CN105980224A - 用于干燥空气的装置和方法以及具有这样的装置的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于干燥空气(L)的装置(20；120；220)，其中在由控制装置(30)输出的切换信号(U)起作用的条件下，连接到压缩机装置(40)的两个干燥腔(51，52)能够交替地切换为干燥阶段和恢复阶段。控制装置(30)按照本发明合适地构造为，采集为压缩机装置(40)预定的额定值(S.Soll)并且依据所采集的额定值(S.Soll)输出切换信号(U)，以使干燥空气变得简化。本发明还涉及一种具有这样的装置(20；120；220)的车辆(1)以及一种用于干燥空气(L)的方法。

Description

用于干燥空气的装置和方法以及具有这样的装置的车辆
技术领域
本发明涉及一种用于干燥空气的装置，其中在由控制装置输出的切换信号起作用的条件下，连接到压缩机装置的两个干燥腔可以交替地切换为干燥阶段和恢复阶段(Regenerationsphase)。
本发明还涉及一种具有这样的装置的车辆，特别是轨道车辆。
此外，本发明涉及一种用于干燥空气的方法，其中在由控制装置输出的切换信号起作用的条件下，连接到压缩机装置的两个干燥腔可以交替地切换为干燥阶段和恢复阶段。
背景技术
由文献EP 0 199 948 B1公知这类的装置、这类的车辆和这类的方法。在此采用以“转速发生器”形式的转速传感器和压力开关。计数器计数由转速传感器输出的脉冲，当压力开关将信号馈入到引导至计数器的信号导线中时，该脉冲的数量相应于压缩机装置的压缩机的转速的实际值。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种这类的装置、一种具有这类的装置的车辆以及一种这类的方法，其使干燥空气变得简化。
为了解决上述技术问题，在按照本发明的装置和按照本发明的车辆中控制装置合适地构造为，采集为压缩机装置预定的额定值并且依据所采集的额定值输出切换信号。
相应地，上述技术问题在按照本发明的方法中通过如下来解决，即，控制装置采集为压缩机装置预定的额定值并且依据所采集的额定值输出切换信号。
主要优点是，与已知的装置和已知的方法(EP 0 199 948 B1)相比，在按照本发明的装置和按照本发明的方法中不再需要采用以转速发生器的形式的转速传感器。
视为特别具有优势的是，按照本发明的装置的控制装置合适地构造为，采集为压缩机装置的驱动单元预定的频率额定值或转速额定值作为预定的额定值。
相应地特别具有优势的是，在按照本发明的方法的情况下控制装置采集为压缩机装置的驱动单元预定的频率额定值或转速额定值作为预定的额定值。
压缩机装置的供给率与预定的频率额定值或预定的转速额定值成比例，提高频率额定值或转速额定值由此自动地导致缩短空气干燥器的切换间隔，并且降低频率额定值或转速额定值由此自动地导致延长空气干燥器的切换间隔。由此最优地利用空气干燥器，这又对其维护和检修周期产生正面影响。
此外视为具有优势的是，按照本发明的装置的控制装置合适地构造为，采集时间值，其相应于其中接通压缩机装置并且依据预定的额定值运行的时间间隔，根据所采集的或所存储的供给率额定值特性曲线确定相应于额定值的供给率并且通过供给率关于时间值的积分确定相应于额定值的供给体积值，并且将其与当前存储的供给体积中间值累加为供给体积总值，并且当供给体积总值达到所采集的或所存储的供给体积最大值时输出切换信号。
相应地视为具有优势的是，在按照本发明的方法的情况下控制装置采集时间值，其相应于其中接通压缩机装置并且依据预定的额定值运行压缩机装置的时间间隔，根据所采集的或所存储的供给率额定值特性曲线确定相应于额定值的供给率并且通过供给率关于时间值的积分确定相应于额定值的供给体积值，并且将其与当前存储的供给体积中间值累加为供给体积总值，并且当供给体积总值达到所采集的或所存储的供给体积最大值时输出切换信号。
此外视为具有优势的是，按照本发明的装置的控制装置合适地构造为，当供给体积总值在断开压缩机装置的情况下小于供给体积最大值时，将所确定的供给体积总值存储为中间值。
也就是，当供给体积总值在断开压缩机装置的情况下小于供给体积最大值时，控制装置有利地将供给体积总值存储为中间值。
按照本发明的装置优选地应用于车辆，特别是轨道车辆，其中视为特别具有优势的是，控制车辆的至少一个制动装置的制动控制设备构成控制装置。
附图说明
为了解释本发明，其中
图1示出了按照本发明的以轨道车辆形式的车辆的示意图，具有按照本发明的用于干燥空气的装置在第一开关位置的第一实施方式，
图2示出了按照本发明的装置在第二开关位置的第一实施方式，
图3示出了按照本发明的用于干燥空气的方法的示意图，
图4和图5示出了按照本发明的装置在其两个开关位置的第二实施方式，
图6和图7示出了按照本发明的装置在其两个开关位置的第三实施方式。
具体实施方式
图1示出了按照本发明的车辆1的示意图，该车辆在此优选是轨道车辆。轨道车辆具有以转向架形式的行驶机构2。转向架分别具有两个轮组。轮组分别具有轴3，在其端部保持齿轮。此外，轨道车辆具有在此作为整体以4表示的制动系统。
轨道车辆的每个轴3分别配备制动系统的制动单元5。每个制动单元5具有制动执行器6和由制动执行器6操作的第一制动部件7，该第一制动部件构造为具有至少一个制动衬带8的传动机械装置9。在此，每个该制动单元5的第一制动部件7分别与其对应的第二制动部件10共同作用，该第二制动部件构造为利用轴3旋转的且具有至少一个制动面11的制动元件12。
制动元件12在此分别构造为轴制动圆盘。但是替换地也可以采用车轮制动圆盘、齿轮本身或制动鼓作为制动元件。
传动机械装置9在此分别构造为具有两个制动衬带8的、以制动钳形式的挤压装置。但是挤压装置替换地也可以构造为制动鞍(Bremssattel)。
转向架的转向架框架上支承的制动执行器6起作用的条件下，具有制动衬带8的传动机械装置9可以通过制动元件12在第一制动部件7与第二制动部件10之间挤压，以用于建立摩擦连接。
每个制动执行器6是可施加气动的制动压力B的制动执行器，其中制动压力B由制动系统的制动装置13输出并且在施加到制动执行器6之前优选地通过防滑装置14进行防滑校正。
制动系统具有多个气动的连接管线VL1,VL2,...VL25。
构造为制动控制模块的、制动系统的制动装置13经由气动的连接管线VL1和VL2连接到主空气容器管线HBL，该气动的连接管线将制动装置13的输入端E13与主空气容器管线HBL的输出端A连接。
此外，制动装置13经由信号传输装置连接到中央车辆控制器15。信号传输装置在此仅示例性地是数据总线，示出了其数据总线片段BUS1、BUS2、BUS3和BUS4。
制动装置13具有至少一个直接起作用的电动气动的制动装置16，其由电子的制动控制设备17经由控制线SL1借助制动控制信号来控制。制动控制设备17根据由中央车辆控制器15输出的且经由数据总线片段BUS1、BUS2和BUS3传输到制动控制设备17的制动要求确定制动控制信号。
此外，制动装置13具有负载采集装置18和阀门装置19。
直接起作用的电动气动的制动装置16，其经由连接管线VL3、VL2、VL4和VL6连接到由主空气容器管线HBL馈送的蓄气罐R，特别地为了轨道车辆的运行制动而在输出端A16经由连接管线VL7向在后连接的阀门装置19的第一控制输入端SE1输出第一预控制压力Cvl。以此处未示出的方式特别地为了紧急制动车辆、为了强制制动车辆或为了快速制动车辆，经由连接管线VL8向阀门装置19的第二控制输入端SE2输出第二预控制压力Cv2。以负载采集装置18的按键压力T的形式将控制信号施加到阀门装置19的第三输入端SE3上。负载采集装置18在输出端A18经由连接管线VL9向阀门装置19的输入端SE3输出按键压力T。
阀门装置19用于放大体积流量。为此，阀门装置19的输入端E19经由连接管线VL1、VL2、VL4和VL5连接到主空气容器管线HBL。阀门装置19将预控制压力Cvl；Cv2(按照取决于按键压力T的转换比例)转换为制动压力B并且在输出端控制制动压力B。
由制动装置13的阀门装置19控制的制动压力B经由以气动的连接管线VL10,VL11,VL12,VL13；VL10,VL11,VL12,VL14；VL10,VL11,VL15,VL16；VL10,VL11,VL15,VL17形式的制动压力路径作用到制动促动器6。在此，气动的连接管线分别连接到对应的制动促动器6的第一输入端E6.1。
由在此未示出的制动装置的驻车制动装置在制动装置13的输出端A13.2控制的驻车制动压力P经由以气动的连接管线VL18,VL19,VL20,VL21；VL18,VL19,VL20,VL22；VL18,VL19,VL23,VL24；VL18,VL19,VL23,VL25形式的驻车制动压力路径作用到制动促动器6。在此，连接管线分别连接到对应的制动促动器6的第二输入端E6.2。
此外，轨道车辆1具有按照本发明的用于干燥空气L的装置的第一实施方式20。其包括作为整体以30表示的控制装置、作为整体以40表示的压缩机装置、作为整体以50表示的空气干燥器和蓄气罐R。
在此，控制所示的车辆1的制动装置13的制动控制设备17形成控制装置30。也就是，控制装置30是制动控制设备17的整体部件。
空气干燥器输入端E50经由气动的连接管线VL26连接到压缩机装置40的输出端A40。空气干燥器50的空气干燥器输出端A50经由气动的连接管线VL27连接到主空气容器管线HBL并且由此还经由连接管线VLl和VL3连接到蓄气罐R。
采用冷恢复的双腔吸收干燥器作为空气干燥器50。在此，总是以由压缩机装置40的压缩机41提供的、还潮湿的压缩空气流过其两个干燥腔51、52中的一个，以便干燥该潮湿的压缩空气，而以干燥后的压缩空气流过另一个干燥腔51、52以用于恢复。
为此，在图1和图2中示出的空气干燥器50除了两个以通常的方式利用合适的颗粒填充的干燥腔51、52之外还包括两个止回阀53、54、恢复喷嘴55和开关部件56。
此外，空气干燥器50包括由气动的连接管线VL28至VL36构成的空气管线系统，其一方面用于将待干燥的空气L导入干燥腔并且另一方面用于传导借助干燥腔干燥了的空气。以VL34表示的、具有恢复喷嘴的管线片段构成恢复管线片段，经由其传导为了恢复干燥腔而使用的干燥后的空气的部分。
连接管线VL28将空气干燥器输入端E50与开关部件56的第一接头A56.1连接。
连接管线VL29将开关部件56的第二接头A56.2与干燥腔51的第一接头E51连接。
连接管线VL32将开关部件56的第三接头A56.3与另一个干燥腔52的第一接头E52连接。
压缩机装置40除了压缩机41之外还包括借助I/O单元42连接到信号传输装置的数据总线片段BUS4的驱动单元43。在此，使用借助频率转换器控制的驱动电动机作为驱动单元43。
压缩机41将压缩空气输送到连接管线VL26，其经由连接管线V28和开关部件56交替地连接到两个干燥腔51或52中的一个。根据图1，连接管线VL28恰好与干燥腔52连接。干燥腔52由此处于其干燥阶段。
分别恰好未与管线片段VL28连接的干燥腔(在图1中这是干燥腔51)通过开关部件56的第四接头A56.4与至大气(至室外)的通风口E连接。干燥腔51由此处于其恢复阶段。干燥腔51和52具有与其第一接头E51和E52对置的第二接头A51和A52。在一个干燥腔51的第二接头A51上连接以VL30表示的连接管线并且在另一个干燥腔52的第二接头A52连接以VL33表示的连接管线。两个连接管线VL30和VL33分别汇入分支点P1或P2，从其分支以VL35表示的管线片段。由此，从相应地激活的干燥腔直接获得干燥后的压缩空气用于恢复恰好未激活的干燥腔。在管线片段VL31中布置向着分支点P1开口的止回阀53，并且在管线片段VL34中布置向着分支点P2开口的止回阀54。两个连接管线VL31和VL34的指向主空气容器管线HBL的端部构成分支点P3，其经由连接管线VL36与空气干燥器输出端A50连接。
只要控制装置30输出切换信号U，开关部件56就从图1中示出的开关位置切换到图2中示出的开关位置。在切换之后干燥腔52处于其恢复阶段并且干燥腔51处于其干燥阶段。
控制装置30合适地构造为，为了控制开关部件56将切换信号U经由有效连接(在此以控制线SL2的形式)输出到开关部件56。也就是，借助切换信号U，控制装置30这样控制开关部件56，使得两个干燥腔51和52可以交替地切换为干燥阶段和恢复阶段。
在此，控制装置30合适地构造为，采集为压缩机装置40预定的额定值S.Soll并且依据所采集的额定值S.Soll输出切换信号U。
压缩机装置40例如从中央车辆控制器15经由信号传输装置、I/O单元42和将I/O单元42与驱动单元43连接的有效连接SL3来预先给定额定值S.Soll。
(如已经解释的那样)采用借助频率转换器控制的驱动电动机作为驱动单元43。在此，通过驱动电动机的逐级的或无级的转速改变进行与主空气容器管线HBL的压缩空气需求的匹配。为此，从中央车辆控制器15直接为频率转换器预先给定额定值作为转速额定值Sn.Soll或作为频率额定值Sf.Soll。
只要直接为频率转换器预先给定转速额定值Sn.Soll，驱动单元43的频率转换器就应当将其转速实际值调节到预定的转速额定值Sn.Soll。
如果为频率转换器预先给定频率额定值Sf.Soll，则频率转换器由此导出额定转速并且将其转速实际值调节到从预定的频率额定值Sf.Soll导出的额定转速。
通过在I/O单元与控制装置30之间的另外的有效连接SL4，控制装置30还接收预定的额定值
S.Soll＝{S.Soll.1,S.Soll.2,...,S.Soll.i},
其中优选地预先给定额定值S.Soll作为频率额定值
Sf.Soll＝{Sf.Soll.l,Sf.Soll.2,...,Sf.Soll.i}
或作为转速额定值
Sn.Soll＝{Sn.Soll.l,Sn.Soll.2,...,Sn.Soll.i}
此外，控制装置30通过在压缩机装置40与控制装置30之间构造的有效连接SL5接收压缩机装置40的当前的压缩机连接状态
K＝{K.EIN,K.AUS}
第一传输的信号值K.EIN在此示出了，压缩机装置40接通，也就是运行。第二传输的信号值K.AUS示出了，压缩机装置40断开，也就是未运行。
控制装置30借助基于计算的分析逻辑器31以下面根据图3详细描述的方式确定切换信号U。
按照图3，控制装置30的分析逻辑器31首先通过有效连接SL4采集为压缩机装置40预定的额定值S.Soll；Sf.Soll；Sn.Soll。
此外，控制装置30的分析逻辑器31根据示出了压缩机连接状态K的、输入的信号值K.EIN和K.AUS采集时间值
dt＝{dt.l,dt.2,...,dt.i},
其相应于时间间隔，其中压缩机装置40接通并且依据预定的额定值S.Soll；Sf.Soll；Sn.Soll运行。
此外，控制装置30的分析逻辑器31根据在控制装置30的存储位置32处存储的供给率额定值特性曲线Q-S-K采集相应于额定值S.Soll；Sf.Soll；Sn.Soll的供给率
Q＝{Q.l,Q.2,...,Q.i}.
替换地，该特性曲线Q-S-K也可以存储在其它位置并且可以被控制装置采集。
通过供给率Q关于时间值dt的积分，控制装置30的分析逻辑器31确定相应于额定值的供给体积值V。
V＝{V.l,V.2,...,V.i}＝J Q dt
＝{J Q.l dt.l,J Q.2dt.2,...,J Q.i dt.i}
如果进行预定的额定值的匹配，例如从第一额定值S.Soll.l经由第二额定值S.Soll.2直至第i个额定值S.Soll.i，则控制装置30的分析逻辑器31分别确定相应于额定值S.Soll.l,S.Soll.2,...,S.Soll.i的供给体积值V.l,V.2,...,V.i，其中然后由求和V.1+V.2+...+V.i得出供给体积值V。
控制装置30的分析逻辑器31将供给体积值V与当前存储的供给体积中间值V.zw(其起始值为零)累加为供给体积总值
V.ges＝V+V.zw
供给体积中间值V.zw在此存储在控制装置的存储位置33处。
当供给体积总值V.ges达到在控制装置的存储位置34存储的供给体积最大值V.max时，控制装置30的分析逻辑器31输出切换信号U。替换地，供给体积最大值V.max也可以存储在另外的位置并且可以被控制装置30采集。
重要的是，供给率的积分仅在压缩机装置40接通的情况下进行。
还重要的是，将当前确定的供给体积总值V.ges存储在控制装置30中，从而在断开压缩机装置40之后在随后再次接通压缩机装置40的情况下，可以将在断开时的当前的值V.ges作为中间值V.zw启动。也就是如果压缩机装置40断开并且在断开压缩机装置的情况下供给体积总值V.ges小于供给体积最大值V.max，则控制装置将供给体积总值V.ges作为中间值V.zw存储在存储位置33处。
也可以存储当前预定的额定值S.Soll，从而在断开之后在随后重新接通压缩机装置40时可以首先以所存储的额定值S.Soll启动。
只要供给体积总值V.ges达到供给体积最大值V.max，则不仅输出切换信号U，而且控制装置30还将中间值V.zw复位到其起始值零。
图4和图5中示出的按照本发明的装置的第二实施方式120与图1和图2中示出的第一实施方式20的区别仅在于空气干燥器150的设计结构。
在图4和图5中作为整体以150表示的空气干燥器除了借助切换信号U控制的、以磁阀形式的开关部件57之外还具有两个借助压缩空气控制的换向阀58和59，其以所示的方式经由气动的连接管线VL28至VL41与两个干燥腔51、52、两个止回阀53、54和恢复喷嘴55连接。
与空气干燥器50不同，在空气干燥器150中连接管线VL28连接到换向阀58的第一接头A58.1。
此外，在此空气干燥器51的接头E51与换向阀58的第二接头A58.2连接，并且空气干燥器52的接头E52与换向阀58的第二接头A59.2连接。
此外，换向阀59的第一接头A59.1经由在分支点P4进入连接管线VL28的连接管线VL37与换向阀58的第一接头A58.1连接，并且换向阀59的第三接头A59.3经由连接管线VL38与换向阀58的第三接头A58.3连接。连接管线VL38具有分支点P5，其与至大气(至室外)的通风口El连接。
此外，在连接管线VL36中的分支点P6经由连接管线VL39与开关部件57的第一接头A57.1连接，并且开关部件57的第二接头A57.2经由连接管线VL40与换向阀58的气动的控制输入端SE58连接。换向阀59的气动的控制输入端SE59与分支点P1经由连接管线VL41连接。开关部件57的第三接头A57.3与至大气(至室外)的通风口E2连接。
在图4中示出的、可通过切换信号U切换的开关部件57的开关位置的情况下，从中得出两个换向阀58、59的所示的开关位置，干燥腔51处于其干燥阶段并且干燥腔52处于其恢复阶段。图5示出了开关部件和处于切换之后的开关位置中的两个换向阀，其中现在干燥腔51处于其恢复阶段并且干燥腔52处于其干燥阶段。
图6和图7中示出的按照本发明的装置的第三实施方式220与图4和图5中示出的第二实施方式120的区别仅在于I/O单元242的布置及其至信号传输装置的连接。
在按照本发明的装置的第三实施方式220中I/O单元242是制动控制设备217的部件，该制动控制设备控制图1中示出的车辆1的制动装置13。

Claims (10)

1.一种用于干燥空气(L)的装置(20；120；220)，其中在由控制装置(30)输出的切换信号(U)起作用的条件下，连接到压缩机装置(40)的两个干燥腔(51，52)能够交替地切换为干燥阶段和恢复阶段，其特征在于，所述控制装置(30)合适地构造为，采集为压缩机装置(40)预定的额定值(S.Soll)并且依据所采集的额定值(S.Soll)输出切换信号(U)。
2.根据权利要求1所述的装置(20；120；220)，其特征在于，所述控制装置(30)合适地构造为，采集为压缩机装置的驱动单元(43)预定的频率额定值(Sf.Soll)或转速额定值(Sn.Soll)作为预定的额定值(S.Soll)。
3.根据权利要求1或2所述的装置(20；120；220)，其特征在于，所述控制装置(30)合适地构造为，
-采集时间值(dt)，该时间值相应于其中接通压缩机装置(40)并且依据预定的额定值(S.Soll；Sf.Soll；Sn.Soll)运行的时间间隔，
-根据所采集的或所存储的供给率额定值特性曲线(Q-S-K)确定相应于额定值(S.Soll；Sf.Soll；Sn.Soll)的供给率(Q)并且通过供给率(Q)关于时间值(dt)的积分确定相应于额定值的供给体积值(V)，并且与当前存储的供给体积中间值(V.zw)累加为供给体积总值(V.ges)，以及
-当供给体积总值达到所采集的或所存储的供给体积最大值(V.max)时输出切换信号(U)。
4.根据权利要求3所述的装置(20；120；220)，其特征在于，所述控制装置(30)合适地构造为，当供给体积总值(V.ges)在断开压缩机装置的情况下小于供给体积最大值(V.max)时，将所确定的供给体积总值(V.ges)存储为中间值(V.zw)。
5.一种具有用于干燥空气(L)的装置(20；120；220)的车辆(1)，特别是轨道车辆，其特征在于，构造根据权利要求1至4中任一项所述的装置(20；120；220)。
6.根据权利要求5所述的车辆(1)，其特征在于，用于控制车辆(1)的至少一个制动装置(13)的制动控制设备(17；217)构成控制装置(30)。
7.一种用于干燥空气(L)的方法，其中在由控制装置(30)输出的切换信号(U)起作用的条件下，连接到压缩机装置(40)的两个干燥腔(51，52)能够交替地切换为干燥阶段和恢复阶段，其特征在于，所述控制装置(30)采集为压缩机装置(40)预定的额定值(S.Soll)并且依据所采集的额定值(S.Soll)输出切换信号(U)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制装置采集为压缩机装置(40)的驱动单元(43)预定的频率额定值(Sf.Soll)或转速额定值(Sn.Soll)作为预定的额定值(S.Soll)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述控制装置(30)
-采集时间值(dt)，该时间值相应于其中接通压缩机装置(40)并且依据预定的额定值(S.Soll；Sf.Soll；Sn.Soll)运行的时间间隔，
-根据所采集的或所存储的供给率额定值特性曲线(Q-S-特性曲线)确定相应于额定值(S.Soll；Sf.Soll；Sn.Soll)的供给率(Q)并且通过供给率(Q)关于时间值(dt)的积分确定相应于额定值(S.Soll；Sf.Soll；Sn.Soll)的供给体积值(V)，并且与当前存储的供给体积中间值(V.zw)累加为供给体积总值(V.ges)，以及
-当供给体积总值(V.ges)达到所采集的或所存储的供给体积最大值(V.max)时输出切换信号(U)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当供给体积总值(V.ges)在断开压缩机装置的情况下小于供给体积最大值(V.max)时，所述控制装置(30)将供给体积总值(V.ges)存储为中间值(V.zw)。
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