(57)【要約】【課題】特にアンローダの操作装置のアクチュエータとして、小さな電磁石でも、必要となる高い操作動特性を少ない損失熱で提供することができるようにする。【解決手段】圧送量調整式の往復圧縮機が、自動式の吸込み弁１の少なくとも１つに配置された、作業サイクル中に電磁操作可能なアンローダ２を備えており、該アンローダ２によって、対応する吸込み弁１が、規定されたクランク角範囲にわたって周期的に制御されて開放維持されるようになっている圧送量調整式の往復圧縮機において、電磁式の操作装置３が、別個の調整駆動装置１０を有しており、該調整駆動装置１０が、使用されているソレノイドアクチュエータ５の作業ストローク範囲を、吸込み弁１へのソレノイドアクチュエータ５の作用に関して相対的に、使用されている電磁石にとって最適な作業範囲内に必要に応じてずらすために働くようになっている。【選択図】図１
2012225345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧送量調整式の往復圧縮機であって、該往復圧縮機が、自動式の吸込み弁（１）の少なくとも１つに配置された、作業サイクル中に電磁操作可能なアンローダ（２）を備えており、該アンローダ（２）によって、対応する吸込み弁（１）が、規定されたクランク角範囲にわたって周期的に制御されて開放維持されるようになっている圧送量調整式の往復圧縮機において、電磁式の操作装置（３）が、別個の調整駆動装置（１０）を有しており、該調整駆動装置（１０）が、使用されているソレノイドアクチュエータ（５）の作業ストローク範囲を、吸込み弁（１）へのソレノイドアクチュエータ（５）の作用に関して相対的に、使用されている電磁石にとって最適な作業範囲内に必要に応じてずらすために働くようになっていることを特徴とする、圧送量調整式の往復圧縮機。
【請求項２】
調整駆動装置（１０）が、ソレノイドアクチュエータ（５）と、該ソレノイドアクチュエータ（５）により操作されるアンローダ（２）とに作用するようになっていて、必要に応じて、吸込み弁（１）に対して相対的なソレノイドアクチュエータ（５）とアンローダ（２）との共通の位置を調整するようになっている、請求項１記載の往復圧縮機。
【請求項３】
調整駆動装置（１０）が、ソレノイドアクチュエータ（５）とアンローダ（２）との間に介装された伝達ロッド（８）に対する長さ調整ユニットを有している、請求項１記載の往復圧縮機。
【請求項４】
調整駆動装置（１０）が、電動モータにより操作可能なねじスピンドル駆動装置（１１）を有している、請求項２または３記載の往復圧縮機。
【請求項５】
調整駆動装置（１０）が、ソレノイドアクチュエータ（５）の前記作業ストローク範囲の調整に間接的に、有利にはレバー、斜面を備えたカム（１２）またはこれに類するものを介して干渉するようになっている、請求項１から４までのいずれか１項記載の往復圧縮機。
【請求項６】
アンローダ（２）の操作装置（３）が、付加的なばねエレメント（１４）および／または流体ダンパ（１５）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の往復圧縮機。
【請求項７】
ソレノイドアクチュエータ（５）の通電量が、吸込み弁（１）に目下作用している逆流力に関連して調整されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の往復圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧送量調整式の往復圧縮機であって、該往復圧縮機が、自動式の吸込み弁の少なくとも１つに配置された、作業サイクル中に電磁操作可能なアンローダを備えており、該アンローダによって、対応する吸込み弁が、規定されたクランク角範囲にわたって周期的に制御されて開放維持されるようになっている圧送量調整式の往復圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
有利にはコンスタントな回転数で運転される往復圧縮機の圧送量調整のためには、しばしば、いわゆる「逆流調整」が利用される。この逆流調整では、シリンダあたり少なくとも１つの吸込み弁が、圧縮行程の規定の範囲にわたって開放維持される。開放維持された吸込み弁を介して押し戻されるガスの押圧力もしくは流動力は、ピストンストロークのある程度の部分の超過後に初めて各吸込み弁の閉鎖機構を閉鎖することができる。なぜならば、この閉鎖機構が、他方の側から、所望の圧送量減少に相応して調整された反力で押圧されるからである。この反力が大きければ大きいほど、圧縮行程中に各吸込み弁がますます遅く閉鎖される。これによって、圧送量が減少させられる。コンスタントな反力が過度に大きく調整される場合には、主として、吸込み弁がもはや閉鎖されないので、このような圧縮機調整時には、調整範囲が下限側で制限されなければならず、これによって、圧縮機のその間のアイドリング運転と、これに相俟った全ての問題とが回避される。この圧送量調整では、開放維持したい吸込み弁に対する負荷装置にハイドロリック（液圧）的にまたはニューマチック（空気圧）的に簡単にプリロードがかけられている構成が公知である。この構成では、相応のプリロード圧の変更によって、圧送量に影響を与えることができる。
【０００３】
さらに、たとえば欧州特許出願公開第６９４６９３号明細書に基づき、往復圧縮機に用いられる逆流調整法が公知である。この公知の逆流調整法では、ハイドロリック式の制御シリンダが、制御機構を介してストロークサイクルにおいて周期的に圧力媒体で負荷可能であり、また、負荷軽減可能でもあり、開放した状態に維持したい吸込み弁の閉鎖機構にストローク方向で作用する。これによって、ハイドロリック的に加えられるリフト力が、規定のクランク角において急激に減少させられる。これによって、吸込み弁の確実なかつ急速な閉鎖が開始される。また、たとえば欧州特許出願公開第１４００６９２号明細書に基づき、ニューマチック的な操作による類似の圧送量調整法が公知である。これは、操作圧を往復圧縮機それ自体によって直接発生させることができるという利点を有している。しかし、圧縮されたガスの比較的高い圧縮性に基づき、空気抜きしたい容積および空気抜き時間に対する正確に規定したい操作が維持されなければならない。
【０００４】
さらに、すでに極めて長い間、電磁的な運転により逆流調整される冒頭で述べた往復圧縮機も公知である。たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１２５１１２１号明細書またはドイツ連邦共和国特許第８４９７３９号明細書および部分的にすでに前世紀の３０年代に遡る類似の刊行物では、吸込み弁のシールエレメントに作用するアンローダが、電磁石を介して運動させられる。この電磁石の周期的な励磁は、たとえばコレクタによって行われる。このコレクタは、圧縮機のクランクシャフトと同期的に回転させられる。吸込み弁を吸込みガスの押戻しの間に開放維持するために必要となる操作力の特別な経過には、ソレノイドアクチュエータの高い力が必要となる。この条件として、少ない発熱に対する要求と同時に大きな電磁石が考えられる。しかし、迅速に開閉することができるようにするためには、電磁石が同時に高い動特性を有していなければならない。このことは、大きな電磁石では果たすことができない。なぜならば、大きな電磁石の場合、蓄えられるエネルギと、電流を増減させるための手間とが著しく大きいからである。特に冒頭で述べたアッセンブリでは、熱膨張と摩耗とによって、ソレノイドアクチュエータの所要の作業ストローク範囲のずれが生じることがある。電磁石は、数ミリメートルのストローク高さの極めて制限された有利な作用範囲を有しているので、作業ストローク範囲のずれ時でも、まだ相応に大きな操作力を加えることができるようにするためには、やはり相応に大きくされた電磁石が使用されなければならない。このことは、操作動特性をさらに低下させる。従来、特により高い圧縮機回転数が必要となり、また、使用状況により、必然的に大きなソレノイドアクチュエータの範囲において別個の冷却が不可能である場合、このことは全て、冒頭で述べた電磁的な逆流調整を妨げていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許出願公開第６９４６９３号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１４００６９２号明細書
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１２５１１２１号明細書
【特許文献４】ドイツ連邦共和国特許第８４９７３９号明細書
【特許文献５】ドイツ連邦共和国特許第６８４１１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、冒頭で述べたアッセンブリを改良して、これに関する公知先行技術の上記欠点を回避することができ、特にアンローダの操作装置のアクチュエータとして、小さな電磁石でも、必要となる高い操作動特性を少ない損失熱で提供することができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するために本発明に係る往復圧縮機によれば、電磁式の操作装置が、別個の調整駆動装置を有しており、該調整駆動装置が、使用されているソレノイドアクチュエータの作業ストローク範囲を、吸込み弁へのソレノイドアクチュエータの作用に関して相対的に、使用されている電磁石にとって最適な作業範囲内に必要に応じてずらすために働くようになっている。
【０００８】
本発明に係る往復圧縮機の有利な態様によれば、調整駆動装置が、ソレノイドアクチュエータと、該ソレノイドアクチュエータにより操作されるアンローダとに作用するようになっていて、必要に応じて、吸込み弁に対して相対的なソレノイドアクチュエータとアンローダとの共通の位置を調整するようになっている。
【０００９】
本発明に係る往復圧縮機の有利な態様によれば、調整駆動装置が、ソレノイドアクチュエータとアンローダとの間に介装された伝達ロッドに対する長さ調整ユニットを有している。
【００１０】
本発明に係る往復圧縮機の有利な態様によれば、調整駆動装置が、電動モータにより操作可能なねじスピンドル駆動装置を有している。
【００１１】
本発明に係る往復圧縮機の有利な態様によれば、調整駆動装置が、ソレノイドアクチュエータの前記作業ストローク範囲の調整に間接的に、有利にはレバー、斜面を備えたカムまたはこれに類するものを介して干渉するようになっている。
【００１２】
本発明に係る往復圧縮機の有利な態様によれば、アンローダの操作装置が、付加的なばねエレメントおよび／または流体ダンパを有している。
【００１３】
本発明に係る往復圧縮機の有利な態様によれば、ソレノイドアクチュエータの通電量が、吸込み弁に目下作用している逆流力に関連して調整されている。
【発明の効果】
【００１４】
アンローダを制御して運動させるためのソレノイドアクチュエータを、圧送量調整のために必要となるストローク範囲にわたって最適に使用することができるようにするためには、ソレノイドアクチュエータが、本発明によれば、このソレノイドアクチュエータと別個の調整駆動装置に組み合わされる。この調整駆動装置は比較的緩速に作業してよい。なぜならば、この調整駆動装置は、本来の調整アクチュエータを常に電磁石にとって最適な作業範囲内において運転するためにしか働かないからである。これによって、力、動特性およびエネルギ消費に課せられる全ての要求に応じること、そして、アンローダの電磁式の操作装置の本来のソレノイドアクチュエータを少なくとも係数２だけ小さく形成することが簡単に可能となる。これによって、ほぼ２倍高い調整動特性が、少ない損失出力で得られる。極めて有利には、高い動特性によって、ソレノイドアクチュエータのストロークの間のリフト装置の開閉運動の能動的な制御が可能となる。損失出力は、より大きく形成された単純なソレノイドアクチュエータに比べて約５０〜７０％だけ減少させることができる。なぜならば、変化させられるエネルギ量が著しく少ないからである。これによって、このような圧送量調整をソレノイドアクチュエータの外的な冷却なしで利用することさえ可能となり、ひいては、このような調整の、外的な冷却が不可能であるかまたは許容されない数多くの新たな使用態様が初めて開拓される。
【００１５】
別個の調整駆動装置は、電磁的に操作されるコンプレッサ弁において、すでにドイツ連邦共和国特許第６８４１１０号明細書に基づき自体公知であるものの、当該明細書では、使用されているソレノイドアクチュエータの作業ストローク範囲を調整するために働いておらず、電磁的な制御時に生じる許容可能な最大の弁ストロークを変化させるために使用されている。すなわち、同明細書によれば、コンプレッサの運転状況に関連して、弁の最大限に可能な開放量しか調整されない。
【００１６】
本発明の有利な態様では、調整駆動装置が、ソレノイドアクチュエータと、該ソレノイドアクチュエータにより操作されるアンローダとに作用するようになっていて、必要に応じて、吸込み弁に対して相対的なソレノイドアクチュエータとアンローダとの共通の位置を調整するようになっている。すなわち、これによって、リフト装置全体が、対応する吸込み弁のシールエレメントに対して相対的に調整される。これによって、ソレノイドアクチュエータの作業ストローク範囲を、吸込み弁へのソレノイドアクチュエータの作用に対して相対的に簡単に調整することが可能となる。
【００１７】
しかし、本発明の別の有利な態様によれば、調整駆動装置が、ソレノイドアクチュエータとアンローダとの間に介装された伝達ロッドに対する長さ調整ユニットを有していてもよい。これによって、リフト装置全体が吸込み弁に対して相対的に調整される必要はなく、ソレノイドアクチュエータの作業ストローク範囲の調整が、伝達ロッドの延長もしくは短縮によってのみ行われる。
【００１８】
前述した両態様では、調整駆動装置が、電動モータにより操作可能なねじスピンドルを有していてよい。このねじスピンドルは、上述したように、比較的緩速に作業しさえすればよく、ひいては、小さな駆動力でも十分である。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、調整駆動装置が、ソレノイドアクチュエータの作業ストローク範囲の調整に間接的に、有利にはレバー、斜面を備えたカムまたはこれに類するものを介して干渉するようになっていてもよい。これによって、あらゆる状況に対する構造的な適合が簡単に可能となり、たとえば更なる小型化または、必要に応じて、ストロークの始点と終点との互いに独立した調整も可能となる。
【００２０】
特に有利な別の態様では、アンローダの操作装置が、付加的なばねエレメントおよび／または流体ダンパを有していることが提案されている。これによって、適宜に調整かつ設計されている場合にソレノイドアクチュエータの付加的な負荷軽減が達成される。
【００２１】
本発明の別の有利な態様では、ソレノイドアクチュエータの通電量が、吸込み弁に目下作用している逆流力に関連して調整されていてよい。吸込み弁の開放維持の間、逆流力のレベルは、圧縮機の目下のピストン速度に関連している。このピストン速度は、たとえばクランク角センサを介して認識されているかまたは検出可能である。これによって、必要となる開放維持力を発生させるためのソレノイドアクチュエータの通電量を相応に適合させることができる。このことは、全出力消費量ひいては損失熱もさらに減少させる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る圧送量調整式の往復圧縮機の吸込み弁の範囲の断面図である。
【図２】択一的な実施の形態を図１と同様に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。
【００２４】
図１によれば、詳しく示していない往復圧縮機が、この圧縮機の自動式の吸込み弁１に配置されたアンローダ２を有している。このアンローダ２は、電磁式の操作装置３によって吸込み弁１の２つの環状のシールエレメント４を圧縮機の作業サイクルの制御可能な部分にわたって開放維持する。この目的のためには、操作装置３が駆動装置としてソレノイドアクチュエータ５を有している。このソレノイドアクチュエータ５のソレノイドコイル６はアーマチュアプレート７と協働する。このアーマチュアプレート７は伝達ロッド８の上側の端部に取り付けられている。さらに、この伝達ロッド８はその下側の範囲においてアンローダ２に結合されていて、概略的に示したガイド９に長手方向でガイドされている。
【００２５】
電磁式の操作装置３は、さらに、この操作装置３と別個の調整駆動装置１０を有している。この調整駆動装置１０は、本実施の形態では、たとえば電動モータにより操作可能なねじスピンドル駆動装置１１と、斜面を備えた移動可能なカム１２とを介して、ソレノイドアクチュエータ５とアンローダ２との間に介装された伝達ロッド８の有効長さに干渉する。すなわち、こうして、往復圧縮機の作業サイクル中のアンローダ２の周期的な電磁操作と、ソレノイドアクチュエータ５の作業ストローク範囲内での調整駆動装置１０による調整とが、互いに切り離されている。
【００２６】
アーマチュアプレート７の上側には、たとえば操作装置３が作動させられていない場合にばね（図示せず）またはこれに類するものに基づいてアンローダ２の位置を規定するための上側のストッパ１３と、ばねエレメント１４と、流体ダンパ１５とが図示してある。ばねエレメント１４と流体ダンパ１５とは、互いに独立して使用されてもよく、適宜に設計かつ調整されている場合に電磁式の操作装置３の負荷軽減を可能にしている。
【００２７】
操作装置３のソレノイドアクチュエータ５が電気式の制御装置１６を介して通電され、ひいては、アーマチュアプレート７が（図示していないばね弾性部材に抗して）吸引されると、アンローダ２が図１で見て下方に運動させられ、これによって、シールエレメント４に作用し、このシールエレメント４が自由に可動となる。これによって、吸込み弁１の前後の圧力状況に依存して純粋に行われる自動的な操作に反して、シールエレメント４を往復圧縮機の圧縮行程の制御可能な部分にわたって開放維持することができる。これによって、いわゆる「逆流調整」による、コンスタントな回転数で運転される圧縮機の圧送量の調整が公知の形式で可能となる。図１に概略的にしか示していない制御装置１６に設けられた回路素子２０を介して、通電量の調整によって、操作装置３の開放維持力を、たとえばクランク角センサ２１により検出されたその都度有効な逆流力に適合させることが行われてもよい。このことは、不要な損失熱を減少させるために役立つ。
【００２８】
図２に示した実施の形態では、図１と異なり、伝達ロッド８がアーマチュアプレート７とアンローダ２との間に一貫して延びていて、長さ不変である。この実施の形態では、ソレノイドアクチュエータ５の作業ストローク範囲を調整するために、調整駆動装置１０がハウジング１７もしくはハウジングフランジ１８を介して、ソレノイドアクチュエータ５と、このソレノイドアクチュエータ５により操作されるアンローダ２とに共通に作用する。これによって、吸込み弁１に対して相対的なソレノイドアクチュエータ５とアンローダ２との共通の位置を必要に応じて調整することができる。この実施の形態の他の主要な詳細は全て図１に対応している。したがって、対応する特徴および機能の説明については、図１から明らかである。
【符号の説明】
【００２９】
１  吸込み弁
２  アンローダ
３  操作装置
４  シールエレメント
５  ソレノイドアクチュエータ
６  ソレノイドコイル
７  アーマチュアプレート
８  伝達ロッド
９  ガイド
１０  調整駆動装置
１１  ねじスピンドル駆動装置
１２  カム
１３  ストッパ
１４  ばねエレメント
１５  流体ダンパ
１６  制御装置
１７  ハウジング
１８  ハウジングフランジ
２０  回路素子
２１  クランク角センサ
【図１】
2012225345.tif 000003
【図２】
2012225345.tif 000004