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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lufttrocknervorrichtung für ein pneumatisches Bremssystem eines Nutzfahrzeugs, aufweisend einen Einlass zur Zuführung von komprimierter Luft, einen Trockenanschluss zur Verbindung mit einer Druckluftspeichereinrichtung und einen Auslass zum Ablassen von Luft. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Bremssystem mit einer derartigen Lufttrocknervorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb der Lufttrocknervorrichtung.
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Elektronisch gesteuerte Lufttrocknervorrichtung für pneumatische Bremssysteme weisen eine Luftauslasseinrichtung, beispielsweise in Form eines Ablasskolbens auf. Über den Ablasskolben kann Druckluft aus der Lufttrocknervorrichtung, insbesondere aus einer Druckluftversorgungsleitung, die an einem Einlass der Lufttrocknervorrichtung angeschlossen ist und die Druckluft von einer Luftverdichtereinrichtung, beispielsweise einem Kompressor, liefert, in die Umgebung abgelassen werden. Mittels eines Rückschlagventils wird verhindert, dass auch Druckluft aus Teilen des Bremssystems, beispielsweise aus einem Bremskreis, entweicht.
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Über ein weiteres Magnetventil ist eine Regeneration eines in der Lufttrocknervorrichtung enthaltenen Trockenmittels steuerbar. Wenn der Ablasskolben geöffnet ist, kann getrocknete Luft aus einem Bremskreis über eine Düse entspannt, durch das Trockenmittel geführt und durch die Luftauslasseinrichtung nach außen geführt werden.
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Während der Regeneration wird auch der Druck in der Luftverdichtereinrichtung und in den Zuleitungen abgebaut. Nach der Regeneration muss der Druck zunächst wieder neu aufgebaut werden.
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Vor diesem Hintergrund beruht die Erfindung auf der Aufgabe, eine Effizienz einer Lufttrocknervorrichtung und eines Regenerationsvorgangs zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch eine Lufttrocknervorrichtung gemäß Anspruch 1, durch ein Bremssystem gemäß Anspruch 5 und ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Aufgabe wird durch eine Lufttrocknervorrichtung für ein pneumatisches Bremssystem eines Nutzfahrzeugs gelöst, die einen Einlass zur Zuführung von komprimierter Luft, einen Trockenanschluss zur Verbindung mit einer Druckluftspeichereinrichtung, einen Auslass zum Ablassen von Luft, eine Lufttrocknereinrichtung, aufweisend eine Nassseite und eine mit dem Trockenanschluss verbundene Trockenseite, eine steuerbare Luftauslasseinrichtung zur Steuerung eines Luftstroms von der Nassseite durch den Auslass und eine steuerbare Lufteinlasseinrichtung zur Steuerung eines Luftstroms durch den Einlass zu der Nassseite aufweist.
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Durch die steuerbare Lufteinlasseinrichtung kann die Zufuhr von Druckluft aus der Luftverdichtereinrichtung unterbunden werden. Auch wenn mittels der Luftauslasseinrichtung große Teile der Lufttrocknervorrichtung, beispielsweise zur Regeneration der Lufttrocknereinrichtung, entlüftet werden, bleibt der Druck an dem Einlass erhalten. Sobald die Luftauslasseinrichtung wieder geschlossen ist, kann die Lufteinlasseinrichtung geöffnet werden und so die Lufttrocknervorrichtung wieder befüllt werden. Dabei ist die für die Befüllung aufzuwendende Energie und Zeit reduziert, da lediglich Teile der Lufttrocknervorrichtung und nicht auch die Luftverdichtereinrichtung und die Zuleitungen dazu entleert wurden. Dadurch wird weniger Energie für die Befüllung benötigt und das System ist schneller wieder voll einsatzfähig. Somit ist die Effizienz der Lufttrocknervorrichtung und des Regenerationsvorgangs verbessert.
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In weiteren Ausführungsformen weist die Lufttrocknervorrichtungeine Steuereinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, die Lufttrocknervorrichtung mittels Steuerung der Lufteinlasseinrichtung, der Luftauslasseinrichtung und des Trockenanschlusses wahlweise in einen von wenigstens zwei Zuständen zu versetzen, wobei ein erster Zustand ein Lufttrocknerzustand und ein zweiter Zustand ein Regenerationszustand ist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, in dem Regenerationszustand die Lufteinlasseinrichtung so zu steuern, dass kein Luftstrom durch den Einlass zu der Nassseite fließt.
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Die Effizienzvorteile sind mittels der Steuereinrichtung besonders einfach und günstig nutzbar.
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In weiteren Ausführungsformen weist der Trockenanschluss einen ersten Anschlusspfad zum Ausleiten von Luft aus der Lufttrocknervorrichtung in die Druckluftspeichereinrichtung und einen zweiten Anschlusspfad zum Einleiten von Luft aus der Druckluftspeichereinrichtung in die Lufttrocknervorrichtung auf, wobei in jedem der Anschlusspfade eine Rückschlagventileinrichtung angeordnet ist und wobei in dem zweiten Anschlusspfad eine steuerbare Ventileinrichtung angeordnet ist.
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Für den Regelbetrieb als Lufttrockner ist somit ein separater erster Anschlusspfad gegenüber dem für den Regenerationsbetrieb vorgesehenen zweiten Anschlusspfad vorgesehen. Dies vereinfacht den Aufbau des Trockenanschlusses, da für jeden Anschlusspfad nur eine Betriebsart und Fließrichtung berücksichtigt werden muss.
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In weiteren Ausführungsformen ist die Druckluftspeichereinrichtung Teil des Bremskreises.
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Da ein pneumatischer Bremskreis gewöhnlich eine Druckluftspeichereinrichtung aufweist, kann diese für die Regeneration der Lufttrocknervorrichtung mitbenutzt werden. Dies vereinfacht den Aufbau weiter.
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Die Aufgabe wird des Weiteren durch ein Bremssystem, aufweisend eine Luftverdichtereinrichtung, einen Bremskreis und eine Lufttrocknervorrichtung der hier beschriebenen Art gelöst.
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Dadurch, dass die verwendete Lufttrocknervorrichtung die Effizienz des Regenerationsvorgangs wie oben beschrieben erhöht wird auch die Effizienz des gesamten Bremssystems verbessert.
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Die Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zum Betrieb der Lufttrocknervorrichtung mit den folgenden Schritten gelöst: Schließen der Lufteinlasseinrichtung; Öffnen der Luftauslasseinrichtung; Steuern des Trockenanschlusses derart, dass in der Druckluftspeichereinrichtung gespeichert Druckluft durch den Trockenanschluss in die Lufttrocknervorrichtung geleitet wird.
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Durch das Schließen der Lufteinlasseinrichtung wird der Luftdruck in dem Einlass und den Zuleitungen von einer Luftverdichtereinrichtung erhalten. Dadurch ist nach einem Ende eines Regenerationsvorgangs kein energieaufwändiger vollständiger Druckaufbau nötig. Somit wird die Effizienz des Betriebs der Lufttrocknervorrichtung verbessert.
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In weiteren Ausführungsformen sind die folgenden Schritte vorgesehen: Steuern des Trockenanschlusses derart, dass Druckluft durch den Trockenanschluss die Druckluftspeichereinrichtung einleitbar ist; Schließen der Luftauslasseinrichtung; Öffnen der Lufteinlasseinrichtung.
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Hierdurch wird besonders effizient nach einem Regenerationsvorgang auf den Normalbetrieb, also auf den Lufttrocknerzustand, zurückgewechselt.
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In weiteren Ausführungsformen des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Trockenanschluss eine steuerbare Ventileinrichtung zum Ausleiten von Druckluft aus der Druckluftspeichereinrichtung in die Lufttrocknervorrichtung aufweist, wobei in dem Schritt Steuern des Trockenanschlusses die Ventileinrichtung geöffnet oder geschlossen wird.
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Dies ist eine besonders einfach zu erhaltende Möglichkeit, den Trockenanschluss zu steuern.
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In weiteren Ausführungsformen des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Luftverdichtereinrichtung abgeschaltet ist, während die Lufttrocknervorrichtung in dem Regenerationszustand ist und/oder während die Lufteinlasseinrichtung geschlossen ist.
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Dadurch wird weitere Energie während eines Regenerationsvorgangs eingespart und die Effizienz des Verfahrens weiter erhöht.
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In weiteren Ausführungsformen des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Luftverdichtereinrichtung durch ein Steuersignal abgeschaltet wird, während die Lufttrocknervorrichtung in dem Regenerationszustand ist und/oder während die Lufteinlasseinrichtung geschlossen ist.
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Hierdurch wird die Energieersparnis steuerbar. Darüber hinaus wird die Zuverlässigkeit erhöht, da der Kompressor nur abgeschaltet wird, wenn er tatsächlich nicht verwendet werden soll.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den beigefügten Figuren lediglich schematisch dargestellt sind. Es zeigen im Einzelnen:
- 1 ein Blockschaltbild einer Lufttrocknervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 ein Blockschaltbild der Lufttrocknervorrichtung aus 1 während sich die Lufttrocknervorrichtung in einem Lufttrocknerzustand befindet;
- 3 ein Blockschaltbild der Lufttrocknervorrichtung aus 1 während sich die Lufttrocknervorrichtung in einem Regenerationszustand befindet und
- 4 ein Blockschaltbild einer Lufttrocknervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Eine in 1 gezeigte Lufttrocknervorrichtung 10 weist einen Einlass 12 zur Zuführung von komprimierter Luft, einen Trockenanschluss 14 zur Verbindung mit einer Druckluftspeichereinrichtung 18 und einen Auslass 16 zum Ablassen von Luft auf. Darüber hinaus weist die Lufttrocknervorrichtung 10 eine Lufttrocknereinrichtung 20 auf, die eine Nassseite 22 und eine Trockenseite 24, die mit dem Trockenanschluss 14 verbunden ist, aufweist. Darüber hinaus weist die Lufttrocknervorrichtung 10 eine steuerbare Luftauslasseinrichtung 26 zur Steuerung eines Luftstroms von der Nassseite 22 durch den Auslass 16 und eine steuerbare Lufteinlasseinrichtung 28 zur Steuerung eines Luftstroms durch den Einlass 12 zu der Nassseite 22 auf. Eine Steuereinrichtung 30 zur Steuerung der Druckluftspeichereinrichtung 18, der Luftauslasseinrichtung 26 und der Lufteinlasseinrichtung 28 ist ebenfalls vorgesehen.
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An dem Einlass 12 ist eine Luftverdichtereinrichtung, beispielsweise ein Kompressor 32, angeschlossen. Die Lufttrocknervorrichtung 10 kann insbesondere in zwei Zuständen betrieben werden. In einem ersten Zustand, der ein Lufttrocknerzustand ist, wird komprimierte Luft von dem Einlass 12 durch die Lufteinlasseinrichtung 28 und die Lufttrocknereinrichtung 20 in die Druckluftspeichereinrichtung 18 geleitet. Auf dem Weg durch die Lufttrocknereinrichtung 20 von der Nassseite 22 zur Trockenseite 24 wird die komprimierte Luft getrocknet, so dass trockene Luft in die Druckluftspeichereinrichtung 18 geleitet wird.
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In einem zweiten Zustand, der ein Regenerationszustand ist, wird komprimierte Luft aus der Druckluftspeichereinrichtung 18 durch die Lufttrocknervorrichtung 20 und die Luftauslasseinrichtung 26 zu dem Auslass 16 geführt und dort abgelassen. Auf dem Weg durch die Lufttrocknervorrichtung 20 regeneriert die Luft ein in der Lufttrocknereinrichtung 20 enthaltenes Trockenmittel.
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Die beiden Zustände können beispielsweise dadurch ermöglicht werden, dass die Lufteinlasseinrichtung 28 eine Ventileinrichtung, beispielsweise ein Wegeventil, aufweist, das ohne weitere Ansteuerung geöffnet ist (normally open) und dass die Luftauslasseinrichtung 26 eine Ventileinrichtung, beispielsweise ein Wegeventil, aufweist, das ohne weitere Ansteuerung geschlossen ist (normally closed). Darüber hinaus kann die Druckluftspeichereinrichtung 18 beispielsweise steuerbar derart ausgestaltet sein, dass, sie Druckluft entweder aufnehmen oder abgeben kann. Einrichtungen, die dies ermöglichen, können beispielsweise auch an dem Trockenanschluss 14 angeordnet sein.
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In einer Ausführungsform, deren Lufttrocknerzustand in 2 gezeigt ist, ist beispielsweise die Lufteinlasseinrichtung 28 geöffnet, die Luftauslasseinrichtung 26 geschlossen und die Steuereinrichtung 30 steuert den Trockenanschluss 14 und/oder die Druckluftspeichereinrichtung 18 derart, dass die Druckluftspeichereinrichtung 18 Druckluft aufnimmt.
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In einer Ausführungsform, deren Regenerationszustand in 3 gezeigt ist, steuert beispielsweise die Steuereinrichtung 30 die Lufteinlasseinrichtung 28 so an, dass diese geschlossen ist, und steuert die Luftauslasseinrichtung 26 so an, dass diese geöffnet ist. Darüber hinaus steuert die Steuereinrichtung 30 den Trockenanschluss 14 und/oder die Druckluftspeichereinrichtung 18 derart, dass diese Druckluft durch den Trockenanschluss 14 liefert.
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Der Trockenanschluss 14 kann in weiteren Ausführungsformen, von denen eine beispielhaft in 4 gezeigt ist, beispielsweise an ein die Druckluftspeichereinrichtung 18 aufweisendes Bremssystem 118 angeschlossen sein. Darüber hinaus können beispielsweise in dem Trockenanschluss 14 weitere Einrichtungen, beispielsweise Rückschlagventile, Steuerventile oder Düsen angeordnet sein. Der Trockenanschluss 14 kann beispielsweise über mehrere Verbindungen an das Bremssystem 118 angeschlossen sein, die jeweils unterschiedliche Einrichtungen aufweisen.
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In diesen Ausführungsformen kann die Lufteinlasseinrichtung 28 beispielsweise eine steuerbare Ventileinrichtung, beispielsweise ein 2/2-Wegeventil mit Durchfluss-Nullstellung oder ein Turbo-Cut-Off-Ventil (TCOV) aufweisen. Des Weiteren kann die Luftauslasseinrichtung 26 beispielsweise eine steuerbare Ventileinrichtung, beispielsweise ein 2/2-Wegeventil mit Sperr-Nullstellung aufweisen.
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Des Weiteren sind in dem Trockenanschluss 14 beispielsweise ein erster Anschlusspfad 36 zum Ausleiten von Luft aus der Lufttrocknervorrichtung 10 in die Druckluftspeichereinrichtung 18 bzw. hier das Bremssystem 118 und beispielsweise ein zweiter Anschlusspfad 38 zum Einleiten von Luft aus der Druckluftspeichereinrichtung 18 bzw. dem Bremssystem 118 in die Lufttrocknervorrichtung 10 angeordnet. In dem ersten Anschlusspfad 36 ist beispielsweise ein Rückschlagventil 40 angeordnet, das Luft nur in Richtung der Druckluftspeichereinrichtung 18 strömen lässt. In dem zweiten Anschlusspfad 38 ist beispielsweise ein Rückschlagventil 42 angeordnet, das Luft nur in Richtung der Lufttrocknervorrichtung 10 strömen lässt. Darüber hinaus ist in dem zweiten Anschlusspfad 38 beispielsweise eine Düseneinrichtung 44 angeordnet.
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Die Steuereinrichtung 30 weist in dieser Ausführungsform beispielsweise eine Ventileinrichtung 34 auf, die einen Luftstrom durch den zweiten Anschlusspfad 38 steuert. Durch die Ausrichtung der Rückschlagventile 40, 42 kann normalerweise nur Druckluft in die Druckluftspeichereinrichtung 18 strömen. Durch die Ventileinrichtung 34 ist es möglich, Druckluft aus der Druckluftspeichereinrichtung 18 durch den zweiten Anschlusspfad 38 in die Lufttrocknervorrichtung 10 zurückzuleiten. Von dem zweiten Anschlusspfad 38 zweigt eine Steuerleitung 46 zur Steuerung der Luftauslasseinrichtung 26 und der Lufteinlasseinrichtung 28 ab.
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Ein Verfahren zum Betrieb der Lufttrocknervorrichtung 10 kann, insbesondere zum Einleiten einer Regeneration, also beispielsweise zum Umschalten auf den Regenerationszustand, die folgenden Schritte aufweisen: in einem ersten Schritt wird die Ventileinrichtung 34 angesteuert, so dass in der Druckluftspeichereinrichtung 18 gespeicherte Druckluft durch den Trockenanschluss 14, insbesondere über den zweiten Anschlusspfad 38, in die Lufttrocknervorrichtung 10 geleitet wird. In einem zweiten Schritt wird die Lufteinlasseinrichtung 28 geschlossen, beispielsweise mittels einer Ansteuerung der Lufteinlasseinrichtung 28 über die Steuerleitung 46. In einem dritten Schritt wird die Luftauslasseinrichtung 26 geöffnet, beispielsweise mittels einer Ansteuerung der Luftauslasseinrichtung 26 über die Steuerleitung 46. Diese Schritte können auch im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden.
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Ein Verfahren zum Betrieb der Lufttrocknervorrichtung 10 kann, insbesondere zum Beenden des Regenerationszustands, also beispielsweise zum Übergang in den Lufttrocknerzustand, die folgenden Schritte aufweisen: in einem ersten Schritt wird die Ventileinrichtung 34 angesteuert, so dass der zweite Anschlusspfad 38 für die in der Druckluftspeichereinrichtung 18 gespeicherte Druckluft gesperrt ist. In einem zweiten Schritt wird die Luftauslasseinrichtung 26 geschlossen, beispielsweise dadurch, dass der Druck in der Steuerleitung 46 abfällt. In einem dritten Schritt wird die Lufteinlasseinrichtung 28 geöffnet, beispielsweise dadurch, dass der Druck in der Steuerleitung 46 abfällt. Diese Schritte können auch im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden.
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Die Luftauslasseinrichtung 26 und die Lufteinlasseinrichtung 28 sowie die Ventileinrichtung 34 sind beispielsweise druckluftgesteuert, können aber in weiteren Ausführungsformen auch jeweils anders, beispielsweise elektrisch angesteuert sein. Beispielsweise können die Luftauslasseinrichtung 26, die Lufteinlasseinrichtung 28 und/oder die Ventileinrichtung 34 als Magnetventile ausgebildet sein.
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In weiteren Ausführungsformen kann die Luftverdichtereinrichtung 32 beispielsweise durch die Steuereinrichtung 30 mittels eines beispielsweise elektischen Signals abgeschaltet werden, während die Lufttrocknervorrichtung 10 in dem Regenerationszustand ist und/oder während die Lufteinlasseinrichtung 28 geschlossen ist. Die Steuereinrichtung 30 kann beispielsweise auch mittelbar dieses Abschalten veranlassen, beispielsweise durch Ansteuerung eines steuerbaren Schützes oder eines Magnetventils.
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Die Luftauslasseinrichtung 26 zusammen mit dem Auslass 16 kann auch beispielsweise als Ablasskolben bezeichnet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lufttrocknervorrichtung
- 12
- Einlass
- 14
- Trockenanschluss
- 16
- Auslass
- 18
- Druckluftspeichereinrichtung
- 20
- Lufttrocknereinrichtung
- 22
- Nassseite
- 24
- Trockenseite
- 26
- Luftauslasseinrichtung
- 28
- Lufteinlasseinrichtung
- 30
- Steuereinrichtung
- 32
- Kompressor (Luftverdichtereinrichtung)
- 34
- Ventileinrichtung
- 36
- erster Anschlusspfad
- 38
- zweiter Anschlusspfad
- 40
- Rückschlagventil
- 42
- Rückschlagventil
- 44
- Düseneinrichtung
- 46
- Steuerleitung