JPH09502237A - 液体式ガス圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はガス圧縮装置に関し、ハウジング（１０）は分離要素（１２）を有し、分離要素（１２）に沿って、駆動機構により移動されるピストン（１４）は二つの死点位置を通過する。ハウジング（１０）と共にピストン（１４）は、圧縮されたガスを収容するための三つの連続する分離室（III、IV及びＶ）の境界を定め、三段階の圧縮サイクルを備えて、本発明はガス圧縮装置を創作し、そのガス圧縮装置によって、組立及び維持のための低いコストで高い圧縮値が達成可能であり、そのガス圧縮装置は、信頼性を有して作動される。

Description

【発明の詳細な説明】 液体式ガス圧縮機 本発明は、囲壁を有するガスを圧縮する装置に関し、囲壁内には分離要素が配 列され、分離要素に沿ってピストンが案内され、ピストンは駆動部によって移動 されて二つの死点位置を通過する。同様な装置の多数の構想及び実施形態が市場 では利用可能である。実際には二つの構想、つまり、モータによって駆動される 圧縮機又は液体式の／空気式の圧縮機が区別されている。周知のガス圧縮機、い わゆる圧縮機は、必要な出力に依存して大きな設備を必要とし、更に構成が複雑 であり、それゆえ引き続きの組立及び維持のための高い費用に基づく設備及び維 持のための高いコストがもたらされれる。 欧州特許公開第0 193 498 A2号に関する上位概念のガス圧縮装置は、液体式の 装置によってハウジング内で往復されるピストンロッドによって互いに結合され ている三つのピストンで構成され、圧縮機の端部領域の低圧の圧縮ガスを圧縮し 、高圧の圧縮ガスを発生させる。それゆえ周知のガス圧縮機は、装置の片側で交 互に二段階の圧縮サイクルを遂行する。周知の装置の分離要素は、ハウジングの 二つの壁によって形成され、二つの壁の間には、中央のピストンが配列され、任 意の流入する低圧ガスを交互に高圧の圧縮機の室内に放出する。しかしながら、 二段階の圧縮サイクルのために、達成される圧力はそれほど高くない。 欧州特許第0 064 177 B1号に基づく上位概念でない液体式ガス圧縮機では、こ の圧縮機は、最小の三つの圧縮段階を実現するために、長手方向の三つの部分に 分割された圧縮ユニットを有する二つのハウジングを必要とし、つまり、液体式 に作動されるピストンによっ て、及び該液体式のピストンによってそれぞれ制御される一つのピストンをそれ ぞれ有する中央領域の側部にそれぞれ配置された二つの横のガス圧縮領域によっ て、二つの室に分割された中央の領域であり、第一の圧縮ユニットは、第一及び 第三の圧縮段階の両方を含み、第二の圧縮ユニットは、少なくとも第二の圧縮段 階を含む。高圧の達成に必要とされる三段階のガス圧縮サイクルは、密閉部が作 動の安全性に影響を与えるために、それゆえ二つのハウジング、及び互いに分離 されかつ摩耗にさらされる全部で五つのピストンを必要とする。 科学技術のこの段階の点から見て、本発明は、ガス圧縮装置を構想する任務に 基づいており、そのガス圧縮装置によって、高い圧縮値は組立及び維持のための 低いコストで達成可能であり、ガス圧縮装置は安全に作動される。そのような任 務は、請求項１の特徴部分を有する装置によって解決される。 本発明に関する三段階の圧縮サイクルのために、ピストンは、圧縮されたガス を収容するために連続して配列された三つの分離室を限定するという事実のため に、ガスの圧力の増加は、例えば５〜４００ｂａｒである非常に低い圧力から非 常に高い圧力まで、むしろ小さい装置に基づいて容易に実行可能である。更に、 三段階の圧縮方法は、二つの死点位置を通過する一つの往復ピストンのみを使用 することによって可能にされ、本発明に関するガス圧縮機がほんの少しの摩耗部 品で構成され、製造及び維持のための低いコストを達成する効果が保証される。 更に、フェイルセイフ操作が保証される。 本発明におよぶ装置の好適な実施形態に基づいて、連続して配列された分離室 は、それぞれ少なくとも一つの入口及び一つの出口バルブを有し、次の一つの分 離室の適切な入口バルブは、連絡線によ って、その入口バルブに割り当てられた前の分離室の出口バルブに結合される。 このように、三段階の圧縮方法は六つのみのバルブによって実現可能にされ、そ れは、装置が安全に作動されるために効果的である。 入口及び出口バルブは、好適には反対方向に作動する逆止めバルブとして構想 され、好適には出願人の独国実用新案明細書第94 08 660.5 号に記載されている ようないわゆる“ベルノウリ(Bernoulli)バルブ”を使用することによって、各 圧縮段階において対で使用される。わかったこととして、これらの動的に逆転さ せる逆止めバルブは、高圧の線からの任意の反作用に抗して殆ど影響を受けず、 圧縮機のフェイルセイフ操作を保証する。示された“ベルノウリバルブ”は、一 方では損傷を最小に維持し、他方ではバルブを制御するために、例えばカムシャ フトである、外部の装置を必要としない。 本発明に関する装置の他の好適な実施形態では、分離要素は、ピストンを駆動 するために、互いに分離された二つの液体供給部で構成され、可変の容積の液体 の室の各端部の一方の側は、密閉部によって互いから分離されかつピストンによ って分離される。装置のいわゆる“固定子”としても考えられる不動の分離要素 により、それゆえ液体の進入はその内部を通じて向けられ、従って分離要素の外 側の周囲に沿ったピストンの運動に決して障害をもたらさず、そのピストンは“ 浮動(flying)ピストン”とも呼ばれる。好適な液体は作動油である。しかしなが ら、同様の効果を達成するために、空気式の駆動部が、圧縮機の特有の適用のた めに液体式の駆動部の代わりをすることが可能である。 上述されたピストンの内部の液体の制御は、二重作動シリンダの型式を構成し 、固定子は、ピストンロッド及び浮動ピストンの機能と、従来は不動であるシリ ンダのブッシュの機能を執る。この結果、 他の周知のシリンダと比較して“反対の”モードの作動がもたらされ、固定子及 び浮動ピストンが互いに関して移動できない効果がもたらされ、浮動ピストンは ハウジングに関してのみ移動される。それゆえ、大体において問題を生じてしま う、案内のために必要な密閉位置は減少される。更に、反作用力は固定子に影響 を及ぼさず、しばしば従来のシリンダに使用される締付ボルトは排除される。浮 動ピストン自体は、本発明に関する装置内の圧力によって加重され、従来のシリ ンダに発生するピストンの曲げ応力をなくすための設計寸法を減少させる。 本発明に関する装置の特に好適な実施形態では、ピストンの内部は減圧溝によ って雰囲気に結合可能であり、好適には減圧凹部は雰囲気の圧力まで減少され、 減圧凹部の境界は、分離要素、ピストン及びハウジングによって形成される。雰 囲気へのこの圧力の放出のために、本発明に関する装置のオイル及びガスの側は 、信頼性を有して互いに分離される。可能性のあるオイルの漏れは直接タンクに 戻され、減圧が行われることによって、現存するガスの圧力は常に高く維持され る。 本発明に関する装置の他の特に好適な実施形態では、往復ピストンは、ピスト ンの位置を示す指示装置を有する制限装置を具備し、制限装置は、二つの死点の 位置の一方に位置する際に、ピストンの運動を逆にする限界スイッチを有する切 り換え装置と共に作動する。この実施形態は、三つの機能である、制限装置、ピ ストンのためのピストン表示装置及びピストンの制御を、装置の中央位置の一つ のユニット内に実現し、そのことはサイズを小さくするために有益である。 本発明に関する装置の好適な実施形態では、特有の分離室で作動するピストン のピストン領域は、前の圧縮段階のピストン領域より も小さく設計され、圧力のレベルを増加させる。上述された分離又は圧縮室の領 域の比率は、駆動装置の液体又はオイルの圧力に加えて、圧縮機の最大の達成可 能な最終的な圧力を決定し、圧縮機内では、最大の最終の圧力に到達する際に、 ピストンが選択された段階の領域の比率に基づいて容易に不動のままにされ、圧 力や温度による過剰な負荷を確実に減少させる。 本発明に関する装置の他の好適な実施形態では、少なくとも幾つかの連絡線は 、熱交換器に結合される。これにより、圧縮の際に圧縮機によって発生される熱 が消散可能にされることが保証され、そのことは、装置の安全な作動に有益であ る。 本発明に関する装置の他の好適な実施形態では、冷却液は、分離要素の減圧溝 を通じてピストンの内部まで及び／又は減圧凹部まで供給可能である。これによ り、圧縮の際にピストンの領域内で発生された熱が容易に消散されることが保証 される。 本発明に関する装置の特に好適な実施形態では、無限のガス放出は、液体の室 に供給される液体の容積の制御によって、好適にはポンプ及び／又は減圧バルブ によって選択可能である。それゆえ、圧縮機のガスの放出は、一方ではポンプの 選択可能な移動容積を設置することによって、更に又は一方では可変の減圧バル ブを設置することによって、供給される液体の容積を制御することにより、圧力 レベルにかかわらず無限に制御されることが可能になる。他の便利な点は、ピス トンの両方の死点位置での切り換え時間を需要に従って延長して制御されること であり、流量が少ないときでさえも高い効率が保証される。 本発明に関する装置は、好適には内部ガス圧縮装置に使用され、圧縮されたガ スの容積を高圧装置まで供給し、高圧に圧縮されたガスの容積を蓄圧器に貯蔵し 、射出成形の際には、型に必要なガスの 容積が蓄圧器から選択可能である。わかることとして、内部ガス圧縮装置は、以 前の周知の圧縮機よりも、本発明に関する装置によってのほうがより経済的に運 転されることが可能になる。射出成形工程のための特性を有する、蓄圧器からの 必要な高圧に圧縮されたガスの容積を選択することによって、任意の射出成形装 置の円滑な作動が可能になる。 以下、次の図面に基づいて本発明に関する装置が説明される。 図１は、圧縮機の長手方向の断面図であり、 図２は、図１の図面に比べて９０°の角度オフセットして示された圧縮機の長 手方向の断面図であり、 図３は、図１に基づく圧縮機の適切な図面であり、 図４は、図２に基づく圧縮機の適切な図面であり、 図５は、図１の矢印Ｘ方向の圧縮機の図面であり、 図６は、図１の矢印Ｙ方向の圧縮機の図面であり、 図７は、図３のｚ−ｚ線に沿って切断された長手方向の断面図であり、 図８〜９は、熱交換器の長手方向の断面図及び図面及び／又は図８の矢印Ｗ方 向の図面としての部分的な熱交換器の図面であり、 図１０〜１１は、二つの死点の位置のピストンの図を示す本発明に関する装置 の原理の図面であり、 図１２は、装置の室Ｉ−Ｖで発生する幾つかの容積及び圧力の図を示し、 図１３は、本発明に関する圧縮機が使用された、内部ガス圧縮装置の配置図の 図面である。 図１に示される本発明に関する装置は、全体としては１０で示されるが幾つか の部分を有するハウジングを示す。図１の図面に関し、分離要素１２は、装置の 下部の半分にかつハウジング１０内に含ま れる。往復ピストン１４は、分離要素１２に沿って案内され、三段階の圧縮サイ クルの際に二つの死点位置を通過し、互いに連続してハウジング１０と一列に配 列された三つの分離室III、IV、及びＶの境界を形成し、好適には窒素ガスであ る、圧縮されたガスが収容される。 連続して配列するために、分離室III、IV、及びＶは、三つの入口バルブ１６ ａ、ｂ及びｃと三つの出口バルブ１８ａ、ｂ、ｃを有し、一つのバルブ対１６ａ 、１８ａは第一の入口及び／又は圧縮段階の一部であり、他のバルブ対１６ｂ、 １８ｂは第二の入口及び／又は圧縮段階の一部であり、バルブ対１６ｃ、１８ｃ は第三の入口及び／又は圧縮機の圧縮段階の一部である。図１に特に示されるよ うに、各入口バルブ１６ｂ、１６ｃは、図１には略図としてのみ示されている、 連絡線２０を通じて、上述した分離室III及び／又はIVの適切な出口バルブ１８ ａ及び／又は１８ｂに結合される。二つの連絡線２０に加えて、入口バルブ１６ ａに結合された入口線２２は低圧のガスに使用可能であり、出口バルブ１８ｃに 結合された出口線２４は、更なる使用のために圧縮機から高圧に圧縮されたガス を伝達するために配列される。 分離要素１２は、ピストン１４を駆動するために、液体、つまりは作動油の二 つの分離した供給線２６ａ、ｂを有し、それぞれ供給線２６ａ、ｂは、容積が可 変の液体及び／又はオイルの室Ｉ、IIの一方の側部２８ａ、ｂが端部になってお り、室Ｉ、IIは、密閉部３０によって互いに分離され、境界は、ピストン１４及 び分離要素１２によって形成される。密閉部３０は、分離要素１２の外周の周り に長手方向に配列された分離ビードによって形成され、分離要素１２に沿って、 詳細には説明されない従来の密閉リングが配列される。 圧縮機の下部側の周りに配列された減圧凹部VIは、分離要素１２、ピストン１ ４及びハウジング１０によって形成される。減圧凹部VIは、特に図７に示される ように、三つの横の凹所３２により雰囲気に結合されることによって雰囲気の圧 力に維持され、三つの横の凹所３２は、ハウジング１０の四つの長手方向のウェ ブ３４によって形成される。凹所３２が、長手方向のウェブ３４に確実に結合さ れている貝殻の型式のハウジング部分３６によって覆われているにもかかわらず 、そのようなカバーは耐圧式ではなく、減圧凹部VI内は雰囲気の圧力にされる。 他の特有の減圧凹部VIIは、ピストン１４の内部に形成され、減圧溝３８によっ て雰囲気に連絡され、減圧凹部VII内も雰囲気の圧力にされることが保証される 。特には図６に示されるように、上述された減圧溝３８は、雰囲気の方に向けら れた端部の位置で、二つの溝部分３８ａ、ｂに分割可能である。 特には図２〜４及び７に示されるように、往復ピストン１４は、ピストン１４ の位置を示す指示装置４２を有する制限装置４０を有し、制限装置４０は、（図 示されない）切り換え装置によって、ピストン１４のストローク方向の反対方向 に配列された二つの限界スイッチ４４に結合され、二つの死点位置でピストンの ストローク方向を変更するのに使用される。 特には図１及び２に示されるように、圧縮機の個々の室Ｉ〜VIIは、ここでは 詳細に説明されない従来の滑動密閉部によってそれぞれ分離される。詰まり及び かしぎを防止するために、任意の大きいストロークを有する装置の唯一の構成要 素であるピストン１４は、互いにかなり離れて配列された二つの位置で、案内テ ープ４６によって案内される。それゆえ、一方では、ピストン１４の案内機構は 、ハウジング１０に抗して室III及びIVの間に配列され、ピストン１４の第二の 案内機構は、分離要素１２の外部の円筒形の周囲に沿って配 列される。他の第三の又は中央の案内機構は、密閉部３０及び分離要素１２及び 凹部Ｉ及びIIによって形成されたピストン１４の内側の周囲の間に存在する。製 造中、それゆえ特に重要なこととして、案内機構の品質、つまり一方ではピスト ン１４のストローク領域とオイルの圧力室IIとの同心、他方では分離要素１２の 長手方向の軸に対するハウジングの長手方向の軸の整列を達成するために、二つ の公差が決定される。分離要素１２を確実に取着するために、この整列は、端部 キャップ４８によって、及び５０で示されるいわゆる“スツベ（Ｓｔｕｗｅ）摩 擦結合部”（シュリンクフィット（ｓｈｒｉｎｋ−ｆｉｔ）ディスクＨＳＤ５０ ）によって正確に設置可能である。 ハウジング１０の脚部を形成する端部キャップ４８の反対側では、頭部５２は 、逆止めバルブ１６ｃ及び１１８ｃを保持するブラケット５４を支持する、ハウ ジングの他の部分として存在する。逆止めバルブのブラケット５４は、特には図 ３に示されるような、全ての逆止めバルブ１６、１８に使用される標準化された 構成要素である。頭部５２は、ピストン１４の円筒形の延長部５８内に係合する 中央の穴５６を有し、円筒形の延長部５８は、中央に配列されたポケット６０を 有する。延長部５８の長さは、ピストンが下部に位置する際に、延長部５８がま だ円筒形又は中央の穴５６に係合しているように寸法が決定される。 第一の好適なピストン領域６２は、図１に示されるピストン１４の面によって 形成され、更に案内テープ４６の領域内のピストン１４の外側の周囲によって、 及び円筒形の延長部５８の外側の周囲によって横に限定される。第二の好適なピ ストン領域６４は、ピストン１４の段として頂部の案内テープ４６の下方に配列 され、更にピストン１４の外側の周囲によって、及び室IVの領域内のハウジン グ１０の内側の周囲によって半径方向に限定される。第三のピストンの表面６６ は、延長部５８の先端によって形成され、延長部５８の外側の周囲によって半径 方向に限定される。上昇する圧力で圧縮する際に、各分離室III、IV、Ｖで作動 するピストン１４のピストン領域６２、６４、６６は、それぞれ前の圧縮段階の ピストン領域よりも小さい。第一のピストン領域６２は、それゆえ第二のピスト ン領域６４よりも大きく、更に第二のピストン領域６４は、第三のピストン領域 ６６よりも長い。 分離室III、IVによって限定され、バルブ１６ａ、１８ａ及び１６ｂ、１８ｂ をそれぞれ収容する一対のブラケット５４を端部に有するハウジング１０の部分 は、端部の位置で雰囲気に抗して適切な密閉部によって耐圧式に密閉され、それ は、横の凹所３２を有する、図１に示されたハウジングの下部の部分の、上述さ れたような場合と異なる。（図示されない）冷却液は、分離要素１２の圧力解放 溝３８を通じてピストン１４の内部VIIまで、及び可能性としては他の減圧され た凹部VIまで供給可能である。減圧された凹部VI及びVIIのために、圧縮機のオ イル及びガスの側は安全に分離される。同時に、最小の移動部分は、室VIIによ ってピストン１４のために到達され、その場合、以前の方法から周知の、移動さ れる部分の高い慣性によって発生する問題が減少される。最も高い温度にさらさ れるピストン１４の圧縮された内側に、減圧穴３８を通じて冷却液が導入される ことによって、冷却液は、直接効果的にされることが可能である。圧縮機の最大 の効果を達成するために、圧縮率、凹部、及び個々の段階の効果がそれに応じて 構想される。特には図２に示されるように、意図的に、圧縮機が作動する際に移 動する指示装置４２は、ハウジング１０の外側の周囲に確実に結合された透明の キャップ６８によって覆われる。与圧を変更する際、及び圧力が供給 線２６ａ、ｂを通じて解放する際、液体の室II及び／又はＩは、選択的に作動油 が満たされる、及び／又はオイルは放出され、軸方向にピストン１４を往復させ る。これにより、シリンダ１４の両方の死点位置の頂部及び下部の限界スイッチ ４４に、選択的に近接する又は接触する制限装置４０の指示装置がもたらされ、 制限装置４０の指示装置は、（図示されない）切り換え装置の一部分であるため に、続いて作動油の供給の逆転、及び／又は液体室Ｉ、IIへの及びそこからの放 出のきっかけとなる。特には図７に示されるように、指示装置４２は、二つの中 空の型式の頸部で構成され、締結装置及びあり型ロック（dovetail lock）によ ってシステムの外側の周囲に締結される。ピストンは、続いて二つのＰＴＦＥ（ ポリ四フッ化エチレン）ディスクによって四つの長手方向の開口部３２に案内さ れる指示装置４２によって案内される。これにより、ピストンの半径方向の運動 は確実に防止される。 それぞれ一つの熱交換器７２は、連絡線２０に含まれることが可能であり、冷 却液として機能しかつ圧縮の際に発生したガスからの存在する熱を消散する。図 ８及び９に示されるような、この目的で使用する熱交換器は、熱交換器７２への 及び／又はそこからのガス入口及び／又は出口として機能する、適切な連絡線２ ０に結合される結合位置７４ａ、ｂを有する。特には図８に示されるように、ガ スは、熱交換器７２内のコイル７６を通じた熱交換器７２を通過され、更に結合 部７８によって熱交換器７２内に通された及びそこから放出された、逆流システ ムの水によって冷却される。適切な熱交換器は、専門家には十分周知であり、そ れゆえ詳細には説明されない。熱交換器７２によって冷却されたガスは、続いて 再び、適切な連絡線２０を通じて更なる圧縮のために、圧縮機に使用可能にされ る。（図２の）計測位置７９は、装置を調節する圧力計の結合のた めに、分離室III、IVのハウジング１０の頭部５２及び中央部に配列される。そ のようなゲージは、必要な場合には、更に装置の他の位置に結合可能である。 以下、本発明に関する装置は、図１０〜１２に基づいて詳細に説明され、装置 は、良好にかつ明快に説明されるために概略のみ示される。しかしながら、概略 の説明もまた、図１〜９に示された圧縮機に当てはまる。図１２は、室Ｉ〜Ｖの 容積及び圧縮率を示し、垂直の破線の間の図１２の左側に示された割合は、図１ １に示された下部の死点から図１０に示された頂部の死点までのピストン１４の 切り換えを示し、更に次の垂直の破線までの図１２の右側のグラフは、図１０及 び図１１の説明に基づく切り換え処置を示す。互いに離れて配列された二つの外 側の垂直の破線の間の図１２の全説明は、それゆえ二つの連続する死点位置の間 のピストン１０の一ストロークに言及し、従って三段階の圧縮サイクルを形成す る。このサイクルの完了後、図１２の右側の端部に新たに示された新しいサイク ルが開始する。 液体の室Ｉは、供給線２６ｂを通じて圧縮されることによって作動油で満たさ れ、ピストン１４を図１１に示される左側の死点又は端部位置から図１０に示さ れる右側の端部位置まで移動させる。ピストン１４の右側の端部位置への移動の 際、例えば窒素ガスであるガスは、入口線２２及び逆止めバルブ１６ａを通じて 、５ｂａｒの圧力のタンクから低圧室III内に進入する。 ピストン１４のこのストロークの間に、液体の室IIの容積及び圧力はゼロに減 少され、室II内の液体は、供給線２６ａを通じて放出される。更に、中間圧力室 IVのガスは、高圧室Ｖの出口バルブ１８ｂ及び入口バルブ１６ｃを通される。こ の結果、図１２の左側に示される室IVの圧縮サイクルがもたらされ、ガスは室Ｖ に進入す る。切り換え装置の限界スイッチ４４による連続する切り換えの間に、ピストン １４は、図１０に示される位置から移動して、図１１に示されるような前の頂部 の死点位置まで戻る。このストロークは、供給線２６ａを通じて室II内に注入さ れる液体によって達成され、室Ｉは供給線２６ｂによって減圧される。 この繰り返し移動の間に、室IIIのガスは、圧縮され、更に圧力の下で、出口 バルブ１８ａ、連絡線２０及び入口バルブ１６ｂを通じて中間圧力室IVまで通さ れる。それゆえこの結果、室IVの入口サイクルは、図１２の右側に示されるよう になる。更に、高圧室Ｖの圧縮サイクルが存在し、圧縮されたガスの容積は、切 り換えの後の第二段階の間に圧縮機から、出口バルブ１８ｃ及び線２４によって 放出される。続いて放出されたガスは、困難なく４００ｂａｒのレベルまで再び 圧縮可能である。窒素ガスに加えて、圧縮機は、空気の圧縮にも適切である。三 段階の圧縮及び吸入サイクルの完了後に、上述されたような他のサイクルが開始 する、つまり、ピストン１４は、再び図１１に示される位置から図１０に示され る位置まで移動する。凹部VI及びVIIが好適に圧縮される、つまり一定の圧力を 有するために、これらの圧縮サイクルは図１２の説明には示されなかった。（図 示されない）向かい合った逆止めバルブは、切り換えを促進するために供給線３ ８ａ、ｂに使用可能である。 図１３に基づき、以下の説明は、内部ガス圧縮装置のための図１〜１２に基づ く装置に使用され、本発明の説明に必要な場合に限り、他の周知な内部ガス圧縮 装置は説明される。圧縮機のガスの放出は、液体の室Ｉ、IIに供給される液体の 容積の制御によって無限に変更可能である。この目的のために、無限に変更可能 な液体式ポンプ８０及び／又は調整可能な減圧バルブ８２が使用可能である。圧 縮機のガス側の最終的な圧力は、入口圧力及び圧縮室III〜Ｖの比率に のみ依存し、最終的な圧力は、入口の圧力によって制御される。液体の室Ｉ〜II の切り換えは、（図示されない）切り換え装置の限界スイッチ４４によって制御 可能な４／３方向(way)のバルブ８４によって制御される。 高圧まで圧縮されるガスの容積は、連絡線２４を通じて、例えば液体式の蓄圧 器である、蓄圧器８８まで運搬され、連絡線２４は、従来の構想の逆止めバルブ ８６によって締結される。ガスは蓄圧器８８に貯蔵され、射出成形工程の型９０ に必要な任意のガスの容積が選択可能である。それゆえ、図１３に説明される内 部ガス圧縮装置は、液体式の蓄圧器８８によって射出成形品に連続してガスを提 供することを容易にし、圧縮機は、室IIIを充填するための窒素ボトル９２から の供給線２２によってガスが供給される。本発明の圧縮機の小さい寸法及び低い 製造コストのために、特に好適には、任意の型式の内部ガス圧縮装置が使用可能 である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年３月１５日 【補正内容】 明細書 本発明は、囲壁を有するガスを圧縮する装置に関し、囲壁内には分離要素が配 列され、分離要素に沿ってピストンが案内され、ピストンは駆動部によって移動 されて二つの死点位置を通過する。同様な装置の多数の構想及び実施形態が市場 では利用可能である。実際には二つの構想、つまり、モータによって駆動される 圧縮機又は液体式の／空気式の圧縮機が区別されている。周知のガス圧縮機、い わゆる圧縮機は、必要な出力に依存して大きな設備を必要とし、更に構成が複雑 であり、それゆえ引き続きの組立及び維持のための高い費用に基づく設備及び維 持のための高いコストがもたらされれる。 欧州特許公開第0 193 498 A2号に関する上位概念のガス圧縮装置は、液体式の 装置によってハウジング内で往復されるピストンロッドによって互いに結合され ている三つのピストンで構成され、圧縮機の端部領域の低圧の圧縮ガスを圧縮し 、高圧の圧縮ガスを発生させる。それゆえ周知のガス圧縮機は、装置の片側で交 互に二段階の圧縮サイクルを遂行する。周知の装置の分離要素は、ハウジングの 二つの壁によって形成され、二つの壁の間には、中央のピストンが配列され、任 意の流入する低圧ガスを交互に高圧の圧縮機の室内に放出する。しかしながら、 二段階の圧縮サイクルのために、達成される圧力はそれほど高くない。 欧州特許第0 064 177 B1号に基づく上位概念でない液体式ガス圧縮機では、こ の圧縮機は、最小の三つの圧縮段階を実現するために、長手方向の三つの部分に 分割された圧縮ユニットを有する二つのハウジングを必要とし、つまり、液体式 に作動されるピストンによって、及び該液体式のピストンによってそれぞれ制御 される一つのピストンをそれぞれ有する中央領域の側部にそれぞれ配置された二 つ の横のガス圧縮領域によって、二つの室に分割された中央の領域であり、第一の 圧縮ユニットは、第一及び第三の圧縮段階の両方を含み、第二の圧縮ユニットは 、少なくとも第二の圧縮段階を含む。高圧の達成に必要とされる三段階のガス圧 縮サイクルは、密閉部が作動の安全性に影響を与えるために、それゆえ二つのハ ウジング、及び互いに分離されかつ摩耗にさらされる全部で五つのピストンを必 要とする。 この型式のガス圧縮機は、駆動装置によって段階の間に移動可能なピストンを 有する米国特許第第A-4 345 880 号から周知であり、そのピストンは、四段階の 圧縮方法を容易にする。液体式に作動されるシリンダは分離要素として作用し、 分離要素に沿って、ピストンは案内されてハウジング／ブッシュ内を移動し、更 に作動するピストンは、液体式のシリンダを、容積が可変の二つの液体の室に細 分し、その容積は液体の圧力と共に作用されることが可能であり、液体の圧力は 、互いに離れて配列された二つのガイドの間で分離要素を交互に移動させる影響 を有する。液体式のシリンダとして構成された分離要素の移動可能なハウジング の部分は、圧縮するピストンの駆動のために、分離要素に確実に結合され、その シリンダは、分離要素を、円筒形の密閉されたカバー表面で包囲し、その際、そ こからの幾つかの距離はそのままにされる。この構成のために、周知のガス圧縮 機は、特に横方向に大きな装置を必要とし、更に移動可能な構成要素によって発 生される摩耗にさらされる多数の部品のために、使用中の安全性は悪い影響を受 け、更に増加された維持費用が必要とされる。 科学技術のこの段階の点から見て、本発明は、ガス圧縮装置を構想する任務に 基づいており、そのガス圧縮装置によって、高い圧縮値は組立及び維持のための 低いコストで達成可能であり、ガス圧縮 装置は安全に作動される。そのような任務は、請求項１の特徴部分を有する装置 によって解決される。 三段階の圧縮サイクルのための本発明に関する事実のために、ピストンは、圧 縮されるガスを収容する、連続して配列された三つの分離室を限定し、ピストン の駆動のための両方の液体の室は、ピストン及び分離要素によって限定され、分 離要素は装置内に不動に配列され、更に極端に小さい装置によって、更なる問題 、つまりフェイルセイフの問題なしで、例えば５ｂａｒから４００ｂａｒである 、非常に低い値から非常に高い値までガスの圧力を増加させることが可能である 。更に、不動の分離要素のために、本発明に関するガス圧縮機は、磨耗にさらさ れる移動可能な構造体の部品をほどんど有さず、その結果、使用中の安全性に加 えて、製造及び維持のためのコストが低くされる。 従って、装置の“固定子”としてもみなされることも可能な、不動の分離要素 により、装置の内部を通じて直接液体が供給され、“自由ピストン”又は“浮動 ピストン”と呼ばれることも可能な、分離要素の外部の周囲に沿うピストンの運 動は、途中で妨害されない。好適には圧縮オイル／作動油が液体として使用され 、しかしながら、空気式の駆動部が圧縮機の特有の適用に適合されることも可能 であり、液体式の駆動部が置き換えられる。 上述されたピストンの内部の液体の制御は、二重作動シリンダの型式を構成し 、固定子は、ピストンロッド及び浮動ピストンの機能と、従来は不動であるシリ ンダのブッシュの機能を執る。この結果、他の周知のシリンダと比較して“反対 の”モードの作動がもたらされ、固定子及び浮動ピストンが互いに関して移動で きない効果がもたらされ、浮動ピストンはハウジングに関してのみ移動される。 それゆえ、大体において問題を生じてしまう、案内のために必要な密 閉位置は減少される。更に、反作用力は固定子に影響を及ぼさず、しばしば従来 のシリンダに使用される締付ボルトは排除される。浮動ピストン自体は、本発明 に関する装置内の圧力によって加重され、従来のシリンダに発生するピストンの 曲げ応力をなくすための設計寸法を減少させる。 本発明に関する装置の一つの好適な実施形態では、分離室を連続して結合する ために、これらの室は少なくとも一つの入口及び出口バルブを有し、連絡線によ って形成された連鎖内の連続する次の一つの分離室の関連する入口バルブは、そ れと関連する前の分離室の出口バルブと結合される。この方法では、三段階の圧 縮工程が六つのバルブのみで実現可能であり、その結果、この装置の使用中の安 全性及び信頼性がもたらされる。 本発明に関する装置の特に好適な実施形態では、ピストンの内部は減圧溝によ って雰囲気に結合可能であり、好適には減圧凹部は雰囲気の圧力まで減少され、 減圧凹部の境界は、分離要素、ピストン及びハウジングによって形成される。雰 囲気へのこの圧力の放出のために、本発明に関する装置のオイル及びガスの側は 、信頼性を有して互いに分離される。可能性のあるオイルの漏れは直接タンクに 戻され、減圧が行われることによって、現存するガスの圧力は常に高く維持され る。 請求の範囲 １．分離要素（１２）が配列されたハウジング（１０）を具備し、該分離要素 （１２）に沿って、駆動機構によって移動可能なピストン（１４）が案内され、 前記ピストンは、二つの死点位置を通過し、三段階の圧縮サイクルのために、圧 縮されるガスを収容する前記ピストン（１４）は、前記ハウジング（１０）と共 に、連続して結合された三つの分離室（III、IV、Ｖ）を限定し、更に前記ピス トン（１４）の駆動のために、前記分離要素（１２）は、液体のための二つの分 離した供給線（２６ａ、２６ｂ）を有し、続いて一つの端部（２８ａ、２８ｂ） を備えた該供給線（２６ａ、２６ｂ）は、容積が可変の液体の室（Ｉ、II）内で 開放し、更に前記供給線（２６ａ、２６ｂ）は、密閉部（３０）によって互いに 分離される、ガス圧縮装置において、前記二つの液体の室（Ｉ、II）は、前記ピ ストン（１４）及び前記分離要素（１２）によって限定され、更に前記分離要素 は前記装置内に不動に配列されることを特徴とする装置。 ２．前記分離室（III、IV、Ｖ）を連続して結合して配列するために、続いて 前記室は、少なくとも一つの入口バルブ（１６ａ、ｂ、ｃ）及び一つの出口バル ブ（１８ａ、ｂ、ｃ）を有し、更に連続するそれぞれ次の一つの分離室（IV、Ｖ ）の入口バルブ（１６ｂ、ｃ）は、前の分離室（III、IV）と関連する出口バル ブ（１８ａ、ｂ）に、連絡線（２０）によって結合されることを特徴とする請求 項１に記載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．分離要素（１２）を有するハウジング（１０）を具備し、該分離要素（１ ２）に沿って、移動するピストン（１４）が、駆動機構によって案内され、二つ の死点位置を通過する、ガス圧縮装置において、三段階の圧縮サイクルで、圧縮 されるガスを収容するピストン（１４）は、前記ハウジング（１０）と共に、連 続して配列された三つの分離室（III、IV、Ｖ）の境界を形成することを特徴と する装置。 ２．前記分離室（III、IV、Ｖ）は、連続して配列するために、少なくとも一 つの入口バルブ（１６ａ、ｂ、ｃ）及び一つの出口バルブ（１８ａ、ｂ、ｃ）を 具備し、更に次の分離室（IV、Ｖ）の各入口バルブ（１６ｂ、ｃ）は、連絡線（ ２０）によって、前の分離室（III、IV）の出口バルブ（１８ａ、ｂ）に結合さ れることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３．前記ピストン（１４）を駆動する前記分離要素（１２）は、変更可能な容 積の液体の室（Ｉ、II）に供給線（２６ａ、ｂ）を具備し、該液体の室（Ｉ、II ）は、密閉部（３）によって互いに抗して分離され、該液体の室（Ｉ、II）の境 界は、前記ピストン（１４）及び前記分離要素（１２）によって形成されること を特徴とする請求項１又は２に記載の装置。 ４．前記ピストン（１４）の内部（VII）は、減圧溝（３８）によって雰囲気 に結合可能であり、更に好適には雰囲気の圧力に維持される減圧凹部（VI）の境 界は、前記分離要素（１２）、前記ピストン（１４）及び前記ハウジング（１０ ）によって形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つの項に記載 の装置。 ５．前記往復ピストン（１４）は、該ピストン（１４）の位置を 表示する指示装置（４２）を有する制限装置（４０）を具備し、該制限装置（４ ０）は、限界スイッチ（４４）を有する切り換え装置に結合され、二つの死点位 置で前記ピストン（１４）のストロークの方向を切り換えることを特徴とする請 求項１〜４に記載の装置。 ６．圧力が増加する際に、各分離室（III、IV、Ｖ）で作動する前記ピストン （１４）の領域（６２、６４、６６）は、前の段階の前記ピストンの領域よりも 小さいことを特徴とする請求項１〜５に記載の装置。 ７．前記連絡線の少なくとも一部分は、熱交換器（７２）に結合されることを 特徴とする請求項２〜６に記載の装置。 ８．冷却液は、前記分離要素（１２）の前記減圧溝（３８）を通じて、前記ピ ストン（１４）の前記内部（VII）まで、及び／又は前記減圧凹部（VI）内まで 供給可能であることを特徴とする請求項４〜７に記載の装置。 ９．ガスの放出は、好適にはポンプ（８０）及び／又は減圧バルブ（８２）に よって前記液体の室（Ｉ、II）に供給される液体の容積が制御されることによっ て、無限に変更可能であることを特徴とする請求項３〜８に記載の装置。 １０．高圧に圧縮されるガスの容積は蓄圧器（８８）に貯蔵可能であり、該蓄 圧器（８８）から、必要なガスの容積が、射出成形工程の型（９０）のために選 択可能である、内部ガス圧縮装置としての、請求項１〜９に記載の装置の使用方 法。