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(11) | EP 0 846 227 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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| (54) |
KOLBENVERDICHTER, INSBESONDERE FÜR DIE DRUCKLUFTERZEUGUNG IN KRAFTFAHRZEUGEN PISTON-TYPE COMPRESSOR, ESPECIALLY FOR GENERATING COMPRESSED AIR IN MOTOR VEHICLES COMPRESSEUR A PISTON, NOTAMMENT POUR PRODUIRE DE L'AIR COMPRIME DANS DES VEHICULES AUTOMOBILES |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.
[0002] Bei Kolbenverdichtern der gattungsgemäßen Art (DE 39 04 172 A1 und DE 39 09 531 A1) sind Sauglamellen vorgesehen, welche im wesentlichen Ringform besitzen und mit ihrem frei beweglichen, d.h. senkrecht zur Ebene der Ventilträgerplatte schwenkbaren Teil, der Position der im Ventilträger befindlichen Saugöffnungen angepasst sind. Der ausgesparte Innenbereich derartiger Sauglamellen als auch Teilbereiche außerhalb ihrer Außenkonturen sind als Schadraum zu bezeichnen, da zwischen Oberseite des Kolbens in seiner oberen Totlage und Unterseite des Ventilträgers bzw. der Ventilträgerplatte jeweils ein Schadvolumen verbleibt; die Einspannung der Sauglamellen erfolgt mit Stiftelementen oder im Falle ihrer Anwendung an einem Energiesparsystem (DE 39 09 531 A1) mittels eines Kniehebel-Betätigungssystems, mit welchem eine Verlagerung der Sauglamelle zwischen zwei Funktionsstellungen, der Pumpstellung und der Leerlaufstellung, ermöglicht ist.
[0003] Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Sauglamelle der gattungemäßen Art bei Verwendung hinsichtlich ihrer Einspannung oder Fixierung baulich einfacher Mittel so auszugestalten, daß das Schadvolumen oberhalb des Kolbens des Verdichters auf ein Mindestmaß reduziert wird. Derartige Sauglamellen sollen auch bei Energiesparsystemen für Kolbenverdichter unter Inanspruchnahme der vorgenannten Vorteile verwendbar sein.
[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1.
[0005] Die z.B. aus Federstahl bestehende Sauglamelle deckt infolge ihrer Unterteilung in Ruheteil und Funktionsteil nahezu den gesamten Querschnitt oberhalb des Kolbens des Verdichters, d.h. an der Unterseite des Ventilträgers ab, wodurch in der oberen Totlage des Kolbens seitlich zum Funktionteil nahezu kein Schadvolumen existiert. Der Funktionsteil, welcher vorzugsweise als zungenförmige Ventillamelle ausgebildet ist, erstreckt sich nahezu auf dem gesamten Durchmesser des Lamellen-Scheibenkörpers, derart, daß die beiden Seiten des Funktionsteils als etwa halbkreisförmige Ruheteilabschnitte mit sie durchsetzenden Drucköffnungen bestehen.
[0006] Die Fixierung der Sauglamelle erfolgt ohne zusätzliche Montagemittel, d.h. sie ist zwischen Zylinder und Ventilträgerplatte einleg- und festspannbar, wobei zum Zwecke der Verdrehsicherung am Außenumfang der Sauglamelle eine Kerbe vorgesehen ist, in welche ein Vorsprung am Zylinder oder an der Ventilträgerplatte eingreift. Die Sauglamelle ist auch bei Kolbenverdichtern mit sogenanntem Energiesparsystem in vorteilhafter Weise verwendbar, da sie sich infolge ihrer scheibenförmigen Konfiguration mittels eines einfachen Drehantriebes drehen läßt, um die erwünschte vollständige Abdeckung der Drucköffnungen des Ventilträgers bzw. um die erwünschte Teilöffnung der Saugöffnungen des Ventilträgers zu erreichen.
[0007] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.
[0008] Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
Figur 1 ist eine Draufsicht auf eine Sauglamelle nach der Erfindung;
Figur 2 ist eine Draufsicht auf eine für den Betrieb in einem Energiesparsystem geeignete Sauglamelle unter Darstellung der Pumpphase; und
Figur 3 ist eine der Figur 2 vergleichbare Ansicht unter Darstellung der Sauglamelle in der Leerlaufphase, in welcher sie gegenüber der nach Anordnung nach Figur 2 verdreht wurde.
[0009] Die in Figur 1 der Zeichnung dargestellte Sauglamelle 1 gemäß der Erfindung, welche z.B. aus Federstahl besteht, weist zwei Bestandteile auf, nämlich einen Funktionsteil 3 und einen Ruheteil 5. Der Funktionsteil 3 ist zungenförmig ausgebildet und steht materialeinheitlich mit dem Ruheteil 5 in Verbindung, wobei die Trennung von Funktionsteil und Ruheteil in fertigungstechnisch einfacher Weise im Stanzverfahren erreicht wird. Der Ruheteil 5 umschließt den Funktionsteil allseitig, d.h. die Sauglamelle ist in ihrer Gesamtheit als Scheibe ausgebildet, welche den Innendurchmesser des Zylinders vollständig abdeckt. Die Befestigung der Sauglamelle zwischen Zylinder und Zylinderkopf ist aufgrund der Scheibenform von sehr einfacher Art, d.h. heißt die Sauglamelle liegt mit ihrem Außenumfang vorzugsweise an einer Ringschulter der Bohrung des Zylinders auf und wird durch den an ihrer Oberseite befindlichen (nicht dargestellten) Ventilträger gegenüber der Schulter an der Oberseite des Zylinders gehalten. Somit bedarf es keiner zusätzlichen Einspannmittel in Form von Stiftelementen etc. Zum Zwecke der Drehsicherung der Sauglamelle ist an ihrem Außenumfang eine Kerbe 7 vorgesehen, in welche ein an der Ringschulter des Zylinders vorgesehener, nach innen gerichteter Vorsprung (nicht dargestellt) eingreift. Durch diese Drehsicherung ist gewährleistet, daß der Funktionsteil 3 in Form eines zungenförmigen Ventilkörpers die exakte Position bezüglich der überlappten (nicht dargestellten) Saugöffnungen beibehält; in gleicher Weise sind die im Ruheteil befindlichen Drucköffnungen 9 (Fig. 1) jeweils in Deckung mit den entsprechenden Drucköffnungen (nicht dargestellt) im Ventilträger.
[0010] Durch die vorgenannte Aufteilung der Sauglamelle in Funktionsteil und Ruheteil und durch die Art der Montage zwischen Zylinder und Ventilträger wird das Schadvolumen oberhalb des Kolbens auf ein Kleinstmaß reduziert, da der Ruheteil 5 den Schadraum ausfüllt bzw. abdeckt, welcher in angrenzender Lage zum Funktionsteil bestehen würde. Diese Schadraumreduzierung ist folglich unabhängig von der Dicke der Sauglamelle wirksam, da der Ruheteil jeweils die Dicke des Funktionsteils besitzt.
[0011] Die Erfindung ist nicht auf die in Figur 1 dargestellte Ausführungsform beschränkt, d.h. die Sauglamelle 1 nach der Erfindung ist auch bei Kompressoren mit Energiesparsystem (DE 39 09 531 A1) verwendbar. Bei derartigen Konstruktionen ist die Sauglamelle 1 zwischen der in Figur 2 dargestellten Pumpphase und der in Figur 3 dargestellten Leerlaufphase (ESS-Phase) bewegbar. Bei Kompressoren der genannten Bauart nimmt die Sauglamelle in der Leerlaufphase nach Figur 3 eine Position ein, in welcher die schematisch angedeuteten Drucköffnungen 11 des gleichfalls schematisch angedeuteten Ventilträgers 13 durch die Sauglamelle 1 abgedeckt sind, derart, daß die Drucköffnungen 9 der Sauglamelle 1 mit den Drucköffnungen 11 des Ventilträgers nicht mehr in Fluchtung sind.
[0012] Im Gegensatz zur Ausführungsform nach Figur 1, welche eine gegenüber Drehung gesicherte Sauglamelle 1 wiedergibt, ist bei der anhand der Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsform einer verdrehbaren Sauglamelle zu beiden Seiten des Funktionsteils 3 jeweils eine Aussparung 15 bzw. 17 vorgesehen. Die beiden Aussparungen 15 und 17 grenzen an das freien Ende bzw. an das Einspannende des Funktionsteils und sind in ihrer Geometrie so gewählt, daß bei der in Figur 3 wiedergegebenen Leerlaufphase bzw. ESS-Phase ein teilweises Offenlegen der schematisch dargestellten Saugöffnungen 19 des Ventilträgers 13 erreicht wird. Hierdurch ist erreicht, daß in der Abschalt- bzw. Leerlaufstellung der Saugraum (nicht dargestellt) oberhalb des Ventilträgers dem Druckraum zwischen Ventilträger und Kolben zugeschaltet wird, mit der Folge, daß der Kompressor in einem geschlossenen Kreisprozess arbeitet und lediglich Reibung, Leckströmung und Wärmeverlust minimale Antriebsenergie erfordern. Hierbei erfolgt im Druck- bzw. Kompressionsraum keine Druckumkehr mehr, da wie vorstehend erläutert und in Figur 3 dargestellt, die Drucköffnungen 9 und 11 außer Fluchtung sind.
[0013] Im Gegensatz zur Ausführungsform nach Figur 1 ist durch die Aussparungen 15 und 17 ein geringer Schadraum nach Maßgabe der Dickenabmessung der Sauglamelle in Kauf zu nehmen; gleichwohl ist im Gegensatz zu herkömmlichen, lediglich aus einem Funktionsteil bestehenden Sauglamellen eine wesentliche Reduzierung des Schadraums bzw. des Schadvolumens oberhalb des Kolbens erreicht.
[0014] Die Sauglamelle 1 der Ausführungsform nach Figur 2 und 3 weist am Außenumfang eine Gabel 21 auf, in welcher ein schematisch dargestellter Stift 23 eingreift. Der Stift 23 ist innerhalb eines den Ventilträger 13 durchsetzenden Langloches 25 bewegbar und wird in nicht näher dargestellter Weise von einem Schaltkolben betätigt, welcher in der Leerlaufphase über einen an den Druckanschluß des Kompressors angeschlossenen Druckregler in an sich bekannter Weise umschaltbar ist, wobei in der Förder- bzw. Pumpphase die Rückstellung des Schaltkolbens und damit die Rückstellung der Sauglamelle aus der Position nach Figur 3 in die Position nach Figur 2 durch Federkraft erfolgt.
[0015] Wie im Falle der Ausführungsform nach Figur 1 ist die Erfindung nicht auf die Anzahl und geometrische Anordnung bzw. Zuordnung der Saug- und Drucköffnungen begrenzt. Grundsätzlich ist jedoch beiden Ausführungsformen gemeinsam, daß der zur Schadvolumen-Reduzierung dienende Ruheteil gegenüber der Drucköffnung bzw. den Drucköffnungen im Ventilträger statisch wirkt, sei es in geöffneter Lage nach Figur 2 oder in geschlossener Lage nach Figur 3, während der Funktionsteil 3 als Funktionslamelle bzw. Zunge wirkend Öffnungs- und Schließbewegungen in Richtung des Kolbens und von diesem abgewandt vollführt.
[0016] Wie vorstehend erwähnt, ist die Einspannung der Sauglamelle zwischen Zylinder und Ventilträger sehr einfach; ein zusätzliches Teil zum Festsetzen der Sauglamelle ist im Gegensatz zu Ausführungsformen bekannter Lamellen nicht mehr nötig, da da Ruheteil durch Verformen eine Eigenverspannung herbeiführt.
[0017] Die Erfindung wurde anhand eines Ventilträgers (Sitzplatte) erläutert, welche als gesondertes Bauteil zwischen Zylinderkopf und Zylinder eingespannt ist und z.B. Kühlmittelkanäle aufweisen kann. Die Sauglamelle nach der Erfindung kann in gleicher Weise bei Ventilträgern eingesetzt werden, welche materialeinheitlich mit dem Zylinderkopf ausgebildet sind.
Bezugszeichenliste
a) die Sauglamelle (1) ist als eine zwischen Ventilträger (13) und Verdichtergehäuse gehalterte, durch Betätigungsmittel (21,23) relativ zum Ventilträger (13) drehbare Scheibe ausgebildet, welche aus einem in der Pumpphase gegenüber den Saugöffnungen (19) wirkenden Funktionsteil (3) und einem mit dem Funktionsteil verbundenen Ruheteil (5) besteht;
b) im Ruheteil befinden sich Drucköffnungen (9), welche in der Pumpphase mit den Drucköffnungen (11) des Ventilträgers fluchten; und
c) zu beiden Seiten des Funktionsteils (3) sind im Material des Ruheteils (5) Aussparungen (15, 17) vorgesehen, welche nach Drehung der Sauglamelle in die der Leerlaufphase entsprechende Position einen Teilbereich der Saugöffnungen (19) des Ventilträgers überlappend freilegen, während die im Ruheteil vorgesehenen Drucköffnungen (9) nach Drehung der Sauglamelle gegenüber den Drucköffnungen (11) des Ventilträgers seitlich versetzt sind, derart, daß die Drucköffnungen des Ventilträgers in der Leerlaufphase abgedeckt sind.
a) the suction plate (1) is constructed as a disc which is mounted between the valve carrier (13) and the compressor housing, and which can be rotated by actuation means (21, 23) relatively to the valve carrier (13), this disc comprising an operation part (3) which acts in the pump phase with respect to the suction apertures (19), and a non-operation part (5) connected to the operation part;
b) in the non-operation part there are pressure apertures (9) which in the pump phase are in alignment with the pressure apertures (11) of the valve carrier; and
c) recesses (15, 17) are provided in the material of the non-operation part (5) on both sides of the operation part (3) which, after the suction plate has rotated into the position corresponding to the idling phase, expose a partial area of the suction apertures (19) of the valve carrier in an overlapping manner, whilst the pressure apertures (9) provided in the non-operation part are laterally displaced after the suction plate has rotated with respect to the pressure apertures (11) of the valve carrier, so that in the idling phase the pressure apertures of the valve carrier are covered.
a) la lamelle (1) d'aspiration est constituée sous la forme d'un disque maintenu entre le porte-soupape (13) et l'enveloppe du compresseur, pouvant tourner sous l'action de moyens (21, 23) d'actionnement par rapport au porte-soupape (13) et constituée d'une partie (3) de fonction agissant vis à vis des orifices (19) d'aspiration dans la phase de pompage et d'une partie (5) de repos reliée à la partie de fonction ;
b) il se trouve dans la partie de repos des orifices (9) de refoulement qui coïncident dans la phase de pompage avec les orifices (11) de refoulement du porte-soupape ; et
c) de part et d'autre de la partie (3) de fonction, il est prévu dans la matière de la partie (5) de repos des évidements (15, 17) qui, après que la lamelle d'aspiration est venue par rotation dans la position correspondant à la phase de marche à vide, dégagent à chevauchement une région partielle des orifices (19) d'aspiration du porte-soupape, tandis que les orifices (9) de refoulement prévus dans la partie de repos sont, après rotation de la lamelle d'aspiration par rapport aux orifices (11) de refoulement du porte-soupape, décalés latéralement de façon que les orifices de refoulement du porte-soupape soient recouverts dans la phase de marche à vide.