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Wasserabscheider für Druckluftanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserabscheider für Druckluftanlagen.
Bei derartigen Anlagen ist es vorteilhaft, der Druckluft die in Form von Wasserdampf enthaltene Feuchtigkeit vor Eintritt in die eigentliche Anlage soweit wie möglich zu entziehen. Der Wasserdampf kondensiert andernfalls in der Anlage und ruft Korrosionserscheinungen hervor. Hiezu kommt, dass in der kalten Jahreszeit die Betriebssicherheit, beispielsweise der Druckluftbremsanlage in Kraftfahrzeugen, stark gefährdet ist, da der kondensierende Wasserdampf eine Vereisung von Ventilen und Zylindern verursachen kann.
Es ist bereits bekannt, Druckluft in einer Düse um einen bestimmten Wert zu entspannen, um somit eine Unterkühlung und Wasserausscheidung zu erreichen. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, dass stets nur ein kleiner Teil der unterkühlten Druckluft mit Flächen in Berührung kommt, an denen die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit kondensieren kann, so dass nur eine unvollkommene Entwässerung zu erreichen ist.
Weiterhin ist es bekannt, in der Druckluft enthaltenes Wasser an einer umströmten Topfmanschette auszuscheiden, an die sich ausserdem ein labyrinthartig verlaufender Durchlass anschliesst, in dem ein weiteres Ausscheiden von Kondensat erfolgt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass die Druckluft im Wasserabscheider nicht bis auf angenähertAussenlufttemperatur abgekühlt wird, so dass auch im Rohrleitungssystem und im Luftbehälter eine Abkühlung der Druckluft erfolgt, die eine weitere Kondensatbildung zur Folge hat. Ausserdem hat dieser Wasserabscheider grosse Aussenabmessungen, die seine Verwendungsmöglichkeit einengen.
Schliesslich ist ein Öl-und Wasserabscheider bekannt mit zwei im Luftweg hintereinander angeordneten drosselartigen Verengungen, zwischen denen sich eine Entspannungskammer befindet. Die öl- und wasserhaltige Luft wird in den beiden drosselartigen Verengungen mit annähernd gleichen Querschnitten umgelenkt, sehr stark beschleunigt und dann gegen die in den anschliessenden erweiterten Kammern be- findlichen Wände mit vorzugsweise rauher Oberfläche gelenkt, so dass durch die Reibung ein Haftenbleiben der in der Luft enthaltenen Öl-und Wassertröpfchen bewirkt wird, die anschliessend in einen Sammelraum abfliessen können.
Nachteilig ist bei diesem Verfahren, dass die Luft dem Abscheider annähernd auf Umgebungstemperatur vorgekühlt zugeführt werden muss, was einen zusätzlichen Aufwand und erheblichen Platzbedarf bedeutet.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Wasserabscheider zu schaffen, der bei kleinen Aussenabmessungen eine Temperaturabsenkung der Druckluft auf angenähert Umgebungstemperatur, verbunden mit einer vollständigen Abscheidung der in diesem Zustand in der Druckluft enthaltenen kondensationsfähigen Feuchtigkeit, ermöglicht, so dass sich in der anschliessenden Druckluftanlage kein Kondenswasser bilden kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die in Strömungsrichtung erste drosselartige Verengung einenhohen Rückhaltedruck aufweist und die in Strömungsrichtung zweite drosselartige
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werden, und dass die in Strömungsrichtung vorne liegende, die erste drosselartige Verengung bildende
Dichtlippe unter hoher Vorspannung steht und die die zweite drosselartige Verengung bildende Dicht- lippe unter geringer Vorspannung steht.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Vorspannung der Dicht- lippenvonder Kraft einer Druckfeder abhängig ist und die Dichtlippen vorzugsweise ringförmig ausgebildet und konzentrisch angeordnet sind. Zweckmässigerweise werden die Dichtlippen von einem Nutring gebildet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
In einem Gehäuse 1 mit einem Gehäusedeckel 2 ist eine kreisrunde Kondensationsplatte 3 angeordnet, an welcher zwei elastische Dichtlippen 4 und 5 eines Nutringes 6 anliegen und mit der Kondensationsplatte 3 eine erste drosselartige Verengung 7 und eine zweite drosselartige Ver- engung 8 bilden. Zwischen den beiden Dichtlippen 4 und 5 befindet sich eine Entspannungskam- mer 9. Der Nutring 6 ist an einem Nutringträger 10 befestigt, welcher beweglich in dem Ge- häuse 1 angeordnet und in einer Bohrung 11 in dem Gehäusedeckel 2 dichtend geführt ist. Eine zwischen dem Gehäusedeckel 2 und dem Nutringträger 10 angeordnete vorgespannte Druckfe- feder 12 schiebt den Nutringträger 10 nach unten, so dass die Dichtlippen 4 und 5 an die Kon- densadonsplatte 3 gepresst werden.
Dabei steht die Dichtlippe 4 stets unter einer grösseren Vor- spannung als die Dichtlippe 5. Unterhalb der Kondensationsplatte 3 befindet sich eine Sammelkam- mer 13 für das sich abscheidende Kondensat und diesem beigemischte Verunreingungen. Über ein in das Gehäuse 1 eingeschraubtes handbetätigtes Entwässerungsventil 14 lässt sich die Sammelkam- mer 13 entleeren.
Am äusseren Rand der Kondensationsplatte 3 vorgesehene Bohrungen 15 verbinden die Sammelkammer 13 mit einer Kammer 16, welche über einenAnschluss 17 mit einem Druckregler 18 und einem Luftbehälter 19 sowie einer sich anschliessenden, nicht dargestellten Druckluftanlage in Verbindung steht. Über einen Anschluss 20 steht der Wasserabscheider mit einem Luftpresser 21 in Verbindung. Über eine Bohrung 22 im Nutringträger 10 ist der Anschluss 20 mit einer Kammer 23 vor der ersten drosselartigen Verengung 7 verbunden. Die Vorspannung der Druckfeder 12 und damit auch die Vorspannung und der Rückhaltedruck der Dichtlippen 4 und 5 ist mittels einlegbarer Scheiben 24 einstellbar und damit an verschiedene Betriebsbedingungen des Wasserabscheiders anpassbar.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Wasserabscheiders ist folgende :
Am Anschluss 20 tritt die vom Luftpresser kommende Druckluft in den Wasserabscheider ein und gelangt über die Bohrung 22 in die Kammer 23. Darauf durchströmt die Druckluft die erste drosselartige Verengung und wird dabei infolge eines hohen Rückhaltedruckes der Dichtlippe 4 so weit entspannt, dass ihre Temperatur bereits in der anschliessenden Entspannungskammer 9 auf einen Wert abgesunken ist, der etwa der Aussenlufttemperatur entspricht. Gleichzeitig wird aus der in einem dünnen Film die erste drosselartige Verengung 7 durchströmenden Druckluft an der Kondensationsplatte 3 und an der Dichtlippe 4 ein grosser Teil der in der Luft enthaltenen Feuchtigkeit durch Kondensation ausgeschieden.
In Abhängigkeit von der Durchströmmenge wird die Dichtlippe 4 mit dem Nutringträger 10 von dem sich aufbauenden Druck gegen die Kraft der Druckfeder 12 nach oben geschoben. Die Spaltbreite passt sich der Durchströmmenge an, so dass der an der ersten drosselartigen Verengung 7 erzeugte Druckabfall stets etwa gleich gross bleibt.
Über die Entspannungskammer 9 strömt die Druckluft weiter durch die zweite drosselartige Verengung 8 in die Kammer 16. Die zweite drosselartige Verengung 8 hat die Aufgabe, die bereits auf etwaAussenlufttemperatur gebrachte teilentwässerte Druckluft zurAbscheidung der restlichen Feuchtigkeit nochmals in einem dünnen Film an Kondensationsflächen entlang zu führen. Die Druckluft wird dabei, da die Dichtlippe 5 lediglich einen sehr niedrigen Rückhaltedruck erzeugt, nur unwesentlich entspannt. Das aus der Druckluft ausgeschiedene Wasser fliesst über die Bohrungen 15 in die Sammelkammer 13, wo es mittels des Entwässerungsventils 14 entfernt werden kann. Dieses Entwässerungs- ventil kann beispielsweise auch ein automatisches Entwässerungsventil sein.
Die getrocknete Druckluft gelangt aus der Kammer 16 über den Anschluss 17 weiter über den Druckregler 18 in den Luftbehälter 19 und in die sich anschliessende Druckluftanlage.
Da die Druckluft bereits im Wasserabscheider auf angenähert Aussenlufttemperatur gebracht sowie getrocknet wurde und im Luftbehälter und in der sich anschliessenden Anlage nicht weiter abgekühlt wird, d. h. ihren Zustand nicht verändert, kann sich dort kein Kondensat bilden.
Ein erfindungsgemässer Wasserabscheider könnte selbstverständlich auch derart aufgebaut sein, dass
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gen. Ausserdem ist es möglich, die elastischen Dichtlippen durch in einem gewissen Abstand zu der Kondensationsplatte bzw. den Zylinderwandungenangeordnete, mittelsFederkraft gehaltene Metall-oder
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Kunststoffteile zu ersetzen, so dass gleichfalls eine erste drosselartige Verengung mit hohem Rückhaltedruck und eine zweite drosselartige Verengung mit niedrigem Rückhaltedruck entstehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wasserabscheider für Druckluftanlagen mit zwei im Luftweg hintereinander angeordneten, dros- selartigenVerengungen, zwischendenen sich eine Entspannungskammer befindet, dadurch gekenn- zeichnet, dass die in Strömungsrichtung erste drosselartige Verengung (7) einen hohen Rückhaltedruck aufweist und die in Strömungsrichtung zweite drosselartige Verengung (8) einen niedrigen Rückhaltedruck aufweist.