CN115899027A - 双腔室空气干燥器和气动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双腔室空气干燥器和气动系统。用于商用车辆气动系统的双腔室空气干燥器(1)包括：供应入口(11)、供应出口(21)、压缩机控制出口(40)和排气出口(30)；交替操作的第一干燥剂筒(101)和第二干燥剂筒(102)；用于在所述干燥剂筒之间转换的切换阀组件(121、122)；能够在阻塞基本位置和激活位置之间转换的气动控制的放气阀(126)，以及螺线管阀组件(6)。螺线管阀组件(6)包括方向控制螺线管阀(7)，其接收电方向控制信号(S1)并且控制所述切换阀组件；再生螺线管阀(8)，其接收电再生控制信号(S2)并且在干燥剂筒的再生阶段提供加压空气，以及调控器螺线管阀(9)，其接收电调控器控制信号(S3)并且控制放气阀(126)和压缩机模式，其中，所述螺线管阀能够通过所述控制信号被独立地操作。

Description

双腔室空气干燥器和气动系统
技术领域
本发明涉及一种用于商用车辆的气动系统的双腔室空气干燥器和一种包括双腔室空气干燥器的气动系统。
背景技术
商用车辆的气动系统通常包括由车辆发动机的发动机轴驱动的压缩机以及用于对由压缩机供应的压缩空气进行干燥或除湿的空气干燥器设备。
因此，空气干燥器从压缩机接收压缩空气，通过能够更换的干燥剂筒对其进行除湿，并且在有载阶段(供应阶段)将干燥的压缩空气输送到消耗电路，特别是通过连接到空气干燥器的多回路保护阀来进行。
所述干燥剂筒仅在泵送阶段进行再生，来自干燥剂筒中的一个干燥剂筒后方的管线中的干燥压缩空气被反向引导通过第二干燥剂筒到空气干燥器的排气。通常，这些再生阶段是受时间控制的。
进一步提供了一个机械调控器，用于控制空气干燥器提供的系统压力，并且在达到切断压力时停止进一步供应，以防止气动系统因放气阀激活而超压。此外，机械调控器由阀设备实现，并且向压缩机的压缩机头输出气动信号，所述压缩机头包括阀，所述阀用于将压缩机转换到无载模式从而停止向空气干燥器供气。
所述机械调控器提供的切断压力通常由调控器的内部特定阀器械固定，这是这种现有技术组件的缺点。
为了即使在再生阶段也能提供相对恒定的空气供应，已知双腔室空气干燥器包括两个以交替方式操作的干燥剂筒。因此，当另一个干燥剂筒处于其供应阶段以对供应的压缩空气进行除湿时，可以再生一个干燥剂筒。通常，提供切换阀组件用于将压缩空气从双腔室空气干燥器的供应入口转换或切换到具有第一干燥剂筒的第一空气干燥器管线或具有第二干燥剂筒的第二空气干燥器管线。提供逆止阀或止回阀以便将空气干燥器管线连接到公共供应出口和公共再生管线。
然而，现有技术的一个缺点是两个空气干燥器管线的空气气流的相互作用。空气干燥器管线中的一个空气干燥器管线中的再生空气气流减少了另一个空气干燥器管线在其有载阶段提供的供应空气气流。
有载阶段和再生阶段的控制通常由定时器元件实现，所述定时器元件根据预设的时间间隔启动和停止这些阶段。然而，这种具有固定时间间隔的时间控制不允许根据当前空气需求和空气消耗具有更高的灵活性。
此外，压缩机的初始启动阶段可能会出现问题，因为双腔室空气干燥器中的内部气动通道尚未加压，因此无法提供用于控制气动控制阀的内部压力信号。因此，在压缩机的启动阶段(泵升阶段)，双腔室空气干燥器系统倾向于在第一供应阶段和第二供应阶段之间转换或切换，其中空气分别通过第一干燥剂筒或第二干燥剂筒传输。
本发明的问题
本发明的目的是提供一种用于商用车辆的气动系统的双腔室空气干燥器和一种包括这种双腔室空气干燥器的气动系统，其能够实现灵活、安全和节能的操作。
发明内容
该目的通过根据权利要求1所述的双腔室空气干燥器实现。此外，提供一种包括双腔室空气干燥器的气动系统，以及一种包括气动系统的商用车辆。从属权利要求描述了优选实施例。
本发明的双腔室空气干燥器包括至少四个气动端口，所述至少四个气动端口是：连接到压缩机或外部压缩空气源的供应入口；用于将干燥的压缩空气供应到气动消耗系统的供应出口；用于将压缩机压力信号传送到所述压缩机的压缩机控制出口；以及排气出口。
此外，双腔室空气干燥器包括：优选地能够更换的第一干燥剂筒和第二干燥剂筒；用于在所述第一干燥剂筒和第二干燥剂筒之间转换的切换阀组件；放气阀；以及螺线管阀组件。此外，可以提供额外的装置，如安全阀、止回阀和加热器。
螺线管阀组件包括三个螺线管阀，所述三个螺线管阀是方向控制螺线管阀、再生螺线管阀和调控器螺线管阀。所有三个螺线管阀都可以通过电子控制单元独立控制，从而能够分离相应的干燥剂筒的个别有载阶段(供应阶段)和再生阶段。此外，所述压缩机可以通过调控器螺线管阀进行转换，从而便于独立于所述干燥剂筒的有载阶段和再生阶段来控制所述压缩机。通过实现独立于干燥剂筒控制的压缩机控制，可以实现节能操作；进一步地，改进了双腔室空气干燥器的启动阶段。
具有上述三个螺线管阀的电控螺线管阀组件的这一特征能够实现单独操作的好处，其中一个干燥剂筒提供的空气供应不会因另一个干燥剂筒的再生阶段而减少。此外，该组件是节能的，因为再生阶段可以独立于另一个干燥剂筒的有载阶段进行控制。
设置有放气阀，所述放气阀用于将供应入口连接到排气出口；它包括阻塞基本位置并且由调控器螺线管阀激活。所述调控器螺线管阀由调控器控制信号进行电控，并且输出气动控制信号，气动控制信号被馈送到所述压缩机的气动卸载控制端口；此外，气动控制信号优选地被馈送到放气阀的气动控制端口。因此，通过激活所述调控器螺线管阀，所述压缩机转换到其无载模式，并且所述放气阀转换到其激活位置，其中防止来自所述压缩机的额外压缩空气供应。
这种组合控制过程，即停止所述压缩机和转换所述放气阀，提供了创造性的优势，即可以立即停止额外压缩空气的供应。仅停止所述压缩机并不一定会阻塞压缩空气的供应，因为根据类型，即使在接收到气动卸载控制信号后，至少对于特定的运行停机时期，所述压缩机仍可以在其空闲模式下提供一些空气气流。
方向控制螺线管阀控制所述切换阀组件并且在它们相应的位置之间转换所述切换阀。所述再生螺线管阀用于启动再生阶段；因此，所述方向控制螺线管阀定义了哪些干燥剂筒可以在由所述再生螺线管阀启动的再生阶段中操作。
因此，每个干燥剂筒的有载阶段和再生阶段可以单独控制，独立于另一干燥剂筒。特别地，即使在压缩机无载模式下，一个干燥剂筒的再生阶段也可以开始，其中另一空气干燥器管线不向公共供应出口提供压缩空气。所述再生阶段的压力可以从所述双腔室空气干燥器后方的气动系统或消耗电路中取得。
根据优选实施例，所述螺线管阀组件不仅提供每个干燥剂筒的有载阶段和再生阶段，而且还提供每个干燥剂筒的被动阶段，其中没有空气流动通过所述干燥剂筒，无论是在其供应方向还是再生方向上都没有。这通过避免不必要的操作来降低所述双腔室空气干燥器的能耗。
根据优选实施例，提供了附加的安全阀，所述安全阀将由所述压缩机提供的压力释放到供应入口并因此保护气动系统免受来自压缩机的过压，特别是突然和意外的过压。所述安全阀和所述放气阀均优选地连接在供应入口和排气之间；然而，所述安全阀尤其不是由控制信号转换，而是在特定安全阀压力值以上打开。
根据优选实施例，所述切换阀组件包括第一切换阀和第二切换阀，用于将具有第一干燥剂筒的第一空气干燥器管线和具有第二干燥剂筒的第二空气干燥器管线转换成有载阶段(供应阶段)或再生阶段。
所述切换阀组件优选地包括由方向控制螺线管阀气动控制的第一切换阀和气动控制的第二切换阀，其中所述切换阀优选为3/2阀。第一切换阀优选地设置在供应入口和具有第一干燥剂筒的第一空气干燥器管线之间；在其阻塞位置，所述第一切换阀优选地使第一空气干燥器管线排气，以使第一干燥剂筒能够进行再生阶段；在其打开位置，所述第一切换阀使得第一干燥剂盒能够进行有载阶段。以同样的方式，所述第二切换阀是可转换的，以使得第二干燥剂筒能够进行有载阶段和再生阶段。
通过方向螺线管阀仅气动控制第一切换阀，并且通过第一干燥剂筒处的压力和/或由第一切换阀提供的压力气动控制第二切换阀，实现了所述切换阀组件的安全操作，从而避免所述干燥剂筒的相应阶段之间的冲突。
根据优选实施例，所述螺线管阀中的至少一个是电控3/2阀，其电控制端口连接到所述供应出口并且偏置到其阻塞基本位置。尤其是所有三个螺线管阀均为3/2阀，便于廉价、标准化的制造和组装。
根据优选实施例，所述气动阀器械设置在第一外壳中，并且所述螺线管阀组件设置在第二外壳中。从而可以将所述螺线管阀组装在单独的外壳中，从而便于公共部件的使用以及不同的第一外壳和第二外壳的互换和灵活使用。通过将所述螺线管阀与所述气动阀系统分开，进一步提高了安全性。第二外壳可以固定到第一外壳，实现稳定的组装，其中第一外壳和第二外壳之间的气动连接通过所述外壳中的开口和所述外壳之间的密封来实现。因此可以避免外壳之间的额外气动管道，从而降低成本并且提高安全性。
所述压缩机优选地能够在有载模式和无载模式之间转换，其中，所述无载模式可以是例如转换断开模式(其中，所述压缩机被转换断开)或所述压缩机的空闲模式。
附图说明
通过优选实施例更详细地解释本发明，其中：
图1是根据本发明实施例的用于商用车气动系统的双腔室空气干燥器的框图；
图2描绘了根据本发明的实施例的包括图1的设备的商用车辆的气动系统。
具体实施方式
下面通过图1和图2描述本发明的第一实施例。商用车辆20包括气动系统22，该气动系统22包括连接到商用车辆20的内燃机的发动机轴25的压缩机2、双腔室空气干燥器1、用于控制双腔室空气干燥器1的ECU(电子控制单元)10以及连接到双腔室空气干燥器1的气动消耗系统3；所述气动消耗系统3包括多回路保护阀组件5、消耗回路4和替代性的系统压力存储器14。
双腔室空气干燥器1包括：供应入口11，该供应入口11连接到压缩机2；供应出口21，该供应出口21用于向多回路保护阀组件5和消耗回路4供应干燥的压缩空气；外部填充端口12；排气出口30；安全阀出口31；以及压缩机控制出口40，该压缩机控制出口40将气动信号馈送到压缩机2的卸载端口2a，用于使压缩机2在有载模式(活动模式)和无载模式(不活动模式)之间转换。
此外，双腔室空气干燥器1包括螺线管阀组件6，这将在下面进行解释。
在其有载模式下，压缩机2正在供应加压空气；在其无载模式中，压缩机2尤其可以转换为断开(OFF)或提供空闲模式。
ECU 10向螺线管阀组件6输出电控制信号S1、S2、S3。此外，ECU 10从用于感测系统压力p21的压力传感器45接收电压力控制信号S4。压力传感器45设置在供应出口21处或在连接到供应出口21的气动消耗系统3中，例如在连接到多回路保护阀组件5的消耗回路4中的一个消耗回路中。
螺线管阀组件6包括用于接收电方向控制信号S1的方向控制螺线管阀7、用于接收电再生控制信号S2的再生螺线管阀8以及用于接收电调控器控制信号S3的调控器螺线管阀9。
双腔室空气干燥器1包括具有第一干燥剂筒101的第一干燥器管线41和具有第二干燥剂筒102的第二干燥器管线42，其中干燥剂筒101、102交替操作。提供切换阀组件121、122用于在干燥器管线41、42之间进行转换。第一切换阀121和第二切换阀122是气动控制的3/2阀，用于将供应入口11转换到第一干燥剂筒101或第二干燥剂筒102。在图1所示的基本状态下，第一切换阀121保持在其打开位置，用于将供应入口11连接到第一干燥剂筒101，其将干燥的加压空气提供到第一干燥剂筒101中。第二切换阀122的气动控制端口122a连接到第一出口管线51，从而当第一出口管线51被加压时将第二切换阀122保持在其阻塞位置。相反，当第一出口管线51未加压时，第二切换阀122转换到其打开基本位置，从而将供应入口11连接到第二干燥剂筒102并且对第二出口管线52加压。第一出口管线51和第二出口管线52通过止回阀131、132连接到供应出口21。
第一切换阀121的压力控制经由气动控制端口121a由螺线管阀组件6的方向控制螺线管阀7实现。
在其未激活的基本位置，方向控制螺线管阀7将供应出口21与第一切换阀121的气动控制端口121a分开；因此，第一切换阀121保持在其打开基本位置，从而将第二切换阀122保持在其阻塞位置，如上所述。当ECU 10输出电方向控制信号S1，即S1＝1时，方向控制螺线管阀7转换到其激活的打开位置，从而将供应出口21连接到气动控制端口121a并且将第一切换阀121转换到其激活的阻塞位置，其中第一空气干燥器管线41连接到排气管线53，排气管线53经由消音器125连接到排气出口30。
在其阻塞位置，第二切换阀122将第二空气干燥器管线42连接到排气管线53和排气出口30。
因此，电方向控制信号S1使得能够在经由第一干燥剂筒101和经由第二干燥剂筒102的操作之间进行切换或转换，因此它们以交替方式操作。
相应的非主动(被动)干燥剂筒101、102可以在被动阶段(断开阶段)或在再生阶段中操作。当电再生控制信号S2断开时，即S2＝0，再生螺线管阀8阻塞从供应出口21到逆止阀组件141、142的连接，该逆止阀组件141、142将再生管线48连接到干燥剂筒101、102。当S2＝0时，不启动再生阶段，非主动干燥剂筒101或102处于其被动阶段。当S2＝1时，再生螺线管阀8转换到其打开位置并且将供应出口21连接到再生管线48，因此，未加压的出口管线51或52的再生逆止阀141或142打开，并且用在供应出口21处提供的加压空气填充相应的出口管线51或52，从而根据第一切换阀121和第二切换阀122的位置开始第一干燥剂筒101的第一再生阶段或第二干燥剂筒102的第二再生阶段。
因此，在供应出口21处提供的这种加压空气可以通过另一出口管线输送，即通过第二出口管线52用于第一干燥剂筒101的再生，并且因此通过第一出口管线51用于第二干燥剂筒102的再生。然而，加压空气也可以从连接到供应出口21的多回路保护阀组件5和消耗电路4取得，这取决于第一切换阀121和第二切换阀122的位置，提供了干燥剂筒101或102的再生阶段。
因此，通过将再生螺线管阀8转换到其接通(ON)位置，被动干燥剂筒102或101的再生开始，从而使被动干燥剂筒再生并且通过切换阀122或121排出湿空气或加湿空气，切换阀122或121在其再生方向上是打开的。
放气阀126被实现为气动控制的2/2阀，其具有阻塞基本位置和气动控制端口126a，其由调控器螺线管阀9的输出控制，而调控器螺线管阀9又由第三控制信号(即调控器控制信号S3)电控制。如果S3＝0，则调控器螺线管阀9处于其阻塞基本位置。如果S3＝1，则调控器螺线管阀9转换到其打开位置，从而将供应出口21连接到气动控制端口126a并且将放气阀126转换到其打开位置，从而经由打开的放气阀126(经由消音器125)连接供应入口11到排气出口30。
如果供应出口21处的系统压力p21达到切断压力p21_max，则ECU输出电调控器控制信号S3，即S3＝1，从而将调控器螺线管阀9转换到其打开位置。因此，气动卸载信号p40被传送到放气阀126的压力输入126a并且将放气阀126转换到其打开位置，其中，由压缩机2供应到供应入口11的压缩空气直接通过到排气出口30。因此，供应的压缩空气直接卸载到大气。此外，压缩机控制出口40将气动卸载信号p40输出到压缩机2的卸载端口2a，从而将压缩机2转换为其无载模式。
优选地，放气阀126本身或放气阀126周围的放气阀区域可以由电加热器设备127电加热，以避免放气阀126或放气阀区域冻结。
附图标记列表
1          双腔室空气干燥器
2          压缩机
2a         卸载端口
3          气动消耗系统
4          消耗电路
5          多路保护阀总成
6          螺线管阀总成
7          方向控制螺线管阀
8          再生螺线管阀
9          调控器螺线管阀
7a、8a、9a   电控制端口
10         电子控制单元，ECU
11         供应入口
12         外部供应入口
14         系统压力存储器
20         商用车辆
21         供应出口
22         气动系统
25         发动机轴
30         排气出口
31         安全阀出口
32         安全阀
40         压缩机控制出口
41         第一空气干燥器管线
42         第二空气干燥器管线
45         压力传感器
46         第二外壳
47         第一外壳
48         再生管线
51、52     出口管线
53         排气管线
101        第一干燥剂筒
102        第二干燥剂筒
121        第一切换阀
122        第二切换阀
121a、122a  切换阀121、122的气动控制端口
125        消音器
126        放气阀
126a       放气阀126的气动控制端口
127        加热器设备
131、132    系统止回阀
141、142    再生逆止阀
S1         电方向控制信号
S2         电再生控制信号
S3         电调控器控制信号
S4         电压力控制信号
p11        供应入口11处的入口压力
p21        供应出口21处的系统压力
p21_max    切断压力
p40        气动卸载信号

Claims (14)

1.一种用于商用车辆(20)的气动系统(22)的双腔室空气干燥器(1)，所述双腔室空气干燥器(1)包括：
被连接到压缩机(2)的供应入口(11)、用于将干燥的压缩空气供应到气动消耗系统(3)的供应出口(21)、用于传送气动卸载信号(P40)的压缩机控制出口(40)，排气出口(30)，
被交替地操作的第一干燥剂筒(101)和第二干燥剂筒(102)，
切换阀组件(121、122)，所述切换阀组件(121、122)用于在所述第一干燥剂筒(101)和所述第二干燥剂筒(102)之间转换，
气动控制的放气阀(126)，所述放气阀(126)能够在阻塞基本位置和激活位置之间转换，所述激活位置用于将所述供应入口(11)连接到所述排气出口(30)，以及
螺线管阀组件(6)，
所述螺线管阀组件(6)包括
-方向控制螺线管阀(7)，所述方向控制螺线管阀(7)接收电方向控制信号(S1)并且控制所述切换阀组件(121、122)，
-再生螺线管阀(8)，所述再生螺线管阀(8)接收电再生控制信号(S2)并且在所述干燥剂筒(101、102)的再生阶段提供加压空气，以及
-调控器螺线管阀(9)，所述调控器螺线管阀(9)接收电调控器控制信号(S3)，控制所述放气阀(126)，并且输出所述气动卸载信号(p40)，
其中，所述螺线管阀(7、8、9)能够通过所述电控制信号(S1、S21、S3)被独立地操作。
2.根据前述权利要求中的一项所述的双腔室空气干燥器(1)，其中，每个干燥剂筒(101、102)能够分别在有载阶段、再生阶段和被动阶段中操作。
3.根据前述权利要求中的一项所述的双腔室空气干燥器(1)，进一步包括安全阀(32)，用于释放所述供应入口(11)处的入口压力(p11)。
4.根据前述权利要求中的一项所述的双腔室空气干燥器(1)，其中，所述切换阀组件(121、121)包括：
气动控制的第一切换阀(121)，所述第一切换阀(121)被连接到所述第一干燥剂筒(101)，和
气动控制的第二切换阀(122)，所述第二切换阀(122)被连接到所述第二干燥剂筒(102)，
其中，所述第一切换阀(121)由所述方向控制螺线管阀(7)气动控制，并且所述第二切换阀(122)由来自所述第一干燥剂筒(101)的气动信号控制。
5.根据权利要求4所述的双腔室空气干燥器(1)，其中，所述第一切换阀(121)和所述第二切换阀(122)是3/2阀，所述3/2阀分别被偏置到它们的打开基本位置以用于有载阶段并且被激活到它们的关闭位置以用于再生阶段。
6.根据前述权利要求中的一项所述的双腔室空气干燥器(1)，其中，设置有系统双逆止阀，所述系统双逆止阀包括两个止回阀(131、132)，所述两个止回阀(131、132)被连接到所述公共供应出口(21)。
7.根据前述权利要求中的一项所述的双腔室空气干燥器(1)，其中，由所述调控器螺线管阀(9)传送的所述气动卸载信号(p40)
-在所述压缩机控制出口(40)处被输出，用于控制压缩机模式，并且
-被进一步馈送到所述放气阀(126)的气动控制端口(126a)，
其中，所述放气阀(126)被设置用于根据所述气动卸载信号(p40)将所述供应入口(11)短接至所述排气出口(30)。
8.根据前述权利要求中的一项所述的双腔室空气干燥器(1)，其中，设置有加热器设备(127)，所述加热器设备(127)用于电加热至少所述放气阀(126)和/或所述放气阀(126)周围的区域，以便避免其冻结。
9.根据前述权利要求中的一项所述的双腔室空气干燥器(1)，其中，消音器(125)被安装在排气管线(53)上，以在经由所述放气阀(126)排出压缩空气期间降低噪音。
10.根据前述权利要求中的一项所述的双腔室空气干燥器(1)，
其中，所述再生螺线管阀(8)被设置用于控制所述第一干燥剂筒(101)的再生阶段和所述第二干燥剂筒(102)的再生阶段，
其中，所述再生螺线管阀(8)根据所述电再生控制信号(S2)对再生管线(48)加压，
所述再生管线(48)分别经由第一再生逆止阀(141)和第二再生逆止阀(142)连接到所述第一干燥剂筒(101)和第二干燥剂筒(102)。
11.根据前述权利要求中的一项所述的双腔室空气干燥器(1)，其中，所述螺线管阀(7、8、9)中的至少一个螺线管阀是电控3/2阀，所述电控3/2阀的电控制端口(7a、8a、9a)被连接到所述电子控制单元(10)，
其中，所述电控3/2阀被偏置到其阻塞基本位置，以通过其相应的电控制信号(S1、S2、S3)转换到其打开位置。
12.根据前述权利要求中的一项所述的双腔室空气干燥器(1)，包括：
第一外壳(47)，特别是压铸外壳，所述第一外壳(47)容纳所述气动控制阀，以及
三联体螺线管外壳(46)，所述三联体螺线管外壳(46)容纳所述螺线管阀(7、8、9)，
其中，所述三联体螺线管外壳(46)被连接到所述第一外壳(47)，并且
其中，通过所述外壳(46、47)中的开口和所述外壳(46、47)之间的密封件来实现所述第一外壳(47)和所述第二外壳(46)之间的气动连接。
13.一种用于商用车辆(20)的气动系统(22)，所述气动系统(22)包括：
根据前述权利要求中的一项所述的双腔室空气干燥器(1)，
电子控制单元(10)，所述电子控制单元(10)用于将所述电控制信号(S1、S2、S3)输出到所述螺线管阀组件(6)，
气动控制压缩机(2)，所述气动控制压缩机(2)对所述供应入口(11)供应压缩空气并且由来自所述压缩机控制出口(40)的所述卸载信号(p40)气动控制，以及
气动消耗系统(3)，所述气动消耗系统(3)用于从所述供应出口(21)接收干燥的加压空气，并且提供压缩的干燥空气以用于所述再生阶段，
其中，压力传感器(45)被设置在所述供应出口(21)处或所述气动消耗系统(3)中，
所述压力传感器(45)向所述电子控制单元(10)输出传感器信号(S4)。
14.一种商用车辆(20)，所述商用车辆(20)包括根据权利要求13所述的气动系统。
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