Vorrichtung zum Fördern eines Gases Device for conveying a gas
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern eines Gases nach den Merkmale des Oberbegriffs der unabhängigen Ansprüche 1 und 2.The invention relates to a device for conveying a gas according to the features of the preamble of the independent claims 1 and 2.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Aus DE 10 2004 042 911 A1 ist eine Vorrichtung zum Fördern eines Gases aus einem Druckraum, insbesondere in einem Behälter zum Ausbringen eines Dichtmittels aus diesem Behälter in einen Reifen eines Fahrzeugs und zum Aufpumpen des Reifens bekannt. An dem dort offenbarten Dichtmittelbehälter ist ein Kompressor anschliessbar. Dieser Kompressor kann auch als Membrankompressor ausgebildet sein, der im Dichtbehälter vorhandene Luft komprimiert, um Dichtmittel aus dem Dichtmittelbehälter zu pressen. Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist, dass durch die Komprimierung die Luft erhitzt wird,
aber nicht entsprechend abgekühlt oder abgeführt werden kann. Diese Überhitzung kann zu einem Versagen der Membranpumpe führen. Ferner ist auch nachteilig, dass die Membranpumpeπvorrichtung im Wesentlichen einstückig mit dem Dichtbehälter ausgebildet ist und nicht leicht ausgetauscht werden kann. Wenn beispielsweise der Dichtbehälter leer ist, kann die Membranvorrichtung nur schwer mit einem neuen Dichtbehälter kombiniert werden, was insbesondere nicht besonders umweltverträglich ist.From DE 10 2004 042 911 A1 a device for conveying a gas from a pressure chamber, in particular in a container for dispensing a sealant from this container into a tire of a vehicle and for inflating the tire is known. At the disclosed there sealant container, a compressor can be connected. This compressor may also be designed as a diaphragm compressor which compresses air present in the sealing container in order to press sealing means out of the sealant container. A disadvantage of this embodiment is that the air is heated by the compression, but can not be cooled or discharged accordingly. This overheating can lead to failure of the diaphragm pump. Furthermore, it is also disadvantageous that the Membranpumpeπvorrichtung is substantially integrally formed with the sealing container and can not be easily replaced. For example, if the sealing container is empty, the membrane device can be difficult to combine with a new sealing container, which is particularly not environmentally friendly.
AUFGABETASK
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung zum Fördern eines Gases zu schaffen, die sowohl umweltverträglich ist, als auch eine Überhitzung der Fördervorrichtung verhindert, sehr einfach aufgebaut ist und klein gehalten werden kann.An object of the invention is therefore to provide a device for conveying a gas, which is both environmentally friendly, as well as prevents overheating of the conveyor, is very simple and can be kept small.
LÖSUNG DER AUFGABESOLUTION OF THE TASK
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst, durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils der unabhängigen Ansprüche 1 und 2.The object of the invention is achieved by the features of the characterizing part of the independent claims 1 and 2.
Dadurch, dass die Dichtung durch eine Hin- und Herbewegungsrichtung des Kolbens ihre Dichteigenschaften ändert, ist es möglich, dass dem Kolben ausreichend Luft zum Komprimieren und zum Kühlen des Kolbens zugeführt werden kann.Characterized in that the seal by a reciprocating direction of the piston changes its sealing properties, it is possible that the piston sufficient air for compressing and cooling of the piston can be supplied.
Ferner wird die oben dargelegte Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Fördern eines Gases gelöst, dadurch dass dem Kolben ein Getriebeelement zugeordnet ist, das eine rotierende Bewegung einer Antriebswelle eines Antriebs in eine oszillierende Bewegung wandelt.Further, the above object is achieved by a device for conveying a gas, characterized in that the piston is associated with a transmission element which converts a rotary movement of a drive shaft of a drive in an oscillating movement.
Die einfache und dennoch effektive Ausgestaltung des Getriebeelements, das als Rotationswandlers wirkt, ermöglicht, dass der Kolben auf einfache und
dennoch effektive Weise oszillierend hin und her bewegbar angetrieben werden kann. Dies erfordert keinen komplizierten Aufbau, sondern eher wenige Bauteile, die leicht mit verschiedenen Antriebselementen kombiniert werden können. Beispielsweise kann der Antrieb ein Elektromotor sein, es sind jedoch auch andere Antriebe vorstellbar. Wesentlich ist nur, dass das Antriebselement eine Abtriebswelle hat, an der das Getriebeelement drehfest angebracht werden kann.The simple yet effective design of the transmission element, which acts as a rotation converter, allows the piston to simple and nevertheless, it can be driven in an oscillating manner to move back and forth in an effective manner. This requires no complicated structure, but rather few components that can be easily combined with different drive elements. For example, the drive may be an electric motor, but other drives are also conceivable. It is only essential that the drive element has an output shaft to which the transmission element can be mounted rotationally fixed.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtung eine Dichtlippe, die an einem Druckzylinder abdichtend anliegen kann. Es sind jedoch auch andere Dichtungsarten vorstellbar, wesentlich ist hierbei nur, dass die Dichtung derart flexibel und elastisch ausgebildet ist, dass diese in einer Aufwärtsbewegung des Kolbens abdichtend wirkt und in einer Abwärtsbewegung des Kolbens die Dichtwirkung lösen kann, so dass Luft am Kolben vorbeiströmen kann.In a preferred embodiment, the seal is a sealing lip which may abut sealingly against a printing cylinder. However, other types of seals are conceivable, it is only essential that the seal is so flexible and elastic that it acts sealingly in an upward movement of the piston and in a downward movement of the piston can solve the sealing effect, so that air can flow past the piston ,
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtung eiπstückig mit dem Kolben ausgebildet. D.h., dass der Kolben und die Dichtung aus demselben Material hergestellt sind, wobei das Material eine entsprechende Elastizität bereitstellen muss, so dass die Dichtung ausreichend bewegbar ist, wobei aber der Kolben auch eine ausreichende Festigkeit aufweist, so dass eine über eine Getriebemittel ausgeübte Oszillationsbewegung von dem Kolben nicht gedämpft, sondern entsprechend weitergeleitet wird.In a preferred embodiment, the seal is eiπstückig formed with the piston. That is, the piston and the gasket are made of the same material, which material must provide a corresponding elasticity, so that the gasket is sufficiently movable, but the piston also has sufficient strength, so that an oscillating motion of a gear means the piston is not damped, but forwarded accordingly.
Der Kolben kann aus Gummi ausgebildet werden. Es sind jedoch auch andere Kunststoffe und Materialien vorstellbar, die sowohl eine ausreichende Flexibilität als auch Festigkeit bereitstellen, so dass die Dichtung ihre Abdicht- und Loslösefunktion erfüllen und der Kolben die Oszillationsbewegung eines Getriebeelements entsprechend weiterleiten kann.The piston can be made of rubber. However, other plastics and materials are also conceivable which provide both sufficient flexibility and strength so that the seal can fulfill its sealing and detaching function and the piston can forward the oscillation movement of a transmission element accordingly.
Wesentlich ist ausserdem, dass die Dichtung eine Randkante ausbildet, die sich zum Druckraum des Kolbens hin erstreckt, so dass eine ausreichende Dichtigkeit beim Komprimierungsschritt des Kolbens bereitgestellt wird. Hierbei
sind verschiedene Formen denkbar, wesentlich ist nur, dass die Randkante eine reversible, luftdichte Verbindung mit dem Druckraum ausbilden kann, so dass in der Aufwärtsbewegung des Kolbens die Luft komprimiert wird. Wesentlich ist hierbei, dass die Randkante einen grosseren Durchmesser umschreibt, als der Durchmesser des Kolbenkörpers an sich. Denn der Kolbenkörper sollte ein Spiel zur lηnenumfangswand des Druckzylinders aufweisen, so dass Luft entsprechend angesaugt und hin zu der Dichtung geleitet werden kann.It is also essential that the seal form a peripheral edge which extends to the pressure chamber of the piston, so that a sufficient tightness is provided in the compression step of the piston. in this connection are different forms conceivable, it is only essential that the peripheral edge can form a reversible, airtight connection with the pressure chamber, so that in the upward movement of the piston, the air is compressed. It is essential here that the peripheral edge circumscribes a larger diameter than the diameter of the piston body per se. Because the piston body should have a game to lηnenumfangswand the pressure cylinder, so that air can be sucked in accordance and directed towards the seal.
Ferner ist wesentlich, dass an der Dichtung Ausnehmungen vorgesehen sind, welche dieselbe begrenzen, so dass die Funktion des Ansaugens und Komprimierens des Kolbens sichergestellt wird. Diese Ausπehmungen geben der Dichtung ihre Flexibilität, so dass die Dichtung je nach Bewegungsrichtung des Kolbens ihre Dichtwirkung ändern kann. Die Form der Ausnehmung ist unwesentlich. Es muss jedoch nur sichergestellt sein, dass die Ausnehmung der Dichtung eines ausreichende Flexibilität gibt und sich dort genügend Luft ansammelt kann, wodurch die Lage der Dichtung verändert werden kann.Further, it is essential that recesses are provided on the seal, which limit the same, so that the function of the suction and compression of the piston is ensured. These Ausπehmungen give the seal its flexibility, so that the seal depending on the direction of movement of the piston can change their sealing effect. The shape of the recess is immaterial. However, it must only be ensured that the recess of the seal of sufficient flexibility and there sufficient air can accumulate, whereby the position of the seal can be changed.
Ferner ist wesentlich, dass unterhalb der Dichtung eine weitere Ausnehmung in der Seitenumfangswand des Kolbens ausgebildet ist, denn diese Ausnehmung hat die Funktion, dass sich in der Abwärtsbewegung des Kolbens, wenn neueFurthermore, it is essential that below the seal, a further recess in the side circumferential wall of the piston is formed, because this recess has the function that in the downward movement of the piston when new
Luft angesaugt wird, sich dort Luft ansammelt. Diese Luft drückt dann dieAir is sucked in, there accumulates air. This air then pushes the
Dichtung weg von der Druckraumseitenwand des Druckzylinders, so dass die angesaugte Luft den Kolbenkörper umströmen, diesen kühlen und sich vor der Kolbenstirnfläche des Kolbens ansammeln kann.Seal away from the pressure chamber side wall of the pressure cylinder, so that the intake air can flow around the piston body, cool it and accumulate in front of the piston end face of the piston.
Die Gestalt der obigen Ausnehmungen ist unwesentlich. Wesentlich ist hierbei nur, dass die Funktion des Wegdrückens bzw. Andrückens durch die angesaugte Luft gewährleistet wird.The shape of the above recesses is immaterial. It is essential only that the function of pushing away or pressing is ensured by the intake air.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ausnehmungen im Querschnitt im wesentlichen tropfen- oder U-förmige Rillen, die ein der
Kolbenstirnflächenfläche bzw. an der Druckraumseitenwandung des Kolbens im wesentlichen kreisförmig ununterbrochen ausgebildet sind.In a preferred embodiment, the recesses are in cross-section substantially drip or U-shaped grooves, one of the Piston end face or on the pressure chamber side wall of the piston are formed substantially circular continuously.
Bevorzugt sind die Ausnehmungen zur Dichtung hin mit einer geringern Steigung ausgebildet, wobei die Rillen von der der Dichtung abgewandten Seite eine grossere Krümmung/Steigung aufweisen, so dass eine tropfenförmige Rille ausgebildet ist. In dieser tropfenförmigen Rille kann sich Luft ansammeln, die dann gegen die Dichtung hin gedruckt wird.Preferably, the recesses are formed toward the seal with a smaller pitch, wherein the grooves of the side facing away from the seal have a larger curvature / slope, so that a teardrop-shaped groove is formed. In this teardrop-shaped groove, air can accumulate, which is then printed against the seal.
In einer bevorzugten Ausführungsform verjüngt sich die Lippendichtung zu ihrer Raπdkante vorzugsweise derart, dass ein im wesentlichen V-förmiger Randabschnitt ausgebildet ist.In a preferred embodiment, the lip seal tapers to its Raπdkante preferably such that a substantially V-shaped edge portion is formed.
Es sind jedoch auch andere Randkantenformen vorstellbar, solange sichergestellt ist, dass die Randkante sich dicht an der Druckraumseitenwand des Druckzylinders anlegt und entsprechend der Bewegung abdichtend oder Luft durchlassend wirkt.However, other marginal edge shapes are conceivable as long as it is ensured that the marginal edge rests close to the pressure chamber side wall of the printing cylinder and sealingly or air permeable according to the movement.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Dichtung als Dichtring ausgebildet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Dichtring bei Verschleiss auf einfache Art und Weise ausgetauscht werden kann.In a further embodiment of the invention, the seal is designed as a sealing ring. This results in the advantage that the sealing ring can be replaced when worn in a simple manner.
Bevorzugt weist der Kolben zumindest eine konische Fläche auf. Besonders bevorzugt ist die konische Fläche an einem Einstich an dem Kolbens vorgesehen. Besonders bevorzugt ist der Einstich in einem oberen Bereich über den gesamten Umfang des Kolbens vorgesehen. Zweckmässigerweise ist der Dichtring so angeordnet, so dass der Dichtring bei einer Hubbewegung des Kolbens entlang der konischen Fläche nach aussen läuft, bis er an der Druckraumwand anliegt. Dadurch wird vorteilhafter Weise der Druckraum abgedichtet. Bevorzugt sind der Dichtring und die konische Fläche so angeordnet, dass der Dichtring bei einer Aufwärtsbewegung an der Druckraumwand anliegt. Bei einer Abwärtsbewegung, wenn Gas, vorzugsweise
Luft, in den Druckraum gesaugt werden soll, liegt der Dichtring in einem inneren Bereich des Einstichs.Preferably, the piston has at least one conical surface. Particularly preferably, the conical surface is provided at a recess on the piston. Particularly preferably, the puncture is provided in an upper region over the entire circumference of the piston. Conveniently, the sealing ring is arranged so that the sealing ring runs during a stroke movement of the piston along the conical surface to the outside until it rests against the pressure chamber wall. As a result, the pressure chamber is advantageously sealed. Preferably, the sealing ring and the conical surface are arranged so that the sealing ring bears against the pressure chamber wall during an upward movement. In a downward movement, when gas, preferably Air, to be sucked into the pressure chamber, the sealing ring is located in an inner region of the recess.
Die Vorrichtung der Erfindung ist vielseitig einsetzbar. Bevorzugt sind pro Minute zwischen 10 bis 20 000 Hübe möglich. Noch bevorzugter können mit der Vorrichtung der Erfindung zwischen 20 bis 40 000 Hübe pro Minute ausgeführt werden. Dies wird durch eine sehr hohe Kolbengeschwindigkeit erreicht. Der Nocken kann bsplsw. 167 Umdrehungen pro Sekunde betrieben werden. Das entspricht 334 Hüben pro Sekunde und einer Kolbengeschwiπdigkeit von 2,34 m/sec.The device of the invention is versatile. Preferably between 10 and 20,000 strokes per minute are possible. More preferably, with the apparatus of the invention, between 20 to 40,000 strokes per minute can be carried out. This is achieved by a very high piston speed. The cam can bsplsw. Be operated 167 revolutions per second. This corresponds to 334 strokes per second and a Kolbengeschwiπdigkeit of 2.34 m / sec.
Bevorzugt liegt der Dichtring auch in seiner inneren Position leicht an der Druckraumwand an, übernimmt aber noch keine abdichtende Funktion. Dies unterstützt, dass der Dichtring seine abdichtende Position, bei schnellen Hubbewegungen, bedingt durch Reibungskräfte, einnehmen kann.Preferably, the sealing ring is located in its inner position easily on the pressure chamber wall, but does not take any sealing function. This assists that the sealing ring can assume its sealing position during rapid lifting movements due to frictional forces.
Zweckmässigerweise ist an dem Kolben zumindest eine radiale Rille vorgesehen. Bevorzugt ist die zumindest eine radiale Rille an einer Unterfläche oder Innenseite des Einstichs vorgesehen. Vorteilhafterweise fliesst Medium, vorzugsweise Luft, bei der ansaugenden Hubbewegung über die radialen Rillen an dem Dichtring vorbei.Conveniently, at least one radial groove is provided on the piston. Preferably, the at least one radial groove is provided on a lower surface or inside of the groove. Advantageously, medium, preferably air, flows in the suctioning stroke movement over the radial grooves on the sealing ring.
Vorteilhafterweise wird der Kolben dieses Ausführungsbeispiel im Betrieb nicht heiss. Bevorzugt ist der Kolben selbstschmierend und wartungsfrei ausgebildet.Advantageously, the piston of this embodiment is not hot in operation. Preferably, the piston is self-lubricating and maintenance-free.
Ferner ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Kraftspeicherelement in der Form einer Druckfeder zwischen der Kolbenstirnfläche des Kolbens und der Deckenwand des Druckzylinders angeordnet. Bevorzugt ist die Druckfeder aus Kunststoff gebildet. Es sind jedoch auch andere Kraftspeicherelemente denkbar, wie beispielsweise elastische Gummipfropfen. Wesentlich ist hierbei nur, dass das Kraftspeicherelement eine ausreichende Kraft bereitstellt, so dass der Kolben fest genug gegen das Getriebeelement des Antriebs gedrückt
wird, damit ein ständiger Kontakt zwischen Kolbenunterseite und Getriebeelement vorhanden ist.Furthermore, in a preferred embodiment, a force storage element in the form of a compression spring between the piston end face of the piston and the top wall of the impression cylinder is arranged. Preferably, the compression spring is formed of plastic. However, other power storage elements are conceivable, such as elastic rubber stopper. It is essential only that the force storage element provides sufficient force, so that the piston pressed firmly enough against the transmission element of the drive is, so that a constant contact between the piston bottom and transmission element is present.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Getriebeelement ein Doppelnocken, der zwei Vorsprünge aufweist, so dass der Doppelnocken im wesentlichen einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweist. Es sind jedoch auch andere Getriebeelementformeπ vorstellbar. Beispielsweise kann dasIn a preferred embodiment, the gear member is a double cam having two projections so that the double cam has substantially an elliptical cross-section. However, other Getriebelementformeπ conceivable. For example, that can
Getriebeelement auch ein Nocken sein, der nur einen Vorsprung aufweist.Transmission element also be a cam, which has only one projection.
Ferner sind auch Getriebeelemente mit drei Vorsprüngen vorstellbar. Wesentlich ist hierbei nur, dass die Rotationsbewegung der Antriebswelle durch das Getriebeelement in eine oszillierende Bewegung umgewandelt wird.Furthermore, transmission elements with three projections are conceivable. It is essential only that the rotational movement of the drive shaft is converted by the transmission element in an oscillating motion.
Der Antrieb ist in der bevorzugten Ausführungsform ein Elektromotor. Es sind jedoch auch andere Antriebselemente vorstellbar. Wesentlich ist hierbei nur, dass die Abtriebswelle des Antriebs eine Rotationsbewegung bereitstellt.The drive is an electric motor in the preferred embodiment. However, other drive elements are conceivable. It is essential only that the output shaft of the drive provides a rotational movement.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Bauteile der Vorrichtung aus Kunststoff hergestellt.
In a preferred embodiment, the components of the device are made of plastic.
FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and with reference to the drawing; this shows in
Figur 1 eine perspektivische Teilschnittansicht einer erfindungsgemäßenFigure 1 is a partial perspective sectional view of an inventive
Vorrichtung zum Fördern eines Gases aus einem Druckraum;Apparatus for conveying a gas from a pressure chamber;
Figur 2 eine Schnittansicht der Vorrichtung aus Figur 1 in einemFigure 2 is a sectional view of the device of Figure 1 in one
Anwendungsfall;Application;
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung eines weiterenFigure 3 is a schematic sectional view of another
Ausführungsbeispiels eines Kolbens einer Vorrichtung zum Fördern eines Gases aus einem Druckraum bei einer Abwärtsbewegung;Embodiment of a piston of a device for conveying a gas from a pressure chamber in a downward movement;
Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung des weiterenFigure 4 is a schematic sectional view of the other
Ausführungsbeispiels eines Kolbens einer Vorrichtung zum Fördern eines Gases aus einem Druckraum nach Figur 3 bei einer Aufwärtsbewegung.Embodiment of a piston of a device for conveying a gas from a pressure chamber according to Figure 3 during an upward movement.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, weist die Vorrichtung P zum Fördern eines Gases aus einem Druckraum 5 einen Antrieb 1 mit einer Abtriebswelle 2 auf, an der ein Getriebeelement 3 drehfest angebracht ist. Der Antrieb 1 ist in der bevorzugten Ausführungsform ein Elektromotor.As can be seen from FIG. 1, the device P for conveying a gas from a pressure chamber 5 has a drive 1 with an output shaft 2, to which a transmission element 3 is attached in a rotationally fixed manner. The drive 1 is an electric motor in the preferred embodiment.
Das Getriebeelement 3 ist, wie in Figur 1 gezeigt, ein Doppelnocken 3 mit einem ersten Vorsprung 3.1 und einem zweiten Vorsprung 3.2. Der Doppelnocken 3 ist derart an der Abtriebswelle 2 angebracht, dass die beiden Vorsprünge 3.1 und 3.2 im wesentlichen spiegelsymmetrisch von der Abtriebswelle vorstehen. Die elliptische Form des Doppelnockens 3 wandelt die Rotationsbewegung der Abtriebswelle 2 in eine Oszillationsbewegung. Die
Oszillationsbewegung bewirkt ein Auf- und Abbewegen eines Kolbens 4, der in einem Druckraum 5 (siehe Figur 2) hm und her bewegbar gelagert istThe transmission element 3 is, as shown in Figure 1, a double cam 3 with a first projection 3.1 and a second projection 3.2. The double cam 3 is mounted on the output shaft 2 such that the two projections 3.1 and 3.2 protrude substantially mirror-symmetrically from the output shaft. The elliptical shape of the double cam 3 converts the rotational movement of the output shaft 2 into an oscillatory motion. The Oscillation movement causes an up and down movement of a piston 4, which is in a pressure chamber 5 (see Figure 2) hm and movably mounted
Der Kolben 4 ist gegen das Getriebeelement 3 mittels eines Kraftspeicherelementes 6 vorgespannt, so dass der Kolben in standigem Kontakt mit dem Getriebeelement 3 stehtThe piston 4 is biased against the transmission element 3 by means of a force storage element 6, so that the piston is in constant contact with the transmission element 3
Das Kraftspeicherelement 6 ist in einer bevorzugten Ausfuhrungsform eine spiralförmige Druckfeder, die einerseits in einer Tasche 7 in dem Kolben 4 eingesetzt und von dieser gefuhrt wird und sich andererseits gegen eine obere Deckenwand 29 des Druckraumes 5 abstutztThe energy storage element 6 is in a preferred embodiment, a helical compression spring, which is used on the one hand in a pocket 7 in the piston 4 and guided by this and on the other hand braced against an upper ceiling wall 29 of the pressure chamber 5
Der Druckraum 5 wird von einem Druckzylinder 25 definiert, der die Druckraumdeckenwand 29, die den Druckraum 5 nach oben abdeckt, und eine im Wesentlichen senkrecht an die Druckraumdeckenwand 29 anschließende Druckraumseitenwand 28 aufweist, die den Druckraum 5 zylindrisch umlauft und den Kolben in seiner Einfahrposition im wesentlichen seitlich fast vollständig umgibt, wie beispielsweise in Figur 2 ersichtlichThe pressure chamber 5 is defined by a pressure cylinder 25, the pressure chamber ceiling wall 29, which covers the pressure chamber 5 upwards, and a substantially perpendicular to the pressure chamber ceiling wall 29 subsequent pressure chamber side wall 28 which circumscribes the pressure chamber 5 cylindrical and the piston in its retracted position in substantially laterally almost completely surrounds, as seen for example in Figure 2
Ferner ist in der Druckraumdeckenwand 29 des Druckzylinders 5 eine Auslassoffnung 9 ausgebildet, die im wesentlichen konzentrisch zu der Langsmitte der Tasche 7 ausgebildet ist Die Auslassoffnung 9 soll die vom Kolben 4 komprimierte Luft auslassen, wenn ein vorbestimmter Druck aufgebaut ist Dazu ist ein in einem Ventilgehause 11 untergebrachtes Rückschlagventil 10 vorgesehen, das die Auslassoffnung 9 solange verschließt bis der vorbestimmte Druck in der Druckkammer 5 durch eine Komprimierung der Luft durch den Kolben 4 aufgebaut ist Dieser Druck ist auch für die Dichtfunktion des Kolbens 4 wichtig ist Das Rückschlagventil weist eine in dem Ventilgehause 11 geführte Ventilklappe 12 auf, in deren Mitte ein Zapfen 13 ausgebildet ist, auf den ein Kraftspeicherelement 14 aufgesteckt ist, das die Ventilklappe gegen die Auslassoffnung 9 vorspannt Das Kraftspeicherelement 14 ist in der dargestellten Ausfuhrungsform eine spiralförmigen Druckfeder
An das Ventilgehäuse schließt eine Schlauchleitungsanschluss 30 an, auf den eine Schlauchleitung 16, die in Figur 2 nur schematisch dargestellt ist, luftdicht aufsteckbar ist, so dass das in dem Druckraum 5 komprimierte Gas gefördert werden kann. Die Schlauchleitung 16 kann entweder direkt an einen aufzupumpenden Reifen 18 an dessen Ventil (ohne Bezugszeichen) angeschlossen werden, oder es kann an die Schlauchleitung 16 auch ein Dichtmittelbehälter 17 angeschlossen sein, so dass zuerst Dichtmittel 15 und dann Pumpgas in den Reifen 18 mittels der Vorrichtung P gepumpt wird. Dann ist zusätzlich eine nur schematisch dargestellte Verbindungsleitung 19 mit dem Ventil 20 des Reifens 18 luftdicht verbunden.Furthermore, an outlet opening 9 is formed in the pressure chamber ceiling wall 29 of the pressure cylinder 5, which is formed substantially concentric with the longitudinal center of the pocket 7. The Auslassoffnung 9 is to discharge the compressed air from the piston 4, when a predetermined pressure is built up is one in a Ventilgehause 11 housed check valve 10 is provided which closes the Auslassoffnung 9 until the predetermined pressure in the pressure chamber 5 is constructed by a compression of the air through the piston 4. This pressure is also important for the sealing function of the piston 4 The check valve has one in the valve housing 11 guided valve flap 12, in the middle of a pin 13 is formed, on which a force storage element 14 is attached, which biases the valve flap against the Auslassoffnung 9 The force storage element 14 is in the illustrated embodiment, a spiral compression spring To the valve housing includes a hose connection 30, to which a hose 16, which is shown only schematically in Figure 2, airtight plugged, so that in the pressure chamber 5 compressed gas can be promoted. The hose 16 may either be connected directly to a tire 18 to be inflated at its valve (without reference numeral), or a sealant container 17 may be connected to the hose 16 so that first sealing means 15 and then pumping gas into the tire 18 by means of the device P is pumped. In addition, a connecting line 19, shown only schematically, is connected in an airtight manner to the valve 20 of the tire 18.
Der Kolben wird im Wesentlichen zwischen zwei Extrempositionen, einer Einfahrposition und einer Ausfahrposition, bewegt. Die in Figur 1 gezeigte Einfahrposition nimmt der Kolben 4 ein, wenn der erste oder zweite Vorsprung 3.1/3.2 des Getriebeelements 3 in der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Position ist. Die Ausfahrposition nimmt der Kolben 4 ein, wenn der flache Abschnitt 3.3 des Getriebeelements 3 in Kontakt mit dem Kolben steht. Wenn der Kolben 4 von der Einfahrposition in die Ausfahrposition bewegt wird, findet ein Ansaugen von Luft und Abkühlen des Kolbens 4 statt.The piston is essentially moved between two extreme positions, a retracted position and an extended position. The retraction position shown in FIG. 1 is assumed by the piston 4 when the first or second projection 3.1 / 3.2 of the transmission element 3 is in the position shown in FIGS. 1 and 2. The extended position assumes the piston 4 when the flat portion 3.3 of the transmission element 3 is in contact with the piston. When the piston 4 is moved from the retracted position to the extended position, suction of air and cooling of the piston 4 take place.
Wenn der Kolben von der Ausfahrposition in die Einfahrposition bewegt wird, findet ein Verdichten der angesaugten Luft statt. Dabei spielt eine Dichtung 20, die am Kolben 4 vorgesehen ist, eine wesentliche Rolle.When the piston is moved from the extended position to the retracted position, a compression of the sucked air takes place. In this case, a seal 20, which is provided on the piston 4, plays an essential role.
Sie wird von einer ersten Ausnehmung 21 und einer zweiten Ausnehmung 22 begrenzt. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtung 20, wie dargestellt, eine sich zur Druckraumseitenwand 28 des Druckzylinders 5 verjüngende Lippendichtung 20, die an der Druckraumseitenwand 28 anliegt. Die erste und die zweite Ausnehmuπg 21 , 22 dienen dazu, dass sich dort jeweils Luft ansammeln kann und entsprechend der Bewegungsrichtung des Kolbens 4 die Lippendichtung 20 entweder fest gegen die
Druckraumseitenwand 28 andrückt, so dass entweder Luft vor der Kolbenstirnfläche 26 komprimiert wird, oder die Lippendichtung 20 von der Druckraumseitenwand 28 wegdrückt, so dass Luft vor die Kolbeπstirnfläche 20 gesaugt wird.It is bounded by a first recess 21 and a second recess 22. In the preferred embodiment, as shown, the seal 20 is a lip seal 20 that tapers to the pressure chamber side wall 28 of the pressure cylinder 5 and bears against the pressure chamber side wall 28. The first and the second Ausnehmuπg 21, 22 serve that there each air can accumulate and according to the direction of movement of the piston 4, the lip seal 20 either firmly against the Pressure chamber side wall 28 presses so that either air is compressed in front of the piston end face 26, or the lip seal 20 pushes away from the pressure chamber side wall 28, so that air is sucked in front of the Kolbeπstirnfläche 20.
Auf der Kolbenstirnfläche des Kolbens 4 ist konzentrisch zu der Mitte der Tasche 7 die erste Ausnehmung 21 angeordnet, die im Wesentlichen riπgfömig ausgebildet ist und einen im wesentlichen rillenförmig Querschnitt hat, wobei der Wandabschnitt der Rille 21 , der der Lippendichtung 20 zugewandt ist, eine geringere Steigung oder Krümmung aufweist, als der Rillenabschnitt, der sich in Richtung Tasche 7 erstreckt. Dadurch weist die erste Ausnehmung 21 eine tropfenartige Gestalt auf, die ein Ansammeln von Luft unterstützt, wenn der Kolben 4 hin zur Einfahrposition bewegt wird.On the piston end face of the piston 4, the first recess 21 is arranged concentrically to the center of the pocket 7, which is substantially riπgfömig and has a substantially groove-shaped cross-section, wherein the wall portion of the groove 21 which faces the lip seal 20, a smaller Has slope or curvature, as the groove portion which extends in the direction of pocket 7. As a result, the first recess 21 has a droplet-like shape which promotes accumulation of air when the piston 4 is moved toward the retracting position.
Luft sammelt sich während der Aufwärtsbewegung verstärkt in der ersten Ausnehmung 21 und drückt dadurch die Lippeπdichtung gegen die Druckraumseitenwand 28, wodurch der Kolben sich automatisch gegen den Druckzylinder 25 abdichtet. Dass sich der Druck dort aufbauen kann, wird von dem Rückschlagventil 10 unterstützt, das sich erst öffnet, wenn ein vorbestimmter Druck vorhanden ist, was über das Kraftspeicherelement 14 des Rückschlagventils 10 eingestellt werden kann. Wenn sich das Rückschlagventil 10 öffnet, wird die komprimierte Luft über die Schlauchleitung 16 beispielsweise zu einem Reifen 18 gefördert.Air collects increasingly during the upward movement in the first recess 21 and thereby presses the Lippeπdichtung against the pressure chamber side wall 28, whereby the piston automatically seals against the pressure cylinder 25. That the pressure can build up there, is supported by the check valve 10, which only opens when a predetermined pressure is present, which can be adjusted via the force storage element 14 of the check valve 10. When the check valve 10 opens, the compressed air is conveyed via the hose 16, for example, to a tire 18.
Ferner ist in der Druckraumseitenwand des Kolbens 4 eine zweite Ausnehmung 22 ausgebildet, die im Querschnitt ähnlich wie die erste Ausnehmung, lediglich etwas größer, ausgebildet ist. Die zweite Ausnehmung 22 umläuft die Umfangsmantelfläche des Kolbens 4. Diese zweite Ausnehmung 22 dient dazu, dass, wenn der Kolben in einer Abwärtsbewegung hin zu der Ausfahrposition mittels des Kraftspeicherelements 6 bewegt wird, die Luft durch einen Zwischenraum 23, der von der Umfangsmantelfläche des Kolbens 4 und der Innenumfangswandfläche der Druckraumseitenwand 28 definiert ist, entlang
strömt und sich in der im Querschnitt tropfenförmigen Ausnehmung 22 ansammelt, wodurch die Lippendichtung 20 weg von der Druckraumseitenwand 28 gedrückt wird, so dass die Luft die Lippendichtung 20 umströmen und sich vor der Kolbenstirnfläche des Kolbens 4 ansammeln kann. Dieses Umströmen kühlt gleichzeitig den Kolben 4, wodurch ein Überhitzen der gesamten Vorrichtung durch den Komprimiervorgang verhindert werden kann.Further, a second recess 22 is formed in the pressure chamber side wall of the piston 4, which is similar in cross-section as the first recess, only slightly larger, is formed. The second recess 22 circumscribes the peripheral surface of the piston 4. This second recess 22 serves to move the air through a clearance 23 from the peripheral surface of the piston when the piston is moved in a downward movement toward the extended position by means of the power storage element 6 4 and the inner peripheral wall surface of the pressure space side wall 28 is defined along flows and accumulates in the cross-section teardrop-shaped recess 22, whereby the lip seal 20 is pressed away from the pressure chamber side wall 28, so that the air can flow around the lip seal 20 and accumulate in front of the piston end face of the piston 4. This recirculation simultaneously cools the piston 4, whereby overheating of the entire device can be prevented by the compression process.
Die Funktionsweise der Vorrichtung zum Fördern eines Gases ist folgend: Sollte ein Reifen 18 aufgrund einer Undichtigkeit im Schlauch nicht mehr genügend Druck enthalten, kann die Vorrichtung P zum Fördern eines Gases verwendet werden, um in dem Reifen 18 wieder einen vorschriftsmässigen Druck aufzubauen.The operation of the device for conveying a gas is as follows: Should a tire 18 no longer contain sufficient pressure due to a leak in the hose, the device P can be used for conveying a gas to re-establish a proper pressure in the tire 18.
Ferner kann, falls die Ursache für den Druckverlust in dem Reifen 18 ein Loch im Schlauch des Reifens 18 sein sollte, vor dem Aufpumpen mit Luft, dem Reifen ein Dichtmittel 15 zugeführt werden, das in dem Dichtmittelbehälter 17 enthalten ist. Dazu wird eine Schlauchleitung 16 an das Bodenende des Dichtmittelbehälters 17 angebracht, der dazu eine entsprechende Anschlussöffnung aufweist. Wird nun der Antrieb 1 in Bewegung gesetzt, treibt die Antriebswelle 2 das Getriebeelement 3 an, das durch seine doppelnockenförmige Gestalt die Rotationsbewegung der Abtriebswelle 2 in eine Oszillationsbewegung umwandelt und den Kolben 4 in dem Druckzylinder auf- und ab bewegt. Dabei spielt auch die Druckfeder 6 eine wesentliche Rolle, denn diese drückt den Kolben wieder in seine Ausgangsposition. Dieses Hin- und Herbewegen des Kolbens und die Ausgestaltung der Lippendichtung an der Kolbenstirnfläche des Kolbens mit den entsprechenden Ausnehmungen 21 und 22 führt dazu, dass Luft hin zu dem Dichtmittelbehälter 17 gefördert wird, die das darin befindliche Dichtmittel hin zu dem undichten Reifen 18 fördert. Das Dichtmittel verteilt sich aufgrund des geförderten Gases in dem defekten Schlauch, dichtet vorhandene Undichtigkeiten ab. Nachdem der Schlauch abgedichtet ist, wird mittels der Vorrichtung P zum Fördern eines Gases der Schlauch des Reifens 18 aufgepumpt.
Die Figuren 3 und 4 offenbaren ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Fördern eines Gases. Diese Vorrichtung ist analog zu der Vorrichtung des vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiels aufgebaut, weist aber einen anderen Kolben 27.1 , der in den Druckzylinder 25 eingesetzt ist, auf.Further, if the cause of the pressure loss in the tire 18 is a hole in the tube of the tire 18, before inflating with air, a sealant 15 contained in the sealant container 17 may be supplied to the tire. For this purpose, a hose 16 is attached to the bottom end of the sealant container 17, which has a corresponding connection opening. Now, if the drive 1 is set in motion, the drive shaft 2 drives the transmission element 3, which converts the rotational movement of the output shaft 2 in an oscillatory motion by its double cam shape and moves the piston 4 in the pressure cylinder up and down. Here, too, the compression spring 6 plays an essential role, because this pushes the piston back to its original position. This reciprocation of the piston and the design of the lip seal on the piston end face of the piston with the corresponding recesses 21 and 22 causes air to be conveyed to the sealant container 17, which conveys the sealant therein to the leaky tire 18. The sealant spreads due to the pumped gas in the defective hose, seals existing leaks. After the hose is sealed, the hose of the tire 18 is inflated by the device P for conveying a gas. Figures 3 and 4 disclose another embodiment of a device for conveying a gas. This device is constructed analogously to the device of the embodiment described above, but has a different piston 27.1, which is inserted into the pressure cylinder 25 on.
An dem Kolben 27.1 ist ein Dichtring 33 als Dichtung vorgesehen. Zur Aufnahme des Dichtrings 33 weist der Kolben 27.2 einen Einstich 31 auf. Dieser Einstich 31 liegt in einem oberen Bereich des Kolbens 27.1 und erstreckt sich über den gesamten Umfang der Mantelfläche des Kolbens 27.1.On the piston 27.1, a sealing ring 33 is provided as a seal. For receiving the sealing ring 33, the piston 27.2 has a recess 31. This recess 31 is located in an upper region of the piston 27.1 and extends over the entire circumference of the lateral surface of the piston 27.1.
Eine Innenseite des Einstichs 31 ist als konische Fläche 32 ausgebildet. An der gegenüberliegenden Innenseite oder Unterfläche des Einstichs ist eine radiale Rille 34 vorgesehen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung können auch mehrere radiale Rillen an einer Innenseite des Einstichs vorgesehen sein.An inner side of the recess 31 is formed as a conical surface 32. On the opposite inner side or lower surface of the groove, a radial groove 34 is provided. In a further embodiment of the invention, a plurality of radial grooves may be provided on an inner side of the groove.
Die Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung ist grundsätzlich analog zur Funktionsweise des vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Im Folgenden wird nur auf die Funktionsweise der Dichtung eingegangen.The operation of this embodiment of the invention is basically analogous to the operation of the embodiment described above. In the following, only the functioning of the seal will be discussed.
In Figur 3 ist der Kolben 27.1 der Vorrichtung zum Fördern eines Gases bei einer Abwärtsbewegung in Pfeilrichtung K dargestellt. Dabei liegt der Dichtring 33 so in dem Einstich 31 , dass Gas in den Druckraum 5 gesaugt werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel berührt der Dichtring 33 die Druckraumseitenwand 28 des Druckzylinders 25 nicht.FIG. 3 shows the piston 27.1 of the device for conveying a gas during a downward movement in the direction of arrow K. In this case, the sealing ring 33 is located in the groove 31, that gas can be sucked into the pressure chamber 5. In the illustrated embodiment, the sealing ring 33 does not touch the pressure chamber side wall 28 of the pressure cylinder 25.
In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Dichtring auch so angeordnet sein, dass er bei der in Figur 3 dargestellten Bewegung zwar an der Druckraumseitenwand des Druckzylinders anliegt, aber
noch keine Dichtfunktion ausübt. Es ist dann trotzdem möglich, dass Gas in den Druckraum gesaugt wird. Dies geschieht insbesondere über die Rillen.In a further, not shown embodiment of the invention, the sealing ring may also be arranged so that it rests against the pressure chamber side wall of the printing cylinder in the movement shown in Figure 3, but still does not perform a sealing function. It is still possible that gas is sucked into the pressure chamber. This happens in particular via the grooves.
Mit oder kurz nach Beginn der sehr schnellen Aufwärtsbewegung des Kolbens 27.1 in Pfeilrichtung G, wie in Figur 4 dargestellt, verändert der Dichtring 33 seine Lage und weitet sich auf, so dass er einen umlaufenden Spalt 35 zwischen dem Druckzylinder und dem Kolben 27.1 verschliesst. Das Gas imWith or shortly after the beginning of the very rapid upward movement of the piston 27.1 in the direction of arrow G, as shown in Figure 4, the sealing ring 33 changes its position and expands so that it closes a circumferential gap 35 between the pressure cylinder and the piston 27.1. The gas in the
Druckraum 5 wird dann durch die Auslassöffnung 9 gepresst. Das Aufweiten wird dadurch unterstützt, dass der Dichtring die konische Fläche 32 abläuft, da er infolge seiner Trägheit der Geschwindigkeit des Kolbens nicht folgen kann und/oder da er geringfügig an der Innenwand des Druckzylinders 25 anliegt und reibt.
Pressure chamber 5 is then pressed through the outlet opening 9. The expansion is assisted by the fact that the sealing ring runs off the conical surface 32, since it can not follow the speed of the piston due to its inertia and / or because it rests slightly on the inner wall of the pressure cylinder 25 and rubs.
Dres. WEISS & ARATDres. WEISS & ARAT
Patentanwälte European Patent AttorπeyPatent Attorneys European Patent Attorπey
Aktenzeichen: P 3945/PCT Datum: 1 1.12.2009 AM/STReference: P 3945 / PCT Date: 1 1.12.2009 AM / ST