DE102016003311A1

DE102016003311A1 - Trocknungseinrichtung einer Druckluftversorgungsanlage

Info

Publication number: DE102016003311A1
Application number: DE102016003311.8A
Authority: DE
Inventors: Konrad Feyerabend; Dirk Hillbring
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2017-09-21
Also published as: WO2017157503A1

Abstract

Trocknungseinrichtung (2.1) einer Druckluftversorgungsanlage eines Fahrzeugs, mit einem Fördereingang (3), einem Förderausgang (4), einem Regenerationseingang (5) und einem Entlüftungsausgang (6) sowie mit zwei parallelen Trocknerleitungen (12, 13), die jeweils eine Trocknereinheit (14, 15) aufweisen, bei welcher die Trocknereinheiten (14, 15) über mindestens ein Umschaltventil (8, 9) wechselweise zwischen einem Förderbetrieb, in dem Druckluft von dem Fördereingang (3) in einer Förderrichtung über die jeweilige Trocknerleitung (12, 13), ein zugeordnetes Rückschlagventil (16, 17) und eine Ausgangsleitung (18) an den Förderausgang (4) strömt, und einem Regenerationsbetrieb, in dem Druckluft von dem Regenerationseingang (5) entgegen der Förderrichtung über die jeweilige Trocknerleitung (12, 13) an den Entlüftungsausgang (6) strömt, umschaltbar sind. Zur Entlüftung einer an den Fördereingang (3) angeschlossenen Förderleitung (32) eines Kompressors (31) nach einem Förderbetrieb ist eine Verbindungsleitung (44) zwischen den Ausgangsabschnitten (12b, 13b) der beiden Trocknerleitungen (12, 13) angeordnet. In der Verbindungsleitung (44) ist ein schaltbares Drosselventil (45) angeordnet, mittels dem die Ausgangsabschnitte (12b, 13b) der beiden Trocknerleitungen (12, 13) wechselweise gedrosselt miteinander verbindbar oder gegeneinander absperrbar sind. Zur Entlüftung der Förderleitung (32) wird das Drosselventil (45) geöffnet, so dass die Druckluft aus der Förderleitung (32) über die zuvor im Förderbetrieb befindliche Trocknerleitung (12; 13), die Verbindungsleitung (44), die andere Trocknerleitung (13; 12) und die Entlüftungsleitung (10) über den Entlüftungsausgang (6) in die Umgebung entweichen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trocknungseinrichtung einer Druckluftversorgungsanlage eines Fahrzeugs, mit einem Fördereingang, einem Förderausgang, einem Regenerationseingang und einem Entlüftungsausgang sowie mit zwei parallelen Trocknerleitungen, die jeweils eine Trocknereinheit aufweisen, bei welcher die Trocknereinheiten über mindestens ein Umschaltventil wechselweise zwischen einem Förderbetrieb, in dem Druckluft von dem Fördereingang in einer Förderrichtung über die jeweilige Trocknerleitung, ein zugeordnetes Rückschlagventil und eine Ausgangsleitung an den Förderausgang strömt, und einem Regenerationsbetrieb, in dem Druckluft von dem Regenerationseingang entgegen der Förderrichtung über die jeweilige Trocknerleitung an den Entlüftungsausgang strömt, umschaltbar sind.
Straßenfahrzeuge, insbesondere schwere Nutzfahrzeuge, und Schienenfahrzeuge sind häufig mit einer Druckluftversorgungsanlage ausgerüstet, von der Druckluft-Verbraucherkreise, wie Betriebsbremskreise, ein Feststellbremskreis, ein Luftfederungskreis, ein Niveauregelungskreis und/oder Nebenverbraucherkreise, mit gefilterter und getrockneter Druckluft versorgt werden. Zur Aufbereitung der Druckluft ist zwischen einem Kompressor, der von dem Antriebsmotor des Fahrzeugs oder von einem separaten Motor, insbesondere einem Elektromotor, angetrieben werden kann, und den Druckluft-Verbraucherkreisen eine Trocknungseinrichtung mit mindestens einer Trocknereinheit sowie einer Filtereinheit angeordnet, mit denen der geförderten Druckluft Feuchtigkeit und Schmutzpartikel entzogen werden. Zur Regeneration der Trocknereinheit ist diese üblicherweise auch entgegen der Förderrichtung von getrockneter Druckluft zu einem Entlüftungsausgang hin durchströmbar, wodurch in der Trocknereinheit gesammelte Feuchtigkeit nach außen transportiert und die Trocknereinheit somit regeneriert werden kann.
In der vorliegenden Erfindung wird von einer zweiflutigen Trocknungseinrichtung ausgegangen, die zwei parallele Trocknerleitungen mit jeweils einer Trocknereinheit aufweist. Die beiden Trocknerleitungen sind über mindestens ein Umschaltventil wechselweise zwischen einem Förderbetrieb und einem Regenerationsbetrieb umschaltbar. Im Förderbetrieb strömt Druckluft von einem zum Beispiel mit einer Förderleitung eines Kompressors verbundenen Fördereingang in Förderrichtung über die jeweilige Trocknerleitung, ein zugeordnetes Rückschlagventil und eine Ausgangsleitung an einen Förderausgang, an dem die Druckluft-Verbraucherkreise, zum Beispiel über ein Mehrkreis-Schutzventil, angeschlossen sind. Im Regenerationsbetrieb strömt Druckluft von einem Regenerationseingang entgegen der Förderrichtung über die jeweilige Trocknerleitung an einen in die Umgebung führenden Entlüftungsausgang. Den Trocknerleitungen kann ein gemeinsames Umschaltventil oder jeweils ein separates Umschaltventil zugeordnet sein. Das Umschaltventil beziehungsweise die Umschaltventile ist/sind üblicherweise zwischen einer mit dem Fördereingang verbundenen Eingangsleitung sowie den Eingangsabschnitten der Trocknerleitungen und zwischen den Eingangsabschnitten der Trocknerleitungen sowie einer zu dem Entlüftungsausgang führenden Entlüftungsleitung angeordnet. Die zweiflutige Ausführung einer Trocknungseinrichtung hat den Vorteil, dass die Regeneration der Trocknereinheiten wechselweise während des Förderbetriebs über die jeweils andere Trocknerleitung erfolgen kann.
Aus der DE 32 44 414 A1 ist eine zweiflutige Trocknungseinrichtung einer Druckluftversorgungsanlage bekannt, bei der in den beiden Trocknerleitungen jeweils eine Trocknereinheit und zwei Filtereinheiten seriell angeordnet sind. Die Eingangsabschnitte der Trocknerleitungen sind über ein einziges, als ein 4/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildetes Umschaltventil wechselweise mit einer mit der Förderleitung eines Kompressors in Verbindung stehenden Eingangsleitung oder mit einer zu einem Entlüftungsausgang führenden Entlüftungsleitung verbindbar. Die Ausgangsabschnitte der Trocknerleitungen stehen jeweils über ein in Förderrichtung öffnendes Rückschlagventil mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung in Verbindung. Die Ausgangsleitung führt zu einer Hauptdruckleitung, an die über ein Mehrkreis-Schutzventil mehrere Druckluft-Verbraucherkreise angeschlossen sind. In der Ausgangsleitung ist ein in Förderrichtung öffnendes Rückschlagventil angeordnet, vor dem eine Regenerationsleitung abzweigt. Die Regenerationsleitung führt über ein Drosselventil und zwei Leitungszweige mit jeweils einem in Richtung der Trockner- und Filtereinheiten öffnenden Rückschlagventil zu den Ausgangsabschnitten der Trocknerleitungen. Der Drosselquerschnitt des Drosselventils ist variabel einstellbar und wird über die Druckdifferenz der Drücke vor und nach den Trocknerleitungen derart gesteuert, dass der durch die Regenerationsleitung fließende Regenerationsluftstrom in etwa 15% des von dem Kompressor geförderten Gesamtluftstroms ausmacht. Bei dieser bekannten Trocknungseinrichtung befindet sich jeweils die nicht im Förderbetrieb befindliche Trocknereinheit im Regenerationsbetrieb.
In der DE 10 2010 031 306 B4 ist eine dort als bekannt angesehene zweiflutige Trocknungseinrichtung einer Druckluftversorgungsanlage beschrieben (siehe dortige 1), bei der in den beiden Trocknerleitungen jeweils eine Trocknereinheit mit einer integrierten Filtereinheit angeordnet ist. Die Eingangsabschnitte der Trocknerleitungen sind jeweils über ein separates, als ein druckgesteuertes 3/2-Wege-Schaltventil ausgebildetes Umschaltventil wechselweise mit einer mit der Förderleitung eines Kompressors in Verbindung stehenden Eingangsleitung oder mit einer zu einem Entlüftungsausgang führenden Entlüftungsleitung verbindbar. Die Ausgangsabschnitte der Trocknerleitungen stehen jeweils über ein in Förderrichtung öffnendes Rückschlagventil mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung in Verbindung. Zudem stehen die Ausgangsabschnitte der Trocknerleitungen über eine Regenerationsleitung, in der eine Drossel angeordnet ist, miteinander in Verbindung. Die Umschaltventile weisen entgegengesetzte Schaltschemata auf und sind über ein gemeinsames Vorsteuerventil wechselweise mit einem an der Ausgangsleitung entnommenen Steuerdruck beaufschlagbar oder drucklos schaltbar. Die in der Regenerationsleitung angeordnete Drossel sorgt für eine Begrenzung des Regenerationsluftstroms. Auch bei dieser bekannten Trocknungseinrichtung befindet sich jeweils die nicht im Förderbetrieb befindliche Trocknereinheit im Regenerationsbetrieb.
Zudem ist aus der DE 10 2010 031 306 B4 eine dort als erfinderisch angesehene zweiflutige Trocknungseinrichtung einer Druckluftversorgungsanlage bekannt (siehe dortige 2), bei der in den beiden Trocknerleitungen jeweils eine Trocknereinheit angeordnet ist. Die Eingangsabschnitte der Trocknerleitungen sind über ein einziges, als ein druckgesteuertes 5/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildetes Umschaltventil wechselweise mit einer mit der Förderleitung eines Kompressors in Verbindung stehenden Eingangsleitung oder mit einer zu einem Entlüftungsausgang führenden Entlüftungsleitung verbindbar. Die Ausgangsabschnitte der Trocknerleitungen stehen jeweils über ein in Förderrichtung öffnendes Rückschlagventil mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung in Verbindung. Die Ausgangsleitung führt zu einer Hauptdruckleitung, an die über Kreisschutzventile mehrere Druckluft-Verbraucherkreise angeschlossen sind. Von der Ausgangsleitung zweigt eine mit einer Drossel versehene Regenerationsleitung ab, die zu einem als ein druckgesteuertes 2/2-Wege-Schaltventil ausgebildeten Regenerationsventil führt. Ausgangsseitig steht das Regenerationsventil über jeweils ein in Richtung der jeweiligen Trocknereinheit öffnendes Rückschlagventil mit den Ausgangsabschnitten der Trocknerleitungen in Verbindung. Die in der Regenerationsleitung angeordnete Drossel sorgt für eine Begrenzung des Regenerationsluftstroms. Bei dieser bekannten Trocknungseinrichtung kann sich die jeweils nicht im Förderbetrieb befindliche Trocknereinheit wahlweise im Regenerationsbetrieb oder in einem Ruhezustand ohne eine Durchströmung befinden. Zudem ist bei dieser Trocknungseinrichtung auch bei abgestelltem Kompressor ein Regenerationsbetrieb jeweils einer der beiden Trocknereinheiten möglich.
Schließlich ist in der DE 10 2013 011 785 A1 eine zweiflutige Trocknungseinrichtung einer Druckluftversorgungsanlage beschrieben (siehe dortige 1), bei der in den beiden Trocknerleitungen jeweils eine Trocknereinheit und eine Filtereinheit seriell angeordnet sind. Die Eingangsabschnitte der Trocknerleitungen sind jeweils über ein separates, als ein druckgesteuertes 3/2-Wege-Schaltventil ausgebildetes Umschaltventil wechselweise mit einer mit der Förderleitung eines Kompressors in Verbindung stehenden Eingangsleitung oder mit einer zu einem Entlüftungsausgang führenden Entlüftungsleitung verbindbar. Die Ausgangsabschnitte der Trocknerleitungen stehen jeweils über ein in Förderrichtung öffnendes Rückschlagventil mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung in Verbindung. Die Ausgangsleitung führt zu einer Hauptdruckleitung, an die über ein Mehrkreis-Schutzventil mehrere Druckluft-Verbraucherkreise angeschlossen sind. Ein Leitungszweig der Hauptdruckleitung führt zu einem als ein 3/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildeten Regenerationsventil. Ausgangsseitig ist an das Regenerationsventil eine verzweigte Regenerationsleitung angeschlossen, deren Leitungszweige über jeweils eine serielle Anordnung eines in Richtung der Trocknereinheit öffnenden Rückschlagventils und einer Drossel mit den Ausgangsabschnitten der Trocknerleitungen in Verbindung stehen. Die Umschaltventile weisen gleiche Schaltschemata auf. Das Umschaltventil der ersten Trocknerleitung ist über ein als ein 3/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildetes Vorsteuerventil aktiv steuerbar, wogegen das Umschaltventil der zweiten Trocknerleitung durch einen Anschluss der betreffenden Steuerdruckleitung an den Ausgangsabschnitt der ersten Trocknerleitung passiv angesteuert wird. Die in den Leitungszweigen der Regenerationsleitung angeordneten Drosseln sorgen für eine Begrenzung des jeweiligen Regenerationsluftstroms. Auch bei dieser bekannten Trocknungseinrichtung kann sich die jeweils nicht im Förderbetrieb befindliche Trocknereinheit wahlweise im Regenerationsbetrieb oder im Ruhezustand befinden. Zudem ist auch bei dieser Trocknungseinrichtung ein Regenerationsbetrieb jeweils einer der beiden Trocknereinheiten bei abgestelltem Kompressor möglich.
Nachteilig an den bekannten Trocknungseinrichtungen ist die Eigenschaft, dass die anderen Fördereingang angeschlossene Förderleitung des Kompressors nach dem Abstellen des Kompressors jeweils unter dem Förderdruck steht, der nur langsam leckagebedingt absinkt. Somit muss der Kompressor beim erneuten Starten des Förderbetriebs gegen einen hohen Vordruck in der Förderleitung anlaufen, was bei bestimmten Kompressorbauarten, insbesondere bei einem von einem Elektromotor über eine Trennkupplung angetriebenen Kompressor, mit einer hohen mechanischen Belastung und einem erhöhten Verschleiß verbunden ist. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Trocknungseinrichtung einer Druckluftversorgungsanlage der eingangs genannten Bauart derart weiterzubilden, dass die Förderleitung des Kompressors nach dem Abstellen des Kompressors mit geringem apparativen und steuerungstechnischen Aufwand entlüftet werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Trocknungseinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zur Entlüftung einer an den Fördereingang angeschlossenen Förderleitung eines Kompressors eine Verbindungsleitung zwischen den Ausgangsabschnitten der beiden Trocknerleitungen angeordnet ist, und dass in der Verbindungsleitung ein schaltbares Drosselventil angeordnet ist, mittels dem die Ausgangsabschnitte der beiden Trocknerleitungen wechselweise gedrosselt miteinander verbindbar oder gegeneinander absperrbar sind.
Bevorzugte Ausführungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Trocknungseinrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung geht demnach aus von einer an sich bekannten Trocknungseinrichtung einer Druckluftversorgungsanlage eines Fahrzeugs, die einen Fördereingang, einen Förderausgang, einen Regenerationseingang und einen Entlüftungsausgang sowie zwei parallele Trocknerleitungen mit jeweils einer Trocknereinheit aufweist. Die beiden Trocknerleitungen sind in bekannter Weise über mindestens ein Umschaltventil, also entweder über ein gemeinsames Umschaltventil oder über zwei separate Umschaltventile, wechselweise zwischen einem Förderbetrieb und einem Regenerationsbetrieb umschaltbar. Im Förderbetrieb strömt zum Beispiel von einem Kompressor über eine Förderleitung an den Fördereingang gelieferte Druckluft in einer Förderrichtung über die jeweilige Trocknerleitung, ein zugeordnetes Rückschlagventil und eine Ausgangsleitung an den Förderausgang, wobei der Druckluft durch die in der betreffenden Trocknerleitung angeordnete Trocknereinheit Feuchtigkeit entzogen wird. Im Regenerationsbetrieb strömt zum Beispiel aus einer an den Förderausgang angeschlossenen Hauptdruckleitung an den Regenerationseingang gelieferte Druckluft entgegen der Förderrichtung über die jeweilige Trocknerleitung an den Entlüftungsausgang, wodurch die in der betreffenden Trocknerleitung angeordnete Trocknereinheit regeneriert wird.
Um nach dem Abstellen des Kompressors die an den Fördereingang angeschlossene Förderleitung des Kompressors weitgehend drucklos zu schalten und damit den Kompressor beim Starten für einen erneuten Förderbetrieb zu entlasten, ist gemäß der Erfindung eine Verbindungsleitung zwischen den Ausgangsabschnitten der Trocknerleitungen angeordnet. In der Verbindungsleitung ist ein schaltbares Drosselventil angeordnet, über das die Ausgangsabschnitte der beiden Trocknerleitungen wechselweise gedrosselt miteinander verbindbar oder gegeneinander absperrbar sind. Über die Verbindungsleitung steht bei geöffnetem Drosselventil eine in beiden Strömungsrichtungen wirksame gedrosselte Entlüftungsverbindung zwischen den Ausgangsabschnitten der beiden Trocknerleitungen zur Verfügung.
Dadurch ist die in der Durchströmungsrichtung der Entlüftungsverbindung stromauf gelegene Trocknerleitung, sofern sich diese vor dem Abstellen des Kompressors im Förderbetrieb befindet und daher unter einem hohen Druck steht, mit der stromab gelegenen Trocknerleitung verbunden, die in diesem Fall eingangsseitig mit dem Entlüftungsausgang verbunden ist und daher unter dem Umgebungsdruck steht. Die Entlüftung der Förderleitung nach dem Abstellen des Kompressors erfolgt somit über die stromauf gelegene Trocknerleitung in Förderrichtung, die Verbindungsleitung und die stromab gelegene Trocknerleitung entgegen der dortigen Förderrichtung an den Entlüftungsausgang. Da das Drosselventil im Normalfall geschlossen ist, ergibt sich im Förderbetrieb kein schädlicher Leckageluftstrom, durch den der an den Förderausgang gelieferte Luftvolumenstrom und der erzeugte Förderdruck reduziert würden. Bedarfsweise kann das Drosselventil jedoch auch während eines Förderbetriebs geöffnet werden, um über den dann über die Verbindungsleitung abgezweigten Luftvolumenstrom gegenüber dem normalen Regenerationsbetrieb eine alternative Regeneration der anderen, momentan nicht im Förderbetrieb befindlichen Trocknereinheit zu bewirken.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trocknungseinrichtung ist das schaltbare Drosselventil als ein druckgesteuertes 2/2-Wege-Schaltventil ausgebildet, dessen Steuereingang über eine Steuerdruckleitung an den Regenerationseingang angeschlossen ist, und das in der steuerdrucklosen Ruhestellung geöffnet sowie in der mit einem Steuerdruck beaufschlagten Betätigungsstellung geschlossen ist. Um bei dieser Ausführungsform nach dem Abstellen des Kompressors eine Entlüftung der Förderleitung zu bewirken, muss somit nur der Regenerationseingang drucklos geschaltet werden, was zum Beispiel durch das Abschalten eines zugeordneten Regenerationsventils erfolgen kann.
Nachteilig bei der Verwendung des genannten Drosselventils in der Verbindungsleitung zwischen den Ausgangsabschnitten der beiden Trocknerleitungen kann jedoch sein, dass bei einem erneuten Förderbetrieb bei geöffnetem Drosselventil der im Förderbetrieb befindlichen Trocknerleitung ungewollt Druckluft entnommen und über die andere Trocknerleitung an den Entlüftungsausgang gefördert wird, sofern die andere Trocknerleitung über das zugeordnete Umschaltventil mit dem Entlüftungsausgang verbunden ist. Dies kann dann nur durch die Einleitung eines Regenerationsbetriebs über die andere Trocknerleitung verhindert werden, auch wenn der Feuchtigkeitsgehalt der betreffenden Trocknereinheit dies gar nicht erfordert.
Zur Vermeidung dieses Nachteils ist das schaltbare Drosselventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trocknungseinrichtung als ein druckgesteuertes 2/2-Wege-Schaltventil mit zwei Druckrückführungen der beiden Abschnitte der Verbindungsleitung ausgebildet, dessen Steuereingang gleichsinnig wirksam zu einer Ventilfeder sowie entgegengesetzt wirksam zu den Steuereingängen der Druckrückführungen angeordnet und über eine Steuerdruckleitung an den Regenerationseingang angeschlossen ist. Diese Ausführungsform des Drosselventils ist in der steuerdrucklosen und der mit einem Steuerdruck beaufschlagten Ruhestellung geschlossen sowie in der bei Vorliegen eines ausreichend hohen Schaltdruckes in einer der beiden Druckrückführungen einnehmbaren Schaltstellung geöffnet.
Das Drosselventil ist somit sowohl im drucklosen Ruhezustand als auch im druckführenden Zustand des Regenerationseingangs, also während eines normalen Regenerationsbetriebs, geschlossen. Das Drosselventil wird nur dann geöffnet, wenn der Regenerationseingang drucklos geschaltet ist und sowie zusätzlich in einem Ausgangsabschnitt einer der beiden Trocknerleitungen ein ausreichend hoher Schaltdruck vorliegt, was nach einem längeren Förderbetrieb vor dem Abschalten des Kompressors üblicherweise der Fall ist. Somit wird das Drosselventil bei dieser Ausführungsform durch den hohen Druck in der zuvor im Förderbetrieb befindlichen Trocknerleitung zunächst geöffnet und nach dem Entlüften dieser Trocknerleitung durch den dadurch abgesenkten Druck wieder geschlossen. Bei einem nachfolgenden neuen Förderbetrieb kann somit keine Druckluft mehr ungewollt aus der im Förderbetrieb befindlichen Trocknerleitung entweichen.
Um alternativ zu dem normalen Regenerationsbetrieb, der zum Beispiel durch die Verbindung einer an den Förderausgang angeschlossenen Hauptdruckleitung mit dem Regenerationseingang und über jeweils ein Rückschlagventil sowie eine Drossel an den Ausgangsabschnitt der gerade nicht im Förderbetrieb befindlichen Trocknerleitung erfolgen kann, einen intensiveren Regenerationsbetrieb über die Verbindungsleitung und das schaltbare Drosselventil zu ermöglichen, ist der Drosselquerschnitt des schaltbaren Drosselventils deutlich größer als die Drosselquerschnitte der weiteren Drosseln ausgebildet, die jeweils zwischen dem Regenerationseingang und den Ausgangsabschnitten der Trocknerleitungen angeordnet sind. Bei entsprechend erhöhter Förderleistung des Kompressors wird die zur Regeneration verwendete Druckluft dann dem Ausgangsabschnitt der im Förderbetrieb befindlichen Trocknerleitung entnommen und strömt über die Verbindungsleitung, die andere Trocknerleitung (entgegen der Förderrichtung) und die Entlüftungsleitung an den Entlüftungsausgang, so dass die in der anderen Trocknerleitung befindliche Trocknereinheit beschleunigt regeneriert wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von zwei in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 eine erste Ausführungsform einer die Merkmale der Erfindung aufweisenden Trocknungseinrichtung einer Druckluftversorgungsanlage in einer schematischen Ansicht,
1a die Trocknungseinrichtung gemäß 1 während eines ersten Entlüftungsbetriebs,
1b die Trocknungseinrichtung gemäß 1 während eines zweiten Entlüftungsbetriebs,
2 einen Betriebsverlauf der Trocknungseinrichtung gemäß 1 in Form mehrerer Zeitdiagramme,
3 eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform einer Trocknungseinrichtung einer Druckluftversorgungsanlage in einer schematischen Ansicht,
3a die Trocknungseinrichtung gemäß 3 während eines ersten Entlüftungsbetriebs,
3b die Trocknungseinrichtung gemäß 3 während eines zweiten Entlüftungsbetriebs, und
4 eine bekannte Ausführung einer Trocknungseinrichtung einer Druckluftversorgungsanlage in einer schematischen Ansicht.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der aus der DE 10 2013 011 785 A1 bekannten Trocknungseinrichtung 2 einer Druckluftversorgungsanlage 1 erläutert, die in schematischer Form in 4 abgebildet ist.
Die Trocknungseinrichtung 2 weist einen Fördereingang 3, einen Förderausgang 4, einen Regenerationseingang 5 und einen Entlüftungsausgang 6 auf. An den Fördereingang 3 ist eine verzweigte Eingangsleitung 7 angeschlossen, deren beide Leitungszweige 7a, 7b zu einem ersten Umschaltventil 8 beziehungsweise zu einem zweiten Umschaltventil 9 führen. An die Umschaltventile 8, 9 ist auch jeweils ein erster beziehungsweise zweiter Leitungszweig 10a, 10b einer verzweigten Entlüftungsleitung 10 angeschlossen, die über einen Schalldämpfer 11 an den Entlüftungsausgang 6 führt. Des Weiteren ist an die beiden Umschaltventile 8, 9 jeweils eine von zwei parallel verlaufenden Trocknerleitungen 12, 13 angeschlossen, in denen jeweils zwischen einem ersten beziehungsweise zweiten Eingangsabschnitt 12a, 13a und einem ersten beziehungsweise zweiten Ausgangsabschnitt 12b, 13b eine erste beziehungsweise zweite Trocknereinheit 14, 15 mit einer integrierten Filtereinheit angeordnet ist. Bei den beiden Trocknereinheiten 14, 15 handelt es sich bevorzugt um austauschbare Trocknerkartuschen.
Die jeweiligen Ausgangsabschnitte 12b, 13b der beiden Trocknerleitungen 12, 13 stehen jeweils über ein in Richtung des Förderausgangs 4 hin öffnendes erstes beziehungsweise zweites Rückschlagventil 16, 17 mit einer zu dem Förderausgang 4 führenden Ausgangsleitung 18 in Verbindung. Zudem sind zwei Leitungszweige 19a, 19b einer an den Regenerationseingang 5 angeschlossenen verzweigten Regenerationsleitung 19 jeweils an einen der beiden Ausgangsabschnitte 12b, 13b der Trocknerleitungen 12, 13 angeschlossen. In dem ersten beziehungsweise zweiten Leitungszweig 19a, 19b der Regenerationsleitung 19 ist jeweils ein in Richtung der zugeordneten Trocknerleitung 12, 13 hin öffnendes erstes beziehungsweise zweites Rückschlagventil 20, 21 und eine jeweils eine erste beziehungsweise zweite Drossel 22, 23 seriell angeordnet.
Die beiden Umschaltventile 8, 9 sind vorliegend beispielhaft als druckgesteuerte 3/2-Wege-Schaltventile ausgebildet. Das erste Umschaltventil 8 ist über ein als ein 3/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildetes Vorsteuerventil 25 steuerbar und wird somit aktiv angesteuert. In der in 4 abgebildeten, im unbestromten Zustand vorliegenden Ruhestellung des Vorsteuerventils 25 ist eine an den Steuereingang des ersten Umschaltventils 8 angeschlossene Steuerdruckleitung 26 drucklos geschaltet. Das erste Umschaltventil 8 befindet sich dann in seiner in 4 abgebildeten Ruhestellung, in welcher der Eingangsabschnitt 12a der ersten Trocknerleitung 12 mit dem ersten Leitungszweig 7a der Eingangsleitung 7 verbunden ist. In der im bestromten Zustand vorliegenden Betätigungsstellung des Vorsteuerventils 25 ist die Steuerdruckleitung 26 mit einer an die Ausgangsleitung 18 angeschlossenen Steuerdruckleitung 24 verbunden. Hierdurch wird das erste Umschaltventil 8 in seine Betätigungsstellung umgeschaltet, in welcher der Eingangsabschnitt 12a der ersten Trocknerleitung 12 mit dem ersten Leitungszweig 10a der Entlüftungsleitung 10 verbunden ist.
Das zweite Umschaltventil 9 ist über eine an den Ausgangsabschnitt 12b der ersten Trocknerleitung 12 angeschlossene Steuerdruckleitung 27 steuerbar und wird somit passiv angesteuert. Im drucklosen Zustand der ersten Trocknerleitung 12, der bei in seine Betätigungsstellung umgeschalteten ersten Umschaltventil 8 vorliegt, befindet sich das zweite Umschaltventil 9 in seiner in 4 abgebildeten Ruhestellung, in welcher der Eingangsabschnitt 13a der zweiten Trocknerleitung 13 mit dem zweiten Leitungszweig 7b der Eingangsleitung 7 verbunden ist. Im druckführenden Zustand der ersten Trocknerleitung 12, der bei einer Förderung von Druckluft an den Fördereingang 3 und bei in seiner Ruhestellung befindlichem ersten Umschaltventil 8 vorliegt, wird das zweite Umschaltventil 9 in seine Betätigungsstellung umgeschaltet, in welcher der Eingangsabschnitt 13a der zweiten Trocknerleitung 13 mit dem zweiten Leitungszweig 10b der Entlüftungsleitung 10 verbunden ist.
Zur Begrenzung des über den Fördereingang 3 der Trocknungseinrichtung 2 eingespeisten Druckes ist ein Druckbegrenzungsventil 28 an die Eingangsleitung 7 angeschlossen. Zum Anschluss einer externen Druckquelle ist die Trocknungseinrichtung 2 mit einem zweiten Fördereingang 29 versehen, der über eine zweite Eingangsleitung 30 mit der ersten Eingangsleitung 7 verbunden ist. Ein außerhalb der Trocknungseinrichtung 2 angeordneter, pneumatisch steuerbarer Kompressor 31 ist über eine Förderleitung 32 an den ersten Fördereingang 3 angeschlossen. An den Förderausgang 4 der Trocknungseinrichtung 2 ist eine verzweigte Hauptdruckleitung 33 extern angeschlossen. An den ersten Leitungszweig 33a der Hauptdruckleitung 33 sind über ein Mehrkreis-Schutzventil 34 mehrere nicht näher dargestellte Druckluft-Verbraucherkreise angeschlossen. An den zweiten Leitungszweig 33b der Hauptdruckleitung 33 sind ein Regenerationsventil 35 und ein Kompressorsteuerventil 38 angeschlossen.
Das Regenerationsventil 35 ist als ein 3/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildet. In der in 4 abgebildeten, im unbestromten Zustand vorliegenden Ruhestellung des Regenerationsventils 35 ist eine an den Regenerationseingang 5 der Trocknungseinrichtung 2 führende Rückflussleitung 36 drucklos geschaltet. In der im bestromten Zustand vorliegenden Betätigungsstellung des Regenerationsventils 35 ist die Rückflussleitung 36 mit dem zweiten Leitungszweig 33b der Hauptdruckleitung 33 verbunden, wodurch Druckluft für einen Regenerationsbetrieb aus der Hauptdruckleitung 33 in die Regenerationsleitung 19 strömt. Das Kompressorsteuerventil 38 ist ebenfalls als ein 3/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildet. In der in 4 abgebildeten, im unbestromten Zustand vorliegenden Ruhestellung des Kompressorsteuerventils 38 ist eine an den Steuereingang des Kompressors 31 angeschlossene Steuerdruckleitung 39 drucklos geschaltet, wodurch der Kompressor 31 eingeschaltet und/oder eine interne Trennkupplung geschlossen ist. In der im bestromten Zustand vorliegenden Betätigungsstellung des Kompressorsteuerventils 38 ist die Steuerdruckleitung 39 des Kompressors 31 mit einer an den zweiten Leitungszweig 33b der Hauptdruckleitung 33 angeschlossenen Steuerdruckleitung 37 verbunden und damit druckführend, wodurch der Kompressor 31 abgeschaltet und/oder die interne Trennkupplung geöffnet wird.
Bei förderndem Kompressor 31 kann die bekannte Trocknungseinrichtung 2 wahlweise in einem ersten Förderbetrieb oder in einem zweiten Förderbetrieb betrieben werden. Im ersten Förderbetrieb strömt Druckluft von dem Fördereingang 3 in Förderrichtung über die Eingangsleitung 7, die erste Trocknerleitung 12 und die Ausgangsleitung 18 an den Förderausgang 4. Im zweiten Förderbetrieb strömt Druckluft von dem Fördereingang 3 in Förderrichtung über die Eingangsleitung 7, die zweite Trocknerleitung 13 und die Ausgangsleitung 18 an den Förderausgang 4.
Im ersten Förderbetrieb, bei dem der geförderten Druckluft durch die erste Trocknereinheit 14 Feuchtigkeit entzogen wird, befindet sich das erste Umschaltventil 8 in seiner Ruhestellung, und das zweite Umschaltventil 9 ist in seine Betätigungsstellung umgeschaltet. Im zweiten Förderbetrieb, bei dem der geförderten Druckluft durch die zweite Trocknereinheit 15 Feuchtigkeit entzogen wird, ist das erste Umschaltventil 8 in seine Betätigungsstellung umgeschaltet, und das zweite Umschaltventil 9 befindet sich in seiner Ruhestellung.
Unabhängig davon, ob gerade ein Förderbetrieb stattfindet oder der Kompressor 31 abgeschaltet ist, kann die Trocknungseinrichtung 2 zudem wahlweise in einem ersten Regenerationsbetrieb oder in einem zweiten Regenerationsbetrieb betrieben werden. Im ersten Regenerationsbetrieb strömt Druckluft von dem Regenerationseingang 5 entgegen der Förderrichtung über die Regenerationsleitung 19, die zweite Trocknerleitung 13 und die Entlüftungsleitung 10 an den Entlüftungsausgang 6. Im zweiten Regenerationsbetrieb strömt Druckluft von dem Regenerationseingang 5 entgegen der Förderrichtung über die Regenerationsleitung 19, die erste Trocknerleitung 12 und die Entlüftungsleitung 10 an den Entlüftungsausgang 6. Im ersten Regenerationsbetrieb, bei dem die entgegen der Förderrichtung durch die zweite Trocknerleitung 13 strömende Druckluft der zweiten Trocknereinheit 15 Feuchtigkeit entzieht, befindet sich das erste Umschaltventil 8 in seiner Ruhestellung, und das zweite Umschaltventil 9 ist in seine Betätigungsstellung umgeschaltet. Im zweiten Regenerationsbetrieb, bei dem die entgegen der Förderrichtung durch die erste Trocknerleitung 12 strömende Druckluft der ersten Trocknereinheit 14 Feuchtigkeit entzieht, ist das erste Umschaltventil 8 in seine Betätigungsstellung umgeschaltet, und das zweite Umschaltventil 9 befindet sich in seiner Ruhestellung. Somit ist während eines Förderbetriebs der Trocknungseinrichtung 2 der erste Regenerationsbetrieb nur während des ersten Förderbetriebs und der zweite Regenerationsbetrieb nur während des zweiten Förderbetriebs möglich. Bei abgestelltem oder im Leerlauf befindlichem Kompressor 31 sind dagegen wechselweise beide Regenerationsbetriebe möglich.
Das Vorsteuerventil 25 des ersten Umschaltventils 8, das Regenerationsventil 35 und das Kompressorsteuerventil 38 werden über jeweils eine elektrische Steuerleitung 41, 42, 43 von einer elektronischen Steuereinheit 40 (ECU) angesteuert, in der Informationen, wie zum Beispiel die Dauer vorangegangener Förder- und Regenerationsbetriebe, die über Drucksensoren vor und nach den Trocknereinheiten 14, 15 erfassten Druckdifferenzen, und die über Feuchtigkeitssensoren in den Ausgangsabschnitten 12b, 13b der Trocknerleitungen 12, 13 oder in der Ausgangsleitung erfassten Feuchtigkeitsgrade der getrockneten Druckluft, erfasst und für die Ansteuerung dieser gerade genannten drei Schaltventile 25, 35, 38 ausgewertet.
In 1 ist eine erste Ausführungsform einer die Merkmale der Erfindung aufweisenden Trocknungseinrichtung 2.1 einer Druckluftversorgungsanlage 1 schematisch dargestellt, die im Vergleich zu der bekannten Trocknungseinrichtung 2 gemäß 4 um eine zwischen den beiden Ausgangsabschnitten 12b, 13b der beiden Trocknerleitungen 12, 13 angeordnete Verbindungsleitung 44 ergänzt ist. In der Verbindungsleitung 44 ist ein schaltbares Drosselventil 45 angeordnet, über das die Ausgangsabschnitte 12b, 13b der beiden Trocknerleitungen 12, 13 wechselweise gedrosselt miteinander verbindbar oder gegeneinander absperrbar sind.
Das Drosselventil 45 ist als ein druckgesteuertes 2/2-Wege-Schaltventil ausgebildet, dessen Steuereingang 47 entgegengesetzt wirksam zu einer Ventilfeder 46 angeordnet und über eine Steuerdruckleitung 48 sowie über die Regenerationsleitung 19 an den Regenerationseingang 5 angeschlossen ist. Das Drosselventil 45 ist in der steuerdrucklosen Ruhestellung geöffnet und in der über das Regenerationsventil 35 mit einem Steuerdruck beaufschlagten Betätigungsstellung geschlossen. Um nach dem Abstellen des Kompressors 31 eine Entlüftung der Förderleitung 32 zu bewirken, muss somit nur der Regenerationseingang 5 durch das Abschalten des Regenerationsventils 35 drucklos geschaltet werden.
In 1a ist die Entlüftung der Förderleitung 32 des Kompressors 31 über einen ersten Entlüftungsweg veranschaulicht, die nach einem ersten Förderbetrieb über die erste Trocknerleitung 12 zur Anwendung kommt. Wie es in 1a durch die dort eingezeichneten Richtungspfeile 49a bis 49f verdeutlicht ist, verläuft der erste Entlüftungsweg von dem Fördereingang 3 über die Eingangsleitung 7, die erste Trocknerleitung 12 (in Förderrichtung), die Verbindungsleitung 44, die zweite Trocknerleitung 13 (entgegen der Förderrichtung), die Entlüftungsleitung 10 und den Schalldämpfer 11 zum Entlüftungsausgang 6. Das Vorsteuerventil 25 und das erste Umschaltventil 8 befinden sich in ihrer Ruhestellung, so dass die Förderleitung 32 des Kompressors 31 über die Eingangsleitung 7 mit dem Eingangsabschnitt 12a der ersten Trocknerleitung 12 verbunden ist. Das zweite Umschaltventil 9 befindet sich in seiner Betätigungsstellung, so dass der Eingangsabschnitt 13a der zweiten Trocknerleitung 13 über die Entlüftungsleitung 10 und den Schalldämpfer 11 mit dem Entlüftungsausgang 6 verbunden ist. Das Drosselventil 45 ist geöffnet, so dass die Ausgangsabschnitte 12b, 13b der beiden Trocknerleitungen 12, 13 gedrosselt miteinander verbunden sind. Falls sich die zweite Trocknerleitung 13 vor dem Abschalten des Kompressors 31 im Regenerationsbetrieb befunden hat, wurde das Regenerationsventil 35 zeitnah mit dem Abschalten des Kompressors 31 zum Öffnen des Drosselventils 45 ebenfalls abgeschaltet.
Die Entlüftung der Förderleitung 32 über den geschilderten ersten Entlüftungsweg findet so lange statt, bis der in dem Ausgangsabschnitt 12b der ersten Trocknerleitung 12 vorliegende Druck auf einen Schaltdruck von etwa 1,5 bar bis 2,0 bar abgesunken ist, bei dem das zweite Umschaltventil 9 in seine Ruhestellung umgeschaltet und somit der Eingangsabschnitt 13a der zweiten Trocknerleitung 13 von der Entlüftungsleitung 10 getrennt und mit der Eingangsleitung 7 verbunden wird. Während eines ersten Förderbetriebs über die erste Trocknerleitung 12 kann über den ersten Entlüftungsweg auch eine alternative Regeneration der zweiten Trocknereinheit 15 erfolgen, bei welcher der dafür verwendete Regenerationsluftstrom dem Ausgangsabschnitt 12b der ersten Trocknerleitung 12 entnommen wird.
In 1b ist eine Entlüftung der Förderleitung 32 des Kompressors 31 über einen zweiten Entlüftungsweg veranschaulicht, die nach einem zweiten Förderbetrieb über die zweite Trocknerleitung 13 zur Anwendung kommt. Wie es in 1b durch die eingezeichneten Richtungspfeile 50a bis 50h verdeutlicht ist, verläuft der zweite Entlüftungsweg von dem Fördereingang 3 über die Eingangsleitung 7, die zweite Trocknerleitung 13 (in Förderrichtung), die Verbindungsleitung 44, die erste Trocknerleitung 12 (entgegen der Förderrichtung), die Entlüftungsleitung 10 und den Schalldämpfer 11 zum Entlüftungsausgang 6. Das zweite Umschaltventil 9 befindet sich dabei in seiner Ruhestellung, so dass die Förderleitung 32 des Kompressors 31 über die Eingangsleitung 7 mit dem Eingangsabschnitt 13a der zweiten Trocknerleitung 13 verbunden ist. Das Vorsteuerventil 25 und das erste Umschaltventil 8 befinden sich in ihrer Betätigungsstellung, so dass der Eingangsabschnitt 12a der ersten Trocknerleitung 12 über die Entlüftungsleitung 10 und den Schalldämpfer 11 mit dem Entlüftungsausgang 6 verbunden ist. Das Drosselventil 45 ist hierbei geöffnet, so dass die Ausgangsabschnitte 12b, 13b der beiden Trocknerleitungen 12, 13 gedrosselt miteinander verbunden sind. Falls sich die erste Trocknerleitung 12 vor dem Abschalten des Kompressors 31 im Regenerationsbetrieb befunden hat, wurde das Regenerationsventil 35 zeitnah mit dem Abschalten des Kompressors 31 zum Öffnen des Drosselventils 45 ebenfalls abgeschaltet.
Die Entlüftung der Förderleitung 32 über den zweiten Entlüftungsweg findet so lange statt, bis das Vorsteuerventil 25 abgeschaltet wird und damit das erste Umschaltventil 8 in seine Ruhestellung zurückkehrt, wodurch der Eingangsabschnitt 12a der ersten Trocknerleitung 12 von der Entlüftungsleitung 10 getrennt und mit der Eingangsleitung 7 verbunden wird. Während eines zweiten Förderbetriebs über die zweite Trocknerleitung 13 kann über den zweiten Entlüftungsweg auch eine alternative Regeneration der ersten Trocknereinheit 14 erfolgen, bei welcher der dafür verwendete Regenerationsluftstrom dem Ausgangsabschnitt 13b der zweiten Trocknerleitung 13 entnommen wird.
In 2 ist ein typischer Betriebsverlauf der Trocknungseinrichtung 2.1 gemäß 1 in Form mehrerer Zeitdiagramme dargestellt. In Teil a) von 2 sind mit durchgezogener Linie der zeitliche Verlauf des Förderdruckes p_DL(t) in dem Ausgangsabschnitt 12b, 13b der jeweils im Förderbetrieb befindlichen Trocknerleitung 12, 13 sowie mit der strichpunktierten Linie der zeitliche Verlauf des Summenfeuchtigkeitsgehalts H_ΣADC(t) der beiden Trocknereinheiten 14, 15 dargestellt. In Teil b) von 2 ist zeitlich zugeordnet der Schaltzustand SC_SVC des Kompressorsteuerventils 38 abgebildet, wobei der nicht betätigte Schaltzustand, der dem eingeschalteten Kompressor 31 entspricht, mit dem Wert 0 und der betätigte Schaltzustand, der dem abgeschalteten Kompressor 31 entspricht, mit dem Wert 1 bezeichnet ist. In Teil c) von 2 ist der Schaltzustand SV_SVR des Regenerationsventils 35 abgebildet, wobei der nicht betätigte Schaltzustand, der einem drucklosen Regenerationseingang 5 entspricht, mit dem Wert 0 und der betätigte Schaltzustand, der einem druckführenden Regenerationseingang 5 entspricht, mit dem Wert 1 bezeichnet ist.
Zum Zeitpunkt t1 beginnt mit dem Schaltzustand SC_SVC = 0 des Kompressorsteuerventils 38 ein Förderbetrieb, beispielsweise ein erster Förderbetrieb über die erste Trocknerleitung 12, und mit dem Schaltzustand SC_SVR = 1 des Regenerationsventils 35 ein zweiter Regenerationsbetrieb über die zweite Trocknerleitung 13. Durch die Betätigung des Regenerationsventils 35 wird auch das in der Verbindungsleitung 44 angeordnete Drosselventil 45 in seine geschlossene Betätigungsstellung umgeschaltet, wodurch die Ausgangsabschnitte 12b, 13b der beiden Trocknerleitungen 12, 13 gegeneinander abgesperrt werden.
Mit Erreichen des Öffnungsdruckes p_CVR in dem Ausgangsabschnitt 12b der ersten Trocknerleitung 12 öffnet das zugeordnete Rückschlagventil 16, so dass der Ausgangsabschnitt 12b der ersten Trocknerleitung 12 mit der Ausgangsleitung 18 verbunden wird und nachfolgend Druckluft über den Förderausgang 4 in die Hauptdruckleitung 33 strömt. Mit Erreichen des Abschaltdruckes p_{C_off} zum Zeitpunkt t2 wird der Kompressor 31 durch das Einschalten des Kompressorsteuerventils 38 abgeschaltet (SC_SVC = 1). Zeitgleich wird das Regenerationsventil 35 abgeschaltet (SC_SVR = 0) und damit einerseits der Regenerationsbetrieb über die zweite Trocknerleitung 13 beendet und andererseits das Drosselventil 45 in seine geöffnete Ruhestellung zurückgeschaltet. Durch das Öffnen des Drosselventils 45 wird nachfolgend die Förderleitung 32 des Kompressors 31 über den ersten Entlüftungsweg gemäß den Richtungspfeilen 49a bis 49f in 1a entlüftet und damit ein nachfolgendes Einschalten des Kompressors 31 vereinfacht, also relativ energie- und verschleißarm gestaltet.
Zum Zeitpunkt t3 beginnt mit dem Abschalten des Kompressorsteuerventils 38 (SC_SVC = 0) und dem dadurch bedingten Einschalten des Kompressors 31 ein weiterer Förderbetrieb über die erste Trocknerleitung 12 sowie mit dem Einschalten des Regenerationsventils 35 (SC_SVR = 1) ein weiterer Regenerationsbetrieb über die zweite Trocknerleitung 13. Aufgrund einer erhöhten Druckluftentnahme der Druckluft-Verbraucherkreise aus der Hauptdruckleitung 33 fördert der Kompressor 31 mit erhöhter Leistung einen größeren Druckluftvolumenstrom, was zu einem starken Anstieg des Feuchtigkeitsgehalts der ersten Trocknereinheit 14 und damit auch des Summenfeuchtigkeitsgehalts H_ΣADC beider Trocknereinheiten 14, 15 führt.
Mit Erreichen der oberen Feuchtigkeitsschwelle H_{ΣADC_h} zum Zeitpunkt t4 wird der Förderbetrieb durch die Betätigung des Vorsteuerventils 25 und das dadurch bedingte Umschalten des ersten Umschaltventils 8 von der ersten Trocknerleitung 12 auf die zweite Trocknerleitung 13 umgeschaltet. Zeitgleich wird auch das Regenerationsventil 35 abgeschaltet (SC_SVR = 0) und damit einerseits der Regenerationsbetrieb über die zweite Trocknerleitung 13 beendet sowie das Drosselventil 45 in seine geöffnete Ruhestellung zurückgeschaltet. Durch das Öffnen des Drosselventils 45 wird nachfolgend die erste Trocknereinheit 14 über den zweiten Entlüftungsweg gemäß den Richtungspfeilen 50a bis 50h in 1b regeneriert.
Um eine intensive und entsprechend schnelle Regeneration der ersten Trocknereinheit 14 zu erreichen, ist der Drosselquerschnitt des Drosselventils 45 deutlich größer als die Drosselquerschnitte der für den normalen Trocknerbetrieb vorgesehenen beiden anderen Drosseln 22, 23 ausgebildet.
Mit Erreichen der unteren Feuchtigkeitsschwelle H_{ΣADC_l} zum Zeitpunkt t5 wird der Förderbetrieb durch das Abschalten des Vorsteuerventils 25 und das dadurch bedingte Umschalten des ersten Umschaltventils 8 in seine Ruhestellung von der zweiten Trocknerleitung 13 auf die erste Trocknerleitung 12 umgeschaltet. Zeitgleich wird auch das Regenerationsventil 35 eingeschaltet (SC_SVR = 1) und damit einerseits die intensive Regeneration der ersten Trocknereinheit 14 über die Verbindungsleitung 44 beendet und eine normale Regeneration der zweiten Trocknereinheit 15 eingeleitet.
Mit Erreichen des Abschaltdruckes p_{C_off} zum Zeitpunkt t6 wird der Kompressor 31 durch das Einschalten des Kompressorsteuerventils 38 wieder abgeschaltet (SC_SVC = 1). Zeitgleich wird auch das Regenerationsventil 35 abgeschaltet (SC_SVR = 0) und damit einerseits der Regenerationsbetrieb über die zweite Trocknerleitung 13 beendet und das Drosselventil 45 in seine geöffnete Ruhestellung zurückgeschaltet. Durch das Öffnen des Drosselventils 45 wird nachfolgend die Förderleitung 32 des Kompressors 31 wieder über den ersten Entlüftungsweg gemäß den Richtungspfeilen 49a bis 49f in 1a entlüftet und damit für ein energie- und verschleißarmes Einschalten des Kompressors 31 vorbereitet.
Zum Zeitpunkt t7 beginnt mit der Schaltstellung SC_SVC = 0 des Kompressorsteuerventils 38 ein erneuter Förderbetrieb über die erste Trocknerleitung 12 und mit SC_SVR = 1 des Regenerationsventils 35 ein normaler Regenerationsbetrieb über die zweite Trocknerleitung 13. Da der von dem Kompressor 31 geförderte Druckluftvolumenstrom relativ gering ist, wird die zweite Trocknereinheit 15 derart stark regeneriert, dass der Summenfeuchtigkeitsgehalt H_ΣADC beider Trocknereinheiten 14, 15 abnimmt.
Mit Erreichen des Abschaltdruckes p_{C_off} zum Zeitpunkt t8 wird der Kompressor 31 durch das Einschalten des Kompressorsteuerventils 38 wieder abgeschaltet (SC_SVC = 1). Zeitgleich wird das Regenerationsventil 35 abgeschaltet (SC_SVR = 0) und damit der Regenerationsbetrieb über die zweite Trocknerleitung 13 beendet sowie das Drosselventil 45 in seine geöffnete Ruhestellung zurückgeschaltet. Durch das Öffnen des Drosselventils 45 wird nachfolgend die Förderleitung 32 des Kompressors 31 wieder über den ersten Entlüftungsweg gemäß den Richtungspfeilen 49a bis 49f in 1a entlüftet und damit erneut für ein energie- und verschleißarmes Einschalten des Kompressors 31 vorbereitet.
In 3 ist eine erfindungsgemäße zweite Ausführungsform einer Trocknungseinrichtung 2.2 einer Druckluftversorgungsanlage 1 schematisch dargestellt, die gegenüber der bekannten Trocknungseinrichtung 2 gemäß 4 ebenfalls um eine zwischen den Ausgangsabschnitten 12b, 13b der beiden Trocknerleitungen 12, 13 angeordnete Verbindungsleitung 44 ergänzt ist. In der Verbindungsleitung 44 ist im Vergleich zu der ersten Ausführungsform der Trocknungseinrichtung 2.1 gemäß 1 jedoch ein anders ausgebildetes schaltbares zweites Drosselventil 51 angeordnet, über das die Ausgangsabschnitte 12b, 13b der beiden Trocknerleitungen 12, 13 wechselweise gedrosselt miteinander verbindbar oder gegeneinander absperrbar sind.
Dieses zweite Drosselventil 51 ist als ein druckgesteuertes 2/2-Wege-Schaltventil mit zwei Druckrückführungen 54a, 54b aus den beiden Abschnitten 44a, 44b der Verbindungsleitung 44 ausgebildet, dessen Steuereingang 53 gleichsinnig wirksam zu der Ventilfeder 52 und entgegengesetzt wirksam zu den Steuereingängen der Druckrückführungen 54a, 54b angeordnet sowie über die Steuerdruckleitung 48 sowie die Regenerationsleitung 19 an den Regenerationseingang 5 angeschlossen ist. Das in 3 dargestellte zweite Drosselventil 51 befindet sich im steuerdrucklosen sowie in einem mit einem Steuerdruck beaufschlagten Zustand in der geschlossenen Ruhestellung und in einem mit einem ausreichend hohen Schaltdruck in einer der beiden Druckrückführungen 54a, 54b vorliegenden Zustand in der geöffneten Schaltstellung.
Um nach dem Abstellen des Kompressors 31 eine Entlüftung der Förderleitung 32 zu bewirken, muss somit nur der Regenerationseingang 5 durch das Abschalten des Regenerationsventils 35 drucklos geschaltet werden und in einem Ausgangsabschnitt 12b, 13b einer der beiden Trocknerleitungen 12, 13 ein ausreichend hoher Schaltdruck vorliegen, was nach einem längeren Förderbetrieb vor dem Abschalten des Kompressors 31 üblicherweise der Fall ist. Im Vergleich zu der Ausführungsform des ersten Drosselventils 45 gemäß 1 wird durch die vorliegende Ausführung des in 3 gezeigten zweiten Drosselventils 51 verhindert, dass bei einem erneuten ersten Förderbetrieb bei zu frühem Umschalten des zweiten Umschaltventils 9 in seine Betätigungsstellung dem Ausgangsabschnitt 12b der ersten Trocknerleitung 12 ungewollt Druckluft entnommen und an den Entlüftungsausgang 6 gefördert wird.
In 3a ist eine Entlüftung der Förderleitung 32 des Kompressors 31 über den ersten Entlüftungsweg veranschaulicht, die nach einem ersten Förderbetrieb über die erste Trocknerleitung 12 zur Anwendung kommt. Wie es in 2a durch die eingezeichneten Richtungspfeile 49a bis 49f verdeutlicht ist, entspricht der erste Entlüftungsweg der Trocknungseinrichtung 2.2 mit den Schaltstellungen der betreffenden drei Steuerungsventile 8, 9, 25 demjenigen der Trocknungseinrichtung 2.1 gemäß 1a. Aufgrund eines ausreichend hohen Schaltdruckes in dem Ausgangsabschnitt 12b der ersten Trocknerleitung 12 ist das zweite Drosselventil 51 geöffnet, so dass die Ausgangsabschnitte 12b, 13b der beiden Trocknerleitungen 12, 13 gedrosselt miteinander verbunden sind.
Falls sich die zweite Trocknerleitung 13 vor dem Abschalten des Kompressors 31 im Regenerationsbetrieb befunden hat, wurde das Regenerationsventil 35 zeitnah mit dem Abschalten des Kompressors 31 zum Öffnen des Drosselventils 51 ebenfalls abgeschaltet.
Die Entlüftung der Förderleitung 32 über den ersten Entlüftungsweg findet so lange statt, bis der in dem Ausgangsabschnitt 12b der ersten Trocknerleitung 12 vorliegende Druck auf einen Schaltdruck von etwa 1,5 bis 2,0 bar abgesunken ist, bei dem das zweite Umschaltventil 9 und das zweite Drosselventil 51 in ihre Ruhestellungen umgeschaltet werden, so dass der Eingangsabschnitt 13a der zweiten Trocknerleitung 13 von der Entlüftungsleitung 10 getrennt sowie mit der Eingangsleitung 7 verbunden wird, und die Ausgangsabschnitte 12b, 13b der beiden Trocknerleitungen 12, 13 gegeneinander abgesperrt werden. Während eines ersten Förderbetriebs über die erste Trocknerleitung 12 kann über den ersten Entlüftungsweg auch eine alternative Regeneration der zweiten Trocknereinheit 15 erfolgen, bei welcher der dafür verwendete Regenerationsluftstrom dem Ausgangsabschnitt 12b der ersten Trocknerleitung 12 entnommen wird.
In 3b ist eine Entlüftung der Förderleitung 32 des Kompressors 31 über den zweiten Entlüftungsweg veranschaulicht, die nach einem zweiten Förderbetrieb über die zweite Trocknerleitung 13 zur Anwendung kommt. Wie es in 2b durch die eingezeichneten Richtungspfeile 50a bis 50h verdeutlicht ist, entspricht der zweite Entlüftungsweg der Trocknungseinrichtung 2.2 mit den Schaltstellungen der betreffenden drei Steuerungsventile 8, 9, 25 demjenigen der Trocknungseinrichtung 2.1 gemäß 1b. Aufgrund eines ausreichend hohen Schaltdruckes in dem Ausgangsabschnitt 13b der zweiten Trocknerleitung 13 ist das zweite Drosselventil 51 geöffnet, so dass die Ausgangsabschnitte 12b, 13b der Trocknerleitungen 12, 13 gedrosselt miteinander verbunden sind.
Falls sich die erste Trocknerleitung 12 vor dem Abschalten des Kompressors 31 im Regenerationsbetrieb befunden hat, wurde das Regenerationsventil 35 zeitnah mit dem Abschalten des Kompressors 31 zum Öffnen des zweiten Drosselventils 51 ebenfalls abgeschaltet.
Die Entlüftung der Förderleitung 32 über den zweiten Entlüftungsweg findet so lange statt, bis der in dem Ausgangsabschnitt 13b der zweiten Trocknerleitung 13 vorliegende Druck auf einen Schaltdruck von etwa 1,5 bis 2,0 bar abgesunken ist, bei dem das zweite Drosselventil 51 in seine Ruhestellung umgeschaltet wird und damit die Ausgangsabschnitte 12b, 13b der beiden Trocknerleitungen 12, 13 gegeneinander abgesperrt werden. Während eines zweiten Förderbetriebs über die zweite Trocknerleitung 13 kann über den zweiten Entlüftungsweg auch eine alternative Regeneration der ersten Trocknereinheit 14 erfolgen, bei welcher der dafür verwendete Regenerationsluftstrom dem Ausgangsabschnitt 13b der zweiten Trocknerleitung 13 entnommen wird.
Bezugszeichenliste

1: Druckluftversorgungsanlage
2: Trocknungseinrichtung (bekannte Ausführung)
2.1: Trocknungseinrichtung (erste Ausführungsform)
2.2: Trocknungseinrichtung (zweite Ausführungsform)
3: Fördereingang
4: Förderausgang
5: Regenerationseingang
6: Entlüftungsausgang
7: Eingangsleitung
7a: Erster Leitungszweig von Eingangsleitung 7
7b: Zweiter Leitungszweig von Eingangsleitung 7
8: Erstes Umschaltventil
9: Zweites Umschaltventil
10: Entlüftungsleitung
10a: Erster Leitungszweig von Entlüftungsleitung 10
10b: Zweiter Leitungszweig von Entlüftungsleitung 10
11: Schalldämpfer
12: Erste Trocknerleitung
12a: Eingangsabschnitt von Trocknerleitung 12
12b: Ausgangsabschnitt von Trocknerleitung 12
13: Zweite Trocknerleitung
13a: Eingangsabschnitt von Trocknerleitung 13
13b: Ausgangsabschnitt von Trocknerleitung 13
14: Erste Trocknereinheit
15: Zweite Trocknereinheit
16: Erstes Rückschlagventil
17: Zweites Rückschlagventil
18: Ausgangsleitung
19: Regenerationsleitung
19a: Erster Leitungszweig von Regenerationsleitung 19
19b: Zweiter Leitungszweig von Regenerationsleitung 19
20: Erstes Rückschlagventil
21: Zweites Rückschlagventil
22: Erste Drossel
23: Zweite Drossel
24: Steuerdruckleitung
25: Vorsteuerventil
26: Erste Steuerdruckleitung
27: Zweite Steuerdruckleitung
28: Druckbegrenzungsventil
29: Zweiter Fördereingang
30: Zweite Eingangsleitung
31: Kompressor
32: Förderleitung
33: Hauptdruckleitung
33a: Erster Leitungszweig von Hauptdruckleitung 33
33b: Zweiter Leitungszweig von Hauptdruckleitung 33
34: Mehrkreis-Schutzventil
35: Regenerationsventil
36: Rückflussleitung
37: Steuerdruckleitung
38: Kompressorsteuerventil
39: Dritte Steuerdruckleitung
40: Elektronische Steuereinheit, ECU
41: Erste Elektrische Steuerleitung
42: Zweite Elektrische Steuerleitung
43: Dritte Elektrische Steuerleitung
44: Verbindungsleitung
44a: Erster Leitungsabschnitt von Verbindungsleitung 44
44b: Zweiter Leitungsabschnitt von Verbindungsleitung 44
45: Erstes Drosselventil
46: Ventilfeder des Drosselventils 45
47: Steuereingang des Drosselventils 45
48: Steuerdruckleitung
49a–49f: Richtungspfeile
50a–50h: Richtungspfeile
51: Zweites Drosselventil
52: Ventilfeder des Drosselventils 51
53: Steuereingang des Drosselventils 51
54a, 54b: Druckrückführung
H_ΣADC: Summenfeuchtigkeitsgehalt
H_{ΣADC_h}: Obere Feuchtigkeitsschwelle
H_{ΣADC_l}: Untere Feuchtigkeitsschwelle
p_CVR: Öffnungsdruck von Rückschlagventil 16, 17
p_{C_off}: Abschaltdruck von Kompressor 31
P_DL: Förderdruck im Eingangsabschnitt 12b bzw. im Ausgangsabschnitt 13b
SC_SVC: Schaltzustand von Kompressorsteuerventil 38
SC_SVR: Schaltzustand von Regenerationsventil 35

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3244414 A1 [0004]
DE 102010031306 B4 [0005, 0006]
DE 102013011785 A1 [0007, 0028]

Claims

Trocknungseinrichtung (2.1, 2.2) einer Druckluftversorgungsanlage eines Fahrzeugs, mit einem Fördereingang (3), einem Förderausgang (4), einem Regenerationseingang (5) und einem Entlüftungsausgang (6) sowie mit zwei parallelen Trocknerleitungen (12, 13), die jeweils eine Trocknereinheit (14, 15) aufweisen, bei welcher die Trocknereinheiten (14, 15) über mindestens ein Umschaltventil (8, 9) wechselweise zwischen einem Förderbetrieb, in dem Druckluft von dem Fördereingang (3) in einer Förderrichtung über die jeweilige Trocknerleitung (12, 13), ein zugeordnetes Rückschlagventil (16, 17) und eine Ausgangsleitung (18) an den Förderausgang (4) strömt, und einem Regenerationsbetrieb, in dem Druckluft von dem Regenerationseingang (5) entgegen der Förderrichtung über die jeweilige Trocknerleitung (12, 13) an den Entlüftungsausgang (6) strömt, umschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entlüftung einer an den Fördereingang (3) angeschlossenen Förderleitung (32) eines Kompressors (31) eine Verbindungsleitung (44) zwischen den Ausgangsabschnitten (12b, 13b) der beiden Trocknerleitungen (12, 13) angeordnet ist, und dass in der Verbindungsleitung (44) ein schaltbares Drosselventil (45, 51) angeordnet ist, mittels dem die Ausgangsabschnitte (12b, 13b) der beiden Trocknerleitungen (12, 13) wechselweise gedrosselt miteinander verbindbar oder gegeneinander absperrbar sind.
Trocknungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Drosselventil (45) als ein druckgesteuertes 2/2-Wege-Schaltventil ausgebildet ist, dessen Steuereingang (47) über eine Steuerdruckleitung (48) an den Regenerationseingang (5) angeschlossen ist, und das in der steuerdrucklosen Ruhestellung geöffnet sowie in der mit einem Steuerdruck beaufschlagten Betätigungsstellung geschlossen ist.
Trocknungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Drosselventil (51) als ein druckgesteuertes 2/2-Wege-Schaltventil mit zwei Druckrückführungen (54a, 54b) aus zwei Abschnitten (44a, 44b) der Verbindungsleitung (44) ausgebildet ist, dessen Steuereingang (53) gleichsinnig wirksam zu einer Ventilfeder (52) und entgegengesetzt wirksam zu den Steuereingängen der beiden Druckrückführungen (54a, 54b) angeordnet sowie über eine Steuerdruckleitung (48) an den Regenerationseingang (5) angeschlossen ist, und dass das schaltbare Drosselventil (51) in der steuerdrucklosen und in der mit einem Steuerdruck beaufschlagten Ruhestellung geschlossen sowie in der bei Vorliegen eines ausreichend hohen Schaltdruckes in einer der beiden Druckrückführungen (54a, 54b) einnehmbaren Schaltstellung geöffnet ist.
Trocknungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselquerschnitt des schaltbaren Drosselventils (45, 51) deutlich größer als die Drosselquerschnitte von weiteren Drosseln (22, 23) ausgebildet ist, die jeweils zwischen dem Regenerationseingang (5) und den Ausgangsabschnitten (12b, 13b) der Trocknerleitungen (12, 13) angeordnet sind.