DE3001034A1

DE3001034A1 - Einrichtung zur erzeugung von druckluft

Info

Publication number: DE3001034A1
Application number: DE19803001034
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Wilhelm 3050 Wunstorf Pape; Ing.(grad.) Wolfgang 3008 Garbsen Pohl
Original assignee: Wabco Fahrzeugbremsen GmbH
Current assignee: Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH
Priority date: 1980-01-12
Filing date: 1980-01-12
Publication date: 1981-07-16
Also published as: FR2473648A1; GB2070698A; GB2070698B

Description

Hanaover_s den 9. 1. 1980 WP 1/80 B./Vi

WABCO Pahrzeugbremsen GmbH, .Haanover

Einrichtung zur Erzeugung von Druckluft

Die Erfindung betrifft eine Drucklufterzeugeranlage, insbesondere in Pahrzeug-Druckluftbremsanlagenj, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die max. Druckhöhe in einer Druoklufterseugeranlage wird in der Regel durch den Abschaltdruck eines Druckreglers oder bei Verwendung eines selbststabilisierenden Luftpressers durch den Stabilislerungsdruok des Luftpressers bestimmt, wobei der Stabilisierungsdruck durch das Verhältnis von Hubvolumen zum schädlichen Raum, d.h. dem verbleibenden Totraum oberhalb des Kolbens bei dessen höchster Stellung bestimmt ist.

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In der von der Pa. WABCO Fahrzeugbremsen GmbH veröffentlichten Broschüre "Aus unserer Entwicklung 1971" sind unter der Überschrift "Neuentwicklungen" auf den Seiten 1 bis 10 selbststabilisierende Luftpresser beschrieben. In diesen Luftpressern wird in üblicher Weise bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens das angesaugte Luftvolumen verdiohtet, und es wird solange Luft gefördert, wie der Kompressionsdruck im Zylinder den jeweiligen Gegendruck in der Anlage bzw. im Behälter überschreitet. Bei weiterer Bewegung des Kolbens erfolgt kein Ausschub der Luft, sobald konstanter Gegendruck ansteht, d.h. der Verdichtungsenddruck auoh in der vom Luftpresser gespeisten Anlage erreicht ist. Läßt man nun die Anlage ohne Luftentnahme und Umschalten auf "Leerlauf" weiterlaufen, so findet bei Jedem Verdichtungshub keine Druckerhöhung im Behälter mehr statt, d.h. der Zustand der Stabilisierung bzw. der Stabilisierungsdruck ist erreicht. In diesem Zustand wird fast keine Arbeit mehr geleistet, da die Verdichtungsarbeit durch Expansionsarbeit zurückgewonnen wird, d.h. der Vorratsdruck verschließt das Druckventil und die im Zylinder befindliche Luft wird im ständigen Wechsel expandiert und komprimiert. Lediglich mechanische Reibarbeit und Luftverluste müssen aufgebracht bzw. ergänzt werden. Bei den selbststabilisierenden Luftpressern wird bisher das Prinzip der Liefergrad-Verschlechterung angewandt, indem durch eine gezielte Verlängerung des Zylinders oder allgemein gesagt, durch eine Verschlechterung des Verdichtungsverhältnisses ein Enddruck erzielt wird, bei dem keine Luft mehr in die Vorratsbehälter befördert wird.

Dabei ergeben sioh neben einer verlängerten Bauweise des Zylinders und der dadurch hervorgerufenen Liefergrad-Verschlechterung relativ lange Auffüllzeiten. Abhilfe könnte

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JAP.QRlGlNAL

■bekannterweise der Einbau eines Druckreglers schaffen ₉ welcher "bei Erreichen eines bestimmten Druckes den Luftpresser auf Leerlauf schaltet, dabei würde als Gegendruck nicht mehr das verdichtete Voluaen eines geschlossenen Leitungssystems entgegenstehen, sondern der Luftpreeser würde über einen zeitweise freigegebenen Rohrquerschnitt gegen den Atmosphärendruck ins Freie fördern. Allerdings würde bei Hochdruckanlagen das Problem der mit einem höheren Abschaltdruck einhergehenden stark steigenden Druckstutzentemperatur auftreten, welches mit selbststabilisierenden Luftpressern befriedigend gelöst ynirde«

Diese Hochdruckanlagen-Lösung ist außerdem kostenaufwendig und beim Abschalten der Luftförderung bzw«, beim Umschalten in die Atmosphäre infolge Entspannung des Restdruckes mit unangenehmen Geräuschen verbunden, was vor allem bei Hochdruckanlagen störend in Erscheinung tritt»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde₉ eine Drucklufterzeugeranlage der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die geschilderten Nachteile sowohl des selbststabilisierenden Luftpressers als auch des mittels Druckregler geregelten Luftpressers weitgehendst vermeidet und zugleich über die erwähnten Vorteile der beschriebenen Systeme verfügt.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Durch die vom Zuschaltventil erst nach Erreichen des Betriebsdruckes gesteuerte Hinzusohaltung eines zusätzlichen Si?h$draumes, welches außerhalb des Zylinders liegt, werden bis zur Einschaltung dieses zusätzlichen Schadraumes die Vorratsbehälter mit den bestmöglichen Diohtungsverhältnis aufgefüllt.

■ 130029/0225 BAD ORiGiNAL

Die anschließend bewußt in Kauf genommene abrupte Verschleohterung des Verdichtungsverhältnisses führt zu deffi in diesem Zeitpunkt gewünschten Selbststabilisierungseffekt, was vor allem Hochdruckanlagen zugute kommt.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen, welche in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 das Schema einer Drucklufterzeugeranlage mit einem Schadraum-Zuschaltventil

Pig. 2 das Schema derselben Drucklufterζeugeranlage mit einem Zuschaltventil für den Schadraum in anderer Bauart.

Die Drucklufterzeugeranlage nach Fig. 1 besteht aus einem Luftpresser 1 und aus einem Druckluftbehälter 2, zwischen welchem ein Schadraum-Zuschaltventil 3 geschaltet ist. Ein im Gehäuse 4 des Zuschaltventils 3 angeordneter Kolben 5 ist über einen Anschluß 7 und eine Leitung 6 mit dem Druck des Vorratsbehälters 2 beaufschlagbar. Eine Verjüngung des Kolbens 5 bildet mit der Wand des Gehäuses 4 einen ringförmigen Raum 8, welcher in unterer Stellung des Kolbens 5 über eine Steuernut 9t einen Anschluß 10 und eine Leitung 12 mit dem Sohadraum 11 (Verdichtungsraum) des Luftpressers 1 in Verbindung steht. Ringdichtungen 13 und 14 des Kolbens 5 dichten den Raum 8 zum Anschluß 7 hin ab, während eine Ringdichtung 15 als Abdich-

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tung zwischen dem Raum 8 und der Steuernut 9 "bzw. dem Anschluß 10 vorgesehen ist. Unterhalb des Kolbene 5 befindet sich eine auf Druck "beanspruchte Feder 16, deren Spannung einer Abwärtsbewegung des Kolbens 5 entgegengerichtet ist.

Der die Feder 16 aufnehmende Raum 17 ist mit einer Entlüftungsöffnung 18 versehen«, Eine v/eitere Ringdichtung 19 dichtet die Steuernut 9 bzw, den Anschluß 10 zum Raum 17 bzw. zur Atmosphäre hin ab. Bei Erreichen des gewünschten Betriebsdruckes im Behälter 2 überwindet dieser Druck durch Beaufschlagung des Kolbens 5 (Fläche 19) die Spannung der Feder 16. Der Kolben 5 bewegt sich dann nach unten ₉ und zwar so weit, daß die Dichtung 15 in den Bereich der Steuernut 9 kommt. Somit ergibt sich dann über den An« Schluß 10 und die Leitung 12 eine Yerbindung zwischen dem Raum 8 und dem Sohadraum 11 bzw. einem hierfür vorgesehenen Anschluß 20.

Auf diese Weise tritt eine Vergrößerung des Schadraumes des Luftpressers 1 in der oberen Stellung des Luftpresser-Kolbens 21 ein, was zur Folge hat, daß nunmehr ein bestimmtes Verhältnis von Hubvolumen zum schädlichen Raum besteht, das den Stabilisierungsdruck bestimmt. Dies hat zur Folge, daß die Luftförderung des Luftpressers unterbrochen 1st und das Auslaßventil bzw. Druckventil 22 des Luftpressers als Rückschlagventil wirkt. Fällt infolge Luftverbrauch der Druck im Vorratsbehälter 2 ab, so schiebt die Kraft der Feder 16 den Kolben 5 wieder so weit nach oben, daß der Dichtring 15 die Verbindung 9, 10, 12 zum Luftpresser 1 wieder aufhebt und der Raum 8 in die Atmosphäre über eine Öffnung 23 entlüftet.

Um zu verhindern, daß in der unteren Stellung des Kolbens 5_S in welcher der Raum 8 mit dem Schadraum 11 verbunden ist,

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der Dichtring 15 im Bereich der Steuernut 9 mit dem Gehäuse 4 in Berührung bleibt, was bei Platterbewegungen des Kolbens 5 zu einem schnellen Verschleiß des Dichtringes 15 führen könnte, ist die gegen die Spannung der Feder 16 gerichtete Kolbenringfläche 24 des Raumes 8 geringfügig größer als die gegenüberliegende Ringfläche 25t so daß der sich nach Verbindung des Raumes 8 mit dem Schadraum 11 aufbauende Druck den Kolben 5 minimal nach unten bewegt und die Berührung zwischen dem Dichtring 15 und dem Gehäuse 4 im Bereich der Steuernut 9 sich löst.

Das in Pig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel enthält dieselben Bezugszeichen wie das der Pig. 1, wenn die angezogenen Bauteile in beiden Ausführungen gleich sind. Die aufgrund eines neben der Zylinderbohrung des Kolbens 5 a angeordneten Zusatzvolumens zwangsläufig geänderten Bauteile sind neben den gleichen Bezugszahlen mit dem Index a versehen.

Es ist zu erkennen, daß das Zusatzvolumen 26 durch eine separate Gehäuse bohrung gebildet ist und mittels einer Gehäusebohrung 27 mit dem Ringraum 8 a des Kolbens 5 a in Verbindung steht. Die Fläche 24 a des Kolbens 5 a bildet hler die Fläche, deren Beaufschlagung die Dichtung 15 aus dem Berührungsbereich mit dem Gehäuse 3 a im Bereich der Steuernut 9 löst.

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Leerseite

Claims

Hannover, den 9. 1. 1980 W 1/80 B. /Yi WABOO Fahrzeugbremsen GmbH, Hannover Patentansprüche

1. Einrichtung zur Erzeugung von Druckluft, insbesondere für Fahrzeug-Druckluftbremsanlagen, welche folgende Merkmale umfaßt:

a) für die Drucklufterzeugung ist ®ia Kolben-Kompressor (1) vorgesehen;

b) für die Druokluftbevorratung ist mindestens ein mit dem Kolben-Kompressor (1) über dessen Druckanschluß (28) verbundener Vorratsbehälter (2) vorgesehen,

gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

c) es sind vom Betriebsdruck gesteuerte Zusohaltmlttel (3) vorgesehen, welche das über dem Kolben (21)

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des Luftpressers (1) in dessen oberer Iotpunktsteilung verbleibende Schadraumvolumen (11) bei Erreiohen eines vorgewählten max. Betriebsdruckes bzw. Behälterdruckes vergrößern.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal;

die Zuschaltmittel bestehen aus einem Ventil, über das das Schadraumvolumen des luftpressers mit einem zusätzlichen Raum verbindbar ist.

3. Einrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dessen Zusohaltmittel zur Vergrößerung des Schadraumes (11) aus einem Schaltventil (3) besteht, welches durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:

a) ein in einem Zylindergehäuse (4-) angeordneter, vom Betriebsdruck bzw. vom Druck des Vorratsbehälters (2) beaufschlagbarer Kolben (5) bildet das Schaltglied des Schaltventils (3);

b) eine Verjüngung des Kolbens (5) bildet einen von der Zylinderwand des Gehäuses (4) begrenzten ringförmigen Raum (8);

o) eine Feder (16) ist derart zwischen dem Kolben (5) und dem Gehäuse (4) des Schaltventils (3) angeordnet, daß deren kraft dem auf den Kolben (5) wirkenden Sohaltdruck entgegengerichtet ist;

d) der ringförmige Raum (8) ist in der die Kraft der feder (16) überwindenden Zuschaltstellung des Kolbens (5) über eine Ringnut (9) des Gehäuses (4)

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und über eine Gehäuseöffnung (10) als Zusatzvolumem mit dem Sch&draum (11) des Luftpreasers (1) verbind= bar.

4. Einrichtung naoh Ansprüchen 1 bia 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Dichtringe (13, 14) des Kolbens (5) dichten den ringförmigen Raum (8) zur Beaufschlagungsöffnung (7) des Kolbens (5) hin ab;

b) ein Dichtring (15) des Kolbens (5) bildet in Ruhestellung des Kolbens (5) eine Abdichtung zwischen dem ringförmigen Raum (8) und der Ringnut (9) bzw. der Gehäuseöffnung (10)j

c) ein Dichtring (19) des Kolbens (5) bildet eine Abdichtung zwischen der Ringnut (9) bzw. der Gehäuseöffnung (10) und dem die Feder (16) aufnehmenden Raum (17)·

5. Einrichtung naoh Ansprüchen 3 und 4, gekennzeichnet durch folgendes Merkmali

eine weitere öffnung (18) ist als Entlüftung des die Feder (16) aufnehmenden Raumes (17) vorgesehen,

6. Einrichtung naoh Ansprüchen 3 und 4» gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

eine dritte öffnung (23) ist als Entlüftung des ringförmigen Raumes (8) in Ruhestellung des Kolbens (5) vorgesehen.

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7. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

die in Schaltrichtung des Kolbens (5) beaufschlagbare Ringfläche (24) des ringförmigen Raumes (8) ist größer als die gegenüberliegende Ringfläche (25).

8. Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal;

das Zusatzvolumen zum Schadraumvolumen (11) des Luftpressers (1) wird aus dem ringförmigen Raum (8 a) und einer separaten Gehäusebohrung (26) über eine Bohrung (27) gebildet.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal;

die Zuschaltmittel (3) sind an das Gehäuse (4) des Iiuftpressers (1) anflanschbar.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmalt

die Zusohaltmittel (3) sind in das Gehäuse (4) des Iiuftpressers (1) integriert.

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