DE102007018664A1 - Different fluid pressure levels producing and providing method for automobile, involves conveying fluid from accumulators with lower pressure level under repeated compression in accumulators provided for higher pressure level - Google Patents
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Abstract
Description
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen und Bereitstellen
unterschiedlicher Druck-Niveaus eines Fluids, insbesondere von Druckluft
als Energieträger im automobilen Einsatzbereich, wobei das
Fluid mit einem Verdichtungsorgan komprimiert und in Druckspeichern
gespeichert wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung
zur Durchführung dieses Verfahrens. Zum technischen Umfeld wird
lediglich beispielshalber auf die
Druckluft-Anwendungen bspw. im Automobilbereich können unterschiedliche Anforderungen stellen, d. h. von unterschiedlichen Aggregaten benötigte Druckluft als Energieträger wird in unterschiedlicher Art angefordert. So benötigen bekannte Sitzkomfort-Anwendungen wie die sog. Lordosenstütze oder ein dem Fachmann bekannter sog. Aktivsitz oder auch eine Sitzbelüftung relativ niedrigen Druck in der Größenordnung von 2 bar, hingegen einen relativ großen Volumenstrom von Druckluft. Anwendungen mit Druckluftstellern hingegen, wie bspw. Betätigungen von aerodynamischen Klappen und Spoilern arbeiten günstigerweise mit etwas höherem Druck in der Größenordnung von 5 bar bei geringem Volumen-Bedarf. Luftfedersysteme im Fahrwerk von Kraftfahrzeugen schließlich arbeiten in einem Druckbereich in der Größenordnung von 10 bar bis 15 bar.Compressed air applications For example, in the automotive sector can make different demands, d. H. required compressed air from different units as an energy source is requested in different ways. So require known seating comfort applications such as the so-called. Lumbar support or a so-called. Active seat known to the expert or also a seat ventilation relatively low pressure in the Magnitude of 2 bar, whereas a relative large volume flow of compressed air. Applications with pneumatic actuators however, such as, for example, actuations of aerodynamic valves and spoilers work favorably with somewhat higher pressure in the order of 5 bar with low volume requirement. Air suspension systems in the chassis of motor vehicles finally work in a pressure range of the order of magnitude from 10 bar to 15 bar.
Eine Versorgung all dieser Systeme durch ein einziges Kompressoraggregat ist sinnvoll nicht möglich. So ist eine Pumpe, die dafür ausgelegt ist, eine Luftfederung zu versorgen, für größere Luftmengen mit niedrigem Druck falsch dimensioniert oder völlig ungeeignet. Andererseits kann eine Pumpe kostengünstig für niedrige Drücke ausgelegt sein, eignet sich dann aber nicht für die Bereitstellung höherer Druckwerte. Ferner ist festzustellen, dass eine Versorgung von Verbrauchern mit niedrigem Druck aus einem Druckspeicher mit relativ hohen Druckwerten energetisch ungünstig ist. Der relativ hohe Druck muss nämlich durch Reduzierventile abgesenkt werden, während eine Pumpe das entnommene Volumen mit hohem Druck wieder ergänzen muss. Der Wirkungsgrad eines solchen Systems ist dann naturgemäß ungünstig.A Supply of all these systems by a single compressor unit is not possible. Such is a pump for that is designed to provide air suspension for larger Air quantities with low pressure wrong dimensioned or completely not suitable. On the other hand, a pump can be inexpensive be designed for low pressures, is suitable but not for delivering higher Pressure values. It should also be noted that supplies to consumers with low pressure from a pressure accumulator with relatively high pressure values energetically unfavorable. The relatively high pressure needs namely lowered by reducing valves while a pump replenish the extracted volume with high pressure again got to. The efficiency of such a system is then inherently unfavorable.
Die Auslegung eines einzigen Kompressoraggregates oder allgemein Verdichtungsorgans für unterschiedliche Anwendungen (nicht nur im Automobilbereich) führt oder führte somit zu einem sehr aufwändigen, teueren und schweren Aggregat. Eine eigene Druckluftversorgung für jeden einzelnen Verbraucher in einem System, wie bspw. – jedoch ausdrücklich nicht hierauf beschränkt – in einem Kraftfahrzeug vorzusehen, ist ebenfalls aufwändig und kostspielig. Problematisch ist auch die Unterbringung mehrerer Aggregate im System bspw. Fahrzeug. Dies dürfte auch der wesentliche Grund sein, weshalb sich bis heute Zentralpneumatik-Konzepte im Automobilbau trotz vieler Vorteile nicht durchsetzen konnten.The Design of a single compressor unit or general compaction device for different applications (not only in the automotive sector) leads or leads to a very elaborate, expensive and heavy aggregate. An own compressed air supply for every single consumer in a system, such as - but expressly not limited to this - in Provide a motor vehicle is also expensive and expensive. Another problem is the accommodation of several Aggregates in the system eg vehicle. This should also be the essential reason, which is why until today central pneumatics concepts in automotive engineering despite many advantages could not prevail.
Hiermit soll nun ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt werden, mit dem in günstiger Weise unter Druck stehendes Fluid mit unterschiedlichen Druckniveaus bereit gestellt und erzeugt werden kann (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).Herewith Now, a method according to the preamble of claim 1 is shown be with the conveniently pressurized Fluid provided with different pressure levels and generated can be (= object of the present invention).
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Druckspeicher für unterschiedliche Druckniveaus vorgesehen sind, von denen zunächst zumindest derjenige mit dem niedrigeren Druckniveau mittels des Verdichtungsorgans befüllt wird, wonach das Verdichtungsorgan Fluid aus diesem Druckspeicher mit dem niedrigeren Druckniveau unter abermaliger Kompression in den oder die für ein höheres Druckniveau vorgesehene(n) Druckspeicher fördert. Vorteilhafte Weiterbildungen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind Inhalt der weiteren Ansprüche.The Solution to this problem is characterized in that at least two accumulators for different pressure levels are provided, of which at least the first filled with the lower pressure level by means of the compacting member is, after which the compression member fluid from this pressure accumulator with the lower pressure level under repeated compression in the one or more intended for a higher pressure level Accumulator promotes. Advantageous developments as well an apparatus for carrying out this method are Content of the other claims.
Es wird somit praktisch vorgeschlagen, bspw. mittels einer Pumpe als allgemein so genanntem Verdichtungsorgan bereits unter Druck stehendes Fluid aus einem ersten Druckspeicher nach zu verdichten, d. h. weiter zu komprimieren und dabei den Druck bspw. auf das circa zweifache bis dreifache zu erhöhen und dieses weiter komprimierte Fluid dann in zumindest einem für ein höheres Druckniveau vorgesehenen Druckspeicher zu speichern. Mit mehreren Druckspeichern für unterschiedliche Druckniveaus kann dann quasi eine sog. Speicher-Kaskade gebildet werden, die mittels eines einzigen Verdichtungsorgans befüllt werden kann. und mit welcher unterschiedliche Druckniveaus, bspw. in einer Druckwerte-Spanne von 2 bar bis 15 bar abgedeckt werden können.It is thus proposed in practice, for example by means of a pump as generally so-called compression device already under pressure Fluid from a first accumulator after to compress, d. H. further to compress and thereby the pressure, for example, to about two times to increase threefold and this further compressed Fluid then in at least one for a higher one Pressure level intended to store accumulator. With multiple Pressure accumulators for different pressure levels can then quasi a so-called memory cascade are formed by means of a single compacting device can be filled. and with which different pressure levels, for example. In a pressure values range from 2 bar to 15 bar.
Um diesen Vorschlag näher zu erläutern, wird bereits an dieser Stelle – noch vor der Erläuterung der Unteransprüche – auf die beigefügte Prinzipskizze verwiesen, in der ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist und anhand derer dieses Verfahren im Weiteren näher erläutert wird. Dabei sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass weder die in dieser Erläuterung genannten Zahlenwerte noch der detaillierte Aufbau sowie die Anzahl der dargestellten Druckspeicher im Sinne einer Beschränkung des Schutzbegehrens auf exakt diese Angaben zu verstehen ist bzw. sind.Around to explain this proposal in more detail, is already at this point - even before the explanation of Subclaims - to the enclosed outline sketch See, in the example of an apparatus for carrying out of the inventive method is shown and by means of which this method is explained in more detail below becomes. It should be noted that neither the numerical values mentioned in this explanation are still the most detailed Structure and the number of pressure accumulators shown in the sense a restriction of the protection request to exactly these Information is or is to understand.
Mit dem Bezugszeichen S1 ist ein erster Druckspeicher für ein Fluid, hier komprimierte Luft, gekennzeichnet, der für ein Druckniveau in der Größenordnung von 2 bar bis 3 bar vorgesehen ist, d. h. in diesem Druckspeicher S1 soll Luft unter einem Absolut-Druck in der Größenordnung von 2 bar bis 3 bar gespeichert werden. Das Volumen dieses Druckspeichers S1 betrage bspw. 8 Liter. Mit dem Bezugszeichen S2 ist ein zweiter Druckspeicher für dieses Fluid gekennzeichnet, der für ein Druckniveau in der Größenordnung von 4 bar bis 6 bar vorgesehen ist und dessen Volumen bspw. 4 Liter betrage. Mit dem Bezugszeichen S3 ist ein dritter Druckspeicher für dieses Fluid gekennzeichnet, der für ein Druckniveau in der Größenordnung von 8 bar bis 12 bar vorgesehen ist und dessen Volumen bspw. 2 Liter betrage. Schließlich ist mit dem Bezugszeichen S4 ist ein vierter Druckspeicher für komprimierte Luft (als dieses besagte Fluid) gekennzeichnet, der für ein Druckniveau in der Größenordnung von 16 bar bis 24 bar vorgesehen ist, d. h. in diesem Druckspeicher S4 soll Luft unter einem Absolut-Druck in der Größenordnung von 16 bar bis 24 bar gespeichert werden. Das Volumen diese Druckspeichers S4 betrage bspw. 1 Liter.Reference numeral S1 denotes a first pressure accumulator for a fluid, in this case compressed air, which is provided for a pressure level of the order of magnitude of 2 bar to 3 bar, ie In this pressure accumulator S1, air should be stored under an absolute pressure in the order of 2 bar to 3 bar. The volume of this pressure accumulator S1 is, for example, 8 liters. By the reference numeral S2, a second pressure accumulator for this fluid is characterized, which is provided for a pressure level in the order of 4 bar to 6 bar and its volume, for example, amount to 4 liters. By the reference numeral S3, a third pressure accumulator for this fluid is characterized, which is provided for a pressure level in the order of 8 bar to 12 bar and whose volume, for example, amount to 2 liters. Finally, denoted by the reference numeral S4 is a fourth pressure accumulator for compressed air (as said fluid), which is provided for a pressure level in the order of 16 bar to 24 bar, ie in this pressure accumulator S4 air under an absolute pressure in of the order of 16 bar to 24 bar. The volume of this accumulator S4 amount, for example, 1 liter.
Mit dem Bezugszeichen P ist ein als Pumpe ausgebildetes und von einem Elektromotor M angetriebenes Verdichtungsorgan gekennzeichnet, das gemäß dem eingetragenen Förderpfeil ansaugseitig, d. h. eingangsseitig parallel mit einem System-Einlassventil EV0 sowie drei den Druckspeichern S1, S2, S3 zugeordneten Auslassventilen AV1, AV2, AV3 verbunden ist. Druckseitig, d. h. ausgangsseitig ist dieses Verdichtungsorgan P unter Zwischenschaltung eines Kühlers K parallel mit den Druckspeichern S1, S2, S3, S4 zugeordneten Einlassventilen EV1, EV2, EV3, EV4 verbunden. Das Verdichtungsorgan P sei solchermaßen ausgelegt und weise eine solche vorgegebene Leistung und Förderkapazität auf, dass es den Druck eines angesaugten Fluids auf den circa dreifachen Wert erhöhen kann.With the reference numeral P is a trained as a pump and of a Electric motor M driven compression member characterized according to the registered delivery arrow on the intake side, d. H. the input side in parallel with a system inlet valve EV0 and three pressure accumulators S1, S2, S3 associated exhaust valves AV1, AV2, AV3 is. On the pressure side, d. H. on the output side is this compacting element P with the interposition of a radiator K in parallel with the pressure accumulators S1, S2, S3, S4 associated intake valves EV1, EV2, EV3, EV4 connected. The compression member P is in such a way designed and has such a predetermined performance and delivery capacity on that it the pressure of a sucked fluid on the approximately three-fold Value can increase.
In der Figur nicht dargestellt sind den einzelnen Druckspeichern S1 (i = 1, 2, 3, 4) zugeordnete sog. Versorgungs-Auslassventile, über die irgendwelche Aggregate oder Verbraucher eines übergeordneten Systems, die aus den einzelnen Druckspeichern S1 mit Druckluft (allgemein mit unter Druck stehendem Fluid) zu versorgen sind, versorgt werden können. Diese genannten, figürlich nicht dargestellten Versorgungs-Auslassventile seien während des gesamten im weiteren erläuterten Verfahrens zum Erzeugen unterschiedlicher Druckniveaus zunächst geschlossen. Dabei sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass nicht zwangsläufig jede einzelne Druckstufe, die durch die einzelnen Druckspeicher Si gebildet wird, tatsächlich zur Versorgung einzelner Aggregate oder Verbraucher genutzt werden muss.In the figure is not shown the individual accumulators S1 (i = 1, 2, 3, 4) associated so-called supply outlet valves, via which are any aggregates or consumers of a parent Systems consisting of the individual pressure accumulators S1 with compressed air (generally be supplied with pressurized fluid) can be supplied. These mentioned, not shown figuratively supply outlet valves be explained throughout throughout Method for generating different pressure levels initially closed. It should be noted that not necessarily every single pressure level passing through the individual pressure accumulators Si is formed, in fact, to supply individual Aggregates or consumers must be used.
An jedem Druckspeicher Si (mit i = 1, 2, 3, 4) ist weiterhin ein Drucksensor DFi (mit i = 1, 2, 3, 4) zur Ermittlung des im jeweiligen Druckspeicher Si herrschenden Drucks vorgesehen. Die Messsignale dieser Drucksensoren DFi werden einer nicht dargestellten elektronischen Steuereinheit zugeführt, die die einzelnen Ventile EVi, AVi sowie das Verdichtungsorgan P wie im weiteren beschrieben ansteuert. Ferner ist zwischen jedem Einlassventil Evi und dem zugehörigen Druckspeicher Si in üblicher Weise ein Rückschlagventil RV vorgesehen.At Each pressure accumulator Si (with i = 1, 2, 3, 4) is furthermore a pressure sensor DFi (with i = 1, 2, 3, 4) to determine the pressure in each accumulator Si prevailing pressure provided. The measuring signals of these pressure sensors DFi be an unillustrated electronic control unit fed to the individual valves EVi, AVi and the Compressor P as described hereinafter. Further is between each inlet valve Evi and the associated accumulator Si provided in a conventional manner, a check valve RV.
Zunächst seien sämtliche Druckspeicher Si im wesentlichen leer, d. h. enthalten lediglich Luft unter Umgebungsdruck (= ca. 1 bar), nicht jedoch unter Überdruck, d. h. nicht in Höhe der für die einzelnen Druckspeicher Si vorgesehenen Druckniveaus. In einem ersten Verfahrens-Schritt werden nun vorzugsweise alle Druckspeicher S1 bis S4 vorzugsweise gleichzeitig auf einen Druckwert von bspw. 3 bar mit aus der Umgebung angesaugter und vom Verdichtungsorgan (= Pumpe) P komprimierter Luft befüllt. Dieser Druckwert von 3 bar ergibt sich aus der vorgegebenen Leistung und Förderkapazität des Verdichtungsorgans P, d. h. dieses Verdichtungsorgan P ist so ausgelegt, dass es den Druck eines angesagten Fluids auf den circa dreifachen Wert erhöhen kann. Vorliegend sind nun im ersten Verfahrens-Schritt die Einlassventile EV1 bis EV4 der jeweiligen Druckspeicher Si sowie das System-Einlassventil EV0 geöffnet, während die Auslassventile AVi (i = 1, 2, 3) der Druckspeicher Si (i = 1, 2, 3) geschlossen sind. Das Verdichtungsorgan (= Pumpe) P saugt dann atmosphärische Luft (mit ca. 1 bar) an und befüllt sämtliche Druckspeicher Si bis zu einem Druckwert von 3 bar, der mittels der Drucksensoren DFi festgestellt wird. Anschließend wird zumindest das System-Einlassventil EVO geschlossen. Bei diesem Druckwert von 3 bar, der im ersten Verfahrensschritt erreicht wird, handelt es sich im übrigen um den oberen Druckwert des für den Druckspeicher S1 mit dem niedrigsten Druckniveau vorgesehenen Druckniveaus.First if all pressure accumulators Si are substantially empty, d. H. contain only air under ambient pressure (= approx. 1 bar), but not under overpressure, d. H. not in height the pressure levels provided for the individual pressure accumulators Si. In a first method step, all are now preferably all Pressure accumulator S1 to S4 preferably at the same time to a pressure value of eg. 3 bar with sucked from the environment and the compacting member (= Pump) P compressed air filled. This pressure value of 3 bar results from the specified capacity and production capacity the compacting element P, d. H. this compacting member P is so designed to be the pressure of a popular fluid on the circa can increase triple value. Present are now in the first Process step, the intake valves EV1 to EV4 of the respective Accumulator Si and the system inlet valve EV0 open while the exhaust valves AVi (i = 1, 2, 3) the pressure accumulator Si (i = 1, 2, 3) are closed. The compression member (= pump) P sucks then atmospheric air (at about 1 bar) and filled all pressure accumulators Si up to a pressure value of 3 bar, which is detected by means of the pressure sensors DFi. Subsequently At least the system inlet valve EVO is closed. In this Pressure value of 3 bar, which is achieved in the first step, acts Incidentally, it is about the upper pressure value of for provided the pressure accumulator S1 with the lowest pressure level Pressure levels.
Im nächsten Verfahrens-Schritt werden vorzugsweise die Druckspeicher S2 bis S4 vorzugsweise gleichzeitig auf ein Druckniveau von 6 bar, d. h. auf den oberen Druckwert des für den Druckspeicher S2 mit dem nächst höheren Druckniveau vorgesehenen Druckniveaus befüllt. Hierzu wird das Einlassventil EV1 des Druckspeicher S1 geschlossen und dafür dessen Auslassventil AV1 geöffnet, so dass das Verdichtungsorgan (= Pumpe) P dann Luft mit einem Druck von zunächst 3 bar, mit zunehmender Entnahme jedoch auf 2 bar abfallend, aus dem Druckspeicher S1 ansaugt und folglich (der Auslegung entsprechend) Luft mit einem Druck von bis zu 6 bar über die offenen Einlassventile EV2–EV4 in die Druckspeicher S2, S3, S4 fördern kann. Anschließend wird zumindest das Auslassventil AV1 geschlossen.in the Next process step are preferably the pressure accumulator S2 to S4 preferably simultaneously to a pressure level of 6 bar, d. H. to the upper pressure value of the pressure accumulator S2 provided with the next higher pressure level Pressure levels filled. For this purpose, the inlet valve EV1 the pressure accumulator S1 closed and for the exhaust valve AV1 opened, so that the compression member (= pump) P then air at a pressure of initially 3 bar, with increasing withdrawal but falling to 2 bar, sucks from the accumulator S1 and therefore (according to the design) air with a pressure of up to to 6 bar via the open inlet valves EV2-EV4 in the pressure accumulator S2, S3, S4 can promote. Subsequently At least the exhaust valve AV1 is closed.
Sollte im Laufe dieses als zweiter Verfahrensschritt geschilderten „Hochtransformierens" des am Verdichtungsorgan P eingangsseitig anliegenden Drucks aus dem Druckspeicher S1 der Druck in diesem Druckspeicher S1 unter den unteren Druckwert von dessen Druckniveau, d. h. unter den Wert von (hier) 2 bar absinken, was mittels des Drucksensors DF1 festgestellt werden kann, so wird dieser zweite Verfahrensschritt unterbrochen und zunächst neuerlich ein Druckwert von 3 bar im Druckspeicher S1 hergestellt, indem neuerlich bei geöffnetem System-Einlassventil EV0 und geöffnetem Einlassventil EV1 Luft aus der Umgebung unter Komprimierung in den Druckspeicher S1 gefördert wird. In diesem sog. Zwischen-Schritt sind sämtliche anderen figürlich dargestellten schaltbaren Ventile (EVi, AVi) geschlossen.Should in the course of this described as the second step "up-transforming" of the input on the compressor P input side Pressure from the accumulator S1, the pressure in this pressure accumulator S1 below the lower pressure value of the pressure level, ie below the value of (here) 2 bar, which can be determined by means of the pressure sensor DF1, this second step is interrupted and initially again Pressure value of 3 bar in the accumulator S1 produced by again with the system open inlet valve EV0 and open inlet valve EV1 air from the environment under compression in the accumulator S1 is promoted. In this so-called intermediate step, all other switchable valves shown in figurative form (EVi, AVi) are closed.
Nachdem schließlich in den Druckspeichern S2, S3, S4 ein Druckniveau von 6 bar hergestellt ist, werden im nächsten, dritten Verfahrensschritt vorzugsweise die Druckspeicher S3 und S4 vorzugsweise gleichzeitig auf ein Druckniveau von 12 bar, d. h. auf den oberen Druckwert des für den Druckspeicher S3 mit dem nächst höheren Druckniveau vorgesehenen Druckniveaus befüllt. Hierzu sind die Einlassventile EV0, EV1 und EV2 geschlossen und dafür das Auslassventil AV2 des Druckspeichers S2 geöffnet, so dass das Verdichtungsorgan (= Pumpe) P dann Luft mit einem Druck von zunächst 6 bar, mit zunehmender Entnahme jedoch auf 4 bar abfallend, aus dem Druckspeicher S2 ansaugt und folglich – nämlich aufgrund der vorgegebenen Leistung und Förderkapazität des Verdichtungsorgans P, den Druck eines angesagten Fluids auf den circa dreifachen Wert zu erhöhen – Luft mit einem Druck von bis zu 12 bar über die offenen Einlassventile EV3 und EV4 in die Druckspeicher S3 und S4 fördern kann. Anschließend wird zumindest das Auslassventil AV2 geschlossen.After this finally in the pressure accumulators S2, S3, S4 a pressure level produced by 6 bar will be next, third Process step preferably the pressure accumulator S3 and S4 preferably simultaneously to a pressure level of 12 bar, d. H. on the top Pressure value of the pressure accumulator S3 with the next filled higher pressure level provided pressure levels. For this purpose, the inlet valves EV0, EV1 and EV2 are closed and for the exhaust valve AV2 of the accumulator S2 open, so that the compression member (= pump) P then air at a pressure from initially 6 bar, but with increasing withdrawal on 4 bar falling, sucked from the pressure accumulator S2 and consequently - namely due to the specified performance and production capacity the compression member P, the pressure of a trendy fluid to increase the value about three times - air with a pressure of up to 12 bar over the open inlet valves EV3 and EV4 in the accumulators S3 and S4 can promote. Subsequently, at least the exhaust valve AV2 is closed.
Sollte im Laufe dieses als dritter Verfahrensschritt geschilderten „Hochtransformierens" des am Verdichtungsorgan P eingangsseitig anliegenden Drucks aus dem Druckspeicher S2 der Druck in diesem Druckspeicher S2 unter den unteren Druckwert von dessen Druckniveau, d. h. unter den Wert von (hier) 4 bar absinken, was mittels des Drucksensors DF2 festgestellt werden kann, so wird dieser dritte Verfahrensschritt unterbrochen und zunächst neuerlich ein Druckwert von 6 bar im Druckspeicher S2 hergestellt, indem neuerlich bei geöffnetem Auslassventil AV1 und geöffnetem Einlassventil EV2 Luft aus dem Druckspeicher S1 unter Komprimierung in den Druckspeicher S2 gefördert wird. In diesem sog. Zwischen-Schritt sind sämtliche anderen schaltbaren Ventile geschlossen. Sollte in diesem Zwischenschritt der Druck im Druckspeicher S1 unter den Wert von 2 bar abfallen, so wird in einem weiteren Zwischenschritt wie bereits erläutert zunächst im Druckspeicher S1 wieder ein Druckwert von 3 bar hergestellt.Should in the course of this "step-up" described as the third process step of the input side of the compression device P pressure the pressure accumulator S2, the pressure in this pressure accumulator S2 below the lower pressure value of its pressure level, d. H. below the value 4 bar from (here), which was detected by the pressure sensor DF2 can be, so this third step is interrupted and initially again a pressure value of 6 bar in the accumulator S2 produced by again with the exhaust valve open AV1 and open inlet valve EV2 Air from the accumulator S1 promoted under compression in the pressure accumulator S2 becomes. In this so-called intermediate step are all others switchable valves closed. Should be in this intermediate step the pressure in the pressure accumulator S1 drops below the value of 2 bar, this is explained in a further intermediate step as already explained first in pressure accumulator S1 again a pressure value of 3 made bar.
Nachdem schließlich in den Druckspeichern S3 und S4 ein Druckniveau von 12 bar hergestellt ist, wird im nächsten, vierten Verfahrensschritt der Druckspeicher S4 auf ein Druckniveau von 24 bar, d. h. auf den oberen Druckwert des für den Druckspeicher S4 mit dem nächst höheren Druckniveau vorgesehenen Druckniveaus befüllt. Hierzu sind die Einlassventile EV0, EV1, EV2 und EV3 geschlossen und dafür das Auslassventil AV3 des Druckspeichers S2 geöffnet, so dass das Verdichtungsorgan (= Pumpe) P dann Luft mit einem Druck von zunächst 12 bar, mit zunehmender Entnahme jedoch auf 8 bar abfallend, aus dem Druckspeicher S3 ansaugt und folglich – nämlich aufgrund der vorgegebenen Leistung und Förderkapazität des Verdichtungsorgans P, den Druck eines angesagten Fluids auf den circa dreifachen Wert zu erhöhen – Luft mit einem Druck von bis zu 24 bar über das offene Einlassventil EV4 in den Druckspeicher S4 fördern kann. Anschließend werden das Auslassventil AV3 und das Einlassventil EV4 geschlossen.After this finally in the accumulators S3 and S4 a pressure level made from 12 bar, will be in the next, fourth process step the accumulator S4 to a pressure level of 24 bar, d. H. on the upper pressure value of the pressure accumulator S4 with the next filled higher pressure level provided pressure levels. For this purpose, the inlet valves EV0, EV1, EV2 and EV3 are closed and for this the exhaust valve AV3 of the pressure accumulator S2 is opened, so that the compression member (= pump) P then air at a pressure from initially 12 bar, with increasing withdrawal, however Dropping 8 bar, sucked from the accumulator S3 and consequently - namely due to the specified performance and production capacity the compression member P, the pressure of a trendy fluid to increase the value about three times - air with a pressure of up to 24 bar via the open inlet valve EV4 in the accumulator S4 can promote. Subsequently For example, the exhaust valve AV3 and the intake valve EV4 are closed.
Sollte im Laufe dieses als vierter Verfahrensschritt geschilderten „Hochtransformierens" des am Verdichtungsorgan P eingangsseitig anliegenden Drucks aus dem Druckspeicher S3 der Druck in diesem Druckspeicher S3 unter den unteren Druckwert von dessen Druckniveau, d. h. unter den Wert von (hier) 8 bar absinken, was mittels des Drucksensors DF3 festgestellt werden kann, so wird dieser vierte Verfahrensschritt unterbrochen und zunächst neuerlich ein Druckwert von 12 bar im Druckspeicher S3 hergestellt, indem neuerlich bei geöffnetem Auslassventil AV2 und geöffnetem Einlassventil EV3 Luft aus dem Druckspeicher S2 unter Komprimierung in den Druckspeicher S3 gefördert wird. In diesem sog. Zwischen-Schritt sind sämtliche anderen figürlich dargestellten schaltbaren Ventile geschlossen. Bei einem starken Druckabfall im Druckspeicher S2 und ggf. daraufhin im Druckspeicher S1 gilt weiter oben bereits Erläutertes analog.Should in the course of this "step-up transformation" described as the fourth method step of the input side of the compression device P pressure the pressure accumulator S3, the pressure in this pressure accumulator S3 below the lower pressure value of its pressure level, d. H. below the value from (here) 8 bar decrease, which was established by means of the pressure sensor DF3 can be, this fourth step is interrupted and initially again a pressure value of 12 bar in the pressure accumulator S3 produced by again with the exhaust valve open AV2 and open inlet valve EV3 Air from the pressure accumulator S2 promoted under compression in the accumulator S3 becomes. In this so-called intermediate step are all others figured shown switchable valves closed. With a strong pressure drop in the accumulator S2 and possibly then in the accumulator S1 above already explained analogous.
Zum Abschluss dieses Verfahrens zum Befüllen der einzelnen Druckspeicher Si (i = 1, 2, 3, 4) werden diese in geeigneter Reihenfolge jeweils bis an die obere Toleranzgrenze ihres jeweiligen Druckniveaus nachgeladen, d. h. zunächst wird der Druckspeicher S3 aus dem Druckspeicher S2 vollständig befüllt, anschließend der Druckspeicher S2 aus dem Druckspeicher S1 und zum Abschluss der Druckspeicher S1 aus der Umgebung, jeweils unter Komprimierung durch das Verdichtungsorgan P. Letztlich ist somit das gesamte System optimal auf die Versorgung der angeschlossenen Verbraucher vorbereitet.To the Completion of this procedure for filling the individual Pressure accumulator Si (i = 1, 2, 3, 4), these in a suitable order each up to the upper tolerance limit of their respective pressure levels reloaded, d. H. first, the accumulator S3 is off completely filled the pressure accumulator S2, then the pressure accumulator S2 from the accumulator S1 and the end the accumulator S1 from the environment, each under compression through the compactor P. Ultimately, therefore, the entire system optimally prepared for the supply of the connected consumers.
Gemäß der bisherigen Schilderung werden neben dem für ein niedrigeres Druckniveau vorgesehenen Druckspeicher auch sämtliche für ein demgegenüber höheres Druckniveau vorgesehene Druckspeicher mit dem niedrigeren Druckniveau befüllt. Dies ist jedoch fakultativ, d. h. es ist auch möglich, nur den für das jeweils nächst höhere Druckniveau vorgesehenen Druckspeicher mit aus dem „darunter liegenden" Druckspeicher entnommenen und mittels des Verdichtungsorgans weiter komprimiertem Fluid zu befüllen. Selbstverständlich erfolgt ein Nachfüllen der einzelnen Druckspeicher Si (i = 1, 2, 3, 4) nach Entnahme von darin unter Druck gespeichertem Fluid über die eingangs genannten, figürlich nicht dargestellten Versorgungs-Auslassventile für einzelne Verbraucher analog, wobei darauf hingewiesen sei, dass eine solche Entnahme für einzelne Verbraucher durchaus auch während des geschilderten Befüll-Prozesses der einzelnen Druckspeicher Si erfolgen kann.According to the previous description, in addition to the pressure reservoir provided for a lower pressure level, all pressure accumulators provided for a contrast higher pressure level are also filled with the lower pressure level. However, this is optional, ie it is also possible to fill only the pressure accumulator provided for the next higher pressure level with fluid taken from the "lower" accumulator and further compressed by means of the compaction organ = 1, 2, 3, 4) after removal of stored therein under pressure fluid on the above, figuratively not shown supply outlet valves for individual consumers analog, it should be noted that such removal for individual consumers quite well during the described Filling process of the individual accumulator Si can be done.
Wenngleich bei der hier beispielhaft beschriebenen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen und Bereitstellen unterschiedlicher Druckniveaus eines Fluids erläuterten Vorrichtung das Volumen der einzelnen Druckspeicher Si in reziproker Relation zu den jeweils für die Druckspeicher Si vorgesehenen Druckniveaus steht, so sind diese genannten Volumen bzw. Volumenverhältnisse ebenso wie die genannten Druck-Schwellenwerte sowie die Tatsache, dass sich die einzelnen Druckniveaus über zwei oder mehrere bar erstrecken und dass sich die für die verschiedenen Druckspeicher vorgesehenen Druckniveaus im Wesentlichen nicht überschneiden, nur beispielhaft zu sehen. In der Praxis können sich je nach Anwendung andere Werte ergeben, was aber nichts am Prinzip der beschriebenen und beanspruchten kaskadenartigen Druckerzeugung ändert. Stets ergibt sich der Vorteil, dass das Verdichtungsorgan nicht in einem einzigen Verdichtungsschritt eine hohe Komprimierung vornehmen muss und somit bezüglich seiner Leistungsfähigkeit deutlich einfacher, leichter und kostengünstiger gestaltet sein kann als bspw. eine herkömmliche Universalpumpe. Auch ist dieses Konzept erheblich günstiger als ein Einsatz von mehreren individuell für die verschiedenen Anwendungen bzw. Druckniveaus angepassten Pumpen oder dgl.. Die Niederdruck-Speicher bis zu einem Druckniveau von ca. 6 bar können aus Kunststoff gefertigt und somit billig und leicht sein und mit geeigneter Form auch in zerklüfteten Einbauräumen (in einem Automobil) untergebracht werden. Die Hochdruckspeicher können aus Aluminium oder aus Stahl bestehen und lassen sich aufgrund der kleinen Speicherinhalte einfach in einem Automobil unterbringen, jedoch kann dies sowie eine Vielzahl weiterer Details durchaus abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.Although in the case of the apparatus described here by way of example of the inventive method for generating and providing different pressure levels of a fluid Device the volume of each pressure accumulator Si in reciprocal Relation to the respectively provided for the accumulator Si pressure levels stands, then these volume or volume ratios are as well as the mentioned pressure thresholds as well as the fact that the individual pressure levels are over two or more and that for the different ones Pressure accumulator provided pressure levels do not substantially overlap, only to be seen as an example. In practice, depending on Application other values result, but nothing to the principle of the described and claimed cascading pressure generation changes. Always There is the advantage that the compacting member is not in one single compression step must make a high compression and thus its performance much simpler, easier and less expensive may be as, for example, a conventional universal pump. Also this concept is considerably cheaper than a mission of several individually for the different applications or pressure levels adapted pumps or the like .. The low-pressure accumulator up to a pressure level of about 6 bar can be made of plastic manufactured and therefore cheap and lightweight and with a suitable shape even in rugged installation spaces (in a car) be housed. The high-pressure accumulators can out Aluminum or made of steel and can be due to the small memory contents Just put it in a car, but this can be done as well a variety of other details quite different from the above explanations be designed without the content of the claims leave.
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