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Die
Erfindung betrifft eine Pneumatikanlage mit einem Kompressor, einem
pneumatischen Speicher für ein gasförmiges Druckübertragungsmedium, mindestens
einer Ventileinrichtung und mindestens einem pneumatisch betätigbaren
Aktuator.
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Aus
der europäischen Patentschrift
EP 1 319 585 B1 ist ein
Kraftfahrzeug mit einer Luftleiteinrichtung bekannt, die ein pneumatisches
Betätigungselement aufweist, um die Luftleiteinrichtung
aus einer Ruhestellung in eine Wirkstellung zu verlagern. Aus der
deutschen Patentschrift
DE 10 2004 038 705 B3 ist eine Druckluftanlage
eines Kraftfahrzeugs mit einem Druckluft-Zwischenspeicher und einem
Druckluft-Hauptspeicher bekannt, der durch einen Lufttrockner hindurch
mit Luft befüllbar ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 03 681 A1 ist ein
geschlossenes, pneumatisches System mit einem Speicherbehälter
bekannt, in dem ein gasförmiges Medium unterhalb einer
Schwelltemperatur zumindest teilweise in einem flüssigen
Aggregatzustand und/oder in einer chemisch an ein flüssiges oder
festes Mittel gebundenen Form vorliegt, und mit mindestens einem
mit diesem Speicherbehälter verbundenen Hohlraum mit einem
veränderlichen Volumen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Pneumatikanlage mit einem Kompressor,
einem pneumatischen Speicher für ein gasförmiges
Druckübertragungsmedium, mindestens einer Ventileinrichtung und
mindestens einem pneumatisch betätigbaren Aktuator zu schaffen,
der auch bei extremen Temperaturen einwandfrei funktioniert. Dabei
soll die erfindungsgemäße Pneumatikanlage einfach
aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein.
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Die
Aufgabe ist bei einer Pneumatikanlage mit einem Kompressor, einem
pneumatischen Speicher für ein gasförmiges Druckübertragungsmedium, mindestens
einer Ventileinrichtung und mindestens einem pneumatisch betätigbaren
Aktuator, dadurch gelöst, dass der pneumatische Speicher
ein variables Volumen aufweist, an das der Kompressor angeschlossen
ist. Das variable Volumen liefert den Vorteil, dass das gasförmige
Druckübertragungsmedium drucklos oder mit Niederdruck beziehungsweise
mit einem geringen Druck in dem pneumatischen Speicher gespeichert
werden kann. Mit Hilfe des Kompressors kann das gasförmige
Druckübertragungsmedium entweder aus dem pneumatischen
Speicher in den Aktuator oder aus dem Aktuator in den pneumatischen
Speicher gefördert werden. Dadurch wird auf einfache Art
und Weise ein geschlossenes System geschaffen, das mit trockener
Luft oder mit einem Ersatzgas, wie Stickstoff, betrieben werden kann.
Dadurch kann auch bei extrem tiefen Temperaturen ein unerwünschtes
Einfrieren des Aktuators sicher verhindert werden.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pneumatikanlage ist
dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Speicher als Niederdruckspeicher ausgeführt
ist. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung
ist der pneumatische Speicher drucklos ausgeführt, d. h.
mit Atmosphärendruck bzw. Normaldruck, oder mit leichtem Überdruck
von etwa einem bar beaufschlagt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pneumatikanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor für einen
Druck von weniger als zwei bar ausgelegt ist. Der Kompressor ist vorzugsweise
für einen Druck von etwa 1,2 bar ausgelegt. Dadurch können
die Kosten für die Pneumatikanlage gering gehalten werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pneumatikanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor so ausgeführt
und/oder zwischen den Speicher und den Aktuator geschaltet ist,
dass im Betrieb des Kompressors gasförmiges Druckübertragungsmedium
entweder aus dem Speicher heraus oder in den Speicher hinein gefördert wird,
wobei das Volumen des Speichers abnimmt oder zunimmt. Der Kompressor
kann zum Beispiel als Flügelzellenkompressor ausgeführt
sein, der in entgegengesetzten Drehrichtungen betrieben werden kann.
Der Kompressor kann aber auch als Kolbenkompressor ausgeführt
sein, der mit Hilfe von Umschaltventilen so betrieben werden kann,
dass das Druckübertragungsmedium durch den Kompressor entweder
in den Aktuator oder in den Speicher gefördert wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pneumatikanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher aus einem flexiblen
und/oder elastischen Material gebildet ist. Das Speichervolumen
kann zum Beispiel von einer flexiblen Kunststofffolie begrenzt werden,
die innerhalb eines käfigartigen Gehäuses angeordnet
ist. Der Speicher mit dem variablen Volumen liefert den Vorteil,
dass er auf einfache Art und Weise an unterschiedlich große
oder unterschiedlich gestaltete Bauräume angepasst werden
kann.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pneumatikanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher über ein
Sperrventil mit der Umgebung verbindbar ist. Wenn eine in dem Speicher
gespeicherte Menge Druckübertragungsmedium nicht ausreicht,
um den Aktuator über den Kompressor mit Druckübertragungsmedium
zu versorgen, dann wird das Sperrventil geöffnet, so dass
Umgebungsluft in den Speicher strömen kann. Durch das Öffnen
des Sperrventils können auf einfache Art und Weise Druckverluste
des geschlossenen Systems, zum Beispiel aufgrund von Leckage, ausgeglichen
werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pneumatikanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Speicher ein Trocknungsmittel
enthält. Da, wie vorab beschrieben ist, das ansonsten geschlossene
System durch Öffnen des Sperrventils nur geöffnet
wird, um Druckverluste auszugleichen, ist nur eine vergleichsweise
geringe Menge Trocknungsmittel erforderlich.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pneumatikanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung zwischen
den Kompressor und den Aktuator geschaltet ist. Die Ventileinrichtung
dient dazu, den Aktuator mit Hilfe des Kompressors zu betätigen.
Die Pneumatikanlage kann auch mehrere Aktuatoren und/oder mehrere Ventileinrichtungen
umfassen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pneumatikanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Mikrofilter zwischen den Kompressor und
die Ventileinrichtung geschaltet ist. Der Mikrofilter verhindert,
dass Verunreinigungen in Form von Abrieb oder Staub aus dem Kompressor
in die Ventileinrichtungen gelangen. Dadurch wird ein unerwünschtes
Verschmutzen bzw. Zusetzen der Ventileinrichtung verhindert.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pneumatikanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksenor zwischen den Speicher
und den Kompressor geschaltet ist. Dieser Drucksensor dient vorzugsweise
zum Ansteuern des vorab beschriebenen Sperrventils.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pneumatikanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksenor zwischen die Ventileinrichtung
und den Aktuator geschaltet ist. Dieser Drucksensor dient vorzugsweise
dazu, die Betätigung des Aktuators zu steuern.
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Die
Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer vorab
beschriebenen Pneumatikanlage. Bei dem Aktuator handelt es sich
zum Beispiel um ein Antriebselement für einen Spoiler oder für
ein aufstellbares Verdeck des Kraftfahrzeugs. Alternativ oder zusätzlich
kann die erfindungsgemäße Pneumatikanlage aber
auch Aktuatoren eines pneumatischen Fahrwerks, eines aktiven Sitzsystems oder
einer Kopfstützenbetätigung umfassen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
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In
der beiliegenden einzigen Figur ist eine erfindungsgemäße
Pneumatikanlage in Form eines Pneumatikschaltplans dargestellt.
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In 1 ist
eine Pneumatikanlage 1 mit einem Aktuator 4 in
Form eines Pneumatikschaltplans dargestellt. Beim Aktuator 4 kann
es sich um einen Pneumatikzylinder handeln, der einen Kolben umfasst,
der durch Betätigung eines Kompressors 8 hin und
her bewegbar ist. Der Kompressor 8 ist durch einen Motor
M angetrieben, zum Beispiel durch einen Elektromotor. Durch zwei
Pfeile innerhalb des Kompressorsymbols 8 ist angedeutet,
dass mit Hilfe des Kompressors 8 Druckübertragungsmedium
in den Aktuator 4 hinein und aus dem Aktuator 4 heraus
gefördert werden kann.
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Benachbart
dem Kompressor 8 ist ein Mikrofilter 10 geschaltet.
Der Mikrofilter 10 ist einer Ventileinrichtung 12 vorgeschaltet,
die dazu dient, den Aktuator 4 zu betätigen. Die
Ventileinrichtung 12 ist als elektromagnetisch betätigbares
3/3-Wegeventil ausgeführt, das in die dargestellte Mittelstellung
vorgespannt ist. Zwischen die Ventileinrichtung 12 und
den Aktuator 4 ist ein Drucksensor 15 geschaltet.
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Der
Kompressor 8 ist über eine Pneumatikleitung 18,
deren Druck durch einen weiteren Drucksensor 19 erfasst
wird, an einen pneumatischen Speicher 20 angeschlossen.
Der pneumatische Speicher 20 hat gemäß einem
wesentlichen Aspekt der Erfindung ein variables Volumen und ist
mit Niederdruck beaufschlagt. In dem pneumatischen Speicher 20 ist
eine relativ geringe Menge Trocknungsmittel 22 enthalten.
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Über
eine weitere Pneumatikleitung 24 ist der pneumatische Speicher 20 mit
der Umgebung verbindbar. Zu diesem Zweck ist die Pneumatikleitung 24 an
ein Sperrventil 26 angeschlossen, das über eine
weitere Pneumatikleitung 28, in der ein weiterer Filter 30 angeordnet
ist, mit der Umgebung in Verbindung steht. Das Sperrventil 26 ist,
ebenso wie die vorab beschriebene Ventileinrichtung 12,
als elektromagnetisch betätigbares 3/3-Wegeventil ausgeführt,
das in seine dargestellte Mittelstellung vorgespannt ist.
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Durch
eine gestrichelte Linie 34 ist ein Innenraum eines Kraftfahrzeugs 35 angedeutet.
Der Aktuator 4 ist vorzugsweise außerhalb des
Fahrzeuginnenraums 34 angeordnet und demzufolge witterungsabhängig
extremen Temperaturen ausgesetzt. Der Aktuator 4 dient
zum Beispiel dazu, einen Spoiler des Kraftfahrzeugs 35 bedarfsabhängig
auszufahren beziehungsweise aufzustellen und wieder einzufahren
beziehungsweise zurückzustellen.
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Die
Pneumatikanlage 1 kann zum Beispiel über die Pneumatikleitung 28 mit
einem gasförmigen Druckübertragungsmedium gefüllt
werden. Bei dem Druckübertragungsmedium handelt es sich
vorzugsweise um komplett entfeuchtete Luft oder um ein Ersatzgas,
wie Stickstoff. Das Druckübertragungsmedium wird in dem
pneumatischen Speicher 20 gespeichert, ist aber gemäß einem
wesentlichen Aspekt der Erfindung nur mit Niederdruck beaufschlagt.
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Mit
Hilfe des Kompressors 8 wird das Druckübertragungsmedium
bedarfsabhängig aus dem pneumatischen Speicher 20 entnommen
und über die Ventileinrichtung 12 gezielt dem
Aktuator 4 zugeführt. Durch das veränderliche
Volumen des Speichers 20 wird erreicht, dass bei der Entnahme
des Druckübertragungsmediums in dem pneumatischen Speicher 20 kein
Unterdruck beziehungsweise Vakuum entsteht.
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Beim
Rückstellen des Aktuators 4 wird der Kompressor 8 in
umgekehrter Richtung betrieben, wobei das aus dem Aktuator 4 entweichende
Druckübertragungsmedium zurück auf Niederdruck
oder Normaldruck gebracht und wieder dem pneumatischen Speicher 20 zugeführt
wird. Durch das Zurückführen des Druckübertragungsmediums
aus dem Aktuator 4 über den Kompressor 8 wird
das Volumen des pneumatischen Speichers 20 wieder vergrößert.
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Das
Sperrventil 26 dient dazu, Undichtigkeiten des ansonsten
geschlossenen Systems auszugleichen. Wenn mit Hilfe des Drucksensors 19 festgestellt
wird, dass die im pneumatischen Speicher 20 gespeicherte
Menge des Druckübertragungsmediums nicht ausreicht, um
den Aktuator 4 über den Kompressor 8 mit
Druckübertragungsmedium zu versorgen, wird das Sperrventil 26 geöffnet,
so dass Umgebungsluft in den pneumatischen Speicher 20 strömt.
Die einströmende Umgebungsluft wird durch das Trocknungsmittel 22 in
dem pneumatischen Speicher 20 getrocknet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1319585
B1 [0002]
- - DE 102004038705 B3 [0002]
- - DE 10203681 A1 [0002]
