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Die Erfindung betrifft eine Druckluftversorgungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Druckluftversorgungssystem mit einer Pneumatikanlage und der Druckluftversorgungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug und eine Verwendung der Druckluftversorgungsanlage.
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Eine Pneumatikanlage der eingangs genannten Art ist insbesondere in Form einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs gebildet, die mit einer Druckluftversorgungsanlage betrieben wird.
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Eine Druckluftversorgungsanlage wie sie z. B. in
DE 10 2008 020 104 A1 und
EP 1 394 413 A1 beschrieben ist wird in Fahrzeugen aller Art, insbesondere zur Versorgung einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs mit Druckluft, eingesetzt. Luftfederanlagen können auch Niveauregelungseinrichtungen umfassen, mit denen der Abstand zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau eingestellt werden kann. Eine Luftfederanlage eines eingangs genannten pneumatischen Systems umfasst eine Anzahl von an einer gemeinsamen Leitung (Galerie) pneumatisch angeschlossenen Luftbälgen, die mit zunehmender Druckluft-Befüllung - auch Belüftung genannt - den Fahrzeugaufbau anheben und entsprechend mit abnehmender Druckluft-Befüllung -auch Entlüftung genannt- absenken können. Dabei sind Druckluftströme regelmäßig mit Drücken bis 20bar oder mehr zu führen. Mit wachsendem Abstand zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau bzw. Bodenfreiheit werden die Federwege länger und auch größere Bodenunebenheiten können überwunden werden, ohne dass es zu einer Berührung mit dem Fahrzeugaufbau kommt. Vorzugsweise werden solche Systeme zunehmend in Geländefahrzeugen und Sport Utility Vehicles (SUV) eingesetzt. Insbesondere bei SUVs ist es bei sehr leistungsfähigen Motoren wünschenswert, das Fahrzeug einerseits für hohe Geschwindigkeiten auf der Straße mit vergleichsweise geringer Bodenfreiheit zu versehen und andererseits für das Gelände mit einer vergleichsweise großen Bodenfreiheit zu versehen. Es ist weiter wünschenswert, eine Veränderung der Bodenfreiheit möglichst schnell umzusetzen, was die Anforderungen hinsichtlich Schnelligkeit, Flexibilität und Verlässlichkeit einer Druckluftversorgungsanlage erhöht.
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Um einen langfristigen Betrieb der Druckluftversorgungsanlage sicherzustellen weist eine Pneumatikhauptleitung der Druckluftversorgungsanlage einen Lufttrockner auf, mit dem die Druckluft zu trocknen ist. Dadurch wird die Ansammlung von Feuchtigkeit im pneumatischen System vermieden. Feuchtigkeit kann bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen zu ventilschädigender Kristallbildung führen und darüber hinaus zu unerwünschten Effekten in der Druckluftversorgungsanlage und in der Pneumatikanlage. Ein Lufttrockner weist ein Trockenmittel auf, üblicherweise eine Granulatschüttung, welche von der Druckluft durchströmbar ist, so dass die Granulatschüttung in der Druckluft enthaltene Feuchtigkeit durch Adsorption aufnehmen kann. Ein Lufttrockner kann gegebenenfalls als regenerativer Lufttrockner ausgelegt werden. Die Granulatschüttung wird dabei bei jedem Entlüftungszyklus mit der getrockneten Druckluft aus der Pneumatikanlage, insbesondere einer Luftfederanlage, meist im Gegenstrom - jedoch je nach Auslegung möglicherweise auch im Gleichstrom relativ zur Belüftungsrichtung- durchströmt wird. Eine Regeneration des Lufttrockners wird im Wesentlichen durch einen Druckwechsel am Lufttrockner ermöglicht, wobei ein im Vergleich zur Adsorption bei der Regeneration vorliegender Druck regelmäßig geringer ist, um eine Feuchtigkeitsabgabe aus dem Granulat zu ermöglichen. Dazu kann die Entlüftungsventilanordnung geöffnet werden, wobei die Regenerationsfähigkeit des Lufttrockners regelmäßig von den Druckverhältnissen und der Druckwechselamplitude in der Druckluftversorgungsanlage abhängig ist. Auch für eine solche sogenannte Druckwechseladsorption hat es sich als wünschenswert erwiesen, eine Druckluftversorgungsanlage flexibel und gleichzeitig verlässlich auszulegen. Insbesondere soll einerseits eine vergleichsweise schnelle Entlüftung ermöglicht werden und dennoch ein für eine Regeneration des Lufttrockners ausreichend hohe Druckwechselamplitude niedriger Luftdruck - d. h. bei Regeneration - zur Verfügung stehen.
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DE 199 11 933 B4 offenbart eine Druckluftversorgungsanlage mit einem in einer Pneumatikhauptleitung der Druckluftversorgungsanlage feststehend angebrachten Lufttrockner. Die Druckluftversorgungsanlage der
DE 199 11 933 B4 hat eine erste Druckluftversorgungsleitung, wobei die Druckluft durch ein Trockenmittel des Lufttrockners geleitet werden kann und eine zweite Druckluftversorgungsleitung, deren Beströmung möglich ist, ohne dass die Druckluft durch das Trockenmittel geleitet wird.
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Aus dem Stand der Technik sind darüberhinaus verschiedenste Ansätze bekannt, eine eingangs genannte Pneumatikhauptleitung zwischen einer eingangs genannten Druckluftzuführung und einer eingangs genannten Pneumatikanlage als eine vorteilhafte pneumatische Verbindung auszulegen. Diese berücksichtigen die Grundfunktionen einer Druckluftversorgungsanlage beim Belüften (Druckluft-Befüllen) der Pneumatikanlage mit Druckluft und Entlüften der Pneumatikanlage. Hinsichtlich des oben genannten Bedarfs einer vergleichsweise schnellen Entlüftung mit dennoch für eine Regeneration des Lufttrockners ausreichend niedrigem Luftdruck sind diese jedoch noch verbesserungswürdig.
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EP 1 243 447 A2 offenbart in
9 eine Niveauregelanlage mit einer Reihenanordnung eines ersten Wegeventils und eines zweiten Wegeventils in einer Galerie einer Pneumatikanlage, für die das zweite Wegeventil in der Druckluftleitung zwischen dem ersten steuerbaren Wegeventil und den Luftfedern angeordnet ist.
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EP 1 380 453 B1 offenbart eine geschlossene Niveauregelanlage für Fahrzeuge, durch die ein Fahrzeugaufbau gegenüber mindestens einer Fahrzeugachse abgefedert ist und bei welcher ein Druckluftspeicher separat von einer Luftfederanlage durch ein 4/4-Wegeventil von einer Druckluftversorgungsanlage getrennt ist.
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Diese pneumatischen Systeme sind noch verbesserbar, da der Lufttrockner gegen Vorgänge in der Pneumatikanlage praktisch nicht geschützt ist. Insbesondere ist auch eine ähnliche Druckluftanlage, wie sie in
EP 1 165 333 B2 genannt ist, zu verbessern, bei der sich dieses Problem in besonderer Weise stellt - letztere weist mangels eines Trennventils zwischen Druckluftversorgungsanlage und Pneumatikanlage den Nachteil auf, dass bei jeder Betriebsfunktion der Pneumatikanlage das Volumen des Lufttrockners mitbefüllt wird. Vor dem nächsten Regelvorgang muss dieses Volumen ganz oder teilweise entlüftet werden. Die damit verbundene Luftenergie (Druck multipliziert mit dem Volumen) geht bei der Entlüftung verloren und muss regelmäßig von einem Luftverdichter bzw. Kompressor neu verdichtet werden; dies hat verschiedenste Nachteile, die letztlich zu einem Effizienzverlust und zu einer vergleichsweise trägen Druckluftversorgungsanlage führen.
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DE 102 23 405 B4 offenbart ein Luftfedersystem eines Kraftfahrzeugs mit einer Druckluftversorgungsanlage aufweisend eine Druckleitung zur Verbindung eines Kompressors mit den Luftfedern und eine Entlüftungsleitung, über welche die Druckleitung mittels eines Schaltventils absperrbar mit der Atmosphäre verbindbar ist. Zwischen einem Trockner und Niveauregelventilen einer Galerie der Luftfederanlage ist ein als pneumatische Parallelschaltung ausgebildeter Abschnitt der Druckleitung vorgesehen, in dem eine Drossel parallel zu einem Rückschlagventil und parallel zu einem weiteren Schaltventil angeordnet ist. Das Schaltventil in der Entlüftungsleitung und das Schaltventil im Abschnitt der Druckleitung sind über elektrische Steuerleitungen mit derselben Endstufe eines Steuergeräts verbunden.
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DE 101 21 582 C2 offenbart ein Luftversorgungsaggregat für eine Luftfederungsanlage, bei welcher ein Entlüftungsventil in einer Entlüftungsleitung, ein Luftfederventil in der Galerie der Luftfederungsanlage und ein Luftsteuerventil vorgesehen sind. Alle drei Ventile sind mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden. In einem als pneumatische Parallelschaltung ausgebildeten Abschnitt einer Druckleitung zwischen Trockner und Federventil ist das Luftsteuerventil parallel zu einem Rückschlagventil geschaltet, so dass Luft zwar ungehindert in die Luftfederanlage aufgenommen werden kann, jedoch nur gesteuert über das Luftsteuerventil wieder abgelassen werden kann. Zum Ablassen von Druckluft aus der Luftfederungsanlage werden alle drei vorgenannten Ventile geöffnet.
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EP 1 216 860 B1 offenbart eine Niveauregelanlage für ein Kraftfahrzeug mit Luftfedern und mit einem Steuergerät, das die Funktionen Befüllen und Leeren in Abhängigkeit von dem Niveau des Fahrzeugaufbaus steuert oder regelt. Unter anderem sind ein steuerbares Wegeventil einer Druckluftversorgungsanlage und ein steuerbares einem Speicher vorgeordnetes Wegeventil mit dem Steuergerät verbunden. Das steuerbare Wegeventil der Druckluftversorgungsanlage ist in einer Parallelschaltung zu einem Rückschlagventil angeordnet.
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US 6,098,967 offenbart eine Druckluftversorgungsanlage der eingangs genannten Art, bei der in der Pneumatikhauptleitung zwischen Lufttrockner und Luftfederanlage ein als pneumatische Parallelschaltung ausgebildeter Abschnitt mit zwei zueinander parallel geschalteten Zweigleitungen angeordnet ist, wobei in einer ersten Zweigleitung ein zur Befüllung der Luftfederanlage durchströmbares Rückschlagventil und in einer zweiten Zweigleitung ein zur Entlüftung der Luftfederanlage durchströmbares Rückschlagventil mit einer Drossel und einem Schaltventil in Reihe geschaltet ist.
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In
EP 1 046 521 B1 ist eine Druckluftversorgungsanlage offenbart, die in pneumatischer Parallelschaltung ein in Entlüftungsrichtung sperrendes Rückschlagventil und einen in Entlüftungsrichtung entsperrbaren Stufenkolben eines steuerbaren Wegeventils in pneumatischer Parallelschaltung aufweist.
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EP 0 978 397 B1 sieht eine pneumatische Parallelschaltung eines in Entlüftungsrichtung sperrenden Rückschlagventils und ein in Entlüftungsrichtung entsperrbares pneumatisch vorgesteuertes Wegeventil vor. Eine konstruktive Realisierung dieser Schaltung ist beispielsweise
EP1 233 183 B1 zu entnehmen, der ein vergleichsweise komplexer Aufbau der pneumatischen Parallelschaltung mit wenigstens drei Ventilen zu entnehmen ist. Ein solcher Aufbau soll dazu dienen einen Entlüftungsvorgang zeitlich effektiver zu gestalten, erweist sich jedoch als vergleichsweise komplex und aufwendig mit relativ hohem Bauteilbedarf.
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Problematisch bei allen vorgenannten Druckluftversorgungsanlagen ist die noch verbesserungswürdige Anbindung einer Luftfederanlage an die Druckluftversorgungsanlage aufgrund des regelmäßig als Parallelschaltung ausgebildeten vorgenannten Abschnitts in einer Pneumatikhauptleitung. Die Pneumatikhauptleitung ist nur vergleichsweise komplex zu realisieren und gewährleistet keinen zeitlich effektiv gestalteten Entlüftungsvorgang.
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Aus
DE 35 42 974 A1 der Anmelderin ist eine mit Luftfiltern versehene Niveauregeleinrichtung mit einer eingangs genannten Druckluftversorgungsanlage für Fahrzeuge bekannt, mit der in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung ein vorgegebener Abstand der Fahrzeugzelle von der Fahrzeugachse durch Auffüllen oder Entleeren der Luftfedern eingestellt werden kann. Die Einrichtung hat ein mit dem Druck in den Luftfedern steuerbares Sicherheitsventil und ein Trennventil zur Pneumatikanlage in Form eines ersten Rückschlagventils. Eine Regeneration des Lufttrockners ist bei einer solchen Anlage über eine Drossel und ein gegen eine Befüllrichtung zu öffnendes zweites Rückschlagventil möglich, das in einer Zweigleitung angeordnet ist.
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Die Druckluftversorgungsanlage der
DE 35 42 974 A1 mit einer Entlüftungsstrecke hat sich seit langem bewährt. Ein Entlüftungsventil der Anmelderin ist beispielsweise
DE 40 30 072 C2 zu entnehmen. Es hat sich gezeigt, dass die Anlage zwar vorteilhaft geeignet ist, auch bei einer Regeneration des Lufttrockners durch die Abtrennung von Druckluftversorgungsanlage und Pneumatikanlage mit dem ersten Rückschlagventil Druckluft zu sparen. Gleichwohl hat sich insbesondere für fortschrittliche Anwendungen, welche eine vergleichsweise flexible und schnelle Drucklufthandhabung in vergleichsweise kurzen Zeiträumen erforderlich machen, die in
DE 35 42 974 A1 offenbarte Anlage der Anmelderin als begrenzt in ihren Möglichkeiten erwiesen.
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Ein Rückschlagventil der Anmelderin ist beispielsweise
DE10 2005 062 573 A1 zu entnehmen. Ein grundsätzlich aus
DE 42 34 626 C2 , bekanntes entsperrbares Rückschlagventil ist bauraumoptimiert, jedoch insbesondere hinsichtlich seiner Anbindung an eine Druckluftversorgungsanlage noch verbesserbar.
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An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, eine Vorrichtung zum Betreiben einer Pneumatikanlage anzugeben, die hinsichtlich des Standes der Technik verbessert sind.
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Insbesondere soll eine verlässliche und dennoch flexible, gegebenenfalls schnelle Funktionsweise bei einer vorzugsweise bauraumoptimierten Druckluftversorgungsanlage möglich sein. Anders ausgedrückt soll insbesondere eine effektiv und dennoch verlässlich arbeitende Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Pneumatikanlage zur Verfügung gestellt werden.
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Vorteilhaft soll ein Lufttrockner durch ein Rückschlagventil in verbesserter Weise vor ungünstigen Einflüssen geschützt sein. Insbesondere soll eine Druckluftversorgungsanlage vergleichsweise einfach und/oder kompakt aufgebaut sein und dennoch zum einen ein vergleichsweise schnelles Entlüften bei möglichst vorteilhafter Trocknerregeneration ermöglichen. Insbesondere sollen auch eine Akustik der Druckluftversorgungsanlage und ein Schaltverhalten der Pneumatikanlage verbessert sein.
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Betreffend die Vorrichtung wird die Aufgabe durch die Erfindung mit einer Druckluftversorgungsanlage der eingangs genannten Art gelöst, bei der erfindungsgemäß die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen sind.
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In der zum Zeitpunkt der Anmeldung der vorliegenden Anmeldung nicht veröffentlichten
DE 10 2011 109 500.8 , deren Zeitrang vor dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung liegt, ist eine Druckluftversorgungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben; zur Lösung der Aufgabe ist dort grundsätzlich vorgeschlagen, das Rückschlagventil der Ventilanordnung in Form eines entsperrbaren Rückschlagventils zu bilden. In der zum Zeitpunkt der Hinterlegung der vorliegenden Anmeldung nicht veröffentlichten
DE 10 2010 054 709.3 , deren Zeitrang vor dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung liegt, ist eine Druckluftversorgungsanlage beschrieben, bei welcher ein entsperrbares Rückschlagventil einen Sperrventilkörper und einen Sperrventilsitz aufweist, wobei ein Aufnahmegehäuse für ein Trockenmittel des Lufttrockners zur Ausbildung des Sperrventilkörpers dient. Die
DE 10 2011 109 500.8 zeigt darüber hinaus einen Doppelrelaiskolben und Steuerkolben mit abgestuftem Querschnitt zur Einstellung einer stufenweise einstellbaren Drosselnennweite an einem Austritt zwischen einer Sperrkammer und Durchflusskammer des entsperrbaren Rückschlagventils.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die vorgenannten Ausführungsformen zur Bildung eines entsperrbaren Rückschlagventils noch verbesserbar sind, insbesondere hinsichtlich Kompaktheit und Schalteffizienz. Die Erfindung hat erkannt, dass sich das Rückschlagventil in Kombination mit dem Entlüftungsventil noch kompakter und darüber hinaus modular ausbilden lässt.
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Dazu sieht die Erfindung vor, dass die Ventilanordnung in einem Ventilgehäusemodul angeordnet ist, wobei das Ventilgehäusemodul über einen Flansch modular an die Druckluftversorgungsanlage anbringbar ist. Erfindungsgemäß wurde insbesondere über die vorgenannten vorangemeldeten, noch nicht veröffentlichten Anmeldungen hinaus erkannt, dass es vorteilhaft ist, beim Ventilgehäusemodul eine dem Flansch gegenüberliegend angeordnete Stufenbohrung vorzusehen, in der zur Bildung des entsperrbaren Rückschlagventils und des Entlüftungsventils ein gestufter Relaiskolben druckaktuierbar beweglich angeordnet ist. Der gestufte Relaiskolben ist auf die Stufenbohrung ausgelegt, so dass die Kombination aus entsperrbarem Rückschlagventil und Entlüftungsventil konstruktiv einfacher und bauraumsparend sowie pneumatisch effektiver aktuierbar ausgelegt ist. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Abfolge von aufeinanderfolgenden Abschnitten der Stufenbohrung entlang einer Ventilachse mit jeweils verjüngtem Querschnitt gebildet ist, wobei dieser eine Abfolge von aufeinanderfolgenden Abschnitten des Relaiskolbens entlang der Ventilachse mit jeweils verjüngtem Querschnitt zugeordnet ist.
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Aufgrund der aufeinander abgepassten Auslegung des gestuften Relaiskolbens und der Stufenbohrung mit jeweils verjüngtem Querschnittmaß lässt sich ein vergleichsweise großes Volumen zur Ansteuerung des Stufenkolbens bzw. ein vergleichsweise kleines Volumen zur Bewegung der Luftströme (höheren Drucks) zur Verfügung stellen.
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Das Konzept der Erfindung führt auch auf ein Druckluftversorgungssystem gemäß dem Anspruch 18 sowie ein Fahrzeug gemäß dem Anspruch 19. Das Konzept der Erfindung führt auch auf eine bevorzugte Verwendung der Druckluftversorgungsanlage gemäß Anspruch 20. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere für den hohen und vergleichsweise flexibel sowie gegebenenfalls zügigen Druckluftbedarf eines Pkws, insbesondere eines SUV, die vorliegende Auslegung der Druckluftversorgungsanlage besonders vorteilhaft ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, dass oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
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Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass Ventilgehäusemodul als einteiliges Gehäuse auszubilden, Vorteilhaft ist der Flansch mit einer Formdichtung abdichtbar. Auf diese Weise kann das Ventilgehäusemodul modular an andere Module der Druckluftversorgungsanlage angebunden werden.
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Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die Abfolge von aufeinanderfolgenden Querschnitten der Stufenbohrung und/oder des Relaiskolbens entlang der Ventilachse mit jeweils verjüngtem Querschnittsmaß zwischen einem größten Bohrabschnitt und einem kleinsten Bohrabschnitt gebildet. Bevorzugt umfasst die Abfolge von aufeinanderfolgenden Querschnitten wenigstens einen ersten, zweiten und dritten Abschnitt der Stufenbohrung, wobei der erste Abschnitt einen größeren Querschnitt als der zweite Abschnitt und der zweite Abschnitt einen größeren Querschnitt als der dritte Abschnitt hat. Der dritte Abschnitt ist bevorzugt direkt benachbart zu einem vierten Abschnitt einer Anschlussbohrung. Die Anschlussbohrung bildet vorzugsweise den kleinsten Bohrabschnitt. Der erste Abschnitt ist bevorzugt direkt benachbart zu einem größten Bohrabschnitt. Bevorzugt ist in dem größten Bohrabschnitt ein Kolbenkopf des gestuften Relaiskolbens angeordnet, der als Anschlagfläche für eine Rückstellfeder ausgebildet sein kann.
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Bevorzugt ist im Rahmen einer Weiterbildung der vierte Bohrabschnitt der Stufenbohrung des kleinsten Querschnitts gegenüber dem größten Bohrabschnitt angeordnet, insbesondere mit dem dazwischen liegenden ersten, zweiten und dritten Abschnitt. Anders ausgedrückt, ist gegenüber des vierten Bohrabschnitts der Stufenbohrung kleinsten Querschnitts insbesondere ein Kolbenrückstellfederkammer-Bohrabschnitt größten Querschnitts angeordnet, wobei der vierte Bohrabschnitt direkt zum dritten Bohrabschnitt benachbart ist und der Kolbenrückstellfederkammer-Bohrabschnitt direkt benachbart zum ersten Bohrabschnitt ist. Das Querschnittsmaß ist insbesondere jeweils stetig verjüngt vom Kolbenrückstellfederkammer-Bohrabschnitt bis hin zum vierten Bohrabschnitt.
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Die gemäß dem Konzept der Erfindung oder einer der Weiterbildungen vorgesehene Anordnung von Bohrabschnitten und/oder Abstufungen des Relaiskolbens mit jeweils verjüngtem Querschnitt hat sich als besonders bevorzugt erwiesen, um gemäß einem zu erwartenden Druckgefälle Ventilanschlüsse und Leitungsabschnitte im Ventilgehäusemodul anzuordnen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass eine Ansteuerfunktion für den Stufenkolben im Bereich größeren Querschnittmaßes und eine Druckluftführung im Bereich geringeren Querschnittmaßes vorteilhaft ist.
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Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist eine einzige auf den Stufenkolben wirkende Rückstellfeder vorgesehen, insbesondere eine einzige auf den Kolbenkopf wirkende Rückstellfeder, wobei der Kolbenkopf und die Rückstellfeder in der Kolbenrückstellfederkammer-Bohrabschnitt angeordnet sind. Es hat sich gezeigt, dass mit dieser Auslegung die Rückstellfeder ausgebildet sein kann, um eine Rückstellkraft als auch eine Dichtkraft für das Rückschlagventil und das Entlüftungsventil zur Verfügung zu stellen. Bevorzugt ist das Entlüftungsventil als Kegelventil ausgebildet. Bevorzugt ist das entsperrbare Rückschlagventil als Lippenventil ausgebildet. Die Rückstellfeder ist bevorzugt auch ausgebildet eine Restdruckbegrenzung zur Verfügung zu stellen.
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Im Rahmen einer besonders bevorzugten konstruktiven Weiterbildung ist der Stufenkolben in einem Dichtungsträger eingelassen. Zur konstruktiven Realisierung als auch fertigungstechnisch hat es sich bewährt, dass der Stufenkolben den Dichtungsträger mittig durchgreift. Der Dichtungsträger ist bevorzugt als ein im Wesentlichen ringförmiger zylindrischer Körper gebildet, in dessen Zylinderinnenraum der Stufenkolben eingelassen ist. Bevorzugt ist der Zylinderaußenraum mit Ringansätzen versehen, die als seitliche Begrenzung für Dichtringe, Lippringe oder dergleichen Dichtungen dienen. Bevorzugt sind die Ringansätze jeweils paarweise benachbart zueinander oder zu einer Abstufung um eine Aufnahmenut für einen Dichtring, eine Dichtung oder dergleichen Dichtung zu bilden.
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Bevorzugt sind in dem Ventilgehäusemodul Ventilanschlüsse zur Stufenbohrung gebildet, an die quer zur Stufenbohrung verlaufende Leitungsabschnitte der Pneumatikhauptleitung und Entlüftungsleitung anschließen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Leitungsabschnitte als Stichkanäle, insbesondere strikt senkrecht, an Ventilanschlüsse zur Stufenbohrung anschließen. Dies erweist sich fertigungstechnisch als erheblich vorteilhafter gegenüber vorbekannten Lösungen.
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Ebenfalls vorteilhaft ist, dass die Leitungsabschnitte in eine Schnittstellenanordnung münden, die in dem Flansch des Ventilgehäusemoduls untergebracht ist. In einem Fertigungsvorgang lässt sich in dem Flansch die Schnittstellenanordnung anbringen und gegenüberliegend zu einer am Flansch liegenden Anschlussebene in einer Ventilebene lässt sich die Stufenbohrung anbringen. Senkrecht zur Anschlussebene und zur Ventilebene lassen sich anschließend die Leitungsabschnitte, insbesondere als Stichkanäle, anbringen, d. h. derart, dass die Leitungsabschnitte in der Anschlussebene in die Schnittstellenanordnung münden und in der Ventilebene in die Stufenbohrung münden.
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Vorteilhaft sind wenigstens vier Ventilanschlüsse an die Stufenbohrung vorgesehen. Vorteilhaft ist mittels der Stufenbohrung ein 4/2-Wegeventil mit vier Anschlüssen und zwei Schaltstellungen gebildet. In einer ersten Schaltstellung ist zwischen Anschlüssen A, B eine Entlüftungsleitung geschlossen und zwischen zwei weiteren Anschlüssen C, D das entsperrbare Rückschlagventil angeordnet. In einer zweiten Ventilstellung ist die Entlüftungsleitung zwischen Anschlüssen A, B geöffnet und die Pneumatikhauptleitung zwischen Anschlüssen C, D geöffnet.
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Dementsprechend hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass wenigstens vier Leitungsabschnitte im Ventilgehäusemodul vorgesehen sind. Insbesondere hat es sich vorteilhaft erwiesen, dass wenigstens vier Ventilanschlüsse im Ventilgehäusemodul vorgesehen sind. Darüber hinaus können weitere Anschlüsse zur Kombination aus Rückschlagventil und Entlüftungsventil vorgesehen sein, nämlich insbesondere zwei Steueranschlüsse. Ein erster Steueranschluss erweist sich als vorteilhaft zur Anbindung an eine Entlüftungsleitung. Ein zweiter Steueranschluss erweist sich als vorteilhaft zur Anbindung an eine Pneumatikhauptleitung; in letzterer ist vorteilhaft ein über einen Magneten aktuierbares Vorsteuerventil, insbesondere ein 3/2-Wege-Ventil geschaltet.
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Vorteilhaft ist in --optional modular anbringbar-- die Ventilanordnung um ein Boostventil ergänzt. Das Ventilgehäusemodul weist vorteilhaft einen fünften Leitungsabschnitt zur Verbindung des Boostventils mit der Schnittstellenanordnung im Flansch auf.
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Im Rahmen einer besonders bevorzugten konkreten konstruktiven Weiterbildung unter Berücksichtigung des Druckgefälles hat sich eine Anordnung von Verbindungsabschnitten als vorteilhaft erwiesen, die grundsätzlich auf unterschiedliche Weise realisierbar sind. Insbesondere haben sich Leitungsabschnitte wie folgt als vorteilhaft erwiesen, deren Bedeutung insofern weit zu verstehen ist. Insbesondere ist zwischen einem mit einem Trocknereingang über einen ersten Leitungsabschnitt verbindbaren Ventilanschluss und einem mit einem Trocknerausgang über einen vierten Leitungsabschnitt verbindbaren Ventilanschluss (A, D) ein über einen zweiten Leitungsabschnitt mit dem Entlüftungsanschluss verbindbarer Ventilanschluss und ein über einen dritten Leitungsabschnitt mit dem Druckluftanschluss verbindbarer Ventilanschluss angeordnet. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Trackneranschlüsse als außenliegende Leitungsabschnitte zu bilden und den Druckluftanschluss bzw. Entlüftungsanschluss als innenliegende Leitungsabschnitte zu bilden. Bevorzugt ist der Entlüftungsanschluss als kombinierter Entlüftungs- und Luftzuführanschluss gebildet. Vom kombinierten Luftzufuhr- und Entlüftungsanschluss führt die Entlüftungsleitung zur Ventilkombination einerseits und die Luftzuführleitung zum Luftverdichter andererseits als Zweigleitungen.
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Das oben genannte Druckgefälle berücksichtigend hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der über den ersten Leitungsabschnitt verbindbare Ventilanschluss an einem ersten Bohrabschnitt der Stufenbohrung größeren Querschnitts und der über den vierten Leitungsabschnitt verbindbare Ventilanschluss an einem vierten Bohrabschnitt der Stufenbohrung kleineren Querschnitts anschließt, wobei der vierte Bohrabschnitt einen kleineren Querschnitt hat als der erste Bohrabschnitt. Dies hat sich als besonders bevorzugte Anbindung an die Ventilkombination erwiesen.
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Es hat sich weiter als besonders bevorzugt erwiesen, dass der über den zweiten Leitungsabschnitt verbindbare Ventilanschluss an einem zweiten Bohrabschnitt der Stufenbohrung größeren Querschnitts und der über den dritten Leitungsabschnitt verbindbare Ventilanschluss an einem dritten Bohrabschnitt der Stufenbohrung kleineren Querschnitts anschließt, wobei der zweite Bohrabschnitt einen größeren Querschnitt hat als der dritte Bohrabschnitt. Dies hat sich als bevorzugte Anbindung des Druckluftanschlusses und des Entlüftungsanschlusses an die Ventilkombination erwiesen.
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Aufgrund der vorgenannten herstellungstechnisch vergleichsweise einfachen Einbringung der Leitungsabschnitte hat es sich auch als vorteilhaft erwiesen, dass wenigstens einer der Leitungsabschnitte und/oder Anschlüsse eine drosselbildende Verjüngung aufweist. So lassen sich Drosseln oder dergleichen die Funktion einer Drossel erfüllende pneumatische Elemente einfach in die Pneumatikhauptleitung und/oder Entlüftungsleitung einbringen.
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Die Funktionalität der Ventilkombination bevorzugt realisierend ist vorgesehen, dass zwischen dem vierten und dritten Leitungsabschnitt ein Dichtsitz zur Umsetzung einer Entlüftungs- und/oder Befüllfunktion zum Druckluftanschluss gebildet ist. Zusätzlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass zwischen dem zweiten und ersten Leitungsabschnitt ein Trennsitz zur Umsetzung einer pneumatischen Ansteuerung des Stufenkolbens gebildet ist. Diese Anbindung berücksichtigt wiederum den im Ventilgehäusemodul entlang der Ventilachse angebundenen Druckabfall.
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Bevorzugt ist der Dichtsitz am Ende des Stufenkolbens mit kleinerem Querschnitt zur Ausbildung eines Kegelventils ausgebildet. Auf diese Weise lässt sich ein Entlüftungsventil vergleichsweise einfach realisieren durch Bearbeitung des Endes des Stufenkolbens und des Ventilgehäusemoduls an der Anschlagfläche des Endes des Stufenkolbens.
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Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, dass der Trennsitz an einem mittleren Abschnitt des Stufenkolbens mit größerem Querschnitt zur Ausbildung eines Lippventils genutzt wird. Grundsätzlich kann auch ein Ohrring oder dergleichen anderer Dichtung anstatt der bevorzugten Lippdichtung genutzt werden.
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Unter zweckmäßiger Wahl der Abstandsmaße einer Platzierung des Kegelventils zwischen dritten und vierten Ventilanschluss einerseits sowie dem Trennsitz zwischen ersten und zweiten Ventilanschluss andererseits, lässt sich je nach Bedarf eine zeitgleiche oder versetzte Schaltbarkeit des Kegelventils einerseits und des Lippventils andererseits erreichen.
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Unter Weiterbildung der modularen Systematik der Druckluftversorgungsanlage hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass in dem Ventilgehäusemodul Magnete der Ventilanordnung mit aufgenommen sind. Insbesondere betrifft dies die Aufnahme des Schaltventils für das Entlüftungsventil. Insbesondere ist das Schaltventil als ein 3/2-Wege-Ventil gebildet. Der Magnet des Magnetwegeventils lässt sich vorteilhaft mit in das Ventilgehäusemodul auf nehmen. Optional lässt sich auch ein Magnet des vorgenannten Boostventils in das Ventilgehäusemodul integrieren. Insbesondere ist ein 3/2-Entlüftungsventil und ein 2/2-Boostventil als Magnetventil-Doppelblock gebildet und modular mit dem Ventilgehäusemodul ausgeführt.
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Besonders vorteilhaft ist, dass ein Magnet, insbesondere ein Doppelmagnet, als eine Abschlussplatte für die Kolbenrückstellfederkammer dient. Dadurch lässt sich der Teileaufwand beim Ventilgehäusemodul verringern; insbesondere sind die Teile wie Magnete, Stufenkolben und dergleichen nach Bedarf auswechselbar und anpassbar. Insbesondere können an dem Ventilgehäusemodul Magnete befestigt sein. Diese Magnete können als Doppelmagnete ausgeführt sein. Eine Befestigungskontur, z.B. ein Flansch, kann so ausgeführt sein, dass sie die Kammer eines Relaiskolbens abschließt und abdichtet; die Befestigungskontur kann auch als Relaiskolbenanschlag dienen und gleichzeitig eine Kammer für die Kolbenrückstellfeder bilden.
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Die gesamte Druckluftversorgungsanlage lässt sich im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung als assemblierbare Baueinheit bilden. Bevorzugt weist die Baueinheit eine Lufttrockneranordnung sowie die Ventilanordnung auf. Die assemblierbare Baueinheit weist darüber hinaus einen Motor und einen Luftverdichter, insbesondere einen zweistufigen Luftverdichter auf. Bevorzugt ist der Motor und der Luftverdichter in der Baueinheit mit wenigstens einem Teil der Pneumatikhauptleitung gebildet. Bevorzugt ist dies dadurch umsetzbar, dass der Motor und die Lufttrockneranordnung einerseits und die Ventilanordnung andererseits des Luftverdichters modular assemblierbar sind. Es hat sich gezeigt, dass dies unter Bildung des wenigstens einen Teils der Pneumatikhauptleitung in der Anschlussebene zwischen dem Trockenbehälter und der Ventilanordnung möglich ist.
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Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass eine Anschlussseite des Trockenbehälters von einer Anschlussebene der Ventilanordnung über einen Anschlussabstand beabstandet ist und einen Luftverdichter wenigstens teilweise in dem Anschlussabstand zwischen der Ventilanordnung und Trockenbehälter angeordnet ist. Dies führt dazu, dass der Schwerpunkt der Druckluftversorgungsanlage am Luftverdichter weitgehend im räumlichen Zentrum der Druckluftversorgungsanlage angeordnet ist. Insbesondere kann dabei ein Teil der Pneumatikhauptleitung zwischen dem Trockenbehälter und der Ventilanordnung in der Anschlussebene verlaufen, wobei der Flansch des Ventilgehäusemoduls auf einer der Stufenbohrung gegenüberliegenden Anschlussebene der Ventilanordnung angeordnet ist.
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Eine Druckluftversorgungsanlage gemäß dem Konzept der Erfindung oder gemäß einer der Weiterbildungen kann besonders bevorzugt für schnelle und hohe Druckleistungen ausgelegt werden. Insbesondere kann die Druckluftversorgungsanlage dazu einen vorgenannten Boostanschluss und das vorgenannte Boostventil aufweisen. Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Luftverdichter als ein doppelstufiger Luftverdichter gebildet ist. Der doppelstufige Luftverdichter und/oder ein Boostleitungsabschnitt lässt sich vorteilhaft mittels eines fünften Leitungsabschnittes in eine Schnittstellenanordnung münden, die in einem Flansch des Ventilgehäusemoduls untergebracht ist. Auf diese Weise lässt sich die einstufige, zweistufige oder Boostdruckluftversorgungsanlage leitungstechnisch mit vergleichsweise geringem Aufwand realisieren.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Druckluftversorgungsanlage gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit einer Gehäuseanordnung von Lufttrockner, Motor, Luftverdichter und Ventilanordnung zur Bildung einer modularen Baueinheit - in Ansicht (A) als Gesamtansicht, in Ansicht (B) nur die funktional besonders wichtige Gehäuseanordnung von Lufttrockner und Ventilanordnung;
- 2 ein Schaltschema einer Druckluftversorgungsanlage unter Andeutung der modular assemblierbaren Bauteile;
- 3 die Ventilanordnung mit einem Ventilgehäusemodul in Schnittansicht wie es bereits in 1 in perspektivischer Ansicht erkennbar ist;
- 4 die Ventilanordnung der 3 in einer ersten Stellung (A) und einer zweiten Stellung (B);
- 5 die Ventilanordnung der 3 mit einer ersten Variante einer Schnittstellenanordnung in einem Flansch des Ventilgehäusemoduls;
- 6 die Ventilanordnung der 3 mit einer zweiten Variante einer Schnittstellenanordnung in einem Flansch des Ventilgehäusemoduls,
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1 zeigt perspektivisch in Ansicht (A) eine Druckluftversorgungsanlage 1000, die vorliegend zur Versorgung einer Pneumatikanlage 1001 in Form einer Luftfederanlage eines PKW-Fahrzeugs ausgelegt ist - die Pneumatikanlage 1001 ist weiter anhand eines Schaltschematas von 2 erläutert. Zunächst insgesamt bezugnehmend auf 1 weist die Druckluftversorgungsanlage 1000 einen Motor 500 zum Antrieb eines Luftverdichters 400 auf, wobei der Luftverdichter 400 vorliegend als ein Doppelverdichter gebildet ist. Zu verdichtende Luft L wird dem Luftverdichter 400 durch den Motor 500 zugeführt. Eine Motor-Abschlußplatte weist dazu einen entsprechenden Luftansauganschluß auf. Von dort wird zu verdichtende Luft L der in 2 näher, hier lediglich symbolisch, gezeigten Pneumatikhauptleitung 200 als Druckluft zugeführt. Ebenfalls angeschlossen an die Pneumatikhauptleitung 200 ist eine Lufttrockner 100 mit einem Trockenbehälter 140, der zur Trocknung der Druckluft DL in einem Trocknerbett dient, das direkt in den Kammern 151, 152 des Trockenbehälters 140 gebildet ist.
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Wie in 2 weiter ersichtlich ist, verbindet die Pneumatikhauptleitung 200 über eine weitere Pneumatikleitung 600 insgesamt eine Druckluftzuführung 1 von dem Luftverdichter 400 zu einem Druckluftanschluss 2 zu einer Galerie 610 der Pneumatikanlage 1001. In der Pneumatikhauptleitung 200 ist auch eine lediglich symbolisch dargestellte Ventilanordnung 300 pneumatisch angeschlossen. Die Ventilanordnung 300 weist vorliegend eine schaltbare Wegeventilanordnung 310 auf, die über ein Magnetventil 320 schaltbar ist. Es ist auch ein Boostventil 330 in der Ventilanordnung 300 integriert. Das Boostventil 330 (hier ein 2/2 Boostventil) und das Magnetventil 320 (hier ein 312 Magnet-Wegeventil) sind vorliegend als Doppelblock, d. h. als Doppelventil, gebildet. Das Doppelventil ist hier unterhalb der Wegeventilanordnung 310 in der Ventilanordnung 300 integriert.
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Insgesamt ist die Druckluftversorgungsanlage 1000 mit einem Motor 500 und einem zweistufigen Luftverdichter 400 gebildet, die in Baueinheit mit dem Lufttrockner 100 und der Ventilanordnung 300 sowie der Pneumatikhauptleitung 200 modular assemblierbar sind. Wie im Einzelnen aus 1 (A) ersichtlich ist, wird eine Gehäuseanordnung G mit dem Motor 500 und dem Verdichter 400 zur Verfügung gestellt, wobei der Verdichter 400 als zentraler Monoblock dient. Wie in 1(B) verdeutlicht, ist an diese Gehäuseanordnung G der Lufttrockner 100 und die Ventilanordnung 300 auf gegenüberliegenden Seiten anbringbar. Insbesondere ist der Lufttrockner 100 und die Ventilanordnung 300 auswechselbar an die Gehäuseanordnung G anbringbar. Die aus 1(A) erkennbare Gehäuseanordnung G ist zum einen mit dem Motor 500, dem Luftverdichter 400 und der Lufttrockner 100 in etwa U-förmig aufgebaut und weist dazu einen in 1(A) symbolisch bezeichneten ersten Schenkel S1, einen zweiten Schenkel S2 und eine Basis BB auf. Der Motor erstreckt sich entlang des ersten Schenkels S1, der Luftverdichter 400 erstreckt sich entlang der Basis BB und der Lufttrockner 100 erstreckt sich entlang des zweiten Schenkels S2. Die Ventilanordnung 300 ist dagegen auf einer dem ersten und zweiten Schenkel S1, S2 gegenüberliegenden Seite der Basis BB angeordnet. Die Gehäuseanordnung G weist eine der Ventilanordnung 300 zugewandte Anschlussebene A1 auf, an welche die Ventilanordnung 300 modular anbringbar ist. Die Gehäuseanordnung G weist eine der Lufttrockneranordnung 100 zugewandte Anschlussseite A2 auf, an welche die Lufttrockneranordnung 100 modular anbringbar ist. Die Anschlussebene A1 und die Anschlussseite A2 sind über einen Anschlussabstand AA voneinander beabstandet, wobei der Monoblock des Luftverdichters 400 größtenteils in dem Anschlussabstand AA untergebracht ist.
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Aufgrund der modularen Anordnung der vorgenannten Komponenten --insbesondere wie aus 1 (B) ersichtlich-- der Lufttrockner 100 und der Ventilanordnung 300 sind die Funktionalitäten der Trocknerfunktion einerseits und der Druckluftsteuerfunktion andererseits räumlich getrennt. Die Funktionalitäten lassen sich einzeln bedarfsgerecht auslegen und gegebenenfalls auswechseln und separat durch Auswechseln ändern. Die Anordnung der Ventilanordnung (Druckluftsteuerfunktionalität) am Luftverdichter 400 hat den Vorteil, dass Abschlussdeckel und zugehörige Befestigungs- und Dichtelemente zum Verschließen einer Montageöffnung am Luftverdichter als separate Elemente entfallen können. Vielmehr lassen sich diese im Rahmen eines Flansches 301 vorliegend der Ventilanordnung 300, realisieren, nämlich indem die vorgenannten Teile der Pneumatikhauptleitung 200 in dem Flansch 301 der Ventilanordnung 300 mit einer geeigneten Formdichtung untergebracht sind. Diese Integration im Monoblock der Ventilanordnung 300 (in einer Abwandlung ggfs. auch des Luftverdichters 400) führt zu einer Senkung der Strömungsgeräusche und einer Reduzierung des Montageaufwands. Darüber hinaus ist der Schwerpunkt der Druckluftversorgungsanlage 1000 am Monoblock des Luftverdichters 400 gebildet; insofern ist die Schwerpunktlage weitgehend mittig im Gesamtaggregat und führt zu einer besseren Gewichtsverteilung.
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Die Bildung wenigstens eines Teils der Pneumatikhauptleitung 200 in der Anschlussebene A1 führt zu einer vorteilhaften Luftverteilung sowohl für den Luftverdichter 400 als auch für den Lufttrockner 100. Außerdem können Luftkanäle zur Befüllung und/oder Entlüftung der Ventilanordnung 300 von der Anschlussebene A1 bzw. der Anschlussseite A2 abgeleitet werden. Dies reduziert die Anzahl und Länge der pneumatischen Leitungen.
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Insbesondere lässt sich der Luftverdichter 400 in besonders vorteilhafter Weise als zweistufiger Luftverdichter ausbilden. Die erforderliche pneumatische Verbindung einer ersten Verdichterstufe zu einer zweiten Verdichterstufe eines zweistufigen Verdichters lässt sich jedenfalls teilweise in dem vorgenannten Flansch 301 unterbringen. Die Luftführungen durch ein Ventilgehäusemodul 310' der Ventilgehäuseanordnung 300 lassen sich vergleichsweise einfach zum Flansch 301 und damit an die pneumatische Verbindung zwischen der ersten und zweiten Verdichterstufe 401, 402 anbinden. Der Flansch 301 kann auch mit einer Kühlfunktion versehen werden, so dass bereits die konstruktive Ausgestaltung der Flanschanbindung von Ventilanordnung 300 und Luftverdichter 400 im Hinblick auf die Kompressorfunktion, insbesondere im Hinblick auf eine zweistufige Kompressorfunktion, vorteilhaft ist. Hierdurch ist die pneumatische Verbindung der Verdichterstufen 401, 402 in den statischen Teil des Kompressors verlegt; anders ausgedrückt, aus dem bewegten Kolbentrieb herausgenommen. Dieses schafft konstruktiv die Vorraussetzung und eine einfache Möglichkeit, diese Verbindung zur Kompressoraufladung, d. h. Boostfunktion, mit einem Boostanschluss 330" und/oder Boostventil 330 zu verbinden.
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Aufgrund der vorteilhaften Führung eines Entlüftungsweges, insbesondere eines Verlaufs einer Entlüftungsleitung 240, in den Monoblock des Luftverdichters 400 und/oder Motors 500 wird eine besonders großzügige und geräuscharme Entspannung des Entlüftungsvolumens möglich.
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2 zeigt einen pneumatischen Schaltplan eines pneumatischen Druckluftversorgungssystems 1002 mit der Druckluftversorgungsanlage 1000 der vorbeschriebenen Art und einer Pneumatikanlage 1001 in Form einer Luftfederanlage. In dem Schaltplan der Druckluftversorgungsanlage 1000 ist auch das Verdichtergehäusemodul 400' (mit dem Motor 500 und dem Verdichter 400), das Trocknermodul 100' (des Lufttrockners 100), das Boostventilgehäusemodul 330' (mit dem Boostventil 330) und das Luftverteilmodul 301' (in Form des Flansches 301 am Ventilgehäusemodul 310') der über ein Magnetventil 320 schaltbaren Wegeventilanordnung 310 eingezeichnet. Die als Steuereinheit dienende Ventilanordnung 300 lässt sich also vergleichsweise einfach über den Flansch 301 an die anderen modularen Einheiten der Druckluftversorgungsanlage 1000 modular assemblierbar anbinden.
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Die Druckluftversorgungsanlage 1000 dient zum Betreiben der Pneumatikanlage 1001. Die Druckluftversorgungsanlage 1000 weist dazu eine vorerwähnte Druckluftzuführung 1 und einen Druckluftanschluss 2 zur Pneumatikanlage 1001 auf. Die Druckluftzuführung 1 ist vorliegend mit einer Luftzuführung 0, einem der Luftzuführung 0 vorgeordneten Filterelement 0.1 und einem der Luftzuführung 0 nachgeordneten über den Motor 500 angetriebenen Luftverdichter 400 --hier ein Doppelluftverdichter mit einer ersten Verdichterstufe 401 und einer zweiten Verdichterstufe 402-- sowie einem Anschluss der Druckluftzuführung 1 gebildet, an den sich in der Pneumatikhauptleitung 200 der Lufttrockner 100 mit dem Trockenbehälter 140 anschließt.
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Vorliegend ist die erste und zweite Kammer 151, 152 des Lufttrockners 100 zur Bildung einer ersten Lufttrocknerstufe 101 und einer zweiten Lufttrocknerstufe 102 in einer Reihenschaltung in der Pneumatikhauptleitung 200 vorgesehen. Die erste und zweite Lufttrocknerstufe 101, 102 sind mittels eines Durchlasses zwischen den Kammern 151, 152 in der Pneumatikhauptleitung 200 zur Führung der Druckluftströmung DL pneumatisch verbunden. Vorliegend ist die Luftzuführung 0 und ein dieser vorgeordnetes Filterelement 0.1 mit einem Entlüftungsanschluss 3 zusammengelegt.
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Gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform zweigt eine Zweigleitung 230 an der Druckluftzuführung 1 von der Pneumatikhauptleitung 200 ab und führt zu einer Entlüftungsleitung 240 zu einem Entlüftungsanschluss 3 und dem nachgeschalteten Filterelement 0.1. Die Pneumatikhauptleitung 200 ist die einzige pneumatische Leitung der ersten pneumatischen Verbindung, die sich bis zur Pneumatikanlage 1001 mit einer weiteren Pneumatikleitung 600 fortsetzt. Die Pneumatikhauptleitung 200 verbindet pneumatisch die Druckluftzuführung 1 und den Druckluftanschluss 2, wobei in der Pneumatikhauptleitung 200 der Lufttrockner 100 und weiter in Richtung des Druckluftanschlusses 2 ein entsperrbares Rückschlagventil 311 sowie eine erste Drossel 331 angeordnet ist. Zwischen dem pneumatisch entsperrbaren Rückschlagventil 311 und dem Druckluftanschluss 2 ist die erste Drossel 331 angeordnet. Als Teil der Wegeventilanordnung 310 ist --neben dem entsperrbaren Rückschlagventil 311-ein steuerbares Entlüftungsventil 312 in Reihenschaltung mit einer zweiten Drossel 332 in der Entlüftungsleitung 240 angeordnet. Die Reihenanordnung aus erster Drossel 331 und pneumatisch entsperrbarem Rückschlagventil 311 ist zwischen dem Lufttrockner 100 und dem Druckluftanschluss 2 zur Pneumatikanlage 1001 in der Pneumatikhauptleitung 200 angeordnet. Die Nennweite der zweiten Drossel 332 liegt oberhalb der Nennweite der ersten Drossel 331.
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Weiter weist die Druckluftversorgungsanlage 1000 die vorgenannte mit der Pneumatikhauptleitung 200 und dem Entlüftungsanschluss 3 und Filterelement 0.1 und/oder Schalldämpfer pneumatisch verbundene zweite pneumatische Verbindung auf --nämlich die vorerwähnte Entlüftungsleitung 240.
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Das Entlüftungsventil 312 ist vorliegend als ein vom pneumatisch entsperrbaren Rückschlagventil 311 separates Wegeventil gebildet und in der durch die Entlüftungsleitung 240 gebildeten zweiten pneumatischen Verbindung angeordnet. Das steuerbare Entlüftungsventil 312 ist als indirekt geschaltetes Relaisventil Teil einer Ventilanordnung 300 mit einem vorerwähnten Steuerventil 320 in Form eines 3/2-Wege-Magnetventils. Das Steuerventil 320 kann mit einem über eine Steuerleitung 321 übermittelbaren Steuersignal in Form eines Spannungs- und/oder Stromsignals an die Spule 322 des Steuerventils 320 angesteuert werden. Bei Ansteuerung kann das Steuerventil 320 von der in 2 gezeigten stromlosen Stellung in eine pneumatisch geöffnete bestromte Stellung überführt werden; in dieser Stellung ist ein Steuerdruck über eine pneumatische Steuerleitung 250 aus der Pneumatikhauptleitung 200 zur pneumatischen Steuerung des steuerbaren Entlüftungsventils 312 als Relaisventil weitergegeben. In der stromlosen Stellung ist die Pneumaitkhauptleitung 200 mit dem entsperrbaren Rückschlagventil 311 geschlossen. Das steuerbare Entlüftungsventil 312 ist vorliegend zusätzlich mit einer Druckbegrenzung 313 versehen. Die Druckbegrenzung 313 greift über eine pneumatische Steuerleitung vor dem Entlüftungsventil 312 --konkret zwischen Zweigleitung 230 und Entlüftungsventil 312-- einen Druck ab, welcher bei Übersteigen eines Schwelldrucks den Kolben 314 des Entlüftungsventils 312 gegen die Kraft einer einstellbaren Feder 315 vom Ventilsitz abhebt --also das steuerbare Entlüftungsventil 312 auch ohne Ansteuerung über das Steuerventil 320 in die geöffnete Stellung bringt. Auf diese Weise wird vermieden, dass ein ungewollt zu hoher Druck im pneumatischen System 1000 entsteht.
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Prinzipiell beaufschlagt die Summe der druckbelasteten Ringflächen des Stufenkolbens -insbesondere gemessen von einem Wirkdurchmesser des Entlüftungsventils bis etwa zu einem in 3 gezeigten Durchmesser D2 von etwa 15mm-- beim Fördervorgang den Kolben in Öffnungsrichtung gegen die Rückstellfeder; dadurch ist eine Überdruckfunktion gegeben. Diese ist jedoch nicht nur von der Größe der Ringflächen und der entgegen wirkenden Federkraft abhängig, sondern auch stark von den Reibkräften der diversen in 3 gezeigten Dichtelemente. Daher ist die Streuung sehr groß; z.B. auch von Fettung, Betriebstemperatur etc. abhängig. Daher hat es sich als vorteilhaft erwiesen eine DBV-Funktion (Druckbegrenzungsventil-Funktion) über den 3/2-Entlüftungsmagneten vorzusehen.
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Das Steuerventil 320 trennt im vorliegend geschlossenen Zustand die Steuerleitung 250 und ist über eine weitere Entlüftungsleitung 260 mit der Entlüftungsleitung 240 zum Entlüftungsanschluss 3 pneumatisch verbunden. Mit anderen Worten ist ein zwischen Wegeventilanordnung 310, insbesondere Entlüftungsventil 312, und Steuerventil 320 liegender Leitungsabschnitt 251 der Steuerleitung 250 bei der in 2 gezeigten geschlossenen Stellung des Steuerventils 320 mit der weiteren Entlüftungsleitung 260 zwischen Steuerventil 320 und Entlüftungsanschluss 3 verbunden. Die weitere Entlüftungsleitung 260 schließt dazu im weiteren Zweiganschluss 261 an die weitere Entlüftungsleitung 240 an. Die Zweigleitung 230 und die weitere Entlüftungsleitung 240 führt über den Zweiganschluss 261 zum Entlüftungsanschluss 3.
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Über das Steuerventil 320 kann bei Anstehen eines von der Pneumatikhauptleitung 200 oder von der weiteren Pneumatikleitung 600 über die pneumatische Steuerleitung 250 abgeleiteten Steuerdrucks das Entlüftungsventil 312 unter Druckbeaufschlagung des Kolbens 314 geöffnet werden. Das Überführen des Steuerventils 320 in den geöffneten Zustand führt nicht nur zum Öffnen des Entlüftungsventils 312, sondern auch zum Entsperren des entsperrbaren Rückschlagventils 311. Mit anderen Worten dient das Steuerventil 320 der Magnetventilanordnung 300 zur Ansteuerung des separat vom Rückschlagventil 311 vorgesehenen Entlüftungsventils 312 als auch des Rückschlagventils 311. Dies führt zu einem beidseitigen pneumatischen Öffnen des Lufttrockners 100 bei Überführung des Steuerventils 320 in die geöffnete Stellung. Diese weitere durch die Druckluftversorgungsanlage 1000 einnehmbare Betriebsstellung kann im Betrieb zum Entlüften der Pneumatikanlage 1001 und gleichzeitig zum Regenerieren der Lufttrockner 100 genutzt werden.
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Die in 2 gezeigte Betriebsstellung der Druckluftversorgungsanlage 1000 dient unter Durchfluss des Rückschlagventils 311 in Durchlassrichtung vor allem zum Befüllen der Pneumatikanlage 1001 über die Pneumatikhauptleitung 200 sowie die weitere Pneumatikleitung 600.
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Die Pneumatikanlage 1001 der 2 in Form einer Luftfederanlage weist in diesem Fall eine Anzahl von vier sogenannten Bälgen 1011, 1012, 1013, 1014 auf, die jeweils einem Rad eines nicht näher dargestellten PKW-Fahrzeugs zugeordnet sind und eine Luftfeder des Fahrzeugs bilden. Des Weiteren weist die Luftfederanlage einen Speicher 1015 zur Speicherung schnellverfügbarer Druckluft für die Bälge 1011, 1012, 1013, 1014 auf. Jenen Bälgen 1011 bis 1014 sind in jeweils einer von einer Galerie 610 abgehenden Federzweigleitung 601, 602, 603, 604 jeweils ein Magnetventil 1111, 1112, 1113, 1114 vorgeordnet, welches jeweils als Niveauregelventil zum Öffnen oder Schließen einer mit einem Balg 1011 bis 1014 gebildeten Luftfeder dient. Die Magnetventile 1111 bis 1114 in den Federzweigleitungen 601 bis 604 sind als 2/2-Wegeventile ausgebildet. Einem Speicher 1015 ist in einer Speicherzweigleitung 605 ein Magnetventil 1115 in Form eines weiteren 2/2-Wegeventils als Speicherventil vorgeordnet. Die Magnetventile 1011 bis 1014 sind mittels der Feder- und Speicherzweigleitungen 601 bis 604 bzw. 605 an eine gemeinsame Sammelleitung, nämlich die vorbezeichnete Galerie 610 und dann an die weitere Pneumatikleitung 600, angeschlossen. Die Galerie 610 ist so über die Pneumatikleitung 600 an den Druckluftanschluss 2 der Druckluftversorgungsanlage 1000 pneumatisch angeschlossen. Vorliegend sind die Magnetventile 1111 bis 1115 in einem Ventilblock 1010 mit fünf Ventilen angeordnet. Die Magnetventile sind in 2 in einem stromlosen Zustand gezeigt - dabei sind die Magnetventile 1111 bis 1115 als stromlos geschlossene Magnetventile gebildet. Andere, hier nicht gezeigte abgewandelte Ausführungsformen können eine andere Anordnung der Magnetventile realisieren - es können auch weniger Magnetventile im Rahmen des Ventilblocks 1010 genutzt werden.
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Zum Befüllen der Pneumatikanlage 1001 werden die den Bälgen 1011 bis 1014 vorgeordneten Magnetventile 1111 bis 1114 und/oder das dem Speicher 1015 vorgeordnete Magnetventil 1115 in eine geöffnete Stellung gebracht. Gleichwohl ist bei geschlossener Stellung der Magnetventile 1111 bis 1114 bzw. 1115 in der Pneumatikanlage 1001 --aufgrund des vorliegend nicht entsperrten Rückschlagventils 311-- eine Betriebsstellung der Pneumatikanlage 1001 entkoppelt von der Druckluftversorgungsanlage 1000 möglich. Mit anderen Worten kann ein Querschalten von Bälgen 1011 bis 1015 (z. B. im Off-Road-Betrieb eines Fahrzeugs) ein Befüllen der Bälge 1011 bis 1015 aus dem Speicher 1015 oder eine Druckmessung in der Pneumatikanlage 1001 über die Galerie 610 vorgenommen werden, ohne dass die Druckluftversorgungsanlage 1000 druckbeaufschlagt wird. Insbesondere wird der Lufttrockner 100 aufgrund des vom Druckluftanschluss 2 zur Druckluftzuführung 1 gesperrten Rückschlagventils 311 und des geschlossenen Steuerventils 320 vor unnötiger Beaufschlagung mit Druckluft geschützt. In vorteilhafter Weise ist eine Beaufschlagung der Lufttrockner 100 mit Druckluft nicht bei jeder Betriebsstellung der Pneumatikanlage 1001 vorteilhaft. Vielmehr ist es für eine effektive und schnelle Regeneration der Lufttrockneranlage 100 vorteilhaft, wenn diese ausschließlich im Falle einer Entlüftung der Pneumatikanlage 1001 vom Druckluftanschluss 2 zur Druckluftzuführung 1 vorgenommen wird; dann mit entsperrtem Rückschlagventil 311. Dazu wird --wie oben erläutert-- das Steuerventil 320 in eine geöffnete Schaltstellung gebracht, so dass sowohl das Entlüftungsventil 312 geöffnet als auch das Rückschlagventil 311 entsperrt wird. Eine Entlüftung der Pneumatikanlage 1001 kann über die erste Drossel 331, das entsperrte Rückschlagventil 311 unter Regeneration der Lufttrockner 100 sowie anschließend über die zweite Drossel 332 und das geöffnete Entlüftungsventil 312 zum Entlüftungsanschluss 3 erfolgen.
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Anders ausgedrückt ist zur gleichzeitigen entsperrten Betätigung des Rückschlagventils 311 und zum öffnenden Betätigen des Entlüftungsventils 312 ein vom Steuerventil 320 pneumatisch ansteuerbarer Steuerkolben 314 vorgesehen.
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Der Steuerkolben 314 ist vorliegend als ein aus 3 näher beschriebener gestufter Relaiskolben 340 ausgeführt. 3 zeigt dazu in einer Schnittansicht die zuvor erwähnte Wegeventilanordnung 310 als Teil der Ventilanordnung 300 im Ventilgehäusemodul 310' mit angeschlossenem Boostventilgehäuse 330' und dem Luftverteilmodul 301' in Form des Flansches 301. Das Boostventilgehäuse 330' eignet sich insbesondere als Doppelventilgehäuse, in das zwei Magnetventile integriert sind; das hier beispielhaft beschriebene Boostventil 330 stellt insofern nur eine Option dar. Das Ventilgehäusemodul 310' weist eine dem Flansch 301 gegenüberliegende Stufenbohrung 701 auf. In der Stufenbohrung 701 ist zur Bildung einer Ventilkombination 700 aus Rückschlagventil 311 und Entlüftungsventil 312 --also praktisch umfassend die Wegeventilanordnung 310 der 2-- der gestufte Relaiskolben 340 druckaktuierbar beweglich angeordnet. Das Entlüftungsventil 311 ist in der konstruktiven Ausführung vorliegend als Entlüftungsventil 711 bezeichnet. Das Rückschlagventil ist in der hier vorliegenden konstruktiven Ausführung als Rückschlagventil 712 der Ventilkombination 700 bezeichnet. Der gestufte Relaiskolben 340 ist vorliegend mittels der als Rückstellfeder 715 bezeichneten Feder 315 der 2 auf den Ventilsitz des Entlüftungsventils 711 gedrückt. Die Rückstellfeder wirkt mit der Rückstellkraft somit eine Dichtkraft für das als Kegelventil ausgeführte Entlüftungsventil 711 und vorliegend auch eine Restdruckbegrenzung.
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Vorzugsweise ist dazu eine Federkraft der Rückstellfeder 715 so groß, dass eine Gesamtkraft entsprechend Reibkräften, wie z.B. aus den Dichtelementen und dem entsperrbaren Rückschlagventil, sowie Dichtkraft für das Entlüftungsventil 311 und Kraftanteil für die Restdruckbegrenzung aufgebracht wird. Gleichzeitig kann diese Gesamtkraft auch die Druckanteile der Ringflächen der Stufenbohrungen bei Fördern abstützen. Anderenfalls besteht die Gefahr, dass der Relaiskolben beim Fördern im hohen Druckbereich, z.B. beim Speicherfüllen, öffnet. Hierzu sind bevorzugt die einzelnen Ringflächen des Stufenkolbens möglichst klein gehalten. Hier hilft auch die gewählte Ventilanordnung mit Entlüftungsventil im kleinsten Stufensprung des Relaiskolbens. Dadurch ist die Fläche über dem Entlüftungssitz praktisch drucklos, wie die Relaiskolben-Unterseite.
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Im Einzelnen weist die Stufenbohrung 701 vorliegend eine Abfolge von aufeinanderfolgenden Querschnitten Q1, Q2, Q3 entlang einer mit Z bezeichneten Ventilachse der Ventilkombination 700 auf. Dabei ist der erste Querschnitt Q1 größer als der zweite Querschnitt Q2 und dieser wiederum größer als der dritte Querschnitt Q3, d. h. entlang der Ventilachse Z sind in der Stufenbohrung 701 jeweils verjüngte Querschnittmaße der Querschnitte Q1, Q2, Q3 gebildet. Konkret ist darüber hinaus ein vierter Querschnitt Q4 vorgesehen, der das kleinste Querschnittmaß hat, d. h. ein Querschnittmaß hat, das noch unterhalb des Querschnittmaßes des dritten Querschnitts Q3 liegt. Außerdem ist die Stufenbohrung 701 vorliegend mit einem Querschnitt Q0 versehen, der ein größtes Querschnittmaß hat, d. h. dessen Querschnittmaß noch oberhalb des Querschnittmaßes des ersten Querschnitts Q1 liegt. Damit ist die Stufenbohrung 701 mit einem Kolbenrückstellfederkammer-Bohrabschnitt 701.0 sowie einem ersten Bohrabschnitt 701.1, einem zweiten Bohrabschnitt 701.2 und einem dritten Bohrabschnitt 701.3 sowie einem vierten Bohrabschnitt 701.4 ausgeführt; diesen Bohrabschnitten sind die Querschnitte Q0 bis Q4 zugeordnet.
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In der so gebildeten Stufenbohrung 701 ist der gestufte Relaiskolben 340 eingepasst. Der Stufenkolben 340 weist wiederum eine passgenau auf die Querschnitte Q1, Q2, Q3 ausgelegte Abfolge von aufeinanderfolgenden Abschnitten 340.1, 340.2 und 340.3 entlang der Ventilachse Z --entsprechend mit jeweils verjüngtem Querschnittmaß-- auf. Ein Kolbenkopf 341 dient dabei als Anschlag für die Rückstellfeder 715 und ist einstückig mit den Abschnitten 340.1, 340.2 und 340.3 des gestuften Relaiskolbens 340 gebildet.
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Die Einpassung des gestuften Relaiskolbens 340 erfolgt vorliegend dadurch, dass der Kolbenkopf 341 mit der Rückstellfeder 715 im Kolbenrückstellfederkammer-Bohrabschnitt 701.0 angeordnet ist, während die weiteren Abschnitte 340.1, 340.2 und 340.3 des gestuften Relaiskolbens 340 den Abschnitten 701.1, 701.2, 701.3 der Stufenbohrung 701 zugeordnet und darin angeordnet sind. Der weitere Abschnitt 701.4 der Stufenbohrung 701 ist nicht ausgefüllt und bleibt als Anschlussbohrung frei. Als Stichkanäle sind an die Stufenbohrung 701 über jeweils einen Ventilanschluss A, B, C, D senkrecht zur Stufenbohrung 701 verlaufende Leitungsabschnitte 240A, 240B, 200C, 200D der Pneumatikhauptleitung 200 und Entlüftungsleitung 240 angeschlossen. Vorliegend ist dem ersten Abschnitt 701.1 mit Querschnitt Q1 ein erster Ventilanschluss A und ein dem zugeordneter Leitungsabschnitt 240A der Entlüftungsleitung 240 zugeordnet. Ein dem zweiten Abschnitt 701.2 mit Querschnitt Q2 zugeordneter Ventilanschluss B und Leitungsabschnitt 240B der Entlüftungsleitung 240 ist daneben angeordnet. Ein weiterer dem Abschnitt 701.3 mit Querschnitt Q3 zugeordneter Anschluss C mit Leitungsabschnitt 200C der Pneumatikhauptleitung ist daneben angeordnet. Ein weiterer Ventilanschluss D mit Leitungsabschnitt 200D ist dem Abschnitt 701.4 mit Querschnitt Q4 zugeordnet. Die Leitungsabschnitte 240A, 240B, 200C, 200D führen zu einer in 5 und 6 näher erläuterten Schnittstellenanordnung 801, 802 in einem Flansch 301 der Ventilanordnung 300.
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Vorliegend ist der Querschnitt Q0 mit einem Durchmesser von etwa 35 mm ausgeführt. Der Querschnitt Q1 ist mit einem Durchmesser von etwa 15 mm ausgeführt. Der Querschnitt Q2 ist mit einem Durchmesser von etwa 14 mm ausgeführt. Der Querschnitt Q3 ist mit einem Durchmesser von etwa 13 mm ausgeführt. Der Querschnitt Q4 ist mit einem Durchmesser von etwa 8.2 mm ausgeführt. Ganz allgemein sollte die Durchmesserstufe von Q1 nach Q2 etwa so groß sein, dass das schaltende Dichtelement (wie z.B. das erwähnte Lippenventil, oder ein alternativer O-Ring) einen entsprechenden Querschnitt freigeben kann, insbesondere nicht die Anschlussbohrung 240A bei Montage geschädigt wird. Gleiches gilt für die nachfolgenden Querschnitte.
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Im Übergang vom Abschnitt 701.3 zum Abschnitt 701.4 ist zur Bildung eines Ventilsitzes ein Ventilkegel mit einer Anfasung bei 120°C gebildet. An diesen Ansatz schlägt eine Ventildichtung 751 des Entlüftungsventils 711 an. Der Ventilanschluss C und der Ventilanschluss B ist über eine Ventildichtung 752 und eine als O-Ring gebildete Ventildichtung 753 voneinander getrennt. Zwischen den Ventildichtungen 753 und 752 ist eine ringförmige Steuerkammer zum Anschluss einer Steuerleitung 251 und einer Entlüftungsleitung 313 gebildet. Die Ventildichtung 752 bildet vorliegend die Dichtung des entsperrbaren Rückschlagventils 712 aus und kann als O-Ring oder Lippenring gebildet sein. Des Weiteren ist der Anschluss A über eine als O-Ring gebildete Ringdichtung 754 gegen die Kolbenrückstellfederkammer 701.0 mit Querschnitt Q0 abgedichtet.
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In den folgenden 3, 4 und 5 sind immer die beiden Ausführungsformen für das entsperrbare Rückschlagventil dargestellt. Eine erste Lösung nutzt ein Lippenventil. Dieses sperrt bei unbetätigtem Relaiskolben Anschluß B (d. h. die Galerie) nach Anschluß A (d. h. Trocknerausgang). Beim Fördern öffnet die Lippe den Durchgang von A nach B. Eine zweite Lösung nutzt einen O-Ring (insbesondere für ein schaltbares Ventil) und ein zusätzliches Lamellenrückschlagventil in einem Bypass, z.B. einer Bypass-Leitung.
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4A zeigt den als Steuerkolben wirkenden gestuften Relaiskolbens 711 in unbetätigtem Zustand. Dabei sperrt das Rückschlagventil 712 und das Entlüftungsventil 711. Der Ventilanschluss C ist gegenüber dem Ventilanschluss D geschlossen. Ebenso ist der Ventilanschluss B gegenüber dem Ventilanschluss A geschlossen; d. h. Absperren der Galerie / Rückschlagventil schließt; A nach B überströmt das Rückschlagventil beim Fördervorgang. Die weitere Kolbendichtung 755 dichtet den äußeren Kolbendurchmesser gegen einen Schaltdruck von 0 bis 21 bar ab. Die Rückstellfeder 715 erzeugt eine Anpresskraft für die Ventildichtung 751 am Entlüftungsventil 711. Bezugnehmend auf 4(A) kann der Druckluftanschluss 2 mit Druckluft befüllt werden über den Ventilanschluss C. Ventilanschluss D ist ein Entlüftungsanschluss, insbesondere verbunden mit Drossel 331 und 0.1 und 0/3.
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Alle Dichtungen 751 bis 755 sind vorliegend in Nuten eines Dichtungsträgers 350 gehalten. Der gestufte Relaiskolben 340 durchsetzt den Dichtungsträger 350 mittig und der Dichtungsträger 350 wird mit dem gestuften Relaiskolben 340 bewegt.
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In 4B ist der Steueranschluss über die Steuerleitung 250 und 251 druckbeaufschlagt, so dass sich der gestufte Relaiskolben 340 mit dem Dichtungsträger 350 nach unten gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder 715 bewegt und sowohl den Ventilanschluss C gegen den Ventilanschluss D als auch den Ventilanschluss B zum Ventilanschluss A freigibt. Das Rückschlagventil 311 ist damit entsperrt. In dieser Stellung kann die Galerie 600 der Pneumatikanlage 1001 über den Druckluftanschluss 2 die Pneumatikleitung 200 und dann über den Ventilanschluss C zum Ventilanschluss D --d. h. weiter über den Lufttrockner 100 sowie die Entlüftungsleitung 240 und die ebenfalls offenen Ventilanschlüsse B-- A entlüftet werden. Der Steueranschluss beaufschlagt die Ringfläche (z.B. Durchmesser 15 mm zu Durchmesser 35 mm) mit dem Steuerdruck vom 3/2-Magnetventil 320. Wenn der Steuerdruck größer ist als die Kraft der Feder 715 und die Summe der Reibung der Kolbendichtelemente, wird der Kolben geschaltet.
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Für gleiche oder ähnliche Teile oder Teile gleicher oder ähnlicher Funktionen sind vorliegend der Einfachheit halber gleiche Bezugszeichen verwendet.
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5 zeigt eine erste Variante einer Schnittstellenanordnung 801, wobei den Ventilanschlüssen A, B, C, D bzw. den Leitungsabschnitten 240A, 240B, 200C, 200D Schnittstellen 801A, 801B, 801C, 801D zugeordnet sind. Ausserdem ist ein dem Boostventil 330 zugeordneter Boostanschluss 330" und eine pneumatische Verbindung 8 der ersten und zweiten Verdichterstufe 401, 402 und ein Anschluss 716 zur Magnetentlüftung und Beatmung der Kammer der Rückstellfeder 715 zu erkennen.
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In 6 sind die Positionen von Entlüftungsventil und entsperrbarem Rückschlagventil getauscht; ebenso die Anschlüsse auf der Flanschfläche. 6 zeigt eine zweite Variante einer Schnittstellenanordnung 802 mit Schnittstellen 802A, 802B, 802C, 802D, jeweils zugeordnet zu den Ventilanschlüssen A, B, C, D bzw. den Leitungsabschnitten 240A, 240B, 200C, 200D,
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Insgesamt ist anhand der Zeichnung eine Druckluftversorgungsanlage 1000 beispielhaft beschrieben, die gemäß einem ersten Aspekt eine Ventilanordnung 300 zur Bildung einer Steuereinheit aufweist; diese kann bevorzugt eine zulieferbare, prüfbare Montageeinheit bilden.
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Gemäß eines weiteren Aspekts kann eine Ventilanordnung 300 einen Flansch 301 aufweisen, in dem eine Schnittstellenanordnung untergebracht ist, die nicht auf eine Schnittstellenanordnung 801, 802 --z.B. von Schnittstellen 801A, 801B, 801C, 801D-- beschränkt ist. Insbesondere kann eine pneumatische Verbindung 8 oder dergleichen pneumatische Verbindungen untergebracht sein, welche eine pneumatische Verbindung der beiden Verdichterstufen 401 und 402 eines Luftverdichters 400 bildet.
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Gemäß eines weiteren Aspekts kann die Ventilanordnung 300 einen Flansch 301 aufweisen, in dem eine Schnittstellenanordnung untergebracht ist, die eine pneumatische Verbindung 8 oder dergleichen pneumatische Verbindungen der beiden Verdichterstufen 401 und 402 eines Luftverdichters 400 enthält, die durch einen weiteren, mittels 2/2-Magnetventil, insbesondere Boostventil, absperrbaren Anschluss, insbesondere Boostanschluss 330", aufgeladen werden kann.
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Gemäß eines weiteren Aspekts kann der Entllüftungsmagnet und der Boostmagnet zu einem Doppelmagneten mit gemeinsamen elektrischen Anschluß zusammengefasst sein; die erlaubt vorteilhaft eine Teile- und/oder Werkzeugreduktion. Vorzugsweise sind solche und andere Magnete im Wesentlichen aus Gleichteilen gebildet, die dann je nach gewünschter Ventilausführung nur unterschiedlich oder auch nur teil-bestückt sein können.
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Gemäß eines weiteren Aspekts kann eine Ventilanordnung 300 so aufgebaut sein, dass der Entlüftungsmagnet über eine Flanschfläche des Doppelmagneten in die drucklose Kammer der Kolbenrückstellfeder und damit in die Schnittstellenanordnung entlüftet.
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Gemäß eines weiteren Aspekts kann die Kraft einer Rückstellfeder 715 so ausgelegt sein, dass die Reibung der Dichtelemente, die Ventildichtkräfte und gleichzeitig die Restdruckbegrenzung gegen die Steuerringfläche des Relaiskolbens erreicht wird.
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Gemäß eines weiteren Aspekts kann ein Kolbenhub eines Relaiskolbens 340 das pneumatische Verhalten im Lufttrockner 100, 100' steuern; insbesondere kann ein Lufttrockner 100, 100' bei Restdruckbegrenzung entlüftet werden.
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Gemäß eines weiteren Aspekts kann ein Lufttrockner 100, 100' erst entlüftet werden bevor ein Rückschlagventil entsperrt wird und eine Systementlüftung beginnt; dies erweist sich insbesondere als akustisch vorteilhaft.
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Bezugszeichenliste (Bestandteil der Beschreibung)
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- 0
- Luftzuführung
- 0.1
- Filterelement
- 1
- Druckluftzuführung
- 2
- Druckluftanschluss
- 3
- Entlüftungsanschluss
- 8
- pneumatische Verbindung der ersten und zweiten
- 100
- Lufttrockner
- 100'
- Trocknermodul
- 101
- erste Lufttrocknerstufe
- 102
- zweite Lufttrocknerstufe
- 140
- Trockenbehälter
- 151, 152
- Kammer
- 200
- Pneumatikhauptleitung
- 230
- Zweigleitung
- 240
- Entlüftungsleitung
- 240A, 240B, 200C, 200D
- Leitungsabschnitte
- 250,251
- Steuerleitung
- 260
- Entlüftungsleitung
- 261
- Zweiganschluss
- 300
- Ventilanordnung
- 301
- Flansch
- 301'
- Luftverteilermodul
- 310
- Wegeventilanordnung
- 310'
- Ventilgehäusemodul
- 311
- Rückschlagventil
- 312
- Entlüftungsventil
- 313
- Druckbegrenzung
- 314
- Kolben
- 315
- Feder
- 320
- Magnetventil
- 321
- Steuerleitung
- 322
- Spule
- 330
- Boostventil
- 330'
- Boostventilgehäusemodul
- 330"
- Boostanschluss
- 331
- erste Drossel
- 332
- zweite Drossel
- 340
- Relaiskolben
- 340.1, 340.2, 340.3
- Abschnitte
- 341
- Kolbenkopf
- 350
- Dichtungsträger
- 400
- Luftverdichter
- 400'
- Verdichtergehäusemodul
- 401
- erste Verdichterstufe
- 402
- zweite Verdichterstufe
- 500
- Motor
- 600
- Pneumatikleitung
- 601, 602, 603, 604
- Federzweigleitung
- 605
- Speicherzweigleitung
- 610
- Galerie
- 700
- Ventilkombination
- 701
- Stufenbohrung
- 701.0
- Kolbenrückstellfederkammer-Bohrabschnitt
- 701.1
- erster Bohrabschnitt
- 701.2
- zweiter Bohrabschnitt
- 701.3
- dritter Bohrabschnitt
- 701.4
- vierter Bohrabschnitt
- 711
- Entlüftungsventil
- 712
- Rückschlagventil
- 715
- Rückstellfeder
- 716
- Anschluss zur Magnetentlüftung und Beatmung der Kammer der Rückstellfeder 715
- 751, 752, 753, 754
- Ventildichtung
- 755
- Kolbendichtung
- 801, 802
- Schnittstellenanordnung
- 801A, 801B, 801C, 801D
- Schnittstellen
- 1000
- Druckluftversorgungsanlage
- 1001
- Pneumatikanlage
- 1002
- Druckluftversorgungssystem
- 1010
- Ventilblock
- 1011, 1012, 1013, 1014
- Bälgen
- 1015
- Speicher
- 1111, 1112, 1113, 1114, 1115
- Magnetventile
- A, B, C, D
- Ventilanschluss
- AA
- Anschlussabstand
- A1
- Anschlussebene
- A2
- Anschlussseite
- DL
- Druckluft
- BB
- Basis
- G
- Gehäuseanordnung
- L
- Luft
- Q0
- Querschnitt
- Q1
- erster Querschnitt
- Q2
- zweiter Querschnitt
- Q3
- dritter Querschnitte
- S1
- erster Schenkel
- S2
- zweite Schenkel
- Z
- Ventilachse
