DE102007054163A1 - Two-stage air compressor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen zweistufigen Luftverdichter, umfassend - eine erste Kompressionsstufe mit einem Niederdruckzylinder; - eine zweite Kompressionsstufe mit einem Hochdruckzylinder; - ein Verbindungselement zur Herstellung einer Kanalverbindung von der ersten Druckseite des Niederdruckzylinders zur zweiten Saugseite des Hochdruckzylinders, wobei dem Verbindungselement ein Zwischenkühler zugeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient der mittleren Stufendruckverhältnisse der ersten Kompressionsstufe und der zweiten Kompressionsstufe einen Wert im Bereich von 1,3 bis 1,7, bevorzugt von 1,4 bis 1,6 und besonders bevorzugt bei etwa 1,5, aufweist.The invention relates to a two-stage air compressor, comprising - a first compression stage with a low-pressure cylinder; a second compression stage with a high pressure cylinder; - A connecting member for producing a channel connection from the first pressure side of the low-pressure cylinder to the second suction side of the high-pressure cylinder, wherein the connecting element is associated with an intercooler; characterized in that the quotient of the average stage pressure ratios of the first compression stage and the second compression stage has a value in the range from 1.3 to 1.7, preferably from 1.4 to 1.6 and particularly preferably at about 1.5.

Description

Die Erfindung betrifft einen zweistufigen Luftverdichter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere einen solchermaßen ausgebildeten Bremsluftverdichter für ein Fahrzeug.The The invention relates to a two-stage air compressor according to The preamble of claim 1, in particular such trained brake air compressor for a vehicle.

Luftverdichter zur Bereitstellung von Druckluft werden in vielfältigen industriellen Anwendungen eingesetzt. Für Schienenfahrzeuge und Nutzfahrzeuge dienen sie zur Druckluftversorgung pneumatischer Bremsen. Für diese Verwendung wird mittels des Luftverdichters eine Hauptluftleitung druckbeaufschlagt, aus der Druckluftbehälter befüllt werden, die in Verbindung mit Druckluftbremsen stehen. Einen weiteren Anwendungsfall eines Druckluftsystems für Fahrzeuge stellen pneumatische Federungssysteme dar.air compressor to provide compressed air are in manifold used in industrial applications. For rail vehicles and commercial vehicles they serve for compressed air supply pneumatic Brakes. For this use is by means of the air compressor a main air line pressurized, from the compressed air tank to be filled in conjunction with compressed air brakes stand. Another application of a compressed air system for vehicles represent pneumatic suspension systems.

Für Luftdruckverdichter bestehen unterschiedliche Ausgestaltungsmöglichkeiten, beispielsweise in der Form von Rotationskolbenmaschinen oder Hubkolbenmaschinen. Letztere sind bevorzugte Bauformen von Bremsluftverdichtern, welche im Fall von Nutzfahrzeugen vielfach einstufig ausgebildet sind. Dies führt zu einer konstruktiv einfachen und platzsparenden Ausführung. Allerdings ist die Kompression mit einem mehrstufigen Verdichter effizienter, wobei für eine zweistufige Ausbildung beispielhaft auf die DE 1 006 112 verwiesen wird. Der Vorteil einer Aufteilung auf zwei Kompressionsstufen mit Zwischenkühlung besteht in einem verringerten Leistungsbedarf und niedrigen Lufttemperaturen in den Zylindern. Typische ölgeschmierte Hochdruck-Kolbenverdichter weisen ein Stufendruckverhältnis von 1,5 bis 3,5 auf. Höhere Druckverhältnisse wurden bisher nur für kleine Bremsluftverdichter unter der Voraussetzung einer intensiven Zwischenkühlung in Betracht gezogen.For air compressor, there are different design options, for example in the form of rotary piston machines or reciprocating engines. The latter are preferred designs of brake air compressors, which are often designed in single-stage in the case of commercial vehicles. This leads to a structurally simple and space-saving design. However, the compression with a multi-stage compressor is more efficient, with a two-stage design being exemplary of the DE 1 006 112 is referenced. The advantage of splitting into two stages of compression with intermediate cooling is a reduced power requirement and low air temperatures in the cylinders. Typical oil-lubricated high pressure piston compressors have a step pressure ratio of 1.5 to 3.5. Higher pressure conditions were previously considered only for small brake air compressor under the condition of intensive intercooling into consideration.

Nachfolgend wird unter „Stufendruckverhältnis" ΠStufe das mittlere druck- zu saugseitige Druckverhältnis einer mittels eines Hubkolbens realisierten Kompressionsstufe verstanden. Dabei wird insbesondere im Überströmbereich zwischen den Kompressionsstufen ein zeitlich schwankender Zwischendruck vorliegen. Eine typische Größenordnung dieser Druckschwankung liegt bei etwa 1 bar, sodass die nachfolgenden Angaben zu den Stufendruckverhältnissen zeitgemittelte Größen darstellen.In the following, " stage pressure ratio" Π stage is understood as meaning the average pressure-to-suction-side pressure ratio of a compression stage realized by means of a reciprocating piston, in particular in the overflow area between the compression stages a temporally fluctuating intermediate pressure A typical magnitude of this pressure fluctuation is about 1 bar, so that the The following information on the step pressure ratios represent time-averaged quantities.

Die fachübliche Auslegung sieht zur Minimierung der isentropen Verdichtungsarbeit für alle Kompressionsstufen ein übereinstimmendes Stufendruckverhältnis vor. Ausgehend von einem vorgegebenen Gesamtdruckverhältnis Πges und bei der Wahl von n Kompressionsstufen werden die Stufendruckverhältnisse ΠStufe n einheitlich als n-te Wurzel des Gesamtdruckverhältnisses festgelegt.The customary design provides a matching step pressure ratio for minimizing the isentropic compaction work for all compression stages. Based on a given total pressure ratio Π ges and on the selection of n compression levels, the step pressure ratios Π level n are set uniformly as the nth root of the total pressure ratio.

Ein Ausführungsbeispiel für einen zweistufigen Luftverdichter ist durch die DE 197 15 291 A1 bekanntgeworden. Offenbart ist eine Anordnung umfassend einen Niederdruckzylinder und einen Hochdruckzylinder, die über eine gemeinsame Kolbenstange angetrieben werden und mittels eines Überströmkanals in Verbindung stehen, in dem ein Rückschlagventil angeordnet ist. Das Überströmen erfolgt bei einem Zwischendruck, der dem Druck auf der Druckseite des Niederdruckzylinders und der Saugseite des Hochdruckzylinders entspricht. Angetrieben wird die gemeinsame Kolbenstange des Niederdruckzylinders und des Hochdruckzylinders mittels einer rechtwinklig zur Kolbenstange verlaufenden Kurbelwelle. Für die voranstehend dargestellte Ausgestaltung eines zweistufigen Luftverdichters werden keine besonderen Maßnahmen zur Kühlung getroffen, da die Vorrichtung für einen kurzzeitigen Betrieb vorgesehen ist und das Wandungsmaterial der Druckzylinder beziehungsweise des Überströmkanals für diesen Fall eine hinreichende Kühlwirkung sicherstellt.An embodiment of a two-stage air compressor is characterized by the DE 197 15 291 A1 known. Disclosed is an arrangement comprising a low-pressure cylinder and a high-pressure cylinder, which are driven by a common piston rod and communicate by means of an overflow channel in which a check valve is arranged. The overflow takes place at an intermediate pressure which corresponds to the pressure on the pressure side of the low pressure cylinder and the suction side of the high pressure cylinder. The common piston rod of the low-pressure cylinder and the high-pressure cylinder is driven by means of a crankshaft running at right angles to the piston rod. For the embodiment of a two-stage air compressor described above, no special measures are taken for cooling, since the device is provided for a short-term operation and the wall material of the pressure cylinder or the overflow ensures a sufficient cooling effect for this case.

Zur Leistungssteigerung und zur Verringerung der Drucklufttemperatur wurde die Verwendung einer effizienten Zwischenkühlung vorgeschlagen. Eine solche wird beispielsweise durch die DE 10 2005 012 202 A1 offenbart, bei der eine Zwischenkammer zwischen einer vorausgehenden Kompressionsstufe und einer nachfolgenden Kompressionsstufe eines mehrstufigen Kolbenverdichters eine Wasserkühlung umfasst. Zur Kühlung der auf dem Zwischendruck befindlichen Luft werden mit einem Kühlmedium durchströmte Kühlkanäle in einem Gussteil verwendet, beziehungsweise die zur Kühlung des Kühlmediums notwendigen Strukturen werden mittels eines Blechformteils ausgebildet. Dabei sind die Kolben-Zylinderpaare aufeinander folgender Kompressionsstufen in einer Reihenanordnung angelegt, sodass die mit einem Kühlwasseranschluss versehene Zwischenkammer in einem gemeinsamen Zylinderkopfdeckel des Nieder- und des Hochdruckzylinders ausgebildet werden kann.To improve performance and to reduce the compressed air temperature, the use of efficient intermediate cooling has been proposed. Such is, for example, by the DE 10 2005 012 202 A1 discloses, wherein an intermediate chamber between a preceding compression stage and a subsequent compression stage of a multi-stage piston compressor comprises a water cooling. For cooling the air located at the intermediate pressure, cooling passages through which a cooling medium flows are used in a casting, or the structures necessary for cooling the cooling medium are formed by means of a sheet-metal molding. In this case, the piston-cylinder pairs of successive compression stages are applied in a series arrangement, so that the intermediate chamber provided with a cooling water connection can be formed in a common cylinder head cover of the low-pressure and high-pressure cylinders.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kolbenluftverdichter insbesondere für ein Fahrzeug und besonders bevorzugt für ein Nutzfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine anzugeben, der sich durch konstruktive Einfachheit, einen hohen Wirkungsgrad und eine Verringerung der bei der Kompression maximal auftretenden Drucklufttemperaturen auszeichnet. Zur Verwendung eines Luftverdichters für ein Schienenfahrzeug ist dieser auf einen Überdruck von 8 bar auszulegen. Für Straßenfahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, soll der Luftverdichter einen Überdruck von 10,5 bar bis 12,5 bar für die gegenwärtig verwendeten Systeme bereitstellen. Darüber hinaus ist es wünschenswert, auch für zukünftige Fahrzeugentwicklungen höhere Überdrücke in der Größenordnung von wenigstens 15 bar bis maximal 20 bar erzeugen zu können.The invention has for its object to provide a generic piston air compressor in particular for a vehicle and particularly preferably for a commercial vehicle with an internal combustion engine, which is characterized by constructive simplicity, high efficiency and a reduction in the maximum compressed air temperatures occurring during compression. To use an air compressor for a rail vehicle, it must be designed for an overpressure of 8 bar. For road vehicles, especially commercial vehicles, the air compressor is to provide an overpressure of 10.5 bar to 12.5 bar for the systems currently used. In addition, it is desirable, even for future vehicle developments higher pressures on the order of little at least 15 bar to a maximum of 20 bar.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein zweistufiger Kolbenluftverdichter mit einer in den Kühlkreislauf eines Fahrzeugs eingebundenen Zwischenkühlung. Die Erfindung weicht von der voranstehend dargelegten, dem Stand der Technik entsprechenden Auslegung für mehrstufige Kolbenluftverdichter ab, indem die mittleren Stufendruckverhältnisse aufeinander folgender Kompressionsstufen derart ungleich gewählt sind, dass ein Niederdruckzylinder einem Hochdruckzylinder vorausgeht, dessen Stufendruckverhältnis dem 1,3- bis 1,7-fachen des Stufendruckverhältnisses des nachfolgenden Hochdruckzylinders entspricht. Besonders bevorzugt wird zur Druckentlastung des Hochdruckzylinders dieser Wert im Bereich von 1,4 bis 1,6 und besonders bevorzugt bei etwa 1,5 gewählt. Dies hat zur Folge, dass der mittlere Zwischendruck, der im Verbindungselement zwischen dem Niederdruckzylinder einer ersten Kompressionsstufe und dem Hochdruckzylinder einer zweiten, nachfolgenden Kompressionsstufe vorliegt, auf einen Wert festgesetzt wird, der im Wesentlichen zu einer Übereinstimmung der Kompressions-Endtemperaturen TD,St1 der ersten Kompressionsstufe und TD,St2 nach der zweiten Kompressionsstufe führt. Dabei wird für die Zwischenkühlung von Folgendem ausgegangen:
Für Nutzfahrzeuganwendungen wird die Zwischenkühlung im erfindungsgemäßen, zweistufigen Luftverdichter bevorzugt mittels einer Wasserkühlung realisiert, die in den Kühlwasserstrom der Verbrennungskraftmaschine eingebunden ist. Typische Temperaturwerte des Kühlwassers beim Betrieb des Fahrzeugs liegen zwischen 80°C und 100°C, sodass für eine übliche Dimensionierung der Wärmeüberträgerstruktur zur Zwischenkühlung im Verbindungselement zwischen dem Niederdruckzylinder und dem Hochdruckzylinder eine zweite, saugseitige Temperatur TS,St2 der Hochdruckstufe von etwa 110°C–130°C resultiert und damit die erste saugseitige Temperatur TS,St1 auf der Saugseite der Niederdruckstufe deutlich übersteigt, die im Wesentlichen auf Umgebungstemperatur liegt. Eine solchermaßen ausgebildete Zwischenkühlung ist konstruktiv einfach und bauraumsparend, sodass sie bevorzugt für Nutzfahrzeuge für die Straße Anwendung findet.The starting point of the invention is a two-stage piston air compressor with an integrated in the cooling circuit of a vehicle intermediate cooling. The invention deviates from the prior art design for multistage piston air compressors in that the average stage pressure ratios of consecutive compression stages are chosen to be unequal, such that a low pressure cylinder precedes a high pressure cylinder whose stage pressure ratio is 1.3 to 1.7. times the step pressure ratio of the subsequent high-pressure cylinder corresponds. Particularly preferred for the pressure relief of the high-pressure cylinder, this value is selected in the range of 1.4 to 1.6 and particularly preferably at about 1.5. As a result, the intermediate intermediate pressure existing in the connecting element between the low-pressure cylinder of a first compression stage and the high-pressure cylinder of a second, subsequent compression stage is set to a value substantially equal to the compression end temperatures T D, St1 of FIG first compression stage and T D, St2 after the second compression stage leads. The following is assumed for the intercooling:
For commercial vehicle applications, the intermediate cooling in the two-stage air compressor according to the invention is preferably realized by means of water cooling, which is integrated in the cooling water flow of the internal combustion engine. Typical temperature values of the cooling water during operation of the vehicle are between 80 ° C and 100 ° C, so that for a conventional dimensioning of the heat exchanger structure for intermediate cooling in the connecting element between the low pressure cylinder and the high pressure cylinder, a second suction side temperature T S, St2 of the high pressure stage of about 110 ° C-130 ° C results and thus significantly exceeds the first suction-side temperature T S, St1 on the suction side of the low pressure stage, which is substantially at ambient temperature. Such thus formed intermediate cooling is structurally simple and space-saving, so they are preferred for commercial vehicles for the road application.

Ein erfindungsgemäßer Luftverdichter für einen Überdruck von 10,5 bar bis 12,5 bar umfasst eine Niederdruckstufe mit einem Stufendruckverhältnis von 4,5 bis 5 und eine Hochdruckstufe mit einem Stufendruckverhältnis von 3 bis 3,5. Demnach nehmen die Stufendruckverhältnisse sowohl der Niederdruckstufe als auch der Hochdruckstufe eines erfindungsgemäßen Luftverdichters hohe Werte an. Dabei liegt erfindungsgemäß der Quotient der Stufendruckverhältnisse von Niederdruck- zur Hochdruckstufe bei einem Wert von 1,3 bis 1,7, bevorzugt 1,4 bis 1,6 und besonders bevorzugt bei etwa 1,5. Folglich kann aufgrund der Entlastung der Hochdruckstufe auch bei einer begrenzten Zwischenkühlung die maximale, bei der Kompression auftretende Temperatur erniedrigt werden.One inventive air compressor for an overpressure of 10.5 bar to 12.5 bar includes a low-pressure stage with a pressure ratio of 4.5 to 5 and a High pressure stage with a stage pressure ratio of 3 to 3.5. Accordingly, the step pressure ratios both take the low pressure stage and the high pressure stage of an inventive Air compressor high values. It is according to the invention of Quotient of the step pressure ratios from low pressure to High pressure stage at a value of 1.3 to 1.7, preferably 1.4 to 1.6 and more preferably about 1.5. Consequently, due to the relief of the high-pressure stage even with a limited intercooling the maximum temperature occurring during compression is lowered.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren genauer erläutert, in denen im Einzelnen Folgendes dargestellt ist:following the invention is explained in more detail with reference to figures, which shows in detail:

1 zeigt den schematischen Aufbau eines zweistufigen Drucklufterzeugers mit Zwischenkühlung. 1 shows the schematic structure of a two-stage compressed air generator with intermediate cooling.

2 zeigt im p, V-Diagramm einen Vergleich einer einstufigen Komprimierung im Verhältnis zu einer zweistufigen Komprimierung mit einem erfindungsgemäß vorteilhaft gewählten Zwischendruckniveau. 2 shows in the p, V diagram a comparison of a one-stage compression in relation to a two-stage compression with an inventively advantageously selected intermediate pressure level.

1 zeigt symbolisch einen gattungsgemäßen, zweistufig ausgebildeten Luftverdichter, insbesondere zur Verwendung als Bremsluftverdichter in einem Fahrzeug. Auf einer ersten Kompressionsstufe 1 wird mittels eines Niederdruckzylinders 3, umfassend eine erste Saugseite 4 und eine erste Druckseite 5, Luft mit der ersten saugseitigen Temperatur TS,St1 und einem Eingangsdruck von ps auf der ersten Saugseite 4 auf den mittleren Zwischendruck pz auf der ersten Druckseite 5 gebracht. Diese Zustandsänderung erfolgt annähernd isentrop, sodass im p, V-Diagramm die in 2 gezeigte erste Isentrope 11 bis zur Temperatur TD,St1 durchlaufen wird. Mit Abschluss der ersten Kompressionsstufe 1 liegt demnach bei Ventilöffnung im Niederdruckzylinder 3 die erste Kompressions-Endtemperatur TD,St1 vor. Mittels des Zwischenkühlers 9, bevorzugt realisiert als Teil des Kühlmittelkreislaufs einer separaten Verbrennungskraftmaschine zum Antrieb des Fahrzeugs, erfolgt im Verbindungselement 10 zwischen der ersten Kompressionsstufe 1 und der zweiten Kompressionsstufe 2 eine Temperaturabsenkung auf die zweite, saugseitige Temperatur TS,St2 bei einem annähernd konstant bleibenden mittleren Zwischendruck pz. Hierzu ist in 2 eine Isobare 12 auf dem Zwischendruckniveau pz gezeigt. Davon ausgehend wird auf der zweiten Kompressionsstufe 2 mittels des Hochdruckzylinders 6 eine weitere Druckerhöhung auf den Enddruck pD vorgenommen. Diese Zustandsänderung erfolgt annähernd isentrop und folgt damit der im p, V-Diagramm gezeigten zweiten Isentrope 13 bis zur zweiten Kompressions-Endtemperatur TD,St2, die erfindungsgemäß im Wesentlichen der ersten Kompressions-Endtemperatur TD,St1 entspricht. 1 symbolically shows a generic, two-stage air compressor, in particular for use as a brake air compressor in a vehicle. At a first compression level 1 is by means of a low-pressure cylinder 3 comprising a first suction side 4 and a first print page 5 , Air with the first suction-side temperature T S, St1 and an input pressure of p s on the first suction side 4 to the middle intermediate pressure p z on the first pressure side 5 brought. This state change is approximately isentropic, so that in the p, V diagram the in 2 shown first isentrope 11 is passed through to the temperature T D, St1 . With completion of the first compression stage 1 is therefore at valve opening in the low-pressure cylinder 3 the first compression end temperature T D, St1 . By means of the intercooler 9 , preferably realized as part of the coolant circuit of a separate internal combustion engine for driving the vehicle, takes place in the connecting element 10 between the first compression stage 1 and the second compression stage 2 a temperature drop to the second, suction-side temperature T S, St2 at an approximately constant average intermediate pressure p z . This is in 2 an isobar 12 shown at the intermediate pressure level p z . Based on this, the second compression stage 2 by means of the high-pressure cylinder 6 a further pressure increase to the final pressure p D made. This change in state takes place approximately isentropically and thus follows the second isentropic shown in the p, V diagram 13 to the second final compression temperature T D, St 2 , which according to the invention substantially corresponds to the first compression end temperature T D, St1 .

2 zeigt schematisch zusätzlich zur voranstehend beschriebenen zweistufigen Kompression eine einstufige Drucklufterzeugung entlang der ersten Isentrope 11. Am Ende der Komprimierung wird ebenfalls der Enddruck pD erreicht, allerdings auf einem höheren Temperaturniveau TD,1st und mit einem entsprechend größerem Luftvolumen. Die in 2 dargestellte Flächendifferenz entspricht der Ersparnis an technischer Arbeit wt durch eine zweistufige Kompression mit Zwischenkühlung im Vergleich zur einstufigen Kompression. 2 schematically shows in addition to the two-stage compression described above, a one-stage compressed air generation along the first Isentrope 11 , At the end of the compression, the final pressure p D is also reached, but at a higher temperature level T D, 1st and with a correspondingly larger air volume. In the 2 shown area difference corresponds to the savings in technical work w t by a two-stage compression with intermediate cooling compared to single-stage compression.

Zur Realisierung eines erfindungsgemäßen, zweistufigen Luftverdichters mit dem Quotienten der mittleren Stufendruckverhältnisse der Niederdruckstufe pz/ps (erste Kompressionsstufe 1) und der Hochdruckstufe pD/pz (zweite Kompressionsstufe 2) mit einem Wert im Bereich von 1,3 bis 1,7, bevorzugt 1,4 bis 1,6 und besonders bevorzugt bei etwa 1,5 wird als bevorzugtes Intervall für pz/ps ein Bereich von 4,5 bis 5 und für pD/pz ein Bereich von 3 bis 3,5 gewählt. Hieraus folgt, dass die auf der ersten und der zweiten Kompressionsstufe jeweils entstehenden Kompressions-Endtemperaturen TD,st1 und TD,st2 möglichst klein sind und im Wesentlichen miteinander übereinstimmen. Zur Ausführung der voranstehend genannten, mittleren Stufendruckverhältnisse werden die Hubräume des Niederdruckzylinders 2 und des Hochdruckzylinders 6 bevorzugt durch die Wahl unterschiedlicher Kolbendurchmesser festgelegt.For the realization of a two-stage air compressor according to the invention with the quotient of the average stage pressure ratios of the low pressure stage p z / p s (first compression stage 1) and the high pressure stage p D / p z (second compression stage 2) with a value in the range of 1.3 to 1, 7, preferably 1.4 to 1.6 and particularly preferably at about 1.5, the preferred interval for p z / p s is a range from 4.5 to 5 and for p D / p z a range from 3 to 3, 5 selected. It follows that the respective compression end temperatures T D, st1 and T D, st2 that arise on the first and second compression stages are as small as possible and substantially coincide with one another. To carry out the above-mentioned, mean step pressure ratios, the displacement of the low pressure cylinder 2 and the high-pressure cylinder 6 preferably determined by the choice of different piston diameter.

11
erste Kompressionsstufefirst compression stage
22
zweite Kompressionsstufesecond compression stage
33
NiederdruckzylinderLow-pressure cylinder
44
erste Saugseitefirst suction
55
erste Druckseitefirst pressure side
66
HochdruckzylinderHigh pressure cylinder
77
zweite Saugseitesecond suction
88th
zweite Druckseitesecond pressure side
99
Zwischenkühlerintercooler
1010
Verbindungselementconnecting element
1111
erste Isentropefirst isentropic
1212
Isobareisobar
1313
zweite Isentropesecond isentropic
pD p D
Enddruckfinal pressure
pS p s
Eingangsdruckinlet pressure
pZ p Z
Zwischendruckintermediate pressure
TD,1st T D, 1st
Endtemperatur bei einstufiger Verdichtungfinal temperature in single-stage compression
TD,St1 T D, St1
erste Kompressions-Endtemperaturfirst Compression end temperature
TD,St2 T D, St2
zweite Kompressions-Endtemperatursecond Compression end temperature
TS,St1 T S, St1
erste saugseitige Temperaturfirst suction temperature
TS,St2 T S, St2
zweite saugseitige Temperatursecond suction temperature
wt w t
Ersparnis an technischer Arbeit durch zweistufige Verdichtungsaving on technical work through two-stage consolidation

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 1006112 [0003] - DE 1006112 [0003]
  • - DE 19715291 A1 [0006] DE 19715291 A1 [0006]
  • - DE 102005012202 A1 [0007] DE 102005012202 A1 [0007]

Claims (6)

Zweistufiger Luftverdichter, umfassend 1.1 eine erste Kompressionsstufe (1) mit einem Niederdruckzylinder (3); 1.2 eine zweite Kompressionsstufe (2) mit einem Hochdruckzylinder (6); 1.3 einem Verbindungselement (10) zur Herstellung einer Kanalverbindung von der ersten Druckseite (5) des Niederdruckzylinders (2) zur zweiten Saugseite (7) des Hochdruckzylinders (6), wobei dem Verbindungselement (10) ein Zwischenkühler (9) zugeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass 1.3 der Quotient der mittleren Stufendruckverhältnisse der ersten Kompressionsstufe (1) und der zweiten Kompressionsstufe (2) einen Wert im Bereich von 1,3 bis 1,7, bevorzugt von 1,4 bis 1,6 und besonders bevorzugt bei etwa 1,5 aufweist.Two-stage air compressor, comprising 1.1 a first compression stage ( 1 ) with a low-pressure cylinder ( 3 ); 1.2 a second compression stage ( 2 ) with a high-pressure cylinder ( 6 ); 1.3 a connecting element ( 10 ) for establishing a channel connection from the first pressure side ( 5 ) of the low-pressure cylinder ( 2 ) to the second suction side ( 7 ) of the high-pressure cylinder ( 6 ), wherein the connecting element ( 10 ) an intercooler ( 9 ) assigned; characterized in that 1.3 the quotient of the average stage pressure ratios of the first compression stage ( 1 ) and the second compression stage ( 2 ) has a value in the range from 1.3 to 1.7, preferably from 1.4 to 1.6, and more preferably at about 1.5. Zweistufiger Luftverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Stufendruckverhältnis der ersten Kompressionsstufe (1) einen Wert im Bereich von 4,5 bis 5 annimmt und das mittlere Stufendruckverhältnis der zweiten Kompressionsstufe (2) einen Wert im Bereich von 3 bis 3,5 annimmt.Two-stage air compressor according to claim 1, characterized in that the average stage pressure ratio of the first compression stage ( 1 ) assumes a value in the range of 4.5 to 5 and the average stage pressure ratio of the second compression stage ( 2 ) assumes a value in the range of 3 to 3.5. Zweistufiger Luftverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kompressions-Endtemperatur (TD,St1) im Wesentlichen der zweiten Kompressions-Endtemperatur (TD,St2) entspricht.Two-stage air compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the first compression end temperature (T D, St1 ) substantially corresponds to the second compression end temperature (T D, St2 ). Zweistufiger Luftverdichter nach wenigstens einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkühler (9) als Flüssigkeitskühler ausgebildet ist, der mit dem Kühlkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine verbindbar ist.Two-stage air compressor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the intercooler ( 9 ) is designed as a liquid cooler, which is connectable to the cooling circuit of an internal combustion engine. Zweistufiger Luftverdichter nach wenigstens einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckzylinder (2) und der Hochdruckzylinder (6) unterschiedliche Kolbendurchmesser aufweisen.Two-stage air compressor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the low-pressure cylinder ( 2 ) and the high-pressure cylinder ( 6 ) have different piston diameters. Fahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem zweistufigen Luftverdichter nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkühler (9) des Luftverdichters Teil des der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Kühlkreislaufs ist.Vehicle with an internal combustion engine and a two-stage air compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the intercooler ( 9 ) of the air compressor is part of the internal combustion engine associated cooling circuit.
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