DE102015000893B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Versorgen eines Nutzfahrzeugs mit Druckluft - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Versorgen eines Nutzfahrzeugs mit Druckluft Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum Versorgen eines Nutzfahrzeugs mit Druckluft, mit einer elektronischen Steuerung (1), die mit wenigstens einem Sensor (2) verbunden ist, mit einem Drucklufteingang (4) und einem Drucksteuerausgang 16, die jeweils mit einem Kompressor in Verbindung stehen, mit einem Abblasausgang (6), mit einer Filter-Trocknungs-Patrone (5), mit einem Ausgang zu wenigstens einem Druckspeicher (7) und mit einem durch die elektronische Steuerung (1) ansteuerbaren elektromagnetischen Ventil (3), dadurch gekennzeichnet, dass ein druckgesteuertes Ventil (8; 13; 14; 15) vorgesehen ist, dessen Schaltzustand direkt oder in Verbindung mit dem Schaltzustand des elektromagnetischen Ventils (3) von dem Druck in dem Ausgang zu dem wenigstens einen Druckspeicher (7) abhängt und welches einen Schaltzustand einnehmen kann, bei dem der Ausgang zu dem wenigstens einen Druckspeicher (7) über das elektromagnetische Ventil (3) mit der Filter-Trocknungs-Patrone (5) auf der dem Drucklufteingang (4) gegenüberliegenden Seite in Verbindung steht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum Versorgen eines Nutzfahrzeugs mit Druckluft nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, bzw. dem Oberbegriff von Anspruch 9.
  • Bei Nutzfahrzeugen werden üblicherweise verschiedene Einrichtungen, insbesondere die Bremsen, mit Druckluft betrieben. Hierzu ist ein Kompressor vorgesehen, der von dem Motor des Fahrzeugs angetrieben wird und normalerweise ständig mitläuft. Um eine kontinuierliche Versorgung mit Druckluft gewährleisten zu können, ist weiterhin ein Druckspeicher vorgesehen, der mit überschüssiger Druckluft gefüllt wird. Wenn der Druckspeicher gefüllt ist und einen vorbestimmten Soll-Druck aufweist, wird die von dem Kompressor verdichtete, gerade nicht benötigte Druckluft in die Umgebung abgeblasen, so dass der Kompressor ohne Gegendruck praktisch im Leerlauf arbeitet. Die Initiierung dieses Vorgangs erfolgt üblicherweise über einen Steuerausgang, der entsprechend druckbelastet ist.
  • Das Bremssystem ist bei modernen Nutzfahrzeugen aus Sicherheitsgründen in wenigstens zwei Kreise aufgeteilt. Das gesamte Druckluftsystem bedient sogar vier Kreise: zwei Kreise für die Bremsanlage, einen Kreis für die Feststellbremse und einen Kreis für andere Einrichtungen wie beispielsweise die Federung. Jeder dieser Druckluftkreise enthält seinen eigenen Druckspeicher. Die Aufteilung der Druckluft auf die vier Kreise erfolgt über ein Vierkreisschutzventil, welches sicherstellt, dass bei einem Druckverlust in einem der Kreise die anderen Kreise weiterbetrieben werden können.
  • Da bei den Druckluftverbrauchern korrosive Materialien verbaut sind, muss die verwendete Druckluft trocken sein. Ebenso muss im Winter eine Vereisung des Bremssystems sicher verhindert werden. Um Dichtungen und Führungen nicht zu beschädigen, muss die Druckluft aber auch gefiltert sein. Zu diesem Zweck ist üblicherweise eine Filter-Trocknungs-Patrone vorgesehen, durch die die von dem Kompressor verdichtete Druckluft geführt wird, bevor sie an die verschiedenen Kreise und Druckspeicher abgegeben wird. Dabei durchströmt die Druckluft eine Filtermembran und ein Trocknungsgranulat.
  • Diese Filter-Trocknungs-Patrone muss regeneriert werden um ihre Standzeit zu verlängern. Hierzu wird ein trockener und sauberer Luftstrom entgegen der ursprünglichen Filterrichtung durch die Filter-Trocknungs-Patrone geleitet. Dabei wird das Granulat wieder getrocknet und die Filtermembran gereinigt. Die mit Feuchtigkeit und Schmutzpartikeln beladene Druckluft wird dann über eine Abblasöffnung praktisch drucklos in die Umgebung entlassen. Die Regeneration der Filter-Trocknungs-Patrone wird oft aus einem separaten Regenerationsspeicher durchgeführt.
  • Die Steuerung des Druckluftversorgungssystems übernimmt üblicherweise eine elektronische Steuerung, die die für die Steuerung notwendigen Informationen über unterschiedliche Sensoren abgreift. Zur Regelung des Systems werden dann durch die elektronische Steuerung angesteuerte elektromagnetische Ventile verwendet. Weiterhin sind meist noch druckgesteuerte Ventile notwendig, um alle Funktionen steuern zu können.
  • Elektromagnetische Ventile mit der benötigten Anzahl unterschiedlich ansteuerbarer Zustände sind jedoch sehr teuer oder gar nicht erhältlich. Die Funktionen werden deshalb auf mehrere elektromagnetische Ventile aufgeteilt. Doch auch hier ist die Verwendung von mehreren elektromagnetischen Ventilen kostspielig.
  • In der DE 10 2008 056 322 A1 ist eine entsprechende Druckluftaufbereitung für ein Fahrzeug gezeigt. Die Aufgabe dieser Erfindung bestand darin, den Kraftstoffverbrauch abzusenken und trotzdem genügend Druckluft zur Verfügung zu stellen. Um diese Aufgabe zu lösen wurden zwei elektrisch ansteuerbare Magnetventile und ein druckgesteuertes Ventil verwendet. Die Regeneration des Lufttrockners wird dort durch die Ansteuerung der beiden elektrisch ansteuerbaren Magnetventile ausgelöst. Das eine elektrisch ansteuerbare Magnetventil wird zu diesem Zweck so geschaltet, dass eine Verbindung von einem Druckspeicher zu dem Lufttrockner hergestellt wird. Das andere elektrisch ansteuerbare Magnetventil wird so geschaltet, dass der Kompressorsteuerausgang ebenfalls mit einem Druckspeicher verbunden ist, so dass der nun anliegende Druck den Kompressor abschaltet. Das druckgesteuerte Ventil wird durch den zwischen dem einen elektrisch ansteuerbaren Magnetventil und dem Lufttrockner nun herrschenden Druck in eine Stellung geschaltet, in der die Leitung zwischen dem Kompressor und dem Lufttrockner mit dem Abblasausgang verbunden ist, so dass diese Leitung entlüftet wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Versorgen eines Nutzfahrzeugs mit Druckluft so auszugestalten, dass Kosten eingespart werden können, ohne dass dabei die Sicherheit vernachlässigt wird.
  • Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum Versorgen eines Nutzfahrzeugs mit Druckluft mit den Merkmalen von Anspruch 1, bzw. den Merkmalen von Anspruch 10. Durch den Einbau eines druckgesteuerten Ventils kann ein zweites elektromagnetisches Ventil, welches ebenfalls von der elektronischen Steuerung angesteuert werden müsste, eingespart werden, Der Schaltzustand des druck- gesteuerten Ventils hängt dabei direkt oder in Verbindung mit dem Schaltzustand des elektromagnetischen Ventils von dem Druck in dem Ausgang zu dem wenigstens einen Druckspeicher ab. Es kann einen Schaltzustand einnehmen, bei dem der Ausgang zu dem wenigstens einen Druckspeicher über das elektromagnetische Ventil mit der Filter-Trocknungs-Patrone auf der dem Drucklufteingang gegenüberliegenden Seite in Verbindung steht. Auf diese Weise ist nur ein einziges elektromagnetisches Ventil notwendig und auch die elektronische Steuerung muss nur ein einziges elektromagnetisches Ventil ansteuern.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Um hohe Kosten zu vermeiden, sollte ein möglichst einfaches druckgesteuertes Ventil verwendet werden. Hier kommt insbesondere ein 2/2-Ventil in Frage, also ein Ventil mit zwei Anschlüssen (zusätzlich zu dem Schaltanschluss, an dem der Schaltdruck angelegt wird) und zwei Schaltzuständen. Bei der einfachsten Form werden die beiden Anschlüsse entweder miteinander verbunden (geöffnete Stellung) oder die Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen wird getrennt (geschlossene Stellung). Von diesen beiden Schaltzuständen ist ein Schaltzustand die Ruhestellung, die das druckgesteuerte Ventil einnimmt wenn an dem Schaltanschluss ein Druck anliegt, der kleiner als der Schaltdruck ist. Wird der an dem Schaltanschluss anliegende Druck auf einen Wert über dem Schaltdruck erhöht und das Ventil dadurch angesteuert, schaltet das Ventil in den anderen Schaltzustand.
  • Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein solches druckgesteuertes 2/2-Ventil verwendet, bei dem die Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen im nicht angesteuerten Ruhezustand des druckgesteuerten Ventils geschlossen ist. Der Schaltdruck sollte ca. 1 bar unterhalb des Höchstdrucks der Vorrichtung liegen. Das Ventil ist so in die Vorrichtung integriert, dass der an den Ausgang zu dem wenigstens einen Druckspeicher vorherrschende Druck an dem Schaltanschluss des druckgesteuerten Ventils anliegt und dieses also abhängig von diesem Druck von einem in den anderen Schaltzustand wechselt.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein druckgesteuertes 2/2-Ventil verwendet, bei dem die Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen im nicht angesteuerten Ruhezustand des druckgesteuerten Ventils geöffnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel verhält es sich genau umgekehrt wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Hier befindet sich das Ventil in der geöffneten Stellung wenn der Druck am Ausgang zu dem wenigstens einen Druckspeicher unterhalb des Schaltdrucks liegt, der auch hier ca. 1 bar weniger als der Höchstdruck beträgt. Oberhalb des Schaltdrucks schließt das Ventil.
  • Es muss jedoch nicht unbedingt ein druckgesteuertes 2/2-Ventil eingesetzt werden. Ebenso ist die Verwendung eines 3/2-Ventils möglich, also eines Ventils mit drei Anschlüssen aber ebenfalls nur zwei Schaltzuständen. Dieses Ventil mit drei Anschlüssen und zwei Schaltzuständen ist ähnlich wie das elektromagnetische Ventil aufgebaut, wird aber nicht direkt über die elektronische Steuerung elektrisch, sonder über den am Schaltanschluss anliegenden Druck gesteuert. Da dieser Druck aber wiederum von der elektronischen Steuerung über einen Drucksensor kontrolliert wird, nimmt die elektronische Steuerung indirekt Einfluss auf den Schaltzustand des druckgesteuerten Ventils.
  • Auch bei diesen druckgesteuerten 3/2-Ventilen gibt es eine nicht angesteuerte Ruhestellung, die das Ventil einnimmt wenn der an dem Schaltanschluss anliegende Druck unterhalb des Schaltdrucks liegt, und eine angesteuerte Stellung bei einem an dem Schaltanschluss anliegendem Druck, der über diesem Schwellwert (Schaltdruck) liegt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Verbindung zwischen zwei Anschlüssen im nicht angesteuerten Ruhezustand des druckgesteuerten Ventils geöffnet, wobei einer der zwei Anschlüsse mit dem Abblasausgang verbunden ist, während der andere Anschluss mit der dem Drucklufteingang gegenüberliegenden Seite der Filter-Trocknungs-Patrone in Verbindung steht.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einem druckgesteuerten 3/2-Ventil ist die Verbindung zwischen zwei Anschlüssen im nicht angesteuerten Ruhezustand des druckgesteuerten Ventils geöffnet, wobei einer der zwei Anschlüsse mit dem Drucksteuerausgang verbunden ist. Der andere der beiden Anschlüsse ist in dieser Ruhestellung auch hier mit der dem Drucklufteingang gegenüberliegenden Seite der Filter-Trocknungs-Patrone verbunden.
  • Der Schaltzustand der druckgesteuerten Ventile im drucklosen Zustand (nicht angesteuerter Ruhezustand) ist durch Federkraft stabilisiert. Zu diesem Zweck ist eine Feder vorgesehen, die gegen den Schaltdruck wirkt. Die Kraft der Feder wird so ausgelegt, dass ein an dem Schaltanschluss wirkender Druck, der über dem Schaltdruck liegt, die Federkraft überwindet und das Ventil in seine angesteuerte Stellung schaltet. Die Stärke der Feder ist folglich ausschlaggebend für die Einstellung des Schaltdrucks.
  • Um eine Regenerierung der Filter-Trocknungs-Patrone zu ermöglichen, muss trockene und gereinigte Druckluft, entgegen der normalen Strömungsrichtung, durch die Filter-Trocknungs-Patrone geführt werden. Zu diesem Zweck muss die dem Drucklufteingang zugewandte Seite der Filter Trocknungs-Patrone entlüftet werden. Es ist deshalb ein weiteres druckgesteuertes Ventil mit zwei Anschlüssen und zwei Schaltzuständen vorgesehen, das in druckbeaufschlagtem angesteuerten Zustand den Drucklufteingang mit dem Abblasausgang verbindet. Dieses weitere druckgesteuerte Ventil wird über das erste druckgesteuerte Ventil (in Kombination mit elektromagnetischen Ventil) angesteuert.
  • Eine Vorrichtung zum Versorgen eines Nutzfahrzeugs mit Druckluft wird mit einem bestimmten Soll-Druck betrieben, der von verschiedenen Bedingungen abhängt. Dieser Soll-Druck ist aber nicht als fester Wert sondern als ein Bereich zu verstehen, zwischen dessen Ober- und Untergrenze der Druck in der Vorrichtung variieren kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Regenerierung der Filter-Trocknungs-Patrone eingeleitet, in dem ein elektromagnetisches Ventil oberhalb der Obergrenze oder unterhalb der Untergrenze des Soll-Drucks in einen Zustand geschaltet wird, in welchem die von dem Kompressor erzeugte Druckluft in die Umgebung abgeblasen wird und in welchem gleichzeitig ein druckgesteuertes Ventil in einen Zustand geschaltet ist, in dem der Ausgang zu dem wenigstens einen Druckspeicher mit der dem Drucklufteingang gegenüberliegenden Seite der Filter-Trocknungs-Patrone in Verbindung steht. Auf diese Weise wird nur ein von der elektronischen Steuerung kontrolliertes elektromagnetisches Ventil benötigt. Um die Regeneration einzuleiten, muss dann der Soll-Druck nur kurzzeitig unter- oder überschritten werden. Diese Abweichung vom Soll-Druck wird ausgenutzt, um ein druckgesteuertes Ventil in einen Schaltzustand zu bringen, der in Kombination mit der Schaltstellung des elektromagnetischen Ventils die Regeneration der Filter-Trocknungs-Patrone ermöglicht.
  • Für die Regeneration der Filter-Trocknungs-Patrone wird saubere und trockene Druckluft benötigt. Diese Druckluft wird aus dem wenigstens einen Druckspeicher entnommen. Die Regeneration wird mit Druckluft aus einem Druckspeicher über ein druckgesteuertes Ventil durchgeführt, wobei das druckgesteuerte Ventil bei einem Druck geschaltet wird, der zwischen 0,5 und 2 bar unterhalb des Höchstdrucks liegt. Dieser Bereich gewährleistet, dass das erfindungsgemäße Verfahren in zwei Varianten durchgeführt werden kann. Entweder liegt der Schaltdruck des druckgesteuerten Ventils unterhalb des Soll-Drucks, dann wird auch das elektromagnetische Ventil unterhalb des Soll-Drucks geschaltet um die Regeneration in Gang zu setzen, oder aber der Schaltdruck des druckgesteuerten Ventils liegt oberhalb des Soll-Drucks und auch das elektromagnetische Ventil wird oberhalb des Soll-Drucks geschaltet um die Regeneration in Gang zu setzen. Insbesondere in dem letzteren Fall bleibt auch bei der Einleitung der Regeneration ein genügend großer Abstand zum Höchstdruck, so dass die Sicherheit des Systems nie gefährdet ist.
  • Um die Regeneration der Filter-Trocknungs-Patrone durchführen zu können, muss trockene und saubere Druckluft entgegen der gewöhnlichen Richtung durch die Filter-Trocknungs-Patrone geleitet werden. Hierzu muss der Druck auf der dem Drucklufteingang gegenüberliegenden Seite der Filter-Trocknungs-Patrone höher sein als auf der Seite des Drucklufteingangs. Es wird deshalb vorteilhaft der Drucklufteingang über ein weiteres druckgesteuertes Ventil entlüftet, welches über das erste druckgesteuerte Ventil oder über das elektromagnetische Ventil geschaltet wird.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das anhand der Zeichnung eingehend erläutert wird.
  • Es zeigt:
    • 1 eine schematische Ansicht des pneumatischen Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in drei unterschiedlichen Schaltzuständen,
    • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    • 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel,
    • 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    • 5 ein fünftes und
    • 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Das Druckluftsystem eines Nutzfahrzeugs weist üblicherweise einen Kompressor, die hier behandelte Versorgungseinrichtung, ein Mehrkreisschutzventil und die verschiedenen Druckluft-Verbraucherkreise auf, von denen meist jeder seinen eigenen Druckspeicher enthält. Oft ist für die Regeneration einer Filter-Trocknungs-Patrone noch ein eigener Druckspeicher vorgesehen, so dass für die notwendige Regeneration nicht ein anderer sicherheitsrelevanter Druckspeicher beansprucht werden muss. Die von dem Kompressor erzeugte Druckluft wird entweder der Versorgungsvorrichtung zugeführt oder in die Umgebung abgeblasen, wenn sie im Moment nicht benötigt wird und der oder die Druckspeicher gefüllt sind. Gesteuert wird dieser Vorgang über einen Drucksteuerausgang, der die Versorgungsvorrichtung mit dem Kompressor verbindet. Im Folgenden wird aus Gründen der Vereinfachung und besseren Verständlichkeit die Verbindung zwischen der Versorgungsvorrichtung und dem Mehrkreisschutzventil einfach als Ausgang zum Druckspeicher bezeichnet.
  • Der grundlegende Aufbau der erfindungsgemäßen Druckluft-Versorgung ist in 1 gezeigt. Die Steuerung der Versorgung wird von der elektronischen Steuerung 1 übernommen. Diese erhält Messwerte von dem Drucksensor 2, der den Druck in dem Ausgang zum Druckspeicher 7 ermittelt.
  • Weiterhin wird von der elektronischen Steuerung 1 das elektromagnetische 3/2 Ventil 3 angesteuert. Über dieses Ventil wird entweder der Drucksteuerausgang 16 mit dem Abblasausgang 6 oder mit dem Ausgang zum Druckspeicher 7 verbunden.
  • Das erste druckgesteuerte 2/2-Ventil 8 wird über den im Ausgang zum Druckspeicher 7 vorherrschenden Druck angesteuert. Der Schaltdruck, bei dem das Ventil von einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand wechselt, soll ca. 1 bar unterhalb des Soll-Drucks der Vorrichtung liegen.
  • Der Drucklufteingang 4 wird von dem hier nicht gezeigten Kompressor versorgt. Die einströmende Druckluft wird durch die Filter-Trocknungs-Patrone 5 geleitet. Über das zweite Rückschlagventil 12 gelangt die gereinigte und getrocknete Druckluft dann in den Ausgang zum Druckspeicher 7. Nahe der Filter-Trocknungs-Patrone kann noch ein weiterer, hier nicht gezeigter Sensor angeordnet sein, der das Luftvolumen ermittelt und an die elektronische Steuerung 1 weitergibt, das die Filter-Trocknungs-Patrone passiert.
  • Über das zweite druckgesteuerte 2/2-Ventil 9 ist es möglich den Drucklufteingang 4 zu entlüften, in dem er mit dem Abblasausgang 6 verbunden wird. Die Ansteuerung des zweiten druckgesteuerten Ventils 9 erfolgt durch das erste druckgesteuerte Ventil 8 in Kombination mit dem elektromagnetischen Ventil 3.
  • Alle drei Ventile besitzen zwei Schaltzustände: eine Ruhestellung, in die sie von einer Feder gedrückt werden und eine angesteuerte Stellung, in die sie entweder durch eine elektromagnetische Kraft (Solenoid) oder über pneumatische Kraft (Druckluft) gedrückt werden. Befinden sich sowohl das elektromagnetische Ventil 3, als auch die druckgesteuerten Ventile 8 und 9 in ihrer angesteuerten Stellung, so kann eine Regeneration der Filter-Trocknungs-Patrone 5 durchgeführt werden. In diesem Fall strömt Druckluft aus einem hier nicht gezeigten Druckspeicher über den Ausgang zum Druckspeicher 7, das elektromagnetische Ventil 3, das erste druckgesteuerte Ventil 8, das erste Rückschlagventil 10 und die Drossel 11 zu der Filter Trocknungs-Patrone 5. Sie durchdringt die Filter-Trocknungs-Patrone 5 entgegen der üblichen Richtung und wird über das zweite druckgesteuerte Ventil 9 und den Abblasausgang 6 in die Umgebung abgelassen. Bei dem Durchgang durch die Filter-Trocknungs-Patrone 5 entgegen der üblichen Richtung werden im Filtermaterial haftende Schmutzpartikel mitgenommen und die im Trocknungsgranulat adsorbierte Feuchtigkeit aufgenommen.
  • Im Folgenden soll die Funktion an dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausführlich erläutert werden. Wenn die von dem Kompressor erzeugte Druckluft benötigt wird, befindet sich das Magnetventil 3 in der in 1A gezeigten Stellung. Auch das erste druckgesteuerte Ventil 8 befindet sich in der gezeigten Stellung. Der Drucksteuerausgang 16 ist über das elektromagnetische Ventil 3 an den Abblasausgang 6 gekoppelt und wird daher nicht mit Druck beaufschlagt.
  • Soll keine Regeneration der Filter-Trocknungs-Patrone 5 durchgeführt werden, verbleibt das elektromagnetische Ventil 3 bis zum Erreichen der Obergrenze des Soll-Druckes in der gezeigten Stellung. Etwa 1 bar unterhalb der Obergrenze des Soll-Druckes liegt an dem Schaltanschluss des ersten druckgesteuerten Ventils 8 der vorbestimmte Schaltdruck an, der das erste druckgesteuerte Ventil 8 in die angesteuerte Stellung bewegt. Bei Erreichen der Obergrenze des Soll-Druckes ist das erste druckgesteuerte Ventil 8 folglich geschlossen.
  • Der Soll-Druck wird von der elektronischen Steuerung 1 über den Drucksensor 2 kontrolliert. Ist die Obergrenze des Soll-Druckes erreicht, wird das elektromagnetische Ventil 3 von der elektronischen Steuerung 1 in die angesteuerte Stellung geschaltet. Dieser Zustand ist in 1B dargestellt. Jetzt liegt an dem Drucksteuerausgang 16 über das elektromagnetische Ventil 3 der in dem Ausgang zum Druckspeicher 7 herrschende Druck an. Dieser Steuerdruck bewirkt, dass die von dem Kompressor gelieferte Druckluft nicht weiter über den Drucklufteingang 4 in die Versorgungsvorrichtung gefördert, sondern in die Umgebung abgeblasen wird.
  • Über das elektromagnetische Ventil 3 und den an dem Drucksteuerausgang 16 anliegenden Steuerdruck wird der in dem Ausgang zum Druckspeicher 7 vorherrschende Druck von der Steuerung 1 immer im Bereich des Soll-Druckes gehalten. Das bedeutet, dass dann wenn der Druck in dem Ausgang zum Druckspeicher 7 durch den Verbrauch von Druckluft bis auf die Untergrenze des Soll-Druckes abfällt, das elektromagnetische Ventil 3 wieder in seine Ruhestellung geschaltet wird, so dass der Drucksteuerausgang 16 wieder mit dem Abblasausgang 6 gekoppelt und deshalb drucklos ist. In diesem Zustand liefert der Kompressor über den Drucklufteingang 4 wieder Druckluft in die Versorgungsvorrichtung. Die Untergrenze des Soll-Drucks liegt aber noch oberhalb des Schaltdrucks für das druckgesteuerte Ventil 8, so dass während des Normalbetriebs der Druck in dem Ausgang zum Druckspeicher 7 immer auf einem Niveau gehalten, bei dem verhindert wird, dass das erste druckgesteuerte Ventil 8 in seine Ruhestellung zurückkehrt, so dass sich das erste druckgesteuerte Ventil 8 immer in der angesteuerten, also der geschlossenen Stellung befindet.
  • Die elektronische Steuerung 1 ermittelt während des Betriebs kontinuierlich die Menge der von dem Kompressor durch die Filter-Trocknungs-Patrone 5 gedrückten Luft. Es wird dabei davon ausgegangen, dass sich der Feuchtigkeitsgehalt und der Verschmutzungsgrad der Luft nicht ändert. Es ist aber auch möglich diese beiden Parameter über entsprechende Sensoren zu messen. In jedem Fall wird die Belastung der Filter-Trocknungs-Patrone 5 durch die elektronische Steuerung 1 ermittelt oder abgeschätzt. Ist eine bestimmte Belastung erreicht, muss die Filter-Trocknungs-Patrone 5 regeneriert werden. Zu diesem Zweck soll saubere und trockene Druckluft in entgegengesetzter Richtung durch die Filter-Trocknungs-Patrone 5 geleitet werden.
  • Stellt die elektronische Steuerung 1 also fest, dass eine entsprechend große Luftmenge über die Filter-Trocknungs-Patrone 5 geleitet worden ist und diese regeneriert werden muss, wird das das elektromagnetische Ventil 3 von der elektronischen Steuerung 1 in der in 1B gezeigten angesteuerten Stellung gehalten, auch wenn der Druck in dem Ausgang zum Druckspeicher 7 unter die Untergrenze des Soll-Drucks soweit absinkt, dass das erste druckgesteuerte Ventil 8 in seine Ruhestellung zurückfällt. Das erste druckgesteuerte Ventil 8 wird auf diese Weise in seine geöffnete Stellung geschaltet. An dem Drucksteuerausgang 16 liegt in diesem Zustand der in dem Ausgang zum Druckspeicher 7 herrschende Druck an, so dass der Kompressor die erzeugte Druckluft in die Umgebung abbläst. Der in dem Ausgang zum Druckspeicher 7 vorherrschende Druck liegt nun aber über das erste druckgesteuerte Ventil 8, das erste Rückschlagventil 10 und die Drossel 11 auch an der Leitung zwischen der Filter-Trocknungs-Patrone 5 und dem zweiten Rückschlagventil 12 an.
  • Gleichzeitig steht der Druck über das erste druckgesteuerte Ventil 8 nun aber auch an dem Schalteingang des zweiten druckgesteuerten Ventils 9 an und schaltet dieses in seine angesteuerte, also geöffnete Stellung. Dadurch wird der Drucklufteingang 4 mit dem Abblasausgang 6 gekoppelt und so entlüftet. Dieser Zustand der Versorgungsvorrichtung in 1C gezeigt.
  • Durch den Druck, der auf der dem Drucklufteingang 4 gegenüberliegenden Seite der Filter-Trocknungs-Patrone 5 ansteht, wird saubere und trockene Druckluft aus dem Ausgang zum Druckspeicher 7 durch die Filter-Trocknungs-Patrone 5 gedrückt. Dabei wird die Filter-Trocknungs-Patrone 5 getrocknet und gesäubert. Die feuchte und mit Schmutzpartikeln beladene Luft aus der Filter-Trocknungs-Patrone 5 wird über den Abblasausgang 6 an die Umgebung abgegeben.
  • Wenn der Druck in dem Ausgang zum Druckspeicher 7 auf einen Mindestwert abgesunken ist, wird das elektromagnetische Ventil 3 über die Steuerung wieder in seine Ruhestellung zurück geschaltet. Nun wird der Leitungsabschnitt zwischen dem ersten Rückschlagventil 10 und dem ersten druckgesteuerten Ventil 8 über das elektromagnetische Ventil 3 mit dem Abblasausgang 6 verbunden und entlüftet, so dass auch das zweite druckgesteuerte Ventil 9 wieder in seine Ruhestellung, also in seine geschlossene Stellung zurück schaltet. Da jetzt auch der Drucksteuerausgang 16 drucklos ist, liefert der Kompressor wieder Druckluft an den Drucklufteingang 4.
  • Sollte die Regeneration der Filter-Trocknungs-Patrone noch nicht abgeschlossen sein wenn in dem Ausgang zum Druckspeicher 7 der Mindestdruck erreicht ist, wird die Regeneration in mehreren Stufen durchgeführt. Für die nächst Stufe der Regeneration wird das elektromagnetische Ventil 3 folglich umgeschaltet, bevor an dem ersten druckgesteuerten Ventil 8 der vorbestimmte Schaltdruck anliegt. Da also das elektromagnetische Ventil 3 den Druck in dem Ausgang zum Druckspeicher 7 zu dem ersten druckgesteuerten Ventil 8 durchschaltet während sich dieses noch in der geöffneten Ruhestellung befindet, kann die Regeneration der Filter-Trocknungs-Patrone 5 sehr schnell weitergeführt werden. Erst wenn die Regeneration der Filter-Trocknungs-Patrone 5 abgeschlossen ist, wird der Druck in dem Ausgang zum Druckspeicher 7 von der elektronischen Steuerung 1 über das elektromagnetische Ventil 3 wieder bis zur Obergrenze des Soll-Druckes hochgeregelt.
  • In der 2 ist ein geändertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Das erste druckgesteuerte 2/2-Ventil 8 aus 1 wird hier durch ein erstes geändertes druckgesteuertes 2/2-Ventil 13 mit entgegengesetzten Schaltzuständen ersetzt. Während das druckgesteuerte Ventil 8 aus 1 in seinem nicht angesteuerten Ruhezustand geöffnet ist, ist das geänderte erste druckgesteuerte Ventil 13 aus 2 in seinem nicht angesteuerten Ruhezustand geschlossen.
  • Die Regenerierung der Filter-Trocknungs-Patrone läuft bei diesem Ausführungsbeispiel deshalb etwas anders ab. Bei dem ersten druckgesteuerten Ventil 13 liegt der vorbestimmte Schaltdruck oberhalb der Obergrenze des Soll-Druckes aber noch unterhalb des zulässigen Höchstdruckes. Während des normalen Betriebs befindet sich das erste druckgesteuerte Ventil 13 daher immer in der nicht angesteuerten Ruhestellung. Die elektronische Steuerung 1 hält den Druck an dem Ausgang zu dem wenigstens einen Druckspeicher 7 über die Ansteuerung des elektromagnetischen Ventils 3 annähernd konstant im Bereich des Soll-Druckes, ohne dass dabei das erste druckgesteuerte Ventil 13 angesteuert und in seine geöffnete Stellung gebracht werden würde.
  • Soll nun die Filter-Trocknungs-Patrone regeneriert werden, hebt die elektronische Steuerung 1 den Druck an dem Ausgang zu dem wenigstens einen Druckspeicher 7 über den Soll-Druck bis über den Schaltdruck des druckgesteuerten Ventils 13 an. Dadurch schaltet das erste druckgesteuerte Ventil 13 in seine angesteuerte geöffnete Stellung.
  • Erst oberhalb des Schaltdrucks des druckgesteuerten Ventils 13 wird nun das elektromagnetische Ventil 3 von der elektronischen Steuerung 1 in seine angesteuerte Stellung gebracht. in diesem Zustand liegt an dem Drucksteuerausgang 16 wieder der an dem Ausgang zu dem wenigstens einen Druckspeicher 7 herrschende Druck an, so dass der Kompressor die erzeugte Druckluft in die Umgebung abbläst. Gleichzeitig ist der Druck an dem Ausgang zu dem wenigstens einen Druckspeicher 7 über das erste druckgesteuerte Ventil 13 bis an den Schaltanschluss des zweiten druckgesteuerten Ventils 9 durchgeschaltet. Dieses wird in die angesteuerte Stellung bewegt, so dass der Starteingang 4 über den Abblasausgang 6 entlüftet wird. Auf diese Weise kann Druckluft aus dem Ausgang zu dem wenigstens einen Druckspeicher 7 über das elektromagnetische Ventil 3, das erste druckgesteuerte Ventil 13, das erste Rückschlagventil 10 und die Drossel 11 bis an die Filter-Trocknungs-Patrone 5 und durch diese hindurch zu dem Abblasausgang 6 geführt werden.
  • Wenn der Druck an dem Ausgang zu dem Druckspeicher 7 den Schaltdruck des ersten druckgesteuerten Ventils 13 wieder unterschreitet, fällt dieses Ventil in seine geschlossene Ruhestellung zurück. Die Regeneration wird damit abgebrochen. Um des Drucklufteingang 4 wieder mit dem Kompressor zu verbinden, wird das elektromagnetische Ventil 3 von der elektronischen Steuerung in seine Ruhestellung geschaltet und so der Drucksteuerausgang 16 entlüftet.
  • 3 zeigt die Möglichkeit, statt eines ersten druckgesteuerten 2/2-Ventils 8 oder 13 ein erstes druckgesteuertes 3/2-Ventil 14 einzusetzen. Dieses Ventil besitzt ebenso wie das elektromechanische Ventil 3 drei Anschlüsse und zwei Schaltzustände. In dem nicht angesteuerten Ruhezustand wird der Anschluss, der mit dem ersten Rückschlagventil verbunden ist, über den Abblasausgang 6 entlüftet. Dieser Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in etwa gleichzusetzen mit dem Zustand der Vorrichtung in 2. Auch die Funktion entspricht der in 2 beschriebenen Vorrichtung. Sie soll an dieser Stelle deshalb nicht nochmals erläutert werden.
  • In der Vorrichtung nach 4 ist das erste druckgesteuerte 3/2-Ventil 14 aus 3 durch ein geändertes erstes druckgesteuertes 3/2-Ventil 15 mit entgegengesetzten Schaltzuständen ersetzt. Während das erste druckgesteuerte Ventil 14 aus 3 in seinem nicht angesteuerten Ruhezustand den Abschnitt zwischen dem Ventil und dem ersten Rückschlagventil 10 entlüftet, schafft das geänderte erste druckgesteuerte Ventil 15 aus 4 in seinem nicht angesteuerten Ruhezustand eine Verbindung zwischen dem elektromagnetischen Ventil 3 und dem ersten Rückschlagventil 10. Der Zustand der gezeigten Anordnung gleicht damit dem Zustand der Anordnung in 1A. Da in diesem Fall die Funktion mit der Funktion der Vorrichtung aus 1 vergleichbar ist, soll auch hier das Regenerieren der Filter-Trocknungs-Patrone 5 nicht aufs Neue beschrieben werden.
  • Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das zweite druckgesteuerte Ventil 9 nicht über das erste druckgesteuerte Ventil 8, sondern direkt über das elektromagnetische Ventil 3 angesteuert. Auch hier liegt an dem Schaltanschluss der in dem Ausgang zum Druckspeicher 7 vorherrschende Druck an, sobald das elektromagnetische Ventil 3 geschaltet wird. Selbstverständlich besteht diese Art der Ansteuerung des zweiten druckgesteuerten Ventils auch bei den in den 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen.
  • Auch die in 6 gezeigte Ausführungsform der Ansteuerung des ersten druckgesteuerten Ventils lässt sich auf alle vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele übertragen. Bei dieser Ausführungsform ist der Schaltanschluss des ersten druckgesteuerten Ventils nicht direkt mit dem Ausgang zum Druckspeicher 7, sondern mit dem Drucksteuerausgang 16 verbunden und kann auf diese Weise immer erst dann in den für die Regeneration der Filter-Trocknungs-Patrone 5 notwendigen Schaltzustand gebracht werden, wenn auch das elektromagnetische Ventil 3 umgeschaltet wird. In 6 ist die in 5 vorgesehene Ansteuerung des zweiten druckgesteuerten Ventils gezeigt, es ist hier jedoch auch die in den 1 bis 4 gezeigte Ansteuerung möglich.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    elektronische Steuerung
    2
    Drucksensor
    3
    elektromagnetisches Ventil
    4
    Drucklufteingang
    5
    Filter-Trocknungs-Patrone
    6
    Abblasausgang
    7
    Ausgang zum Druckspeicher
    8
    erstes druckgesteuertes 2/2-Ventil
    9
    zweites druckgesteuertes 2/2-Ventil
    10
    erstes Rückschlagventil
    11
    Drossel
    12
    zweites Rückschlagventil
    13
    geändertes erstes druckgesteuertes 2/2-Ventil
    14
    erstes druckgesteuertes 3/2-Ventil
    15
    geändertes erstes druckgesteuertes 3/2-Ventil
    16
    Drucksteuerausgang

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Versorgen eines Nutzfahrzeugs mit Druckluft, mit einer elektronischen Steuerung (1), die mit wenigstens einem Sensor (2) verbunden ist, mit einem Drucklufteingang (4) und einem Drucksteuerausgang 16, die jeweils mit einem Kompressor in Verbindung stehen, mit einem Abblasausgang (6), mit einer Filter-Trocknungs-Patrone (5), mit einem Ausgang zu wenigstens einem Druckspeicher (7) und mit einem durch die elektronische Steuerung (1) ansteuerbaren elektromagnetischen Ventil (3), dadurch gekennzeichnet, dass ein druckgesteuertes Ventil (8; 13; 14; 15) vorgesehen ist, dessen Schaltzustand direkt oder in Verbindung mit dem Schaltzustand des elektromagnetischen Ventils (3) von dem Druck in dem Ausgang zu dem wenigstens einen Druckspeicher (7) abhängt und welches einen Schaltzustand einnehmen kann, bei dem der Ausgang zu dem wenigstens einen Druckspeicher (7) über das elektromagnetische Ventil (3) mit der Filter-Trocknungs-Patrone (5) auf der dem Drucklufteingang (4) gegenüberliegenden Seite in Verbindung steht.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das druckgesteuerte Ventil (8; 13) zwei Anschlüsse und zwei Schaltzustände aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen im nicht angesteuerten Ruhezustand des druckgesteuerten Ventils (8) geschlossen ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen im nicht angesteuerten Ruhezustand des druckgesteuerten Ventils (13) geöffnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das druckgesteuerte Ventil (14; 15) drei Anschlüsse und zwei Schaltzustände aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen zwei Anschlüssen im nicht angesteuerten Ruhezustand des druckgesteuerten Ventils (14) geöffnet ist, von denen der eine mit dem Abblasausgang (6) verbunden ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen zwei Anschlüssen im nicht angesteuerten Ruhezustand des druckgesteuerten Ventils (15) geöffnet ist, von denen der eine mit dem Drucksteuerausgang (16) verbunden ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustand des druckgesteuerten Ventils (8; 13; 14; 15) im drucklosen Zustand durch Federkraft stabilisiert ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres druckgesteuertes Ventil (9) mit zwei Anschlüssen und zwei Schaltzuständen vorgesehen ist, das in druckbeaufschlagtem angesteuerten Zustand den Drucklufteingang (4) mit dem Abblasausgang (6) verbindet.
  10. Verfahren zum Versorgen eines Nutzfahrzeugs mit Druckluft, die von einem Kompressor erzeugt, über einen Drucklufteingang (4) bereit gestellt, von einer Filter-Trocknungs-Patrone (5) gereinigt und getrocknet und über einen Ausgang zu wenigstens einem Druckspeicher (7) mit einem vorbestimmten Soll-Druck zur Verfügung gestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regenerierung der Filter-Trocknungs-Patrone (5) eingeleitet wird, in dem ein elektromagnetisches Ventil (3) oberhalb der Obergrenze oder unterhalb der Untergrenze des Soll-Drucks in einen Zustand geschaltet wird, in welchem die von dem Kompressor erzeugte Druckluft in die Umgebung abgeblasen wird und in welchem gleichzeitig ein druckgesteuertes Ventil (8; 13; 14; 15) in einen Zustand geschaltet ist, in dem der Ausgang zu dem wenigstens einen Druckspeicher (7) mit der dem Drucklufteingang (4) gegenüberliegenden Seite der Filter-Trocknungs-Patrone (5) in Verbindung steht.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeneration mit Druckluft aus einem Druckspeicher über ein druckgesteuertes Ventil (8; 13; 14; 15) durchgeführt wird, wobei das druckgesteuerte Ventil bei einem Druck geschaltet wird, der zwischen 0,5 und 2 bar unterhalb des Höchstdrucks liegt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucklufteingang (4) über ein weiteres druckgesteuertes Ventil (9) entlüftet wird, welches über das erste druckgesteuerte Ventil (8; 13; 14; 15) oder über das elektromagnetische Ventil (3) geschaltet wird.
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