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DE10330366A1 - Kolbenverdichter - Google Patents

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DE10330366A1
DE10330366A1 DE2003130366 DE10330366A DE10330366A1 DE 10330366 A1 DE10330366 A1 DE 10330366A1 DE 2003130366 DE2003130366 DE 2003130366 DE 10330366 A DE10330366 A DE 10330366A DE 10330366 A1 DE10330366 A1 DE 10330366A1
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DE
Germany
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piston
spring element
compressor according
valve
piston compressor
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DE2003130366
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Inventor
Markus Lindner
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DBW METALLVERARBEITUNG GmbH
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DBW METALLVERARBEITUNG GmbH
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component 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
    • F04B39/08Actuation of distribution members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B39/0016Component 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 adaptations of pistons with valve arranged in the piston

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter, mit einem innerhalb eines Zylinders mittels einer Antriebsmaschine hin- und herbewegbaren Kolben, wobei ein Arbeitsraum des Zylinders über wenigstens ein Auslassventil mit einem Druckziel und über wenigstens ein Einlassventil mit einer Druckquelle in Verbindung steht. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass wenigstens ein Einlassventil (38) während einer Startphase des Kolbenverdichters (10) zumindest in der Kompressionsphase des Kolbenverdichters (10) einen definierten freien Durchlassquerschnitt aufweist und während einer sich an die Startphase anschließenden Betriebsphase dieser Durchlassquerschnitt verringert, insbesondere geschlossen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter, mit einem innerhalb eines Zylinders mittels einer Antriebsmaschine hin- und herbewegbaren Kolben, wobei ein Arbeitsraum des Zylinders über wenigstens ein Auslassventil mit einem Druckziel und über wenigstens ein Einlassventil mit einer Druckquelle in Verbindung steht.
  • Kolbenverdichter der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Kolbenverdichter der hier angesprochenen Art dienen beispielsweise der Erzeugung von Druckluft in Kraftfahrzeugen. Hierbei wird der Kolben des Kolbenverdichters über eine aus dem Bordnetz des Kraftfahrzeuges speisbare elektrische Maschine angetrieben. Für die optimierte Auslegung des Kolbenverdichters, insbesondere bei hohen Verdichterwirkungsgraden, gemessen über der Funktionsdauer des Verdichters ist es erforderlich, unter den gegebenen Bedingungen, wie maximale Stromaufnahme und Lieferleistung des Verdichters, einen Kompromiss zwischen Motordrehmoment des verwendeten Elektromotors über der Drehzahl oder einer Drehmomentwandlung zu finden. Hier sind Lösungen mit drehmomentstarken Elektromotoren oder der Drehmomentwandlung eines leistungsschwächeren Elektromotors bekannt.
  • Bei der Auslegung des Kolbenverdichters muss gewährleistet sein, dass während der Startphase, insbesondere beim ersten Hub des Kolbens, der Anlaufstrom des Elektromotors unter einem vorgegebenen Maximalwert gehalten wird. Überschreitet der Anlaufstrom des Elektromotors diesen Maximalwert, wird regelmäßig der Elektromotor durch Auslösen einer Sicherung vom Bordnetz getrennt. Dieser hohe Anlaufstrom ergibt sich insbesondere, da während des ersten Hubes die Kraft auf den Kolben durch die Verdichtung des gasförmigen Mediums im Arbeitsraum des Verdichters so groß wird, dass das Drehmoment des Elektromotors nicht ausreichend ist, um diese Kraft zu überwinden.
  • Aus DE 201 11 182 U1 ist ein Federelement für einen Kolben eines Kolbenverdichters bekannt, das zwischen einem Kolbenteller und einem Kolbenkopf angeordnet ist. Dieses Federelement soll während des Anlaufens des Kolbenverdichters einen anfänglichen Druckausgleich schaffen, so dass der Anlaufstrom eines Elektromotors begrenzt ist. Unter anderem wird vorgeschlagen, das Federelement mit dieses durchdringende Öffnungen auszubilden. Hierdurch wird eine gezielte Leckage erreicht. Nachteilig ist jedoch, dass diese Leckage über den gesamten Betriebszeitraum des Kolbenverdichters vorhanden ist, so dass über hiermit verbundene Verluste der Wirkungsgrad des Kolbenverdichters erheblich reduziert ist.
  • Aus EP 0 725 898 B1 ist ein Kolben für Kolbenverdichter für gasförmige Medien bekannt, der ein kolbenintegriertes Einlassventil umfasst. Dieses Einlassventil besitzt einen beweglichen Ventildeckel, der während der Aufwärtsbewegung des Kolbens schließt, so dass eine Verdichtung stattfinden kann, und der während der Abwärtsbewegung des Kolbens öffnet, so dass eine Verbindung zu einer Druckquelle gegeben ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenverdichter der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und der einen hohen Wirkungsgrad besitzt und eine Drehmomentbegrenzung der Antriebsmaschine gestattet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Kolbenverdichter mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass wenigstens ein Einlassventil während einer Startphase (Anlaufphase) des Kolbenverdichters zumindest in der Kompressionsphase des Kolbenverdichters einen definierten freien Durchlassquerschnitt aufweist und während einer sich an die Startphase anschließenden Betriebsphase des Kolbenverdichters der Durchlassquerschnitt verringert, insbesondere geschlossen ist, wird vorteilhaft erreicht, dass während der Startphase gezielt Kompressionsverluste impliziert sind, während während der Betriebsphase diese Kompressionsverluste zumindest verringert beziehungsweise verhindert sind. Diese lediglich in der Startphase vorgesehenen Kompressionsverluste führen dazu, dass ein Druckausgleich für den Arbeitsraum des Kolbenverdichters geschaffen ist, so dass der Kolben gegen einen reduzierten Druck arbeitet. Hierdurch wird eine Drehmomentbegrenzung der Antriebsmaschine in der Startphase erreicht, so dass bei elektrischen Antriebsmaschinen der Anlassstrom begrenzt ist, so dass ein Überschreiten des vorgegebenen maximalen Anlassstromes verhindert wird. Andererseits führt die Verringerung des freien Durchlassquerschnittes, Idealerweise gegen Null, während der Betriebsphase des Kolbenverdichters dazu, dass die anfänglichen gewünschten Verdichterverluste während des Betriebes vermieden sind, so dass der Kolbenverdichter sich durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Einlassventil in den Kolben des Kolbenverdichters integriert ist. Hierdurch lässt sich in einfacher Weise die Abhängigkeit des momentanen definierten freien Durchlassquerschnittes des Einlassventils mit der Kolbenbewegung verknüpfen. Insbesondere kann so die Verringerung des freien Durchlassquerschnittes des Einlassventils mit der Dynamik des Kolbens verbunden werden, so dass eine Selbststeuerung der Einstellung beziehungsweise der Reduzierung des freien Durchlassquerschnittes des Einlassventils über der Zeit möglich ist.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Schnittdarstellung durch einen Kolbenverdichter mit Kolbenstellung unterer Totpunkt;
  • 2 eine Schnittdarstellung durch einen Kolbenverdichter mit Kolbenstellung oberer Totpunkt;
  • 3 eine Explosionsdarstellung des Kolbens;
  • 4 eine Detaildarstellung des Kolbens;
  • 5 eine vergrößerte Detailansicht des Kolbens;
  • 6 eine Ansicht des Kolbens und
  • 7 eine Draufsicht auf eine Ventilfeder.
  • 1 zeigt eine teilweise Schnittdarstellung durch einen insgesamt mit 10 bezeichneten Kolbenverdichter. Der Kolbenverdichter 10 umfasst ein Verdichtergehäuse 12, an dem ein hier nur teilweise dargestelltes Antriebsgehäuse 14 angeflanscht ist. Verdichtergehäuse 12 und Antriebsgehäuse 14 können auch einteilig ausgebildet sein. Das Antriebsgehäuse 14 nimmt einen nicht näher dargestellten Elektromotor 16 auf, dessen Antriebswelle 18 mit einer Kurbelscheibe 20 kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist. Die Kurbelscheibe 20 ist hierbei als Exzenterscheibe ausgebildet.
  • Ein Pleuel 22 ist über ein Wälz- oder Gleitlager 24 mit der Kurbelscheibe 20 verbunden. Ein Verbindungsmittel 26 dient hierbei der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Pleuel 22 und Kurbelscheibe 20.
  • An dem der Kurbelscheibe 20 abgewandten Ende trägt der Pleuel 22 einen insgesamt mit 28 bezeichneten Kolben, der innerhalb eines Zylinders 30 dicht geführt ist. Der Zylinder 30 ist in das Verdichtergehäuse 12 eingebracht. Der Zylinder 30 wird einerseits von dem Kolben 28 und andererseits durch einen Deckel 32 begrenzt. Der Deckel 32 ist fest mit dem Zylinder 30 verbunden und bildet einen Auslassstutzen 34 aus. Der Deckel 32 umfasst ein Auslassventil 36, während der Kolben 28 ein Einlassventil 38 umfasst. Zwischen Kolben 28 und Deckel 32 ist ein Arbeitsraum 40 des Kolbenverdichters 10 ausgebildet.
  • Eine Längsachse 42 der Antriebswelle 18 und eine Längsachse 44 des Lagers 24 beziehungsweise des Verbindungsmittels 26 besitzen einen Abstand 1, der dem halben Hub des Kolbens 28 entspricht.
  • Der in 1 dargestellte Kolbenverdichter 10 zeigt folgende allgemeine, an sich bekannte Funktion: Während des bestimmungsgemäßen Einsatzes wird über den Elektromotor 16 die Antriebswelle 18 in Rotation versetzt. Diese nimmt die drehfest auf der Antriebswelle 18 befestigte Kurbelscheibe 20 mit, so dass das Verbindungsmittel 26 mit dem Lager 24 um die Antriebsachse 18 rotiert. Der am Lager 24 befestigte Pleuel 22 erfährt somit eine hier entsprechend dem Doppelpfeil 46 angedeutete hin- und hergehende Hubbewegung. Der gesamte Hub des Kolbens 28 beträgt das Doppelte des Abstandes 1.
  • Durch die Hubbewegung 46 wird der Arbeitsraum 40 des Kolbenverdichters 10 alternierend verkleinert beziehungsweise vergrößert. Bei der Verkleinerung des Arbeitsraumes 40 wird ein sich im Arbeitsraum 40 befindendes Medium, beispiels weise Luft, verdichtet. Die Verdichtung führt dazu, dass ein Druck p1 im Arbeitsraum 40 ansteigt. Erreicht dieser Druck p1 einen vorgebbaren Öffnungsdruck des Auslassventilen 36, wird das komprimierte Medium über den Auslassstutzen 34 einem Druckziel zugeführt. während der Abwärtsbewegung des Pleuels 22 und somit des Kolbens 28 öffnet das Einlassventil 38, so dass ein von einer Druckquelle, beispielsweise der Umgebungsatmosphäre unter einem Druck p2 stehendes Medium in den Arbeitsraum 40 gesaugt wird. Aufgrund der alternierenden Bewegung des Kolbens 28 kann in an sich bekannter Weise ein Verbraucher mit Druckluft versorgt werden. Derartige Verbraucher sind beispielsweise in Kraftfahrzeugen angeordnet. Der Kolbenverdichter 10 kann beispielsweise als Reifenreparatur-Kompressor, als Druckluftquelle für pneumatisch betätigbare Stelleinrichtungen, beispielsweise Sitzverstellung, Dämpfungsvorrichtungen oder dergleichen, dienen.
  • 2 zeigt den Kolbenverdichter 10 in einer Arbeitsstellung, bei der sich der Kolben 28 im oberen Totpunkt befindet. Gleiche Teile wie in 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert.
  • Anhand dieser Darstellung wird verdeutlicht, dass der Arbeitsraum 40 des Kolbenverdichters 10 auf sein Minimum reduziert ist, so dass nach geöffnetem Auslassventil 36 der Arbeitsdruck p1 am Ausgang des Auslassstutzens 34 anliegt.
  • 3 zeigt in einer Explosionsdarstellung den Kolben 28 mit dem integrierten Einlassventil 38. Der Kolben 28 ist auf dem Pleuel 22 befestigt, das wiederum über das Lager 24 und das Verbindungsmittel 26 mit der Kurbelscheibe 20 verbunden ist.
  • Der Kolben 28 besteht aus einem Kolbenring 48, dessen Außenumfangsfläche 50 in Berührungskontakt mit der Innenfläche des Zylinders 30 steht. Der Kolben 28 umfasst ferner einen scheibenförmigen Ventilteller 52, der Durchbrüche 54 aufweist. Die Durchbrüche 54 sind nierenförmig um eine Verdichterachse 56 angeordnet. Der Ventilteller 52 besitzt ferner eine zentrale Öffnung 58, die mit einer Gewindebohrung 60 des Pleuels 22 fluchtet. An den Ventilteller 52 schließt sich eine Ventilscheibe 62 an. Die Ventilscheibe 62 besitzt einen Außendurchmesser, der in etwa mit einer gedachten Umfangslinie der Durchbrüche 54 des Ventiltellers 52 um die Verdichterachse 56 zusammenfällt. In der Ebene betrachtet fluchtet die Oberfläche der Ventilscheibe 62 bei zusammengebautem Kolben 28 mit einer Auflagefläche 64 eines ringförmigen Innenbundes 66 des Kolbenringes 48. Auf der Ventilscheibe 62 liegt ein Distanzring 68, auf dem wiederum ein scheibenförmiges Federelement 70 aufliegt. Oberhalb des Federelementes 70 ist ein weiterer Ventilteller 72 angeordnet, der ebenfalls über den Umfang nierenförmig ausgebildete Durchbrüche 74 aufweist. Der Kolben 28, das heißt die Teile 52, 62, 48, 68, 70 und 72, sind durch eine Gewindeschraube 76 kraftschlüssig miteinander verbunden, wobei die Gewindeschraube 76 in die Gewindebohrung 60 des Pleuels 22 einschraubbar ist. Hierzu besitzen diese Teile alle die Öffnung 58.
  • Nach weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Verbindung der Einzelteile des Kolbens 28 auch über eine Niet-, eine Rastverbindung oder dergleichen erfolgen.
  • In den 4 und 5 sind jeweils Schnittansichten des Kolbens 28 im Detail gezeigt. Gleiche Teile wie in den vorhergehenden Figuren sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert.
  • Anhand dieser Darstellungen wird deutlich, dass der Kolbenring 48 einerseits an seiner Umfangsfläche 50 dichtend mit dem Zylinder 30 in Kontakt steht. Die Umfangsfläche 50 ist konvex ausgebildet, so dass im Wesentlichen eine Linienbe rührung besteht. Diese garantiert eine besonders gute Abdichtung. Gleichzeitig wird durch die konvexe Ausbildung das geringfügige Hin- und Herkanten des Kolbens 28 während der Auf- und Abbewegung nicht behindert und gleichzeitig immer eine dichte Anlage an den Zylinder 30 gewährleistet. Der Kolbenring 48 nimmt in seinem Innenraum die mittels Verbindungsmittel 76 gefügten Einzelteile des Kolbens 28, nämlich den Ventilteller 52, die Ventilscheibe 62, den Distanzring 68, das Federelement 70 sowie den Ventilteller 72, auf.
  • Insbesondere in der vergrößerten Darstellung in 5 wird deutlich, dass durch die Anordnung des Distanzringes 68 zwischen dem Federelement 70 und der Ventilscheibe 62 ein Ringspalt 78 mit einer Spaltweite w ausgebildet ist. Das Federelement 70 liegt somit an seinem Außenumfang nicht auf der Auflagefläche 64 des Bundes 66 des Kolbenringes 48 auf. Insofern besteht – statisch betrachtet – eine durchgehende Verbindung über die Durchbrüche 74, den Ringspalt 78 und die Durchbrüche 54 zwischen der dem Arbeitsraum 40 zugewandten Seite des Kolbens 28 und der der Druckquelle zugewandten Seite des Kolbens 28. Zwischen dem Außenumfang des Federelementes 70 und der Auflagefläche 64 ist ein Ventilsitz des Einlassventiles 38 ausgebildet. Im Ausgangszustand ist – entsprechend der Spaltweite w des Ringsspaltes 78 – das Einlassventil 38 nicht komplett geschlossen.
  • 6 zeigt in einer Schnittansicht eine Detailvergrößerung des Kolbens 28 im Bereich des Verbindungsmittels 76. Hier wird deutlich, dass nach einer weiteren Ausführungsvariante sowohl zwischen dem Felderelement 70 und der Ventilscheibe 62 und dem Federelement 70 und dem Ventilteller 72 jeweils ein Distanzring 68 beziehungsweise 68' angeordnet sein kann. Ein Durchmesser des Distanzringes 68 ist sehr viel kleiner gewählt als ein Durchmesser des Federelementes 70. Hierdurch ergibt sich, dass das Federelement 70 frei in den zwischen Ventilscheibe 62 und Ventilteller 72 ausgebildeten Raum einkragt. Die Spaltweite w wird hierbei durch die Dicke des Distanzringes 68 bestimmt.
  • In 7 ist in einer Draufsicht und in einer Seitenansicht das Federelement 70 gezeigt. Es wird deutlich, dass das Federelement 70 scheibenförmig ausgebildet ist und in der Mitte die Durchgangsöffnung für das Verbindungsmittel 76 aufweist. Das Federelement 70 besitzt zwei im Wesentlichen langgestreckte Durchbrüche 80, die sich im Wesentlichen kreisförmig um die Durchgangsöffnung 58 erstrecken und deren Enden in diametral gegenüber liegenden Kreissegmenten koaxial zur Verdichterachse 56 verlaufen. Hierdurch kommt es zur Ausbildung von Federbeinen 82, über die ein mittlerer Bereich 84 – innerhalb der Durchbrüche 80 – mit dem außerhalb der Durchbrüche liegende Bereich des Federelementes 70 verbunden ist. Entsprechend der Größe der Kreissegmente ergibt sich eine Länge fs der Federbeine 82. Die Kreissegmente zur Bildung der Federbeine 82 besitzen beispielsweise einen Winkel zwischen 1° und 90°, beispielsweise 60°.
  • Wie die Seitenansicht in 7 zeigt, besitzt das Federelement 70 eine Dicke d.
  • Neben der bereits erläuterten allgemeinen Funktion zeigt der erfindungsgemäße Kolbenverdichter 10, mit den in den 1 bis 7 gezeigten Aufbau, folgende Wirkungsweise.
  • Wird die Kurbelscheibe 20 über den Elektromotor 16 in Rotation versetzt, bewegt sich aufgrund der Kopplung des Pleuels 22 mit der Kurbelscheibe 20 der Kolben 28 innerhalb des Zylinders 30 vom unteren Totpunkt (1) zum oberen Totpunkt (2). Hierbei wird das im Arbeitsraum 40 befindliche Medium, insbesondere Luft, verdichtet. Die Verdichtung ist dann abgeschlossen, wenn das Auslassventil 36 öffnet und das verdichtete Medium kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes über den Auslassstutzen 34 zum Druckziel abgibt. Durch die Kompression des sich im Arbeitsraum 40 befindenden Mediums wird eine Kraft auf die Querschnittsfläche des Kolbens 28 ausgeübt. Diese Kraft wirkt auf das Federelement 70. In der Startphase des Kolbenverdichters 10, das heißt, innerhalb der ersten Umdrehung beziehungsweise der ersten Umdrehungen der Antriebswelle 18 des Elektromotors 16 reicht diese auf das Federelement 70 wirkende Kraft nicht aus, den Ringspalt 78 zu verschließen. Somit besteht über den Ringspalt 78 eine Verbindung zwischen dem Arbeitsraum 40 und der Druckquelle. Dies stellt für den Arbeitsraum 40 eine definierte, hier gewollte Leckage dar. Diese Leckage sorgt dafür, dass in der Startphase des Kolbenverdichters 10 der auf den Kolben 28 wirkende Druck begrenzt ist. Hierdurch wird das vom Elektromotor 16 aufzubringende Drehmoment zum Überwinden dieses Druckes ebenfalls begrenzt. Dies führt dazu, dass ein Anlaufstrom des Elektromotors 16 nicht über einen vorgebbaren Wert ansteigt und beispielsweise eine den Elektromotor 16 elektrisch absichernde Sicherung nicht die Spannungsversorgung unterbricht. Während dieser Startphase ist ein strömungsdynamischer Staudruck auf das Federelement nicht groß genug, um den Ringspalt 78 zu verschließen.
  • Nach der Startphase, also bei Erreichen der Betriebsphase des Kolbenverdichters 10, ergibt sich eine höhere Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 28 innerhalb des Zylinders 30.
  • Hierdurch wird der dynamische Staudruck (Gasimpuls) auf das Federelement 70 so groß, dass bei der Kompressionsphase, das heißt, der Kolben 28 bewegt sich vom unteren Totpunkt in Richtung des oberen Totpunktes, dass sich das Federelement 70 an die Auflagefläche 64 anlegt und somit den Ringspalt 68 verschließt. Es wird deutlich, dass durch Anordnung des Federelementes 70, insbesondere durch Ausbildung des definierten Ringspaltes 78 ein Einlassventil 38 ge schaffen ist, das während einer Startphase des Kolbenverdichters 10 einen definierten freien Durchlassquerschnitt zwischen Arbeitsraum 40 und Druckquelle aufweist, während in der sich an der Startphase anschließenden Betriebsphase dieser freie Durchlassquerschnitt verringert, insbesondere verschlossen wird. Hiermit wird erreicht, dass nur während der Startphase eine definierte Leckage gegeben ist, die zur erläuterten Verringerung des Anlassstromes des Elektromotors 16 führt. Während der Betriebsphase ist diese definierte Leckage verringert, insbesondere abgestellt, so dass der Kolbenverdichter 10 mit erhöhtem Wirkungsgrad arbeiten kann.
  • Die Einstellung des Ringspaltes kann über eine Dicke d des Distanzringes 68 in einfacher Weise erfolgen. Ferner kann durch Einstellen einer Federkennlinie des Federelementes 70, beispielsweise über Wahl einer Dicke d des Federelementes 70 oder über Wahl einer Länge fs der Federbeine 82, der dynamische Staudruck eingestellt werden, der überschritten werden muss, um während der Kompressionsphase das Einlassventil 38 zu schließen.
  • Sowohl das Federelement 70 als auch der Distanzring 68 können in einfacher Weise als Stanzteile, und somit kostengünstig und für eine Massenproduktion in geeigneter Weise hergestellt werden. Hinsichtlich etwaiger Toleranzen oder Bearbeitungsgrate sind nur relativ geringe Anforderungen an die Genauigkeit erforderlich.
  • Ebenfalls kann der Distanzring 68 durch Höhenaufmaß der Ventilscheibe 62 so ersetzt werden, dass das Aufmaß der Ventilscheibe 62 eben jenes Maß des Distanzringes darstellt und somit das vorbestimmte Abstandsmaß (Ringspalt 78) zwischen dem Federelement 70 und der Auflagefläche 64 gegeben ist. Hierdurch liegen die Durchbrüche 80 des Federelementes 70 auf der Ventilscheibe 62 auf. Eine Leckage über die Durchbrüche 80 ist somit verhindert, insbesondere stark behindert.
  • 10
    Kolbenverdichter
    12
    Verdichtergehäuse
    14
    Antriebsgehäuse
    16
    Elektromotor
    18
    Antriebswelle
    20
    Kurbelscheibe
    22
    Pleuel
    24
    Wälz- oder Gleitlager
    26
    Verbindungsmittel
    28
    Kolben
    30
    Zylinder
    32
    Deckel
    34
    Auslassstutzen
    36
    Auslassventil
    38
    Einlassventil
    40
    Arbeitsraum
    42
    Längsachse der Antriebswelle
    44
    Längsachse des Lagers
    46
    Doppelpfeil/Hubbewegung
    48
    Kolbenring
    50
    Umfangsfläche
    52
    Ventilteller
    54
    Durchbrüche
    56
    Verdichterachse
    58
    zentrale Öffnung
    60
    Gewindebohrung
    62
    Ventilscheibe
    64
    Auflagefläche
    66
    ringförmiger Innenbund
    68, 68'
    Distanzring
    70
    Federelement
    72
    Ventilteller
    74
    Durchbrüche
    76
    Verbindungsmittel/Gewindeschraube
    78
    Ringspalt
    80
    Durchbrüche
    82
    Federbeine
    84
    mittlerer Bereich
    d
    Dicke des Federelementes
    w
    Spaltweite
    fs
    Länge der Federbeine
    p1, p2
    Druck

Claims (10)

  1. Kolbenverdichter, mit einem innerhalb eines Zylinders mittels einer Antriebsmaschine hin- und herbewegbaren Kolben, wobei ein Arbeitsraum des Zylinders über wenigstens ein Auslassventil mit einem Druckziel und über wenigstens ein Einlassventil mit einer Druckquelle in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Einlassventil (38) während einer Startphase des Kolbenverdichters (10) zumindest in der Kompressionsphase des Kolbenverdichters (10) einen definierten freien Durchlassquerschnitt aufweist und während einer sich an die Startphase anschließenden Betriebsphase dieser Durchlassquerschnitt verringert, insbesondere geschlossen ist.
  2. Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (38) in den Kolben (28) integriert ist.
  3. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (38) ein scheibenförmiges Federelement (70) umfasst, dessen um eine Verdichterachse (56) liegende Fläche mit einem Bund (66) eines Kolbenringes (48) einen Ventilsitz bildet.
  4. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Ventilscheibe (62), deren Auflagefläche für das Federelement (70) mit einer Auflagefläche (64) des Bundes (66) in einer Ebene liegt, und dem Federelement (70) wenigstens ein Distanzring (68) angeordnet ist.
  5. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Dicke (d) des wenigstens einen Distanzringes (68) ein Ringspalt (78} und somit der freie Durchlassquerschnitt des Einlassventiles (38) bestimmbar ist.
  6. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (70) eine Durchgangsöffnung (58) für ein Verbindungsmittel (76) aufweist, mittels dem der Kolben (28) und das Einlassventil (38) gefügt ist.
  7. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (70) zwei im Wesentlichen langgestreckte Durchbrüche (80) besitzt, die sich im Wesentlichen kreisförmig um die Durchgangsöffnung (58) erstrecken.
  8. Kolbenverdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Durchbrüche (80) in diametral gegenüber liegenden Kreissegmenten koaxial zur Verdichterachse (56) verlaufen.
  9. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Größe der Winkelbereiche der Kreissegmente die Länge (fs) von Federbeinen (82) des Federelementes (70) bestimmbar ist.
  10. Kolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzring (68) durch ein Höhenaufmaß der Ventilscheibe (62) gebildet ist.
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