Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten und Aufpumpen aufblasbarer Gegenstände, insbesondere zum Abdichten und Aufpumpen von Kraftfahrzeugreifen, wobei die Vorrichtung als Druckgasquelle eine Kompressoreinheit aufweist, welche als über ein Schubkurbelgetriebe angetriebener Hubkolbenverdichter ausgebildet ist und einen in einem Zylinder oszillierend bewegten Kolben aufweist, wobei Kolben und Zylinder einen Kompressionsraum begrenzen und der Zylinder ausgangsseitig durch einen

Zylinderkopf mit Auslassventil verschlossen ist, wobei die Vorrichtung weiterhin einen Behälter für ein in den aufblasbaren Gegenstand einfüllbares selbsttätiges Dichtmittel und eine den Behälter und die Kompressoreinheit verbindende Ventil- und Verteilereinheit für Dichtmittel und Druckgas mit einer an den aufblasbaren Gegenstand anschließbaren Leitung aufweist, wobei die Ventil- und Verteilereinheit den Betrieb der Vorrichtung wahlweise in den beiden Betriebsarten„Aufpumpen" und„Dichtmittel fördern" erlaubt. Solche Vorrichtungen zum Abdichten und Aufpumpen aufblasbarer Gegenstände werden insbesondere für so genannte Pannensets benötigt, die an Stelle eines Reservereifens im Kraftfahrzeug mitgeführt und angeordnet sind.

Bei solchen Pannensets zur temporären Reparatur von Reifenpannen, bei denen die Kompressoreinheiten, d.h. die Luftkompressoren zum Auffüllen eines beschädigten

Reifens üblicherweise über eine Ventil- und Verteilereinheit für Dichtmittel und Druckgas mit dem zu reparierenden Reifen verbunden sind, weist die Ventil- und Verteilereinheit auch ein Anschlussstück zum Anschluss einer Dichtmittelflasche auf. Zur Abdichtung des beschädigten Reifens wird nun das Dichtmittel durch den Luftkompressor über die Ventil- und Verteilereinheit in den Reifen gefördert und danach der Reifen durch den

Luftkompressor bis zu einem bestimmten Minimaldruck aufgepumpt. Das eigentliche Abdichten des beschädigten Reifens erfolgt dann während der Weiterfahrt mit dem wieder befüllten Reifen. Durch den Überdruck im Reifen sowie die nach außen wirkenden Zentrifugalkräfte wird das Reifendichtmittel in die Beschädigung des Reifen (z.B. einen Stichkanal) gepresst. Durch die hier auftretenden hohen Scherkräfte und erhöhte Temperaturen wird ein chemischer Prozess im Reifendichtmittel in Gang gesetzt, der schließlich zu einer Verfestigung des Dichtmittels sowie einer temporären Abdichtung der Beschädigung führt. Während des oben beschriebenen vorher durchgeführten Fördervorgangs des Dichtmittels in den Reifen wird das Reifendichtmittel durch das geöffnete Reifenventil gepresst. Der hier vorliegende Öffnungsquerschnitt entspricht in etwa dem Querschnitt einer typischen Reifenbeschädigung und es sind daher bestimmte Maßnahmen notwendig, um ein

Verfestigen und Abdichten des Reifendichtmittels schon im Reifenventil zu verhindern. Neben einer chemischen Anpassung des Reifendichtmittels müssen zusätzlich besonders die physikalischen Randbedingungen während des Dichtmittelfördems so gewählt werden, dass eine Verfestigung des Reifendichtmittels im Reifen ventil unterdrückt wird.

Ein hoher Volumenstrom bei der Förderung des Dichtmittels führt zu hohen Scherkräften im Reifenventil. Um ein dadurch bedingtes Verfestigen des Reifendichtmittels zu verhindern und also zu vermeiden, dass das Reifenventil während der Befüllung mit Dichtmittel verstopft, kann der Volumenstrom und somit die Leistungsfähigkeit des eingesetzten Luftkompressors begrenzt werden. Als Nebeneffekt wird hierdurch auch die Lufttemperatur am Kompressorausgang verringert. Die somit geringere Aufheizung des Reifendichtmittels verringert ebenfalls dessen Neigung zur Verfestigung. Diese

Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, dass zum späteren Aufpumpen des Reifens gegen die vorhandene Leckage eine geringere Pumpleistung zur Verfügung steht und somit nur kleinere Beschädigungen des Reifens temporär abgedichtet werden können. Eine Alternative zur beschriebenen Verringerung des Volumenstroms besteht z. B. im

Ausbau des Reifenventils während der Befüllung mit Dichtmittel. Ein kompletter Ausbau des Reifenventils während des Dichtmittelpumpens verhindert sicher eine Blockade dieser Engstelle. Dies hat jedoch den Nachteil, dass der Abdichtvorgang als solcher deutlich komplizierter und für den Nutzer aufwendig wird. Eine Lösung mehr allgemeiner Art zur Druckbegrenzung zeigt z.B. die DE 44 29 097 AI. Dort ist eine Kompressoreinheit bzw. einen Kolbenverdichter mit einem im Stand der Technik üblichen Auslassventil 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. Die genannte Gefahr, dass das Reifenventil während der Befüllung mit Dichtmittel verstopft, ist hierdurch jedoch nicht angesprochen.

Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Abdichten und Aufpumpen aufblasbarer Gegenstände bereitzustellen, bei der während der Befüllung mit Dichtmittel ein unerwünschtes Verfestigen des Reifendichtmittels, beispielsweise in einem Ventil, in einem Reifenventil oder in Zuleitungen zum aufblasbaren Gegenstand verhindert wird. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.

Dabei ist der Hubkolbenverdichter mit einem variablen Totluftvolumen versehen, dessen Inhalt abhängig von der jeweiligen Betriebsart„Aufpumpen" und„Dichtmittel fördern" veränderbar und /oder zuschaltbar ist.

Die erfindungs gemäße Ausbildung ermöglicht eine Reduzierung von Volumenstrom und Lufttemperatur während der Förderung des Reifendichtmittels, ohne die Pumpleistung für das Befüllen des Reifens mit Luft zu reduzieren. Diese Regelungsaufgabe wird dazu durch eine einfache, mechanische Konstruktion gelöst und somit die Produktionskosten gegenüber typischen Luftkompressoren nur geringfügig erhöht. Mithilfe der vorliegenden Erfindung lässt sich die Leistungsfähigkeit von Dichtmittelkompressoren erhöhen ohne die Transportfähigkeit des geförderten Dichtmittels einzuschränken. Die Erhöhung der Stückkosten durch die notwendige Regelung ist im Vergleich zu einem typischen

Dichtmittelkompressor sehr gering

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Inhalt des Totluftvolumens abhängig von dem durch die beiden Betriebsarten erzeugten jeweils unterschiedlichen Druck im Kompressionsraum auch in der Auslassleitung des Kompressors veränderbar ist. Der Druck als Initialgröße ist deshalb geeignet, da in der Betriebsart„Dichtmittel fördern", d.h. also in dem Betriebszustand, in dem Dichtmittel gefördert wird, durch die hohe Viskosität des zu fördernden Dichtmittels der Druck im Kompressionsraum/ im

Zylinderkopf gegenüber der Betriebsart„Aufpumpen" deutlich erhöht ist. Der Druck im Kompressionsraum bzw. im Luftauslass steigt also an. Unter anderem kann die Steuerung des Totluftvolumens dann z. B. elektronisch erfolgen, etwa mit Hilfe eines Drucksensors, eines elektronischen Regelelements, oder auch durch einen elektromechanischen Aktuator erfolgen. Die Steuerung des Totluftvolumens kann auch durch eine zentrale Kontrolleinheit in Abhängigkeit des, durch die zentrale

Kontrolleinheit bestimmten, momentanen Betriebszustands des Luftkompressors erfolgen.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Totluftvolumens durch einen mit dem Kompressionsraum verbundenen Druckraum bereitgestellt wird, dessen Inhalt von dem durch die beiden Betriebsarten erzeugten jeweils unterschiedlichen Druck im

Kompressionsraum veränderbar ist. Damit lässt sich das Totluftvolumen unabbhängig von Form und Ausbildung des Kompressionsraums gestalten.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Inhalt des weiteren

Druckraums gegen Federkraft veränderbar oder zuschaltbar ist, wobei die Federkraft vorzugsweise einstellbar ist. Damit mit ergibt sich eine konstruktiv sehr einfache Lösung. Gleiches gilt für eine weitere vorteilhafte Ausbildung, die darin besteht, dass der weitere Druckraum in Form eines zweiten Zylinder ausgebildet ist, in dem ein geführter verschiebbar beweglicher Kolbenschieber angeordnet ist, der von einer Feder beaufschlagt ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Inhalt des Totluftvolumens bzw. Druckraumes auf mindestens 5 % des Kompressionsraums bzw.

Kompressionsvolumens vergrößert werden kann. Bei einem variablen Totluftvolumen von 10 % des Kompressions volumens kann der Volumenstrom um bis zu 40% und die

Lufttemperatur um bis zu 70% reduziert werden, was natürlich auch zur oft gewünschten thermischen Entlastung des Zylinderkopfes beiträgt. Auch nimmt die elektrische

Leistungsaufnahme des Kompressors bei aktivierten Totluftvolumen um bis zu 30% ab.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Druckgas gedämpft vom Kompressionsraum in den Druckraum, d.h. in das Totluftvolumen strömt, insbesondere durch eine pneumatische Drossel strömt. Damit können auch Druckspitzen aus dem den Kompressionsraum bildenden Zylinder abgedämpft werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Dämpfung dadurch erzeugt wird, dass der Kolbenschieber im zweiten Zylinder reibungsbehaftet verschoben wird, insbesondere dadurch, dass der Kolbenschieber mit zwischen Innenwand des zweiten Zylinder und Außenumfang des Kolbenschiebers angeordneten Dichtringen ausgebildet ist, die beim Verschieben eine Reibungsdämpfung erzeugen. Dadurch lässt es sich auf einfache Weise vermeiden, dass das Zuschalten des Totluftvolumens sich der Hubfrequenz des Kolbens nähert. Dies ist vorteilhaft, da die erwünschte Wirkung des„zugeschalteten" Totluftvolumens dann maximal ist, wenn dessen Inhalt während des gesamten

Kolbenhubes annähernd konstant ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Dämpfung so erfolgt, dass die maximale Bewegungsfrequenz des Kolbenschiebers unter der Hubfrequenz des Kolbens liegt. Diese Auslegung verhindert ein unkontrolliertes Aufschwingen des Gesamt-Systems.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungs gemäße Vorrichtung zum Abdichten und Aufpumpen aufblasbarer Gegenstände in Ausschnitten,

Fig. 2 einen Vergleich der Betriebsarten/Betriebszustände„Aufpumpen' und„Dichtmittel fördern" in Diagrammen

Fig. 1 zeigt in Ausschnitten eine Vorrichtung zum Abdichten und Aufpumpen aufblasbarer Gegenstände, insbesondere zum Abdichten und Aufpumpen von Kraftfahrzeugreifen. Die Vorrichtung ist in zwei Schaltzuständen A und B gezeigt, auf der linken Seite der Fig. 1 einmal mit nicht zugeschaltetem Totluftvolumen (A) und einmal mit zugeschaltetem Totluftvolumen (B) auf der rechten Seite der Fig. 1.

Die Vorrichtung weist als Druckgasquelle eine Kompressoreinheit auf, welche als über ein Schubkurbelgetriebe angetriebener Hubkolbenverdichter 10 ausgebildet ist und einen in einem Zylinder 1 oszillierend bewegten Kolben 2 auf, wobei Kolben 2 und Zylinder 1 einen Kompressionsraum begrenzen und der Zylinder 1 ausgangsseitig durch einen Zylinderkopf 11 mit Auslassventil 7 verschlossen ist.

Die Vorrichtung weist weiterhin ein Manometer 12 und einen hier nicht näher dargestellten Behälter für ein in den aufblasbaren Gegenstand einfüllbares selbsttätiges Dichtmittel und eine den Behälter und die Kompressoreinheit verbindende Ventil- und Verteilereinheit für Dichtmittel und Druckgas mit einer an den aufblasbaren Gegenstand anschließbaren Leitung auf, wobei die Ventil- und Verteilereinheit den Betrieb der Vorrichtung wahlweise in den beiden Betriebsarten„Aufpumpen" und„Dichtmittel fördern" erlaubt. Die Ventil und Verteilereinheit ist üblicherweise an den Luftauslass 3 angeschlossen und in der Fig.l ebenfalls nicht näher dargestellt

Der Hubkolbenverdichter 10 ist mit einem variablen Totluftvolumen versehen, dessen Inhalt abhängig von der jeweiligen Betriebsart veränderbar ist, nämlich abhängig von dem durch die beiden Betriebsarten„Aufpumpen" und„Dichtmittel fördern" erzeugten jeweils unterschiedlichen Druck im Kompressionsraum. Das variable Totluftvolumen wird in der gezeigten Ausführung durch eine zusätzliche Kammer, nämlich durch einen mit dem Kompressionsraum verbundenen Druckraum 9 bereitgestellt, dessen Inhalt von dem durch die beiden Betriebsarten erzeugten jeweils unterschiedlichen Druck im Kompressionsraum veränderbar bzw. zuschaltbar ist

Der Inhalt des Druckraums 9 ist gegen eine einstellbare Federkraft veränderbar, wobei der der Druckraum 9 in Form eines zweiten Zylinders 13 ausgebildet ist, in dem ein geführter verschiebbar beweglicher Kolbenschieber 4 angeordnet ist, der von der Feder 5 beaufschlagt ist. Die Einstellung bzw. Vorspannung der Feder 5 erfolgt mittels der Stelleinrichtung 6.

In der hier gezeigten Ausführung kann der Inhalt des Totluftvolumens bzw. Druckraumes 9 auf eine Größe/ein Volumen von mindestens 10% des Kompressionsraums bzw.

Kompressionsvolumens vergrößert werden.

Die vorliegende Ausführung des Erfindungsgegenstandes steuert den Volumenstrom des Luftkompressors also durch ein variables, zuschaltbares Totluftvolumen.

Fig. 2 zeigt einen Vergleich der Betriebsarten/Betriebszustände„Aufpumpen" und „Dichtmittel fördern" in Diagrammen, wobei Pumpzeit, Volumenstrom und elektrischen Leistung des Kompressormotors jeweils in Relation zum Kompressordruck aufgetragen sind.

In der Betriebsart„Aufpumpen", d.h. in dem Betriebszustand, in dem der Reifen mit Luft befüllt wird (Fig. 2A) liegt der Druck im Kompressionsraum am Zylinderkopf unterhalb eines Drucks/Schaltdrucks P ₀ von hier 250 kPa. Hier ist das variable Totluftvolumen 9 noch nicht aktiviert bzw. zugeschaltet und es existiert im oberen Totpunkt (OT) nur ein bauartbedingtes minimales Totluftvolumen 8 zwischen Kolben 2 und Zylinder 1. Durch eine periodische Kolbenbewegung wird nach dem bekannten Prinzip ein Luftstrom über das Auslassventil 7 durch den Luftauslass 3 befördert. In diesem Betriebszustand wird die Effizienz des Kompressors nicht beeinträchtigt. Im Betriebszustand„Dichtmittel fördern" (Fig. 2B) ist durch die hohe Viskosität des zu fördernden Dichtmittels der Druck im Zylinderkopf gegenüber dem vorherigen Zustand deutlich erhöht. Der Druck im Luftauslass steigt also über den Schaltdruck Po an und öffnet den verschiebbar beweglich angeordneten Kolbenschieber 4 gegen einen entsprechend vorgewählten Federdruck der Feder 5. Durch die Bewegung des

Kolbenschiebers 4 wird eine zusätzliche, mit dem Zylinder verbundene Kammer geöffnet und bereitgestellt, nämlich ein Druckraum 9, dessen Inhalt von dem durch die beiden Betriebsarten erzeugten jeweils unterschiedlichen Druck im Kompressionsraum veränderbar ist.

Hierbei ist der Kolbenschiebers 4 und/oder die Zuleitung zu dem Schieber so ausgelegt, dass Druckspitzen aus dem Zylinder abgedämpft werden und keine Öffnung des Schiebers hervorrufen. Weiterhin ist die Dämpfung des Kolbenschiebers 4 so gewählt, dass die maximale Bewegungsfrequenz des Schiebers deutlich unter der Hubfrequenz des Kolbens liegt. Diese Auslegung verhindert ein unkontrolliertes Aufschwingen des Systems.

Zwischen Innenwand des zweiten Zylinder 13 und Außenumfang des Kolbenschiebers 4 sind hier reibungsbehaftete Dichtringen 14 angeordnet.

Die nun zum Zylinder hin geöffnete Kammer, d.h. der Druckraum 9 dient als

Totluftvolumen zur Volumenstrombegrenzung. Bei z. B. einem variablen Totluftvolumen von 10% des Kompressionsvolumens kann in dem vorliegenden Beispiel der

Volumenstrom um bis zu 40% und die Lufttemperatur um bis zu 70% reduziert werden (Abbildung 2B). Auch nimmt die elektrische Leistungsaufnahme des Kompressors bei aktivierten Totluftvolumen um bis zu 30% ab.

Mit der Größe dieses Totluftvolumens 9 sowie dem Druck der Feder 5 auf den

Kolbenschieber 4 kann die Reduktion des Volumenstroms und der Schaltdruck Po vorgewählt werden. Sinkt der Druck im Luftauslas s und damit im Kompressionsraum nach Fördern des Dichtmittels wieder unter den Schaltdruck P ₀ , so schließt der Kolbenschieber 4 und der Kompressor kehrt wieder in seinen normalen Betriebszustand zurück.

Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

1 Zylinder/Kompres sionszylinder

2 Kolben

3 Luftauslas s

4 Kolbenschieber

5 Feder

6 Stelleinrichtung

7 Auslassventil

8 Minimales Totluftvolumen

9 Variables Totluftvolumen/Druckraum

10 Hubkolbenverdichter

11 Zylinderkopf

12 Manometer

13 Zweiter Zylinder

14 Reibungsbehaftete Dichtringe