Einrichtung zur Energieinsparung bei Kompressoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge

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.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Energieeinsparung bei Kompressoren, insbesondere in Kraftfahrzeugen.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1.

[0006] 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.

[0007] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.

[0008] 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.

[0009] 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.

[0010] 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

[0011] 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

[0012] 

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

Ansprüche

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.

Zeichnung