DE4321013A1 - Gasverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen zwischen Lastlauf und Leer­ lauf umstellbaren Gasverdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher Gasverdichter ist aus der DE 39 09 531 A1, dort beispielsweise Fig. 5, bekannt. Dieser Gasverdich­ ter verhindert während des Leerlaufs ein Rückströmen aus dem Verdichtungsraum über den Ansaugraum in die Sauglei­ tung durch ein zwischen dem Ansaugraum und der Sauglei­ tung angeordnetes Rückschlagventil, welches eine Strö­ mung nur in Richtung von der Saugleitung in den Ansaug­ raum zuläßt. Dadurch vermeidet der bekannte Gasverdich­ ter im Leerlauf ein Aufeinandertreffen zuströmenden und rückströmenden Gases und somit Geräusche verursachende Pulsationen der Saugleitung selbst und der Gassäule in der Saugleitung sowie durch diese Pulsationen hervorge­ rufene Energieverluste. Allerdings kann es bei dem bekannten Gasverdichter vorkommen, daß bei dessen Betrieb das zwischen dem Ansaugraum und der Saugleitung angeordnete Rückschlagventil, insbesondere dessen Ven­ tilkörper, selbst Geräusche verursacht.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einem Gasverdichter der eingangs genannten Art mit ein­ fachen Mitteln die Gefahr der Geräuschbildung zu verrin­ gern. Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Fortbildungen und vor­ teilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist für alle Gasverdichterbauarten, unab­ hängig von dem jeweils wirkenden Arbeitsprinzip, ge­ eignet. Die Erfindung ist auch für alle Gase geeignet. Nur beispielhaft sei als spezielles Einsatzgebiet auf Luftverdichter in Kolbenbauart, wie sie in der Fahrzeug­ technik üblich sind, hingewiesen.

Das zwischen dem Ansaugraum und der Saugleitung angeord­ nete Rückschlagventil des bekannten Gasverdichters muß von der gesamten Fördermenge des Gasverdichters in ihrem Ansaugzustand durchströmt werden. Die damit verbundenen Strömungsverluste können im Lastlauf den Liefergrad (volumetrischen Wirkungsgrad) des Gasverdichters verrin­ gern. Diese nachteilige Möglichkeit vermeidet die Erfin­ dung.

Das von der Erfindung vorgesehene Zusatzventil kann mit einem anderen Ventil des Gasverdichters, beispielsweise mit dem Ansaugventil, kombiniert werden. In dieser Aus­ gestaltung bietet der erfindungsgemäße Gasverdichter im Vergleich zu dem bekannten Gasverdichter eine Verrin­ gerung des Bauteilaufwands, woraus ein Kostenvorteil folgt und eine Ersparnis an möglichen Störquellen und damit eine Erhöhung der Betriebssicherheit folgen kann.

Weitere Vorteile der Erfindung werden in deren nunmehr folgender Erläuterung anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele genannt.

Unter durchgehender Verwendung gleicher Bezugszeichen für Bauteile mit gleichen Funktionen zeigen

Fig. 1 einen Gasverdichter in Kolbenbauart mit einem Verdichtungsraum,

Fig. 2 und 3 in verschiedenen Schritten einen Gasverdichter in Kolbenbauart mit zwei Verdichtungsräumen.

Der in Fig. 1 dargestellte Gasverdichter mit einem Ver­ dichtungsraum, für dessen Art die Bezeichnung "Einzylinderverdichter" gebräuchlich ist, weist einen Kolben (1) mit nicht näher bezeichneten Dichtelementen auf, der in bekannter Weise in einem Zylinder (2) beweg­ lich geführt ist. An dem dem Kolben (1) gegenüberliegen­ den Ende ist der Zylinder (2) durch einen aus einem Deckel und einem Zylinderkopfkörper bestehenden Zylin­ derkopf (6) abgedichtet abgeschlossen.

Der Kolben (1) wird in bekannter Weise durch einen nicht dargestellten Kurbeltrieb abwechselnd in einem Verdich­ tungshub auf den Zylinderkopf (6) zu und in einem An­ saughub von dem Zylinderkopf (6) weg bewegt.

Der Kolben (1), der Zylinder (2) und der Zylinderkopf (6) schließen den Verdichtungsraum (20) zwischen sich ein. Der Verdichtungsraum (20) ist von veränderlicher Größe und setzt sich aus dem von dem Kolben (1) bei seinem Ansaughub bzw. bei seinem Verdichtungshub über­ strichenen Hubraum und einem von dem Kolben (1) nicht überstrichenen Restraum, dem Totraum, zusammen.

Im Zylinderkopf (6) sind ein Ansaugraum (8), ein Auslaß­ raum (15) und ein Zusatzraum (7) angeordnet. Nur der Vollständigkeit halber sei noch ein Kühlflüssigkeitsraum (16) im Zylinderkopf (6) erwähnt. Der Ansaugraum (8) ist von dem Zusatzraum (7) umgeben dargestellt. In nicht dargestellter Weise kann aber auch der Ansaugraum den Zusatzraum umgeben oder neben diesem angeordnet sein. Häufig wird sich die Anordnung nach der erforderlichen Größe des Zusatzraums richten. Einer der oder beide genannten Räume können durch gegebenenfalls ineinander­ geschachtelte oder nebeneinander angeordnete Einsätze im Zylinderkopf oder im Zylinder gebildet sein.

Der Ansaugraum (8) ist mit einem Einlaß (5) im Zylinder­ kopf (6) verbunden, über den er in üblicher Weise an eine Saugleitung, einen Ansaugfilter oder dergleichen anschließbar ist. Der Auslaßraum (15) ist mit einem Aus­ laß (14) im Zylinderkopf (6) verbunden, über den er in bekannter Weise über eine Auslaßleitung an eine Verbrau­ cheranlage anschließbar ist. Der Zylinderkopf (6) weist von dem Ansaugraum (8), dem Auslaßraum (15) und dem Zusatzraum (7) zu dem Verdichtungsraum (20) hin Durch­ brüche (4) bzw. (18) bzw. (10) auf.

Im Auslaßraum (15) ist am Zylinderkopf (6) ein Auslaß­ ventilkörper (17) auf eine geeignete Art gehaltert. Die Stellung des Auslaßventilkörpers (17) wird von der Differenz der Drücke im Verdichtungsraum (20) und im Auslaßraum (15) bestimmt. Bei einem Drucküberschuß im Auslaßraum (15) wird der Auslaßventilkörper (17) auf den Durchbruch (18) zwischen dem Auslaßraum (15) und dem Verdichtungsraum (20) gepreßt und verschließt diesen. Bei einem Drucküberschuß im Verdichtungsraum (20) wird der Auslaßventilkörper (17) von dem genannten Durchbruch (18) abgehoben und gibt diesen frei. Der Auslaßventil­ körper (17) und der Durchbruch (18) bilden also ein Aus­ laßventil (17, 18).

Im Verdichtungsraum (20) ist ein Einlaßventilkörper (21) angeordnet, der mittels eines nicht dargestellten An­ triebs zwischen einer Leerlaufstellung und einer Last­ stellung verschiebbar oder verschwenkbar ist, wie durch einen Doppelpfeil (S) angedeutet ist, und bei dieser Be­ wegung auf der dem Verdichtungsraum (20) zugewandten Oberfläche des Zylinderkopfes (6) gleitet. Sofern sich aus dem folgenden nichts anderes ergibt, entspricht der Einlaßventilkörper (21) bekannten Ventilkörpern, wie sie in Gestalt von Ventillamellen einschließlich möglicher Antriebe in den DE 33 29 790 A1, DE 36 42 852 A1 und DE 39 04 172 A1 beschrieben sind.

Der Einlaßventilkörper (21) ist in seiner Leerlaufstel­ lung gezeichnet.

Der Einlaßventilkörper (21) weist einen geschlossenen Bereich (3) auf, mit dem er sowohl in seiner Leerlauf­ stellung als auch in seiner Laststellung den Durchbruch (4) zwischen dem Ansaugraum (8) und dem Verdichtungsraum (20) überlappt. Der Einlaßventilkörper (21) ist biege­ elastisch. Infolge seiner Biegeelastizität wird er von einem Drucküberschuß in dem Ansaugraum (8), wie er beim Saughub des Kolbens (1) auftritt, von dem genannten Durchbruch (4) abgehoben und bei einem Drucküberschuß in dem Verdichtungsraum (20), wie er beim Verdichtungshub des Kolbens (1) auftritt, auf den Durchbruch (4) ge­ preßt. Der Einlaßventilkörper (21) und der genannte Durchbruch (4) bilden also ein Einlaßventil (4, 21). Der geschlossene Bereich (3) des Einlaßventilkörpers (21) ist so angeordnet und ausgebildet, daß er in der Last­ stellung des Einlaßventilkörpers (21) auch den Durch­ bruch (10) zwischen dem Zusatzraum (7) und dem Verdich­ tungsraum (18) überlappt. Der Einlaßventilkörper (21) weist aber angrenzend an den geschlossenen Bereich (3) eine Aussparung (23) auf. Diese ist so angeordnet und ausgebildet, daß sie in der Leerlaufstellung des Einlaß­ ventilkörpers (21) den Durchbruch (10) wenigstens teil­ weise und damit eine Verbindung zwischen dem Zusatzraum (7) und dem Verdichtungsraum (20) freigibt. Der Einlaß­ ventilkörper (21) und der Durchbruch (10) zwischen dem Zusatzraum (7) und dem Verdichtungsraum (20) bilden also ein im Leerlauf den Zusatzraum (7) mit dem Verdichtungs­ raum (20) verbindendes Zusatzventil (10, 21).

Die erwähnte Aussparung (23) ist auch so angeordnet und ausgebildet, daß sie den Durchbruch (18) zwischen dem Auslaßraum (15) und dem Verdichtungsraum (20) sowohl in der Laststellung als auch in der Leerlaufstellung des Einlaßventilkörpers (21) unbeeinflußt läßt.

In der bisher beschriebenen Grundausführung funktioniert der Gasverdichter wie folgt.

Im Lastlauf schiebt der Kolben (1) beim Verdichtungshub, wenn der Druck im Verdichtungsraum (20) den Druck im Auslaßraum (15) überschritten hat, bei geöffnetem Aus­ laßventil (17, 18) und geschlossenem Einlaßventil (4, 21) sowie geschlossenem Zusatzventil (10, 21) das zu Beginn des Verdichtungshubs im Hubraum befindliche Gas in den Auslaßraum (15) hinein und aus diesem in die Aus­ laßleitung usw. Im Lastlauf beim Ansaughub saugt der Kolben (1), wenn der Druck im Verdichtungsraum (20) den Druck im Ansaugraum (8) unterschritten hat, bei ge­ schlossenem Auslaßventil (17, 18) und geschlossenem Zu­ satzventil (10, 21) über das geöffnete Einlaßventil (4, 21) Gas aus dem Ansaugraum (8) an, welches er beim an­ schließenden Verdichtungshub, wie soeben beschrieben, wieder ausschiebt.

Im Leerlauf hängt die Wirkungsweise des Gasverdichters davon ab, ob der Auslaßraum (15) im Leerlauf überdruck­ frei oder überdruckbeaufschlagt ist. Überdruckfrei ist der Auslaßraum (15), wenn die Fördermengenregelung des Gasverdichters durch Ausschieben des zu Beginn des Ver­ dichtungshubs im Hubraum befindlichen Gases in einen überdruckfreien Entlastungsraum, im Falle von Luft in die Atmosphäre, erfolgt. Diese Art der Regelung wird in der Fahrzeugtechnik "Druckreglerregelung" genannt und wird der Einfachheit halber als solche auch im folgenden bezeichnet. Überdruckbeaufschlagt, und zwar mit dem jeweils in der Verbraucheranlage herrschenden Druck, ist der Auslaßraum (15), wenn die Fördermengenregelung des Gasverdichters nach einem Regelprinzip erfolgt, welches in der Fahrzeugtechnik "Governorregelung" genannt und der Einfachheit halber als solche auch im folgenden be­ zeichnet wird.

Im Fall der Druckreglerregelung erfolgt das Ausschieben, abgesehen von einem geringen Überdruck, der durch Strö­ mungswiderstände des Auslaßventils (17, 18) und an den Auslaßraum (15) anschließender Leitungen und Einrichtun­ gen bedingt ist, im wesentlichen überdruckfrei, so daß die Leerlaufleistungs-Aufnahme des Gasverdichters im we­ sentlichen durch dessen mechanische Verluste bestimmt wird.

Im Falle der Governorregelung wird im Leerlauf das Aus­ laßventil (17, 18) von dem Druck im Auslaßraum (15) ge­ schlossen gehalten. Beim Verdichtungshub des Kolbens (1) schiebt dieser das zu Beginn des Verdichtungshubs im Hubraum vorhandene Gas durch das offene Zusatzventil (10, 21) in den Zusatzraum (7). Dabei wird dieses Gas bis zu einem Druck verdichtet, der von den Größen des Zusatzraums (7) und des Totraums abhängt. Dieser Druck wird "Leerlauf-Stabilisierungsdruck" genannt. Beim an­ schließenden Saughub des Kolbens (1) strömt das Gas durch das offene Zusatzventil (10, 21) aus dem Zusatz­ raum (7) in den Verdichtungsraum (20) zurück. Dabei wird die beim Verdichtungshub des Kolbens (1) aufgewendete Verdichtungsarbeit weitgehend zurückgewonnen, so daß auch in diesem Fall die Leerlaufleistungs-Aufnahme des Gasverdichters im wesentlichen von dessen mechanischen Verlusten bestimmt wird. Strömt beim Verdichtungshub des Kolbens (1) Gas an Dichtelementen vorbei, so wird dieser Gasverlust beim Saughub des Kolbens (1) über das sich öffnende Einlaßventil (4, 21) aus dem Ansaugraum (8) ausgeglichen.

Daß im Falle der Governorregelung der Kolben (1) im Leerlauf beim Verdichtungshub gegen Überdruck und beim Saughub wenigstens teilweise unter Überdruck bewegt wird, hat den Vorteil der Beseitigung oder wenigstens der Verringerung des Schmierölverbrauchs im Leerlauf. Denn Schmieröl, welches, beispielsweise durch eine Pump­ wirkung der Dichtelemente des Kolbens (1), aus dem Kur­ beltrieb in Richtung des Verdichtungsraums (20) geför­ dert wird, wird durch den genannten Überdruck am Über­ tritt in den Verdichtungsraum (20) und weiter in die Verbraucheranlage gehindert. Sollte in überdruckfreien Phasen des Saughubs, etwa nach einem Gasverlust an den Dichtelementen des Kolbens (1) vorbei, Schmieröl in den Verdichtungsraum übergetreten sein, beispielsweise durch Ansaugen aus dem Kurbeltrieb an den Dichtelementen des Kolbens (1) vorbei, so wird es beim anschließenden Ver­ dichtungshub durch den genannten Überdruck zurückge­ drückt.

Der Vorteil der Beseitigung oder Verringerung des Schmierölverbrauchs läßt sich durch eine Fortbildung des Gasverdichters auch im Falle der Druckreglerregelung be­ wirken. Zu diesem Zweck wird der bisher vorgesehene Ein­ laßventilkörper (21) durch einen anderen Einlaßventil­ körper (22) ersetzt, welcher der Einfachheit halber im Verdichtungsraum (20) schwebend dargestellt ist. Dieser bildet mit den Durchbrüchen (4 bzw. 10) ein Einlaßventil (4, 22) und ein Zusatzventil (10, 22), welche wie die bisher beschriebenen Ventile gleicher Benennung wirken. Der andere Einlaßventilkörper (22) unterscheidet sich von dem bisher vorgesehenen dadurch, daß er anstelle der Aussparung (23) des letztgenannten eine verkleinerte Aussparung (25) aufweist. Die Flächendifferenz der Aus­ sparungen (23 und 25) wird an dem anderen Einlaßventil­ körper (22) von einem weiteren geschlossenem Bereich (24) eingenommen, mit dem der andere Einlaßventilkörper (22) in seiner Leerlaufstellung den Durchbruch (18) zwischen dem Auslaßraum (15) und dem Verdichtungsraum (20) überlappt. Dadurch bildet der andere Einlaßventil­ körper (22) mit dem Durchbruch (18) zwischen dem Auslaß­ raum (15) und dem Verdichtungsraum (20) auch ein Schließventil (18, 22), welches im Leerlauf die Verbind­ barkeit zwischen dem Verdichtungsraum (20) und dem Aus­ laßraum (15) sperrt. Infolge dieses im Leerlauf ge­ schlossenen Schließventils (18, 22) wird der Kolben (1), wie für den Fall der Governorregelung beschrieben und mit dem gleichen Vorteil, gegen Überdruck bzw. unter Überdruck bewegt.

Es kann vorkommen, daß der Leerlauf-Stabilisierungsdruck sich erhöht, insbesondere im Fall der Governorregelung infolge einer Undichtheit des Auslaßventils (17, 18).

Dieser Gefahr kann durch ein Überdruckventil, auch Sicherheitsventil genannt, begegnet werden, welches den Druck im Verdichtungsraum (20) und in dem Zusatzraum (7) auf einen unschädlichen Wert begrenzt. Solche Überdruck­ ventile sind bekannt. Ein derartiges Überdruckventil (9) ist mit Anschluß an den Zusatzraum (7) an dem Zylinder­ kopf (6) angedeutet. Mit gleicher Wirkung kann ein der­ artiges Ventil aber auch am Zylinder (2) mit Anschluß an den Verdichtungsraum (20) angeordnet sein.

Es gibt Einsatzfälle, in denen der mittels des Zusatz­ raums (7) erzielbare Leerlauf-Stabilisierungsdruck nicht ausreicht. Für einen solchen Fall können der Verdich­ tungsraum (20) und der Zusatzraum (7) im Leerlauf durch eine geeignete Einrichtung mit einem vorbestimmten Druck, der dem gewünschten Leerlauf-Stabilisierungsdruck entspricht, beaufschlagt werden, wobei diese Einrichtung zugleich mit der Umschaltung des Gasverdichters von Lastlauf auf Leerlauf wirksam werden muß. Eine Fortbil­ dung mit dieser Zielsetzung ist durch eine Druckleitung (11), einen Vorratsbehälter (13) und ein Ventil (12) an­ gedeutet. Die Druckleitung (11) ist am Zylinderkopf (6) mit Anschluß an den Zusatzraum (7) dargestellt, kann aber auch mit Anschluß an den Verdichtungsraum (20) am Zylinderkopf (6) oder am Zylinder (2) angeordnet sein. Als Ventil (12) kommt jede geeignete, durch ein Um­ schaltsignal steuerbare, Bauart in Betracht. Für den Fall, daß der Vorratsdruck im Vorratsbehälter (13) höher als der vorbestimmte Druck ist, muß das Ventil (12) die Fähigkeit zur entsprechenden Druckbegrenzung aufweisen oder es muß ein getrenntes Druckbegrenzungsventil übli­ cher Bauart vorgesehen werden.

Es gibt Einsatzfälle, in denen in dem Ansaugraum (8) ein besonders hoher Unterdruck auftritt. Ein solcher Fall kann in der Fahrzeugtechnik gegeben sein, wenn der dann normalerweise als Luftverdichter wirkende Gasverdichter aus der Ansaugleitung eines Verbrennungsmotors ansaugt, wenn also der Ansaugraum (8) an die Ansaugleitung des Verbrennungsmotors angeschlossen ist. Sind in einem solchen Fall die Dichtelemente des Kolbens (1) durchläs­ sig, so daß beim Verdichtungshub des Kolbens (1) Gas aus dem Verdichtungsraum (20) in den Kurbeltrieb entweicht und Ersatz für das entwichene Gas über das Ansaugventil (4, 21 bzw. 4, 22) aus dem Ansaugraum (8) nachgesaugt werden muß, kann auch im Verdichtungsraum (20) beim An­ saughub und teilweise beim Verdichtungshub des Kolbens (1) ein hoher Unterdruck auftreten, der zur Ansaugung von Schmieröl aus dem Kurbeltrieb an den Dichtelementen des Kolbens (1) vorbei führt. Zur Verhinderung dieses Phänomens kann ein weiteres Ansaugventil vorgesehen sein, über welches der Verdichtungsraum (20) direkt mit dem oben erwähnten überdruckfreien Entlastungsraum ver­ bindbar ist. Dadurch wird der im Verdichtungsraum (20) mögliche Unterdruck auf einen unschädlichen Wert be­ grenzt. Im Ausführungsbeispiel wird das weitere Ansaug­ ventil (19, 21 bzw. 19, 22) von einem Durchbruch (19) im Zylinderkopf (6) zwischen dem Entlastungsraum und dem Verdichtungsraum (20) sowie dem jeweiligen Einlaßventil­ körper (21 bzw. 22) gebildet. Der Einlaßventilkörper (21 bzw. 22) weist zur Bildung dieses weiteren Einlaßventils einen nicht bezeichneten weiteren geschlossenen Bereich auf, mit dem er sowohl in seiner Leerlaufstellung als auch in seiner Laststellung den Durchbruch (19) über­ deckt. Für die Funktion des weiteren Einlaßventils (19, 21 bzw. 19, 22) gilt das oben für das Einlaßventil (4, 21) Gesagte entsprechend. In dem Fall, daß der Gasver­ dichter als Luftverdichter mit der Atmosphäre als Ent­ lastungsraum ausgebildet ist, kann der Mündung des Durchbruchs (19) in die Atmosphäre ein Filter vorgeord­ net sein, wie ohne nähere Bezeichnung in der Figur ange­ deutet.

Die bisher erwähnten Durchbrüche (4, 10, 18, 19) können als stellvertretend für jeweils mehrere Durchbrüche, an­ gesehen werden, die in ihrer Gesamtheit mit dem jeweili­ gen Einlaßventilkörper (21 bzw. 22) bzw. dem Auslaßven­ tilkörper (17) bzw. mehreren Auslaßventilkörpern das je­ weilige Ventil bilden, wie aus den o. g. Veröffentli­ chungen hervorgeht.

Das Zusatzventil (10, 21 bzw. 10, 22), das Schließventil (18, 21 bzw. 18, 22) und das weitere Ansaugventil (19, 21 bzw. 19, 22) sind mit dem Einlaßventil (4, 21 bzw. 4, 22) kombiniert dargestellt, weil sie mit diesem Einlaß­ ventil den jeweiligen Einlaßventilkörper (21 bzw. 22) teilen. In nicht dargestellter Weise können das Zusatz­ ventil, das Schließventil und das weitere Ansaugventil aber auch als selbständige oder nur untereinander kombi­ nierte Ventile ausgebildet und dann auch ganz anders an­ geordnet sein, in welchem Falle sie geeignete eigene An­ triebe zur Umstellung zwischen Leerlauf und Lastlauf haben müssen. Beispielsweise könnte das weitere Ansaug­ ventil zwischen dem Zusatzraum (7) und dem Entlastungs­ raum angeordnet sein.

Für die Art des in den Fig. 2 und 3 dargestellten Gas­ verdichters ist die Bezeichnung "Zweizylinderverdichter" gebräuchlich.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch diesen Gasverdich­ ter entlang der Schnittlinie B-B in Fig. 3. Dieser Gas­ verdichter weist einen weiteren Kolben (1′) auf, der im Normalfalle dem bisher erwähnten Kolben (1) gleich oder ähnlich ist. Ferner weist dieser Gasverdichter einen dem weiteren Kolben (1′) zugeordneten weiteren Verdichtungs­ raum (20′) auf. Die Kolben (1 und 1′) werden in üblicher Weise von dem entsprechend ausgebildeten Kurbeltrieb gegenläufig bewegt. Deshalb ändern sich auch die Größen der Verdichtungsräume (20 und 20′) gegenläufig, d. h. die Größe des einen Verdichtungsraums (20 bzw. 20′) nimmt zu, wenn die Größe des anderen Verdichtungsraums (20′ bzw. 20) abnimmt.

Die den Verdichtungsräumen (20 und 20′) zugeordneten Ventile sind gleich aufgebaut, so daß die folgenden Aus­ führungen zu den dem Verdichtungsraum (20) zugeordneten Ventilen für die dem weiteren Verdichtungsraum (20′) zu­ geordneten Ventile mitgelten.

Das Auslaßventil (17, 18) entspricht demjenigen gemäß Fig. 1. Der Einlaßventilkörper (31) ist in diesem Falle nicht zwischen einer Leerlaufstellung und einer Last­ stellung verschiebbar, sondern an einem Ende, welches den Durchbruch (4) zwischen dem Ansaugraum (8) und dem Verdichtungsraum (20) nicht überlappt, an dem Zylinder­ kopf (33, 34, 36) oder dem Zylinder oder an beiden fest eingespannt. Der Einlaßventilkörper (31) wird an seinem anderen Ende, mit dem er den Durchbruch (4) überlappt, infolge seiner Biegeelastizität von dem Drucküberschuß in dem Ansaugraum (8) oder in dem Verdichtungsraum (20) zum Öffnen oder Schließen des Einlaßventils (4, 31) ge­ steuert, wie dies beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 für den Einlaßventilkörper (21 bzw. 22) näher beschrie­ ben ist.

Die zur Bildung des hier mit (10, 30) zu bezeichnenden Zusatzventils und des Auslaßventils (17, 18) dienenden Durchbrüche (10 und 18) liegen zwischen den Enden des Einlaßventilkörpers (31). Der Einlaßventilkörper (31) ist jedoch im Bereich dieser Durchbrüche ausgeschnitten, so daß er deren Durchströmung nicht beeinflußt.

Der Zylinderkopf (33, 34, 36) ist im Bereich der Durch­ brüche (10 und 18) auf seiner dem Verdichtungsraum (20) zugewandten Oberfläche angesenkt. Der Einlaßventilkörper (31) überlappt diese Ansenkung ganz oder teilweise. Dadurch wird zwischen der Oberfläche der Ansenkung und der dem Zylinderkopf (33, 34, 36) zugewandten Oberfläche des Einlaßventilkörpers (31) ein Schlitz (32) gebildet. In dem Schlitz (32) ist ein Ventilkörper (30) geführt. Dieser bildet das Zusatzventil (10, 30) und das Schließ­ ventil (18, 30) und ist zu diesem Zweck, in dem Schlitz (32) gleitend, zwischen einer Leerlaufstellung und einer Laststellung verschiebbar oder verschwenkbar. In diesem Falle sind das Zusatzventil (10, 30) sowie das Schließ­ ventil (18, 30) kombiniert, während das Einlaßventil (4, 31) selbständig ist.

Ähnliche Anordnungen eines Einlaßventilkörpers und eines weiteren Ventilkörpers einschließlich möglicher Antriebe sind in den obengenannten deutschen Veröffentlichungen beschrieben.

Der Ventilkörper (30) ist in seiner Leerlaufstellung dargestellt, in der er den Durchbruch (18) zwischen dem Auslaßraum (15) und dem Verdichtungsraum (20) überlappt und dadurch das Schließventil (18, 30) bildet. In Aus­ führungen, in denen das Schließventil (18, 30) nicht vorgesehen ist, kann der weitere Ventilkörper (30) in seiner Leerlaufstellung zwischen den Durchbrüchen (10 und 18), von dem Durchbruch (4) aus gesehen, jenseits des Durchbruchs (10) liegen. In diesem Falle kann die Ansenkung in dem Zylinderkopf (33, 34, 36) entsprechend kleiner sein.

Das dem weiteren Ventilkörper (30) abgewandte Ende des Durchbruchs (10) zwischen dem Zusatzraum und dem Ver­ dichtungsraum (20) mündet in einen im Zylinderkopf (33, 34, 36) angeordneten Kanal (35). Im Leerlauf sind die Verdichtungsräume (20 und 20′) über die dann geöffneten Zusatzventile (10, 30) und über den Kanal (35) miteinan­ der verbunden, so daß der Kanal (35) und der dem einen Kolben (1 bzw. 1′) zugeordnete Verdichtungsraum (20 bzw. 20′) gemeinsam den Zusatzraum (20′, 35) bzw. (20, 35) bilden, der dem jeweils anderen Verdichtungsraum (20′ bzw. 20) zugeordnet ist.

Das Gas wird in diesem Ausführungsbeispiel im Leerlauf über die Zusatzventile (10, 30) und den Kanal (35) zwischen den Verdichtungsräumen (20 und 20′) hin- und hergeschoben. Dabei baut sich in den Verdichtungsräumen (20 und 20′) sowie in dem Kanal (35) ein Leerlauf-Stabi­ lisierungsdruck auf. Dieser ist einerseits durch die Voreilung des gerade den Ansaughub machenden Kolbens (1 bzw. 1′) gegenüber dem gerade den Verdichtungshub machenden Kolben (1′ bzw. 1) und andererseits durch die Strömungsverluste in den Zusatzventilen (10, 30) und dem Kanal (35) bedingt. Infolge der genannten Voreilung ist der Verdichtungsraum (20 bzw. 20′), dessen Kolben (1 bzw. 1′) gerade den Ansaughub macht, über einen großen Bereich des Kolbenhubs größer als der andere Verdich­ tungsraum, woraus eine Tendenz zur Drucksenkung in dem zuerst genannten Verdichtungsraum (20 bzw. 20′) folgt. Die genannten Strömungsverluste wirken tendenziell drucksteigernd in demjenigen Verdichtungsraum (20 bzw. 20′), dessen Kolben (1 bzw. 1′) gerade den Verdichtungs­ hub macht und ebenfalls drucksenkend in demjenigen Ver­ dichtungsraum (20′ bzw. 20), dessen Kolben (1′ bzw. 1) gerade den Ansaughub macht. Die genannte Drucksenkung kann zu Beginn eines Leerlaufs zum zeitweiligen Öffnen des jeweiligen Einlaßventils (4, 30) und zum Nachsaugen aus dem Ansaugraum (8) führen. Die nachgesaugte Gasmenge hat beim anschließenden Verdichtungshub eine Druckstei­ gerung zur Folge. Das Nachsaugen endet, wenn infolge der dadurch verursachten Drucksteigerung der Druck in den Verdichtungsräumen (20 und 20′) (und damit auch in dem Kanal (35)) so weit angestiegen ist, daß beim Ansaughub der Kolben (1 bzw. 1′) im Ansaugraum (8) kein Drucküber­ schuß mehr besteht. Der in dem so erreichten Beharrungs­ zustand in demjenigen Verdichtungsraum (20 bzw. 20′) auftretende Überdruck, dessen Kolben (1 bzw. 1′) gerade den Verdichtungshub macht, ist der Leerlauf-Stabilisie­ rungsdruck mit den beim früheren Ausführungsbeispiel er­ wähnten Vorteilen.

Im Falle der Druckreglerregelung, wenn das Schließventil (18, 30) nicht vorgesehen ist, führt der Leerlauf-Stabi­ lisierungsdruck zum Öffnen des Auslaßventils und damit auch im Leerlauf zu einem Förderstrom durch die Auslaß­ leitung und die Einrichtung zur Druckregelung mit dem Vorteil, daß diese Leitung und die Einrichtung zur Druckregelung sich, beispielsweise durch Verschmutzung oder durch Einfrieren, nicht zusetzen können.

Die oben erwähnte Möglichkeit, den Leerlauf-Stabilisie­ rungsdruck durch Zuführung eines vorbestimmten Drucks zu erhöhen, ist für dieses Ausführungsbeispiel von besonde­ rer Bedeutung, denn bei einem Zweizylinderverdichter kann der Leerlauf-Stabilisierungsdruck durch die Größe des Zusatzraums nicht oder nur in begrenztem Umfange bestimmt werden. Wie dargestellt, lassen sich die für diese Fortbildung geeigneten Komponenten Druckleitung (11), Ventil (12) und Vorratsbehälter (13) in diesem Falle vorteilhaft an den Kanal (35) anschließen. Die gleiche Aussage gilt, gegebenenfalls, für das Über­ druckventil und das weitere Ansaugventil.

Der Zylinderkopf (33, 34, 36) dieses Ausführungs­ beispiels besteht aus einer Ventilplatte (33), einem Zylinderkopfkörper (34) und einem weiter unten näher er­ läuterten Einsatz (36) sowie zugehörigen, nicht näher bezeichneten, Dichtungen, wobei die zur Bildung des Ein­ laßventils (4, 31), des Auslaßventils (17, 18), des Zu­ satzventils (10, 30) sowie des Schließventils (18, 30) erforderlichen Durchbrüche (4, 10, 18) in der Ventil­ platte (33) angeordnet sind.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Zylinderkopf (33, 34, 36) entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 2.

Fig. 3 verdeutlicht insbesondere die Anordnung der Räume im Zylinderkopf (33, 34, 36) zueinander. Der Ansaugraum (8) ist von dem Kanal (35) umgeben, und dieser ist seinerseits von dem Auslaßraum (15) umgeben. Dadurch liegt der von dem Kanal (35) eingenommene Raum zwischen dem Ansaugraum (8) und dem Auslaßraum (14). Dies hat im Lastlauf den Vorteil geringerer Wärmeübertragung von dem dann heißen Auslaßraum (15) auf den Ansaugraum (8) und damit den Vorteil geringerer Aufheizung des Ansaug­ stroms und höheren Liefergrades (volumetrischen Wir­ kungsgrades).

Des weiteren verdeutlicht Fig. 3, daß, wie der Ansaugraum (8), auch der Auslaßraum (15) beiden Verdichtungsräumen (20, 20′) gemeinsam ist. Es liegt aber auf der Hand, daß jedem Verdichtungsraum (20 bzw. 20′) auch ein eigener Ansaugraum und/oder ein eigener Auslaßraum zugeordnet sein können.

Wie die Fig. 2 und 3 weiter zeigen, dient der Einsatz (36) der Abgrenzung des Ansaugraums (8) von dem Kanal (35). Der Einsatz (36) ermöglicht eine einfache Ausbil­ dung des Zylinderkopfkörpers (34), eine Herabsetzung der Beanspruchung des Zylinderkopfkörpers (34) und eine Er­ leichterung der mechanischen Bearbeitbarkeit desselben. Außerdem bietet der Einsatz (36) eine willkommene Frei­ zügigkeit bei der Ausgestaltung der Räume des Zylinder­ kopfes (33, 34, 36), beispielsweise mit dem Ziel optima­ ler Querschnitte der zur Bildung der genannten Ventile erforderlichen Durchbrüche (4, 10, 18).

Der Fachmann erkennt, daß der Zylinderkopf auch eintei­ lig oder in anderer Weise mehrteilig ausgebildet werden kann. So könnte er beispielsweise aus Deckel und Unter­ teil bestehen, wobei ein Einsatz der vorstehend be­ schriebenen Art zwischen dem Deckel und dem Unterteil eingespannt sein könnte.

Der Fachmann erkennt auch, daß die vorstehend für ein Ausführungsbeispiel gegebenen Erläuterungen für das andere Ausführungsbeispiel mitgelten, sofern sich aus diesen Erläuterung nichts Widersprechendes ergibt.

Abschließend sei darauf hingewiesen, daß sich der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht in den Ausführungsbeispielen mit ihren erwähnten Fortbildung erschöpft, sondern alle Ausgestaltungen umfaßt, deren Merkmale sich den Patentansprüchen unterordnen.

Claims (11)

1. Zwischen Lastlauf und Leerlauf umstellbarer Gasver­ dichter mit einem Verdichtungsraum (20),
einem über wenigstens ein Ansaugventil (4, 21; 4, 22) mit dem Verdichtungsraum (20) verbindbaren An­ saugraum (8),
einem über wenigstens ein Auslaßventil (17, 18) mit dem Verdichtungsraum (20) verbindbaren Auslaßraum (15),
gekennzeichnet durch einen im Leerlauf über ein Zusatzventil (10, 21; 10, 22) mit dem Verdichtungsraum (20) verbunde­ nen Zusatzraum (7).

2. Gasverdichter nach Anspruch 1 mit wenigstens einem weiteren Verdichtungsraum (20′), dessen Größe sich gegenläufig zu der Größe des im Anspruch 1 genannten Verdichtungsraums (20) ändert und der über we­ nigstens ein weiteres Ansaugventil (4, 31) mit dem Ansaugraum (8) oder einem weiteren Ansaugraum und über wenigstens ein weiteres Auslaßventil (17, 18) mit dem Auslaßraum (15) oder einem weiteren Aus­ laßraum verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungsräume (20, 20′) über einen Kanal (35) miteinander verbindbar sind, wobei der Kanal (35) und der eine Verdichtungsraum (20 bzw. 20′) den dem anderen Verdichtungsraum (20′ bzw. 20) zugeord­ neten Zusatzraum (20, 35 bzw. 20′, 35) bilden, und daß der weitere Verdichtungsraum (20′) im Leerlauf über ein weiteres Zusatzventil (10, 30) mit dem Kanal (35) verbunden ist.

3. Gasverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß im Leerlauf die Verbindbarkeit zwischen dem Ver­ dichtungsraum (20) bzw. den Verdichtungsräumen (20, 20′) und dem jeweiligen Auslaßraum (15) durch ein Schließventil (18, 22; 18, 30) gesperrt ist.

4. Gasverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Leerlauf der bzw. jeder Verdichtungsraum (20 bzw. 20′) und damit der jeweilige Zusatzraum (7; 20, 35 bzw. 20′, 35) mit einem vorbestimmten Druck be­ aufschlagt sind.

5. Gasverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Druck in dem Verdichtungsraum (20) bzw. in jedem Verdichtungsraum (20, 20′) und damit in dem jeweiligen Zusatzraum (7; 20, 35 bzw. 20′, 35) be­ grenzendes Überdruckventil (9) vorgesehen ist.

6. Gasverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichtungsraum (20) bzw. wenigstens ein Verdichtungsraum über ein weiteres Ansaugventil (19, 21 bzw. 19, 22) mit einem überdruckfreien Ent­ lastungsraum verbindbar ist.

7. Gasverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Ansaugventil zwischen dem jeweiligen Zusatzraum und dem Entlastungsraum angeordnet ist.

8. Gasverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugraum (8) von dem die Verdichtungsräume (20, 20′) verbindenden Kanal (35) umgeben ist.

9. Gasverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugraum (8) von dem Zusatzraum (7) umge­ ben ist.

10. Gasverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugraum (8) durch einen Einsatz (36) ge­ bildet wird.

11. Gasverdichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugraum durch einen Einsatz gebildet wird.