DE102005004725A1

DE102005004725A1 - Air compressor for use in commercial vehicles e.g. trucks has at least two compression cylinders whereby compression chambers of compression cylinders can be connected to discharge chamber via common control valve

Info

Publication number: DE102005004725A1
Application number: DE200510004725
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Hoffmann; Lionel Dipl.-Ing. Le Clech
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2006-08-10

Abstract

Air compressor (1) has at least two compression cylinders (2,3). The compression chambers (7,8) of the compression cylinders can be connected, via a common control valve (11), with a discharge chamber. The discharge chamber of first compression cylinder comprises the compression chamber of a second compression cylinder.

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftpresser mit wenigstens zwei Kompressionszylindern, insbesondere mit genau zwei Kompressionszylindern.The The invention relates to an air compressor with at least two compression cylinders, especially with exactly two compression cylinders.

Luftpresser werden insbesondere dazu eingesetzt, in Nutzfahrzeugen wie Lastkraftwagen oder Bussen eine Druckluftversorgung bereitzustellen.air compressor are used in particular in commercial vehicles such as trucks or buses to provide a compressed air supply.

Der Luftpresser erzeugt dabei Druckluft, welche entweder direkt einem oder mehreren Verbrauchern oder aber einem Druckluftspeicher zugeführt wird. Typische Verbraucher in einem Nutzfahrzeug sind Bremssysteme oder Türverriegelungs- und -entriegelungssysteme.Of the Air compressor generates compressed air, which either directly one or more consumers or a compressed air reservoir is supplied. Typical consumers in a commercial vehicle are brake systems or door lock and -entriegelungssysteme.

Ein üblicher Luftpresser weist zwei Kompressionszylinder auf, die ständig von einem Motor, etwa über die Nockenwelle vom Fahrzeugmotor, angetrieben werden. Der Luftpresser besitzt zwei Betriebszustände, nämlich Förderbetrieb und Sparbetrieb. Im Förderbetrieb des Luftpressers, d.h. wenn der Luftpresser Druckluft für die Verbraucher oder den Druckluftspeicher zur Verfügung stellt, leisten die Kompressionszylinder bei der Verdichtung von Luft Arbeit. Diese Arbeit muss vom Motor aufgewandt werden. Dies erhöht regelmäßig den Kraftstoffverbrauch des Motors. Im Sparbetrieb des Luftpressers, d.h. wenn die Verbraucher oder der Druckluftspeicher vom Luftpres ser keine Druckluft erhalten, ist der Luftpresser so geschaltet, dass die Kompressionszylinder Luft nicht oder nur in geringerem Ausmaß verdichten, und somit keine oder deutlich weniger Arbeit leisten.A common one Air compressor has two compression cylinders that are constantly from a motor, about over the camshaft of the vehicle engine to be driven. The air compressor has two operating states, namely delivery mode and economy mode. In production mode of the air compressor, i. when the air compressor compressed air for consumers or the compressed air reservoir provides the compression cylinders in the compression of air work. This work has to be done by the engine be expended. This increases regularly the Fuel consumption of the engine. In the economy mode of the air compressor, i. if the consumer or the compressed air reservoir from Luftpres water No compressed air is received, the air compressor is switched so that the compression cylinders do not compress air or only to a lesser extent, and thus do no or significantly less work.

Im Stand der Technik ist für jeden Kompressionszylinder ein separates Steuerventil vorgesehen, mit dem der jeweilige Kompressionszylinder vom Förderbetrieb auf den Sparbetrieb umgeschaltet werden kann oder umgekehrt.in the The state of the art is for each compression cylinder provided a separate control valve, with the respective compression cylinder from the conveying mode to the economy mode can be switched or vice versa.

Eine Energieeinsparung kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass Luft nicht mehr in Richtung der Verbraucher oder des Druckluftspeichers, sondern in die Umgebung, d.h. ins Freie, gefördert wird. Dies vermindert den Gegendruck beim komprimieren.A Energy savings can be achieved, for example, that Air no longer in the direction of the consumer or the compressed air storage, but into the environment, i. into the open, is promoted. This diminishes the counter pressure when compressing.

Aus der DE-OS 28 34 019 ist bekannt, eine dem Luftpresser nachgeschaltete Druckluft führende Leitung während Zeiten, in denen keine Druckluft benötigt wird, selbsttätig mit einem Druckregler ins Freie zu schalten. Allerdings birgt eine Auslassöffnung ins Freie grundsätzlich die Gefahr des Eindringens von Luftfeuchtigkeit und Verunreinigungen in den Luftpresser.Out DE-OS 28 34 019 is known, a downstream of the air compressor Compressed air leading line while Times in which no compressed air is needed, automatically with to switch a pressure regulator into the open air. However, there is an outlet opening into the Free in principle the danger of the ingress of humidity and impurities in the air compressor.

Die DE 697 25 873 T2 beschreibt in 18 eine Kompressorschaltung für einen Verbrennungsmotor, in der mit Hilfe eines Luftumleitventils und eines Absperrventils durch einen Kompressor gepumpte Luft durch den Kompressor umlaufen kann, wodurch der Kompressor von Kompressionsarbeit befreit wird.The DE 697 25 873 T2 describes in 18 a compressor circuit for an internal combustion engine, in which air circulated by a compressor by means of an air bypass valve and a shut-off valve can circulate through the compressor, thereby freeing the compressor from compression work.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, einen Luftpresser zu schaffen, der einfacher aufgebaut ist als bekannte Luftpresser, und dabei eine gute Energieeinsparung im Sparbetrieb erzielt.task the present invention, in contrast, to provide an air compressor, the simpler structure than known air compressor, and thereby achieved a good energy saving in economy mode.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Luftpresser mit wenigstens zwei Kompressionszylindern, deren Verdichtungsräume über ein gemeinsames Steuerventil jeweils mit einem Entlastungsraum verbindbar sind.These Task is solved by an air compressor with at least two compression cylinders whose Compaction spaces over a common control valve in each case connectable to a discharge room are.

Der erfindungsgemäße Luftpresser verfügt über zwei Betriebszustände, nämlich Förderbetrieb und Sparbetrieb, zwischen denen mittels des gemeinsamen Steuerventils umgeschaltet werden kann. Das gemeinsame Steuerventil kann den Betriebszustand an jedem Kompressionszylinder gleichzeitig umschalten.Of the Air compressor according to the invention has two Operating conditions, namely Conveying operation and Economy mode, between which by means of the common control valve can be switched. The common control valve can be the operating state switch simultaneously on each compression cylinder.

Im Förderbetrieb wird das Volumen von Luft vom Volumen des Hubraums eines Kompressionszylinders auf ein sehr viel kleineres Restvolumen, den sogenannten Schattraum, verringert. Die im Kompressionszylinder oberhalb des Kolbens (d.h. im Verdichtungsraum) enthaltene Luft wird dabei stark komprimiert, und der erhöhte Druck der komprimierten Luft wirkt einer weiteren Verdichtung entgegen. Je kleiner der Schattraum, umso größer wird der Gegendruck der komprimierten Luft, und umso mehr Arbeit muss in einem Zyklus des Kompressionszylinders geleistet werden. Im Sparbetrieb stellt der erfindungsgemäße Luftpresser einen Entlastungsraum zusätzlich zum Schattraum zur Verfügung. Die Kompression der im Verdichtungsraum enthaltenen Luft in einem Zyklus ist dann sehr viel geringer als im Förderbetrieb, und erfordert sehr viel weniger Arbeit.in the delivery mode is the volume of air from the volume of the displacement of a compression cylinder to a much smaller residual volume, the so-called shadow space, reduced. The pressure in the compression cylinder above the piston (i.e. in the compression space) contained air is strongly compressed, and the heightened Pressure of the compressed air counteracts further compression. The smaller the shadow space, the greater the back pressure of the compressed air, and more work must be done in a cycle of Compression cylinder be made. In the economy mode, the Air compressor according to the invention a relief room in addition to the shade room available. The compression of the air contained in the compression chamber in one Cycle is then much lower than in the production mode, and requires much less work.

Der erfindungsgemäße Luftpresser verfügt nur über ein gemeinsames Steuerventil, wodurch der Aufbau vereinfacht, weniger platzaufwendig und verbilligt wird. Auch sind Wartungsaufwand und gegebenenfalls Reparaturaufwand sehr viel geringer als mit separaten Steuerventilen für jeden Kompressionszylinder.Of the Air compressor according to the invention has only one common control valve, which simplifies the construction, less space consuming and cheaper. Also, maintenance and possibly repair costs much lower than with separate Control valves for every compression cylinder.

Typischerweise verfügen alle Verdichtungsräume der Kompressionszylinder jeweils über einen Verbindungskanal zu einem Ventilraum des gemeinsamen Steuerventils. Dadurch kann jeder Kompressionszylinder unmittelbar durch das gemeinsame Steuerventil beschaltet werden. Dies vereinfacht die Kontrolle der Strömungsverhältnisse im Luftpresser, und erlaubt ein Design der Verbindungskanäle speziell für den Sparbetrieb, insbesondere mit großem Durchmesser für geringen Rohrleitungswiderstand, aber kurze Länge zur Minimierung des Schattraums im Förderbetrieb.Typically, all of the compression chambers of the compression cylinders each have a connection channel to a valve space of the common control valve. This allows any Compres cylinder are directly connected by the common control valve. This simplifies the control of the flow conditions in the air compressor, and allows a design of the connecting channels especially for the economy mode, especially with a large diameter for low pipe resistance, but short length to minimize the shadow space in the conveying operation.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftpressers sieht vor, dass der Entlastungsraum eines ersten Kompressionszylinders den Verdichtungsraum eines zweiten Kompressionszylinders umfasst. Das heißt, die Verdichtungsvolumina mehrerer Kompressionszylinder sind im Sparbetrieb miteinander verbunden. Die in einem kleiner werdenden Verdichtungsraum eines ersten Kompressionszylinders enthaltene Luft wird in den größer werdenden Verdichtungsraum eines zweiten Kompressionszylinders verschoben. Auch ist es erfindungsgemäß möglich, die in einem kleiner werdenden Verdichtungsraum eines ersten Kompressionszylinders enthaltene Luft in den größer werdenden Verdichtungsraum mehrerer anderer Kompressionszylinder zu verschieben. Insbesondere können im Sparbetrieb die Verdichtungsräume aller Kompressionszylinder über das geöffnete gemeinsame Steuerventil miteinander verbunden sein. Im Idealfall bleibt das Gesamtvolumen der miteinander in Verbindung stehenden Verdichtungsräume über einen Zyklus des Luftpressers konstant. Die Luft wird über mehrere Zyklen lediglich hin- und hergeschoben. Diese Ausführungsform ist besonders platzsparend. Der Umluftbetrieb vermeidet den Eintrag von Luftfeuchtigkeit oder Verunreinigungen aus der Umgebung.A particularly preferred embodiment the air compressor according to the invention provides that the discharge space of a first compression cylinder comprises the compression space of a second compression cylinder. This means, the compression volumes of several compression cylinders are in the economy mode connected with each other. The in a diminishing compression space A first compression cylinder contained air is in the growing Densified compression chamber of a second compression cylinder. Also, it is possible according to the invention in a decreasing compression space of a first compression cylinder contained air in the growing To move compression space of several other compression cylinder. In particular, you can in economy mode, the compression chambers all compression cylinders over the open one common control valve connected to each other. Ideally the total volume of the related remains Compaction spaces over one Cycle of the air compressor constant. The air will only be over several cycles pushed back and forth. This embodiment is particularly space-saving. The recirculation mode avoids the entry of humidity or Impurities from the environment.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Kompressionszylinder phasenversetzt mit einer Phasendifferenz von π angetrieben sind. Unter der Voraussetzung gleichartiger Kompressionszylinder ist dann ein konstantes Gesamtvolumen der beiden Verdichtungsräume über einen kompletten Zyklus des Luftpressers gegeben, und Kompressionsarbeit muss im Sparbetrieb nicht geleistet werden.at a preferred embodiment of this embodiment is provided that the first and the second compression cylinder phase-shifted driven with a phase difference of π are. Assuming similar compression cylinders is then a constant total volume of the two compaction spaces over one given complete cycle of the air compressor, and compression work does not have to be done in economy mode.

Alternativ oder kumulativ zu dieser Weiterbildung sieht eine andere Weiterbildung vor, dass das gemeinsame Steuerventil einen Steuerkolben aufweist, der in einem Ventilraum beweglich gelagert ist, dass für jeden Kompressionszylinder ein Verbindungskanal vorgesehen ist, der den jeweiligen Verdichtungsraum mit dem Ventilraum verbindet, dass die Verbindungskanäle über einen leeren Abschnitt des Ventilraums, insbesondere einen Endabschnitt des Ventilraums, verbindbar sind, und dass die Verbindungskanäle durch den Steuerkolben verschließbar sind. Der Steuerkolben liegt an der Wand des Ventilraums an, und der Zwischenraum zwischen Steuerkolben und Ventilraum ist luftdicht abgedichtet, beispielsweise mit Gummidichtungen. Die Verbindungskanäle münden im Sparbetrieb in einen leeren Abschnitt des Ventilraums und stehen über diesen in Verbindung. Im Förderbetrieb verschließt der Steuerkolben die Verbindungskanäle, indem sich beispielsweise die Wandung des Steuerkolbens vor die Einmündungen der Verbindungskanäle legt oder der Steuerkolben den vormals leeren Abschnitt des Ventilraums auffüllt. Diese Weiterbildung ist besonders dazu geeignet, alle Verdichtungsräume zu einem Gesamtraum miteinander zu verbinden.alternative or cumulative to this training provides another training in that the common control valve has a control piston, which is movably mounted in a valve space that for everyone Compression cylinder is provided a connecting channel, the respective compression chamber connects to the valve chamber that the Connection channels over one empty portion of the valve space, in particular an end portion of the Ventilraums, are connectable, and that the connection channels through the control piston closed are. The spool rests against the wall of the valve chamber, and the space between the control piston and the valve chamber is airtight sealed, for example with rubber seals. The connection channels open in Save operation in an empty section of the valve chamber and stand over it in connection. In production mode closes the spool the connection channels, for example by the wall of the control piston in front of the junctions of the connecting channels sets or the control piston the previously empty section of the valve chamber fills. This development is particularly suitable to all compression chambers to one Total space to connect with each other.

Eine andere, besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftpressers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Entlastungsraum eines jeden Kompressionszylinders jeweils einen zusätzlichen Vorratsraum umfasst. Der zusätzliche Vorratsraum stellt jeweils eine Schattraum-Vergrößerung für den Sparbetrieb dar, durch die die Kompressionsarbeit verringert wird. Ein Teil der Kompressionsarbeit kann bei der Rückexpansion der komprimierten Luft des Schattraums in den Kompressionszylinder zurückgewonnen werden, aber durch Reibung entstehen Verluste. Bei dieser Ausführungsform bleiben die Verdichtungsräume der Kompressionszylinder voneinander getrennt, was die Störungssicherheit erhöht. Der Umluftbetrieb vermeidet den Eintrag von Luftfeuchtigkeit oder Verunreinigungen aus der Umgebung.A another, particularly preferred embodiment of the air compressor according to the invention is characterized in that the discharge space of each Compression cylinder each includes an additional storage space. The additional Reservoir represents each a shading magnification for the economy mode, by the compression work is reduced. Part of the compression work can at the re-expansion the compressed air of the shadow space in the compression cylinder recovered but friction causes losses. In this embodiment remain the compression areas the compression cylinder separated from each other, causing the fault safety elevated. The recirculation mode avoids the entry of humidity or Impurities from the environment.

Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform hat der zusätzliche Vorratsraum eines Kompressionszylinders ein Volumen von wenigstens 20%, bevorzugt wenigstens 50%, des Zylinderhubraums des Kompressionszylinders. Dadurch wird im Sparbetrieb die Volumenkompression der Luft und somit die zu leistende Kompressionsarbeit begrenzt.at a development of this embodiment has the extra Reservoir of a compression cylinder a volume of at least 20%, preferably at least 50%, of the cylinder stroke of the compression cylinder. This is in the economy mode, the volume compression of the air and thus limiting the compression work to be performed.

Alternativ oder kumulativ zu dieser Weiterbildung sieht eine bevorzugte Weiterbildung vor, dass das gemeinsame Steuerventil einen Steuerkolben aufweist, der in einem Ventilraum beweglich gelagert ist, dass für jeden Kompressionszylinder ein Verbindungskanal vorgesehen ist, der den jeweiligen Verdichtungsraum mit dem Ventilraum verbindet, dass für jeden Kompressionszylinder ein Anschlusskanal vorgesehen ist, der den jeweiligen zusätzlichen Vorratsraum mit dem Ventilraum verbindet, dass Verbindungskanal und Anschlusskanal eines jeden Kompressionszylinders jeweils über einen leeren Abschnitt des Ventilraums, insbesondere begrenzt durch eine Ausnehmung des Steuerkolbens, verbindbar sind, und dass die Verbindungskanäle durch den Steuerkolben verschließbar sind. Zwischen Steuerkolben und Wand des Ventilraums sind wenigstens so viele leere Abschnitte vorgesehen, dass im Sparbetrieb alle Verbindungskanäle jeweils mit einem zugehörigen Anschlusskanal verbunden werden können. Ein leerer Abschnitt kann beispielsweise durch eine Ausnehmung im Steuerkolben gebildet werden. Die Ausnehmung kann beispielsweise als Ringnut ausgebildet sein.Alternatively or cumulatively to this development, a preferred embodiment provides that the common control valve has a control piston which is movably mounted in a valve chamber, that for each compression cylinder, a connection channel is provided which connects the respective compression chamber with the valve chamber, that for each compression cylinder a connection channel is provided which connects the respective additional storage space with the valve space, that connection channel and connection channel of each compression cylinder in each case via an empty portion of the valve chamber, in particular limited by a recess of the control piston, are connectable, and that the connection channels are closed by the control piston , At least as many empty sections are provided between the control piston and the wall of the valve chamber that, in the economy mode, all connection channels can each be connected to an associated connection channel. An empty section can be, for example, through a recess are formed in the control piston. The recess may be formed, for example, as an annular groove.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Steuerkolben mittels Federkraft, insbesondere durch eine Spiralfeder, in einer Stellung vorgespannt, in der die Verbindungskanäle verschlossen sind. Das heißt, der Steuerkolben ist in der Stellung für den Förderbetrieb vorgespannt. Damit steht auch bei einem Ausfall der Ventilsteuerung Druckluft zur Verfügung.at an advantageous development of the control piston by means of spring force, in particular by a spiral spring, biased in one position, in the connecting channels are closed. That is, the Control piston is preloaded in the position for the conveying operation. In order to is also available in case of failure of the valve control compressed air.

Bevorzugt ist weiterhin eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftpressers, bei der das gemeinsame Steuerventil eine Steuerleitung aufweist, über die das gemeinsame Steuerventil mittels Druckluft umschaltbar ist. Insbesondere wenn der Luftpresser einen Druckluftspeicher versorgt, und mittels Druckbeaufschlagung in den Sparbetrieb geschaltet werden soll, steht im Druckluftspeicher zum Umschalten ausreichend Druckluft zur Verfügung. Druckluftsteuerungen sind außerdem robust und kostengünstig.Prefers is still an embodiment the air compressor according to the invention, in which the common control valve has a control line over which the common control valve is switchable by means of compressed air. Especially when the air compressor supplies a compressed air reservoir, and by means of Pressurization is to be switched to the economy mode, stands in the compressed air reservoir for switching sufficient compressed air available. Compressed air controls are as well robust and cost-effective.

Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der die Kompressionszylinder im Betrieb des Luftpressers phasenversetzt angetrieben sind, insbesondere mit einem Phasenversatz von jeweils 2π/n, mit n: Anzahl der Kompressionszylinder. Dadurch wird im Förderbetrieb eine gleichmäßige Druckluftbereitstellung erreicht, und das Gesamtvolumen aller Verdichtungsräume bleibt über den gesamten Zyklus des Luftpressers konstant.Prefers is also an embodiment at which phase-displaced the compression cylinders during operation of the air compressor are driven, in particular with a phase offset of each 2π / n, with n: Number of compression cylinders. This is in the production operation a uniform compressed air supply achieved, and the total volume of all compaction spaces remains above the entire cycle of the air compressor constant.

Eine besonders einfache Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftpressers weist genau zwei Kompressionszylinder auf.A particularly simple embodiment of the Air compressor according to the invention has exactly two compression cylinders.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of exemplary embodiments the invention, with reference to the figures of the drawing, the invention essential Details show, and from the claims. The individual characteristics can each individually for one or more in any combination in a variant be realized the invention.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung ist in den Figuren näher dargestellt. Es zeigen:The Invention is closer in the figures shown. Show it:

1 eine Prinzipskizze einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftpressers mit zwei Kompressionszylindern und zusätzlichen Vorratsräumen; 1 a schematic diagram of an embodiment of an air compressor according to the invention with two compression cylinders and additional pantries;

2 einen schematischen Querschnitt durch die Ausführungsform von 1 im Förderbetrieb; 2 a schematic cross section through the embodiment of 1 in production operation;

3 einen schematischen Querschnitt durch die Ausführungsform von 1 im Sparbetrieb; 3 a schematic cross section through the embodiment of 1 in the savings mode;

4 eine schematische Schrägansicht des Steuerkolbens von 2 und 3; 4 a schematic oblique view of the control piston of 2 and 3 ;

5 eine Prinzipskizze einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftpressers mit zwei Kompressionszylindern, deren Verdichtungsräume über ein gemeinsames Steuerventil verbindbar sind; 5 a schematic diagram of an embodiment of an air compressor according to the invention with two compression cylinders whose compression chambers are connected via a common control valve;

6 einen schematischen Querschnitt durch die Ausführungsform von 5 im Förderbetrieb; 6 a schematic cross section through the embodiment of 5 in production operation;

7 einen schematischen Querschnitt durch die Ausführungsform von 5 im Sparbetrieb. 7 a schematic cross section through the embodiment of 5 in the economy mode.

1 zeigt einen Schaltplan einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftpressers 1 mit einem ersten Kompressionszylinder 2 und einem zweiten Kompressionszylinder 3. In jedem Kompressionszylinder 2, 3 befindet sich ein Kolben 4, 5. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of an air compressor according to the invention 1 with a first compression cylinder 2 and a second compression cylinder 3 , In every compression cylinder 2 . 3 there is a piston 4 . 5 ,

Im Förderbetrieb wird durch eine Abwärtsbewegung eines Kolbens 4, 5 Luft aus einer Ansaugleitung 6 in einen Verdichtungsraum 7, 8 angesaugt. Die Ansaugleitung 6 verfügt über ein oder mehrere, nicht eingezeichnete Rückschlagventile, so dass durch die Ansaugleitung 6 Luft nur in die jeweiligen Verdichtungsräume 7, 8 hineinströmen kann, nicht aber aus ihnen heraus. Bei einer Aufwärtsbewegung eines Kolbens 4, 5 wird Luft im Verdichtungsraum 7, 8 komprimiert und über eine Druckleitung 9 an Verbraucher, wie zum Beispiel Bremssysteme oder Türöffnungssysteme, oder einen Druckluftspeicher weitergeführt. Die Druckleitung 9 verfügt über nicht eingezeichnete Rückschlagventile, so dass Druckluft ausschließlich von den Verdichtungsräumen 7, 8 in die Druckleitung 9, nicht jedoch zurück, strömen kann. Die Kolben 4, 5 werden über eine Unterbaugruppe Luftpresser 10 von einem Motor, insbesondere über die Nockenwelle eines Fahrzeugmotors, um einen halben Kompressionszyklus zueinander versetzt angetrieben.In the conveying operation is by a downward movement of a piston 4 . 5 Air from a suction pipe 6 in a compression room 7 . 8th sucked. The suction line 6 has one or more, not drawn check valves, so through the suction line 6 Air only in the respective compression chambers 7 . 8th can flow in, but not out of them. With an upward movement of a piston 4 . 5 Air is in the compression chamber 7 . 8th compressed and via a pressure line 9 to consumers, such as brake systems or door opening systems, or a compressed air storage continued. The pressure line 9 has non-drawn check valves, allowing compressed air only from the compression chambers 7 . 8th in the pressure line 9 , but not back, can flow. The pistons 4 . 5 be via a subassembly air compressor 10 from an engine, in particular via the camshaft of a vehicle engine, driven offset by half a compression cycle to each other.

Beim Komprimieren der Luft in den Verdichtungsräumen 7, 8 muss der Motor Arbeit leisten. Dadurch wird der Kraftstoffverbrauch des Motors erhöht. Der beschriebene Förderbetrieb des Luftpressers 1 soll daher nur aufrechterhalten werden, wenn den Verbrauchern bzw. dem Druckluftspeicher über die Druckleitung 9 Druckluft zugeführt werden soll. In Zeiten, in denen die Verbraucher bzw. der Druckluftspeicher keine Druck luft benötigen, kann der Luftpresser 1 in einen Sparbetrieb umgeschaltet werden. Dafür ist erfindungsgemäß ein gemeinsames Steuerventil 11 für beide Kompressionszylinder 2, 3 vorgesehen. Das gemeinsame Steuerventil 11 ist über Verbindungskanäle 12, 13 mit den Verdichtungsräumen 7, 8 der Kompressionszylinder 2, 3 verbunden. Für jeden Kompressionszylinder 2, 3 ist außerdem ein Entlastungsraum, nämlich jeweils ein zusätzlicher Vorratsraum 14, 15 vorgesehen. Diese zusätzlichen Vorratsräume 14, 15 sind über Anschlusskanäle 16, 17 ebenfalls mit dem gemeinsamen Steuerventil 11 verbunden. Das gemeinsame Steuerventil 11 ist über eine Steuerleitung 18 mit Druckluft schaltbar.When compressing the air in the compression chambers 7 . 8th the engine has to work. This increases the fuel consumption of the engine. The described conveying operation of the air compressor 1 should therefore be maintained only if the consumers or the compressed air storage via the pressure line 9 Compressed air is to be supplied. In times when the consumer or the compressed air storage need no compressed air, the air compressor 1 be switched to a economy mode. For this purpose, a common control valve according to the invention 11 for both compression cylinders 2 . 3 provided see. The common control valve 11 is via connection channels 12 . 13 with the compression chambers 7 . 8th the compression cylinder 2 . 3 connected. For every compression cylinder 2 . 3 is also a relief room, namely an additional pantry 14 . 15 intended. These additional pantries 14 . 15 are via connection channels 16 . 17 also with the common control valve 11 connected. The common control valve 11 is via a control line 18 switchable with compressed air.

Im Förderbetrieb des Luftpressers 1 blockiert das gemeinsame Steuerventil 11 jeweils die Verbindungen zwischen den Verdichtungsräumen 7, 8 und den zusätzlichen Vorratsräumen 14, 15.In the conveying operation of the air compressor 1 blocks the common control valve 11 in each case the connections between the compaction spaces 7 . 8th and the additional pantries 14 . 15 ,

Im Sparbetrieb hingegen schaltet das gemeinsame Steuerventil 11 gleichzeitig Verbindungen zwischen dem Verbindungskanal 12 und dem Anschlusskanal 16 einerseits, und zwischen dem Verbindungskanal 13 und dem Anschlusskanal 17 andererseits. Wird nun beispielsweise im ersten Kompressionszylinder 2 Luft im Verdichtungsraum 7 durch eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 4 komprimiert, so kann die zu komprimierende Luft auch den zusätzlichen Vorratsraum 14 und dessen Volumen V₁ nutzten. Der zusätzliche Vorratsraum 14 steht als Schattraumerweiterung zur Verfügung, wodurch die Kompression relativ gering ausfällt und nur wenig Arbeit erfordert. Eine nachfolgende Abwärtsbewegung des Kolbens 4 wird durch den zuvor im zusätzlichen Vorratsraum 14 aufgebauten Druck unterstützt. Entsprechendes gilt für den anderen zusätzlichen Vorratsraum 15 (mit Volumen V₂) des zweiten Kompressionszylinders 3.In economy mode, however, the common control valve switches 11 simultaneously connections between the connection channel 12 and the connection channel 16 on the one hand, and between the connecting channel 13 and the connection channel 17 on the other hand. Now, for example, in the first compression cylinder 2 Air in the compression chamber 7 by an upward movement of the piston 4 compressed, so the air to be compressed and the additional storage space 14 and whose volume used V ₁ . The additional pantry 14 is available as a shading extension, whereby the compression is relatively low and requires little work. A subsequent downward movement of the piston 4 is through the previously in the additional pantry 14 built-up pressure supported. The same applies to the other additional storage room 15 (with volume V ₂ ) of the second compression cylinder 3 ,

Im Förderbetrieb erweitern die Verbindungskanäle 12, 13 den Schattraum der Kompressionszylinder 2, 3 und vermindern in unerwünschter Weise das Kompressionsverhältnis. Die zugehörigen Volumina V₀₁ und V₀₂ der Verbindungskanäle 12, 13 werden daher möglichst gering gewählt. Gleichzeitig wird der Querschnitt der Verbindungskanäle 12, 13 zur Erreichung eines geringen Rohrleitungswiderstandes im Sparbetrieb möglichst groß gewählt. Bevorzugt sind die Verbindungskanäle 12, 13 also breit, aber kurz ausgeführt, insbesondere als Löcher in einer im Vergleich zum Lochdurchmesser dünnen Wand.In conveying mode, the connection channels expand 12 . 13 the shadow space of the compression cylinders 2 . 3 and undesirably reduce the compression ratio. The associated volumes V ₀₁ and V _{02 of} the connection channels 12 . 13 are therefore chosen as low as possible. At the same time, the cross section of the connecting channels 12 . 13 chosen as large as possible to achieve a low pipe resistance in the economy mode. The connection channels are preferred 12 . 13 So wide, but running short, especially as holes in a thin compared to the hole diameter wall.

In der 2 ist der Luftpresser 1 teilweise dargestellt. Die Ansaugleitung sowie die Druckleitung wurden der Übersichtlichkeit wegen in der Darstellung weggelassen. In 2 ist eine Stellung des gemeinsamen Steuerventils 11 für den Förderbetrieb dargestellt. Über eine Spiralfeder 20 wird ein Steuerkolben 21, der in einem Ventilraum 22 beweglich ist, in eine untere Position gedrückt. In dieser Position verschließt der Steuerkolben 21 alle Mündungen der Verbindungskanäle 12, 13 und der Anschlusskanäle 16, 17 in den Ventilraum 22. Dadurch sind die Verdichtungsräume 7, 8 von den zusätzlichen Vorratsräumen 14, 15 abgetrennt.In the 2 is the air compressor 1 partially shown. The suction line and the pressure line have been omitted for clarity in the illustration. In 2 is a position of the common control valve 11 shown for the production operation. About a coil spring 20 becomes a control piston 21 standing in a valve room 22 is movable, pressed in a lower position. In this position, the spool closes 21 all mouths of the connection channels 12 . 13 and the connection channels 16 . 17 in the valve room 22 , As a result, the compression chambers 7 . 8th from the additional pantries 14 . 15 separated.

3 zeigt denselben Ausschnitt des Luftpressers 1 in einer Stellung des gemeinsamen Steuerventils 11 für den Sparbetrieb. Über eine Steuerleitung 31 wurde Druckluft (typischerweise mit Druck größer als 1 bar) in einen Abschnitt 32 des Ventilraums 22 gegeben. Dadurch wurde der Steuerkolben 21 entgegen der Federkraft nach oben verschoben. 3 shows the same section of the air compressor 1 in a position of the common control valve 11 for the economy mode. Via a control line 31 was compressed air (typically with pressure greater than 1 bar) in a section 32 of the valve chamber 22 given. This was the spool 21 shifted upwards against the spring force.

Der Steuerkolben 21 verfügt über zwei Ausnehmungen 33, 34, die als ringförmige Nuten ausgeführt sind. In der Stellung des Steuerkolbens 21 im Sparbetrieb mündet der Verbindungskanal 12 des ersten Kompressionszylinders 2 auf der Höhe der unteren Ausnehmung 33. Ebenfalls auf dieser Höhe mündet der Anschlusskanal 16. Durch die Ausnehmung 33 sind der Verbindungskanal 12 und der Anschlusskanal 16 miteinander verbunden. Dadurch besteht auch eine Verbindung zwischen dem Verdichtungsraum 7 des ersten Kompressionszylinders 2 und dem zusätzlichen Vorratsraum 14 des ersten Kompressionszylinders 2. In gleicher Weise wird der Verdichtungsraum 8 des zweiten Kompressionszylinders 3 über den Verbindungskanal 13, die Ausnehmung 34 und den Zugangskanal 17 mit dem zusätzlichen Vorratsraum 15 verbunden.The control piston 21 has two recesses 33 . 34 , which are designed as annular grooves. In the position of the control piston 21 in savings mode opens the connection channel 12 of the first compression cylinder 2 at the height of the lower recess 33 , Also at this height opens the connection channel 16 , Through the recess 33 are the connection channel 12 and the connection channel 16 connected with each other. As a result, there is also a connection between the compression space 7 of the first compression cylinder 2 and the additional pantry 14 of the first compression cylinder 2 , In the same way, the compression chamber 8th of the second compression cylinder 3 over the connection channel 13 , the recess 34 and the access channel 17 with the additional pantry 15 connected.

4 zeigt eine Detailansicht des Steuerkolbens 21. Der Steuerkolben 21 ist im Wesentlichen kreiszylinderförmig aufgebaut. Er verfügt über zwei Ausnehmungen 33, 34, die als ringförmige Nuten ausgebildet sind. In einer Bohrung 41 des Steuerkolbens 21 kann eine Spiralfeder angeordnet werden. In den Bereichen 42, 43, 44, 45 greifen im montierten Zustand geeignete Abdichtungen, etwa O-Ringe, an. 4 shows a detail view of the control piston 21 , The control piston 21 is constructed essentially circular cylindrical. He has two recesses 33 . 34 , which are formed as annular grooves. In a hole 41 of the control piston 21 a coil spring can be arranged. In the fields of 42 . 43 . 44 . 45 When mounted, engage suitable seals, such as O-rings.

In 5 ist das Schaltschema einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftpressers 51 dargestellt. Auch dieser Luftpresser 51 verfügt über zwei Kompressionszylinder 2, 3, in denen zwei Kolben 4, 5 angeordnet sind. Diese Kolben 4, 5 können in gleicher Weise wie zu 1 beschrieben über eine Ansaugleitung 6 Luft ansaugen und über eine Druckleitung 9 Druckluft an Verbraucher oder an einen Druckluftspeicher zur Verfügung stellen, was im Förderbetrieb erfolgt.In 5 is the circuit diagram of another embodiment of an air compressor according to the invention 51 shown. Also this air compressor 51 has two compression cylinders 2 . 3 in which two pistons 4 . 5 are arranged. These pistons 4 . 5 can in the same way as to 1 described via a suction line 6 Suck in air and via a pressure line 9 Provide compressed air to the consumer or to a compressed air reservoir, which takes place in the conveying mode.

Die Verdichtungsräume 7, 8 sind über Verbindungskanäle 52, 53 mit einem gemeinsamen Steuerventil 54 verbunden. Im Förderbetrieb trennt das gemeinsame Steuerventil 54 die beiden Verbindungskanäle 52, 53 voneinander ab.The compaction rooms 7 . 8th are via connection channels 52 . 53 with a common control valve 54 connected. In delivery mode, the common control valve separates 54 the two connection channels 52 . 53 from each other.

Das gemeinsame Steuerventil 54 ist über eine Steuerleitung 31 in den Sparbetrieb umschaltbar. Im Sparbetrieb verbindet das gemeinsame Steuerventil 54 die Verbindungskanäle 52 und 53 miteinander, so dass auch die Verdichtungsräume 7, 8 der beiden Kompressionszylinder 2, 3 miteinander in Verbindung stehen. Die Kolben 4, 5 sind gegenläufig mit einer Phasendifferenz von einem halben Zyklus, also π, angetrieben. Luft im Verdichtungsraum 7 des ersten Kompressionszylinders 2 wird bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 4 über die Verbindungskanäle 52, 53 und das gemeinsame Steuerventil 54 in den Verdichtungsraum 8 des zweiten Kompressionszylinders 3 verschoben, der sich durch eine Abwärtsbewegung des Kolbens 5 gleichzeitig vergrößert. Der Verdichtungsraum 8 des zweiten Kompressionszylinders 5 dient somit als Entlastungsraum des ersten Kompressionszylinders 2. In der nachfolgenden Zyklushälfte verhält es sich umgekehrt.The common control valve 54 is via a control line 31 switchable to the economy mode. In economy mode, the common control valve connects 54 the connection channels 52 and 53 with each other, so that the compression chambers 7 . 8th of the two compression cylinders 2 . 3 communicate with each other. The pistons 4 . 5 are driven in opposite directions with a phase difference of half a cycle, ie π. Air in the compression chamber 7 of the first compression cylinder 2 becomes during an upward movement of the piston 4 over the connection channels 52 . 53 and the common control valve 54 in the compression room 8th of the second compression cylinder 3 shifted, characterized by a downward movement of the piston 5 enlarged at the same time. The compression space 8th of the second compression cylinder 5 thus serves as a relief space of the first compression cylinder 2 , In the following cycle half it behaves vice versa.

In 6 ist ein Ausschnitt aus dem Luftpresser 51 von 5 dargestellt. Zur Vereinfachung sind wiederum die Ansaugleitung sowie die Druckleitung nicht dargestellt. 6 zeigt einen Steuerkolben 61 des gemeinsamen Steuerventils 54 in einer Stellung für den Förderbetrieb. Dabei drückt eine Spiralfeder 20 den Steuerkolben 61 nach unten. Der Steuerkolben 61 ist in einem zugehörigen Ventilraum 62 beweglich gelagert. Im dargestellten Förderbetrieb verschließt der Steuerkolben 61 die Mündungen der Verbindungskanäle 52 und 53 in den Ventilraum 62.In 6 is a section of the air compressor 51 from 5 shown. To simplify the suction line and the pressure line are not shown again. 6 shows a control piston 61 of the common control valve 54 in a position for the conveying operation. This presses a coil spring 20 the control piston 61 downward. The control piston 61 is in an associated valve chamber 62 movably mounted. In the illustrated delivery mode, the control piston closes 61 the mouths of the connecting channels 52 and 53 in the valve room 62 ,

Wird nun über die Steuerleitung 31 Druckluft in einen Abschnitt 71 des Ventilraums 62 eingepresst, so wird der Steuerkolben 61 entgegen der Federkraft nach oben verschoben, vgl. 7. Dadurch wird ein unterer Endabschnitt 63 des Ventilraums 62 freigegeben, und über diesen leeren Abschnitt des Ventilraums 62 stehen die beiden Verbindungskanäle 52, 53 miteinander in Verbindung. In Folge dessen sind auch die Verdichtungsräume 7, 8 der Kompressionszylinder 2, 3 miteinander in Verbindung, so dass ein Luftaustausch zwischen diesen beiden Verdichtungsräumen 7, 8 stattfinden kann.Will now be over the control line 31 Compressed air in a section 71 of the valve chamber 62 Pressed, then the control piston 61 shifted upward against the spring force, cf. 7 , This will become a lower end section 63 of the valve chamber 62 released, and over this empty section of the valve chamber 62 stand the two connection channels 52 . 53 in contact with each other. As a result, the compression chambers are also 7 . 8th the compression cylinder 2 . 3 communicate with each other, allowing an air exchange between these two compaction spaces 7 . 8th can take place.

In den Ausführungsformen der Luftpresser 1, 51 der 1 und 5 sind die eingezeichneten Leitungen, insbesondere die Ansaugleitung 6, die Druckleitung 9, die Verbindungskanäle 12, 13, 52, 53, die Anschlusskanäle 16, 17 und die Steuerleitung 31 im Kopf des Luftpressers 1, 51 angeordnet. Ebenso befinden sich das gemeinsame Steuerventil 11, 54 und gegebenenfalls die zusätzlichen Vorratsräume 14, 15 im Kopf des Luftpressers 1, 51.In the embodiments of the air compressor 1 . 51 of the 1 and 5 are the marked lines, in particular the suction line 6 , the pressure line 9 , the connection channels 12 . 13 . 52 . 53 , the connection channels 16 . 17 and the control line 31 in the head of the air compressor 1 . 51 arranged. Likewise, there are the common control valve 11 . 54 and optionally the additional storage rooms 14 . 15 in the head of the air compressor 1 . 51 ,

Zusammenfassend beschreibt die vorliegende Erfindung ein Energiesparsystem eines Luftpressers, das mit einem gemeinsamen Steuerventil, insbesondere einem einzigen Steuerkolben als beweglichem Teil für alle Kompressionszylinder eines Luftpressers auskommt. Das gemeinsame Steuerventil schaltet gleichzeitig allen Kompressionszylindern im Sparbetrieb einen Entlastungsraum zu, wobei dieser Entlastungsraum durch einen zusätzlichen Vorratsraum für jeden Kompressionszylinder ausgebildet sein kann. Auch können die Verdichtungsräume der Kompressionszylinder gegenseitig als Entlastungsräume genutzt werden.In summary describes the present invention, a power management system of Air compressor, with a common control valve, in particular a single control piston as a moving part for all compression cylinders of an air compressor. The common control valve switches at the same time a compression chamber for all compression cylinders in economy mode to, with this relief space through an additional pantry for each Compression cylinder may be formed. Also, the agglomerations the compression cylinder mutually used as relief areas become.

Claims

Air compressor ( 1 ; 51 ) with at least two compression cylinders ( 2 . 3 ), whose densification areas ( 7 . 8th ) via a common control valve ( 11 ; 54 ) are each connectable to a relief space.

Air compressor ( 51 ) according to claim 1, characterized in that the relief space of a first compression cylinder ( 2 . 3 ) the compression space ( 7 . 8th ) of a second compression cylinder ( 2 . 3 ).

Air compressor ( 51 ) according to claim 2, characterized in that the first and the second compression cylinder ( 2 . 3 ) are phase-shifted with a phase difference of π driven.

Air compressor ( 51 ) according to one of claims 2 or 3, characterized in that the common control valve ( 54 ) a control piston ( 61 ), which in a valve chamber ( 62 ) is movably mounted, that for each compression cylinder ( 2 . 3 ) a connection channel ( 52 . 53 ) is provided, which the respective compression space ( 7 . 8th ) with the valve space ( 62 ) connects that the connection channels ( 52 . 53 ) over an empty portion of the valve space ( 62 ), in particular an end section ( 63 ) of the valve space ( 62 ), and that the connection channels ( 52 . 53 ) by the control piston ( 61 ) are closable.

Air compressor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the relief space of each compression cylinder ( 2 . 3 ) each have an additional storage room ( 14 . 15 ).

Air compressor ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the additional storage space ( 14 . 15 ) of a compression cylinder ( 2 . 3 ) a volume (V ₁ , V ₂ ) of at least 20%, preferably at least 50%, of the cylinder stroke space of the compression cylinder ( 2 . 3 ) Has.

Air compressor ( 1 ) according to one of claims 5 or 6, characterized in that the common control valve ( 11 ) a control piston ( 21 ), which in a valve chamber ( 22 ) is movably mounted, that for each compression cylinder ( 2 . 3 ) a connection channel ( 12 . 13 ) is provided, which the respective compression space ( 7 . 8th ) with the valve space ( 22 ) connects that for each compression cylinder ( 2 . 3 ) a connection channel ( 16 . 17 ) is provided, the jewei additional storage room ( 14 . 15 ) with the valve space ( 22 ) connects that connection channel ( 12 . 13 ) and connection channel ( 16 . 17 ) of each compression cylinder ( 2 . 3 ) each over an empty portion of the valve space ( 22 ), in particular limited by a recess ( 33 . 34 ) of the control piston ( 21 ), and that the connection channels ( 12 . 13 ) by the control piston ( 21 ) are closable.

Air compressor ( 1 ; 51 ) according to one of claims 4 or 7, characterized in that the control piston ( 21 ; 61 ) by spring force, in particular by a spiral spring ( 20 ) is biased in a position in which the connecting channels ( 12 . 13 ; 52 . 53 ) are closed.

Air compressor ( 1 ; 51 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the common control valve ( 11 ; 54 ) a control line ( 31 ), via which the common control valve ( 11 ; 54 ) is switchable by means of compressed air.

Air compressor ( 1 ; 51 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the compression cylinders ( 2 . 3 ) during operation of the air compressor ( 1 ; 51 ) are driven out of phase, in particular with a phase offset of 2π / n, where n: number of compression cylinders ( 2 . 3 ).

Air compressor ( 1 ; 51 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the air compressor ( 1 ; 51 ) exactly two compression cylinders ( 2 . 3 ) having.