用于在可携带/可运输的系统内压缩空气的压缩机单元、振颤阀在这种压缩机单元中的用途以及用于对车辆充气轮胎进行密封和泵气的可携带/可运输的系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于在可携带/可运输的系统内压缩空气的压缩机单元，其中该压缩机单元具有至少一个发动机以及带有缸体和活塞的至少一个往复活塞式压缩机。本发明还涉及一种振颤阀的用途和一种用于对车辆充气轮胎进行密封和泵气的可携带/可运输的系统。


背景技术：

2.用于在可携带的系统(例如，乘用车辆的故障修理包)内压缩空气的压缩机单元必须尤其满足两个前提条件。一方面，压缩机单元必须非常紧凑，以使其在汽车(例如在后备箱)中占据尽可能小的空间和重量。另一方面，压缩机单元的使用寿命必须尽可能长，也就是说，它们必须能够长期使用。这两个前提条件在大多数情况下会导致目标冲突，这是因为不能同时并且在相同程度上改善这两个前提条件。
3.在现有技术中已知各种压缩机：
4.de 10 2013 107 850 a1公开了一种“可携带压缩空气源中的压缩机单元，该压缩机单元具有通过曲柄连杆传动装置驱动的往复活塞式压缩机，该往复活塞式压缩机具有在缸体中以振动的方式运动的活塞”(参见权利要求1)。
5.国际公开号为wo 96/05430的文件公开了一种“用于气态介质、优选空气的活塞式压缩机，该活塞式压缩机具有能够在缸体(60)内往复运动的、带有刚性连接的活塞(58)的活塞杆，该活塞具有用于从活塞底部吸入的气态介质的通道(80)，该通道具有在活塞向下移动时打开并在活塞向上移动时关闭的进气阀(80)”(参见权利要求1)。


技术实现要素：

6.本发明所基于的另一个目的在于，提供一种用于在可携带/可运输的系统内压缩空气的压缩机单元，该压缩机单元具有延长的使用寿命和/或更紧凑的结构方式。
7.根据本发明，该目的通过一种用于可携带/可运输的系统内压缩空气的压缩机单元来实现，其中该压缩机单元具有至少一个发动机以及带有缸体和活塞的至少一个往复活塞式压缩机，其特征在于，
8.该缸体具有振颤阀部件，其中该振颤阀部件具有至少一个振颤阀作为该缸体的排气阀。在此，振颤阀部件优选被安置在缸体的缸体排气通道中。
9.在本发明的范围内，振颤阀包括至少一个振颤元件，该振颤阀优选由一个振颤元件构成。
10.用于在可携带/可运输的系统内压缩空气的压缩机单元由于其紧凑的结构方式而通常构造有体积小且高频的顶部压缩机，以便能够在单位时间内输送必要的流通量。通常将弹簧阀用作所提到的压缩机单元的缸体中的进气阀和排气阀。一方面，弹簧阀具有如下
缺点，即，这些弹簧阀基于其结构方式而会因非直线流动导致流动动力学较差。另一方面，这些弹簧阀所具有的取决于其弹簧强度的固有频率处于100s
‑1至500s
‑1的范围内，该固有频率与用于在可携带/可运输系统内压缩空气的压缩机单元的冲程频率非常接近。如果弹簧阀由于顶部压缩机的运动而达到了其固有频率，则系统可能、并且在大多数情况下会遭受无法修复的损坏并且因此无法再被使用。
11.相反，振颤阀的固有频率远高于用于在可携带/可运输的系统内压缩空气的压缩机单元的冲程频率，并且因此虽然振颤阀的结构方式紧凑，但也更耐用。因此，特别优选的是，根据本发明的压缩机单元具有一个或多个振颤阀作为缸体的进气阀和/或排气阀，其中该一个或多个振颤阀：
12.‑
具有大于250s
‑1、优选大于500s
‑1的固有频率；
13.和/或
14.‑
所具有的固有频率至少是压缩机单元的冲程频率的两倍或三倍。
15.在本发明的范围内，振颤阀部件至少包括振颤阀。可选地，振颤阀部件还可以具有另外的子部件(例如下文所述的自攻螺钉)。优选地，振颤阀部件仅由振颤阀构成。
16.在本发明的范围内，根据本发明的压缩机单元还包括下面提到的根据本发明的装置。
17.优选的是如上所述的或如上作为优选所述的根据本发明的装置，其中缸体附加地具有振颤阀作为缸体的进气阀。
18.优选的是如上所述的或如上作为优选所述的根据本发明的装置，其中该振颤阀部件具有紧固元件和一个或多个振颤元件，该一个或多个振颤元件由用于密封空气通道和恢复空气流动的弹性材料制成。
19.本发明的上述方面的优点在于，弹性材料尤其有利地执行振颤阀的功能并且具有上述有利的固有频率。
20.特别有利地，作为如上所述的弹性材料的是：弹性模量在0.05pa至250gpa的范围内的弹簧钢以及弹性模量在0.05pa至250gpa的范围内的橡胶(非常特别优选地仅弹性模量在0.1gpa至10gpa的范围内的橡胶、尤其非常特别优选仅弹性模量在0.15gpa至4gpa范围内的橡胶)。在本发明的范围内，弹性优选借助于根据din en iso 527
‑
2在室温下的弹性模量e。
21.优选的是如上或如下所述的或者如上或如下作为优选所述的根据本发明的装置，其中密封节段由不同于安置节段的材料制成，其中安置节段优选由弹性模量在5gpa至10gpa的范围内的橡胶制成，并且密封节段优选由弹性模量在0.1gpa至5gpa的范围内的橡胶制成，其中从安置节段的弹性材料到密封节段的弹性材料的过渡非常特别优选是渐进的。这种振颤元件的优点在于，振颤元件与仅由一种材料制成的振颤元件相比特别好地粘附在振颤阀部件的紧固部件上、具有特别有利的固有频率并且同时特别好地密封根据本发明的压缩机单元的缸体排气通道。在此，如上所述特别有利的固有频率通过从密封节段的一种橡胶到弹性橡胶的逐渐过渡来调节的。
22.优选的是如上所述的或如上作为优选所述的根据本发明的装置，其中该多个振颤元件中的一个或至少一个振颤元件：
23.‑
包括用于密封该缸体的排气通道的密封节段、以及用于安置在该振颤阀部件的
紧固元件上的安置节段；
24.和/或
25.‑
是与该缸体的排气通道的截面形状相同的盘。
26.本发明上述方面的优点在于：当振颤元件被分成密封节段和安置节段时，可以更容易地确定根据本发明的压缩机单元的振颤阀的固有频率，并且因此可以针对压缩机单元确定适合的冲程频率。
27.优选的是如上所述的或如上作为优选所述的根据本发明的装置，其中该多个振颤元件中的一个或至少一个振颤元件：
28.‑
具有带中心孔的孔盘的形状；
29.和/或
30.‑
该密封节段沿流动方向被布置在该安置节段之后，
31.其中优选地，该一个或至少一个振颤元件的径向外部区段是该密封节段，并且该一个或至少一个振颤元件的径向内部区段是该安置节段。
32.本发明上述方面的优点在于，这种振颤元件特别好地适用于对缸体的径向对称的排气通道或进气通道进行密封。
33.优选的是如上所述的或如上作为优选所述的根据本发明的装置，其中该多个振颤元件中的一个或至少一个振颤元件被安置在该压缩机单元的缸体排气通道中，其中该弹性材料优选选自由以下各项组成的组：聚乙烯、聚丙烯、氟橡胶、氯化橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶和弹簧钢。在此，特别优选的是诸如fkm、fvmq、ffpm(根据din iso 1629的缩写)的氟橡胶，诸如cm、ciir、cr、csm(所有均为根据din iso 1629的缩写)的氯化橡胶，诸如vmq(所有均为根据din iso 1629的缩写)的硅橡胶，聚氨酯橡胶(au)(根据din iso 1629的缩写)和/或根据din en 10089:2003
‑
04的弹簧钢。
34.本发明上述方面的优点在于，上述材料尤其具有适合的固有频率作为振颤元件。
35.优选的是如上所述的或如上作为优选所述的根据本发明的装置，其中该振颤元件的安置节段与该振颤阀部件的紧固元件形状配合或材料配合地、优选材料配合地相连接。
36.本发明上述方面的优点在于，本发明的该优选的实施方式具有特别简单且因此也稳定的结构方式，这进一步提高了根据本发明的压缩机单元的使用寿命。与形状配合的连接相比，通过材料配合的连接可以实现还更稳定的结构方式，由此可以吸收特别强的回弹压力并且可以使振颤阀的固有频带变窄。
37.在本发明的范围内，阀的固有频带优选是在阀的使用期间阀自激振荡(auspendelt)并因此断裂的振动范围。
38.优选的是如上所述的或如上作为优选所述的根据本发明的装置，其中该一个或多个振颤元件的密封节段中的至少一个密封节段具有横向延伸尺寸和纵向延伸尺寸，其中纵向延伸尺寸和横向延伸尺寸的比值处于500:1至1:1的范围内，其中该至少一个密封节段的纵向延伸尺寸优选具有与该流动方向所成的、处于10
°
至80
°
范围内、非常特别优选处于30
°
至60
°
范围内的密封角β。这优选适用于与如上作为优选所述的压缩机单元的各种如上所述的振颤元件的组合，如上所述特别优选的是该多个振颤元件中的一个或者至少一个振颤元件具有盘或孔盘的形状。
39.本发明上述方面的优点在于，与其他的根据本发明的压缩机单元相比，根据本发
明的压缩机单元的结构方式可以设计得更加紧凑。
40.优选的是如上所述的或如上作为优选所述的根据本发明的装置，其中
41.‑
该缸体的工作容积处于1cm3至1000cm3的范围内、优选处于2cm3至200cm3的范围内、特别优选处于3cm3至50cm3的范围内，
42.和/或
43.‑
该往复活塞式压缩机被适配成用于实现1s
‑1至1000s
‑1的范围内、优选10s
‑1至500s
‑1的范围内、特别优选140s
‑1至450s
‑1的范围内的冲程频率。
44.本发明的上述方面的一个优点在于，由于使用了这种阀，因此尤其可以构造具有上述特性的压缩机单元，其相比现有技术中的压缩机单元具有更长的使用寿命和更紧凑的结构方式。
45.优选的是如上所述的或如上作为优选所述的根据本发明的装置，其中该压缩机单元不具有弹簧元件、尤其不具有在阀中使用的含金属的弹簧。
46.本发明上述方面的优点在于，由于避免了所有弹簧阀(即于阀中使用的弹簧)，因此在根据本发明的压缩机单元内的空气流中的引导可以被设计成还更多变的。
47.优选的是如上所述的或如上作为优选所述的根据本发明的装置，其中该压缩机单元包括用于测量空气压力的装置，其中该用于测量空气压力的装置被设计成使得其能够在该缸体的振颤阀部件后面的流动方向上测量空气压力。在此，该用于测量空气压力的装置尤其被适配成用于在使用压缩机期间测量要密封的车辆充气轮胎中的空气压力。因此，始终在缸体的排气阀后面的流动方向上测量空气压力。
48.本发明上述方面的优点在于，由于尤其上述振颤元件的振动质量减少，排气阀后面的空气压力可以保持得更恒定并且因此可以更好地确定所要达到的空气压力。所要达到的空气压力例如可以为2巴或更高，以便随后从用于对车辆充气轮胎进行密封和泵气的可携带/可运输的系统的泵气模式过渡到密封模式。替代性地，也可以通过这种方式更精确地确定在所提到的密封模式期间要密封的车辆充气轮胎是否已经被充分密封。
49.迄今为止，往复活塞和传统排气阀的振动总是在排气阀后面的排气通道中叠加，从而使压力波动特别大。与传统排气阀相比，振颤阀在运行时的振动更小。由此允许更好地控制要密封轮胎中的压力调节。
50.优选的是如上所述的或如上作为优选所述的根据本发明的装置，其中该振颤阀部件具有自攻螺钉，以用于安置该一个或至少一个振颤元件，其中该自攻螺栓优选是振颤阀部件的紧固元件。
51.本发明上述方面的优点在于，与其他的根据本发明的压缩机单元相比，可以实现振颤阀部件的还更紧凑且更经济的结构方式。
52.优选的是如上所述的或如上作为优选所述的根据本发明的装置，其中该振颤阀部件的紧固元件被焊接到该缸体的内壁上。
53.本发明上述方面的优点在于，本发明的该优选的实施方式具有特别简单且因此也稳定的结构方式，这进一步提高了根据本发明的压缩机单元的使用寿命。与形状配合的连接相比，通过焊接连接可以实现还更稳定的结构方式，由此可以吸收特别强的回弹压力并且可以使振颤阀的固有频带变窄。
54.特别高度优选的是一种如上所述的根据本发明的装置，其中该压缩机单元具有至
少一个发动机以及带有缸体和活塞的至少一个往复活塞式压缩机，
55.其特征在于，
56.该缸体具有振颤阀部件，其中该振颤阀部件具有至少一个振颤阀作为该缸体的排气阀，
57.其中
58.‑
该振颤阀部件具有紧固元件和一个或多个振颤元件，该一个或多个振颤元件由用于密封空气通道和恢复空气流动的弹性材料制成，
59.‑
该多个振颤元件中的一个或至少一个振颤元件：
60.‑
包括用于密封该缸体的排气通道的密封节段、以及用于安置在该振颤阀部件的紧固元件上的安置节段；
61.‑
该多个振颤元件中的一个或至少一个振颤元件：
62.‑
具有带中心孔的孔盘的形状；
63.并且
64.‑
该密封节段沿流动方向被布置在该安置节段之后，
65.其中该一个或至少一个振颤元件的径向外部区段是该密封节段，并且该一个或至少一个振颤元件的径向内部区段是该安置节段，
66.‑
该多个振颤元件中的一个或至少一个振颤元件被安置在压缩机单元的缸体排气通道中，其中弹性材料由弹性模量在0.05pa至250gpa范围内的弹簧钢或弹性模量在0.05pa至250gpa范围内的橡胶制成，其中弹性材料优选为选自由下述各项组成的组的橡胶：聚乙烯、聚丙烯和聚氨酯、氟橡胶、氯化橡胶，
67.‑
该振颤元件的安置节段与该振颤阀部件的紧固元件材料配合地相连接，
68.‑
该多个振颤元件中的一个或至少一个振颤元件具有横向延伸尺寸和纵向延伸尺寸，其中纵向延伸尺寸与横向延伸尺寸的比值处于50:1至10:1的范围内，其中振颤阀的纵向延伸尺寸优选具有与该流动方向所成的、处于30
°
至60
°
范围内的密封角β，
69.‑
缸体的工作容积处于3cm3至50cm3的范围内，并且
70.‑
往复活塞式压缩机的冲程频率处于140s
‑1至450s
‑1的范围内。
71.根据本发明的用于在可携带/可运输的系统内压缩空气的压缩机单元的上述有利方面也适用于下文描述的振颤阀的用途的所有方面，并且下文讨论的根据本发明的振颤阀的用途的有利方面相对应地适用于根据本发明的用于在可携带/可运输的系统内压缩空气的压缩机单元的所有方面。
72.本发明还涉及振颤阀作为排气阀在压缩机单元中的用途，该振颤阀优选是如上所述的或如上作为优选所述的振颤阀，该压缩机单元优选是如上所述的或如上作为优选所述的压缩机单元，其中该振颤阀特别优选用来提高在该排气通道中的压力测量的测量精度和/或用来提高所产生的体积流量和/或用来避免激励到该排气阀的固有频率。
73.优选的是如上所述的或如上作为优选所述的或如上作为特别优选所述的用途，其中
74.‑
该缸体的工作容积处于1cm3至1000cm3的范围内、优选处于2cm3至200cm3的范围内、特别优选处于3cm3至50cm3的范围内，
75.和/或
76.‑
往复活塞式压缩机的冲程频率优选处于1s
‑1至1000s
‑1的范围内、优选处于10s
‑1至500s
‑1的范围内、特别优选处于140s
‑1至450s
‑1的范围内。
77.根据本发明的用于在可携带/可运输的系统内压缩空气的压缩机单元的上述有利方面和根据本发明的振颤阀的用途也适用于下文描述的可携带/可运输的系统的所有方面，并且下文讨论的根据本发明的可携带/可运输的系统的有利方面相对应地适用于根据本发明的用于在可携带/可运输的系统内压缩空气的压缩机单元和根据本发明的振颤阀的用途的所有方面。
78.本发明也涉及一种用于对车辆充气轮胎进行密封和泵气的可携带/可运输的系统，该系统包括：
79.‑
如上所述的或如上作为优选所述的至少一个压缩机单元
80.以及
81.‑
用于容纳密封剂和/或气体的至少一个密封剂容器
82.并且可选地包括：
83.‑
用于在车辆充气轮胎中产生和分配由密封剂和气体形成的分散体的至少一个分配器单元。
附图说明
84.在附图中：
85.图1：示出根据本发明的压缩机单元中的处于关闭模式的振颤阀部件的截面视图；
86.图2：示出根据本发明的压缩机单元中的处于打开模式的振颤阀部件的截面视图；
87.图3：示出示意性展示的根据本发明的压缩机单元的截面视图；
88.图4：示出根据本发明的压缩机单元中具有焊接的振颤元件的振颤阀部件的截面视图；
89.图5：示出根据本发明的压缩机单元的振颤阀部件的示意图。
90.附图标记清单
[0091]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
用于压缩空气的压缩机单元
[0092]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
发动机
[0093]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
弹簧元件；弹簧
[0094]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
往复活塞式压缩机
[0095]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
焊接点
[0096]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
自攻螺钉
[0097]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
活塞
[0098]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
连杆
[0099]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
缸体
[0100]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
缸体的工作容积
[0101]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
振颤阀部件
[0102]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
振颤阀
[0103]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
缸体的排气阀
[0104]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
缸体的进气阀
[0105]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
振颤阀部件的紧固元件
[0106]
16
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
振颤阀部件的振颤元件
[0107]
17
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
用于密封空气通道和恢复空气流动的弹性材料
[0108]
18
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
振颤元件的密封节段
[0109]
19
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
振颤元件的安置节段
[0110]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
流动方向
[0111]
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
缸体排气通道
[0112]
22
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
缸体进气通道
[0113]
23
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
密封角β
[0114]
24
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
振颤元件的密封节段的纵向延伸尺寸
[0115]
25
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
振颤元件的密封节段的横向延伸尺寸
具体实施方式
[0116]
图1示出了在根据本发明的压缩机单元1的缸体的排气通道21处的排气阀13的示意图，该排气阀包括具有紧固元件15和振颤元件16的振颤阀部件11，其中振颤元件16具有由弹性材料17制成的安置节段18和密封节段19。图1中示意性示出的振颤阀部件11处于关闭状态，即，空气恰好被吸入缸体9中并且因此振颤元件16通过复位来防止空气经由排气通道21进入缸体9。
[0117]
图2示出了在根据本发明的压缩机单元1的缸体的排气通道21处的排气阀13的示意图，该排气阀包括具有紧固元件15和振颤元件16的振颤阀部件11，其中振颤元件16具有由弹性材料17制成的安置节段18和密封节段19。图1中示意性示出的振颤阀部件11处于打开状态，即，空气恰好沿流动方向20从缸体9被泵出并且振颤元件16因此使空气经由排气通道21、通过分配器单元(其用于产生并且分配由密封剂和气体形成的分散体)被压入到车辆充气轮胎(未示出)中。
[0118]
图3示出了具有往复活塞式压缩机4的压缩机单元1的示意图，该压缩机单元包括示意性示出的发动机2，该发动机可以藉由以高度示意性的方式示出的连杆8来使活塞7在缸体9的工作容积10中上下运动。还示出了带有进气阀14的缸体进气通道22，沿流动方向20的空气首先经由该进气阀流入工作容积10并且在随后活塞7朝向排气阀13向下移动时流入缸体排气通道21。在图3中，缸体排气通道21在中间具有保持件，借助于振颤阀部件11的紧固元件15(这里以自攻螺钉6为例)将振颤阀12安置在该保持件中。振颤阀在图3中呈孔盘的形式，该孔盘被挤压在螺钉6本身和所提到的保持件之间，由此使由弹性材料17制成的振颤元件16的密封节段18压靠到缸体排气通道21的壁上并且因此该孔盘执行其复位功能和密封功能。在图3中，密封节段18和安置节段19由相同的弹性材料17制成。
[0119]
图4示出了具有往复活塞式压缩机4的压缩机单元1的示意图，该压缩机单元包括示意性示出的发动机2，该发动机可以藉由以高度示意性的方式示出的连杆8来使活塞7在缸体9的工作容积10中上下运动。还示出了带有进气阀14的缸体进气通道22，沿流动方向20的空气首先经由该进气阀流入工作容积10并且在随后活塞7朝向排气阀13向下移动时流入缸体排气通道21。在图4中，缸体排气通道21具有2个焊接点5，振颤阀部件11的紧固元件15藉由这些焊接点与到缸体排气通道21的壁材料连接并且因此被牢固地安置。振颤阀在图4
中呈孔盘的形式，该孔盘以围绕紧固元件15的紧固节段的最细的位置翻扣的方式贴靠在缸体排气通道21的壁上并因此该孔盘执行复位功能和密封功能。在图3中，密封节段18和安置节段19由相同的弹性材料17制成。
[0120]
图5示出了例如图4中所示的根据本发明的压缩机单元的振颤阀部件11的示意图。在图5中，振颤阀部件11包括振颤阀12和紧固元件15，该紧固元件具有由焊接点5指示的与缸体排气通道21的连接点。在此，振颤阀12包括2个振颤元件16，这两个振颤元件包括安置节段19和密封节段18，其中密封节段18由弹性材料制成。安置节段19也可以由弹性材料(例如弹簧钢)或另一种材料制成，该另一种材料适合于在压缩机单元1运行期间使振颤元件16的密封节段18保持到振颤阀12或紧固元件15上。在此，从安置节段19的材料到密封节段18的弹性材料的过渡可以平滑地(即渐进地)或者突然地(即例如通过将这两个节段18、19粘合在一起)实现。