CN108290568B - 压缩空气准备装置以及用于运行压缩空气准备装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于轨道车辆或商用车的压缩空气准备装置(10)，其包括：压缩空气入口(12)，在该压缩空气入口上能连接空气压缩机(14)；压缩空气出口(18)，该压缩空气出口经由压缩空气管路(16)与所述压缩空气入口(12)连接；以及设置在所述压缩空气管路(16)中的空气干燥装置(22)。当所述空气压缩机(14)被切断时，使压缩空气管路(16)在空气干燥装置(22)的上游排气，从而空气压缩机(14)在重新起动时能够克服减少的背压起动。

Description

压缩空气准备装置以及用于运行压缩空气准备装置的方法
技术领域
本发明涉及一种压缩空气准备装置、尤其是用于轨道车辆或商用车的压缩空气准备装置，并且涉及一种用于运行这样的压缩空气准备装置的方法。
背景技术
压缩空气准备装置在轨道车辆和商用车中完成许多任务。这尤其是包括给制动设备以及其它压缩空气消耗器供应干燥净化的压缩空气。由压缩空气消耗器所使用的压缩空气主要由压缩机提供并且通常在压缩空气准备装置中被准备。在所述准备时压缩空气被干燥，并且在压缩空气被供应给压缩空气消耗器之前，油颗粒和污物颗粒从压缩空气中被去除。
在压缩机克服压力起动时必须克服高的力矩。由此可能产生大的机械载荷，并且尤其是压缩机的驱动器应当具有足够大的尺寸。特别是在低温下，在设计不充分时可能出现压缩机无法克服压力起动的问题。此外，在油润滑压缩机中可能存在在负荷情况下起动时润滑不足的问题。为了阻止在负荷情况下起动，值得做的是，将在压缩机出口处的压力在停机状态之后降低到这样的程度，使得压缩机在重新起动时可以没有背压地或仅以减少的背压起动。
在此背景下，例如DE102006043863A1和DE3042069A1分别公开一种具有集成排气装置的压缩机，以便该压缩机可以尽可能无背压地起动。
此外，例如DE8109217U1和DE102010054712A1分别示出一种压缩空气供应装置，其在压缩机和空气干燥器之间的压缩空气管路可以通过附加设置的排气管路利用附加设置的排气阀装置排气，以便能够实现尽可能无背压地起动压缩机。
发明内容
本发明的任务是，提供一种改进的压缩空气准备装置和一种用于运行压缩空气准备装置的改进的方法，利用该装置和方法在没有附加阀装置的情况下可以实现压缩空气管路的排气，以便能够实现尽可能无背压地起动连接在入口侧的空气压缩机。
所述任务通过按照本发明的尤其是用于轨道车辆或商用车的压缩空气准备装置解决，其包括：压缩空气入口，在该压缩空气入口上能连接空气压缩机；压缩空气出口，该压缩空气出口经由压缩空气管路与所述压缩空气入口连接；以及设置在压缩空气管路中的空气干燥装置，其中设置控制装置，该控制装置设计成用于当所述空气压缩机被切断时，使空气干燥装置上游的压缩空气管路排气，在空气干燥装置上游的压缩空气管路中设置有预过滤装置，该预过滤装置经由排放管路与排放出口连接，控制装置设计成用于当空气压缩机被切断时，使压缩空气管路通过排放出口排气，并且该压缩空气准备装置具有在预过滤装置下游的压缩空气管路中的、在预过滤装置和空气干燥装置之间的止回阀。
在根据本发明的用于运行压缩空气准备装置的方法中，该压缩空气准备装置包括：压缩空气入口，在该压缩空气入口上能连接空气压缩机；压缩空气出口，该压缩空气出口经由压缩空气管路与压缩空气入口连接；以及设置在压缩空气管路中的空气干燥装置，所述压缩空气准备装置在空气干燥装置上游的压缩空气管路中具有预过滤装置，该预过滤装置经由排放管路与排放出口连接；并且当空气压缩机被切断时，通过所述排放出口使在空气干燥装置的上游的压缩空气管路排气，并且当空气压缩机被切断时，在预过滤装置下游的压缩空气管路中的、在预过滤装置和空气干燥装置之间的止回阀阻止压缩空气从连接到该压缩空气准备装置的压缩空气系统回流。
按照本发明建议，当空气压缩机被切断时，借助压缩空气准备装置的控制装置通过本来存在的出口和阀使得压缩空气准备装置的在空气干燥装置的上游的压缩空气管路排气。本发明的压缩空气准备装置不需要附加元件以用于所述排气。此外，可以实现压缩空气管路的快速且全面的排气。结果是可以实现基本上无背压地起动与压缩空气准备装置耦联的空气压缩机。在此，当空气压缩机被切断时，尤其是一旦空气压缩机处于停机状态，根据本发明进行压缩空气管路的排气。
在此背景下，术语“上游”和“下游”分别涉及在空气干燥装置的干燥运行中压缩空气的流动方向。而在空气干燥装置或空气干燥装置的一部分的再生运行期间，所述流动方向至少在压缩空气准备装置的一部分中是反向的。
优选地，当空气压缩机再次被接通时，首先在空气干燥装置的上游的压缩空气管路可以进一步被排气或者保持被排气。因此，可以在没有明显背压、也就是说仅克服由流出损耗产生的背压的情况下实现空气压缩机的起动和高速运转。优选地，所述排气可以在空气压缩机起动之后在预先确定的持续时间上实施，直到达到空气压缩机的预先确定的转速或类似情况。
在本发明的一种有利实施方案中，压缩空气准备装置具有用于空气干燥装置的再生运行的排气出口，该排气出口经由排气管路在空气干燥装置上游与压缩空气管路连接。另外，优选在排气管路中设置排气阀装置。
在该实施方案中，当空气压缩机被切断时，压缩空气管路优选通过排气出口被排气。
在该实施方案中，当空气压缩机被切断时，优选打开排气阀装置。如果排气阀装置具有多个排气阀，则为了排气而打开至少其中一个所述排气阀。
另外，如果在该实施方案中在空气干燥装置上游的压缩空气管路中设置有进气阀装置，则当空气压缩机被切断时，优选打开所述进气阀装置。所述进气阀装置优选用于在空气干燥装置的正常运行或者说干燥运行与再生运行之间切换。如果进气阀装置具有多个进气阀，则为了排气而打开其中至少一个所述进气阀。
在本发明的一个进一步的有利的实施方案中，压缩空气准备装置在空气干燥装置上游的压缩空气管路中还具有预过滤装置，该预过滤装置经由排放管路与排放出口连接。优选地，此外在所述预过滤装置的所述排放管路中设置排放阀装置。
在该实施方案中，当空气压缩机被切断时，优选通过排放出口使压缩空气管路排气。
在该实施方案中，当空气压缩机被切断时，优选打开排放阀装置。如果排放阀装置具有多个排放阀，则为了排气而打开其中至少一个所述排放阀。
压缩空气管路的排气能够选择性地经由用于空气干燥装置的再生运行的排气出口、经由预过滤装置的排放出口、亦或不仅经由所述排气出口而且经由所述排放出口进行。
在本发明的另一个有利的实施方案中，压缩空气准备装置具有至少一个止回阀，该止回阀选自在空气干燥装置下游的压缩空气管路中的止回阀和在预过滤装置下游的压缩空气管路中的止回阀。这样的止回阀应该阻止压缩空气从连接到压缩空气准备装置的压缩空气系统中回流。
本发明的主题也是一种压缩空气供应装置，该压缩空气供应装置包括本发明的上述压缩空气准备装置以及已连接到或能连接到该压缩空气准备装置上的空气压缩机。
附图说明
本发明上述的以及其它的优点、特征和应用可能性借助附图由接下来对实施例的说明更好地理解。在其中，唯一的图1大部分示意性示出根据本发明的一种实施例的压缩空气供应装置的构造。
具体实施方式
参考图1，详细阐释根据一种实施例的压缩空气供应装置的构造和工作原理。在此，在图1中为简单起见省略一些其它的典型存在于这种压缩空气供应装置中的、但对于理解本发明并不是必需的构件，如过滤器、阀、节流阀、传感器等。
压缩空气供应装置具有压缩空气准备装置10和连接到压缩空气准备装置上的例如压缩机形式的空气压缩机14。所述压缩空气准备装置10具有压缩空气入口12，该压缩空气入口可以与空气压缩机14耦联并且通过压缩空气管路16与压缩空气出口18连接。在所述压缩空气出口18上能连接一个或多个压缩空气消耗器。
从压缩空气入口12经由压缩空气管路16输送的压缩空气在空气干燥器中被干燥并且优选也被净化，特别是清除已包含在空气中的或在压缩过程中在空气压缩机14中被引入的油颗粒、烟尘颗粒和污物颗粒。所述空气干燥器为此具有空气干燥装置22和不同的进气阀装置26和排气阀装置28。在图1的实施例中，空气干燥装置22具有第一干燥容器22a和第二干燥容器22b，它们在流体技术上设置成彼此并联的。在干燥容器22a、22b的下游分别设置一个由止回阀和再生喷嘴或再生节流阀29a、29b组成的并联连接。
在空气干燥装置22的下游，在压缩空气管路16中设置有止回阀24。所述止回阀24应该阻止压缩空气从连接到压缩空气出口18上的压缩空气系统流回到压缩空气准备装置10中。
在空气干燥装置22的上游，在压缩空气管路16中设置有进气阀装置26。与空气干燥装置22的两个干燥容器22a、22b相对应，所述进气阀装置26在所述实施例中具有在第一干燥容器22a上游的第一进气阀26a和在第二干燥容器22b上游的第二进气阀26b。
在其它的实施形式中，空气干燥装置22也可以包括仅一个干燥容器或多于两个干燥容器。
在进气阀装置26与空气干燥装置22之间，排气管路27从压缩空气管路16分支出。在图1的实施例中，排气管路27具有与空气干燥装置22的第一干燥容器22a耦联的第一排气分支管路27a和与第二干燥容器22a耦联的第二排气分支管路27b。所述排气管路27与压缩空气准备装置10的排气出口30连接。
此外，在排气管路27中设置有排气阀装置28。在图1的实施例中，所述排气阀装置28具有设置在第一排气分支管路27a中的第一排气阀28a和设置在第二排气分支管路27b中的第二排气阀28b。
所述进气阀装置26和排气阀装置28由集成于压缩空气准备装置10中的或与压缩空气准备装置连接的控制装置40操控。
在空气压缩机14运行时，在压缩空气管路16中提供压缩空气，该压缩空气被输送至压缩空气出口18。所述控制装置40优选彼此反向地控制进气阀装置26的所述两个进气阀26a、26b，从而空气干燥装置22的两个干燥容器22a、22b被压缩空气反向平行地流过。因此，其中一个干燥容器(在图1的运行状态中所述第一干燥容器22a)以正常运行模式被运行以干燥压缩空气，而另一个干燥容器(在图1的运行状态中所述第二干燥容器22b)以再生运行模式被运行。排气阀装置28的所述两个排气阀28a、28b同样优选被控制装置40操控成彼此反向的，其中，当第一进气阀26a打开时，第一排气阀28a被关闭，反之亦然，并且当第二进气阀26b被关闭时，第二排气阀28b被打开，反之亦然。
在图1示出的运行状态中，进气阀装置26的第一进气阀26a打开，从而由空气压缩机14提供的压缩空气流动通过空气干燥装置22的第一干燥容器22a并且然后在压缩空气出口18上被提供。在第一干燥容器22a中经净化和干燥的压缩空气的一部分被分支出来并且经由第二再生喷嘴29b通过空气干燥装置22的第二干燥容器22b被导回，以便再生在第二干燥容器22b中的干燥剂。而后所述压缩空气经由第二排气分支管路27b通过已打开的第二排气阀28b被输出给排气出口30。随后，进气阀装置26和排气阀装置28的切换状态由控制装置40改变，从而压缩空气在空气干燥装置22的第二干燥容器22b中被净化并且被干燥，而在第一干燥容器22a中的干燥剂被再生。
为了阻止在起动或重新起动时空气压缩机14必须克服在压缩空气管路16中的高压工作，当空气压缩机14被切断时，优选一旦空气压缩机14处于停机状态中时，压缩空气供应装置的压缩空气管路16尽可能快地且尽可能完全被排气。对于这些措施不需要附加元件；相反地，控制装置40在特殊排气运行中操控本来在压缩空气准备装置10中存在的进气阀装置26和排气阀装置28。在所述排气运行中，例如进气阀装置26的所有的进气阀26a、26b和排气阀装置28的所有排气阀28a、28b被打开，或者第一进气阀26a和第一排气阀28a被打开，或者第二进气阀26b和第二排气阀28b被打开，从而在压缩空气管路16中的压缩空气可以通过排气管路27逸出至排气出口30。
在空气压缩机14重新起动时，进气阀和排气阀26、28优选首先保持在所述排气运行状态中或者暂时再次被置于所述排气运行状态中。因此，空气压缩机14的起动仅克服由流出损耗产生的背压而不是克服由所产生的压缩空气在压缩空气管路16中建立的背压来实现。例如，排气运行状态被操控，直到从空气压缩机14起动以来已经经历预先确定的持续时间或直到空气压缩机14达到预先确定的转速。
压缩空气准备装置10的控制装置40例如直接由空气压缩机14、空气压缩机的操控装置亦或由车辆控制器获得关于空气压缩机14的运行状态的信息。
在图1的实施例中，在压缩空气管路16中在空气干燥装置22和进气阀装置26的上游、也就是说在空气干燥器的上游还设置有用于预过滤压缩空气的预过滤装置32。所述预过滤装置32应当在压缩空气进入到空气干燥器之前例如将液体和蒸汽分离。
预过滤装置32经由排放管路33与排放出口36连接，以便定期排放在预过滤装置32中分离的液体(例如油、水等)。为此目的，此外在排放管路33中设置有排放阀装置34，该排放阀装置同样由控制装置40操控。
如在图1中所示，此外另一个止回阀38在压缩空气管路16中设置在预过滤装置32和空气干燥器之间。
替代于或附加于上述的压缩空气管路16的排气过程，压缩空气管路16的排气也可以在没有使用附加元件的情况下通过预过滤装置32进行。如果所述排气应该仅通过预过滤装置32实现，则控制装置40关闭进气阀装置26的两个进气阀26a、26b并且打开排放阀装置34。如果压缩空气管路16的排气应该通过排气出口30和排放出口36实现，则控制装置40打开进气阀装置26的两个进气阀26a、26b、排气阀装置28的两个排气阀28a、28b和排放阀装置34。
此外，在空气压缩机14的停机状态之后预过滤装置32的排水是有利的，以阻止在低运行温度下冻结。
此外，压缩空气管路16中的压力降的随时间的变化过程可以可选地通过在排气管路27或排放管路33中的节流阀或喷嘴(未示出)来改变或调节。
本发明不限于图1的上述实施例。相反地，本领域技术人员认识到在本发明范围中的大量修改。
例如，预过滤装置32也可以在空气干燥器的上游具有多个(例如两个)预过滤器，这些预过滤器沿压缩空气的流动方向依次设置在压缩空气管路16中。与此对应地，排放管路33具有与第一预过滤器连接的第一排放分支管路和与第二预过滤器连接的第二排放分支管路。此外，在该实施形式中排放阀装置34可以具有在第一排放分支管路中的第一排放阀和在第二排放分支管路中的第二排放阀。
压缩空气管路16的排气可以借助于相应地通过控制装置40操控排放阀装置34而选择性地通过两个排放分支管路中的一个排放分支管路或者通过所有存在的排放分支管路进行。
如果空气干燥装置22仅具有一个干燥容器，则与此对应地设置有仅一个排气管路27以及一个在该排气管路27中的排气阀装置28，该排气阀装置具有仅一个排气阀。而后，与空气干燥装置22并联地优选设置再生管路。在该实施变型方案中，进气阀装置26可以具有一个或多个进气阀。
此外，在本发明的范围中也可设想如下实施形式，其中可以省去具有相应排放阀装置34和相应排放出口36的预过滤装置32。
附图标记列表
10 压缩空气准备装置
12 压缩空气入口
14 空气压缩机、例如压缩机
16 压缩空气管路
18 压缩空气出口
22 空气干燥装置
22a 第一干燥容器
22b 第二干燥容器
24 止回阀
26 进气阀装置
26a 第一进气阀
26b 第二进气阀
27 排气管路
27a 第一排气分支管路
27b 第二排气分支管路
28 排气阀装置
28a 第一排气阀
28b 第二排气阀
29a 第一再生喷嘴
29b 第二再生喷嘴
30 排气出口
32 预过滤装置
33 排放管路
34 排放阀装置
36 排放出口
38 止回阀
40 控制装置

Claims (15)

1.一种压缩空气准备装置(10)，该压缩空气准备装置包括：
压缩空气入口(12)，在该压缩空气入口上能连接空气压缩机(14)；
压缩空气出口(18)，该压缩空气出口经由压缩空气管路(16)与所述压缩空气入口(12)连接；以及
设置在所述压缩空气管路(16)中的空气干燥装置(22)，
其中设置控制装置(40)，该控制装置设计成用于当所述空气压缩机(14)被切断时，使空气干燥装置(22)上游的压缩空气管路(16)排气，
在空气干燥装置(22)上游的压缩空气管路(16)中设置有预过滤装置(32)，该预过滤装置经由排放管路(33)与排放出口(36)连接，
控制装置(40)设计成用于当空气压缩机(14)被切断时，使压缩空气管路(16)通过排放出口(36)排气，并且
该压缩空气准备装置(10)具有在预过滤装置(32)下游的压缩空气管路(16)中的、在预过滤装置(32)和空气干燥装置(22)之间的止回阀(38)。
2.根据权利要求1所述的压缩空气准备装置(10)，其中，压缩空气准备装置设置用于轨道车辆或商用车。
3.根据权利要求1或2所述的压缩空气准备装置，其中，排气出口(30)设置用于空气干燥装置(22)的再生运行，该排气出口经由排气管路(27)在空气干燥装置(22)上游与压缩空气管路(16)连接；并且控制装置(40)设计成用于当空气压缩机(14)被切断时，使压缩空气管路(16)通过排气出口(30)排气。
4.根据权利要求3所述的压缩空气准备装置，其中，在排气管路(27)中设置有排气阀装置(28)；并且控制装置(40)设计成用于当空气压缩机(14)被切断时，操控所述排气阀装置(28)进入打开状态。
5.根据权利要求3所述的压缩空气准备装置，其中，在空气干燥装置(22)上游的压缩空气管路(16)中设置有进气阀装置(26)；并且控制装置(40)设计成用于当空气压缩机(14)被切断时，操控所述进气阀装置(26)进入打开状态。
6.根据权利要求1或2所述的压缩空气准备装置，其中，在所述预过滤装置(32)的排放管路(33)中设置有排放阀装置(34)；并且控制装置(40)设计成用于当空气压缩机(14)被切断时，操控排放阀装置(34)进入打开状态。
7.根据权利要求1或2所述的压缩空气准备装置，该压缩空气准备装置具有在空气干燥装置(22)下游的压缩空气管路(16)中的止回阀(24)。
8.一种压缩空气供应装置，其包括：
根据上述权利要求中任一项所述的压缩空气准备装置(10)；以及
空气压缩机(14)，该空气压缩机已经连接到或能连接到所述压缩空气准备装置(10)的压缩空气入口(12)上。
9.一种用于运行压缩空气准备装置的方法，其中，该压缩空气准备装置(10)包括：压缩空气入口(12)，在该压缩空气入口上能连接空气压缩机(14)；压缩空气出口(18)，该压缩空气出口经由压缩空气管路(16)与压缩空气入口(12)连接；以及设置在压缩空气管路(16)中的空气干燥装置(22)，所述压缩空气准备装置(10)在空气干燥装置(22)上游的压缩空气管路(16)中具有预过滤装置(32)，该预过滤装置经由排放管路(33)与排放出口(36)连接；并且当空气压缩机(14)被切断时，通过所述排放出口(36)使在空气干燥装置(22)的上游的压缩空气管路(16)排气，并且当空气压缩机(14)被切断时，在预过滤装置(32)下游的压缩空气管路(16)中的、在预过滤装置(32)和空气干燥装置(22)之间的止回阀(38)阻止压缩空气从连接到该压缩空气准备装置(10)的压缩空气系统回流。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，该方法设置用于轨道车辆或商用车。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，当空气压缩机(14)再次被接通时，首先使在空气干燥装置(22)上游的压缩空气管路(16)进一步排气。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述压缩空气准备装置(10)具有用于空气干燥装置(22)的再生运行的排气出口(30)，该排气出口经由排气管路(27)在所述空气干燥装置(22)上游与压缩空气管路(16)连接；并且当空气压缩机(14)被切断时，通过排气出口(30)使压缩空气管路(16)排气。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述压缩空气准备装置(10)在排气管路(27)中具有排气阀装置(28)；并且当空气压缩机(14)被切断时，打开所述排气阀装置(28)。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述压缩空气准备装置(10)在空气干燥装置(22)上游的压缩空气管路(16)中还具有进气阀装置(26)；并且当空气压缩机(14)被切断时，打开所述进气阀装置(26)。
15.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述压缩空气准备装置(10)在预过滤装置(32)的排放管路(33)中还具有排放阀装置(34)；并且当空气压缩机(14)被切断时，打开所述排放阀装置(34)。
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