EP2172651A1 - Hubkolben-Kompressor - Google Patents

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EP2172651A1
EP2172651A1 EP09171432A EP09171432A EP2172651A1 EP 2172651 A1 EP2172651 A1 EP 2172651A1 EP 09171432 A EP09171432 A EP 09171432A EP 09171432 A EP09171432 A EP 09171432A EP 2172651 A1 EP2172651 A1 EP 2172651A1
Authority
EP
European Patent Office
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electric motor
compressor according
compressor
drive
lifting device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09171432A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Spiegl
Peter Steinrück
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoerbiger Kompressortechnik Holding GmbH
Original Assignee
Hoerbiger Kompressortechnik Holding GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/22—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves
    • F04B49/24—Bypassing
    • F04B49/243—Bypassing by keeping open the inlet valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F04B17/04—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating compressor with flow control, arranged with a at least one automatic suction valve of the compressor Abhebegreifer that holds at least one sealing element of the suction valve over a portion of the working cycle of the compressor by means of an electrically operated lift-off, as well as a method for flow control Such a reciprocating compressor.
  • off EP 694 693 A1 a toiletströmregelung known for reciprocating compressors, in which a hydraulic control cylinder, via a control member periodically in the stroke cycle with pressure medium can be acted upon and relieved, acting in the stroke direction on the closing member of the open-to-hold suction valve.
  • the hydraulic lifting force is thus abruptly reduced at a certain piston angle, whereby a safe and rapid closing of the suction valve is initiated.
  • Out EP 1 400 692 A1 Similar flow rate controls are also known with pneumatic actuation, which has the advantage that the operating pressure can be derived directly from the reciprocating compressor itself. Due to the relatively high compressibility of the compressed gas, however, it is necessary to comply with precisely defined conditions for the volumes and venting times to be vented.
  • the object of the invention is to design a reciprocating compressor with electrically operated reminding matter so that the known arrangements of the type described in terms of reducing size and power consumption can be improved, while still provided similar to the described hydraulic remindströmregelungen high actuation forces at high momentum dynamics can be.
  • the lifting device has an electric motor drive whose output element has a direction of rotation inclined guide rail for low-friction rolling elements, on the other hand with an inclined counter-guide on a rotationally secured Abhebeelement interact, which communicates with the lift-off gripper.
  • a relatively small-sized electric motor can be used, the rotational movement of the inclined pair of rolling easily and with high actuation force and high dynamics of movement in the required, acting on the lift-off grip holding force or movement can be implemented.
  • the electric motor is formed in a preferred further embodiment of the invention as a brushless DC motor with surface-mounted bandaged permanent magnet, which allows high dynamics with a small size.
  • Particularly preferred in this context is to form the electric motor with a hollow shaft rotor, in which the nut of the ball screw drive is integrated, which minimizes the inertia of the rotor or the rotary drive as a whole.
  • the hollow shaft rotor has a diameter in the range of 30-50 mm, the pitch of the ball screw drive preferably being in the range of 6-12 mm. This results in particularly well-adapted conditions for high actuation forces at the same time high dynamics of the lift-off.
  • the elements of the Wälzparungen at least partially made of ceramic.
  • the extremely high acceleration and braking torques of the electromotive drive which occur under certain circumstances can lead to the rolling elements not being able to follow the movement of their guide track immediately, which would lead to slippage on the bearing tracks and thus to wear.
  • This problem can be solved by using ceramic bearings or hybrid bearings with ceramic rolling elements and appropriate preload.
  • additional spring elements can be provided, which, with appropriate coordination, makes it possible to relieve the electromotive drive.
  • circuit elements for regenerative braking and for the intermediate storage and reuse of the electrical energy recovered therefrom may preferably be in capacitors, where the generated and stored current may be used either for the next actuation operation on the same valve or else on another suction valve of the compressor.
  • the current lifting force is adapted to the course of the sudströmkraft. While the suction valve is kept open, the level of the backflow force depends on the actual piston speed, which is known or ascertainable, for example, via a crank angle sensor. The motor current for generating the necessary hold-open force can then be adjusted accordingly.
  • Fig. 1 shows a section through the region of a suction valve of a reciprocating compressor according to the invention with flow control
  • Fig. 2 an alternative embodiment of an electrically operated lifting device for a reciprocating compressor according to the invention with flow control in partial and schematic section
  • Fig. 3 a detail of another alternative embodiment of the drive of a lifting device for such a compressor.
  • the lifting device 3 has for this purpose as drive to an electric motor 5, the output element 6 (here designed as a central shaft) has a direction of rotation inclined guideway 7 (here circumferential spiral groove) for low-friction rolling elements 8, on the other hand with an inclined counter-guide. 9 cooperate on a rotationally secured Abhebeelement 10, which is in communication with the Abhebegreifer 2.
  • the electric motor 5 which is preferably designed as a brushless DC motor with surface-mounted bandaged permanent magnets 12, has a hollow-shaft rotor 13 as an output element 6, in which the nut 14 of the recirculating-ball spindle drive is integrated.
  • the hollow shaft rotor 13 preferably has a diameter in the range of approximately 30-50 mm, wherein the pitch of the ball screw drive formed by nut 14, rolling elements 8 and rotationally secured lifting element 10 is preferably in the range of 6 to 12 mm.
  • the hollow shaft rotor 13 is mounted on the stator housing 15 via bearings 16.
  • the cooperating with the bandaged permanent magnet 12 stator is denoted by 17.
  • Fig. 3 forms the output member 6 of the electric motor 5 together with the rotation secured Abhebeelement 10 and the rolling elements 8 arranged therebetween a limited angular rotation permitting inclined ramp drive, which for example also allows the use of cylindrical, truncated cone or barrel-shaped rolling elements 8, which can transmit greater axial forces ,
  • the elements 6, 7, 8, 9, 10 of the Wälzparungen the Kugelumlaufspindel- or Schrägstrang drive can at least partially made of ceramic, which together with a corresponding bias of the drives slipping of the rolling elements 8 in highly dynamic operations with the associated risk of damage prevents the rolling element guides.
  • additional spring elements 18 may be provided, as they are here in FIG Fig. 1 are indicated only schematically.
  • circuit elements 20 may be provided for regenerative braking and for the intermediate storage and reuse of the electrical energy recovered therefrom, which avoids unnecessary heating or the need for additional cooling of the lifting device. Furthermore, could be provided in the control device 19 and other circuit elements 21 for adjusting the hold-open force of the lifting device 3 to the respective acting montströmkraft by controlling the energization of the electric motor 5, which also helps to reduce unnecessary heat loss.

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Abstract

Bei einem Hubkolben-Kompressor mit Fördermengenregelung weist die Abhebeeinrichtung (3) für den Abhebegreifer (2) des offenzuhaltenden Saugventils (1) als Antrieb einen Elektromotor (5) auf, dessen Abtriebselement (6) zusammen mit einem verdrehgesicherten Abhebeelement (10) des Abhebegreifers (2) und den dazwischen angeordneten Wälzelementen (8) einen Kugelumlaufspindel-Antrieb bildet. Es ergibt sich damit eine kleinbauende, exakt zu regelnde Abhebeeinrichtung (3) mit hoher Betätigungskraft und hoher Bewegungsdynamik.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hubkolben-Kompressor mit Fördermengenregelung, mit einem an zumindest einem selbsttätigen Saugventil des Kompressors angeordneten Abhebegreifer, der mittels einer elektrisch betriebenen Abhebeeinrichtung zumindest ein Dichtelement des Saugventils über einen Teil des Arbeitstaktes des Kompressors offen hält, sowie auch ein Verfahren zur Fördermengenregelung bei einem derartigen Hubkolben-Kompressor.
  • Zur Fördermengenregelung von bevorzugt mit konstanter Drehzahl laufenden Hubkolben-Kompressoren wird oft auf die sogenannte Rückströmregelung zurückgegriffen, bei der zumindest ein Saugventil je Zylinder über einen bestimmten Bereich des Verdichtungshubes offen gehalten wird. Die Druckkräfte bzw. Strömungskräfte des über das offengehaltene Saugventil rückgeschobenen Gases können das Schließorgan des jeweiligen Saugventils erst nach Überwindung eines gewissen Teiles des Kolbenhubes schließen, da dieses Schließorgan von der anderen Seite her mit einer entsprechend der gewünschten Fördermengenreduzierung eingestellten Gegenkraft beaufschlagt wird. Je größer diese Gegenkraft ist, desto später schließt das jeweilige Saugventil im Verdichtungshub, womit die Fördermenge sinkt. Da bei zu groß eingestellter konstanter Gegenkraft das Saugventil irgendwann überhaupt nicht mehr schließt, muß der Regelbereich bei dieser Art der Verdichterregelung nach unten hin begrenzt werden, um einen zwischenzeitlichen Leerlauf des Verdichters mit allen damit verbundenen Problemen zu vermeiden. Bei diesen Fördermengenregelungen sind Ausführungen bekannt, bei denen die Belastungseinrichtung für das offen zu haltende Saugventil einfach hydraulisch oder pneumatisch vorgespannt ist, wobei durch Variation des entsprechenden Vorspanndruckes Einfluß auf die Fördermenge genommen werden kann.
  • Weiters ist beispielsweise aus EP 694 693 A1 eine Rückströmregelung für Hubkolben-Kompressoren bekannt, bei denen ein hydraulischer Steuerzylinder, der über ein Steuerorgan periodisch im Hubtakt mit Druckmedium beaufschlagbar und entlastbar ist, in Hubrichtung auf das Schließorgan des offen zu haltenden Saugventils einwirkt. Die hydraulische Abhebekraft wird damit an einem bestimmten Kolbenwinkel schlagartig reduziert, womit ein sicheres und rasches Schließen des Saugventils eingeleitet wird. Aus EP 1 400 692 A1 sind ähnliche Fördermengenregelungen auch mit pneumatischer Betätigung bekannt, was den Vorteil hat, dass der Betätigungsdruck unmittelbar vom Hubkolben-Kompressor selbst abgeleitet werden kann. Aufgrund der relativ hohen Kompressibilität des komprimierten Gases müssen allerdings genau zu definierende Bedingungen für die zu entlüftenden Volumina und Entlüftungszeiten eingehalten werden.
  • Bereits sehr lange sind weiters auch Hubkolben-Kompressoren mit einer elektrisch betriebenen Rückströmregelung der eingangs genannten Art bekannt. So beispielsweise aus der DE 1 251 121 A oder der DE 849 739 B und ähnlichen teilweise bereits auf die dreißiger Jahre des vorigen Jahrhunderts zurückgehenden Schriften, bei denen ein am Dichtelement des Saugventils angreifender Abhebegreifer über einen am Ventildeckel angebrachten Elektromagneten bewegt wird, dessen periodische Erregung beispielsweise durch einen Kollektor erfolgt, der sich synchron mit der Kurbelwelle des Kompressors dreht. Zufolge der teilweise sehr großen Rückströmkräfte, die am Dichtelement des Saugventils wirken, sind große Elektromagneten mit entsprechend großer Stromaufnahme erforderlich.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hubkolben-Kompressor mit elektrisch betriebener Rückströmregelung so auszubilden, dass die bekannten Anordnungen der beschriebenen Art hinsichtlich einer Verringerung von Baugröße und Stromaufnahme verbessert werden, wobei trotzdem auch ähnlich wie bei den beschriebenen hydraulischen Rückströmregelungen hohe Betätigungskräfte bei hoher Bewegungsdynamik bereitgestellt werden können.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Hubkolben-Kompressor mit Fördermengenregelung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass die Abhebeeinrichtung als Antrieb einen Elektromotor aufweist, dessen Abtriebselement eine in Drehrichtung geneigt verlaufende Führungsbahn für reibungsarme Wälzelemente aufweist, die andererseits mit einer geneigt verlaufenden Gegenführung an einem verdrehgesicherten Abhebeelement zusammenwirken, das mit dem Abhebegreifer in Verbindung steht. Damit kann also ein relativ klein bauender Elektromotor verwendet werden, dessen Drehbewegung über die geneigt verlaufende Wälzpaarung einfach und mit hoher Betätigungskraft sowie hoher Bewegungsdynamik in die erforderliche, auf den Abhebegreifer einwirkende Offenhaltekraft bzw. -bewegung umgesetzt werden kann.
  • Von besonderem Vorteil ist dabei eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, gemäß welcher das Abtriebselement des Elektromotors zusammen mit dem verdrehgesicherten Abhebeelement und den dazwischen angeordneten Wälzelementen einen Kugelumlaufspindel-Antrieb bildet. Derartige Antriebe sind bekannt und in verschiedensten Zusammenhängen als nahezu reibungsfreie Linearantriebe in Verwendung und ermöglichen über die Umsetzung einer nur durch die Länge und Steigung begrenzten Anzahl von Umdrehungen des Elektromotors in die resultierende Linearbewegung eine relativ weitgehende Einflußnahme auf Betätigungskraft und Dynamik.
  • Konstruktiv einfacher jedoch in den Variationsmöglichkeiten weniger vielfältig ist eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung, gemäß welcher das Abtriebselement des Elektromotors zusammen mit dem verdrehgesicherten Abhebeelement und den dazwischen angeordneten Wälzelementen einen nur begrenzte Winkelverdrehung zulassenden Schrägrampen-Antrieb bildet. Damit kann nur ein Teil einer Umdrehung des Elektromotors für die Erzeugung der Linearbewegung ausgenutzt werden, allerdings mit wesentlich geringerem konstruktiven Aufwand und auch mit der Möglichkeit, an Stelle von Kugeln als Wälzkörper Zylinder, Kegelstümpfe oder Tonnen zu verwenden, was bei höheren Betätigungskräften sinnvoll sein kann.
  • Der Elektromotor ist in bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung als bürstenloser Gleichstrommotor mit oberflächenmontierten bandagierten Dauermagneten ausgebildet, was eine hohe Dynamik bei kleiner Bauweise ermöglicht. Insbesonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, den Elektromotor mit einem Hohlwellenrotor auszubilden, in dem die Mutter des Kugelumlaufspindel-Antriebs integriert ist, was die Trägheit des Rotors bzw. des Drehantriebs insgesamt minimiert.
  • Als besonders bevorzugt hat sich für den üblichen Verwendungsbereich einer derartigen erfindungsgemäßen Rückströmregelung herausgestellt, wenn in bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Hohlwellenrotor einen Durchmesser im Bereich von 30 - 50 mm aufweist, wobei die Steigung des Kugelumlaufspindel-Antriebs vorzugsweise im Bereich von 6 - 12 mm liegt. Dadurch ergeben sich besonders gut angepasste Verhältnisse für hohe Betätigungskräfte bei gleichzeitig hoher Dynamik der Abheberegelung.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Elemente der Wälzpaarungen zumindest teilweise aus Keramik bestehen. Die unter bestimmten Umständen auftretenden extrem hohen Beschleunigungs- und Bremsmomente des elektromotorischen Antriebes können dazu führen, dass die Wälzelemente der Bewegung ihrer Führungsbahn nicht unmittelbar folgen können, womit es zu einem Rutschen auf den Lagerbahnen und damit zu Verschleiß kommen würde. Dieses Problem kann durch die Verwendung von Keramiklagern oder Hybridlagern mit Keramikwälzkörpern und entsprechender Vorspannung behoben werden.
  • Zur Beschleunigung und/oder Abbremsung der Bewegung der Abhebeeinrichtung können zusätzliche Federelemente vorgesehen werden, was bei entsprechender Abstimmung eine Entlastung des elektromotorischen Antriebes ermöglicht.
  • In der elektrischen Ansteuerung des Elektromotors können in weiters bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung Schaltungselemente zur generatorischen Abbremsung und zur Zwischenspeicherung und Wiederverwendung der daraus rückgewonnenen elektrischen Energie vorgesehen sein. Die Zwischenspeicherung kann vorzugsweise in Kondensatoren erfolgen, wobei der erzeugte und gespeicherte Strom entweder für den nächsten Betätigungsvorgang am selben Ventil oder aber auch an einem anderen Saugventil des Kompressors verwendet werden kann. Damit wird der Energieverbrauch zur Betätigung des Abhebegreifers signifikant reduziert und gleichzeitig auch innerhalb des Systems weniger Abwärme erzeugt, womit die thermische Belastung reduziert und Kühlprobleme in der Abhebeeinrichtung vermieden werden.
  • Ebenfalls zur Verringerung von unnötiger Erwärmung der Abhebeeinrichtung dient eine weiters bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung, gemäß welcher die aktuelle Abhebekraft dem Verlauf der Rückströmkraft angepasst wird. Während des Offenhaltens des Saugventils hängt das Niveau der Rückströmkraft von der aktuellen Kolbengeschwindigkeit ab, die beispielsweise über einen Kurbelwinkelsensor bekannt oder ermittelbar ist. Die Motorbestromung zur Erzeugung der notwendigen Offenhaltekraft kann dann dementsprechend angepasst werden.
  • Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei einen Schnitt durch den Bereich eines Saugventils eines erfindungsgemäßen Hubkolben-Kompressors mit Fördermengenregelung, Fig. 2 eine alternative Ausführung einer elektrisch betriebenen Abhebeeinrichtung für einen erfindungsgemäßen Hubkolben-Kompressor mit Fördermengenregelung in teilweisem und schematischem Schnitt und Fig. 3 ein Detail einer weiteren alternativen Ausführung des Antriebs einer Abhebeeinrichtung für einen derartigen Kompressor.
  • Gemäß Fig. 1 weist ein nicht weiter dargestellter Hubkolben-Kompressor einen an einem selbsttätigen Saugventil 1 des Kompressors angeordneten Abhebegreifer 2 auf, der mittels einer elektrisch betriebenen Abhebeeinrichtung 3 zwei ringförmige Dichtelemente 4 des Saugventils 1 über einen steuerbaren Teil des Arbeitstaktes des Kompressors offen hält. Die Abhebeeinrichtung 3 weist zu diesem Zweck als Antrieb einen Elektromotor 5 auf, dessen Abtriebselement 6 (hier ausgebildet als zentrale Welle) eine in Drehrichtung geneigt verlaufende Führungsbahn 7 (hier umlaufende Spiralnut) für reibungsarme Wälzelemente 8 aufweist, die andererseits mit einer geneigt verlaufenden Gegenführung 9 an einem verdrehgesicherten Abhebeelement 10 zusammenwirken, das mit dem Abhebegreifer 2 in Verbindung steht.
  • Sobald der Elektromotor 5 bestromt wird dreht sich dessen Abtriebselement 6, das zusammen mit dem verdrehgesicherten Abhebeelement 10 und den dazwischen angeordneten Wälzelementen 8 hier einen Kugelumlaufspindel-Antrieb bildet, womit das Abhebeelement 10 bzw. dessen Betätigungsstempel 11 in der Darstellung nach aufwärts oder abwärts bewegt wird. Damit wird der Abhebegreifer 2 ebenfalls aufwärts oder abwärts bewegt und wirkt damit auf die ansonsten freie Beweglichkeit der Dichtelemente 4 ein. Diese können damit entgegen der sonst rein über die Druckverhältnisse vor und hinter dem Saugventil 1 erfolgende automatische Betätigung über einen steuerbaren Teil des Verdichtungshubes des Kompressors offen gehalten werden, was in bekannter Weise eine Regelung der Fördermenge eines mit konstanter Drehzahl laufenden Kompressors über die sogenannte Rückströmregelung erlaubt.
  • Gemäß Fig. 2 weist der vorzugsweise als bürstenloser Gleichstrommotor mit oberflächenmontierten bandagierten Dauermagneten 12 ausgeführte Elektromotor 5 einen Hohlwellenrotor 13 als Abtriebselement 6 auf, in dem die Mutter 14 des Kugelumlaufspindel-Antriebs integriert ist. Der Hohlwellenrotor 13 weist dabei bevorzugt einen Durchmesser im Bereich von etwa 30 - 50 mm auf, wobei die Steigung des von Mutter 14, Wälzelementen 8 und verdrehgesichertem Abhebeelement 10 gebildeten Kugelumlaufspindel-Antriebes vorzugsweise im Bereich von 6 - 12 mm liegt. Der Hohlwellenrotor 13 ist am Statorgehäuse 15 über Lager 16 gelagert. Der mit dem bandagierten Dauermagneten 12 zusammenwirkende Stator ist mit 17 bezeichnet.
  • Gemäß Fig. 3 bildet das Abtriebselement 6 des Elektromotors 5 zusammen mit dem verdrehgesicherten Abhebeelement 10 und den dazwischen angeordneten Wälzelementen 8 einen nur begrenzte Winkelverdrehung zulassenden Schrägrampen-Antrieb, was beispielsweise auch die Verwendung von Zylinder-, Kegelstumpf- oder tonnenförmigen Wälzelementen 8 ermöglicht, welche größere Axialkräfte übertragen können.
  • Die Elemente 6, 7, 8, 9, 10 der Wälzpaarungen des Kugelumlaufspindel- bzw. Schrägrampenantriebs können zumindest teilweise auch aus Keramik bestehen, was zusammen mit einer entsprechenden Vorspannung der Antriebe ein Rutschen der Wälzkörper 8 bei hochdynamischen Betätigungen mit der damit verbundenen Gefahr einer Beschädigung der Wälzkörperführungen verhindert.
  • Zur Beschleunigung und/oder Abbremsung der Bewegung der Abhebeeinrichtung 2 können auch zusätzliche Federelemente 18 vorgesehen sein, wie sie hier in Fig. 1 nur schematisch angedeutet sind.
  • In der elektrischen Ansteuereinrichtung 19 des Elektromotors 5 können, wie in Fig. 1 nur angedeutet ist, Schaltungselemente 20 zur generatorischen Abbremsung und zur Zwischenspeicherung und Wiederverwendung der daraus rückgewonnenen elektrischen Energie vorgesehen sein, was unnötige Erwärmung bzw. die Notwendigkeit einer zusätzlichen Kühlung der Abhebeeinrichtung vermeidet. Weiters könnten in der Ansteuereinrichtung 19 auch weitere Schaltungselemente 21 zur Anpassung der Offenhaltekraft der Abhebeeinrichtung 3 an die jeweils wirkende Rückströmkraft durch Regelung der Bestromung des Elektromotors 5 vorgesehen sein, was ebenfalls unnötige Verlustwärme zu reduzieren hilft.

Claims (12)

  1. Hubkolben-Kompressor mit Fördermengenregelung, mit einem an zumindest einem selbsttätigen Saugventil (1) des Kompressors angeordneten Abhebegreifer (2), der mittels einer elektrisch betriebenen Abhebeeinrichtung (3) zumindest ein Dichtelement (4) des Saugventils (1) über einen Teil des Arbeitstaktes des Kompressors offenhält, dadurch gekennzeichnet, dass s die Abhebeeinrichtung (3) als Antrieb einen Elektromotor (5) aufweist, dessen Abtriebselement (6) eine in Drehrichtung geneigt verlaufende Führungsbahn (7) für reibungsarme Wälzelemente (8) aufweist, die andererseits mit einer geneigt verlaufenden Gegenführung (9) an einem verdrehgesicherten Abhebeelement (10) zusammenwirken, das mit dem Abhebgreifer (2) in Verbindung steht.
  2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (6) des Elektromotors (5) zusammen mit dem verdrehgesicherten Abhebeelement (10) und den dazwischen angeordneten Wälzelementen (8) einen Kugelumlaufspindel-Antrieb bildet.
  3. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (6) des Elektromotors (5) zusammen mit dem verdrehgesicherten Abhebeelement (10) und den dazwischen angeordneten Wälzelementen (8) einen nur begrenzte Winkelverdrehung zulassenden Schrägrampen-Antrieb bildet.
  4. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (5) als bürstenloser Gleichstrommotor mit oberflächenmontierten bandagierten Dauermagneten (12) ausgebildet ist.
  5. Kompressor nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (5) einen Hohlwellenrotor (13) aufweist in dem die Mutter (14) des Kugelumlaufspindel-Antriebs integriert ist.
  6. Kompressor nach den Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlwellenrotor (13) einen Durchmesser im Bereich von 30 - 50 mm aufweist, wobei die Steigung des Kugelumlaufspindel-Antriebes vorzugsweise im Bereich von 6 - 12 mm liegt.
  7. Kompressor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (6 - 10) der Wälzpaarungen zumindest teilweise aus Keramik bestehen.
  8. Kompressor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beschleunigung und/oder Abbremsung der Bewegung der Abhebeeinrichtung (3) zusätzliche Federelemente (18) vorgesehen sind.
  9. Kompressor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektrischen Ansteuereinrichtung (19) des Elektromotors (5) Schaltungselemente (20) zur generatorischen Abbremsung und zur Zwischenspeicherung und Wiederverwendung der daraus rückgewonnenen elektrischen Energie vorgesehen sind.
  10. Kompressor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektrischen Ansteuereinrichtung (19) des Elektromotors (5) Schaltungselemente (21) zur Anpassung der Offenhaltekraft der Abhebeeinrichtung an die jeweils wirkende Rückstromkraft durch Regelung der Bestromung des Elektromotors (5) vorgesehen sind.
  11. Verfahren zur Fördermengenregelung bei einem Hubkolben-Kompressor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Abbremsen des Antriebs der Abhebeinrichtung (3) aufzubringende Bremsenergie durch generatorisches Bremsen des Elektromotors (5) erzeugt und der dabei entstehende Strom zwischengespeichert und wiederverwendet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Offenhaltekraft der Abhebeeinrichtung (3) durch Regelung der Bestromung des Elektromotors (5) an die jeweils wirkende Rückstromkraft angepaßt wird.
EP09171432A 2008-10-02 2009-09-28 Hubkolben-Kompressor Withdrawn EP2172651A1 (de)

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