DE3930814A1 - Piston-type vehicle air compressor - has changeover valve on cylinder head, controlling air supply to pressure and compression chambers - Google Patents

Abstract

On the cylinder head (5) of a piston compressor is a changeover valve (31) operated by a control pressure from a regulator or pressure vessel. In one position, the connection between the compressor pressure chamber (29) and the supply chamber (33) for the equipment is blocked. At the same time the compression chamber (22) is connected by an opening (37) forming an idling connection to the pressure chamber and other chambers in the cylinder head so that during idling, air is connected alternately to the pressure and compression chambers (22, 29). During normal pumping operation, the changeover valve blocks the idling opening (37) by using a vlave plate (41) them opens it when the control pressure reaches a certain value. USE/ADVANTAGE - Reduced losses under load and particularly when idling.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Leistungseinsparung gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for saving power according to the preamble of claim 1.

Bei Hubkolbenkompressoren, wie sie z. B. zur Erzeugung von Druckluft für Druckluftanlagen in Kraftfahrzeugen verwendet werden, sind verschiedenartige Mittel zur Leistungseinsparung bekannt. Es werden z. B. Druckentlastungsventile verwendet (DE-OS 14 03 953), welche bei Erreichen eines vorbestimmten Steuerdruckes öffnen und einen druckentlasteten Betrieb, d. h. einen Leerlaufbetrieb des Kolbenverdichters ermöglichen.In reciprocating compressors, as z. B. for generating compressed air are used for compressed air systems in motor vehicles various means of saving power are known. It will e.g. B. pressure relief valves used (DE-OS 14 03 953), which Reach a predetermined control pressure and open one depressurized operation, d. H. an idle operation of the Enable piston compressor.

Zur Regelung der Fördermenge bzw. zur Regelung des Druckes im nachgeschalteten Verbraucher ist es bei Einrichtungen zur Leistungseinsparung auch bekannt, das Ansaugventil des Verdichters aufzustoßen, wenn ein vorbestimmter Druck erreicht ist und dieser als Steuerdruck auf ein Betätigungselement für das Ansaugventil einwirkt. Ventileinrichtungen dieser Art sind als "Governor"-Einrichtungen bekannt.To regulate the flow rate or regulate the pressure in the downstream consumers it is at facilities for Power saving also known, the intake valve of the compressor belching when a predetermined pressure is reached and this as control pressure on an actuating element for the intake valve acts. Valve devices of this type are as "Governor" facilities known.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden (DE-OS 33 29 790), die Sauglamelle eines Verdichters mittels eines im Ventilträger geführten Betätigungskolbens parallel zur Ebene des Ventilträgers zwischen Pumpstellung und Leerlaufstellung zu verschieben, wobei in der Pumpstellung die Saugöffnungen des Verdichters in Überlappung mit der Sauglamelle sind, weährend sie in der Leerlauf- oder Abschaltstellung wenigstens teilweise freiliegen. In dieser Stellung pumpt der Kolben des nach wie vor laufenden Kompressors leer, d. h. Luft wird aus dem Saugraum des Zylinderkopfes durch die wenigstens teilweise offenliegenden Saugöffnungen hindurch in den Verdichtungsraum angesaugt und wieder durch die Saugöffnungen in den Saugraum zurückgeschoben. Gleichzeitig wird jedoch nach wie vor eine gewisse Verdichtungsarbeit geleistet, in dem Sinne, daß ein wenn auch geringer Anteil von Luft während des Verdichtungshubes durch die gegenüber dem Verdichtungsraum offenen Drucköffnungen in den Druckraum gedrückt wird, wobei das Druckventil an der Oberseite der Ventilträger- bzw. Zwischenplatte nach wie vor bei einem bestimmten Druckniveau öffnet. Aus dem Druckraum gelangt Druckluft in den Druckregler und wird dort über das Entlastungsventil in die Atmosphäre abgeblasen. Dies bedeutet also, daß ein Anteil der während des Saugtaktes angesaugten Luft den Zylinderraum durch die Saugöffnungen verläßt, während ein nach wie vor bestehender Anteil der Luft durch die Drucköffnungen ausgeschoben wird. Während dieses Betriebszustandes besitzt Öl im Kurbelgehäuse die Neigung, infolge des reduzierten Druckniveaus im Verdichtungsraum entlang der Kolbenringe nach oben zu kriechen, so daß das Öl schließlich in den Verdichtungsraum gelangen kann und zu einer gewissen Anreicherung der Luft mit Öl beiträgt. Bei längerem Betrieb mit hohen Temperaturen ist folglich erhöhter Kohleanfall in Kauf zu nehmen.It has also already been proposed (DE-OS 33 29 790) Suction lamella of a compressor by means of one in the valve carrier  guided actuating piston parallel to the level of the valve carrier between pump position and idle position, whereby in In the pump position, the suction openings of the compressor overlap with the squeegee while they are idling or The switch-off position is at least partially exposed. In this position the piston of the compressor that is still running pumps empty, d. H. Air is drawn from the intake chamber of the cylinder head through the least partially exposed suction openings in the Sucked in and again through the suction openings in the compression chamber The suction chamber is pushed back. At the same time, however, it remains one performed certain compaction work in the sense that an if also a small amount of air during the compression stroke the pressure openings open towards the compression chamber in the Pressure chamber is pressed, with the pressure valve at the top of the Valve carrier or intermediate plate still at a certain one Pressure level opens. Compressed air enters the from the pressure chamber Pressure regulator and is there via the relief valve in the Atmosphere blown off. So this means that a portion of the air sucked in during the suction cycle through the cylinder chamber Suckers leave while a still existing portion the air is pushed out through the pressure openings. During this Operating condition, oil in the crankcase tends to result the reduced pressure level in the compression space along the Piston rings to crawl upwards so that the oil finally enters the Compression can reach and some enrichment contributes to the air with oil. During long operation with high As a result, temperatures can increase the amount of coal.

Bei geöffnetem Saugventil, d. h. bei in Leerlaufstellung befindlicher Sauglamelle, wird bei weiterlaufendem Antrieb für den Kolbenverdichter nach wie vor Saugarbeit verrichtet, d. h. Luft wird über die Saugleitung, den geöffneten Sauganschluß und das in Leerlaufstellung befindliche Saugventil in den Verdichtungsraum des Verdichters angesaugt und wird wenigstens teilweise in die Saugleitung wieder zurückgeschoben, wenn der Kolben des Verdichters Verdichtungsarbeit leistet. Die in den Verdichtungsraum angesaugte Luft wird mit den Ölpartikeln befrachtet, welche infolge des reduzierten Druckniveaus im Zylinderraum entlang der Kolbenringe in Richtung des Verdichtungsraumes kriechen; diese mit Ölpartikeln befrachtete Luft wird durch die Saugleitung wenigstens teilweise wieder ausgeschoben, so daß in der Saugleitung befindliche Papierfilter durch die Ölpartikel verunreinigt werden. Sollte an die Saugleitung parallel zum Kolbenverdichter ein Turbolader angeschlossen sein, welcher durch seine Saugwirkung einen gewissen Unterdruck innerhalb der Saugleitung erzeugt, dann besteht außerdem die Gefahr, daß die Ölpartikel der in der Saugleitung befindlichen Luft in den Turbolader gelangen und dort zu starken Verkokungen beitragen. Derartige Verkokungen sind natürlich in hohem Maße unerwünscht.With the suction valve open, i.e. H. when in idle position Suction lamella, is for the Piston compressor continues to do suction work, d. H. Air will via the suction line, the opened suction connection and the in Idle valve located in the compression chamber of the Compressor is sucked in and is at least partially in the Suction line pushed back when the piston of the compressor  Doing compaction. The one sucked into the compression chamber Air is loaded with the oil particles, which as a result of the reduced pressure levels in the cylinder space along the piston rings in Crawl in the direction of the compression chamber; these with oil particles Freight air is at least partially through the suction line pushed out again so that located in the suction line Paper filter through which oil particles are contaminated. Should be to the Suction line parallel to the piston compressor of a turbocharger be connected, which by its suction effect a certain Generated negative pressure within the suction line, then there is also the risk that the oil particles in the suction line Air gets into the turbocharger and there is strong coking contribute. Such coking is, of course, high undesirable.

Bei Verwendung von der Saugleitung vorgeschalteten Ölbadluftfiltern ist es bei in der Leerlaufphase in der Saugleitung pulsierenden Luftvolumen auch möglich, daß Öl aus dem Ölbadluftfilter in die Atmosphäre abgesprüht wird. Dies wiederum führt zu einer starken Verschmutzung der Umgebung der Filteranlage als auch des Verdichters, da teilweise äußerst kurze Baulängen der Saugleitungen existieren.When using oil bath air filters upstream of the suction line it is pulsating in the suction line in the idle phase Air volume also possible that oil from the oil bath air filter in the Atmosphere is sprayed. This in turn leads to a strong one Pollution of the environment of the filter system as well Compressor, because the suction lines are sometimes very short exist.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß in der Abschalt- bzw. Leerlaufphase eine möglichst optimale, d. h. vollständige Leistungseinsparung erzielt wird; es soll hierbei sowohl sichergestellt sein, daß auf der Druckseite des Verdichters kein Luftvolumen verschoben wird und daß andererseits kein Rückstrom von Luft in die Saugleitung stattfinden kann. Im besonderen soll hierdurch verhindert werden, daß gegebenenfalls Ölpartikel in die Saugleitung gelangen, was bei parallel angeschalteten Turboladern oder Kompressoren unter Einwirkung hoher Temperaturen zu Verkokungen an diesen führen könnte. Based on this, the object of the invention is a Furnishing of the generic type so that in the Switch-off or idle phase is the best possible, d. H. full performance savings is achieved; it should be here both be sure that on the pressure side of the compressor no air volume is shifted and that on the other hand no backflow of air in the suction line can take place. In particular should this prevents any oil particles from entering the Suction line get what with turbochargers connected in parallel or compressors under the influence of high temperatures to coke could lead to this.  

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1.The features according to the Characterizing part of claim 1.

Das Umschaltventil sperrt bei durch einen Steuerdruck eines Reglers oder eines Vorratsbehälters ausgelöster Betätigung absolut sicher die Verbindung zwischen dem das Druckventil aufnehmenden Druckraum des Kolbenverdichters mit dem Druckanschlußraum, so daß in der Leerlauf- bzw. Abschaltphase ein weiterer Förderstrom zum Verbraucher unterbunden ist. Da das Saugventil, z. B. in Form einer Sauglamelle ausgebildet, bei Druckerhöhung im Verdichtungsraum sofort schließt, ist auch ein Rückstrom von Luft aus dem Verdichtungsraum in die Saugleitung wirksam unterbunden. Die im Pumpbetrieb zum Druckraum zählenden Kammern gelangen bei Betätigung des Umschaltventils in unmittelbar offene Verbindung mit dem Verdichtungsraum, weshalb bei weiteren Hüben des Kolbens ein Hin- und Herschieben des Luftvolumens in den beiden Kammern als auch im Druckraum bzw. im Verdichtungsraum des Kolbenverdichters stattfindet. Etwaige Leckageverluste werden in einfacher Weise über die Sauglamelle nachgespeist, so daß im Leerlaufbetrieb keine zu hohen Temperaturen auftreten können.The changeover valve is blocked by a control pressure of a regulator or actuation triggered by a storage container is absolutely safe the connection between the pressure chamber receiving the pressure valve of the piston compressor with the pressure connection space, so that in the Idle or shutdown phase another flow to Consumer is prevented. Since the suction valve, e.g. B. in the form of a Suction lamella formed when the pressure in the compression chamber increases closes immediately, is also a backflow of air from the Compression chamber in the suction line effectively prevented. The in Pumping to the pressure chamber counting chambers are activated of the changeover valve in direct open connection with the Compression space, which is why with further strokes of the piston and pushing the air volume in the two chambers as well Pressure chamber or in the compression chamber of the piston compressor takes place. Any leakage losses are over in a simple manner the suction lamella is replenished, so that no idle in idle mode high temperatures can occur.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.Advantageous refinements and developments are in others Claims listed.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.The invention is based on an embodiment explained with reference to the drawing.

Fig. 1 ist eine Teilschnittansicht eines Kolbenverdichters mit einer Einrichtung zur Leistungseinsparung gemäß der Erfindung; und Fig. 1 is a partial sectional view of a reciprocating compressor with a power saving device according to the invention; and

Fig. 2 ist eine in Richtung der Pfeildarstellung nach Fig. 1 verlaufende Teilschnittansicht unter Darstellung der zu beiden Seiten des Umschaltventils befindlichen Kammern, wobei das Umschaltventil in Seitenansicht wiedergegeben ist. FIG. 2 is a partial sectional view running in the direction of the arrow representation according to FIG. 1, showing the chambers located on both sides of the changeover valve, the changeover valve being shown in a side view.

Bei der in Fig. 1 wiedergegebenen Schnittansicht eines Kolbenverdichters sind ein Zylinder 1, ein Ventilträger 3 und ein Zylinderkopf 5 vorgesehen. Der Ventilträger 3 des Kolbenverdichters ist in bekannter Weise als Zwischenplatte ausgebildet, welche das Saugventil und das Druckventil trägt, wobei das Saugventil im dargestellten Ausführungsbeispiel eine an der Unterseite des Ventilträgers wirkende Sauglamelle 7 aufweist, welche gegenüber einer Bohrung 9 des Ventilträgers 3 öffnet und schließt; das Druckventil weist eine an der Oberseite des Ventilträgers angeordnete Drucklamelle 11 auf, welche in bekannter Weise gegenüber einer Bohrung 13 wirkt und durch einen starren Ventilfänger 15 von gleichfalls an sich bekannter Konstruktion abgefangen ist. Die Bohrung 9 verbindet bei geöffnetem Saugventil einen zwei Sauganschlüsse 17 und 19 enthaltenden Saugraum 21 mit dem Verdichtungsraum 22, welcher sich im Inneren des Zylinders zwischen der Unterseite des Ventilträgers 3 und der Oberseite des in der Zeichnung schematisch angedeuteten Kolbens 23 befindet.In the sectional view of a piston compressor shown in FIG. 1, a cylinder 1 , a valve carrier 3 and a cylinder head 5 are provided. The valve carrier 3 of the piston compressor is designed in a known manner as an intermediate plate which carries the suction valve and the pressure valve, the suction valve in the exemplary embodiment shown having a suction lamella 7 acting on the underside of the valve carrier, which opens and closes with respect to a bore 9 of the valve carrier 3 ; the pressure valve has a pressure lamella 11 arranged on the upper side of the valve carrier, which acts in a known manner against a bore 13 and is intercepted by a rigid valve catcher 15 of a construction which is also known per se. When the suction valve is open, the bore 9 connects a suction chamber 21 containing two suction connections 17 and 19 to the compression chamber 22 , which is located in the interior of the cylinder between the underside of the valve carrier 3 and the top of the piston 23 indicated schematically in the drawing.

Die Bohrung 13 des Druckventils verbindet bei geöffneter Drucklamelle 11 den Druckanschlüsse 25 und 27 aufweisenden Druckraum 29 mit dem Verdichtungsraum 22 zwischen Oberseite des Kolbens 23 und Unterseite des Ventilträgers 3. Wenn sich das nachfolgend im einzelnen erörterte erfindungsgemäße Umschaltventil 31 in der in Fig. 1 dargestellten Lage befindet, besteht über einen Durchlaß 32 freie Verbindung zwischen dem Druckraum 29 und einem Druckanschlußraum 33.When the pressure lamella 11 is open, the bore 13 of the pressure valve connects the pressure chamber 29 with the pressure connections 25 and 27 to the compression chamber 22 between the top of the piston 23 and the bottom of the valve carrier 3 . If the changeover valve 31 according to the invention, which is discussed in detail below, is in the position shown in FIG. 1, there is a free connection between the pressure chamber 29 and a pressure connection chamber 33 via a passage 32 .

Gemäß Schnittdarstellung in Fig. 1 und 2 ist im Zylinderkopf 5 ein das Umschaltventil 31 bildender Schaltmechanismus vorgesehen, mittels welchem der Durchlaß 32 gesperrt, d. h. die Verbindung zwischen dem Druckraum 29 und dem Druckanschlußraum 33 (Fig. 1) geschlossen oder geöffnet werden kann und welcher gleichzeitig in der Lage ist, eine den Ventilträger 3 durchsetzende Bohrung 37 zu schließen oder zu öffnen. Das Umschaltventil 31 besteht im wesentlichen aus einem Schaft 39, an dessen unterem Ende eine Ventilplatte 41 befestigt ist und gegenüber einem Ventilsitz 43 zum unteren Ende einer Schaftdurchführung 45 bzw. gegenüber einem Ventilsitz 47 am oberen Ende der Bohrung 37 wechselweise zu wirken vermag. Am gemäß Darstellung oberen Ende trägt der Schaft 39 einen Kolben 49, welcher unter der Verspannung einer an einem gehäusefesten Deckel 50 abgestützten Feder 51 nach unten gerichtet verschiebbar ist, derart, daß sich die vom Schaft 39 getragene Ventilplatte 41 in Normalstellung auf den Ventilsitz 47 dichtend auflegt. Unterhalb des Kolbens 49 mündet ein Kanal 53, dessen am Zylinderkopf 5 außenseitig mündender Anschluß 55 (Fig. 2) an den (nicht dargestellten) Steueranschluß eines Druckreglers oder eines sonstigen, einen Steuerdruck führenden Organs angeschlossen ist. Mit Hilfe des Kanals 53 kann der Steuerdruck an der Unterseite des Kolbens 49 zur Wirkung gebracht werden, derart, daß der an seinem Außenumfang abgedichtet geführte Kolben 49 gegen die Kraft der Feder 51 nach oben gehoben wird und hierdurch den Schaft 39 anhebt, wodurch die Ventilplatte 41 vom Ventilsitz 47 abgehoben und nach Durchlauf des Abstandes zwischen Ventilsitz 47 und Ventilsitz 43 an letzteren dichtend angelegt wird.According to the sectional view in FIGS. 1 and 2, a switching mechanism forming the changeover valve 31 is provided in the cylinder head 5 , by means of which the passage 32 is blocked, ie the connection between the pressure chamber 29 and the pressure connection chamber 33 ( FIG. 1) can be closed or opened and which is at the same time able to close or open a bore 37 passing through the valve carrier 3 . The changeover valve 31 essentially consists of a shaft 39 , at the lower end of which a valve plate 41 is fastened and can act alternately with respect to a valve seat 43 to the lower end of a shaft bushing 45 or with respect to a valve seat 47 at the upper end of the bore 37 . At the upper end, as shown, the stem 39 carries a piston 49 which, under the tensioning of a spring 51 supported on a cover 50 fixed to the housing, can be displaced downward in such a way that the valve plate 41 carried by the stem 39 seals onto the valve seat 47 in the normal position hangs up. Below the piston 49 , a channel 53 opens, the connection 55 ( FIG. 2), which opens on the outside of the cylinder head 5, is connected to the control connection (not shown) of a pressure regulator or another organ that carries a control pressure. With the help of the channel 53 , the control pressure on the underside of the piston 49 can be brought into effect in such a way that the piston 49, which is guided on its outer circumference in a sealed manner, is lifted up against the force of the spring 51 and thereby raises the stem 39 , as a result of which the valve plate 41 is lifted off the valve seat 47 and, after passing through the distance between the valve seat 47 and the valve seat 43 , is applied in a sealing manner to the latter.

Der Schaft 39 ist an seiner Oberseite unter Abdichtung innerhalb eines Dichtungseinsatzes 57 geführt; die Schaftdurchführung 45 am unteren Ende des Schafts besitzt einen radialen Abstand gegenüber dem Schaft, so daß der Durchlaß 32 zur Verbindung des Druckanschlußraumes 33 mit dem Druckraum 29 gebildet ist.The shaft 39 is guided on its upper side with a seal within a sealing insert 57 ; the shaft bushing 45 at the lower end of the shaft has a radial distance from the shaft, so that the passage 32 is formed for connecting the pressure connection space 33 to the pressure space 29 .

Aus der senkrecht zur Schnittdarstellung nach Fig. 1 verlaufenden Schnittansicht nach Fig. 2 ist zu erkennen, daß im Zylinderkopf 5 zu beiden Seiten des Umschaltventils 31 miteinander in Verbindung stehende Kammern 59 und 61 ausgebildet sind. Die beiden Kammern bilden zusammen mit dem Druckraum 29 ein Volumen, welches gemäß der Erfindung mit Hilfe des Umschaltventils 31 dem Volumen des Druckanschlußraumes 33 zugeschaltet oder von diesem Volumen abgeschaltet werden kann. Die Kammern 59 und 61 sind innerhalb des Zylinderkopfes 5 so angeordnet, daß sie in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise mit dem den Schaft des Umschaltventils 31 umgebenden Raum ständig in Verbindung stehen; folglich besteht auch Verbindung mit dem Druckraum 29 und durch den Durchlaß 32 hindurch mit dem Druckanschlußraum 33, wenn die Ventilplatte 41 die in Fig. 1 und 2 dargestellte Lage gegenüber dem Ventilsitz 47 eingenommen hat.It can be seen from the sectional view according to FIG. 2, which is perpendicular to the sectional view according to FIG. 1, that chambers 59 and 61 which are connected to one another are formed in the cylinder head 5 on both sides of the changeover valve 31 . Together with the pressure chamber 29, the two chambers form a volume which, according to the invention, can be switched on or off from the volume of the pressure connection chamber 33 with the aid of the changeover valve 31 . The chambers 59 and 61 are arranged within the cylinder head 5 such that they are in constant communication with the space surrounding the stem of the changeover valve 31 in the manner shown in FIG. 2; consequently there is also a connection to the pressure chamber 29 and through the passage 32 to the pressure connection chamber 33 when the valve plate 41 has assumed the position shown in FIGS . 1 and 2 opposite the valve seat 47 .

Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Kolbenverdichters unter Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Leistungseinsparung ist wie folgt:The operation of the piston compressor described above using the device according to the invention Power saving is as follows:

Im normalen Pumpbetrieb des Kolbenverdichters befindet sich das Umschaltventil 31 in der in Fig. 1 und 2 dargestellten Lage, d. h. die Ventilplatte 41 liegt unter Abdichtung auf dem Ventilsitz 47 auf, so daß die Bohrung 37 gegenüber dem Druckraum 29 gesperrt ist. Luft wird in herkömmlicher Weise über die Sauganschlüsse, den Saugraum 21 und die Bohrung 9 in den Verdichtungsraum 22 des Kolbenverdichters eingesaugt, wenn sich die Sauglamelle 7 bei gemäß Darstellung nach unten gerichteter Bewegung des Kolbens 23 von ihrem Sitz abhebt und die Verbindung vom Saugraum 21 in den Verdichtungsraum 22 öffnet. Bei Aufwärtsbewegung des Kolbens 23 schließt die Sauglamelle 7 und die Drucklamelle 11 wird durch den sich im Verdichtungsraum 22 aufbauenden Druck geöffnet, d. h. sie legt sich an den Ventilfänger 15 an. Druckluft gelangt in den Druckraum 29 und durch den Durchlaß 32 hindurch in den Druckanschlußraum 33 und steht an den Druckanschlüssen 25 bzw. 27 für einen angeschlossenen Verbraucher zur Verfügung. Unterhalb eines vorbestimmten Druckniveaus liegt im Kanal 53 kein Steuerdruck vor. Bei Erreichen eines bestimmten Förderdruckes, welcher z. B. in dem dem Kolbenverdichter nachgeschalteten Druckregler zur Wirkung gelangt, wird von diesem ein Steuerdruck geschaltet, d. h. Steuer-Druckluft gelangt über eine (nicht dargestellte) Leitung in den Anschluß 55 und kommt im Kanal 53 zur Wirkung, d. h. die Druckluft beaufschlagt die Unterseite des Kolbens 49 und verschiebt diesen gegen die Kraft der Feder 51 nach oben gerichtet. In der Folge wird die vom Schaft getragene Ventilplatte 41 vom Ventilsitz 47 abgehoben und bei weiterer Aufwärtsbewegung des Schafts 39 an den Ventilsitz 43 angedrückt. Durch diese Wechselbewegung wird einerseits die Verbindung zwischen dem Verdichtungsraum 22 und dem Druckraum 29 und also mit den Kammern 59 und 61 hergestellt und andererseits wird die Verbindung zwischen dem Druckraum 29 und dem Druckanschlußraum 33 unterbrunden, da die Ventilplatte den Durchlaß 32 sperrt. Es ist nunmehr die Abschaltphase erreicht, in welcher die Förderung von Druckluft infolge gesperrten Durchlasses 32 unterbunden ist. Der Kolben 23 schiebt im weiteren bei Aufwärtsbewegung Luft aus dem Verdichtungsraum 22 in den Druckraum 29 und die mit diesem verbundenen Kammern 59 und 61; bei Abwärtsbewegung des Kolbens 23 wird die Luft aus den Kammern 59, 61 und aus dem Druckraum 29 über die bei abgehobener Ventilplatte 41 geöffnete Bohrung 37 in den Verdichtungsraum zurückgesaugt. Die Sauglamelle 7 bleibt während dieser Leerlaufbewegungen des Kolbens im wesentlichen inaktiv. Sie öffnet jedoch in dem Maße, in dem Luftverluste, vorzugsweise am Außenumfang des Kolbens 23 auftreten. Bei einem Leckageverlust von z. B. 5 Volumen-% pro Arbeitshub wird demnach das Gesamtvolumen von Luft alle 20 Arbeitstakte einmal ausgetauscht. Das Nachsaugen von frischer Luft entsprechend dem Leckageverlust trägt auch zu einer Verbesserung der Kühlung im Bereich der die Druckluft aufnehmenden Räume bei.In normal pumping operation of the piston compressor, the changeover valve 31 is in the position shown in FIGS . 1 and 2, ie the valve plate 41 lies on the valve seat 47 with a seal, so that the bore 37 is blocked with respect to the pressure chamber 29 . Air is sucked in in a conventional manner via the suction connections, the suction chamber 21 and the bore 9 into the compression chamber 22 of the piston compressor when the suction lamella 7 lifts off its seat when the piston 23 is pointing downwards and the connection from the suction chamber 21 in the compression chamber 22 opens. When the piston 23 moves upward, the suction lamella 7 closes and the pressure lamella 11 is opened by the pressure building up in the compression chamber 22 , ie it contacts the valve catcher 15 . Compressed air enters the pressure chamber 29 and through the passage 32 into the pressure connection space 33 and is available at the pressure connections 25 and 27 for a connected consumer. There is no control pressure in channel 53 below a predetermined pressure level. When a certain delivery pressure is reached, which, for. B. in the downstream of the piston compressor pressure regulator to effect, a control pressure is switched by this, ie control compressed air passes through a (not shown) line in port 55 and comes into effect in channel 53 , ie the compressed air acts on the underside of Piston 49 and moves it upwards against the force of the spring 51 . As a result, the valve plate 41 carried by the stem is lifted off the valve seat 47 and pressed against the valve seat 43 when the stem 39 moves further upward. This alternating movement on the one hand creates the connection between the compression chamber 22 and the pressure chamber 29 and thus with the chambers 59 and 61 , and on the other hand the connection between the pressure chamber 29 and the pressure connection chamber 33 is cut off since the valve plate blocks the passage 32 . The switch-off phase has now been reached, in which the delivery of compressed air as a result of blocked passage 32 is prevented. The piston 23 further pushes air from the compression chamber 22 into the pressure chamber 29 and the chambers 59 and 61 connected to it ; when the piston 23 moves downward, the air is sucked back into the compression chamber from the chambers 59, 61 and from the pressure chamber 29 via the bore 37 which is open when the valve plate 41 is lifted off. The suction lamella 7 remains essentially inactive during these idling movements of the piston. However, it opens to the extent that air losses occur, preferably on the outer circumference of the piston 23 . With a leakage loss of z. B. 5 volume% per stroke, the total volume of air is exchanged once every 20 work cycles. The sucking in of fresh air in accordance with the leakage loss also contributes to an improvement in the cooling in the area of the rooms which receive the compressed air.

Bei Umschalten des Druckreglers, d. h. bei Abschalten des im Kanal 53 und unterhalb des Kolbens 49 wirksamen Steuerdruckes, kehrt der Kolben 49 unter Einwirkung der Feder 51 wieder in die in Fig. 1 und 2 dargestellte Lage zurück, d. h. der Durchlaß 32 wird freigegeben und die Bohrung 37 wird unmittelbar danach geschlossen. Der Kolbenverdichter arbeitet nun wieder in normaler Weise, d. h. Druckluft wird über die Drucklamelle 11 ausgeschoben und über den Druckraum 29 und den Druckanschlußraum 33 an den Verbraucher weitergeleitet, bis wieder der zum Schalten des Druckreglers erforderliche Druckwert erreicht ist. When the pressure regulator is switched, ie when the control pressure effective in the channel 53 and below the piston 49 is switched off , the piston 49 returns under the action of the spring 51 to the position shown in FIGS. 1 and 2, ie the passage 32 is released and the Hole 37 is closed immediately thereafter. The piston compressor now works again in the normal way, ie compressed air is pushed out via the pressure lamella 11 and passed on to the consumer via the pressure chamber 29 and the pressure connection chamber 33 until the pressure value required to switch the pressure regulator is reached again.

Im Rahmen des der Erfindung eigenen Gedankens ist es auch möglich, die beiden Kammern 59 und 61 innerhalb des Zylinderkopfes 5 so anzuordnen, daß sie mit der in Fig. 1 und 2 dargestellten Lage des Umschaltventils 31 mit Hilfe nicht dargestellter Mittel vom Druckraum einschließlich Druckanschlußraum abgetrennt sind, derart, daß sie nur in der Leerlaufphase als Zuschaltvolumen zur Verfügung stehen. Bei einer derartigen Auslegung der Kammern 59 und 61 stehen während des Pumpbetriebes somit nur der Druckraum und der Druckanschlußraum als Druckvolumen innerhalb des Zylinderkopfes zur Verfügung.Within the framework of the idea of the invention, it is also possible to arrange the two chambers 59 and 61 within the cylinder head 5 so that they are separated from the pressure chamber including the pressure connection chamber with the position of the changeover valve 31 shown in FIGS. 1 and 2 with the aid of means not shown are such that they are only available as connection volume in the idle phase. With such a design of the chambers 59 and 61 , only the pressure space and the pressure connection space are thus available as the pressure volume within the cylinder head during pump operation.

Die Ventilplatte 41 des Umschaltventils 31 arbeitet in genannter Weise gegenüber den Ventilsitzen 43 und 47, welche, im Bereich des Druckraumes befindlich, durch Verkokungen beeinträchtigt sein können; da die Ventilplatte 41 dünnwandig ausgebildet ist und vorzugsweise aus federndem Material besteht, unterliegt sie gewissen Eigenschwingungen, wenn sie an die Ventilsitze 43 bzw. 47 angedrückt bzw. von diesen gelöst wird. Durch diese Schwingungen wird verhindert, daß sich Kohleteilchen an der Ventilplatte bzw. an den Ventilsitzen anlagern, d. h. die Dichteigenschaften der Ventilplatte sind auch bei längerem Dauerbetrieb sichergestellt.The valve plate 41 of the changeover valve 31 operates in the aforementioned manner with respect to the valve seats 43 and 47 , which, located in the area of the pressure chamber, can be impaired by coking; since the valve plate 41 is thin-walled and preferably consists of resilient material, it is subject to certain natural vibrations when it is pressed onto the valve seats 43 or 47 or is released therefrom. These vibrations prevent coal particles from accumulating on the valve plate or on the valve seats, ie the sealing properties of the valve plate are ensured even during prolonged continuous operation.

Die Erfindung ist nicht auf die wiedergegebene Anzahl von Druck- und Sauganschlüssen beschränkt; es kann natürlich auch nur jeweils ein einzelner Druck- bzw. Sauganschluß vorgesehen sein. In gleicher Weise ist die Erfindung auch nicht auf die räumliche Zuordnung des Umschaltventils beschränkt, d. h. bei andersgearteter Auslegung des Umschaltventils kann der Ventilsitz 43 unmittelbar in den Querschnitt eines einzigen Druckanschlusses verlegt werden, wodurch die Zweiteilung von Druckraum und Druckanschlußraum entfällt. Hierbei schließt das Umschaltventil in der Abschaltphase den einzigen Druckanschluß gegenüber dem Verbraucher und verbindet gleichzeitig einen einzigen, im Inneren des Zylinderkopfes befindlichen Druckraum einschließlich der zusätzlichen Kammern mit dem Verdichtungsraum. The invention is not limited to the number of pressure and suction connections shown; of course, only a single pressure or suction connection can be provided in each case. In the same way, the invention is also not limited to the spatial assignment of the changeover valve, ie if the changeover valve is designed differently, the valve seat 43 can be moved directly into the cross section of a single pressure connection, as a result of which the pressure chamber and the pressure connection space are no longer divided into two. Here, the changeover valve closes the only pressure connection to the consumer in the switch-off phase and, at the same time, connects a single pressure chamber located inside the cylinder head, including the additional chambers, to the compression chamber.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1 Zylinder
3 Ventilträger
5 Zylinderkopf
7 Sauglamelle
9 Bohrung
11 Drucklamelle
13 Bohrung
15 Ventilfänger
17 Sauganschluß
19 Sauganschluß
21 Saugraum
22 Verdichtungsraum
23 Kolben
25 Druckanschluß
27 Druckanschluß
29 Druckraum
31 Umschaltventil
32 Durchlaß
33 Druckanschlußraum
37 Bohrung
39 Schaft
41 Ventilplatte
43 Ventilsitz
45 Schaftdurchführung
47 Ventilsitz
49 Kolben
50 Deckel
51 Feder
53 Kanal
55 Anschluß
57 Dichtungseinsatz
59 Kammer
61 Kammer 1 cylinder
3 valve supports
5 cylinder head
7 suction lamella
9 hole
11 pressure lamella
13 hole
15 valve catchers
17 suction connection
19 suction connection
21 suction chamber
22 compression area
23 pistons
25 pressure connection
27 pressure connection
29 pressure chamber
31 changeover valve
32 passage
33 pressure connection compartment
37 hole
39 shaft
41 valve plate
43 valve seat
45 shaft bushing
47 valve seat
49 pistons
50 lids
51 spring
53 channel
55 connection
57 Sealing insert
59 chamber
61 chamber

Claims (7)

1. Einrichtung zur Leistungseinsparung bei Kolbenverdichtern, insbesondere für die Drucklufterzeugung in Kraftfahrzeugen, mit einer durch einen Steuerdruck betätigbaren Leerlaufeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerlaufeinrichtung ein durch einen Steuerdruck gegen Federkraft betätigbares Umschaltventil (31) umfaßt, welches bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes die Verbindung zwischen dem Druckraum (29) und einem angeschlossenen Verbraucher bzw. Vorratsbehälter sperrt und eine freie Verbindung zwischen dem Verdichtungsraum (22) und einem den Druckraum (29) und zusätzliche Kammern (59, 61) bildenden Druckraumvolumen im Inneren des Zylinderkopfes (5) herstellt.1. Device for saving power in piston compressors, in particular for the generation of compressed air in motor vehicles, with an idle device which can be actuated by a control pressure, characterized in that the idle device comprises a switch valve ( 31 ) which can be actuated by a control pressure against spring force and which connects the connection when a predetermined pressure is reached locks between the pressure chamber ( 29 ) and a connected consumer or storage container and creates a free connection between the compression chamber ( 22 ) and a pressure chamber volume forming the pressure chamber ( 29 ) and additional chambers ( 59, 61 ) inside the cylinder head ( 5 ). 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Das Umschaltventil (31) weist einen durch Steuerdruck gegen die Kraft einer Feder (51) in einer Führung verschiebbaren Kolben (49) auf, an welchen ein eine Ventilplatte (41) tragender Schaft (39) befestigt ist;
• b) die Ventilplatte (41) liegt in Ruheposition mit einer Seite dichtend auf einem Ventilsitz (47) einer den Ventilträger (3) des Kolbenverdichters durchsetzenden Bohrung (37) auf;
• c) die entgegengesetzte Seite der Ventilplatte (41) legt sich bei Betätigung des Umschaltventils (31) und Öffnung der Bohrung (37) an einen Ventilsitz (43) eines Durchlasses (32) an, der sich in der Verbindung vom Druckraum (29) zum Druckanschlußraum (33) des Kolbenverdichters befindet;
• d) die Bohrung (37) des Ventilträgers (3) mündet einerseits in den zwischen der Unterseite des Ventilträgers (3) und der Oberseite des Kolbens (23) befindlichen Verdichtungsraum (22) und andererseits in den in normalen Pumpbetrieb mit dem Druckanschlußraum (33) in Verbindung stehenden Druckraum (29) und;
• e) der Druckraum (29) ist mit im Zylinderkopf (5) seitlich angrenzenden Kammern (59, 61) verbunden, welche in Leerlaufstellung bei geöffneter Bohrung (37) mit dem Verdichtungsraum (22) in Verbindung stehen.

2. Device according to claim 1, characterized by the following features:

• a) The changeover valve ( 31 ) has a piston ( 49 ) which can be displaced in a guide by control pressure against the force of a spring ( 51 ) and to which a stem ( 39 ) carrying a valve plate ( 41 ) is fastened;
• b) the valve plate ( 41 ) lies in the rest position with one side sealingly on a valve seat ( 47 ) of a bore ( 37 ) passing through the valve carrier ( 3 ) of the piston compressor;
• c) the opposite side of the valve plate ( 41 ) lies upon actuation of the changeover valve ( 31 ) and opening of the bore ( 37 ) on a valve seat ( 43 ) of a passage ( 32 ), which is in the connection from the pressure chamber ( 29 ) to Pressure connection space ( 33 ) of the piston compressor is located;
• d) the bore ( 37 ) of the valve carrier ( 3 ) opens on the one hand into the compression chamber ( 22 ) located between the underside of the valve carrier ( 3 ) and the top of the piston ( 23 ) and on the other hand in the normal pump operation with the pressure connection chamber ( 33 ) related pressure chamber ( 29 ) and;
• e) the pressure chamber ( 29 ) is connected to chambers ( 59, 61 ) which are laterally adjacent in the cylinder head ( 5 ) and which, in the idle position with the bore ( 37 ) open, are connected to the compression chamber ( 22 ).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Druckraum (29) das Druckventil befindet.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure valve is located in the pressure chamber ( 29 ). 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil als eine eine Bohrung (13) im Ventilträger (3) überwachende, an der Oberseite des Ventilträgers geführte Drucklamelle (11) besteht, welcher ein Ventilfänger (15) zugeordnet ist.4. Device according to claim 3, characterized in that the pressure valve as a bore ( 13 ) in the valve carrier ( 3 ) monitoring, on the top of the valve carrier guided pressure plate ( 11 ), which is associated with a valve catcher ( 15 ). 5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen durch den Zylinderkopf (5) sich erstreckenden, an der Unterseite des Kolbens (49) mündenden Kanal (53), an welchen eine einen Steuerdruck führende Leitung angeschlossen ist. 5. Device according to one of the preceding claims, characterized by a through the cylinder head ( 5 ) extending, on the underside of the piston ( 49 ) opening channel ( 53 ) to which a line carrying a control pressure is connected. 6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ventilsitz (43) an der Mündung einer Schaftdurchführung (45) für den Schaft (39) des Umschaltventils (31) befindet, wobei zwischen dem Außenumfang des Schafts und dem Innenumfang der Schaftdurchführung der durch die Ventilplatte (41) sperrbare Durchlaß (32) zwischen Druckraum (29) und Druckanschlußraum (33) besteht.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the valve seat ( 43 ) is located at the mouth of a stem bushing ( 45 ) for the stem ( 39 ) of the changeover valve ( 31 ), the between the outer periphery of the stem and the inner periphery of the Shaft bushing of the passage ( 32 ) which can be blocked by the valve plate ( 41 ) between the pressure chamber ( 29 ) and the pressure connection chamber ( 33 ). 7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (31) zusätzliche Dichtungsmittel aufweist, welche in der die Bohrung (37) sperrenden Ruhelage den Druckraum (29) gegenüber den Kammern (59, 61) trennt, derart, daß im Pumpbetrieb das Druckraumvolumen aus dem Druckraum und dem Druckanschlußraum gebildet ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the switching valve ( 31 ) has additional sealing means which, in the rest position blocking the bore ( 37 ), separates the pressure chamber ( 29 ) relative to the chambers ( 59, 61 ) such that the pressure chamber volume is formed from the pressure chamber and the pressure connection chamber in pump operation.