DE102013107585A1

DE102013107585A1 - Kompressor mit Druckbegrenzung

Info

Publication number: DE102013107585A1
Application number: DE102013107585.1A
Authority: DE
Inventors: Rainer Detering; Christopher Zaum
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2015-01-22
Also published as: JP6445003B2; JP2016530435A; EP3055569A1; CN105378280B; EP3055569B1; WO2015007405A1; PL3055569T3; CN105378280A; JP2018189093A

Abstract

Kompressoreinheit in einer tragbaren Druckluftquelle, welche einen durch einen Elektromotor angetriebenen Hubkolbenverdichter aufweist, wobei der Hubkolbenverdichter einen über ein Schubkurbelgetriebe in einem Zylinder oszillierend bewegten Kolben beinhaltet und der Zylinder ausgangsseitig durch einen Zylinderkopf mit Auslassventil verschlossen ist, wobei die Kompressoreinheit einen mit dem Druck im Kompressionsraum in Verbindung stehenden elektrischen Druckschalter aufweist und der Elektromotor über den Druckschalter ein- und ausschaltbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kompressoreinheit in einer tragbaren Druckluftquelle, welche einen durch einen Elektromotor angetriebenen Hubkolbenverdichter aufweist, wobei der Hubkolbenverdichter einen über ein Schubkurbelgetriebe in einem Zylinder oszillierend bewegten Kolben beinhaltet, so dass Zylinder und Kolben einen Kompressionsraum begrenzen, wobei der Zylinder ausgangsseitig durch einen Zylinderkopf mit Auslassventil verschlossen ist.
Solche Kompressoreinheiten werden z. B. mit oder als Teil von Vorrichtungen zum Abdichten und Aufpumpen aufblasbarer Gegenstände, insbesondere zum Abdichten und Aufpumpen von Kraftfahrzeugreifen benötigt (Pannensets).
Diese tragbaren und leichten Vorrichtungen beinhalten die Kompressoreinheit als Druckgasquelle, weisen weiterhin einen Dichtmittelbehälter für ein in den aufblasbaren Gegenstand einfüllbares selbsttätiges Dichtmittel auf, eine Ventil- und Verteilereinheit für Dichtmittel und Druckgas und sind mit einer an die Druckgasquelle anschließbaren Einlassleitung und einer an den aufblasbaren Gegenstand anschließbaren Auslassleitung versehen.
Bei solchen Vorrichtungen ist der maximale Druck im System entweder durch den maximal erreichbaren Druck des Kompressors festgelegt, wobei der Maximaldruck dann bauartbedingt maßgeblich vom so genannten „Totvolumen“ des Zylinders abhängt, oder wird durch ein Druckbegrenzungsventil bestimmt.
Da mit den genannten Luftkompressoren während der Behebung einer Reifenpanne auch ein Dichtmittel in den Reifen gepresst wird, kann bei der Druckbegrenzung durch ein Überdruckventil in manchen Betriebszuständen durch Öffnen dieses Ventils Dichtmittel unter hohem Druck unerwünscht austreten und/oder in den Zylinder des Kompressors gelangen. Dieser Fall tritt z.B. ein, wenn das Reifenventil während der Befüllung mit Dichtmittel verstopft und sich im Luftkompressor so ein unzulässig hoher Druck aufbaut. Die bisher benutzten Begrenzungsventile öffnen dabei auf der Hochdruckseite und lassen einen Volumenstrom auf der Hochdruckseite aus dem System austreten. Wenn Dichtmittel auch nur in geringen Umfang in den Kompressor und die anschließenden Leitungen gelangt, können durch diesen Rückfluss entweder die Manometerfunktion oder auch das Auslassventil des Kompressors in seiner Funktion beeinträchtigt werden.
Eine solche Lösung zeigt die die DE 44 29 097 A1 . Dort ist eine Kompressoreinheit bzw. einen Kolbenverdichter mit einem im Stand der Technik üblichen Auslassventil offenbart, welches gleichzeitig das einzige „Überdruckventil“ für den Innenraum des Kompressors ist. Ein solches Auslassventil besteht aus einer federbelasteten Scheibe, welche eine Auslassbohrung des Verdichtungsraums im Zylinder abdeckt und bei entsprechendem Druck im Verdichtungsraum gegen die Feder abhebt. Abgesehen davon, dass ein solches Auslassventil für sehr hohe Öffnungsfrequenzen, d.h. für sehr schnell bewegte Kolbenkompressoren mit kurzem Hub, nur bedingt geeignet ist, ist es hier erforderlich, einen bestimmten Rohrlängenabstand zum Dichtmittelbehälter bzw. zur zugehörigen Verteilereinheit einzuhalten, um einen Rückfluss von Dichtmittel in den Kompressionsraum/Druckraum zu verhindern. Dies erhöht insgesamt die Baugröße von Vorrichtungen zum Abdichten und Aufpumpen aufblasbarer Gegenstände.
Wird in die Zuleitung zum geschädigten Reifen zur Verhinderung eines Dichtmittelrückfluss ein zusätzliches Rückschlagventil eingebaut, so verhindert dieses Rückschlagventil nachteiligerweise eine genaue Druckmessung in dem zu reparierenden Reifen.
Ein Totvolumen ist bei jedem Hubkolbenverdichter vorhanden, da ja der Kolbenboden im oberen Totpunkt einen gewissen und von Null verschiedenen Abstand zur Innenoberfläche des Zylinderkopfes haben muss. Bei einer „Druckbegrenzung“ durch ein entsprechend groß ausgelegtes Totluftvolumen, d.h. durch einen großen Abstand zwischen Kolbenboden und Innenoberfläche des Zylinderkopfes besteht die Gefahr eines Dichtmittelaustritts nicht, da keine Luft bzw. Luft/Dichtmittelgemisch in die Umgebung abgelassen wird. Ein entsprechend ausgelegtes Totluftvolumens im Kompressor vermindert jedoch dessen Effizienz und erfordert so einen unnötig großen bzw. teuren Kompressor zum Erreichen einer vorgegebenen Spezifikation.
Handelsübliche Pannensets zur Reifenabdichtung, die über einen Kleinkompressor verfügen, mit dessen Hilfe Reifen aufgepumpt werden können, nutzen zur Begrenzung des Maximaldruckes in der Regel also entweder das Auslassventil im Kompressionsraum oder aber ein Ventil in den in Strömungsrichtung dem Kompressionsraum nachgelagerten Leitungen, z. B. in der nachfolgenden Verteilereinheit, welches somit zwischen Auslassventil und Reifenventil bzw. zwischen Kompressor und Manometer angeordnet ist.
Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, eine Kompressoreinheit mit einem Hubkolbenverdichter bereitzustellen, bei der die Begrenzung des Maximaldrucks im Kompressionsraum bei gleichzeitiger Vermeidung von Dichtmittelrückfluß gewährleistet ist ohne die Effizienz des Verdichters zu beschränken, bei der ein plötzlich auf der Hochdruckseite aus dem System austretenden Volumenstrom vermieden wird und bei der bei einfacher Bauweise insgesamt die Gebrauchsdauer und Zuverlässigkeit des Kompressors erhöht wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Dabei weist die Kompressoreinheit einen mit dem Druck im Kompressionsraum in Verbindung stehenden elektrischen Druckschalter auf, wobei der Elektromotor über den Druckschalter ein- und ausschaltbar ist. So erfolgt eine zuverlässige elektrische/elektronische Maximaldruckbegrenzung für einen Luftkompressor, bei der zu keinem Zeitpunkt ein Luftstrom in die Umgebung des Kompressors abgeführt wird und trotzdem die Effizienz des Kompressors innerhalb seines Arbeitsbereiches nicht verringert wird. Es ist damit möglich, das Totvolumen des Zylinders zu verringern und trotzdem bei zu hohen Drücken sicher eine weitere Druckerhöhung auszuschließen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass das der der Druckschalter über eine Membran mit dem Kompressionsraum in Verbindung steht. Damit wird ein besonders direktes Ansprechen des Druckschalters erreicht.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Druckschalter mit dem Druck in der Auslassleitung des Hubkolbenverdichters in Verbindung steht. Dies kann die Bauweise des Hubkolbenverdichters vereinfachen, da lediglich einen kleine Bohrung zur Auslassleitung erforderlich wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Druckschalter im Zylinderkopf angeordnet, vorzugsweise im Zylinderkopf eingegossen ist. Auch dies vereinfacht die Bauweise des Hubkolbenverdichters im Sinne einer Integration von Bauteilen. Gleiches gilt für eine weitere vorteilhafte Ausbildung, die darin besteht, dass der Druckschalter im Manometer der Kompressoreinheit angeordnet ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Elektromotor über ein durch den Druckschalter elektrisch betätigtes Stellglied ein- und ausschaltbar ist, vorzugsweise über ein Relais. Dies ermöglicht z.B. in Verbindung mit einem Einschalttaster ein manuelles oder ebenfalls relaisgesteuertes Wieder-Einschalten des Kompressors über diesen Taster oder einen Schalter, sobald der Druckschalter zurückgeschaltet hat
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Druckschalter einen Drucksensor und einer Schaltelektronik aufweist, durch die der Schaltzeitpunkt bzw. der Schaltdruck einstellbar bzw. vorwählbar ist. Damit kann die Höhe des Schaltdrucks vorbestimmt und auch auf spezielle Ausführungen oder Baureihen angepasst werden.
Besonders geeignet ist solch eine Kompressoreinheit zur Anwendung mit einer Vorrichtung zum Abdichten und Aufpumpen aufblasbarer Gegenstände, insbesondere zum Abdichten und Aufpumpen von Kraftfahrzeugreifen, wobei sich vorteilhafterweise ein Pannenset zur Reparatur von Kraftfahrzeugreifen mit einer solchen Kompressoreinheit ausrüsten lässt.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die einzige Figur zeigt eine Kompressoreinheit 1 in einer tragbaren Druckluftquelle, welche einen durch einen Elektromotor 2 angetriebenen Hubkolbenverdichter 3 aufweist, wobei der Hubkolbenverdichter einen über ein Schubkurbelgetriebe 4 in einem Zylinder 5 oszillierend bewegten Kolben 6 beinhaltet, so dass Zylinder 5 und Kolben 6 einen Kompressionsraum begrenzen. Der Zylinder 5 ist ausgangsseitig durch einen Zylinderkopf 7 mit Auslassventil 8 verschlossen ist. Die Kompressoreinheit weist einen mit dem Druck im Kompressionsraum in Verbindung stehenden elektromechanischen Druckschalter 9 auf, der über elektrische Leitungen 10 den Elektromotor 2 bei Erreichen eine bestimmten Druckhöhe im Kompressionsraum, nämlich bei einem vorgegebenen Maximalwert P₀, ausschaltet und nach Absinken des Drucks unter diese Druckhöhe den Elektromotor wieder einschaltet.
Bei ausgeschaltetem Antriebsmotor kann der Druck im Kompressor nicht weiter steigen und es entweicht keine Luft aus dem System in die Umgebung, da das Auslassventil geschlossen ist. Sinkt der Druck wieder unter den Maximalwert P₀, wird der Motor 2 wieder eingeschaltet.
Bezugszeichenliste

1: Kompressoreinheit
2: Elektromotor
3: Hubkolbenverdichter
4: Schubkurbelgetriebe
5: Zylinder
6: Kolben
7: Zylinderkopf
8: Auslassventil
9: Druckschalter
10: Elektrische Leitung
11: Auslassleitung (Druck)
12: Manometer

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 4429097 A1 [0006]

Claims

Kompressoreinheit (1) in einer tragbaren Druckluftquelle, welche einen durch einen Elektromotor (2) angetriebenen Hubkolbenverdichter (3) aufweist, wobei der Hubkolbenverdichter einen über ein Schubkurbelgetriebe (4) in einem Zylinder (5) oszillierend bewegten Kolben (6) beinhaltet, so dass Zylinder und Kolben einen Kompressionsraum begrenzen, wobei der Zylinder (5) ausgangsseitig durch einen Zylinderkopf (7) mit Auslassventil (8) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoreinheit (1) einen mit dem Druck im Kompressionsraum in Verbindung stehenden elektrischen Druckschalter (9) aufweist und der Elektromotor (2) über den Druckschalter (9) ein- und ausschaltbar ist.
Kompressoreinheit nach Anspruch 1, bei der der Druckschalter (9) über eine Membran mit dem Kompressionsraum in Verbindung steht.
Kompressoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Druckschalter (9) mit dem Druck in der Auslassleitung (11) des Hubkolbenverdichters in Verbindung steht.
Kompressoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Druckschalter (9) im Zylinderkopf (7) angeordnet, vorzugsweise im Zylinderkopf eingegossen ist.
Kompressoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Druckschalter (9) im Manometer (12) der Kompressoreinheit angeordnet ist.
Kompressoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Elektromotor (2) über ein durch den Druckschalter elektrisch betätigtes Stellglied ein- und ausschaltbar ist, vorzugsweise über ein Relais.
Kompressoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Druckschalter einen Drucksensor und einer Schaltelektronik aufweist, durch die der Schaltzeitpunkt bzw. die Schaltdruckhöhe einstellbar ist.
Verwendung einer Kompressoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Abdichten und Aufpumpen von Kraftfahrzeugreifen.
Pannenset zur Reparatur von Kraftfahrzeugreifen mit einer Kompressoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7.