DE102011121056A1 - Verdichter zum Einsatz in einem Luftfedersystem sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Luftfedersystems - Google Patents

Verdichter zum Einsatz in einem Luftfedersystem sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Luftfedersystems Download PDF

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Christian Opitz
Uwe Stabenow
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/06Combinations of two or more pumps

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen zum Einsatz in einem Luftfedersystem eines Kraftfahrzeugs bestimmten Verdichter (1) mit einem Hubkolbenverdichter (2) als Hauptverdichtungsstufe, dem ein durch ein Kurbelgehäuse (3) verbundener elektrischer Antrieb (4) zugeordnet ist, und mit einem Vorverdichter (8). Die komprimierte Luft wird durch einen Auslass (6) einem Druckbehälter eines Luftfedersystems zugeführt. Die Luftzuführung zu dem Hubkolbenverdichter (2) erfolgt dabei durch eine Einlassöffnung (5) eines als ein Flügelzellenverdichter ausgeführten Vorverdichters (8). Hierzu ist der Vorverdichter (8), dem ein separater elektrischer Antrieb (9) zugeordnet ist, durch eine Zuführleitung (7) mit einem Kurbelgehäuse (3) verbunden. Die Luftzuführung mittels des Vorverdichters (8) erfolgt dabei im Betrieb des Hubkolbenverdichters (2) zugleich zur Druck- und Volumenstromerhöhung. Im Stillstand des Hubkolbenverdichters (2) dient der Vorverdichter (8) wahlweise der Kühlung des Innenraums des Antriebs (4), indem die Luft durch einen Auslass (16) in die Umgebung abgeführt wird, oder der Kühlung des Kurbelgehäuses (3) sowie des Verdichterraums, wobei die zugeführte Luft durch einen separaten Auslass (11) in die Umgebung abgeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen zum Einsatz in einem Luftfedersystem eines Kraftfahrzeugs bestimmten, einen insbesondere elektrischen Antrieb aufweisenden Verdichter mit einem einen Einlass, einen Auslass und einen Verdichterraum aufweisenden Hubkolbenverdichter sowie mit einem einen unabhängigen Antrieb aufweisenden Vorverdichter, wobei ein Auslass des Vorverdichters mit einem Einlass des Hubkolbenverdichters verbunden ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Luftfedersystems eines Kraftfahrzeugs mit einem einen Hubkolbenverdichter aufweisenden Verdichter und einem Vorverdichter.
  • In der Praxis ist es bereits bekannt, zur Verdichtung im Niederdruckbereich von einem nachfolgenden Hubkolbenverdichter unabhängig angetriebene Verdichter, beispielsweise einen Schraubenverdichter, einen Rotationsverdichter oder dergleichen, einzusetzen, welche im Niederdruckbereich im Vergleich zu Hubkolbenverdichtern effizienter arbeiten. Das somit vorverdichtete Medium wird danach in eine erste Verdichtungsstufe in den nachgeschalteten Hubkolbenverdichter weitergeleitet, in dem es weiter verdichtet wird.
  • Bei reinen Hubkolbenverdichtern ist die Verdichtung aufgrund der Kompressibilität des zu verdichtenden Mediums im Niederdruckbereich, die mehrere Verdichtungsstufen umfassen kann, nachteilig, da speziell bei der Ansaugung im Bereich von atmosphärischem Druck sehr große Hubkolben bzw. Zylindervolumina erforderlich sind. Derartig große Zylinder sind wegen des ungünstigen Hub-/Bohrung-Verhältnisses technisch problematisch.
  • Beispielsweise ist bei Hubkolbenkompressoren der thermodynamische Wirkungsgrad gut, aber der volumetrische und der mechanische Wirkungsgrad sind schlecht. Demgegenüber sind bei Rotationskompressoren der thermodynamische und der volumetrische Wirkungsgrad schlecht, aber dafür ist der mechanische Wirkungsgrad gut. Deshalb ist der gesamte Wirkungsgrad aller Verdrängerkompressoren relativ schlecht und dementsprechend ist der spezifische Energieverbrauch relativ hoch.
  • Die DE 199 32 433 A1 betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von Kompressoren, die zur Erzeugung von Druckluft verwendet werden und nach Bauart der Gruppe der Verdrängerkompressoren zugeordnet werden können.
  • Eine Hochdruck-Verbundanlage zur Erzeugung von hochkomprimierter Luft gemäß der DE 43 13 573 A1 besteht aus einem ölgeschmierten Schraubenkompressor, dem zumindest ein gesondert angetriebener Kolbenkompressor nachgeschaltet ist. Dem Schraubenkompressor wird atmosphärische Luft über eine mit einer Absperr- bzw. Drosselklappe versehene Eingangsleitung über einen Filter zugeführt. Die Luft wird in dem Schraubenkompressor auf einen Druck von etwa 15 bar und in dem nachfolgenden Kolbenkompressor auf den Enddruck von je nach Anwendungsfall 150 bis 350 bar gebracht.
  • Ein zur Komprimierung von Gasen mit einem Niederdruckbereich und einem Hochdruckbereich ausgestatteter Verdichter ist beispielsweise aus der DE 102 97 064 B4 bekannt. Als Niederdruckverdichter ist ein Schraubenverdichter vorgesehen, der mittels einer Kupplung mit der Kurbelwelle des nachgeschalteten Hubkolbenverdichters verbunden ist. Hierdurch wird ein mehrstufiger Verdichter geschaffen, bei dem eine eigene Antriebseinheit für den Niederdruckverdichter entfallen kann.
  • In der GB 540,580 A ist ein Luftverdichter gezeigt, bei dem ein Roots-Gebläse zum Vorverdichten von Luft vorgesehen ist, die danach in einen Hubkolbenverdichter zur weiteren Verdichtung geleitet wird. Bei diesem mehrstufigen Verdichter sind die Kurbelwellen der Hubkolbenverdichter über einen Riemen mit der Antriebswelle des Roots-Gebläses gekoppelt.
  • In der DE 103 21 771 A1 wird ein mehrstufiger Kompressor mit einem Niederdruckkolben und einem Hochdruckkolben offenbart, bei dem bei Erreichen einer vorbestimmten Leistungsgrenze mindestens eine Verdichtungsstufe abgeschaltet wird. Eine Niederdruckkammer ist dabei als eine erste Verdichterstufe und eine Hochdruckkammer als eine zweite Verdichterstufe ausgeführt. Beide Druckkammern sind funktionell über einen axialen Überströmkanal verbunden, der sich im Stufenkolben befindet und der die Kolbenstange vollständig durchdringt.
  • Ein ähnlicher Kolbenverdichter ist auch aus der EP 1 334 278 B1 bekannt. Um eine Kühlung eines elektrischen Antriebs für den Kolbenverdichter zu erreichen, wird der Antrieb mit dem Luftstrom des Kolbenverdichters gekühlt.
  • Die DE 102 43 895 A1 betrifft ein pneumatisches Federungssystem eines Fahrzeugs mit dessen Rädern zugeordneten, durch Zu- bzw. Abfuhr von Druckluft steuerbaren pneumatischen Federaggregaten und einem Kompressoraggregat zur Erzeugung der Druckluft. Zur Drucklufterzeugung dient ein zweistufiges Kompressoraggregat, welches durch einen Elektromotor oder den Antriebsmotor des Fahrzeugs antreibbar ist. Das Kompressoraggregat hält den Druckspeicher ständig auf einem vorgegebenen Ladedruck. Durch Öffnen des Absperrventils kann dann bei Bedarf Druckluft zur Verbindungsleitung der Vorderachse oder zur Verbindungsleitung der Hinterachse geleitet und mittels einer Flügelzellenpumpe auf die jeweiligen Luftfederaggregate verteilt werden, um eine Gegenkraft gegenüber auf den Fahrzeugaufbau einwirkenden Wankkräften zu erzeugen.
  • Die DE 10 2008 034 240 A1 betrifft eine Niveauregelanlage für Fahrzeuge, durch die ein Fahrzeugaufbau gegenüber mindestens einer Fahrzeugachse abgefedert ist. Die Niveauregelanlage hat einen zwei- oder mehrstufigen Kompressor, wobei die erste Verdichtungsstufe einen ersten Ansaugraum und einen ersten Verdichtungsraum und die zweite Verdichtungsstufe einen zweiten Ansaugraum und einen zweiten Verdichtungsraum aufweisen, wobei der erste Verdichtungsraum und der zweite Ansaugraum miteinander in Verbindung stehen. Weiterhin ist eine dritte Druckmittelleitung vorgesehen, welche den Druckmittelvorratsbehälter mit dem zweiten Ansaugraum der zweiten Verdichtungsstufe des Kompressors verbindet. Der Vorteil besteht darin, dass zum Auffüllen des Druckmittelvorratsbehälters und/oder der Druckmittelkammern die erste und die zweite Verdichtungsstufe des Kompressors gemeinsam verwendet werden können und zum schnellen Befüllen der Druckmittelkammern auf einen hohen oder höheren Druck mit Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter ausschließlich die zweite Verdichtungsstufe des Kompressors verwendet werden kann, was eine ausreichende Förderleistung zur Folge hat, ohne die Leistungsgrenze des Kompressors zu überschreiten.
  • Die DE 103 54 719 A1 betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit, bei dem bei einem Verdrängerkompressor mit Hilfe eines Niederdruck-Vorverdichters, der insbesondere als Kreiselverdichter ausgeführt ist, eine Druckerhöhung erreicht wird.
  • Weiterhin bezieht sich die DE 103 54 719 A1 auf eine Einrichtung zum Fördern eines Mediums, wie Luft oder Hydrauliköl, mit mehreren Fördereinheiten zum Einsatz bei pneumatischen oder hydraulischen Systemen im Automobilbereich, wie zum Beispiel bei der Luftversorgung eines pneumatischen Fahrwerks. Um eine Fördereinrichtung zu schaffen, die sowohl einen hohen Druck als auch einen großen Volumenstrom bereitstellen kann, ist vorgesehen, dass die Fördereinheiten gezielt einzeln oder in Gruppen zusammengefasst ansteuerbar sind. Hierzu sind die Fördereinheiten entweder parallel oder in Reihe schaltbar und als Flügelzellenmaschinen ausgeführt, wobei diese bei einem mehrstufigen Betrieb in Reihe und bei einem mehrflutigen Betrieb parallel geschaltet sind.
  • Als nachteilig erweist sich bei dem bisherigen Stand der Technik die aufgrund der schnellen Erwärmung des Verdichters eingeschränkte Verfügbarkeit des Verdichters und die damit verbundenen eingeschränkten Anpassungsmöglichkeiten des Luftfedersystems. Insbesondere können wechselnde Fahrzustände mit einem hohen Betriebsdruck bei zugleich großen Volumenströmen nach dem bisher bekannten Stand der Technik nur durch eine entsprechend größere Dimensionierung des Verdichters erreicht werden, was mit einem höheren Energieverbrauch verbunden ist.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit einem vergleichsweise geringen Aufwand die Verfügbarkeit bei zugleich höherer Leistungsfähigkeit des Verdichters wesentlich zu steigern. Dabei soll insbesondere auf eine entsprechende größere Dimensionierung des Verdichters verzichtet werden. Weiterhin soll ein dementsprechendes Verfahren zum Betrieb eines mit einem solchen Verdichter ausgestatteten Luftfedersystems geschaffen werden.
  • Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verdichter gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Erfindungsgemäß ist also ein Verdichter vorgesehen, bei dem der Vorverdichter sowohl im Stillstand als auch im Betrieb des Hubkolbenverdichters unabhängig von dem Verdichter betreibbar ist. Hierdurch wird in überraschend einfacher Weise durch den separaten und unabhängigen Antrieb des Vorverdichters eine bedarfsweise Leistungssteigerung erreicht, indem der Hubkolbenverdichter einlassseitig mit vorverdichteter Luft mit einem Überdruck von beispielsweise 0,3 bis 1 bar versorgt und ausgehend von einem unveränderten Verdichtungsverhältnis eine wesentliche Steigerung des Druckniveaus erreicht wird. Selbstverständlich kann auf diese Druckänderung, unter anderem der Änderung des Ansaugdruckes des Verdichters, insbesondere Hubkolbenverdichters, durch den Vorverdichter, verzichtet werden, falls das geforderte Druckniveau allein durch den Betrieb des Verdichters in sinnvoller Weise erzeugt werden kann. Andererseits wird der Vorverdichter unabhängig von dem Hubkolbenverdichter im Stillstand oder auch im Betrieb des Hubkolbenverdichters dazu genutzt, um einen Kühlluftstrom zu erzeugen, welcher die Abkühlung wesentlich beschleunigt, sodass die Verfügbarkeit mit geringem Aufwand ohne eine konstruktive Änderung des Verdichters erhöht werden kann. In dieser Betriebsstellung wird hierzu ein Volumenstrom mit geringem Überdruck erzeugt, welcher durch eine geeignete Steuerung an die gewünschte Kühlleistung bzw. Wärmeabfuhr angepasst werden kann.
  • Dabei ist vorzugsweise mittels des Vorverdichters in einer ersten Betriebsstellung dem Hubkolbenverdichter vorkomprimierte Luft zuführbar und in einer zweiten Betriebsstellung Luft zur Kühlung des Hubkolbenverdichters einem Innenraum des Antriebs des Hubkolbenverdichters und/oder dem Vorverdichter, insbesondere einem Verdichterraum, zuführ- und in die Umgebung abführbar. Hierbei erfolgt in der zweiten Betriebsstellung nicht nur eine außenseitige Kühlmittelzuführung zu dem Verdichter, sondern der Kühlluftstrom wird auch durch das Innere des Verdichters einschließlich des Verdichterraums, durch das Kurbelgehäuse sowie den Innenraum des elektrischen Antriebs geführt, um so eine besonders effiziente Kühlung zu erreichen.
  • Als besonders vorteilhaft erweist es sich dabei, wenn in der zweiten Betriebsstellung ein einstellbarer Anteil der mittels des Vorverdichters zugeführten Luft als Kühlluft dem Antrieb, dem Hubkolbenverdichter oder einem Gehäuse zuführbar ist. Hierdurch kann also eine bedarfsgerechte Zuführung des Kühlluftstroms zu den verschiedenen Bauelementen entsprechend dem jeweiligen Kühlbedarf erfolgen, welcher beispielsweise mittels einer geeigneten Sensorik oder durch thermosensitive Stellmittel gesteuert wird. So kann beispielsweise die Kühlleistung auf bestimmte Komponenten des Verdichters, beispielsweise den Verdichterraum des Hubkolbenverdichters, konzentriert werden.
  • Eine besonders Erfolg versprechende Ausführungsform der Erfindung wird auch dadurch realisiert, dass der Vorverdichter als ein Rotationsverdichter, ein Drehschieberverdichter oder als ein Flügelzellenverdichter ausgeführt ist, durch den die Massenkräfte im Vergleich zu anderen Verdichtern vermindert werden, um einen vibrationsarmen Betrieb zu erreichen. Zugleich lässt sich der Vorverdichter ohne eine signifikante Erhöhung des Bauraums bei lediglich geringfügig erhöhter Antriebsleistung realisieren.
  • Bei einer anderen, ebenfalls besonders praxisgerechten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Vorverdichter als ein Ventilator ausgeführt, welcher lediglich eine geringe Verdichtung zwischen der Ansaug- und Druckseite mit einem Druckverhältnis bis ca. 1,1 erzielt. Weiterhin können auch als Gebläse bezeichnete Vorverdichter mit einem Druckverhältnis zwischen 1,1 und 3 eingesetzt werden. Auf diese Weise kann im Verhältnis zur Leistung aufgrund des niedrigen Druckverhältnisses ein hoher Volumenstrom erzeugt werden.
  • Denkbar ist eine Anordnung des Vorverdichters, bei der dieser in Strömungsrichtung der angesaugten Luft hinter den zu kühlenden Bauelementen in den Strömungspfad eingebunden ist. Besonders zweckmäßig hat sich jedoch eine Ausführung erwiesen, bei welcher der Vorverdichter einen Auslass hat, der mit dem Antrieb oder dem Hubkolbenverdichter verbunden ist. Hierdurch können die zu versorgenden Elemente gezielt mit der angesaugten Luft, die beispielsweise zuvor durch einen Filter geführt wird, versorgt werden. Die bedarfsweise Luftverteilung auf die unterschiedlichen Komponenten wird dadurch wesentlich vereinfacht.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass die Ansaugöffnung des Vorverdichters mit einem Innenraum des Antriebs verbunden ist. Hierdurch entsteht in dem Innenraum des Antriebs im Betrieb eine Luftströmung, die zu einer wirksamen Kühlung des Antriebs und damit einer wesentlichen Reduzierung der Betriebstemperaturen führt. Hierdurch wird einerseits die Verfügbarkeit verbessert, andererseits die maximale Betriebsdauer erhöht.
  • Bei einer anderen, ebenfalls besonders Erfolg versprechenden Abwandlung mündet ein Auslass des Vorverdichters in ein Kurbelgehäuse des Hubkolbenverdichters, sodass die vorverdichtete Luft in dem Kurbelgehäuse durch die Hubbewegung des Hubkolbens in Richtung des unteren Totpunktes zumindest geringfügig weiter verdichtet wird. Insofern ergeben sich ausgehend von der ersten Verdichtungsstufe in dem Vorverdichter eine weitere Verdichtungsstufe innerhalb des Kurbelgehäuses und eine dritte Verdichtungsstufe in einem Verdichterraum des Hubkolbens, in welchen das vorverdichtete Luftvolumen in einer unteren Kolbenstellung durch eine mit einem Ventil ausgestattete Einlassöffnung einströmt.
  • Bei einer anderen, ebenfalls besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Auslass des Vorverdichters mit einem Verdichterraum des Hubkolbenverdichters verbunden. Hierdurch gelangt die vorverdichtete Luft unmittelbar in den Verdichterraum des Hubkolbenverdichters und wird dort entsprechend weiter verdichtet. Dabei sind in dem Leitungspfad zwischen dem Auslass des Vorverdichters und dem Einlass in den Verdichterraum des Hubkolbenverdichters ein Rückschlagventil und/oder ein Überdruckventil vorgesehen, um so ein Abströmen der verdichteten Luft in die Umgebung zu ermöglichen und eine Beschädigung des Verdichters zu vermeiden.
  • Die Antriebsleistung für den Verdichter und den Vorverdichter kann von einem einzigen Antrieb bereitgestellt und mittels einer jeweiligen Kupplung auf den Verdichter oder den Vorverdichter übertragen werden. Bei einer anderen, ebenfalls besonders praxisnahen Ausgestaltung der Erfindung weisen der Hubkolbenverdichter und der Vorverdichter jeweils einen elektrischen Antrieb auf. Hierdurch wird die Steuerung und Regelung des Hubkolbenverdichters sowie des Vorverdichters wesentlich vereinfacht und kann so insbesondere in einer zentralen Steuerung unter Berücksichtigung der jeweiligen Betriebsparameter sowie erfasster Messwerte erfolgen.
  • Die zweitgenannte Aufgabe, ein Verfahren zum Betrieb eines Luftfedersystems eines Kraftfahrzeugs mit einem Verdichter, der einen Hubkolbenverdichter und einen Vorverdichter aufweist, zu schaffen, wird dadurch gelöst, dass die von dem Vorverdichter erzeugte Luftströmung wahlweise dem Hubkolbenverdichter zu weiteren Verdichtung zugeführt oder im Stillstand des Hubkolbenverdichters zur Kühlung des dem Verdichter zugeordneten Antriebs und/oder des Gehäuses zugeführt wird. Hierdurch wird in einfacher Weise durch den Vorverdichter, welcher insbesondere ein geringes Druckverhältnis aufweisen kann, einerseits eine einfache Druckerhöhung des Verdichters ohne wesentliche konstruktive Änderungen realisiert, andererseits wird der erzeugte Luftvolumenstrom zum Zwecke der Kühlung des Antriebs des Hubkolbenverdichters oder des Vorverdichters oder weiterer thermisch belasteter Komponenten genutzt. Somit wird durch die Kühlwirkung die Verfügbarkeit des Verdichters durch eine verlängerte Betriebsphase verbessert und zugleich im Betrieb des Verdichters eine Erhöhung des Drucks in Verbindung mit einem erhöhten Volumenstrom realisiert.
  • Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer Prinzipdarstellung in
  • 1 eine geschnittene Seitenansicht eines Verdichters mit einer ersten Anordnung eines Vorverdichters an einem Hubkolbenverdichter;
  • 2 eine Variante des in 1 gezeigten Verdichters mit einem an einem Kurbelgehäuse des Hubkolbenverdichters fixierten Vorverdichter;
  • 3 eine weitere Variante des Verdichters mit einem an einem Antrieb des Hubkolbenverdichters fixierten Vorverdichter;
  • 4 eine Variante des in 1 gezeigten Verdichters mit einem dem Antrieb des Hubkolbenverdichters zugeordneten Vorverdichter.
  • In 1 ist in einer geschnittenen Seitenansicht ein zum Einsatz in einem Luftfedersystem eines nicht gezeigten Kraftfahrzeugs bestimmter Verdichter 1 dargestellt. Der Verdichter 1 umfasst einen Hubkolbenverdichter 2 als Hauptverdichtungsstufe, dem ein durch ein Kurbelgehäuse 3 verbundener elektrischer Antrieb 4 zugeordnet ist. Die komprimierte Luft gelangt dabei wahlweise durch einen Auslass 6 des Hubkolbenverdichters 2 zu einem Druckbehälter des nicht gezeigten Luftfedersystems oder tritt durch einen mittels eines schaltbaren Ventils 10 verschließbaren, separaten Auslass 11 in die Umgebung aus. In Strömungsrichtung der zugeführten Luft vor der Hauptverdichtungsstufe ist ein durch eine Zuführleitung 7 verbundener und als Flügelzellenverdichter ausgeführter Vorverdichter 8 mit einer Einlassöffnung 5 vorgesehen, dem ein separater elektrischer Antrieb 9 zugeordnet ist. Die Luftzuführung mittels des Vorverdichters 8 erfolgt dabei im Betrieb des Hubkolbenverdichters 2 zugleich zur Druck- und Volumenstromerhöhung und im Stillstand des Hubkolbenverdichters 2 zur Kühlung des Innenraums des Antriebs 4, indem die zugeführte Luft durch einen weiteren separaten Auslass 16 in die Umgebung austritt, oder im weiteren Strömungsverlauf zur Kühlung des Kurbelgehäuses 3 sowie eines Zylinderkopfs 14 und eines Lufttrockners 15, indem die Luft durch einen Auslass 11 in die Umgebung abgeführt wird. Die Abführung der Luft erfolgt mittels eines durch ein schaltbares Ventil 10 verschließbaren, separaten Auslasses 11 in die Umgebung. Bei der dargestellten Luftzuführung mittels des Vorverdichters 8 gelangt die vorverdichtete Luft durch ein nicht gezeigtes Ventil in dem beweglichen Hubkolben in die Verdichterkammer. Gemäß einer lediglich gestrichelt dargestellten Variante, bei welcher der Vorverdichter 8 an dem Zylinderkopf 14 angeordnet ist, erfolgt die Zuführung der vorkomprimierten Luft unmittelbar in die Verdichterkammer.
  • In der Variante eines Verdichters 12 gemäß 2 erfolgt demgegenüber die Zuführung der vorverdichteten Luft unmittelbar zu dem Hubkolbenverdichter 2, indem ein als Ventilator ausgeführter Vorverdichter 13 an dem Kurbelgehäuse 3 fixiert ist. Der Vorverdichter 13 kann dabei Platz sparend auch in eine bereits bestehende Verdichteranordnung integriert werden und ermöglicht im Stillstand eine wirksame Kühlung des Hubkolbenverdichters 2 sowie seines Antriebs 4, indem die Kühlluft durch einen separaten Auslass 16 in die Umgebung austritt, bzw. zur Kühlung des Kurbelgehäuses 3, des Zylinderkopfs 14 sowie des Lufttrockners 15, indem die Luft durch einen Auslass 11 in die Umgebung abgeführt wird. Im Verdichterbetrieb gelangt die zweistufig komprimierte Luft in der bereits beschriebenen Weise zu dem Lufttrockner 15 und durch den Auslass 6 des Hubkolbenverdichters 2 zu einem Druckbehälter des nicht gezeigten Luftfedersystems.
  • Demgegenüber zeigt 3 eine Variante des in 2 gezeigten Verdichters 12, bei dem in einer im Übrigen übereinstimmenden Anordnung der als Ventilator ausgeführte Vorverdichter 13 an dem Antrieb 4 fixiert ist. Die mittels des Vorverdichters 13 zugeführte Luft tritt daher im Verdichterbetrieb sowie im Kühlbetrieb zunächst in das Innere des Antriebs 4 und anschließend in das Kurbelgehäuse 3 ein, sodass im Stillstand eine optimierte Kühlung des Antriebs 4 erfolgt. Im Verdichterbetrieb wird die komprimierte Luft durch den Lufttrockner 15 über den Auslass 6 für das nicht gezeigte Luftfedersystem oder durch den Auslass 11 in die Umgebung abgeführt.
  • Ein weiterer, in 4 gezeigter Verdichter 12 gestattet in Anlehnung an die Variante gemäß 3 eine Zuführung der vorverdichteten Luft zu dem Antrieb 4, indem dieser mittels der Zuführleitung 7 mit dem Vorverdichter 8 verbunden ist, welcher mit einer separaten Einlassöffnung 5 und einem gesonderten elektrischen Antrieb 9 ausgestattet ist. Im Verdichterbetrieb wird die komprimierte Luft durch das Kurbelgehäuse 3, den Zylinderkopf 14 sowie den Lufttrockner 15 über den Auslass 6 für das nicht gezeigte Luftfedersystem oder durch den Auslass 11 in die Umgebung abgeführt. Ergänzend ist noch eine lediglich gestrichelt dargestellte Variante zu erkennen, bei welcher eine verlängerte Zuführleitung 7 durch das Innere des Antriebs 4 geführt ist und bei welcher die Luft ohne eine Durchströmung des Antriebs unmittelbar in das Kurbelgehäuse 3 eintritt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Verdichter
    2
    Hubkolbenverdichter
    3
    Kurbelgehäuse
    4
    Antrieb
    5
    Einlassöffnung
    6
    Auslass
    7
    Zuführleitung
    8
    Vorverdichter
    9
    Antrieb
    10
    Ventil
    11
    Auslass
    12
    Verdichter
    13
    Vorverdichter
    14
    Zylinderkopf
    15
    Lufttrockner
    16
    Auslass
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19932433 A1 [0005]
    • DE 4313573 A1 [0006]
    • DE 10297064 B4 [0007]
    • GB 540580 A [0008]
    • DE 10321771 A1 [0009]
    • EP 1334278 B1 [0010]
    • DE 10243895 A1 [0011]
    • DE 102008034240 A1 [0012]
    • DE 10354719 A1 [0013, 0014]

Claims (11)

  1. Ein zum Einsatz in einem Luftfedersystem eines Kraftfahrzeugs bestimmter, einen insbesondere elektrischen Antrieb (4) aufweisender Verdichter (1, 12) mit einem einen Einlass (5), einen Auslass (6) und einen Verdichterraum aufweisenden Hubkolbenverdichter (2) sowie mit einem einen unabhängigen Antrieb (9) aufweisenden Vorverdichter (8, 13), wobei ein Auslass des Vorverdichters (8, 13) mit einem Einlass des Hubkolbenverdichters (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverdichter (8, 13) sowohl im Stillstand als auch im Betrieb des Verdichters (1, 12) unabhängig von dem Verdichter (1, 12) betreibbar ist.
  2. Verdichter (1, 12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Vorverdichters (8, 13) in einer ersten Betriebsstellung dem Hubkolbenverdichter (2) vorkomprimierte Luft zuführbar ist und in einer zweiten Betriebsstellung Luft zur Kühlung des Verdichters (1, 12) einem Innenraum des Antriebs (4) des Hubkolbenverdichters (2), insbesondere einem Verdichterraum, zuführ- und in die Umgebung abführbar ist.
  3. Verdichter (1, 12) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Betriebsstellung ein einstellbarer Anteil der mittels des Vorverdichters (8, 13) zugeführten Luft als Kühlluft dem Antrieb (4), dem Hubkolbenverdichter (2) oder einem Gehäuse zuführbar ist.
  4. Verdichter (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverdichter (8) als ein Rotationsverdichter oder als ein Flügelzellenverdichter ausgeführt ist.
  5. Verdichter (12) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverdichter (13) als ein Ventilator ausgeführt ist.
  6. Verdichter (1, 12) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverdichter (8, 13) einen Auslass hat, der mit dem Antrieb (4) und/oder dem Hubkolbenverdichter (2) verbunden ist.
  7. Verdichter (1, 12) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugöffnung des Vorverdichters (8, 13) mit einem Innenraum des Antriebs (4) verbunden ist.
  8. Verdichter (1, 12) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslass des Vorverdichters (8, 13) in ein Kurbelgehäuse (3) des Hubkolbenverdichters (2) mündet.
  9. Verdichter (1, 12) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass des Vorverdichters (8, 13) mit einem Verdichterraum des Hubkolbenverdichters (2) verbunden ist.
  10. Verdichter (1, 12) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubkolbenverdichter (2) und der Vorverdichter jeweils einen elektrischen Antrieb aufweisen.
  11. Verfahren zum Betrieb eines Luftfedersystems eines Kraftfahrzeugs mit einem Verdichter (1, 12), der einen Hubkolbenverdichter (2) und einen Vorverdichter (8, 13) aufweist, nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Vorverdichter (8, 13) erzeugte Luftströmung wahlweise dem Hubkolbenverdichter (2) zu weiteren Verdichtung zugeführt oder im Stillstand des Hubkolbenverdichters (2) zur Kühlung des Antriebs (4) und/oder des Gehäuses genutzt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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