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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Druckluft
mit einer Kompressoranordnung für
Kraftfahrzeuge mit mindestens einem Luftpresser bzw. Kompressor
und mindestens einem Druckluftbehälter, der ein oder mehrere
Schaltventile und/oder Zweiwegeventile aufweist und mit mindestens
einem Verbraucher in Druckluftverbindung steht, wobei in die Vorrichtung
mindestens ein Zusatz-Druckluftbehälter integriert ist, der bei
einem bestimmten Druckniveau über
ein weiteres Schaltventil in den Druckluftkreislauf einschaltbar
ist.
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Es
ist bereits ein Verfahren und eine Kompressoranordnung zur Erzeugung
von Druckluft insbesondere für
Nutzfahrzeuge bekannt (
DE
102 40 600 A1 ), die über
eine mit einem Verbrennungsmotor angetriebene Verdichtereinheit
aus der Umgebungsluft nach Maßgabe
einer Steuereinheit erzeugt wird, wobei mit der verbrennungsmotorbetriebenen
Verdichtereinheit Druckluft eines nur niederen Druckniveaus für zugeordnete
Hochdruckverbraucher erzeugt wird, und dass ausgehend von der Druckluft des
niederen Druckniveaus mit einer separaten Zusatzverdichtereinheit
Druckluft eines höheren
Druckniveaus für
zugeordnete Hochdruckverbraucher erzeugt wird, wobei die koordinierte
Ansteuerung beider Verdichtereinheiten druckbedarfsgesteuert zentral
durch die Steuereinheit durchgeführt
wird. Diese Anlage ist jedoch nicht geeignet, den notwendigen Druckluftbedarf
nach langem Stillstand des Fahrzeugs in kürzester Zeit in ausreichendem
Maß zur Verfügung zu
stellen.
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Es
ist außerdem
eine weitere Vorrichtung zur Erzeugung von Druckluft mit einer Kompressoranordnung
für Kraftfahrzeuge
mit einem Kompressor und einem Druckluftbehälter bekannt (
DE 10243895 A1 ), der ein
oder mehrere Schaltventile und/oder Zweiwegeventile aufweist und
mit einem Verbraucher in Druckluftverbindung steht, wobei in die
Vorrichtung ein Zusatz-Druckluftbehälter integriert
ist, der bei einem bestimmten Druckniveau über ein weiteres Schaltventil
in den Druckluftkreislauf einschaltbar ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung zur Erzeugung
von Druckluft mit einer Kompressoranordnung für Kraftfahrzeuge mit mindestens
einem Luftpresser bzw. Kompressor derart auszubilden und anzuordnen,
dass in jedem Bedarfsfall in kürzester
Zeit ausreichend Druckluft zur Verfügung gestellt werden kann,
ohne dass der Arbeitsdruck des Luftpressers bzw. Kompressors erhöht zu werden
braucht.
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Gelöst wird
die Aufgabe bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes
des Patentanspruches 1 dadurch, dass dass der Druckluftbehälter und
der Zusatz-Druckluftbehälter
parallel an mindestens einen Verbraucher angeschlossen sind und
zwischen dem ersten Druckluftbehälter
und dem zweiten Druckluftbehälter
oder Zusatz-Druckluftbehälter
mindestens ein doppelt wirkender pneumatischer Druckluft-Zylinder
vorgesehen ist, der den Hochdruckbehälter befüllt, über den Druckluft an mindestens
einen Verbraucher abgegeben wird. Hierdurch wird erreicht, dass
auch nach längerem
Stillstand des Fahrzeugs hochverdichtete Luft für die einzelnen Verbraucher
schlagartig zur Verfügung
gestellt werden kann, ohne dass der Arbeitsdruck der Druckluftanlage
oder des Luftpressers bzw. Kompressors erhöht werden muss. Des Weiteren
ermöglicht
der zusätzliche
Hochdruckluftspeicher, Luftflaschen einzusparen. Mit Hilfe des zweiten
in die Druckluftanlage integrierten Zusatz-Druckluftbehälters lassen
sich auf sehr einfache Weise mehrere Verbraucher sehr schnell mit
der erforderlichen Druckluft versorgen. Ferner muss der Arbeitsdruck
des Luftpressers bzw. Kompressors nicht erhöht werden, wenn mehrere Verbraucher
schnell mit Druckluft versorgt werden sollen.
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Ferner
ist es vorteilhaft, dass der doppelt wirkende Druckluft-Zylinder
aus mindestens einem Hochdruck-Zylinder mit kleiner Kolbenfläche und
einem Arbeitsdruck-Zylinder mit großer Kolbenfläche besteht.
Mit Hilfe des Arbeitsdruck-Zylinders
kann durch Druckübersetzung
im Hochdruck-Zylinder die Hochdruckflasche befüllt und jederzeit das erforderliche
Zusatzvolumen für
die Verbraucher bereitgestellt werden.
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Vorteilhaft
ist es hierzu auch, dass ein mehrfach wirkender Druckluft-Zylinder
aus mindestens einem Hochdruck-Zylinder mit kleiner Kolbenfläche, einem
Arbeitsdruck-Zylinder mit mittel großer Kolbenfläche und
einem Expansions-Zylinder mit großer Kolbenfläche besteht.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Lösung ist
schließlich
vorgesehen, dass die einzelnen Zylinder hintereinander geschaltet
sind.
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Von
besonderer Bedeutung ist für
die vorliegende Erfindung, dass an Einlässe und an Auslässe des
doppelt wirkenden Druckluft-Zylinders zumindest zwei Zweiwegeventile
angeschlossen sind, über
die die Steuerung oder Zuschaltung des Zusatz-Druckluftbehälters erfolgt.
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Im
Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung
ist es von Vorteil, dass der Zusatz-Druckluftbehälter, zumindest ein Schaltventil
und eine Steuereinheit zu einer Baugruppe zusammengefasst sind,
die in die Druckluftanlage integrierbar ist. Hierdurch ist eine
einfache Erweiterung einer bestehenden Anlage auf kostengünstige Weise
möglich.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und
in der Beschreibung erläutert
und in den Figuren dargestellt.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Zusatzdruckluft
für ein
Nutzfahrzeug,
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zur Erzeugung von Zusatzdruckluft für ein Nutzfahrzeug.
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In 1 ist
mit 1 eine Druckluftanlage bzw. Kompressoranordnung bezeichnet,
die für
Kraftfahrzeuge insbesondere Nutzfahrzeuge eingesetzt wird. Die Druckluftanlage 1 weist
einen Druckluftbehälter 2 auf,
der über
einen über
den in der Zeichnung nicht dargestellten Verbrennungsmotor eines
Kraftfahrzeugs betreibbaren Luftpresser bzw. Kompressor 3 und
eine Druckluftleitung 4 mit Druckluft versorgt wird.
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Der
Druckluftbehälter 2 steht über eine
zweite Druckluftleitung 5 mit einem oder mehreren Verbrauchern 6 in
Druckmittelverbindung. In der Zeichnung ist nur ein Verbraucher 6 schematisch
dargestellt, es können
jedoch über
die Druckluftanlage 1 zahlreiche Verbraucher, wie Bremszylinder,
Hebebühnen
und Zusatzeinrichtungen, versorgt werden.
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Der
Luftpresser bzw. Kompressor 3 steht ferner über eine
dritte und vierte Druckluftleitung 7, 8 mit einem
ersten und einem zweiten Zweiwegeventil 9, 10 in
Druckmittelverbindung, die über
eine fünfte
bis achte Druckluftleitung 11 bis 14 mit vier
Einlässen 16 bis 19 eines
doppelt wirkenden pneumatischen Druckluft-Zylinders 15 in
Verbindung stehen.
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Der
doppelt wirkende pneumatische Druckluft-Zylinder 15 weist
ferner vier Auslässe 20 bis 23 auf.
Die Auslässe 20, 21 sind über ein
Zweiwegeventil 24 und eine neunte Druckluftleitung 26 mit
einem Zusatz-Druckluft-Behälter 27 verbunden.
Durch die Auslässe 22, 23 und
das Zweiwegeventil 25 entweicht die Luft des Arbeitsdruck-Zylinders 31 nach dem
Arbeitstakt in die Umgebung. Der Zusatz-Druckluftbehälter 27 ist über ein
Einwegeventil 28 und eine zehnte Druckluftleitung 29 an
den Druckluftbehälter 2 und
den Verbraucher 6 parallel angeschlossen.
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Der
doppelt wirkende pneumatische Druckluft-Zylinder 15 besteht
aus einem Hochdruck-Zylinder 30 mit kleiner Kolbenfläche, einem
Arbeitsdruck-Zylinder 31 mit mittlerer Kolbenfläche und
gemäß 2 aus
einem Expansionsdruck-Zylinder 32 mit großer Kolbenfläche, wobei
die einzelnen Zylinder 30, 31 und 32 (1, 2)
hintereinander geschaltet sind.
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Der
Druckluftbehälter 2 wird über den
Luftpresser bzw. Kompressor 3 mit Druckluft versorgt, wobei
der Arbeitsdruck je nach Anforderung zwischen 8 und 15 bar liegen
kann. Nach Befüllen
des Druckluftbehälters 2 wird
der Hochdruck-Zylinder 30 und der Arbeitsdruck-Zylinder 31 mit
ihren beiden einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisenden Kolbenflächen aktiviert
und der Zusatz-Druckluftbehälter 27 mit
Druckmittelluft über
die Druckluftleitung 7, die beiden Zweiwegeventile 9 und 24,
die Druckluftleitungen 11, 12, 20, 21, 26 je
nach Arbeitstakt versorgt, so dass die Befüllung des Zusatz-Druckluftbehälters 27 beginnt.
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Nur
bei einer Sonderaktion, beispielsweise bei schnellem Anheben des
Fahrzeugs oder beim Start nach längerer
Standzeit des Fahrzeugs, wird die im Zusatz-Druckluftbehälter 27 ge speicherte Druckluft
freigegeben und kann nach Verstellen des Einwegeventils 28 gemäß Zeichnung
nach links über die
Druckluftleitung 29 sofort dem Verbraucher 6 zur Verfügung gestellt
werden.
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Durch
Zuschaltung des Zusatz-Druckluftbehälters 27 braucht der
Arbeitsdruck des Luftpressers bzw. Kompressors 3 nicht
erhöht
zu werden. Fahrzeuge mit einem plötzlich anfallenden großen Druckluftbedarf
können über die
vorteilhafte Integrierung des Zusatz-Druckluftbehälters 27 auf
einfache kostengünstige
Weise mit der erforderlichen Druckluft versorgt werden. Die Sonderausstattung
der Einrichtung für
Zusatzluft kann mit ihren einzelnen Komponenten zu einer Baueinheit
zusammengefasst werden und nachträglich in einen bestehenden
Luftkreislauf einer Kompressoranlage integriert werden. Das Zusatzdruckvolumen
wird mit Hilfe der Druckübersetzung
des doppelt wirkenden Druckluft-Zylinders 15 und durch
die Größe des Zusatz-Druckluftbehälters 27 bestimmt.
Eine zusätzliche
Energiequelle ist nicht erforderlich. Auch nach längeren Standzeiten
des Fahrzeugs steht immer ein ausreichender Luftvorrat zur Verfügung, da
der Zusatz-Druckluftbehälter 27 sehr
gut abgedichtet ist und dadurch das Risiko einer Leckage auf ein
Minimum reduziert werden kann. Ferner ist ein Schnellstart des Fahrzeugs
bzw. die schnelle Aktivierung der einzelnen Aggregate jederzeit
möglich.
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Die
Steuerung der einzelnen Aggregate erfolgt über eine in der Zeichnung nicht
dargestellte Steuervorrichtung.
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In 2 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt,
das sich vom ersten Ausführungsbeispiel durch
die Erweiterung des Expansionsdruck-Zylinders 32 vom ersten
Ausführungsbeispiel
unterscheidet. In 2 ist anstelle des doppelt wirkenden Druckluft-Zylinders 15 der
mehrfach wirkende Druck luft-Zylinder 15' vorgesehen, der aus mindestens
einem Hochdruck-Zylinder 30 mit kleiner Kolbenfläche, einem
Arbeitsdruck-Zylinder 31 mit mittel großer Kolbenfläche und
einem Expansionsdruck-Zylinder 32 mit großer Kolbenfläche besteht.
Ferner ist das Zweiwegeventil 25 über eine elfte und zwölfte Druckluftleitung 33, 34 an
den Expansionsdruck-Zylinder 32 angeschlossen. Auslässe 35, 36 des
Expansionsdruck-Zylinders 32 stehen über ein
Zweiwegeventil 10' mit
dem Umgebungsdruck bzw. der Atmosphäre in Verbindung.
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In 1 ist
ein Arbeitstakt dargestellt. In der Stellung der Zweiwegeventile 9, 10 wird
zuerst der Druckluftbehälter 2 und
der Hochdruck-Zylinder 30 sowie der Arbeitsdruck-Zylinder 31 über die
Druckluftleitungen 11, 13 d. h. über die
Druckluftanlage 1 mit Arbeitsdruck befüllt. Danach werden über die Steueranlage
die zwei Zweiwegeventile 9, 10 geschaltet und
die Druckluftleitungen 7, 8 freigegeben (die gezeigte
Stellung 1). Danach schiebt der Arbeitsdruck-Zylinder 31 die
Kolbenfläche
des Hochdruck-Zylinders 30 nach links. Dadurch wird die
Luft im Hochdruck-Zylinder 30 verdichtet und Druckluft gelangt über die
Druckluftleitung 20, das Zweiwegeventil 24 und
die Druckluftleitung 26 in den Zusatz-Druckluftbehälter 27.
Bei diesem Arbeitsvorgang wird gemäß 1 die auf
der linken Seite der Kolbenfläche
befindliche Luft über
das nun freigeschaltete Zweiwegeventil 25 und eine Abluftleitung 37 an
die Umgebungsluft abgegeben.
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Im
Ausführungsbeispiel
gemäß 2 wird die
gemäß 1 über die
Abluftleitung 37 an die Umgebungsluft abgegebene Luft an
den Expansionsdruck-Zylinder 32 zurückgeführt, so dass sie dem Expansionsdruck-Zylinder 32 als
zusätzlicher
Arbeitsdruck zur Verfügung
gestellt werden kann, wobei die Luft auf der linken Seite der Kolbenfläche des
Expansionsdruck-Zylinders 32 über den
Auslass 35 und das Zweiwegeventil 10' an die Umgebungsluft
abgegeben wird, der Expansionsdruck-Zylinder 32 dient zur Einsparung
von Verdichtungsenergie.