DE102010011571A1

DE102010011571A1 - Lufttrocknereinrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Lufttrocknereinrichtung

Info

Publication number: DE102010011571A1
Application number: DE102010011571A
Authority: DE
Inventors: Detlev Eggebrecht; Konrad Feyerabend; Dennis Reimann
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2030-03-17
Also published as: DE102010011571B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lufttrocknereinrichtung (1) für eine Druckluftanlage in einem Fahrzeug, wobei die Lufttrocknereinrichtung (1) wenigstens einen Kompressoranschluss (4) zum Anschluss eines Druckluftkompressors, einen Entlüftungsanschluss (5) zur Verbindung mit der Atmosphäre und einen Arbeitsanschluss (6) zur Verbindung mit der Druckluftanlage des Fahrzeugs aufweist, wobei der Entlüftungsanschluss (5) über eine Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) wahlweise zu öffnen oder zu schließen ist und wenigstens der Kompressoranschluss (4) über die Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) mit der Atmosphäre verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) durch vom Kompressor in den Kompressoranschluss (4) eingespeiste Luft direkt anströmbar ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Enteisung oder Vermeidung von Eisbildung an einer Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) einer Lufttrocknereinrichtung (1) für Fahrzeuge, wobei die Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) wahlweise zu öffnen oder zu schließen ist, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Kompressor geförderte Druckluft in direkter Strömung zu der Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) geführt wird. Die Erfindung erlaubt, mit verringertem Aufwand eine Vereisung der Entlüftungsventileinrichtung zu vermeiden bzw. die Entlüftungsventileinrichtung zu enteisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lufttrocknereinrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Lufttrocknereinrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 6.
Derartige Lufttrocknereinrichtungen kommen in Druckluftanlagen von Nutzfahrzeugen zum Einsatz. Die Lufttrocknereinrichtung dient dazu, aus der Atmosphäre angesaugte Druckluft zu entfeuchten. Hierfür wird eine Lufttrocknerkartusche mit einem feuchtigkeitsaufnehmenden Material verwendet. Um in der Lufttrocknerkartusche angesammelte Feuchtigkeit von Zeit zu Zeit zu entfernen, wird bei einem sogenannten Regenerationsvorgang Luft aus der Druckluftanlage in umgekehrter Richtung durch die Lufttrocknereinrichtung geleitet und über eine Entlüftungsventileinrichtung in die Atmosphäre geführt. Ein Beispiel für eine derartige Lufttrocknereinrichtung ist in der US 2009/0038476 A1 angegeben.
Bei derartigen Lufttrocknereinrichtungen kommt es vor, dass im Bereich der Entlüftungsventileinrichtung angesammelte Feuchtigkeit bei einem Betrieb in kalter Umgebung gefriert, was zu einem Einfrieren der Entlüftungsventileinrichtung führen kann. In Fahrzeugen, die überwiegend in kalten Regionen eingesetzt werden, wird beispielsweise eine Heizung in der Lufttrocknereinrichtung vorgesehen, um das Einfrieren zu vermeiden oder bereits entstandene Eisbildung zu lösen. Bekannt ist auch, Luft von dem Kompressor, die aufgrund der Kompression erwärmt ist, durch die Lufttrocknereinrichtung hindurch in die Umgebung zu fördern, um dadurch die gesamte Lufttrocknereinrichtung zu erwärmen. Beide Möglichkeiten sind relativ aufwendig. Eine zusätzliche Heizung ist mit zusätzlichen Kosten verbunden, sowohl für die Bauteile der Heizung als auch für den erhöhten Energiebedarf des Gerätes. Das Erwärmen der gesamten Lufttrocknereinrichtung durch Förderung von Luft aus dem Kompressor erfordert eine relativ lange Laufzeit des Kompressors. Hierbei wird ebenfalls relativ viel Energie verbraucht, ohne dass die geförderte Druckluft für die Druckluftanlage nutzbar ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit verringertem Aufwand eine Vereisung der Entlüftungsventileinrichtung zu vermeiden bzw. die Entlüftungsventileinrichtung zu enteisen.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 6 angegebene Erfindung gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass mit im Vergleich zu bekannten Vorschlägen geringeren Kosten eine Enteisung der Entlüftungsventileinrichtung beziehungsweise eine Vermeidung der Eisbildung effizient ermöglicht wird. Zugleich wird die Zuverlässigkeit der Enteisung oder Vermeidung von Eisbildung an der Entlüftungsventileinrichtung erhöht. Mittels der Erfindung kann zudem eine Senkung des Energieverbrauchs erzielt werden. Mit der Erfindung wird außerdem der Installationsaufwand in Fahrzeugen verringert, da keine elektrischen Leitungen zum Betrieb einer elektrischen Heizung der Lufttrocknereinrichtung verlegt werden müssen.
Gemäß der Erfindung ist die Entlüftungsventileinrichtung durch vom Kompressor in den Kompressoranschluss eingespeiste Luft direkt anströmbar. Es erfolgt somit nicht erst eine Umleitung der vom Kompressor eingespeisten Luft über diverse Druckluftkanäle. Stattdessen wird die eingespeiste Luft innerhalb der Lufttrocknereinrichtung direkt an der Entlüftungsventileinrichtung vorbei geführt. Hierdurch kann die Wärmeabgabe der vom Kompressor erwärmten Luft an die Entlüftungsventileinrichtung deutlich verbessert werden.
Die vom Kompressor in den Kompressoranschluss eingespeiste Luft wird bei geschlossener Entlüftungsventileinrichtung in eine am Arbeitsanschluss angeschlossene Druckluftanlage des Fahrzeugs gefördert. Im Abblasebetrieb, d. h. bei geöffneter Entlüftungsventileinrichtung, wird die vom Kompressor in den Kompressoranschluss eingespeiste Luft in die Atmosphäre gefördert.
Die Erfindung ist vorteilhaft bei Fahrzeugen anwendbar, bei denen typischerweise der Temperaturbereich unter 4 Grad Celsius fallen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verläuft der Strömungsweg von dem Kompressoranschluss zu der Entlüftungsventileinrichtung zumindest annähernd in gerader Linie. Hierdurch werden für die Effizienz der Erwärmung nachteilige Umlenkungen der eingespeisten, vom Kompressor erwärmten Luft eliminiert und der Strömungsweg vom Kompressoranschluss zu der Entlüftungsventileinrichtung minimiert. Dies erlaubt eine weitere Steigerung des Wirkungsgrads der vom Kompressor erwärmten Luft bezüglich der Erwärmung der Entlüftungsventileinrichtung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Lufttrocknereinrichtung einen Betätigungskolben zum Öffnen der Entlüftungsventileinrichtung auf. Der Betätigungskolben ist vorteilhaft von der vom Kompressor in den Kompressoranschluss eingespeisten Luft direkt anströmbar. Es hat sich gezeigt, dass gerade eine direkte Zuführung der erwärmten Luft zu dem Betätigungskolben eine besonders effiziente Enteisung oder Eisvermeidung ermöglicht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Geräuschdämpfer am Entlüftungsanschluss befestigbar. Ein Befestigungsbereich der Lufttrocknereinrichtung ist zur Aufnahme von Befestigungselementen des Geräuschdämpfers ausgebildet. Der Befestigungsbereich der Lufttrocknereinrichtung kann z. B. als am Außenumfang des Entlüftungsanschlusses umlaufender Bund ausgebildet sein. Die Befestigungselemente des Geräuschdämpfers können vorteilhaft als Schnappelemente ausgebildet sein. Auf diese Weise kann der Geräuschdämpfer mit einer Schnappbefestigung am Befestigungsbereich der Lufttrocknereinrichtung befestigt sein, was eine einfache und schnelle Montage ermöglicht. Die Schnappbefestigung kann vorteilhaft als innengerichteter Schnapper ausgeführt sein.
Die Ausbildung des Befestigungsbereichs der Lufttrocknereinrichtung zur Aufnahme von innengerichteten Befestigungselementen des Geräuschdämpfers hat den weiteren Vorteil, dass in dem Befestigungsbereich für den Geräuschdämpfer Metallteile der Lufttrocknereinrichtung bzw. Materialanhäufungen im Gehäuse weitgehend eliminiert oder zumindest reduziert werden, so dass deren Wirkung als „Kühlblech” reduziert wird und die damit verbundene unerwünschte Kühlung in dem Befestigungsbereich minimiert wird. Vorteilhaft ist der Geräuschdämpfer zumindest in dem Bereich, in dem er die Entlüftungsventileinrichtung umgibt, aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt, zum Beispiel aus Kunststoff.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Befestigungsbereich der Lufttrocknereinrichtung derart ausgebildet, dass der Geräuschdämpfer in dem am Entlüftungsanschluss montierten Zustand zumindest teilweise die Entlüftungsventileinrichtung umgibt. Je nach Ausgestaltung kann der Geräuschdämpfer die Entlüftungsventileinrichtung auch vollständig umgeben. Hierdurch wird derjenige Bereich der Lufttrocknereinrichtung, in dem die Entlüftungsventileinrichtung angeordnet ist, mit einer zusätzlichen Wärmedämmung durch denjenigen Bereich des Geräuschdämpfers versehen, der die Entlüftungsventileinrichtung umgibt. Hierdurch wird die Wärmeabfuhr aus diesem Bereich der Lufttrocknereinrichtung reduziert und insgesamt ein höheres Temperaturniveau der Entlüftungsventileinrichtung aufrechterhalten.
Gemäß einem vorteilhaften Verfahren zur Enteisung oder Vermeidung von Eisbildung an einer Entlüftungsventileinrichtung einer Lufttrocknereinrichtung für Fahrzeuge ist vorgesehen, dass von einem Kompressor geförderte Druckluft in direkter Strömung zu der Entlüftungsventileinrichtung geführt wird.
Vorteilhaft kann dabei die Förderung von Druckluft zu der Entlüftungsventileinrichtung beendet werden, wenn die Entlüftungsventileinrichtung ausreichend enteist ist, was daran erkennbar ist, dass die Entlüftungsventileinrichtung bei gewolltem Öffnen sich auch öffnen lässt und die vom Kompressor eingespeiste Luft in die Atmosphäre gefördert werden kann. Vorteilhaft kann die Förderung von Druckluft durch den Kompressor auch über den Zeitpunkt der Enteisung der Entlüftungsventileinrichtung hinaus erfolgen, um einem erneuten Vereisen nach Abschalten des Kompressors vorzubeugen. Vorteilhaft ist es, die Förderung von Druckluft zumindest nach einer gewissen Zeit nach Enteisung der Entlüftungsventileinrichtung zu beenden, um den Energieverbrauch zu minimieren. Es ist auch möglich, die Förderung von Druckluft zu der Entlüftungsventileinrichtung in mehreren zeitlich aufeinander folgenden Phasen durchzuführen, das heißt die Förderung von Druckluft weist zeitliche Unterbrechungen auf.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zum Ausblasen von Wasser aus der Lufttrocknereinrichtung vorgesehen, dass bei einem Abschaltvorgang des Fahrzeuges und damit des Kompressors Druckluft aus der Druckluftanlage entlüftet wird, und zwar durch kurzzeitiges Öffnen der Entlüftungsventileinrichtung. Hierdurch wird Wasser bzw. Feuchtigkeit, die sich möglicherweise im Bereich der Entlüftungsventileinrichtung befindet, heraus geblasen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn Außentemperaturen um oder unter dem Gefrierpunkt herrschen. Hierdurch kann die Wahrscheinlichkeit einer zukünftigen Vereisung der Entlüftungsventileinrichtung zusätzlich minimiert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 – eine Lufttrocknereinrichtung und
2 – eine Detailansicht der Lufttrocknereinrichtung im Bereich der Entlüftungsventileinrichtung.
In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen füreinander entsprechende Elemente verwendet.
Die 1 zeigt eine Lufttrocknereinrichtung 1 in perspektivischer Ansicht. Die Lufttrocknereinrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, auf dem eine Lufttrocknerkartusche 3 montiert ist. Die Lufttrocknerkartusche 3 ist mit einem Trocknungsmittel versehen und als Wechselkartusche ausgebildet. Das Gehäuse 2 weist einen Kompressoranschluss 4 zum Anschluss eines Druckluftkompressors auf, der in 1 nicht dargestellt ist. Das Gehäuse 2 weist einen Entlüftungsanschluss 5 auf, an dem ein Geräuschdämpfer 7 befestigt ist. Der Geräuschdämpfer dient zur Dämpfung von Geräuschen, die bei der Entlüftung von Luft in die Atmosphäre entstehen. Das Gehäuse 2 weist außerdem einen Arbeitsanschluss 6 auf, der zur Verbindung mit der Druckluftanlage eines Fahrzeuges vorgesehen ist. In einem Bereich 8 des Gehäuses 2 ist innerhalb des Gehäuses eine Entlüftungsventileinrichtung vorgesehen, über die Luft aus dem Gehäuse 2 in die Atmosphäre ablassbar ist.
Die 2 zeigt den Bereich 8 des Gehäuses 2 in vergrößerter Schnittdarstellung. Erkennbar ist eine Entlüftungsventileinrichtung 9, 10, 12, 16, 17, die einen Betätigungskolben 9 und ein Ventil 10, 17 aufweist. Das Ventil 10, 17 wird durch einen Ventilsitz 10, der zum Beispiel durch einen um den Betätigungskolben 9 umlaufenden Vorsprung des Gehäuses 2 und ein damit in Wirkverbindung stehendes Ventilschließelement 17, zum Beispiel in Form eines Gummirings, gebildet. Der Gummiring 17 ist mit dem Betätigungskolben 9 verbunden und wird bei einer Druckluftbeaufschlagung des Betätigungskolbens 9 mit diesem bewegt, wodurch Druckluft durch einen entstehenden Ringspalt zwischen dem Gummielement 17 und dem Gehäusevorsprung 10 in die Atmosphäre entlüftet werden kann.
Die Entlüftungsventileinrichtung 9, 10, 12, 16, 17, weist ferner eine Feder 16 und eine Siebscheibe 12 mit integrierter Zentrierung der Feder 16 auf. Die Siebscheibe 12 wird mittels eines Sicherungsrings 18 im Gehäuse montiert. Zum Ablassen von Druckluft aus dem Entlüftungsanschluss 5 über den Geräuschdämpfer 7 in die Atmosphäre ist die Entlüftungsventileinrichtung 9, 10, 12, 16, 17, zu betätigen. Die Entlüftungsventileinrichtung 9, 10, 12, 16, 17, kann durch Druckluftbeaufschlagung des Betätigungskolbens 9 über einen Steuerkanal 19 betätigt werden. Der Betätigungskolben 9 wird bei entsprechendem Druck entgegen der Kraft der Feder 16 in Richtung der Siebscheibe 12 bewegt, wodurch die Entlüftungsventileinrichtung 9, 10, 12, 16, 17 öffnet.
Die 2 zeigt einen Strömungskanal 11, über den Druckluft von dem Kompressoranschluss 4 in direkter, gerader Strömung zu dem Betätigungskolben 9 geführt wird. Durch die direkte Anströmung des Betätigungskolbens 9 wird eine hohe Effizienz bei der Wärmeausnutzung zur Erwärmung der Entlüftungsventileinrichtung 9, 10, 12, 16, 17, erzielt.
Weiterhin ist in 2 erkennbar, dass der beispielsweise mit einem Kunststoffgestrick 13 zur Geräuschdämpfung gefüllte Geräuschdämpfer 7 mittels nach innen gerichteten, das heißt auf die Entlüftungsventileinrichtung 9, 10 zu weisenden Schnappelementen 14 an einem als Befestigungsbereich dienendem Gehäusevorsprung 15 des Gehäuses 2 befestigt ist. Die Schnappelemente 14 können beispielsweise als über den Umfang des Geräuschdämpfers 7 verteilt angeordnete federnde Vorsprünge ausgebildet sein. Durch die nach innen gerichtete Anordnung der Schnappelemente 14 kann eine Verkleinerung des üblicherweise aus Metall hergestellten Befestigungsbereichs 15 erreicht werden, was zu einer Verringerung der Kühlwirkung dieses Metallabschnitts, und somit zu einer verringerten Wärmeableitung führt, die vorteilhaft für die Enteisung beziehungsweise Eisvermeidung der Entlüftungsventileinrichtung 9, 10, 12, 16, 17, ist. Zudem kann durch die den Bereich 8 des Gehäuses 2 umgreifende Ausführung des Geräuschdämpfers 7 eine zusätzliche Wärmeisolierung im Bereich der Entlüftungseinrichtung 9, 10, 12, 16, 17, erzielt werden.
Wie erkennbar ist, umgibt der Geräuschdämpfer 7 zumindest teilweise die Entlüftungsventileinrichtung 9, 10, 12, 16, 17, und zwar in dem unteren Bereich. Vorteilhaft ist auch, das Gehäuse des Geräuschdämpfers 7 in Axialrichtung verlängert auszubilden, so dass die Entlüftungsventileinrichtung 9, 10, 12, 16, 17, noch umfassender vom Material des Geräuschdämpfers 7 umgeben wird. Hierdurch kann eine weitere Reduzierung der unerwünschten Wärmeabfuhr von der Entlüftungsventileinrichtung 9, 10, 12, 16, 17, erreicht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2009/0038476 A1 [0002]

Claims

Lufttrocknereinrichtung (1) für eine Druckluftanlage in einem Fahrzeug, wobei die Lufttrocknereinrichtung (1) wenigstens einen Kompressoranschluss (4) zum Anschluss eines Druckluftkompressors, einen Entlüftungsanschluss (5) zur Verbindung mit der Atmosphäre und einen Arbeitsanschluss (6) zur Verbindung mit der Druckluftanlage des Fahrzeugs aufweist, wobei der Entlüftungsanschluss (5) über eine Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) wahlweise zu öffnen oder zu schließen ist und wenigstens der Kompressoranschluss (4) über die Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) mit der Atmosphäre verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) durch vom Kompressor in den Kompressoranschluss (4) eingespeiste Luft direkt anströmbar ist.
Lufttrocknereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Strömungsweg (11) von dem Kompressoranschluss (4) zu der Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) zumindest annähernd in gerader Linie verläuft.
Lufttrocknereinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufttrocknereinrichtung (1) einen Betätigungskolben (9) zum Öffnen der Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) aufweist, wobei der Betätigungskolben (9) von der vom Kompressor in den Kompressoranschluss (4) eingespeisten Luft direkt anströmbar ist.
Lufttrocknereinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geräuschdämpfer (7) am Entlüftungsanschluss (5) befestigbar ist, wobei ein Befestigungsbereich (15) der Lufttrocknereinrichtung (1) zur Aufnahme von innengerichteten Befestigungselementen (14) des Geräuschdämpfers (7) ausgebildet ist.
Lufttrocknereinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geräuschdämpfer (7) am Entlüftungsanschluss (5) befestigbar ist, wobei ein Befestigungsbereich (15) der Lufttrocknereinrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass der Geräuschdämpfer (7) in dem am Entlüftungsanschluss (5) montierten Zustand zumindest teilweise die Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) umgibt.
Verfahren zur Enteisung oder Vermeidung von Eisbildung an einer Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) einer Lufttrocknereinrichtung (1) für Fahrzeuge, wobei die Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) wahlweise zu öffnen oder zu schließen ist, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Kompressor geförderte Druckluft in direkter Strömung zu der Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausblasen von Wasser aus der Lufttrocknereinrichtung (1) bei einem Abschaltvorgang des Fahrzeuges Druckluft aus der Druckluftanlage durch kurzzeitiges Öffnen der Entlüftungsventileinrichtung (9, 10, 12, 16, 17) in die Atmosphäre entlüftet wird.