EP0141172A2 - Einrichtung zur Energieinsparung bei Kompressoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Einrichtung zur Energieinsparung bei Kompressoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge Download PDF

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EP0141172A2
EP0141172A2 EP84110719A EP84110719A EP0141172A2 EP 0141172 A2 EP0141172 A2 EP 0141172A2 EP 84110719 A EP84110719 A EP 84110719A EP 84110719 A EP84110719 A EP 84110719A EP 0141172 A2 EP0141172 A2 EP 0141172A2
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EP
European Patent Office
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throttle
compressor
pressure
line
control
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP84110719A
Other languages
English (en)
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EP0141172A3 (de
Inventor
Dieter Spurny
Jakob Theiss
Hans Unger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse AG
Original Assignee
Knorr Bremse GmbH
Knorr Bremse AG
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Publication date
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Publication of EP0141172A3 publication Critical patent/EP0141172A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/22—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves
    • F04B49/225—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves with throttling valves or valves varying the pump inlet opening or the outlet opening

Definitions

  • the invention relates to a device for saving energy in compressors, in particular in motor vehicles.
  • Compressors are used to generate compressed air, for example to generate compressed air in motor vehicles and stationary systems. When used in motor vehicles, they are generally connected to a pressure regulator which serves to regulate the operating pressure in the storage containers. Such pressure regulators have the effect that the air conveyed by the compressor can be blown out into the open via a regulator connection when the pressure in the storage container has risen to a previously / determined, adjustable switch-off pressure. In the so-called shutdown phase, when the air conveyed by the compressor is blown outside, the compressor generally continues to operate with undiminished performance, i.e. energy is unnecessarily used to drive the compressor.
  • the object of the present invention is to provide a device for energy saving in compressors which is structurally less complex and which nevertheless allows energy to be saved while the compressor is running, that is to say without the compressor being switched off.
  • the device has a simple mode of operation, ie energy can be saved with minimal construction effort if the compressor is operating in the shutdown phase, ie if the pressure line of the compressor blows outside against atmospheric pressure. Since the amount of air sucked in via the inlet valve during the switch-off phase can be reduced considerably by the throttle device, only a comparatively small amount of air is compressed during the compression of the compressor, ie the motor drive of the compressor is largely relieved.
  • the pressure from the pressure chamber of the compressor is preferably used as the control pressure for the throttle, but a pressure from an additional pressure source can also be used for this.
  • control pressure acts in such a way that it moves the throttle into the open position during normal operation of the compressor, ie when there is a predetermined working pressure in the pressure chamber of the compressor; in the switch-off phase, the pressure in the pressure chamber drops essentially to atmospheric pressure as a result of the blow-off, so that the spring acting counter to the control pressure on the throttle is able to shift the latter into the throttle effective position. In this Only a small amount of air is admitted into the suction chamber of the compressor in the effective position of the throttle.
  • the invention is explained below using an exemplary embodiment with reference to the single drawing.
  • the drawing shows a partial sectional view of a cylinder head of a compressor with the energy saving device arranged thereon according to the invention.
  • a cylinder head 1 of a compressor in which the device for energy saving is realized.
  • a seat plate 5 is provided with a known inlet valve 7 and an outlet valve 9.
  • the cylinder head 1 delimits a pressure chamber 11 and a suction chamber 13 relative to the seat plate 5.
  • An inlet line 15 opens into the suction chamber 13, while a pressure connection 17 for connection to a compressed air line and a further connection 19 branch off from the pressure chamber 11.
  • the connection 19 is connected to a control line 21 which opens into a control connection 23; this is located at the end of the inlet line 15 within a housing 25 arranged in an extension of the line, within which a throttle 27 is displaceably guided.
  • the throttle 27 acts with its left end 29, as shown, with respect to the opening 31 opening into the suction space 13 at the left end of the housing 25, such that the cross section of the opening 31 is reduced or enlarged when the throttle is moved relative to the housing.
  • the upper partial sectional view of the housing 25 shows that position of the throttle, in which has a large opening cross section, while the lower partial sectional view shows the position of the throttle in which it almost blocks the cross section of the opening 31.
  • the throttle 27 is acted on the one hand by the compressed air of the control line 21 and on the other hand by a spring 33.
  • the control connection 23 opens into a pressurizing chamber 35 and acts on a surface of the throttle in such a way that the throttle is moved to the left when pressurized against the force of the spring 33 (upper partial sectional view of the housing 25), while relieving pressure in the control connection 23 the spring 33 is able to move the throttle to the right (lower partial sectional view of the housing 25).
  • the amount of air which enters the suction chamber 13 from the inlet line 15 is regulated by the above-described displacement of the throttle. In the so-called pumping phase of the compressor, the pressure generated thereby acts on the throttle and shifts it to the left, i.e.
  • the passage cross section of the opening 31 for the intake air is large.
  • the passage cross-section for the intake air is throttled, i.e. kept small, since the throttle is increasingly shifted to the right by the spring 33 due to the above-mentioned pressure reduction in the control line 21.
  • air is not unnecessarily sucked in, compressed with the aid of the compressor and then blown off, so that up to about 30% of the energy consumption when driving the compressor can be saved.
  • the suction chamber located in the cylinder head is connected to an inlet line, at the end of which a throttle is displaceably guided in the region of the inlet opening of the compressor.
  • the throttle is clamped by a spring or comparable tensioning device in the direction of its throttle position, in which the smallest flow rate is in the inlet line; the throttle can also be acted upon by a control pressure against the action of the spring, which can move the throttle in the open position.
  • the control pressure is brought into effect via a control line on an active surface of the throttle.
  • the control line carrying the control pressure is connected to the pressure chamber of the compressor; it can also be connected to the pressure line of the compressor carrying the pressure of the pressure chamber.
  • the control line can also carry a control pressure from an additional control pressure source.

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Abstract

@ Bei einem Kompressor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, ist der im Zylinderkopf (1) befindliche Saugraum (13) an eine Einlaßleitung (15) angeschlossen, an deren Ende im Bereich der Einlaßöffnung des Kompressors eine Drossel (27) verschiebbar geführt ist. Die Drossel (27) wird durch eine Feder (33) oder vergleichbare Spanneinrichtung in Richtung ihrer Drosselposition verspannt, in welcher kleinster Mengendurchsatz in der Einlaßleitung besteht; die Drossel ist zusätzlich entgegen der Wirkung der Feder (33) durch einen Steuerdruck beaufschlagbar, weicher die Drossel in geöffnete Lage zu verschieben vermag. Der Steuerdruck wird über eine Steuerleitung (21) an einer Wirkfläche der Drossel zur Wirkung gebracht. Die den Steuerdruck führende Steuerleitung ist an den Druckraum (11) des Kompressors angeschlossen; sie kann auch an die den Druck des Druckraums führende Druckleitung des Kompressors angeschlossen sein. Die Steuerleitung kann auch einen Steuerdruck einer zusätzlichen Steuerdruckquelle führen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Energieeinsparung bei Kompressoren, insbesondere in Kraftfahrzeugen.
  • Kompressoren werden zur Drucklufterzeugung verwendet, so zur Erzeugung von Druckluft in Kraftfahrzeugen und stationären Anlagen. Bei Verwendung in Kraftfahrzeugen sind sie im allgemeinen an einen Druckregler angeschlossen, welcher zur Regulierung des Betriebsdruckes in den Vorratsbehältern dient. Derartige Druckregler bewirken, daß die vom Kompressor geförderte Luft über einen Regleranschluß ins Freie abblasen kann, wenn der Druck im Vorratsbehälter auf einen vorher/bestimmten, einstellbaren Abschaltdruck angestiegen ist. In der sog. Abschaltphase, wenn die vom Kompressor geförderte Luft ins Freie abgeblasen wird, arbeitet der Kompressor im allgemeinen mit unverminderter Leistung weiter, d.h. es wird unnötigerweise Energie zum Antrieb des Kompressors verbraucht.
  • Es sind bereits Anlagen geschaffen worden, bei welchen der Antrieb des Kompressors während der Abschaltphase mittels einer Kupplung ausgekuppelt wird, d.h., daß der Kompressor während der Abschaltphase zum Stillstand kommt. Die Kupplung wird vorzugsweise vom Druck im Vorratsbehälter beaufschlagt, d.h., daß die Kupplung druckabhängig ausrückt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zur Energieeinsparung bei Kompressoren zu schaffen, welche baulich weniger aufwendig ist und welche es dennoch gestattet, bei laufendem Kompressor, also ohne Abschaltung desselben, Energie einzusparen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1.
  • Die Einrichtung ist von einfacher Wirkungsweise, d.h., mit minimalem baulichen Aufwand kann Energie eingespart werden, wenn der Kompressor in der Abschaltphase arbeitet, wenn also die Druckleitung des Kompressors gegen atmosphärischen Druck ins Freie bläst. Da durch die Drosseleinrichtung die während der Abschaltphase über das Einlaßventil angesaugte Luftmenge beträchtlich reduzierbar ist, wird während der Kompression des Kompressors nur eine vergleichbar kleine Menge von Luft verdichtet, d.h., der motorische Antrieb des Kompressors ist weitgehend entlastet. Vorzugsweise wird der Druck aus dem Druckraum des Kompressors als Steuerdruck für die Drossel verwendet, es kann jedoch auch ein Druck einer zusätzlichen Druckquelle hierzu verwendet werden. Im allgemeinen wirkt der Steuerdruck derartig, daß er die Drossel während des normalen Betriebs des Kompressors in die geöffnete Lage verschiebt, d.h. dann, wenn im Druckraum des Kompressors ein vorbestimmter Arbeitsdruck herrscht; in der Abschaltphase sinkt der Druck im Druckraum infolge des Abblasens im wesentlichen auf Atmosphärendruck herab, so daß die entgegengesetzt zum Steuerdruck an der Drossel wirkende Feder diese in die Drosselwirkposition zu verschieben vermag. In dieser Wirkposition der Drossel wird nur eine geringe Menge von Luft in den Saugraum des Kompressors eingelassen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die einzige Zeichnung erläutert. Die Zeichnung gibt in Teilschnittansicht einen Zylinderkopf eines Kompressors mit der daran angeordneten Einrichtung zur Energieeinsparung gemäß der Erfindung wieder.
  • In der Zeichnung ist ein Zylinderkopf 1 eines Kompressors dargestellt, bei welchem die Einrichtung zur Energieeinsparung verwirklicht ist.Bei dem Zylinderkopf 1 und dem Zylindergehäuse 3 ist eine Sitzplatte 5 mit einem an sich bekannten Einlaßventil 7 und einem Auslaßventil 9 vorgesehen. Der Zylinderkopf 1 begrenzt gegenüber der Sitzplatte 5 einen Druckraum 11 und einen Saugraum 13. In den Saugraum 13 mündet eine Einlaßleitung 15, während vom Druckraum 11 ein Druckanschluß 17 zur Verbindung mit einer Druckluftleitung und ein weiterer Anschluß 19 abzweigen. Der Anschluß 19 ist mit einer Steuerleitung 21 verbunden, die in einen Steueranschluß 23 mündet; dieser befindet sich am Ende der Einlaßleitung 15 innerhalb eines in Verlängerung der Leitung angeordneten Gehäuses 25, innerhalb welcher eine Drossel 27 verschiebbar geführt ist. Die Drossel 27 wirkt mit ihrem gemäß Darstellung linken Ende 29 gegenüber der am linken Ende des Gehäuses 25 in den Saugraum 13 mündenden Öffnung 31, derart, daß der Querschnitt der Öffnung 31 bei Relativverschiebung der Drossel zum Gehäuse verkleinert oder vergrößert wird. In der Darstellung gibt die obere Teilschnittansicht des Gehäuses 25 diejenige Position der Drossel wieder, in welcher ein großer öffnungsquerschnitt besteht, während die untere Teilschnittansicht diejenige Position der Drossel wiedergibt, in welcher diese den Querschnitt der Öffnung 31 nahezu sperrt.
  • Die Drossel 27 wird einerseits durch die Druckluft der Steuerleitung 21 und andererseits durch eine Feder 33 beaufschlagt. Gemäß Darstellung mündet der Steueranschluß 23 in einen Beaufschlagungsraum 35 und wirkt in diesem an einer Fläche der Drossel ein, derart, daß die Drossel bei Druckbeaufschlagung gegen die Kraft der Feder 33 nach links gerichtet verschoben wird (obere Teilschnittansicht des Gehäuses 25), während bei Druckentlastung im Steueranschluß 23 die Feder 33 die Drossel nach rechts gerichtet zu verschieben vermag (untere Teilschnittansicht des Gehäuses 25). Durch die vorbeschriebene Verschiebung der Drossel wird diejenige Luftmenge geregelt, welche von der Einlaßleitung 15 her in den Saugraum 13 gelangt. In der sog. Pumpphase des Kompressors wirkt der hierbei erzeugte Druck auf die Drossel ein und verschiebt diese nach links gerichtet, d.h., der Durchgangsquerschnitt der Öffnung 31 für die Ansaugluft ist groß. In der sog. Abblasphase, wenn die vom Kompressor geförderte Luft über den Druckregler o.dgl. nachgeschaltete Einrichtung in die Atmosphäre abgeleitet wird, wird der Durchgangsquerschnitt für die Ansaugluft gedrosselt, d.h. kleingehalten, da die Drossel infolge des vorbeschriebenen Druckabbaues in der Steuerleitung 21 in zunehmendem Maße durch die Feder 33 nach rechts gerichtet verschoben wird. In der Abblasphase wird somit nicht unnötigerweise Luft angesaugt, mit Hilfe des Kompressors verdichtet und nachfolgend abgeblasen, so daß bis zu etwa 30 % des Energieverbrauchs beim Antrieb des Kompressors eingespart werden können.
    • Kurzfassung
  • Bei einem Kompressor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, ist der im Zylinderkopf befindliche Saugraum an eine Einlaßleitung angeschlossen, an deren Ende im Bereich der Einlaßöffnung des Kompressors eine Drossel verschiebbar geführt ist. Die Drossel wird durch eine Feder oder vergleichbare Spanneinrichtung in Richtung ihrer Drosselposition verspannt, in welcher kleinster Mengendurchsatz in der Einlaßleitung besteht; die Drossel ist zusätzlich entgegen der Wirkung der Feder durch einen Steuerdruck beaufschlagbar, welcher die Drossel in geöffnete Lage zu verschieben vermag. Der Steuerdruck wird über eine Steuerleitung an einer Wirkfläche der Drossel zur Wirkung gebracht. Die den Steuerdruck führende Steuerleitung ist an den Druckraum des Kompressors angeschlossen; sie kann auch an die den Druck des Druckraums führende Druckleitung des Kompressors angeschlossen sein. Die Steuerleitung kann auch einen Steuerdruck einer zusätzlichen Steuerdruckquelle führen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1 Zylinderkopf
    • 3 Zylindergehäuse
    • 5 Sitzplatte
    • 7 Einlaßventil
    • 9 Auslaß
    • 11 Druckraum
    • 13 Saugraum
    • 15 Einlaßleitung
    • 17 Druckanschluß
    • 19 Anschluß
    • 21 Steuerleitung
    • 23 Steueranschluß
    • 25 Gehäuse
    • 27 Drossel
    • 29 Ende
    • 31 Öffnung
    • 33 Feder
    • 35 Beaufschlagungsraum

Claims (5)

1. Einrichtung zur Energieeinsparung bei Kompressoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch eine im Einlaß des Kompressors angeordnete, durch einen Steuerdruck beaufschlagbare Drosseleinrichtung.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung aus einer durch eine Feder (33) in Drosselposition verspannten Drossel (27) besteht, welche gegenüber der in den Saugraum (13) des Kompressors mündenden Einlaßöffnung wirkt, und daß der Steuerdruck entgegen der Wirkung der Feder (33) an einer Beaufschlagungsfläche der Drossel angreift, derart, daß die Drossel (27) durch den Steuerdruck entgegen der Verspannung der Feder (33) in geöffnete Lage verschiebbar ist.
3. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel längsverschieblich in einem Gehäuse (25) geführt ist, daß das Gehäuse in die in den Saugraum des Kompressors führende Einlaßöffnung eingesetzt ist, daß an dem der Einlaßöffnung entgegengesetzten Ende des Gehäuses die vorzugsweise an einen Luftfilter angeschlossene Einlaßleitung (15) angeschlossen ist, daß an dem von der Einlaßöffnung des Kompressors abgewandten Ende der Drossel diese eine unter Abdichtung gegenüber der Gehäuseinnenwand geführte Beaufschlagungsfläche aufweist, und daß die den Steuerdruck führende Steuerleitung (21) im Bereich der Beaufschlagungsfläche der Drossel in das Gehäuse mündet.
4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung an den Druckraum (11) des Kompressors angeschlossen ist.
5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (21) außerhalb des Kompressors an die Druckleitung desselben angeschlossen ist.
EP84110719A 1983-09-09 1984-09-07 Einrichtung zur Energieinsparung bei Kompressoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge Withdrawn EP0141172A3 (de)

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DE19833332619 DE3332619A1 (de) 1983-09-09 1983-09-09 Einrichtung zur energieeinsparung bei kompressoren, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

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Inventor name: UNGER, HANS

Inventor name: SPURNY, DIETER