WO2015007405A1 - Kompressor mit druckbegrenzung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a compressor unit in a portable compressed air source, which has a driven by an electric motor reciprocating compressor, the reciprocating compressor includes a reciprocating via a sliding crank in a cylinder oscillating moving piston so that cylinder and piston define a compression space, the cylinder output side by a cylinder head closed with outlet valve.
- Such compressor units are z. B. with or as part of devices for
- These portable and lightweight devices include the compressor unit as a pressurized gas source, further comprising a sealant container for a self-sealant fillable in the inflatable article, a sealant and pressurized gas valve and distribution unit, and an inlet line connectable to the pressurized gas source and an inflatable object provided connectable outlet.
- the maximum pressure in the system is determined either by the maximum achievable pressure of the compressor, the maximum pressure then significantly depends on design so-called "dead volume" of the cylinder, or is determined by a pressure relief valve. Since with the above air compressors during the repair of a puncture and a sealant is pressed into the tire, at the pressure limit by a pressure relief valve in some operating conditions by opening this valve sealant under high pressure undesirable leak and / or get into the cylinder of the compressor. This case occurs, for example, when the tire valve clogged during filling with sealant and builds up in the air compressor so an impermissibly high pressure. The limit valves used so far open on the high pressure side and allow a volume flow on the high pressure side exit from the system. If sealant gets into the compressor and the subsequent lines even if only to a small extent, this function can affect either the pressure gauge function or the outlet valve of the compressor.
- Reciprocating compressors with short stroke is only conditionally suitable, it is necessary here to maintain a certain pipe distance to the sealant container or to the associated distributor unit to a reflux of sealant in the
- Compression space / pressure chamber to prevent. This increases the overall size of devices for sealing and inflating inflatable objects.
- Sealant reflux installed an additional check valve, so this check valve disadvantageously prevents accurate pressure measurement in the tire to be repaired.
- a dead volume is present at each reciprocating compressor, since the piston head at top dead center must have a certain and non-zero distance to the inner surface of the cylinder head.
- a "pressure limitation" by a correspondingly large dead volume ie by a large distance between the piston head and the inner surface of the cylinder head, there is no danger of leakage of sealant, since no air or air / sealant mixture is discharged into the environment however, reduces its efficiency and thus requires an unnecessarily large or expensive compressor to achieve a given specification.
- Exhaust valve and tire valve or between compressor and pressure gauge is arranged.
- Compressor is increased.
- the compressor unit has a pressure in the compression space in communication with the electrical pressure switch, wherein the electric motor via the pressure switch on and off.
- a further advantageous embodiment is that the pressure switch is in communication with the pressure in the outlet of the reciprocating compressor. This can simplify the construction of the reciprocating compressor, since only a small bore to the outlet is required.
- Cylinder head arranged, preferably cast in the cylinder head. This also simplifies the design of the reciprocating compressor in terms of integration of components. The same applies to a further advantageous embodiment, which consists in that the pressure switch is arranged in the pressure gauge of the compressor unit.
- a further advantageous embodiment consists in that the electric motor can be switched on and off via an actuator which is operated electrically by the pressure switch, preferably via a relay.
- the electric motor can be switched on and off via an actuator which is operated electrically by the pressure switch, preferably via a relay. This allows e.g. in conjunction with a switch-on switch, a manual or relais-controlled restarting of the compressor via this button or a switch as soon as the pressure switch has switched back
- Pressure sensor and a switching electronics by which the switching time or the switching pressure is adjustable or preselected. This can be the height of the switching pressure be predetermined and adapted to special designs or series.
- Device for sealing and inflating inflatable objects, in particular for sealing and inflating motor vehicle tires, wherein advantageously a puncture set for repairing motor vehicle tires can be equipped with such a compressor unit.
- the single FIGURE shows a compressor unit 1 in a portable compressed air source, which has a driven by an electric motor 2 reciprocating compressor 3, the reciprocating compressor includes a reciprocating crank 4 in a cylinder 5 oscillating moving piston 6, so that cylinder 5 and piston 6 a
- the cylinder 5 is the output side is closed by a cylinder head 7 with exhaust valve 8.
- the compressor unit has an electromechanical pressure switch 9 in communication with the pressure in the compression space, which switches off the electric motor 2 via electrical lines 10 upon reaching a certain pressure level in the compression space, namely at a predetermined maximum value Po and, after the pressure has dropped below this pressure level Electric motor turns back on.
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
Beschreibung
Kompressor mit Druckbegrenzung
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 Begrenzung sventile 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 AI. Dort ist eine Kompressoreinheit bzw. einen Kolbenverdichter mit einem im Stand der Technik üblichen Auslas sventil 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 nach gelagerten 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 Po, 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
(Teil der Beschreibung)
1 Kompres soreinheit
2 Elektromotor
3 Hubkolbenverdichter
4 Schubkurbelgetriebe
5 Zylinder
6 Kolben
7 Zylinderkopf
8 Auslassventil
9 Druckschalter
10 Elektrische Leitung
11 Auslassleitung (Druck)
12 Manometer
Claims
1. 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.
2. Kompressoreinheit nach Anspruch 1, bei der der Druckschalter (9) über eine
Membran mit dem Kompressionsraum in Verbindung steht.
3. Kompressoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Druckschalter (9) mit dem Druck in der Auslassleitung (11) des Hubkolbenverdichters in Verbindung steht.
4. Kompressoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Druckschalter (9) im Zylinderkopf (7) angeordnet, vorzugsweise im Zylinderkopf eingegossen ist.
5. Kompressoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Druckschalter (9) im Manometer (12) der Kompressoreinheit angeordnet ist.
6. 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.
7. 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.
8. Verwendung einer Kompressoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum
Abdichten und Aufpumpen von Kraftfahrzeugreifen.
9. Pannenset zur Reparatur von Kraftfahrzeugreifen mit einer Kompressoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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