CN108137028B - 用于对车辆特别是轨道车辆的主空气供应和辅助空气供应所用供气系统的空气干燥单元进行控制的方法和装置 - Google Patents

用于对车辆特别是轨道车辆的主空气供应和辅助空气供应所用供气系统的空气干燥单元进行控制的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于对车辆主空气供应和辅助空气供应所用供气系统的至少一个空气干燥单元(8；8a‑8c)进行控制的方法和装置，在此，通过至少一个经由所配置的电动机(4；4a‑4c)驱动的压缩机(1；1a‑1c)既实施对主空气储罐(2)的主空气供应、也实施对辅助空气储罐(10)的辅助空气供应，由压缩机(1；1a‑1c)产生的压缩空气被引导经过接于下游的所述至少一个空气干燥单元(8；8a‑8c)，利用该空气干燥单元通过如下方式对由压缩机(1；1a‑1c)产生的压缩空气进行干燥，即利用经干燥的压缩空气对空气干燥单元(8；8a‑8c)的干燥剂进行再生；其中，在辅助空气供应期间减少或者抑止用于对至少一个空气干燥单元(8；8a‑8c)进行再生的气流，使得在辅助空气供应时与主空气供应相比，有较高的体积流量或者全部通过压缩机(1；1a‑1c)提供的体积流量可用于充填辅助空气储罐(10)。

Description

用于对车辆特别是轨道车辆的主空气供应和辅助空气供应所 用供气系统的空气干燥单元进行控制的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种方法和一种装置，其用于对车辆特别是轨道车辆的主空气供应和辅助空气供应所用供气系统的至少一个空气干燥单元进行控制，在此，通过至少一个经由所配置的电动机驱动的压缩机既实施对主空气储罐的主空气供应、也实施对辅助空气储罐的辅助空气供应，其中，由压缩机产生的压缩空气被引导经过接于下游的所述至少一个空气干燥单元，利用该空气干燥单元对由压缩机产生的压缩空气进行干燥，其中利用经干燥的压缩空气对根据空气干燥单元种类所使用的干燥剂进行再生。
背景技术
本发明的应用领域主要延及轨道车辆制造。在此范围内由电动机驱动的压缩机产生压缩空气，该压缩空气用于供应给气动机组，如车辆制动装置。为此，首先必须将由压缩机从环境空气中生成的压缩空气输送给空气干燥单元，该空气干燥单元将湿气最大程度地从压缩空气当中抽离。
根据公知的现有技术，除了这样的主空气供应之外，还可以使用单独的、由车载蓄电池运行的辅助空气压缩机，用以实现辅助空气供应。该辅助空气供应可以为受电弓的致动装置或类似装置提供必要的气动能量。受电弓在伸出状态中经由架空电导线建立起车辆的电能供应。气动致动装置使受电弓在伸出位置与收起位置之间移动，在该收起位置，架空导线接触是中断的。为了对车辆进行整备(Aufrüsten)，即为了尤其是通过建立起架空导线电接触而建立运行准备状态，所述单独的辅助空气压缩机通过车辆的车载蓄电池被供给电能，并且其具有较小的输送能力。在此，车载蓄电池的电能足以电动驱动所述辅助空气压缩机，以至通过这种方式能够产生充足的压缩空气用于辅助空气供应。
由DE 10 2013 109 475 A1披露了另一技术方案，在该方案中，这种单独的辅助空气压缩机是不必要的，因为其功能由车辆的主压缩机一起承担。为了经由压缩机进行辅助空气供应，其输出动力的电动机经由变频器利用由车载蓄电池所提供的电能运行。这样产生的驱动能量足以使主压缩机以较低转速运行，并且用于辅助空气供应的压缩空气由通向主空气储罐的压缩空气馈给管道的一个旁支管路分流出来。在接于主压缩机下游的空气干燥单元后面实现该辅助空气分流，从而有干燥的辅助空气可供使用。
空气干燥单元在这一现有技术中设计为吸附式空气干燥器。该吸附式空气干燥器在此按照双室干燥器的方式构成并且包括两个可平行运行的并且填充有干燥剂的空气干燥芯筒，它们可以交替地在干燥阶段和再生阶段中以公知方式运行。因此，始终要消耗一部分干燥的压缩空气用于进行再生。
然而作为对此备选的方案，空气干燥单元也可以构造为膜式空气干燥器。膜式空气干燥器通过扩散(Diffusion，渗滤)工作并且包括大量沿着纵向彼此平行延伸的空心纤维。正进行干燥的压缩空气沿纵向流过这些纤维。通过空心纤维的特殊构造和材料特性，水可以比空气更快地穿透其侧壁。在空心纤维内部与其周围环境之间空气湿度的浓度梯度导致从空气湿度成分中抽出的水由纤维内部向纤维外部扩散。然后在那里将冷凝水导出。借助于已经干燥的压缩空气(该压缩空气沿对流方向在外侧顺着空心纤维被引导)，来实现在此构造为空心纤维的干燥剂的再生。为此也同样要消耗干燥的压缩空气，该压缩空气于是不能再为主空气流所用。
由WO 2013/150110披露了另一种吸附式空气干燥器，其具有两个相互并联的并且可以在干燥及再生模式中交替运行的空气干燥芯筒。在此设置有一再生管道，经由该再生管道，可以将干燥的压缩空气绕过至少其中一个空气干燥芯筒重新引回到吸附式空气干燥器的输入侧。由此而实施再生。
现有技术的缺点是：在辅助空气供应(该辅助空气供应主要是用来对辅助空气储罐进行再填充)期间，还要消耗干燥的压缩空气用于对空气干燥单元进行再生。因此，对辅助空气储罐的再填充便发生滞后，若在利用受电弓供电对轨道车辆进行整备的范围内出现这种情况，则尤其如此，因为用于建立车辆运行准备状态(亦即受电弓伸出)的时期在以电池运行辅助空气供应系统的情况下被进一步滞后。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供用于对车辆主空气供应和辅助空气供应所用供气系统的空气干燥单元进行控制的一种方法和一种装置，该方法/装置可以利用简单的技术手段实现快速的辅助空气供应以及因此实现快速的车辆整备。
为此，本发明提出一种用于对车辆主空气供应和辅助空气供应所用供气系统的至少一个空气干燥单元进行控制的方法，在该方法中，通过至少一个经由所配置的电动机驱动的压缩机既实施对主空气储罐的主空气供应、也实施对辅助空气储罐的辅助空气供应，其中，由压缩机产生的压缩空气被引导经过接于下游的所述至少一个空气干燥单元，利用该空气干燥单元对由压缩机产生的压缩空气进行干燥，其中利用经干燥的压缩空气对所述空气干燥单元的干燥剂进行再生，其特征在于：在辅助空气供应期间减少或者抑止用于对所述至少一个空气干燥单元进行再生的气流，使得在辅助空气供应时与主空气供应相比，有较高的体积流量或者全部通过压缩机提供的体积流量可用于充填所述辅助空气储罐。
本发明还提出一种用于对车辆主空气供应和辅助空气供应所用供气系统的至少一个空气干燥单元进行控制的装置，在该装置中，至少一个经由所配置的电动机驱动的压缩机既实施对主空气储罐的主空气供应、也实施对辅助空气储罐的辅助空气供应，其中，所产生的压缩空气流经接于下游的所述至少一个空气干燥单元，该空气干燥单元对由压缩机产生的压缩空气进行干燥，其中所述空气干燥单元利用经干燥的压缩空气对该空气干燥单元的干燥剂进行再生，其特征在于：控制单元在辅助空气供应期间减少或者抑止用于对所述至少一个空气干燥单元进行再生的气流，使得在辅助空气供应时与主空气供应相比，有较高的体积流量或者全部通过压缩机提供的体积流量可用于充填所述辅助空气储罐。
本发明包括如下技术教导：在辅助空气供应期间减少或者完全抑止用于对至少一个空气干燥单元进行再生的气流，使得在辅助空气供应时与主空气供应相比，有较高的体积流量或者全部通过压缩机提供的体积流量可用于充填辅助空气储罐。
本发明方案的优点特别在于：空气干燥单元利用简单的控制技术措施在辅助空气供应期间至少减少对干燥剂的再生，从而可以将通过这种方式节省下来的干燥压缩空气附加分配给辅助空气供应。因此，与现有技术相比，明显缩短了车辆的整备时间，而使车辆可以更加快速地投入使用。
根据改进本发明的一项措施，提出：在供气系统的至少一个压缩机关断之后，将干燥的压缩空气从设于主空气供应范围内的主空气储罐和/或辅助空气储罐中引出，穿过所述至少一个空气干燥单元用以对干燥剂进行再生。换言之，在供气系统关断之后，经由空气干燥单元将储罐排空，而确保停车时车辆具备充分再生的干燥剂。在车辆再次启动和与此相关的整备当中，尽管在这一阶段抑止了对干燥剂的再生，仍然可以保证通过空气干燥单元利用干燥的压缩空气来实现初始的、以电池运行的辅助空气供应。这种控制技术措施能够以简单的方式经由智能的切换装置予以实现，该切换装置在车辆停驻的情况下在将供气系统关断之后至少部分地耗用所储存的干燥压缩空气用以对空气干燥单元进行再生。为此，所述切换装置例如在供气系统停止工作的情况下将压缩空气从主空气储罐中引回到空气干燥单元前面。空气干燥单元应该设计成，使其在干燥间隔之后自动地切断压缩空气消耗，以节省压缩空气。由此，在下一次整备时，在辅助空气储罐内可能存有或许仍然充足的压缩空气，因而在某些情况下甚至可以不用通过压缩机对辅助空气储罐进行填充。
作为对此备选的方案，也可以通过压缩机的跟踪控制来实现在彻底干燥的状态下关停空气干燥单元。在此情况下，将使压缩机比之为充填储罐所需的时间更长地运行。通过在这一阶段中对空气干燥单元控制参数的适配调整，可以使干燥效果最佳化。
优选地，根据辅助空气储罐内的压力，执行将所述至少一个空气干燥单元置入辅助空气供应阶段的切换。在此，该切换可以以机械、气动、电动或者液压方式进行。
根据本发明的一种备选实施方式，也可以为主空气供应和辅助空气供应采用多个(优选具有不同输送能力的)压缩机，其中，在特别是用于车辆整备的辅助空气供应阶段中经由车载蓄电池来运行具有较低输送能力的压缩机中的一个或者一部分。换言之，在此情况下，有多个并联的压缩机经由所述至少一个空气干燥单元对主空气储罐和辅助空气储罐进行填充。如果对此优选地只使用唯一一个输送能力较小的压缩机用于辅助空气供应，那么为此所需的电功率(该电功率应取自车载蓄电池)也就更少。由此车载蓄电池得到特别呵护。
根据本发明的另一备选实施方式，提出：供气系统包括多个空气干燥单元，这些空气干燥单元相互并联。在该并联的范围内设置有至少一个阀门，其用于在辅助空气供应阶段中激活空气干燥单元中的一个或者空气干燥单元中的一部分。然而，此外也可以考虑将多个空气干燥单元相互串联连接，在此也设置有至少一个阀门，其用于在辅助空气供应阶段中激活空气干燥单元中的至少一个。需要指出的是：每个空气干燥单元也可以与一个或者多个预滤器或者冷凝物分离器合并成一个结构单元。如果激活多个空气干燥单元中的一个或者选定一部分用于辅助空气供应，那么能够将干燥需求适配于填充辅助空气储罐的体积流量。
在所有上述的和其他可设想的变型实施方案中，控制单元通过对相应阀门的操控来保证：在辅助空气供应期间，特别是在对车辆进行整备时，减少或者抑止干燥剂再生，并且同时优选只操控唯一一个空气干燥单元。所述控制单元优选构造为电子控制单元，而由其操控的用于实现本发明控制方式的阀门优选构造为电控气动式阀门。然而也可考虑的是，所述控制可以以机械、气动或者液压方式实施。
附图说明
借助附图结合对实施例的说明进一步详细地阐述改进本发明的其他一些措施。附图示出：
图1为装置的示意性框图，其用于对主空气供应和辅助空气供应所用供气系统的空气干燥单元进行控制，带有回流功能；
图2为供气系统的一部分的示意性框图，带有多个彼此并联的空气干燥单元，和
图3为供气系统的一部分的示意性框图，带有多个彼此串联的空气干燥单元。
具体实施方式
根据图1，在(未进一步示出的)电动轨道车辆的主空气供应和辅助空气供应的范围内设置有压缩机1，以产生用于填充主空气储罐2以及与之相连的主空气储罐管道3的压缩空气。压缩机1通过电动机4驱动。在轨道车辆正常运行期间经由受电弓5通过架空导线连接获取用于驱动电动机4的电能。设置在车辆上的车载蓄电池6用于附加的电能供应。借助受电弓5和车载蓄电池6实施的电能供应通过电子控制单元7进行控制(虚线)，该控制单元尤其还包含一个集成的变换器，以改变用于驱动电动机4的电压和频率，该电动机在此构造为三相交流电机。
为了将受电弓5收起和伸出，利用由压缩机1产生的并且经由空气干燥单元8干燥的压缩空气来运行配置给受电弓5的气动致动装置。由于在车辆整备阶段中受电弓5尚处于收起的静止位置，没有来自架空导线的电能可供使用，因此，首先要经由车载蓄电池6为压缩机1的电动机4提供电能。由车载蓄电池6所能提供的电能在车辆的该整备阶段中足以使小输送能力(低输送功率)的压缩机1运行，该输送能力足以对辅助空气储罐10进行填充和接着使受电弓5借助于其气动致动装置伸出。
为此目的，依照电子控制单元7(的控制)，将由压缩机1以电池运行所产生的压缩空气经由一个在此构造为电控气动式两位三通换向阀的转换阀9输送给辅助空气储罐10。该辅助空气储罐10储存用于驱动受电弓5的压缩空气。在车辆整备阶段之外，转换阀9将由压缩机1产生的并且经由空气干燥单元8干燥的压缩空气输送给车辆的主空气储罐2。优选地，在车辆正常运行期间，利用经由受电弓5供应的电能来实现对主空气储罐2的填充。
如果在车辆整备时刻在主空气储罐2内尚存有充足的压缩空气，那么也可以由该主空气储罐对排空的辅助空气储罐10进行填充。为此目的，设置有一个与转换阀9并联的止回阀11，该止回阀的导通方向是从主空气储罐2到辅助空气储罐10。
电子控制单元7向电控气动式转换阀9发出电控制信号(虚线/点线)，以便根据上述逻辑执行车辆的主空气供应或辅助空气供应。主空气储罐2上第一压力传感器12的以及辅助空气储罐10上第二压力传感器13的压力信号被传输到电子控制单元7的信号输入侧(虚线/点线)。由此，电子控制单元7根据上述逻辑确定用于所述电控气动式转换阀9的控制信号。此外，电子控制单元7还负责操控压缩机1以及针对于干燥模式和再生模式操控空气干燥单元8(虚线/点线)。
关于转换阀9，在该两位三通换向阀的第一切换位置中将由压缩机1产生的馈给压力输送给辅助空气储罐10(特别是在车辆整备阶段中)，以及在第二切换位置中将压缩机1产生的馈给压力输送给主空气储罐2，以确保车辆的主空气供应。
另外，电子控制单元7以本发明提出的方式在辅助空气供应期间抑止或者减少用于空气干燥单元8再生的气流。其结果便是：在辅助空气供应阶段期间，与主空气供应阶段相比，通过压缩机1所提供的全部或者较大占比的体积流量可用于充填辅助空气储罐10，并且没有或者少量再生空气经由为此所设的排出口到达周围环境。
在回流功能的范围内，经由电子控制单元操控的切换阀14在压缩机1关断的状态下将干燥的压缩空气从主空气储罐2或者辅助空气储罐10中引出，穿过空气干燥单元8，以便在供气系统关停之后对其内所包含的干燥剂进行再生。用过的压缩空气从空气干燥单元8上的排出口中到达周围环境。
图2中示出的另一实施例集中针对于压缩空气产生及干燥的区域，用以通过填充主空气储罐2和辅助空气储罐10实现主空气供应和辅助空气供应。不同于上文所述实施例，在这一实施例中采用了多个压缩机1a至1c，它们分别配置有电动机4a至4c，用于进行主空气供应和辅助空气供应。但是在这里，在用于车辆整备的辅助空气供应阶段中只有唯一一个压缩机1a通过(在此未进一步示出的)车载蓄电池6运行，该车载蓄电池为接于上游的电动机4a提供运行所需的电能。
另外，这一实施例的供气系统包括多个空气干燥单元8a至8c，这些空气干燥单元彼此并联。相应配置的阀门15a至15c依照电子控制单元7(的控制)激活空气干燥单元8a至8c(虚线/点线)。空气干燥单元8a至8c中的每一个均配置有一预滤器16a至16c。
与上文所述实施例不同，在图3示出的实施例中，为了在主空气供应的范围内对主空气储罐2进行填充，各空气干燥单元8a至8c是串接的。在这一实施例中为此只使用一个压缩机1及所配置的电动机4。
而为了辅助空气供应只使用串接系列中的第一空气干燥单元8a，在该空气干燥单元之后，经干燥的辅助气流根据控制单元7(的控制)经由阀门15被分流。该辅助空气用于对辅助空气储罐10进行填充。
本发明并不局限于上述示例性的实施例。确切地说，也可考虑由此衍生的变型，这些变型一同囊括于本发明的保护范围之中。因此，例如还有可能的是：在多个空气干燥单元串接的同时也可以使用多个用于产生压缩空气的压缩机。同样，用于激活各自所配置的空气干燥单元8；8a至8c的阀门15或者15a至15c也可以沿着主空气流动方向设置在空气干燥单元之前。在应该阻止储罐空气回流的地方可以设置管道的止回阀接线转换部。空气干燥单元8；8a至8c可以设计为吸附式空气干燥器、膜式空气干燥器等等，就此而言，在这种情况下设置有借助于干燥压缩空气运行的再生模式。
附图标记列表
1 压缩机
2 主空气储罐
3 主空气储罐管道
4 电动机
5 受电弓
6 车载蓄电池
7 控制单元
8 空气干燥单元
9 转换阀
10 辅助空气储罐
11 止回阀
12 压力传感器
13 压力传感器
14 切换阀
15 阀门
16 预滤器

Claims (12)

1.用于对车辆主空气供应和辅助空气供应所用供气系统的至少一个空气干燥单元(8；8a-8c)进行控制的方法，在该方法中，通过至少一个经由所配置的电动机(4；4a-4c)驱动的压缩机(1；1a-1c)既实施对主空气储罐(2)的主空气供应、也实施对辅助空气储罐(10)的辅助空气供应，其中，由压缩机(1；1a-1c)产生的压缩空气被引导经过接于下游的所述至少一个空气干燥单元(8；8a-8c)，利用该空气干燥单元对由压缩机(1；1a-1c)产生的压缩空气进行干燥，其中利用经干燥的压缩空气对所述空气干燥单元(8；8a-8c)的干燥剂进行再生，
其特征在于：在辅助空气供应期间减少或者抑止用于对所述至少一个空气干燥单元(8；8a-8c)进行再生的气流，使得在辅助空气供应时与主空气供应相比，有较高的体积流量或者全部通过压缩机(1；1a-1c)提供的体积流量可用于充填所述辅助空气储罐(10)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述至少一个压缩机(1；1a-1c)关断之后，将干燥的压缩空气从主空气储罐(2)和/或辅助空气储罐(10)中引出，穿过所述至少一个空气干燥单元(8；8a-8c)用以对干燥剂进行再生。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：根据辅助空气储罐(10)内的压力，执行将所述至少一个空气干燥单元(8；8a-8c)置入辅助空气供应阶段的切换。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：为主空气供应和辅助空气供应采用多个具有不同输送能力的压缩机(1；1a-1c)，其中，在用于车辆整备的辅助空气供应阶段中经由车载蓄电池(6)使具有较低输送能力的压缩机(1a)运行。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在主空气供应阶段中，通过所述至少一个压缩机(1；1a-1c)对主空气储罐(2)填充压缩空气，利用该主空气储罐至少为气动制动装置馈给压缩空气。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在辅助空气供应阶段中，通过所述至少一个压缩机(1；1a-1c)对辅助空气储罐(10)填充压缩空气，利用该辅助空气储罐为操纵受电弓(5)和/或总开关的气动致动装置馈给压缩空气。
7.用于对车辆主空气供应和辅助空气供应所用供气系统的至少一个空气干燥单元(8；8a-8c)进行控制的装置，在该装置中，至少一个经由所配置的电动机(4；4a-4c)驱动的压缩机(1；1a-1c)既实施对主空气储罐(2 )的主空气供应、也实施对辅助空气储罐(10)的辅助空气供应，其中，所产生的压缩空气流经接于下游的所述至少一个空气干燥单元(8；8a-8c)，该空气干燥单元对由压缩机(1；1a-1c)产生的压缩空气进行干燥，其中所述空气干燥单元(8；8a-8c)利用经干燥的压缩空气对该空气干燥单元(8；8a-8c)的干燥剂进行再生，
其特征在于：控制单元(7)在辅助空气供应期间减少或者抑止用于对所述至少一个空气干燥单元(8；8a-8c)进行再生的气流，使得在辅助空气供应时与主空气供应相比，有较高的体积流量或者全部通过压缩机(1；1a-1c)提供的体积流量可用于充填所述辅助空气储罐(10)。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述供气系统包括多个空气干燥单元(8；8a-8c)，这些空气干燥单元相互并联，其中，设置有至少一个阀门(15；15a-15c)，所述阀门用于在辅助空气供应阶段中激活所述空气干燥单元(8；8a-8c)中的一个或者一部分。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述供气系统包括多个空气干燥单元(8；8a-8c)，这些空气干燥单元相互串联，其中，设置有至少一个阀门(15)，所述阀门用于在辅助空气供应阶段中激活所述空气干燥单元(8；8a-8c)中的一个。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述控制单元(7) 经由至少一个切换阀(14)在所述至少一个压缩机(1；1a-1c)关断的状态下将干燥的压缩空气从主空气储罐(2)和/或辅助空气储罐(10)中引出，穿过所述至少一个空气干燥单元(8；8a-8c)用以对供气系统的干燥剂进行再生。
11.如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述空气干燥单元(8；8a-8c)构造为吸附式空气干燥器，其填充有干燥剂的空气干燥芯筒能够在干燥模式和再生模式下运行。
12.如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述空气干燥单元(8；8a-8c)构造为膜式空气干燥器，其滤膜能够作为干燥剂在干燥模式和再生模式下运行。
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