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Title:
METHOD FOR CONVERTING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE TO A PISTON COMPRESSOR AND SUCH A PISTON COMPRESSOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/004493
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to the conversion of an internal combustion engine to a piston compressor (1; 26) and to such a piston compressor (1; 26). The cylinder head (3; 30) of an internal combustion engine with at least one cylinder is removed and the inlet valve(s) (10) and the outlet valve(s) (11) are removed from said cylinder head. A nonreturn inlet valve (6; 27) is inserted in a fixed position where initially the inlet valve seat was located and is sealed so that the medium to be compressed can only be taken in via the sealed inlet channel of the mounted cylinder head (3; 30) and the nonreturn inlet valve (6; 27). A nonreturn outlet valve (8; 28) is inserted in a fixed position where initially the outlet valve seat was located and is sealed so that the compressed medium can only be pumped from the cylinder (21; 31, 32, 33) via the nonreturn outlet valve (8; 28) and via the sealed outlet channel of the mounted cylinder head (3; 30).

Inventors:
GIULIANI OTMAR (DE)
NEUBERT JOACHIM
TALLAFUSS PETER
Application Number:
PCT/EP2000/005553
Publication Date:
January 18, 2001
Filing Date:
June 16, 2000
Export Citation:
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Assignee:
PARKAP BETEILIGUNGS UND VERWAL (DE)
GIULIANI OTMAR (DE)
International Classes:
F04B39/14; F04B41/04; (IPC1-7): F04B39/00; F02B69/00; F04B41/04
Foreign References:
US4349320A1982-09-14
US1789376A1931-01-20
US1800631A1931-04-14
US4391568A1983-07-05
US5400751A1995-03-28
Attorney, Agent or Firm:
Neubauer, Hans-j (Fauststrasse 30 Ingolstadt, DE)
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Claims:
<BR> <BR> <P>Ansprüche
1. Verfahren zum Umbau einer Brennkraftmaschine zu einem Kolbenkom pressor, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte : vom abgenommenen Zylinderkopf (3 ; 30) einer wenigstens einzylindrigen Brennkraftmaschine werden jeweils das oder die EinlaßVentile (10) und das oder die AuslaßVentile (11) entfernt, im Bereich wenigstens eines ursprünglichen EinlaßVentilsitzes pro Zylin der (21 ; 31,32,33) wird ein EinlaßRückschlagventil (6 ; 27) ortsfest ein gesetzt und abgedichtet dergestalt, daß das zu komprimierende Medium nur über den dichten Einlaßkanal des montierten Zylinderkopfs (3 ; 30) und das EinlaßRückschlagventil (6 ; 27) ansaugbar ist, im Bereich wenigstens eines ursprünglichen AuslaßVentilsitzes pro Zy linder (21 ; 31,8 ; 27,28) wird ein AuslaßRückschlagventil (8 ; 28) ortsfest eingesetzt und abgedichtet dergestalt, daß das komprimierte Medium nur über das AuslaßRückschlagventil (8 ; 28) und über den dichten Auslaß kanal des montierten Zylinderkopfs (3 ; 30) aus dem Zylinder (21 ; 31,32, 33) pumpbar ist, und der so umgestaltete zylinderkopf (3 ; 30) wird wiede rauf dem Motorblock montiert und die Kurbelwelle der ursprünglichen Brennkraftmaschine wird vorzugsweise über die Schwungscheibe fremd antreibbar gestaltet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Ven tilführungen (12,13) entfernt werden und die entsprechenden Durchgän ge verschlossen und abgedichtet werden.
3. Kolbenkompressor hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zylinderkopf (3 ; 30) einer umgebauten, herkömmlichen Brennkraftmaschine mit wenigstens einer ZylinderKolbenEinheit (2 ; 29) das oder die ursprünglich vorhandenen EinlaßVentile (10) und Auslaß Ventile (11) entfernt sind, daß im Bereich wenigstens eines ursprünglichen EinlaßVentilsitzes pro Zylinder (21 ; 31,32,33) ein EinlaßRückschlagventil (6 ; 27) ortsfest ein gesetzt und abgedichtet ist dergestalt, daß das zu komprimierende Me dium nur über den Einlaßkanal des Zylinderkopfs (3 ; 30) und das Einlaß Rückschlagventil (6 ; 27) ansaugbar ist, daß im Bereich wenigstens eines ursprünglichen AuslaßVentilsitzes pro Zylinder (21 ; 32,32,33) ein AuslaßRückschlagventil (8 ; 28) ortsfest ein gesetzt und abgedichtet ist dergestalt, daß das komprimierte Medium nur über das AuslaßRückschlagventil (8 ; 28) und über den Auslaßkanal des montierten Zylinderkopfs (3 ; 30) aus dem Zylinder (21 ; 31,32,33) pump bar ist, und daß die Kurbelwelle der ursprünglichen Brennkraftmaschine fremd antreibbar ist.
4. Kolbenkompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch die ursprünglich vorhandenen Ventilführungen (12,13) entfernt und die entsprechenden Durchgänge mittels durchgehenden und jeweils mit ERSÄTZBLATT (REGEL 26) einem Rückschlagventil (6,8 ; 27,28) verbundenen Schraubbolzen (14, 15) verschlossen und abgedichtet sind.
5. Kolbenkompressor nach Anspruch 3 oder anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kurbelwelle über eine ursprünglich vorhandene Schwungscheibe antreibbar ist.
6. Kolbenkompressor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Fremdantrieb für die Kurbelwelle ein Elektromotor und/oder eine Brennkraftmaschiene sind.
7. Kolbenkompressor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß als Rückschlagventile (6,8 ; 27,28) MembranKlappenven tile, vorzugsweise MetallmembranKlappenventile eingesetzt sind.
8. Kolbenkompressor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß das bewegliche Rückschlagteil, insbesondere ein Mem branteil (18,19) eines Rückschlagventils (6,8 ; 27,28), in Ventilschließ richtung federvorgespannt ist.
9. Kolbenkompressor nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß pro Zylinder (21 ; 31,32,33) ursprünglich mehr als ein EiniaßVentil (10) und/oder ein AuslaßVentil (11) vorhanden waren, daß pro Zylinder (21 ; 31,32,33) im Bereich wenigstens eines ursprüngli chen EinlaßVentilsitzes ein EinlaßRückschlagventil (6 ; 27) und entspre chend ein AuslaßRückschlagventil (8 ; 28) angeordnet sind, und daß die übrigen VentilsitzDurchgangsbereiche verschlossen oder dort weitere, entsprechend zugeordnete EinlaßRückschlagventile (6 ; 27) und/oder AuslaßRückschlagventile (8 ; 28) angeordnet sind.
10. Kolbenkompressor nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß mit dem Auslaßkanal (44,45,46) gegebenenfalls über einen ursprünglichen Auspuffkrümmer ein Druckspeicher mit wenigstens einem zugeordneten Drosselventil und wenigstens einem Auslaßanschluß verbunden ist.
11. Kolbenkompressor nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kolben (20 ; 34,35,36) und/oder Kolbenringe (24,25) und/oder die Zylinderflächen dem zu pumpenden Medium angepaßt sind.
12. Kolbenkompressor insbesondere nach einem der Ansprüche 3 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß bei einem mehrzylindrigen, aus einer Brenn kraftmaschine umgebauten Kolbenkompressor (26) der Ausgang (37,39) eines AuslaßRückschlagventils (28) wenigstens eines Zylinders (31,32) mit dem Eingang (38,40) eines EinlaßRückschlagventils (27) eines nachgeordneten, mit unterschiedlichem Kolbentakt betriebenen Zylinders (32,33) mit verkleinertem Zylinderdurchmesser verbunden ist und we nigstens einem Ausgang (44,45,46) eines AuslaßRückschlagventils (28) ein Auslaßanschluß am Zylinderkopf zugeordnet ist.
13. Kolbenkompressor nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kolbenkompressor (1 ; 26) aus einer DieselBrennkraft maschine umgebaut ist.
Description:
Beschreibung Verfahren zum Umbau einer Brennkraftmaschine zu einem Kolbenkompressor und Kolbenkompressor Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umbau einer Brennkraftmaschine zu einem Kolbenkompressor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Kolbenkompressor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Es ist bereits bekannt, eine serienmäßige, mehrzylindrige Brennkraftmaschine zu einem Kolbenkompressor umzubauen (EP 0 007 362 B1 ; US-PS 5 189 905). Für einen solchen Umbau wird der serienmäßige Zylinder- kopf insgesamt mit den für den Betrieb als Brennkraftmaschine erforderlichen Ventilen und Ventilsteuerungen entfernt. Für den Kompressorbetrieb werden somit nur der Motorblock mit den darin enthaltenen Zylindern, Kolben, Pleueln und der Kurbelwelle weiterverwendet. Als Zylinderkopf wird ein neuer, speziell für den Kompressorbetrieb hergestellter Kompressor-Zylinderkopf verwendet.

Die Kurbelwelle, die beim Betrieb als Brennkraftmaschine die Abtriebswelle ist, wird nach dem Umbau für den Kompressorbetrieb als Antriebswelle fremd an- getrieben.

Da bei einem solchen, aus einer Brennkraftmaschine umgebauten Kolbenkom- pressor ein völlig neuer, spezieller Kompressor-Zylinderkopf verwendet wird, sind die Herstelikosten trotz der Verwendung serienmäßiger Brennkraftmaschi- nenteile relativ hoch.

Weiter ist es bekannt, einen Motor-Kolbenkompressoren durch einen Umbau einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine herzustellen (DE 37 02 951 A1 ; GB 2 031 071 A). Bei einem solchen Motor-Kolbenkompressor arbeitet eine erste Anzahl Zylinder in einer Brennkraftmaschinenfunktion als Antriebszylin- der sowie eine zweite Anzahl Zylinder als Kompressorzylinder. Der ursprungli- che Zylinderkopf ist im Bereich der Antriebszylinder unverändert mit den Venti- len und der Ventilsteuerung beibehalten. Im Bereich der Kompressorzylinder ist dagegen der Zylinderkopf erheblich umgebaut : im Bereich über jedem Kom- pressorzylinder sind große Bohrungen eingebracht, in die kompliziert aufge- baute Einsätze mit Ventilen, Saug-und Druckräumen sowie Einlaß-und Aus- laßkanälen eingesetzt und befestigt sind. Die Kolben der Antriebszylinder und der Kompressorzylinder sind hier mit der selben Kurbelwelle verbunden.

Ein solcher Umbau zu einem Motor-Kolbenkompressor ist durch aufwendige Umbauten kostenintensiv. Da ein Teil der Zylinder in ihrer ursprünglichen Funktion als Antriebszylinder einer Brennkraftmaschine arbeiten müssen. kön- nen für einen Umbau nur voll funktionsfähige Brennkraftmaschinen verwendet werden, bei denen insbesondere auch die Kühisysteme im Motorblock und im Zylinderkopf sowie die Ventilsteuerung voll funktionsfähig sind. Ein Umbau von defekten oder lange gelaufenen Brennkraftmaschinen zu solchen Motor-Kol- benkompressoren im Rahmen von Recyclingmaßnahmen ist somit nicht smog- lich.

Weiter sind bei Kompressoren Rückschlagventile in der Art von Membran- Klappenventilen als Einlaß-Ventile und Auslaß-Ventile bekannt (WO 99/14494).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und kostengünstig durchführbares Verfahren zum Umbau einer Brennkraftmaschine zu einem Kolbenkompressor vorzuschlagen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen funktionsfähi- gen, durch einfachen Umbau einer Brennkraftmaschine hergestellten Kolben-

kompressor zu schaffen.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des An- spruchs 1 und hinsichtlich des Kolbenkompressors mit den Merkmalen des An- spruchs 3 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Umbau einer Brennkraftmaschine zu einem Kolbenkompressor durch die folgenden Verfah- rensschritte gekennzeichnet : Vom abgenommenen Zylinderkopf einer wenigstens einzylindrigen Brennkraft- maschine werden jeweils das oder die Einlaß-Ventile und das oder die Auslaß- Ventile entfernt. Zweckmäßig werden auch die weiter nicht benötigten Ventil- steuerelemente, wie Nockenwellen, Kipphebel, etc. entfernt, insbesondere wenn bei deren Verbleib im Zylinderkopf der Umbau durch eine reduzierte Zu- gänglichkeit erschwert würde.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird im Bereich wenigstens eines ur- sprünglichen Einlaß-Ventilsitzes pro Zylinder ein Einlaß-Rückschlagventil orts- fest eingesetzt und abgedichtet dergestalt, daß das zu komprimierende Me- dium nur über den ursprünglichen Einlaßkanal des montierten Zylinderkopfs und das Einlaß-Rückschlagventil ansaugbar ist. Dazu sind gegebenenfalls Off- nungen des Einlaßkanals, die durch das o. g. Entfernen von Bauteilen entstan- den sind zusätzlich zu schließen und abzudichten.

In einem entsprechenden, weiteren Verfahrensschritt wird pro Zylinder im Be- reich wenigstens eines ursprünglichen Auslaß-Ventilsitzes ein Auslaß-Rück- schlagventil ortsfest eingesetzt und abgedichtet dergestalt, daß das kompri- mierte Medium nur über das Austaß-Rückschtagventi ! und über den dichten Auslaßkanal des montierten Zylinderkopfs aus dem Zylinder pumpbar ist.

In einem letzten Verfahrensschritt wird der mit den vorstehenden Maßnahmen umgestaltete Zylinderkopf wieder auf dem Motorblock montiert. Für den Kom- pressorbetrieb wird dann die Kurbelwelle der ursprünglichen Brennkraftmaschi- ne vorzugsweise über eine vorhandene Schwungscheibe fremd angetrieben.

Dieses Umbauverfahren ist einfach durchführbar und die erforderlichen Maß- nahmen können mit wenig Aufwand vorgenommen werden. Dies resultiert ins- besondere daraus, daß die ursprünglich vorhandenen Ventilsitzöffnungen im Zylinderkopf und die angeschlossenen Einlaß-und Auslaßkanäle beim und nach dem Umbau weiter verwendet werden. Je nach der Gestalt der verwen- deten Einlaß-und Auslaß-Rückschlagventile sind für den Umbau keine oder nur geringe Bearbeitungen im Bereich der ursprünglichen Ventilsitzöffnungen erforderlich, um diese Rückschlagventile dicht und ortsfest einsetzen zu kön- nen.

Dieses Umbauverfahren ist insbesondere bei Brennkraftmaschinen im Rah- men eines Recyclingprozesses verwendbar, indem Brennkraftmaschinen mit Defekten an Bauteilen, die für den Umbau und den Betrieb als Kolbenkom- pressor nicht relevant sind, weiter verwendet werden. Solche Defekte können beispielsweise bei Brennkraftmaschinen nach langen Laufzeiten an den Venti- lenNentilsteuerungen oder als Risse in nicht mehr benötigten Kühimittelkanä- len im Motorblock oder Zylinderkopf vorliegen.

Nach Anspruch 2 ist es je nach der Ausführung der ursprünglichen Brennkraft- maschine ggf. günstig, auch die Ventilführungen für einen Umbau zu entfer- nen. Die entsprechenden Durchgänge zu den Einlaß-und Auslaßkanälen sind zu verschließen und abzudichten, wobei die Durchgänge für eine Halterung und Fixierung der eingesetzten Rückschlagventile mitverwendbar sind.

Gemäß Anspruch 3 wird ein Kolbenkompressor beansprucht, der nach einem der vorstehenden Verfahren hergestellt und dadurch gekennzeichnet ist, daß

in einem Zylinderkopf einer umgebauten, herkömmlichen Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Zylinder-Kolben-Einheit das oder die ursprünglich vorhan- denen Einlaß-Ventile und Auslaß-Ventiie entfernt sind.

Pro Zylinder ist im Bereich wenigstens eines ursprünglichen Einlaß-Ventilsitzes ein Einlaß-Rückschlagventil ortsfest eingesetzt und abgedichtet dergestalt, daß das zu komprimierende Medium nur über den dichten Einlaßkanal des Zylin- derkopfs und das Einlaß-Rückschlagventil ansaugbar ist.

Zudem ist pro Zylinder im Bereich wenigstens eines ursprünglichen Auslaß- Ventilsitzes ein Auslaß-Rückschlagventil ortsfest eingesetzt und abgedichtet dergestalt, daß das komprimierte Medium nur über das Auslaß-Rückschlag- ventil und den dichten Auslaßkanal des montierten Zylinderkopfs aus dem Zy- linder zu einem Verbraucher oder einem Speicher pumpbar ist.

Für den Kompressorbetrieb ist die Kurbelwelle der ursprünglichen Brennkraft- maschine fremd anzutreiben. Alle übrigen Elemente eines Serienmotors blei- ben beim Umbau unverändert.

Eine Zylinder-Kolben-Einheit eines solchen Kolbenkompressors hat folgende Funktion : bewegt sich der Kolben vom Zylinderkopf weg, entsteht ein Unter- druck, der das Auslaß-Rückschlagventil schließt und das Einlaß-Rückschlag- ventil öffnet. Dadurch wird das zu komprimierende Medium in den Zylinder an- gesaugt. Kehrt sich die Bewegungsrichtung des Kolbens am unteren Totpunkt um, wird durch die Kompression des Mediums das Einlaß-Rückschlagventil geschlossen und das Auslaß-Rückschlagventil geöffnet, so daß das kompri- mierte Medium aus dem Zylinder gepumpt wird.

Eine besonders vorteilhafte Umbauausführung wird erreicht, wenn gemäß An- spruch 4 auch die ursprünglich vorhandenen Ventilführungen entfernt werden und die eingesetzten Rückschlagventile über damit verbundene Schraubbol- ERSÄTZBLATT(REGEL 26)

zen in den Ventilführungsdurchgängen gehalten und befestigt sind. Damit sind auch diese Durchgänge verschlossen und bei Verwendung von Dichtungen abgedichtet. Mit dieser Ausführung wird somit auf einfache Weise eine stabile und sichere Halterung der Rückschlagventile erreicht.

Für den Kompressorbetrieb kann die Kurbelwelle grundsätzlich unmittelbar und direkt angetrieben werden. Zur Vergleichmäßigung der Bewegungen wird die Kurbelwelle nach Anspruch 5 vorzugsweise über eine ursprünglich in Verbin- dung mit der Brennkraftmaschine vorhandene Schwungscheibe angetrieben.

Als Fremdantrieb können alle möglichen bekannten Dreherantriebe mit der er- forderlichen Leistung verwendet werden. Einfache Ausführungen ergeben sich nach Anspruch 6 bei Verwendung von Elektromotoren und/oder Brennkraftma- schinen.

Als Rückschlagventile sind nach Anspruch 7 besonders vorteilhaft Membran- Klappenventile, vorzugsweise Metallmembran-Klappenventile verwendbar. Sol- che Ventile sind kostengünstig als marktübliche Kaufteile beziehbar, so daß deren Verwendung die Kosten eines Umbaus weiter reduziert. Die ursprünglich vorhandenen Ventilsitze sind dabei an die Gestalt zugekaufter Ventile anzu- passen. Bei einer an die ursprüngliche Gestalt der Ventilsitze angepaßten Aus- führungsform von Rückschlagventilen kann eine zylinderkopfseitige Bearbei- tung ganz entfallen.

Die besonders gute Eignung von Membran-Klappenventilen ist durch die gerin- ge Masse der bewegten Membran, die hohe Belastbarkeit, das schnelle und energiearme Schaltvermögen sowie die Zuverlässigkeit und durch lange Standzeiten gegeben. Durch eine geeignete Wahl des Membranmaterials kann eine Anpassung an unterschiedliche zu komprimierende Medien erfolgen und insbesondere eine hohe Korrosionsstabilität und Abriebfestigkeit erreicht wer- den.

ERSATZBLATT(REGEL 26)

Vorzugsweise werden als Einlaß-Rückschlagventile und Austaß-Rückschlag- ventile gleiche Ventilausführungen eingesetzt, wobei lediglich jeweils ein um 180° gedrehter Einbau für die zugeordnete Funktion erfolgt.

Es sind weiter Rückschlagventile bekannt und auf dem Markt erhältlich, bei de- nen gemäß Anspruch 8 das bewegiiche Rückschlagteil, insbesondere ein Membranteil, in Ventilschließrichtung federvorgespannt ist. Die Ventile sind mit unterschiedlichen Federvorspannungen erhältlich. Beim Einsatz eines solchen federvorgespannten Rückschlagventils als Auslaß-Rückschlagventil arbeitet dann ein nach oben gehender Kolben so lange gegen das Auslaß-Rückschlag- ventil, bis dieses durch die Druckerhöhung gegen die Federvorspannung öff- net. Damit bestimmt diese Federvorspannung des Auslaß-Rückschlagventils weitgehend den Druck, mit dem der Kolben das Medium aus dem Zylinder herauspumpt. Somit hat ein so ausgebildetes Auslaß-Rückschlagventil zudem die Funktion eines auf einen bestimmten Auslaßdruck eingestellten Drossel- ventis.

Gemäß Anspruch 9 können bei einer ursprünglichen Brennkraftmaschine mit einer Mehrventilanordnung an einem Zylinder alle ursprünglichen Ventilsitzöff- nungen oder nur wenigstens zwei davon mit einem Einlaß-bzw. Auslaß-Rück- schlagventil versehen werden. Gegebenenfalls sind nicht mit Rückschlagventi- len bestückte, ursprüngliche Ventilsitzöffnungen dicht zu verschließen.

Zweckmäßig wird gemäß Anspruch 10 in an sich bekannter Weise dem Aus- laßkanal und ggf. einem ursprünglichen Auspuffkrümmer ein Druckspeicher nachgeschaltet. Der Druckspeicher dient unter anderem einer Druckvergleich- mäßigung und kann wie üblich mit wenigstens einem Drosselventil und Aus- laßanschlüssen ausgerüstet sein.

Falls erforderlich, können nach Anspruch 11 beim Umbau Anpassungen an das zu pumpende Medium bei den Kolben, Kolbenringen oder Zylinderflächen

vorgenommen werden, um insbesondere bei aggressiven Medien einen erhöh- ten Verschleiß zu vermeiden. Gegebenenfalls sind dazu ursprüngliche Serien- teile zu wechseln und die Zylinder mit geeigneten Zylinderlaufbüchsen auszu- rüsten.

In einer Weiterbildung eines allgemein aus einer mehrzylindrigen Brennkraft- maschine umgebauten Kolbenkompressors wird mit Anspruch 12 vorgeschla- gen, daß der Ausgang eines Auslaß-Rückschlagventils wenigstens eines Zylin- ders mit dem Eingang eines Eintaß-Rückschlagventils eines nachgeordneten Zylinders verbunden ist. Der nachgeordnete Zylinder hat dabei einen verklei- nerten Zylinderdurchmesser. Damit wird im zweiten Zylinder eine Druckverstär- kung gegenüber dem ersten Zylinder erreicht. Es ist eine entsprechende Rei- henschaltung mit weiteren Zylindern möglich, so daß in jeder Stufe der Reihen- schaltung eine Druckverstärkung erfolgt. Wenn an den einzelnen Ausgängen der Auslaß-Rückschiagventile bzw. an den gegenseitigen Verbindungsleitun- gen Auslaßanschlüsse geschaffen werden, lassen sich auf einfache Weise verschiedene Drücke parallel am selben Kolbenkompressor abgreifen.

Besonders geeignet für die o. g. Umbauten zu Kolbenkompressoren sind Die- sel-Brennkraftmaschinen, die von vorneherein für hohe Kompressionsdrücke von ca. 20 bis 30 bar ausgelegt sind. Durch die vorstehende Druckverstärkung mit Reihenschaltungen sind Drücke bis ca. 1.000 bar erreichbar.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Zylinder-Kolben-Einheit einer zu einem Kolbenkompressor umgebauten Brennkraftmaschine in einer Einlaßposition des Einlaß-Rückschlagventils,

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung entsprechend Fig. 1 in einer Aus- laßposition des Auslaß-Rückschlagventils, Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer zu einem Kolbenkompressor umgebauten, mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, und Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Zylinder-Kolben-Einheit gemäß dem Stand der Technik mit schematisch eingezeichnetem Einlaß-und Auslaß-Ventil.

In der Fig. 1 ist schematisch und beispielhaft ein Querschnitt durch eine Zylin- der-Kolben-Einheit 2 einer zu einem Kolbenkompressor umgebauten Brenn- kraftmaschine dargestellt.

Diese Zylinder-Kolben-Einheit 2 umfaßt einen Zylinderkopf 3, der einen Einlaß- bereich 4 und einen Auslaßbereich 5 umfaßt. Aus dem Zylinderkopf 3 sind die ursprünglich darin vorhandenen, in der den Stand der Technik zeigenden Fig.

4 dargestellten Einlaß-Ventile 10 und Auslaß-Ventile 11 entfernt. Statt dessen ist, wie dies aus der Fig. 1 ersichtlich ist, im Einlaßbereich 4 ein Einlaß-Rück- schlagventil 6 ortsfest eingesetzt und über eine hier lediglich schematisch dar- gestellte Dichtung 7 abgedichtet. Wie dies der Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, ist im Auslaßbereich 5 des Zylinderkopfes 3 ein Auslaß-Rückschlagventil 8 ortsfest eingesetzt und ebenfalls über eine hier lediglich schematisch darge- stellte Dichtung 9 abgedichtet.

Wie dies der den Stand der Technik darstellenden Fig. 4 weiter entnommen werden kann, sind neben dem ursprünglich im Zylinderkopf 3 angeordneten Einlaß-Ventil 10 und dem AuslaR-Ventil 11 auch die diesen beiden Ventilen 10, 11 zugeordneten Einlaß-Ventilführung 12 und Auslaß-Ventilführung 13 aus dem Zylinderkopf 3 entfernt. In diese beim Umbau zum Kolbenkompressor 1 entstehenden Durchgänge werden, wie dies in der Fig. 1 dargestelit ist, ERSÄTZBLATT (REGEL 26)

Schraubbolzen 14,15 eingesetzt, die an ihrem oberen Ende jeweils mit einer hier lediglich schematisch dargestellten Dichtung 16,17 abgedichtet sind und mit ihrem unteren Ende jeweils mit dem Einlaß-Rückschlagventil 6 bzw. dem Auslaß-Rückschlagventil 8 verbunden sind.

Wie dies aus der Fig. 1 ersichtlich ist, sind sowohl das Einlaß-Rückschlagventil 6 als auch das Auslaß-Rückschlagventil 8 als Membran-Klappenventile, vor- zugsweise als Metallmembran-Klappenventile, ausgebildet, bei denen ein Membranteil 18,19 jeweils in Ventilschiießrichtung federvorgespannt ist. Das Einlaß-Rückschlagventil 6 und das Auslaß-Rückschlagventil 8 sind grundsätz- lich als gleiche Bauteile ausgebildet, die entsprechend der jeweiligen Funktion als Eintaß-Rückschtagventi ! 6 bzw. Auslaß-Rückschlagventil 8 jeweils um 180° gedreht in den Zylinderkopf 3 eingesetzt werden.

Dem Zylinderkopf 3 ist ein im Motorblock angeordneter Kolben 20 der Zylinder- Kolben-Einheit 2 zugeordnet, der auf herkömmliche Weise mit einer hier nicht dargestellten Kurbelwelle gekoppelt ist, über die der Kolbenkompressor 1 mit- tels einem Fremdantrieb antreibbar ist. Ein derartiger Fremdantrieb kann bei- spielsweise ein Elektromotor und/oder eine Brennkraftmaschine sein. Zur Ver- gleichmäßigung der Bewegungen wird die Kurbelwelle über eine ursprünglich in Verbindung mit der Brennkraftmaschine vorhandene und hier nicht darge- stellte Schwungscheibe angetrieben.

Sowohl der Kolben 20 als auch die dem Kolben 20 zugeordneten Kolbenringe 24,25 als auch die Zylinderflächen können dabei je nach dem zu pumpenden Medium ausgewählt werden.

Die Funktionsweise des Kolbenkompressors 1 wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert :

Sobald sich der Kolben 20 im Zylinder 21 nach unten bewegt, wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist, entsteht ein Unterdruck, der das Auslaß-Rückschlagventil 8 über das Membranteil 19 schließt und das Einlaß-Rückschlagventil 6 über das Membranteil 18 öffnet. Dabei kann das zu komprimierende Medium über den Einlaßbereich 4 und entsprechend in dem Einlaß-Rückschlagventil 6 aus- gebildete Ein ! aßöffnungen 22. die hier lediglich schematisch und beispielhaft dargestellt sind, in den Zylinder 21 angesaugt werden. Durch den im Gegen- satz zum Einiaß-Rückschlagventil 6 um 180° verdrehten Einbau des Auslaß- Rückschlagventils 8 wird erreicht, daß bei dieser nach unten gerichteten Bewe- gung des Kolbens 20 das Membranteil 19 wenigstens eine der hier ebenfalls lediglich schematisch und beispielhaft dargestellten Auslaßöffnungen 23 ver- schließt.

Sobald sich die Bewegungsrichtung des Kolbens 21 am unteren Totpunkt um- kehrt, wird, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist, durch die Kompression des an- gesaugten Mediums das Einlaß-Rückschlagventil 6 geschlossen, indem das Membranteil 18 die obere der hier lediglich schematisch und beispielhaft dar- gestellten Ein ! aßöffnungen 22 verschließt. Andererseits wird nunmehr durch diese Kompression des Mediums das Ausiaß-Rückschlagventil 8 geöffnet, in- dem das Membranteil 19 von der unteren der Auslaßöffnungen 23 abhebt, so daß das komprimierte Medium aus dem Zylinder 21 über die Auslaßöffnungen 23 gepumpt werden kann.

Die Ausbildung des Einlaß-Rückschlagventils 6 und des Auslaß-Rückschlag- ventils 8 in Verbindung mit den jeweiligen Membranteilen 18,19 ist hier ledig- lich zur Verdeutlichung der Funktionsweise des Kolbenkompressors 1 beispiel- haft und schematisch dargestelit. Selbstverständlich können auch alle anderen auf dem Markt erhältlichen und geeigneten Rückschlagventile verwendet wer- den. Beim Einsatz eines solchen federvorgespannten Rückschlagventils als Auslaß-Rückschlagventil 8 kann dieses entsprechend der Federvorspannung erst bei einem bestimmten einstellbaren Auslaßdruck öffnen, so daß dieses ERSÄTZBLATT(REGEL 26)

Auslaß-Rückschlagventil 8 zudem die Funktion eines Drosselventils über- nimmt.

In der Fig. 3 ist schließlich ein aus einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine umgebauter Kolbenkompressor 26 schematisch dargestellt. Die Ausbildung der hier lediglich schematisch dargestellten Einlaß-Rückschlagventile 27 sowie der Auslaß-Rückschlagventile 28 entspricht dem des Einlaß-Rückschlagventils 6 der Fig. 1 und 2 sowie dem des Auslaß-Rückschlagventils 8 der Fig. 1 und 2.

Der Kolbenkompressor 26 umfaßt eine Zylinder-Kolben-Einheit 29 mit einem Zylinderkopf 30, in dem die Einlaß-Rückschlagventile 27 und die Auslaß-Rück- schlagventile 28 angeordnet sind. Die Zylinder-Kolben-Einheit 29 umfaßt ferner einen ersten Zylinder 31, einen zweiten Zylinder 32 und einen dritten Zylinder 33, denen jeweils ein erster Kolben 34, ein zweiter Kolben 35 sowie ein dritter Kolben 36 zugeordnet sind. Ein Ausgang 37 des dem ersten Zylinder 31 zuge- ordneten Auslaß-Rückschlagventils 28 ist mit dem Eingang 38 des dem zwei- ten Zylinder 32 zugeordneten Einlaß-Rückschlagventils 27 verbunden. Weiter ist ein Ausgang 39 des dem zweiten Zylinder 32 zugeordneten Auslaß-Rück- schlagventils 28 mit einem Eingang 40 des dem dritten Zylinder 33 zugeordne- ten Einlaß-Rückschlagventils 27 verbunden.

Wie dies aus der Fig. 3 weiter ersichtlich ist, werden die Zylinder 31,32,33 mit einem unterschiedlichen Kolbentakt betrieben, wobei der Durchmesser des zweiten Zylinders 32 gegenüber dem Durchmesser des ersten Zylinders 31 verkleinert ist. Ebenso ist der Zylinderdurchmesser des dritten Zylinders 33 ge- genüber dem Zylinderdurchmesser des zweiten Zylinders 32 verkleinert. Diese Verkleinerung des Zylinderdurchmessers wird z. B. durch den Einsatz entspre- chend dimensionierter Zylinderhülsen 41,42 erreicht. Durch diese unterschied- liche Gestaltung der einzelnen Zylinderdurchmesser der Zylinder 31,32,33 werden die Volumina im Verhältnis der gewünschten Drucksteigerung verklei- nert.

ERSÄTZBLATT (REGEL 26)

Mit einer derartigen Reihenschaltung von Zylindern 31,32,33 wird beim Be- trieb des Kolbenkompressors 26 erreicht, daß bei einer nach unten gerichteten Bewegung des ersten Kolbens 34 über einen Eingangskanal 43 des dem ers- ten Zylinder 31 zugeordneten Einlaß-Rückschlagventils 27 das zu komprimie- rende Medium in den ersten Zylinder 31 angesaugt wird. Anschließend wird nach der Umkehr des ersten Kolbens 34 an einem unterem Kolbentotpunkt durch die nach oben gerichtete Bewegung des ersten Kolbens 34 das Medium verdichtet und über das dem ersten Zylinder 31 zugeordnete Auslaß-Rück- schlagventil 28 aus dem ersten Zylinder 31 gepumpt. Dieses so vorkompri- mierte Medium gelangt über den Eingang 38 in den zweiten Zylinder 32, wobei hier dann der zweite Kolben 35 nach unten bewegt wird. Nach einer Bewe- gungsumkehr am unteren Totpunkt wird das Medium im zweiten Zylinder 32 durch die nach oben gerichtete Hubbewegung des zweiten Kolbens 35 weiter verdichtet, wobei es über den Ausgang 39 am zweiten Zylinder 32 und dem Eingang 40 am dritten Zylinder 33 in den dritten Zylinder 33 gedrückt und ge- saugt wird, wo es anschließend auf die eben beschriebene Art und Weise wei- ter komprimiert wird. Schließlich wird das so in mehreren Stufen verdichtete Medium über einen dem dritten Zylinder 33 zugeordneten Ausgangskanal 44 aus dem dritten Zylinder 33 gepumpt. Die Arbeitsweise der Einlaß-Rückschlag- ventile 27 und der Auslaß-Rückschlagventile 28 ist hier gleich derjenigen der in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschriebenen Rückschlagventile 6,8, so daß hier nicht mehr näher darauf eingegangen wird.

Ferner sind hier in der Fig. 3 zwischen dem ersten Zylinder 31 und dem zwei- ten Zylinder 32 ein Ausgangskanal 45 sowie zwischen dem zweiten Zylinder 32 und dem dritten Zylinder 33 ein weiterer Ausgangskanai 46 vorgesehen, über die sich verschiedene Drücke parallel am selben Kolbenkompressor 26 abgreifen lassen.

Vorzugsweise ist der Kolbenkompressor 1 sowie der Kolbenkompressor 26 da- bei aus einer Diesel-Brennkraftmaschine umgebaut, wobei mit den jeweiligen ERSÄTZBLATT (REGEL 26)

Ausgangskanälen 44,45,46 der Kolbenkompressoren 1,26 z. B. über einen ursprünglichen Auspuffkrümmer ein Druckspeicher mit wenigstens einem zu- geordneten Drosselventil und wenigstens einem Auslaßanschluß verbunden ist.