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Die
Erfindung betrifft Druckluftversorgungsanlage für ein Nutzfahrzeug, mit einem
Kompressor, einer Luftaufbereitungsanlage mit einer Filtereinheit, einer
elektronischen Steuereinheit, einem ersten von der elektronischen
Steuereinheit ansteuerbaren Magnetventil und einem zweiten von der
elektronischen Steuereinheit ansteuerbaren Magnetventil, wobei das
erste Magnetventil unabhängig
von dem zweiten Magnetventil ansteuerbar ist und wobei das zweite Magnetventil
im geöffneten
Zustand eine Rückströmung von
Regenerationsluft durch die Filtereinheit zulässt.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Druckluftversorgungsanlage
für ein
Nutzfahrzeug, wobei bei jedem Überführen eines Kompressors
in seine Leerlaufphase eine Leitung zwischen dem Kompressor und
einer Filtereinheit abgesperrt wird.
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Nutzfahrzeuge
mit pneumatischen Komponenten benötigen eine Druckluftversorgungsanlage. Die
Druckluft wird im Allgemeinen von einem Kompressor in eine Luftaufbereitungsanlage
gefördert, wo
die eingebrachte Luft in einer Filtereinheit gereinigt wird, um
dann ihrer Verwendung zugeführt
zu werden, beispielsweise dem Bremssystem des Nutzfahrzeugs.
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Nach
dem Erreichen bestimmter Fördermengen
beziehungsweise nach dem Ablauf bestimmter Zeiträume ist es erforderlich, die
Filtereinheit zu reinigen. Zu diesem Zweck werden Ventile innerhalb
der Luftaufbereitungsanlage in einer Weise geschaltet, dass Druckluft
aus Vorratsbehältern,
entweder den Vorratsbehältern
der Betriebsbremskreise oder einem oder mehreren eigens dafür vorgesehenen
Vorratsbehältern,
rückwärts durch
die Filtereinheit strömt,
um dann, beladen mit Feuchtigkeit und Fremdpartikeln aus der Filtereinheit,
in die Atmosphäre
abströmen
zu können.
Während
dieser Regenerierungsphasen wird der Kompressor im Allgemeinen abgeschaltet
beziehungsweise in eine Leerlaufphase überführt.
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Nachteilig
an diesen Regenerationsphasen ist der Druckluftverbrauch. Insbesondere
geht unnötigerweise
die in der Förderleitung
zwischen dem Kompressor und der Filtereinheit vorhandene Druckluft
bei der Regeneration verloren, wenn nicht geeignete Gegenmaßnahmen
getroffen werden. Um den Verlust dieser Druckluft zu vermeiden,
wurde bereits vorgeschlagen, die Förderleitung zwischen dem Kompressor
und der Filtereinheit während
der Regenerationsphasen abzusperren. Eine solche Absperrung wird
auch als "Turbo
cut-off" bezeichnet,
da der Kompressor vielfach aus dem Turbosystem des Nutzfahrzeugs
Druckluft bezieht, so dass das Absperren der genannten Förderleitung
einen Luftverlust des Turboladers gering hält. Insbesondere ist es möglich, dass
der Schubbetrieb des Nutzfahrzeugs zur Druckluftgewinnung ausgenutzt
wird, während der
Kompressor gleichzeitig fördert.
Dies hat eine Energieeinsparung zur Folge.
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Bei
herkömmlichen
Systemen ist nun vorgesehen, in jeder Leerlaufphase des Kompressors
eine Regeneration der Filtereinheit durchzuführen. In der Praxis führt dies
aber häufig zu
einer Überregenerierung
der Filtereinheit und somit zu einem übermäßigen Druckluftverlust, so
dass letztlich der positive Effekt durch die Kompressorabschaltung
durch den Druckluftverlust in negativer Weise überkompensiert wird.
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Die
DE 103 57 762 A1 offenbart
eine Druckluftanlage mit einem steuerbaren Kompressor. Der Kompressor
steht über
eine Förderleitung
direkt mit einem Filter der Druckluftanlage in Verbindung.
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Die
DE 196 20 851 C2 beschreibt
eine Luftaufbereitungsanordnung, wobei zwischen einem Kompressor
und einem Lufttrockner ein Entlüftungsventil
vorgesehen ist. Über
dieses Entlüftungsventil erfolgt
im Falle einer Regeneration der Luftaufbereitungsanordnung ein Entlüften der
Förderleitung.
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In
der
DE 31 39 682 C2 ist
eine Druckluftanlage beschrieben, bei der das Durchführen einer
Regeneration in jedem Fall mit einem Absteuern von Druckluft aus
der Kompressorförderleitung
verbunden ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abschaltung des Kompressors
und die Regeneration der Luftaufbereitungsanlage in möglichst ökonomischer
Weise aufeinander abzustimmen.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Druckluftversorgungsanlage
dadurch auf, dass eine von dem ersten Magnetventil pneumatisch ansteuerbare
Ventileinrichtung vorgesehen ist und dass die pneumatisch ansteuerbare
Ventileinrichtung im geöffneten
Zustand des ersten Magnetventils eine Leitung zwischen dem Kompressor
und der Filtereinheit absperrt, ohne den mit dem Kompressor verbundenen
Abschnitt der Leitung mit der Atmosphäre zu verbinden.
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Auf
der Grundlage der Erfindung ist man in der Lage, einerseits bei
jeder Regeneration die Förderleitung
zwischen Kompressor und Filtereinheit abzusperren, andererseits
ist es aber nicht erforderlich, bei jeder Absperrung der Förderleitung
eine Regeneration durchzuführen.
Folglich kann ein unnötiger Druckluftverlust
aufgrund einer unnötigen,
das heißt vorzeitigen
Regeneration vermieden werden.
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Insbesondere
ist diese unabhängige
Steuermöglichkeit
in dem Zusammenhang sinnvoll, dass die Förderleistung des Kompressors
im angesteuerten Zustand des ersten Magnetventils über eine pneumatische
Ansteuerung herabgesetzt wird. Es ist also im Sinne der Energieeinsparung
immer ratsam, den Kompressor abzustellen, wenn dies aufgrund der
Fahrsituation des Nutzfahrzeugs möglich ist. Eine Regeneration
muss dann nicht immer erfolgen, wobei aber immer eine Absperrung
der Förderleitung zwischen
Kompressor und Filtereinheit stattfindet. Dies wird durch die parallele
Ansteuerung der hierfür vorgesehenen
pneumatischen Eingänge
der Ventileinrichtung und des Kompressors erreicht.
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Die
Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf,
dass das Absperren der Leitung zwischen dem Kompressor und der Filtereinheit
ohne ein Verbinden des mit dem Kompressor verbundenen Abschnittes
der Leitung mit der Atmosphäre
erfolgt und dass hiervon unabhängig
entschieden wird, ob eine Regenerierung der Filtereinheit stattfinden
soll.
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Auf
diese Weise werden die Besonderheiten und Vorteile der erfindungsgemäßen Druckluftversorgungsanlage
auch im Rahmen eines Verfahrens umgesetzt.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand
besonders bevorzugter Ausführungsformen
beispielhaft erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Teildarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckluftversorgungsanlage;
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2 eine
schematische Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckluftversorgungsanlage;
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3 eine
erste Ausführungsform
eines 3/2-Wegeventils, das als pneumatisch ansteuerbare Ventileinrichtung
im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist und
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4 eine
zweite Ausführungsform
eines 3/2-Wegeventils,
das als pneumatisch ansteuerbare Ventileinrichtung im Rahmen der
vorliegenden Erfindung einsetzbar ist.
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare
Komponenten.
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1 zeigt
eine schematische Teildarstellung einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Druckluftversorgungsanlage.
Die Druckluftversorgungsanlage 10 umfasst einen Kompressor 12 und
eine Luftaufbereitungsanlage 14. Diese Luftaufbereitungsanlage 14 ist
im Allgemeinen mit einem nicht dargestellten Mehrkreisschutzventil
kombiniert, oder sie ist diesem vorgeschaltet. Weiterhin weist eine
herkömmliche
Luftaufbereitungsanlage als zentrale Komponente einen (nicht dargestellten) Druckregler
auf. Ein weiterer wichtiger Bestandteil ist die dargestellte Filtereinheit 16,
die über
ein Rückschlagventil 28 mit
den weiteren nicht dargestellten Komponenten verbunden ist. Weiterer
zentraler Bestandteil der Luftaufbereitungsanlage 14 ist eine elektronische
Steuereinheit 18. Diese elektronische Steuereinheit 18 dient
unter anderem der Ansteuerung eines ersten Magnetventils 20 und
eines zweiten Magnetventils 22. Das zweite Magnetventil 22 ist in
einem Strömungsweg
angeordnet, der das Rückschlagventil 28 umgeht.
Der Strömungsweg
enthält ein
weiteres Rückschlagventil 30,
das eine Strömung von
dem zweiten Magnetventil 22 zu der Filtereinheit 16 zulässt und
eine umgekehrte Strömung
unterbindet. Ferner ist ein pneumatisch ansteuerbares 3/2-Wegeventil 24 in
einer Förderleitung 26 zwischen dem
Kompressor 12 und der Filtereinheit 16 angeordnet.
Der Kompressor ist über
einen pneumatischen Eingang 32 zur Ansteuerung einer Energiespareinrichtung
mit einem Relaisventil 34 gekoppelt, dessen weitere Funktionsweise
im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung der mit der Regeneration
der Filtereinheit 16 und der Leerlaufschaltung des Kompressors 12 im
Zusammenhang stehenden Vorgänge
näher erläutert wird.
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Wird
eine Regeneration der Filtereinheit 16 gefordert, beispielsweise
in Abhängigkeit
der seit der letzten Regernation geförderten Luftmenge oder in Abhängigkeit
der seit der letzten Regeneration verstrichenen Zeit, so wird das
Magnetventil 22 geöffnet. Im
Wesentlichen gleichzeitig wird das Magnetventil 20 geöffnet. Das öffnen des
Magnetventils 20 hat zur Folge, dass einerseits das 3/2-Wegeventil 24 umschaltet
und dass andererseits der pneumatische Steuereingang 32 des
Kompressors 12 mit Druckluft beaufschlagt wird. Letzteres
erfolgt dadurch, dass das Relaisventil 34, welches Druckluft
aus den nicht dargestellten Behältern
der Betriebsbremse bezieht, angesteuert wird und somit den Systemdruck
zur Ansteuerung des Kompressors 12 über den Steu ereingang 32 durchsteuert.
Die Umschaltung des 3/2-Wegeventils 24 hat
zur Folge, dass über
das Magnetventil 22 und die Filtereinheit 16 Druckluft
zum Ausgang 3 abströmen
kann. Die weitere Folge des Umschaltens des 3/2-Wegeventils 24 ist,
dass die Leitung 26 zwischen dem Kompressor 12 und
der Filtereinheit 16 gesperrt ist. Eine Drossel 82 dient
dazu, die Umschaltung des 3/2-Ventlis zu verzögern. Bei der Regenerierung
geht somit nicht die in dem Leitungsabschnitt zwischen Kompressor 12 und 3/2-Wegeventil 24 gespeicherte
Druckluft verloren. Indem gleichzeitig mit der Regeneration eine
Absperrung der Leitung 26 erfolgt, wird der Staudruck am Ablass 3 gering
gehalten, beispielsweise bei ca. 0,2 bar, während ohne Absperrung der Leitung 26 ein Staudruck
von ca. 1,5 bar vorliegen kann.
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Es
ist aber auch möglich,
das Magnetventil 20 anzusteuern, ohne dass im Wesentlichen
gleichzeitig das Magnetventil 22 angesteuert wird. Dies
ist sinnvoll, wenn die Förderleistung
des Kompressors 12 nicht benötigt wird, eine Regeneration
jedoch nicht erforderlich ist.
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2 zeigt
eine schematische Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Druckluftversorgungsanlage.
Zusätzlich
zu den in 1 dargestellten Komponenten sind
Druckluftbehälter 36, 38 mit
automatischen Ablassventilen 40, 42 sowie diesen
Druckluftbehältern 36, 38 jeweils
zugeordnete Überströmventile 44, 46 dargestellt.
Die Druckluftbehälter 36, 38 und
die zugeordneten Komponenten sind beispielsweise den Betriebsbremskreisen
zugeordnet. Weiterhin sind Drucksensoren 48, 50 vorgesehen,
die die Drücke
in den Druckluftbehältern 36, 38 messen
und ent sprechende Signale an die elektronische Steuereinheit 18 weitergeben.
Ferner ist eine Heizung 52 dargestellt. An der Leitung 26 ist
zwischen dem Kompressor 12 und der Filtereinheit 16 ein
Sicherheitsventil 54 angeschlossen, über das Überdruck zum Ablass 3 weitergegeben
werden kann. Die Ventileinrichtung 24 besteht im vorliegenden
Fall aus zwei 2/2-Wegeventilen 56, 58. Diese 2/2-Wegeventile 56, 58 erfüllen die
gleiche Aufgabe, wie das 3/2-Wegeventil 24 gemäß 1.
Sie werden gemeinsam beim Umschalten des Magnetventils 20 angesteuert,
so dass sie ihre in 2 nicht dargestellte Stellung
einnehmen. Folglich wird die Leitung 26 zwischen dem Kompressor 12 und
der Filtereinheit 16 unterbrochen, während der Weg für die Regenerationsluft
durch das 2/2-Wegeventil 58 zum Ablass 3 freigegeben
wird.
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3 zeigt
eine erste Ausführungsform
eines 3/2-Wegeventils,
das als pneumatisch ansteuerbare Ventileinrichtung im Rahmen der
vorliegenden Erfindung einsetzbar ist. Die hier beispielhaft dargestellte
Ventileinrichtung 24 kann beispielsweise in der Druckluftversorgungsanlage
gemäße 1 eingesetzt
werden, wobei die Ein- beziehungsweise Ausgänge wie in 1 bezeichnet
sind. Ohne Druckbeaufschlagung durch Öffnen des Magnetventils 20 nimmt
das 3/2-Wegeventil 24 den dargestellten Zustand ein, das
heißt,
es besteht eine Verbindung zwischen den Anschlüssen 1 und 2,
während
eine Verbindung der Anschlüsse 1 und 2 mit
dem Entlüftungsausgang 3 nicht
vorliegt. Wird jedoch das Magnetventil 20 geöffnet, so
verschiebt sich der Ventilkolben 60, so dass die Dichtung 62 an
dem Sitz 64 abdichtet. Folglich ist die Verbindung zwischen
den Anschlüssen 1 und 2 gesperrt.
Weiterhin hebt der Ventilteller 66 von dem Ven tilsitz 68 gegen
die Kraft der Feder 70 ab. Folglich besteht eine Verbindung
zwischen dem Anschluss 2 und dem Ablass 3, und
eine Regenerationsströmung
kann stattfinden.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform
eines 3/2-Wegeventils,
das als pneumatisch ansteuerbare Ventileinrichtung im Rahmen der
vorliegenden Erfindung einsetzbar ist. Das hier dargestellte Ventil weist
zunächst
dieselbe Funktionalität
wie das Ventil gemäß 3 auf.
Zusätzlich
ist aber ein Überdruckventil 72 integriert,
das durch eine zentrale Bohrung 74 im Ventilkolben 60 sowie
einen über
eine Feder 76 auf einem Sitz 78 gehaltenen Ventilteller 80 realisiert ist.
Wird die Federkraft 76 durch die durch den anstehenden
Druck aufgebrachte Kraft überwunden,
so kann Luft über
den Ablass 3 abströmen.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den
Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch
in beliebiger Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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- 1
- Anschluss
- 2
- Anschluss
- 3
- Ablass
- 10
- Druckluftversorgungsanlage
- 12
- Kompressor
- 14
- Luftaufbereitungsanlage
- 16
- Filtereinheit
- 18
- elektronische
Steuereinheit
- 20
- erstes
Magnetventil
- 22
- zweites
Magnetventil
- 24
- Ventileinrichtung
- 26
- Förderleitung
- 28
- Rückschlagventil
- 30
- Rückschlagventil
- 32
- Steuereingang
- 34
- Relaisventil
- 36
- Druckluftbehälter
- 38
- Druckluftbehälter
- 40
- Ablassventil
- 42
- Ablassventil
- 44
- Überströmventil
- 46
- Überströmventil
- 48
- Drucksensor
- 50
- Drucksensor
- 52
- Heizung
- 54
- Sicherheitsventil
- 56
- 2/2-Wegeventil
- 58
- 2/2-Wegeventil
- 60
- Ventilkolben
- 62
- Dichtung
- 64
- Ventilsitz
- 66
- Ventilteller
- 68
- Ventilsitz
- 70
- Feder
- 72
- Überdruckventil
- 74
- zentrale
Bohrung
- 76
- Feder
- 78
- Ventilsitz
- 80
- Ventilteller
- 82
- Drossel