläche 21 auf. Im Bereich der Stützlasche 7a ist in der Ventilträgerplatte ein Freiraum 24a vorgese hen in dem eine Stützfläche 12a vorgesehen ist. Die Stützfläche 12a ist in einem Winkel a zu Dichtfläche 21 angeordnet, wobei der Übergangsbereich zwischen den Flächen 12a, 21 durch die Führungskante 16a gebildet wird. Die Führungskante 16a ist vorzugsweise abgerundet. Der Winkel a kann zwischen 10° und 20 ° betragen.
Das Funktionselement 11 weist im Bereich der Stützlasche 7a eine Vertiefung auf in der die Aufschlagfläche 10a und die Anschlagfläche 9a angeordnet sind. Dabei ist die Aufschlagfläche 10a im Wesentlichen parallel zur Dichtfläche 21 angeordnet sind, wobei die Flächen 10, 21 ein Abstand zueinander haben, der um 5% bis 20% größer ist als die Dicke des Lamellenventils 6a im Bereich der Stützlasche 7a. Dieses relativ geringe Übermaß hat den Effekt, dass die Stützlasche 7a eine kleine Bewegung in Hubrichtung machen kann, bevor sie auf die Aufschlagfläche 10a aufschlägt, wenn das Lamellenventil 6a in die Offenstellung bewegt wird.
Die Anschlagfläche 9a ist in einem Winkel a zur Aufschlagfläche 10a bzw. Dichtfläche 21 angeordnet, wobei der Übergangsbereich zwischen den Flächen 10a, 9a durch die Stützkante 17a gebildet wird. Die Stützkante 17a ist vorzugsweise abgerundet. Die Anschlagfläche 9a ist im Wesentlichen parallel zur Stützfläche 12a angeordnet, wobei die Flächen 9a, 12a zueinander einen Abstand haben, der um 5% bis 20% größer ist als die Dicke des Lamellenventils 6a im Bereich der Stützlasche 7a.
Durch diese geometrische Anordnung von Anschlagfläche 9a, und Stützfläche 10a zueinander, Winkel und Abstand, ergeben sich an der Ventilträgerplatte 5 eine Füh rungskante 16a und am Funktionselement 11 eine Stützkante 17a zwischen denen die Stützlasche 7a beweglich gelagert ist.
Der Ablauf im Betrieb des Kompressors wird nachfolgend für eine Verdichterstufe beschrieben: bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 14a wird das Lamellenventil 6a gegen die Dichtfläche 21 gedrückt und verschließt somit den Ansaugkanal 20; bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 14a entsteht eine Saugwirkung, so dass Umgebungsluft über den Ansaugkanal 20 in den Kolbenraum 3a, b gesaugt wird, so dass das Lamellenventil 6a von der Dichtfläche 21 abgehoben wird; - Sobald die Stützlasche 7a auf der Aufschlagfläche 10a aufschlägt und die Strömungskräfte der Umgebungsluft auf das Lamellenventil 6a weiter zunehmen, biegt sich das Lamellenventil 6a durch und wird im Bereich der Stützlasche 7a von der Stützkante 17 a abgestützt; mit stärker werdender Durchbiegung des Lamellenventils 6a kommt es schließlich dazu, dass die Stützlasche 7a mit ihrer Oberseite gegen die
Stützfläche 12a und ihrer Unterseite gegen die Anschlagfläche 9a stößt bzw. an diesen anliegt;
Sobald der Kolben 14a wieder in die Aufwärtsbewegung übergeht, erfolgt eine Belastungsänderung und das Lamellenventil 6a wird im Bereich der Stützlasche 7a an der Führungskante 16a abgestützt bis das Lamellenventil 6a wieder vollflächig auf der Dichtfläche anliegt.
Das geringfügig größere Abstandsmaß von Stützfläche 12a zur Anschlagfläche 10a gegenüber der Dicke der Stützlasche 7a führt dazu, dass die Stützlasche 7a zwi- sehen den Flächen 9a und 12a geführt wird. Weiterhin ändern sich je nach Durchbie gung die Berührungsflächen mit der die Stützlasche 7a an einer der Flächen 9a, 12a anliegt. Die Stützlasche 7a ist somit zwischen der Stützkante 17a und der Füh rungskante 16a beweglich gelagert und auf der Seite der Fixierlasche 8a über die Stifte 25 und das Federelement geführt und in der Bewegung eingeschränkt.
Figur 4 zeigt eine Detailansicht des Funktionselements 11. Zu erkennen ist die Auf schlagfläche 10a und die Anschlagfläche 9a die über die Stützkante 17a verbunden sind. Auf die Darstellung als Ringelement oder sogar als einlegbare Ringsegmente wird hier Aufgrund der gleiche Funktion verzichtet. Bezugszeichenliste
1 Hubkolbenmaschine
2 Zylindergehäuse
3a, b Kolbenraum
4 Zylinderkopf
5 Ventilträgerplatte
6a, b Lamellenventil 7a, b Stützlasche 8a, b Fixierlasche 9a, b Anschlagfläche 10a, b Aufschlagfläche 11 Funktionselement
12a, b Stützfläche 13 Dichtung
14 a, b Kolben 15a, b Federelement 16a, b Führungskante 17a, b Stützkante 18a, b Anschlagbereiche
19 Kolbenring
20 Ansaugkanal 21 Dichtfläche 22 Fluidkanal
23 Kühlkanal
24 Freiraum
25 Stift

Claims

Patentansprüche
1. Hubkolbenmaschine (1) zur Verdichtung eines Fluides, insbesondere Umge bungsluft für ein Druckluftsystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Zylin- dergehäuse (2) mit einem Kolbenraum (3a, b , 3a', b'), einen Kolben (14a, b), der im Kolbenraum (3a, b , 3a', b') auf- und abwärts bewegbar ist, und einen Zylinderkopf (4) mit einer Ventilträgerplatte (5) und einem daran befestigten Lamellenventil (6 a, b), wobei das Lamellenventil (6a, b) eine Stützlasche (7a, b) und eine Fixierlasche (8a, b) aufweist und wobei das Lamellenventil (6a, b) mittels einem Federelement (15a, b) im Bereich der Fixierlaschen (8a, b) ge gen eine Dichtfläche (21) an der Ventilträgerplatte (5) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Zylindergehäuse (2) und Ventilträgerplatte (5) des Zylinderkopfs (4) ein Funktionselement (11) mit einer Aufschlagfläche (10a, b) angeordnet ist, wobei das Funktionselement (11 ) eine Dicke zwischen 3mm und 10mm aufweist.
2. Hubkolbenmaschine (1) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Ventilträgerplatte (5) ein Freiraum (24a, b) mit einer Stützfläche (12a, b) vorgesehen ist.
3. Hubkolbenmaschine (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am Funktionselement (11) zumindest zwei Anschlagbereiche (18a, b) mit jeweils einer Anschlagfläche (9a, b) vorgesehen sind.
4. Hubkolbenmaschine (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenraum (3a, b, 3a' b') zwei Raumbereiche aufweist, wobei der erste Raumbereich (3a, 3a') vom Zylindergehäuse (2) und der zweite Raumbe reich (3b, 3b') vom Funktionselement (11 ) gebildet wird, wobei der Kolben (14a, b) in beide Raumbereiche (3a, b, 3a', b) bewegbar ist.
5. Hubkolbenmaschine (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an der Ventilträgerplatte (5) eine Führungskante (16a, b) und am Funkti onselement (11) eine Stützkante (17a, b) vorgesehen sind, zwischen denen die Stützlasche (7a, b) beweglich gelagert ist.
6. Hubkolbenmaschine (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkante (17a, b) zwischen Anschlagfläche (9a, b) und Aufschlag fläche (10a, b) am Funktionselement (11) und die Führungskante (16a, b) zwi schen der Stützfläche (12a, b) und der Dichtfläche (21) an der Ventilträgerplat te angeordnet sind.
7. Hubkolbenmaschine (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (9a, b) im Wesentlichen parallel zur Stützfläche (12a, b) angeordnet ist, wobei die Flächen (9a, b, 12a, b) ein Abstand zueinander haben, der um 5% bis 20% größer ist als die Dicke des Lamellenventils (6a, b) im Bereich der Stützlasche (7a, b).
8. Hubkolbenmaschine (1) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (9) und die Aufschlagfläche (10) mit einem Winkel a zwischen 10° und 20° zur Dichtfläche (21) angeordnet sind.
9. Hubkolbenmaschine (1) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (21) parallel zur Aufprallfläche (10a, b) angeordnet ist, wobei die Flächen (12a, b, 21) ein Abstand zueinander haben, der um 5% bis 20% größer ist als die Dicke des Lamellenventils (6) im Bereich der Stützla sche (7a, b).
10. Hubkolbenmaschine (1) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (11) aus einem Kunststoffmaterial besteht.
11. Hubkolbenmaschine (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial ein Polyetheretherketon (PEEK) ist.
12. Hubkolbenmaschine (1) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (11) aus einem metallischem Material besteht.
13. Hubkolbenmaschine (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (11) ein Ringelement oder eine Zwischenscheibe ist.
14. Hubkolbenmaschine (1) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das als Zwischenscheibe ausgeführte Funktionselement (11) Fluidkanal abschnitte (22) aufweist, durch die ein Fluidstrom vom Zylindergehäuse (2) zum Zylinderkopf (4) leitbar ist.
15. Hubkolbenmaschine (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenscheibe (11) beidseitig Dichtkonturen aufweist.
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