DE3702547A1 - Lifting piston compressor - Google Patents

Lifting piston compressor

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DE3702547A1 DE19873702547 DE3702547A DE3702547A1 DE 3702547 A1 DE3702547 A1 DE 3702547A1 DE 19873702547 DE19873702547 DE 19873702547 DE 3702547 A DE3702547 A DE 3702547A DE 3702547 A1 DE3702547 A1 DE 3702547A1
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    • 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
    • F04B39/102—Adaptations or arrangements of distribution members the members being disc valves

Abstract

In lifting piston compressors with a freely swinging inlet valve lamella, the problem exists that the swinging out of the valve lamella causes concentrations of stresses at the lamella root. This leads to crack formation at the lamella root and to the valve lamella which is breaking off falling into the compression space. The new inlet valve is to be free of masses which vibrate naturally and to have no valve parts which are susceptible to failure. The inlet valve is formed by a passage (12), connecting the compression space to the suction space, between the seal (11) of the lifting piston and the cylinder inner wall (13) in the region of the lower dead centre of the lifting piston. The inlet valve is suitable for lifting piston compressors with a piston seal which is situated on the circumference of the lifting piston and with which the compression space is sealed in relation to the suction space. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Hubkolbenverdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a reciprocating compressor according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Hubkolbenverdichter ist durch die DE-OS 25 06 949 vorbekannt. Hierbei handelt es sich um einen Verdichter, dessen Saugraum mit dem Kom­ pressionsraum durch ein am Hubkolben befindliches Lamellenventil verbindbar ist. Das Lamellenventil besteht aus einer einseitig am Hubkolben befestigten Ventillamelle und einem von der Ventillamelle abdeckbaren Saugkanal, der den Hubkolben durchdringt. Mit dem Hubkolbenspiel wird der Saugkanal durch die Ventillamelle abwechselnd freigegeben und verschlos­ sen.Such a reciprocating compressor is due to the DE-OS 25 06 949 previously known. This is it around a compressor, the suction chamber of which with the com compression space through a located on the reciprocating piston Slat valve can be connected. The lamella valve consists of one side attached to the reciprocating piston Valve lamella and one of the valve lamella coverable suction channel that penetrates the piston. With the piston play, the suction channel through the Valve lamella alternately released and closed sen.

Die abstützungsfreie Länge der Sauglamelle ist hierbei relativ groß und kann sich noch mit zuneh­ mendem Kolbendurchmesser vergrößern. Die Sauglamelle muß deshalb eine entsprechende Dicke aufweisen, um sich bei ihrer schwingenden Bewegung nicht zu stark zu verbiegen und eine Eigenschwingungsfrequenz zu erreichen, die von der Betriebsfrequenz auch schnell­ aufender Kolbenverdichter ausreichend abweicht. Mit der Verdickung der Sauglamelle nimmt jedoch auch die schwingende Masse zu. Mit zunehmender Massenträgheit der Ventillamelle wird jedoch, besonders bei Kolben­ verdichtern mit höheren Drehzahlen, der Liefergrad herabgesetzt. The unsupported length of the suction lamella is this is relatively large and can still increase increase the piston diameter. The suction lamella must therefore have an appropriate thickness in order do not become too strong in their swinging movement to bend and a natural vibration frequency too achieve that from the operating frequency also quickly piston compressor deviates sufficiently. With however, the thickening of the suction lamella also takes away vibrating mass too. With increasing inertia the valve lamella, however, especially with pistons compress at higher speeds, the delivery rate reduced.  

Bei der Ausbildung des vorbekannten Hubkolbenver­ dichters sind weder für das freie Ende der Lamelle noch für die Verbindung des anderen Endes der Lamelle mit dem Hubkolben zusätzliche Abstützungen möglich, ohne eine unerwünschte Schadraumvergröße­ rung in Kauf nehmen zu müssen. Das Ausschwingen der Lamelle führt deshalb zu Beanspruchungskonzentra­ tionen an der Lamellenwurzel und zu Rissen, die ein Einfallen einer abbrechenden Lamelle in den Kompres­ sionsraum zur Folge haben kann. Auf diese Weise hervorgerufene Betriebsstörungen treten bei schnell­ aufenden Kolbenverdichtern besonders häufig auf. Wegen des fehlenden unmittelbaren Einflusses der Befestigungsart der Lamelle auf das Schwingungsver­ halten der Lamellenzunge ist es auch schwierig, die Eigenschwingungszahl der Zunge genügend deutlich gegenüber der Betriebsfrequenz des Kolbenverdichters abzugrenzen.In the formation of the known reciprocating piston poets are neither for the free end of the slat still for connecting the other end of the Slat with the piston additional supports possible without an undesirable increase in the clearance have to put up with. The swinging out of the Lamella therefore leads to stress concentration tions on the lamella root and cracks that a A breaking slat falls into the compress sion space can result. In this way caused malfunctions occur quickly on piston compressors. Because of the lack of direct influence from the Type of attachment of the lamella to the vibration it is also difficult to keep the tongue Natural vibration number of the tongue sufficiently clear compared to the operating frequency of the piston compressor delimit.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Hubkolbenverdichter der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß Betriebsstörungen und schwankende Liefergrade, hervorgerufen durch unerwünschtes Schwingungsverhalten des Einlaßventils, vermieden werden.The invention is therefore based on the object a reciprocating compressor of the type mentioned to improve so that malfunctions and fluctuating delivery rates caused by unwanted vibration behavior of the Intake valve to be avoided.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the in claim 1 specified invention solved. Further training and are advantageous embodiments of the invention specified in the subclaims.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß der Saugeinlaß keine störanfälligen Teile aufweist und daher wartungs- und verschleißfrei ist. The invention has the advantage that the suction inlet has no parts susceptible to failure and therefore is maintenance and wear-free.  

Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß der Saugeinlaß, im Vergleich zu dem in dem eingangs erwähnten Hubkolbenverdichter verwendeten Einlaßventil, billiger in der Herstellung ist.Another advantage arises from the fact that the Suction inlet, compared to that in the beginning Reciprocating compressor used Inlet valve that is cheaper to manufacture.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbei­ spieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.The invention is based on an embodiment game, which is shown in the drawing, closer explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Hubkolbenverdichter, dessen Saugeinlaß durch eine ringförmige Kolben­ dichtung und einer Erweiterung der Zylin­ derinnenwand gebildet ist; Figure 1 is a reciprocating compressor, the suction inlet is formed by an annular piston seal and an extension of the inner wall Zylin.

Fig. 2 einen Hubkolbenverdichter gemäß Fig. 1 mit einer als topfförmige Dichtmanschette ausgebildeten Kolbendichtung; FIG. 2 shows a reciprocating compressor according to FIG. 1 with a piston seal designed as a cup-shaped sealing sleeve;

Fig. 3 einen Schnitt A/A der Fig. 1 und 2 mit Saugeinlässe bildende Ausnehmungen in der Zylinderwand. Fig. 3 shows a section A / A of Fig. 1 and 2 with suction inlets forming recesses in the cylinder wall.

Die Fig. 1 zeigt einen Hubkolbenverdichter mit einem Hubkolben (1), einem Zylinder (2), einem Zylinderkopf (3) und einem durch den Hubkolben (1), die Innenwand (4) des Zylinders (2) und den Zylinderkopf (3) begrenzten Kompressionsraum (5). Im Zylinderkopf (3) ist mindestens ein als Rückschlagventil ausgebildeter Druckauslaß (6) angeordnet, über das der Kompressions­ raum (5) mit einem Druckraum (7) bzw. mit einem daran angeschlossenen verbraucherseitigen Druckluft­ system verbindbar ist. Der Hubkolben (1) weist eine Kolbenstange (8) auf, die mit einem den Hubkolben (1) antreibenden Kurbeltrieb in Wirkverbindung steht. Fig. 1 shows a reciprocating compressor with a reciprocating piston (1), a cylinder (2), a cylinder head (3) and a through the lifting piston (1), the inner wall (4) of the cylinder (2) and the cylinder head (3) limited compression space ( 5 ). In the cylinder head ( 3 ) at least one designed as a check valve pressure outlet ( 6 ) is arranged, via which the compression chamber ( 5 ) with a pressure chamber ( 7 ) or with a consumer-side compressed air system connected to it. The reciprocating piston ( 1 ) has a piston rod ( 8 ) which is operatively connected to a crank mechanism driving the reciprocating piston ( 1 ).

Der Kurbeltrieb befindet sich in einem Kurbelgehäuse, das auch als Saugraum (9) dient und über einen Ansaugfilter (10) mit der Atmosphäre verbunden ist.The crank mechanism is located in a crankcase, which also serves as a suction chamber ( 9 ) and is connected to the atmosphere via an intake filter ( 10 ).

Der Hubkolben (1) weist eine Kolbendichtung (11) auf, die während des Kompressionshubes des Hubkolbens (1) dichtend an der Zylinderinnenwand (4) anliegt und den Kompressionsraum (5) gegenüber dem Saugraum (9) abdichtet.The lifting piston (1) has a piston seal (11) which bears during the compression stroke of the reciprocating piston (1) sealingly against the cylinder inner wall (4) and seals the compression chamber (5) opposite the suction chamber (9).

Die Zylinderinnenwand (4) weist im Bereich des unteren Totpunktes des Hubkolbens (1) eine Vergröße­ rung des Zylinderquerschnittes in der Form einer konischen oder tonnenförmigen Erweiterung (13) auf, die mit der Kolbendichtung (11) einen Saugeinlaß (13, 11) bildet, über dessen Durchlaß (12) der Saugraum (9) mit dem Kompressionsraum (5) im Bereich der unteren Totpunktstellung des Hubkolbens (1) verbunden ist.The cylinder inner wall ( 4 ) has in the region of the bottom dead center of the reciprocating piston ( 1 ) an enlargement of the cylinder cross section in the form of a conical or barrel-shaped extension ( 13 ) which forms a suction inlet ( 13 , 11 ) with the piston seal ( 11 ), Via its passage ( 12 ) the suction chamber ( 9 ) is connected to the compression chamber ( 5 ) in the area of the bottom dead center position of the reciprocating piston ( 1 ).

Anstelle der Erweiterung (13) können auch mehrere auf den Umfang der Zylinderinnenwand (4) verteilte Ausnehmungen vorgesehen sein. Bei einer Anordnung der Ausnehmungen (14, 15), Fig. 3, ist es zweck­ mäßig, diese an den Hälften der Zylinderwand (4) neben der Pendelachse der Kolbenstange (8) anzu­ ordnen. Hierdurch wird die Führung des Hubkolbens (1) im Zylinder (2) bei geöffneten Saugeinlässen (11, 14, 15) im unteren Totpunktbereich begünstigt. Die Anzahl und Größe der Ausnehmungen wird durch den erforderlichen Einlaßquerschnitt des Saugeinlasses in Abhängigkeit vom erforderlichen Ansaugvolumen bestimmt. Ein ringförmiger Durchlaß (12) wird durch die konische oder tonnenförmige Erweiterung (13) gemäß Fig. 1 erreicht.Instead of the extension ( 13 ), several recesses distributed over the circumference of the inner cylinder wall ( 4 ) can also be provided. With an arrangement of the recesses ( 14 , 15 ), Fig. 3, it is appropriate to arrange them on the halves of the cylinder wall ( 4 ) next to the pendulum axis of the piston rod ( 8 ). This favors the guidance of the reciprocating piston ( 1 ) in the cylinder ( 2 ) when the suction inlets ( 11 , 14 , 15 ) are open in the lower dead center area. The number and size of the recesses is determined by the required inlet cross section of the suction inlet as a function of the required suction volume. An annular passage ( 12 ) is achieved by the conical or barrel-shaped extension ( 13 ) according to FIG. 1.

Gemäß Fig. 1 ist die Kolbendichtung (11) ringförmig mit einer zur Zylinderinnenwand (4) hin ballig ausgebildeten Umfangsfläche (16) gestaltet. Hier­ durch kann der Hubkolben (1) besonders beim Ver­ lassen des unteren und oberen Totpunktes eine Pendelbewegung ausführen.Referring to FIG. 1, the piston seal (11) is of annular configuration with a convex formed toward the cylinder inner wall (4) peripheral surface (16). Here, the reciprocating piston ( 1 ) can perform a pendulum movement, especially when leaving the bottom and top dead center.

Anstelle der ringförmigen Kolbendichtung (11) kann auch eine topfförmige Dichtmanschette (17) mit einem an der Zylinderinnenwand (4) abdichtenden Lippenab­ schnitt (18) gemäß Fig. 2 verwendet werden.Instead of the annular piston seal ( 11 ), a cup-shaped sealing sleeve ( 17 ) with a lip section ( 18 ) sealing on the cylinder inner wall ( 4 ) as shown in FIG. 2 can also be used.

Nach erfolgtem Kompressionshub bewegt sich der Hubkolben (1) bei geschlossenem Druckauslaß (6) abwärts, wobei im Kompressionsraum (5) ein Unter­ druck entsteht. Durch Öffnen des Saugeinlasses (11, 13) bzw. (11, 14, 15) im Bereich des unteren Tot­ punktes wird der Durchlaß (12), bzw. werden die Durchlässe (14, 15) freigegeben, so daß durch einen dann erfolgenden Druckausgleich zwischen dem Saug­ raum (9) und dem Kompressionsraum (5) die zu kompri­ mierende Luft vom Kompressionsraum (5) angesaugt wird. Hierdurch wird ein schnelles Füllen des Kompressionsraumes (5) im Bereich der unteren Totpunktstellung des Hubkolbens (1) erreicht.After the compression stroke has taken place, the reciprocating piston ( 1 ) moves downward with the pressure outlet ( 6 ) closed, an underpressure being created in the compression chamber ( 5 ). By opening the suction inlet ( 11 , 13 ) or ( 11 , 14 , 15 ) in the area of the bottom dead point, the passage ( 12 ) or the passages ( 14 , 15 ) are released, so that a pressure equalization then takes place between the suction chamber ( 9 ) and the compression chamber ( 5 ) the air to be compressed is sucked in by the compression chamber ( 5 ). As a result, the compression space ( 5 ) is filled quickly in the region of the bottom dead center position of the reciprocating piston ( 1 ).

Oberhalb des unteren Totpunktbereiches des Hubkol­ bens (1) ist während des Kompressionshubes durch Anlage der Kolbendichtung (11), (18) an der Zylin­ derwand (4), der Kompressionsraum (5) gegenüber dem Saugraum abgedichtet.Above the lower dead center area of the Hubkol bens ( 1 ) during the compression stroke by contacting the piston seal ( 11 ), ( 18 ) on the cylinder wall ( 4 ), the compression chamber ( 5 ) is sealed off from the suction chamber.

Bei Verwendung der Topfmanschette (17) mit ent­ sprechend elastischen Lippenabschnitt (18), kann bereits während des Abwärtshubes des Hubkolbens (1), jedoch schon vor dem Öffnen des Saugeinlasses (18, 13), bzw. (18, 14, 15) ein Teilluftausgleich zwi­ schen dem Kompressionsraum (5) und dem Saugraum (9) erfolgen. Durch eine hierdurch verringerte Vacuum­ bildung im Kompressionsraum (5), während des Ab­ wärtshubes des Hubkolbens (1), ist eine Reduzierung der Antriebsleistung des Verdichters erreichbar.When using the cup sleeve ( 17 ) with a corresponding elastic lip section ( 18 ) can already during the downward stroke of the piston ( 1 ), but before opening the suction inlet ( 18 , 13 ), or ( 18, 14, 15 ) Partial air compensation between the compression space ( 5 ) and the suction space ( 9 ). A reduced vacuum formation in the compression chamber ( 5 ) during the downward stroke of the reciprocating piston ( 1 ) reduces the drive power of the compressor.

Claims (9)

1. Hubkolbenverdichter mit einem Hubkolben, einem Zylinder und einem Zylinderkopf, mit einem durch den Hubkolben, die Innenwand des Zylin­ ders und den Zylinderkopf begrenzten Kompres­ sionsraum, dem mindestens ein Druckauslaß und ein Saugeinlaß zugeordnet ist, mit einem Saugraum, der über den Saugeinlaß mit dem Kompressionsraum verbindbar ist, und mit einer am Umfang des Hubkolbens befindlichen Kolbendich­ tung, mit der der Kompressionsraum gegenüber dem Saugraum abgedichtet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Saugeinlaß (11, 13) durch einen den Kompressionsraum (5) mit dem Saugraum (9) verbindenden Durchlaß (12) zwischen der Kolbendichtung (11) und der Zylinderinnenwand (13) im Bereich des unteren Todpunktes des Hubkolbens (1) gebildet ist.1. reciprocating compressor with a reciprocating piston, a cylinder and a cylinder head, with a compression chamber limited by the reciprocating piston, the inner wall of the cylinder and the cylinder head, the at least one pressure outlet and one suction inlet is assigned, with a suction chamber which is connected to the suction inlet with the compression chamber is connectable, and with a piston located on the circumference of the piston, with which the compression chamber is sealed off from the suction chamber, characterized in that the suction inlet ( 11 , 13 ) through a compression chamber ( 5 ) with the suction chamber ( 9 ) connecting passage ( 12 ) between the piston seal ( 11 ) and the cylinder inner wall ( 13 ) in the region of the bottom dead center of the reciprocating piston ( 1 ) is formed. 2. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (12) durch eine Vergrößerung des Zylinderquerschnittes im Bereich des unteren Todpunktes gebildet ist.2. Reciprocating compressor according to claim 1, characterized in that the passage ( 12 ) is formed by an enlargement of the cylinder cross section in the region of the bottom dead center. 3. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (12) ringför­ mig zwischen der Kolbendichtung (11) und der Zylinderinnenwand (13) ausgebildet ist. 3. reciprocating compressor according to claim 1, characterized in that the passage ( 12 ) ringför mig between the piston seal ( 11 ) and the cylinder inner wall ( 13 ) is formed. 4. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Durchlaß (12) durch eine konische oder tonnenförmige Erweiterung der Zylinderinnenwand (13) im Bereich des unteren Todpunktes gebildet ist. (Fig. 1)4. Reciprocating compressor according to claim 3, characterized in that the annular passage ( 12 ) is formed by a conical or barrel-shaped extension of the cylinder inner wall ( 13 ) in the region of the bottom dead center. ( Fig. 1) 5. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung des Zylinderquerschnittes durch mindestens eine Ausnehmung (14) in der Zylinderinnenwand (4) gebildet ist.5. Reciprocating compressor according to claim 2, characterized in that the enlargement of the cylinder cross section is formed by at least one recess ( 14 ) in the cylinder inner wall ( 4 ). 6. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung des Zylinderquerschnittes durch Ausnehmungen (14, 15) in der Zylinderinnenwand (4) gebildet ist. (Fig. 3)6. Reciprocating compressor according to claim 2, characterized in that the enlargement of the cylinder cross section is formed by recesses ( 14 , 15 ) in the cylinder inner wall ( 4 ). ( Fig. 3) 7. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (14, 15) an den Hälften der Zylinderwand (4) neben der Pendelachse der Kolbenstange (8) angeordnet sind.7. Reciprocating compressor according to claim 6, characterized in that the recesses ( 14 , 15 ) on the halves of the cylinder wall ( 4 ) are arranged next to the pendulum axis of the piston rod ( 8 ). 8. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbendichtung ring­ förmig mit einer zur Zylinderinnenwand (4) hin ballig ausgebildeten Umfangsfläche (16) ausge­ bildet ist. (Fig. 1)8. Reciprocating compressor according to claim 1, characterized in that the piston seal is ring-shaped with a to the cylinder inner wall ( 4 ) crowned peripheral surface ( 16 ) is formed. ( Fig. 1) 9. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbendichtung aus einer topfförmigen Dichtmanschette (17) mit einem an der Zylinderinnenwand (4) abdichtenden Lippenabschnitt (18) besteht. (Fig. 2)9. Reciprocating compressor according to claim 1, characterized in that the piston seal consists of a cup-shaped sealing sleeve ( 17 ) with a lip section ( 18 ) sealing on the cylinder inner wall ( 4 ). ( Fig. 2)
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