WO2017102472A1 - Zylinderkopf für mehrstufigen kolbenverdichter - Google Patents

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Voith Patent GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B49/02—Stopping, starting, unloading or idling control
    • F04B49/03—Stopping, starting, unloading or idling control by means of valves
    • F04B49/035—Bypassing

Definitions

  • the invention relates to a cylinder head for a multi-stage reciprocating compressor, which is suitable for compressing a compressible working medium, in particular air, for use in a compressed air supply device in a motor vehicle.
  • Piston compressor or compressor or air compressor serve the compression of gases, eg. As air, which is used as a working medium for operating various units.
  • Compressors are used, inter alia, in motor vehicles. In operation, such compressors are used, for example, so that a compressed air tank is filled with compressed air until a predetermined pressure level is reached.
  • a multi-stage reciprocating compressor essentially consists of a base body, in which reciprocating pistons are arranged, and a cylinder head with valves and cooling channels.
  • ambient air is sucked in through an inlet channel, a suction chamber and valves in the working space of the first compressor stage, compressed and then passed through an intermediate channel in a further or subsequent working space of a compressor stage and further compressed there.
  • the compressed air is then passed through an air treatment unit or control unit in the compressed air tank.
  • the drive of the compressor is performed by the drive motor of the vehicle.
  • no switchable coupling is provided between the drive motor and the compressor so that the compressor is constantly driven, which represents an energy loss or an increased fuel consumption in non-delivery mode.
  • an idle valve is provided, which is arranged between the suction chamber and working space of the first compressor stage.
  • a bypass is opened so that air conveyed by the compressor flows back into the suction chamber.
  • the compressor itself then runs in idling mode.
  • One of the objects of the invention is to propose a cylinder head for a multi-stage reciprocating compressor which further improves the idling characteristics of the reciprocating compressor. According to the invention this object is achieved with a cylinder head according to claim 1 and a multi-stage piston compressor according to claim 1 1. Further advantageous embodiments and preferred variants of the solution are described in the subclaims dependent thereon.
  • a cylinder head for a multistage piston compressor for compressing a compressible working medium comprising a cylinder head upper part, a cylinder head lower part and a valve seat plate.
  • a valve seat plate of the inlet and outlet valves are arranged, via which a working space of a first compressor stage and a working space of a subsequent compressor stage can be filled or emptied.
  • Portions of the cylinder head form a suction chamber which has a working medium inlet.
  • a bypass opening in the valve seat plate is provided, via which the working space of the first compressor stage can be connected to the suction chamber, wherein an idle valve is provided in the connection.
  • a second bypass opening is provided in the valve seat plate, via which the working space of the following Coming compressor stage is connected to the suction chamber.
  • the cylinder head is intended in particular for a reciprocating compressor, as used in motor vehicles.
  • the suction chamber is connected to the ambient air or the vehicle filter air via the working medium inlet.
  • the idle valves When the idle valves are open, the displacements of the compressor stages are connected to the environment via the bypass openings and the suction chamber. This ensures that the piston compressor in idle mode, a defined reduction in power, even if the pressure line remains under pressure.
  • a single idle valve can be assigned to both bypass openings.
  • each bypass opening is assigned an idle valve.
  • the bypass openings could also be switched, opened and closed independently of each other.
  • the idle valves can be positioned in the cylinder head and the control of the valves can be pneumatic. If the idle valves integrated in the cylinder head, the idle valves may include a closing body which is movable against a sealing surface which surrounds the bypass openings.
  • the idle valves may comprise a spring which hold the closing body in a closed position, wherein the spring of the individual idling valves may be designed differently. As a result, for example, with simultaneous control, a different switching characteristic can be achieved.
  • a discharge channel may be provided in the valve seat plate, which connects the second bypass opening with the working space of the subsequent compressor stage.
  • the idle valves can be acted upon via a control pressure line with compressed air, so that the closing body of the idle valves against the spring force to be moved in an open position.
  • each idle valve via a separate control pressure line can be acted upon with compressed air, so that the closing body can be moved independently against the spring force in an open position.
  • the cylinder head described can be mounted on a multi-stage reciprocating compressor for compressing compressible media. So it is possible to convert existing reciprocating compressors. For this purpose, only the old cylinder head would have to be replaced with the cylinder head according to the invention.
  • FIG 1 is the circuit diagram of the improved idle circuit
  • Figure 2 shows a reciprocating compressor in the operating mode
  • FIG. 3 is an idle valve in detail
  • Figure 1 shows the circuit diagram of the improved idle circuit according to the invention for a multi-stage compressor, here shown a reciprocating compressor with two compressor stages, each having a working space 18, 19.
  • the working space 18 can be filled with working medium, in particular ambient air.
  • the intermediate channel 21 between the displacements 18, 19 is connected once to the working space 18 via the outlet valve (not shown) and to the second-stage working space 19 on the other side via an inlet valve (not shown).
  • the intake and exhaust valves, not shown here, are known to those skilled in the art.
  • a cooler with a cooling channel 10 is provided in the intermediate channel 21 so that compressed air at a lower temperature can be supplied to the working space of the subsequent stage.
  • the compressed air leaving the subsequent stage is also called APU via an air treatment device with a control device, which is supplied to a compressed air tank.
  • Each compressor stage is assigned an idle valve 2a, b.
  • the control of the idle valves for example, as shown here, via the control unit of the APU, by means of which a valve 22 is controlled.
  • the idle valves 2a, b switch to the idling position. That is, the bypass openings 23a, b between the displacements 18, 19 and the Saughuntabêt 4c are open. There is thus a connection between the environment at the working medium inlet and the displacements 18, 19, whereby the air is no longer compressed during a piston movement.
  • the compressed air for the control of the idle valves 2a, b can be removed, for example, from the compressed air tank.
  • FIG 2 shows a reciprocating compressor in the operating mode with a cylinder head 1 in which the idle valves 2 a, b are positioned.
  • Figure 3 shows a possible embodiment of an idle valve in detail.
  • the illustrated idle valves 2a, b are in both representations in the closed position. In this position, the valve body 12 are pressed by the spring 1 1 against the valve seat plate 9. The bypass openings 23a, b are thus closed in this position. To open the idle valves 2a, b they are pressurized via the control air connection 14 and the control pressure chamber 25 with compressed air. As can be clearly seen in Figure 3, the compressed air from the control pressure chamber 25 via the connecting channel 5 in the piston chamber 27. By pressurizing the valve body 12 moves against the spring force along the guide body 13, in an open position.
  • both idle valves 2a, b are positioned in a portion of the suction chamber 4c.
  • the control pressure chamber 25 is arranged, are controlled via the two idle valves simultaneously, so that as possible a simultaneous circuit of the idle valves.
  • a discharge channel 3 is provided in the valve seat plate.
  • FIG. 3 shows an alternative idling valve 2.
  • the illustrated idling valve is in the closed position. In this position, the valve body 12 is pressed by the spring 1 1 against the valve seat plate 9. The bypass opening 23a, b is thus closed in this position.
  • the idling valve essentially comprises a valve body 12, a guide body 13 and a spring element 1 1. Due to this simple structure, the idle valve is only functional when it is installed in a cylinder head.
  • the idle valve 2 is fixed to a component of the cylinder head 1, here on the partition plate 7 of the cylinder head. 1 Furthermore, a counter-sealing surface 26b is required, against which the valve body 12 can be pressed with its end face arranged sealing surface 26a. This is here the valve seat plate 9 of the cylinder head 1 and the compressor.
  • the central component of the idle valve 2 is the guide body 13, which can be made in one piece by the simple structure. Furthermore, the guide body 13 essentially has four sections. The attachment portion 28, the guide portion 29, the piston portion 30 and the head portion 31. The diameters of the individual sections are graduated from one another such that the assembly is very simple and errors or malfunctions can be virtually ruled out.
  • sealing pack (23a, b) The sealing of the piston chamber 27 by means of the sealing pack (23a, b) is solved very easily. These are inserted in grooves, in each case at least one sealing packet 23a, b in the guide section 29 and in the piston section 30.
  • a sealing pack 23a, b consists of a sliding ring and O-ring.
  • the invention is not limited to a two-stage compressor. Rather, more than two stages can be connected in series, in which case one idle valve per compressor stage can then be provided in each case.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf (1) für einen mehrstufigen Kolbenverdichter zum Verdichten eines kompressiblen Arbeitsmediums, umfassend ein Zylinderkopfoberteil (8), ein Zylinderkopfunterteil (6) und eine Ventilsitzplatte (9), wobei in der Ventilsitzplatte (9) Ein- und Auslassventile angeordnet sind, über die ein Arbeitsraum (18) einer ersten Verdichterstufe und ein Arbeitsraum (19) einer nachfolgenden Verdichterstufe im Vertichterbetrieb befüllt oder entleert werden können, Teilbereiche des Zylinderkopfs (1) eine Saugkammer (4a, b, c) mit einem Arbeitsmediumeinlass (14) bilden, eine Bypassoffnung (23a) in der Ventilsitzplatte (9) vorgesehen ist, über die der Arbeitsraum (18) der ersten Verdichterstufe mit der Saugkammer (4a, b, c) verbindbar ist, wobei in der Verbindung ein Leerlaufventil (2a) vorgesehen ist. Zur Verbesserung der Funktion wird vorgeschlagen, dass ein Kanal (3) mit einer zweiten Bypassoffnung (23b) und in der Ventilsitzplatte (9) vorgesehen ist, über den der Arbeitsraum (19) der nachfolgenden Verdichterstufe mit der Saugkammer (4a, b, c) verbindbar ist.

Description

Zylinderkopf für mehrstufigen Kolbenverdichter
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für einen mehrstufigen Kolbenverdichter, der zum Verdichten eines kompressiblen Arbeitsmediums, insbesondere Luft, für den Einsatz in einer Druckluftversorgungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug, geeignet ist.
Kolbenverdichter bzw. Verdichter oder Luftpresser dienen der Kompression von Gasen, z. B. Luft, die als Arbeitsmedium zum Betrieb verschiedener Aggregate genutzt wird. Verdichter kommen unter anderem in Kraftfahrzeugen zum Einsatz. Im Betrieb werden derartige Verdichter beispielsweise so eingesetzt, dass ein Druckluftbehälter mit komprimierter Luft befüllt wird bis ein vorgegebenes Druckniveau erreicht ist.
Ein mehrstufiger Kolbenverdichter besteht im Wesentlichen aus einem Grundkörper, in dem Hubkolben angeordnet sind, und einem Zylinderkopf mit Ventilen und Kühlkanä- len. Im Betrieb wird Umgebungsluft über einen Einlasskanal, eine Saugkammer und Ventile in den Arbeitsraum der ersten Verdichterstufe eingesaugt, verdichtet und anschließend über einen Zwischenkanal in einen weiteren bzw. nachfolgenden Arbeitsraum einer Verdichterstufe geleitet und dort weiter verdichtet. Bei einem zweistufigen Kolbenverdichter wird die komprimierte Luft anschließend über eine Luftaufbereitungseinheit oder Steuereinheit in den Druckluftbehälter geleitet.
In einem Kraftfahrzeug erfolgt der Antrieb des Verdichters durch den Antriebsmotor des Fahrzeugs. In der Regel ist zwischen Antriebsmotor und Verdichter keine schaltbare Kupplung vorgesehen, sodass der Verdichter ständig mit angetrieben wird, was einen Energieverlust bzw. einen erhöhten Kraftstoffverbrauch im Nichtförderbetrieb darstellt.
Zum Minimieren solcher Energieverluste bzw. zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs werden Regeleinrichtungen vorgesehen, die bei Erreichen eines Soll- Fülldruckes im Druckbehälter den Verdichter in einen Leerlaufbetrieb schalten, sodass zumindest keine Verdichtungsarbeit mehr anfällt. Derartige Kolbenverdichter werden beispielsweise in der DE10 2013 001 147 A1 und der DE 10 2009 053 133 A1 offenbart.
In beiden Schriften ist ein Leerlaufventil vorgesehen, das zwischen Saugkammer und Arbeitsraum der ersten Verdichterstufe angeordnet ist. In beiden Lösungen wird ein Bypass geöffnet, sodass vom Verdichter geförderte Luft wieder in die Saugkammer zurückströmt. Der Verdichter selbst läuft dann im sogenannten Leerlaufbetrieb.
Die beiden Lösungen unterscheiden sich jedoch grundsätzlich bezüglich der Ansteue- rung und dem Aufbau der Leerlaufventile. So ist dieses im ersten Fall selbstschließend und im zweiten Fall selbstöffnend ausgeführt. Beide Varianten haben ihre Vor- und Nachteile, dennoch hat es sich gezeigt, dass die Leerlaufverluste mit diesen Lösungen unter gewissen Randbedingungen nicht weit genug reduziert werden können.
Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, einen Zylinderkopf für einen mehrstufigen Kolbenverdichter vorzuschlagen, mit dem die Leerlaufeigenschaften des Kolbenverdichters weiter verbessert werden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Zylinderkopf gemäß Anspruch 1 und einem mehrstufigen Kolbenverdichter gemäß Anspruch1 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Lösungsvarianten sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß wird ein Zylinderkopf für einen mehrstufigen Kolbenverdichter zum Verdichten eines kompressiblen Arbeitsmediums, umfassend ein Zylinderkopfoberteil, ein Zylinderkopfunterteil und eine Ventilsitzplatte vorgeschlagen. In der Ventilsitzplatte sind der Einlass- und Auslassventile angeordnet, über die ein Arbeitsraum einer ersten Verdichterstufe und ein Arbeitsraum einer nachfolgenden Verdichterstufe befüllt oder entleert werden können. Teilbereiche des Zylinderkopfs bilden eine Saugkammer die einen Arbeitsmediumeinlass aufweist. Weiterhin ist eine Bypassöffnung in der Ventilsitzplatte vorgesehen, über die der Arbeitsraum der ersten Verdichterstufe mit der Saugkammer verbindbar ist, wobei in der Verbindung ein Leerlaufventil vorgesehen ist.
Zur Verbesserung des Zylinderkopfes wird vorgeschlagen, dass eine zweite Bypass Öffnung in der Ventilsitzplatte vorgesehen ist, über die der Arbeitsraum der nachfol genden Verdichterstufe mit der Saugkammer verbindbar ist.
Der Zylinderkopf ist insbesondere für einen Kolbenverdichter vorgesehen, wie er in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt. In diesen ist die Saugkammer über den Arbeits- mediumeinlass mit der Umgebungsluft bzw. der Fahrzeugfilterluft verbunden. Bei geöffneten Leerlaufventilen sind die Hubräume der Verdichterstufen über die Bypassoffnungen und der Saugkammer mit der Umgebung verbunden. Dadurch wird erreicht, dass der Kolbenverdichter im Leerlaufbetrieb, eine definierte Leistungsreduzierung aufweist, auch wenn die Druckleitung unter Druck bleibt.
In einer möglichen Ausführung kann ein einziges Leerlaufventil beiden Bypassöffnun- gen zugeordnet sein. So wird erreicht, dass die Verbindung zwischen den Hubräumen und der Saugkammer, beim Umschalten vom Förderbetrieb, bei dem Druckluft in einen Druckluftbehälter gefördert wird, in den Leerlaufbetrieb und umgekehrt, gleichzeitig erfolgt.
In einer weiteren möglichen Ausführung ist jeder Bypassöffnung ein Leerlaufventil zugeordnet. Dadurch könnten die Bypassoffnungen auch unabhängig voneinander geschaltet, geöffnet und geschlossen werden.
Weiterhin können die Leerlaufventile in dem Zylinderkopf positioniert sein und die Ansteuerung der Ventile kann pneumatisch erfolgen. Sind die Leerlaufventile im Zylinderkopf integriert, können die Leerlaufventile einen Schließkörper umfassen der gegen eine Dichtfläche, die die Bypassoffnungen umschließt, bewegbar ist.
Weiterhin können die Leerlaufventile eine Feder umfassen, die die Schließkörper in einer Schließstellung halten, wobei die Feder der einzelnen Leerlaufventile unterschiedlich ausgelegt sein können. Dadurch kann beispielsweise bei gleichzeitiger Ansteuerung eine unterschiedliche Schaltcharakteristik erreicht werden. Um weiterhin eine günstige Positionierung der Leerlaufventile zu ermöglichen, kann in der Ventilsitzplatte ein Entlastungskanal vorgesehen sein, der die zweite Bypassöffnung mit dem Arbeitsraum der nachfolgenden Verdichterstufe verbindet.
Vorzugsweise können die Leerlaufventile über eine Steuerdruckleitung mit Druckluft beaufschlagbar sein, sodass die Schließkörper der Leerlaufventile gegen die Feder- kraft in eine Offenstellung bewegt werden.
Alternativ kann aber auch jedes Leerlaufventil über eine separate Steuerdruckleitung mit Druckluft beaufschlagbar sein, sodass die Schließkörper unabhängig gegen die Federkraft in eine Offenstellung bewegt werden können. Vorteilhaft kann der beschriebene Zylinderkopf auf einem mehrstufigen Kolbenverdichter zum Verdichten kompressibler Medien angebaut sein. So ist es möglich bestehende Kolbenverdichter umzurüsten. Dazu müsste lediglich der alte Zylinderkopf gegen den erfindungsgemäßen Zylinderkopf ausgetauscht werden.
Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Zylinderkopfes bzw. des Kolbenverdich- ters und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.
In diesen zeigen:
Figur 1 das Schaltbild der verbesserten Leerlaufschaltung
Figur 2 einen Kolbenverdichter im Betriebsmodus
Figur 3 ein Leerlaufventil im Detail
Figur 1 zeigt das Schaltbild der erfindungsgemäßen verbesserten Leerlaufschaltung für einen mehrstufigen Verdichter, hier dargestellt ein Kolbenverdichter mit zwei Verdichterstufen, die jeweils einen Arbeitsraum 18, 19 aufweisen. Der ersten Verdich- terstufe, bzw. dem Arbeitsraum 18 der ersten Stufe ist die Saugkammer 4a, b zugeordnet. Über den Arbeitsmediumeinlass 14, die Saugkammer 4a, b, und ein nicht dargestelltes Einlassventil kann der Arbeitsraum 18 mit Arbeitsmedium, insbesondere Umgebungsluft, gefüllt werden.
Der Zwischenkanal 21 zwischen den Hubräumen 18, 19 ist einmal über das Auslass- ventil (nicht dargestellt) mit dem Arbeitsraum 18 und auf der anderen Seite über ein Einlassventil (nicht dargestellt) mit dem Arbeitsraum 19 der zweiten Stufe verbunden. Die hier nicht dargestellten Einlass- und Auslassventile sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. Zur Kühlung der aus der ersten Stufe abgeführten vorkomprimierten Luft ist in dem Zwischenkanal 21 ein Kühler mit einem Kühlkanal 10 vorgesehen, sodass dem Arbeitsraum der nachfolgenden Stufe verdichtete Luft mit einer geringeren Temperatur zugeführt werden kann.
Die komprimierte Luft, die die nachfolgende Stufe verlässt, wird über eine Luftaufberei- tungungsvorrichtung mit Steuereinrichtung auch APU genannt, einem Druckluftbehälter zugeführt.
Jeder Verdichterstufe ist ein Leerlaufventil 2a, b zugeordnet. Die Steuerung der Leerlaufventile erfolgt beispielsweise, wie hier dargestellt, über die Steuereinheit der APU, mittels der ein Ventil 22 angesteuert wird. In der hier dargestellten Schaltstellung des Ventils 22 schalten die Leerlaufventile 2a, b in die Leerlaufstellung. Das bedeutet, die Bypassöffnungen 23a, b zwischen den Hubräumen 18, 19 und der Saugkammerabschnitt 4c sind geöffnet. Es besteht somit eine Verbindung zwischen Umgebung am Arbeitsmediumeinlass und den Hubräumen 18, 19, wodurch bei einer Kolbenbewegung die Luft nicht mehr komprimiert wird.
Die Druckluft für die Ansteuerung der Leerlaufventile 2a, b kann beispielsweise aus dem Druckluftbehälter entnommen werden.
Figur 2 zeigt einen Kolbenverdichter im Betriebsmodus mit einem Zylinderkopf 1 in dem die Leerlaufventile 2 a, b positioniert sind. Figur 3 zeigt eine mögliche Ausführung eines Leerlaufventiles im Detail. Die dargestellten Leerlaufventile 2a, b befinden sich in beiden Darstellungen in der Schließstellung. In dieser Stellung werden die Ventilkörper 12 durch die Feder 1 1 gegen die Ventilsitzplatte 9 gepresst. Die Bypassöffnungen 23a, b sind in dieser Stellung somit geschlossen. Zum Öffnen der Leerlaufventile 2a, b werden diese über den Steuerluftanschluss 14 und die Steuerdruckkammer 25 mit Druckluft beaufschlagt. Wie in Figur 3 deutlich zu erkennen ist, gelangt die Druckluft von der Steuerdruckkammer 25 über den Verbindungskanal 5 in den Kolbenraum 27. Durch eine Druckbeaufschlagung bewegt sich der Ventilkörper 12, gegen die Federkraft entlang des Führungskörpers 13, in eine Offenstellung. Weiterhin ist zu erkennen, wie die Leerlaufventile in dem Zylinderkopfunterteil 6 angeordnet sind und wie sie an der Trennplatte 7 befestigt sind. Um den Aufbau einfach zu halten sind beide Leerlaufventile 2a, b in einen Teilbereich der Saugkammer 4c positioniert. Im Zylinderoberteil 8 ist die Steuerdruckkammer 25 angeordnet, über die beide Leerlaufventile gleichzeitig angesteuert werden, damit eine möglichst gleichzeitige Schaltung der Leerlaufventile erfolgt. Um die zum Arbeitsraum 19 versetzt angeordnete Bypassöffnung 23b mit dem Arbeitsraum 19 der nachfolgenden Stufe zu verbinden ist ein Entlastungskanal 3 in der Ventilsitzplatte vorgesehen.
Figur 3 zeigt ein alternatives Leerlaufventil 2. Das dargestellte Leerlaufventil befindet sich in der Schließstellung. In dieser Stellung wird der Ventilkörper 12 durch die Feder 1 1 gegen die Ventilsitzplatte 9 gepresst. Die Bypassöffnung 23a, b ist in dieser Stellung somit geschlossen.
Das Leerlaufventil umfassend im Wesentlichen ein Ventilkörper 12, ein Führungskörper 13 und ein Federelement 1 1 . Durch diesen einfachen Aufbau ist das Leerlaufventil nur funktionsfähig, wenn es in einen Zylinderkopf eingebaut ist.
So ist es notwendig, dass das Leerlaufventil 2 an einem Bauteil des Zylinderkopfes 1 befestigt ist, hier an der Trennplatte 7 des Zylinderkopfes 1 . Weiterhin wird eine Gegendichtfläche 26b benötigt, gegen die der Ventilkörper 12 mit seiner stirnseitig angeordneten Dichtfläche 26a gepresst werden kann. Dies ist hier die Ventilsitzplatte 9 des Zylinderkopfes 1 bzw. des Verdichters.
Das zentrale Bauteil des Leerlaufventils 2 ist der Führungskörper 13, der durch den einfachen Aufbau einteilig ausgeführt sein kann. Weiterhin weist der Führungskörper 13 im Wesentlichen vier Abschnitte auf. Den Befestigungsabschnitt 28, den Führungsabschnitt 29, den Kolbenabschnitt 30 und den Kopfabschnitt 31 . Die Durchmesser der einzelnen Abschnitte sind derart zueinander abgestuft, dass die Montage sehr einfach ist und Fehler oder Funktionsstörungen praktisch ausgeschlossen werden können.
Auch die Abdichtung des Kolbenraums 27 mittels der Dichtungspackete (23a, b) ist sehr einfach gelöst. Diese sind in Nuten eingelegt, jeweils zumindest ein Dichtungs- packet 23a, b im Führungsabschnitt 29 und im Kolbenabschnitt 30. Bevorzugt besteht ein Dichtungspacket 23a, b aus einem Gleitring und O-Ring. Die Erfindung ist nicht auf einen zweistufigen Verdichter beschränkt. Vielmehr können auch mehr als zwei Stufen hintereinander geschaltet sein, wobei dann jeweils ein Leerlaufventil je Verdichterstufe vorgesehen sein kann.
Bezuqszeichenliste
Zylinderkopf
a, b Leerlaufventil
Entlastungskanal
a, b, c Saugkammer, Saugkammerkanal
Verbindungskanal
Zylinderkopfunterteil
Trennplatte
Zylinderkopfoberteil
Ventilsitzplatte
0 Kühlkanal
1 Feder
2 Ventilkörper
3 Führungskörper
4 Arbeitsmediumeinlass
5 Arbeitsmediumauslass
6 a, b Hubkolben
7 Verdichtergehäuse
8 Arbeitsraumerste Stufe
9 Arbeitsraumzweite Stufe
0 Kühlwasseranschluss
1 Zwischenkanal
2 Ventil
3 a, b Bypassöffnung
4 Steuerluft / Steuerluftanschluss5 Steuerdruckkammer
6a, b Dichtfläche / Gegendichtfläche7 Kolbenraum
8 Befestigungsabschnitt
9 Führungsabschnitt
0 Kolbenabschnitt
1 Kopfabschnitt
2 Fase

Claims

Patentansprüche
1 . Zylinderkopf (1 ) für einen mehrstufigen Kolbenverdichter zum Verdichten eines kompressiblen Arbeitsmediums, umfassend ein Zylinderkopfoberteil (8), ein Zylinderkopfunterteil (6) und eine Ventilsitzplatte (9), wobei
- in der Ventilsitzplatte (9) Ein- und Auslassventile angeordnet sind, über die ein Arbeitsraum (18) einer ersten Verdichterstufe und ein Arbeitsraum (19) einer nachfolgenden Verdichterstufe im Verdichterbetrieb befüllt oder entleert werden können,
- Teilbereiche des Zylinderkopfs (1 ) eine Saugkammer (4a, b, c) mit einem Arbeitsmediumeinlass (14) bilden,
- eine Bypassöffnung (23a) in der Ventilsitzplatte (9) vorgesehen ist, über die der Arbeitsraum (18) der ersten Verdichterstufe mit der Saugkammer (4a, b, c) verbindbar ist, wobei in der Verbindung ein Leerlaufventil (2a) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Kanal (3) mit einer zweiten Bypassöffnung (23b) und in der Ventilsitzplatte (9) vorgesehen ist, über den der Arbeitsraum (19) der nachfolgenden Verdichterstufe mit der Saugkammer (4a, b, c) verbindbar ist.
2. Zylinderkopf (1 ) gemäß Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Leerlaufventil (2a) beiden Bypassöffnungen (23a, b) zugeordnet ist.
3. Zylinderkopf (1 ) gemäß einem der Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Bypassöffnung (23a, b) ein Leerlaufventil (2a, b) zugeordnet ist.
4. Zylinderkopf (1 ) gemäß Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Leerlaufventile (2a, b) in dem Zylinderkopf (1 ), insbesondere im Zylinderkopfunterteil (6) positioniert sind.
5. Zylinderkopf (1 ) gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Leerlaufventile (2a, b) pneumatisch gesteuert werden.
6. Zylinderkopf (1 ) gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes Leerlaufventil (2a, b) einen Ventilkörper (12) umfasst, der gegen eine Dichtfläche (25a, b), die die Bypassöffnungen (23a, b) umschließt, bewegbar ist.
7. Zylinderkopf (1 ) gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes Leerlaufventil (2a, b) eine Feder (26) umfasst, die den Ventilkörper (12), im nicht betätigten Zustand, in einer Schließstellung hält.
8. Zylinderkopf gemäß Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Ventilsitzplatte (9) ein Entlastungskanal (3) vorgesehen ist, der die zweite Bypassoffnung (23b) mit dem Arbeitsraum der zweiten Stufe (19) verbindet.
9. Zylinderkopf gemäß Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Leerlaufventile (2a, b) über eine gemeinsame Steuerdruckversorgung mit Druckluft beaufschlagbar sind.
10. Zylinderkopf gemäß Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes Leerlaufventil (2a, b) über eine separate Steuerdruckleitung mit Druckluft beaufschlagbar ist. Mehrstufiger Kolbenverdichter zum Verdichten kompressibler Medien send einen Zylinderkopf entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 10.
PCT/EP2016/079981 2015-12-14 2016-12-07 Zylinderkopf für mehrstufigen kolbenverdichter Ceased WO2017102472A1 (de)

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