DE112005002633T5

DE112005002633T5 - Verbesserter Lufttrockner

Info

Publication number: DE112005002633T5
Application number: DE112005002633T
Authority: DE
Inventors: Andrew Morley Blackwood; Ignitius Morley Milomo; Mark Morley Paling
Original assignee: Wabco Automotive UK Ltd
Current assignee: Wabco Automotive UK Ltd
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2025-11-03
Also published as: CN101044047B; CN101044047A; US7727313B2; US20090038476A1; DE112005002633B4; GB0424480D0; WO2006048640A1

Abstract

Lufttrockner für ein Fahrzeugdruckluftsystem, wobei der Lufttrockner einen Körper und einen Trockenmittelkanister aufweist, wobei der Körper einen Einlass zur Aufnahme von Luft von einer Druckluftquelle, einen Auslass zur Luftzufuhr an ein Fahrzeugdruckluftsystem, einen Durchspülauslass und einen Regenerationseinlass zur Aufnahme eines regenerativen Luftstroms von einem Fahrzeugdruckluftsystem aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper des Weiteren mit einer ein Coalescermittel enthaltenden Kammer versehen ist, die zwischen dem Einlass und dem Trockenmittelkanister angeordnet ist, und einem Umgehungsventil, das zwischen der Kammer und dem Durchspülauslass angeordnet ist, wobei das Coalescermittel und das Umgehungsventil derart angeordnet sind, dass durch den Einlass eintretende Luft im Normalbetrieb vor Erreichen des Trockenmittels erst das Coalescermittel durchströmt und während der Regenerierung des Trockenmittels ein Teil des Regenerationsstroms das Coalescermittel durchströmt und der Rest des Regenerationsstroms über ein Umgehungsventil am Coalescermittel vorbeifließt, und dadurch, dass die Kammer und das Coalescermittel vollkommen im Lufttrocknerkörper untergebracht sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lufttrockner für Fahrzeuge und insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, einen zur Verwendung bei einem Druckluftbremssystem eines Straßenfahrzeugs geeigneten Lufttrockner.
Das Vorhandensein eines Geräts zur Lufttrocknung, nachstehend kurz als Lufttrockner bezeichnet, in Fahrzeugdruckluftsystemen ist wohlbekannt. Dabei ist der Lufttrockner üblicherweise zwischen einer Druckluftquelle, zum Beispiel einem Kompressor, und einem Vorratsbehälter angeordnet. Der Lufttrockner weist ein Trockenmittelmaterial auf, zum Beispiel ein feuchtigkeitsadsorbierendes Material wie Silikagel, das der vom Kompressor zugeführten Luft Feuchtigkeit entzieht, um eine Ablagerung der Feuchtigkeit stromabwärts im Fahrzeugdruckluftsystem zu verhindern, wo sie dann im Laufe der Zeit zu Schäden an Bauelementen des Druckluftsystems führen kann. Um bezüglich der Feuchtigkeitsansammlung im Trockenmittelmaterial Abhilfe zu schaffen, wird der Lufttrockner periodisch mit Trockenluft aus dem Vorratsbehälter zur Atmosphäre hin durchspült. Das Durchspülen des Trockenmittels erfolgt üblicherweise während Ruheperioden des Kompressors, in denen keine größeren Trockenluftmengen vom Behälter angefordert werden. Das Trockenmittelmaterial ist üblicherweise in einem nachstehend als Kartusche bezeichneten abnehmbaren Kanister vorgesehen, der lösbar am Lufttrockner angebracht ist. Aufgrund der sich im Laufe der Zeit vermindernden Leistung des Trockenmittelmaterials wird die Kartusche periodisch ausgewechselt.
Es ist nicht unbekannt, dass die vom Kompressor zugeführte Druckluft ein Dunstschleier aus äußerst feinen Öltröpfchen enthält. Diese Öltröpfchen entstehen aus dem im Kompressor vorhandenen Schmieröl infolge des Hubs des Kompressors. Der Öldunst durchströmt üblicherweise den Lufttrockner und lagert sich anschließend im Vorratsbehälter ab oder verläuft weiter stromabwärts zum Fahrzeugdruckluftsystem. Obwohl auf diese Weise abgelagertes Öl mit weitaus geringerer Wahrscheinlichkeit zu vergleichbaren Schäden an Bauteilen des Druckluftsystems führt wie sie durch Feuchtigkeit verursacht werden, kann die Ablagerung von Öl dennoch im Laufe der Zeit zu Problemen wie beispielsweise der Verengung von engen Passagen in Bauteilen des Druckluftsystems, dem Zerfall von Elastomerdichtungen und der Degradation von im Druckluftsystem vorhandenen, nicht-ölbasierten Schmiermitteln führen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Lufttrockner mit der Zielsetzung einer Verhinderung der Übertragung von Öl durch ihn hindurch bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Lufttrockner für ein Fahrzeugdruckluftsystem bereitgestellt, wobei der Lufttrockner einen Körper und einen Trockenmittelkanister aufweist, wobei der Körper mit einem Einlass zur Aufnahme von Luft von einer Druckluftquelle, einem Auslass zum Zuführen von Luft an ein Fahrzeugdruckluftsystem, einem Durchspülauslass und einem Regenerationseinlass zum Empfang eines regenerativen Luftstroms vom Fahrzeugdruckluftsystem versehen ist, wobei der Körper weiterhin mit einer Kammer mit einem darin enthaltenen Coalescermittel versehen ist, welche zwischen dem Einlass und dem Trockenmittelkanister vorgesehen ist, sowie mit einem Umgehungsventil, das zwischen der Kammer und dem Durchspülauslass vorgesehen ist, wobei das Coalescermittel und das Umgehungsventil derart angeordnet sind, dass über den Einlass eintretende Luft im Normalbetrieb vor Erreichen des Trockenmittels erst das Coalescermittel durchfließt und während der Regeneration des Trockenmittels ein Teil des Regenerationsstroms durch das Coalescermittel strömt und der Rest des Regenerationsstroms über das Umgehungsventil am Coalescermittel vorbeiströmt, wobei die Kammer und das Coalescermittel vollkommen innerhalb des Körpers des Lufttrockners vorgesehen sind.
Durch das Vorsehen des Umgehungsventils wird sichergestellt, dass die gesamte während des Normalbetriebs in den Lufttrockner einströmende Flüssigkeit vor Erreichen des Trockenmittels erst durch das Coalescermittel hindurch geleitet wird, während ein Aufteilen des Regenerationsstroms derart ermöglicht wird, dass ein Teil des Stroms in umgekehrter Richtung durch das Coalescermittel geleitet wird, während der Rest des Regenerationsstroms am Coalescermittel vorbeigeleitet wird.
Das Umgehungsventil weist vorzugsweise ein Ventilelement auf, das – indem der Fluidstrom über den Einlass in den Lufttrockner eintritt – in eine geschlossene Stellung gedrängt wird, wodurch das Strömen von Fluid durch das Ventil verhindert wird. Das Umgehungsventil kann einen Strömungskanal mit einem darin enthaltenen beweglichen Ventilelement aufweisen. Bei einer derartigen Ausführungsform kann der Strömungskanal mit einem Sitz versehen sein und das Ventilelement kann zwischen einer Stellung, in der es Kontakt zum Sitz hat, und einer Stellung, in der es vom Sitz beabstandet ist, hin und her bewegbar sein. Der Strömungskanal mit Ventilelement kann derart ausgelegt sein, dass sich das Ventilelement bei bestimmten Betriebsbedingungen unter Schwerkrafteinwirkung aus der Sitzstellung heraus bewegen kann. Das Ventilelement kann eine diskrete Komponente umfassen, die vom Strömungskanal getrennt und in diesem frei bewegbar ist. Alternativ kann das Ventilelement so eingezwängt sein, dass es sich innerhalb eines Teils des Strömungskanals bewegt. Zum Beispiel kann das Ventilelement an einer Anbindung hängen oder zwischen passend konfigurierten Anschlägen angeordnet sein.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Ventilelement in Form eines flexiblen Elements vorhanden sein. Bei einer derartigen Ausführungsform kann das flexible Element mit einem proximalen Abschnitt, der an einem Merkmal des Trocknerkörpers befestigt ist, und einem beweglichen distalen Abschnitt versehen sein. Bei einer derartigen Ausführungsform kann das flexible Element in einem unteren Abschnitt der Kammer zwischen dem Coalescermittel und dem Boden- oder Unterteil der Kammer angeordnet sein. Selbstverständlich sind verschiedene Anordnungen des Umgehungsventils möglich.
Die Kammer kann ferner eine Ölwanne aufweisen, die mit dem Coalescermittel verbunden ist. Die Ölwanne dient zum Auffangen von aus dem eintretenden, in die Kartusche strömenden Luftstrom entfernter Flüssigkeit. Vorzugsweise befindet sich die Ölwanne in der Nähe des Umgehungsventils, so dass ein durch das Ventil hindurch geleiteter Durchspülstrom jedwede in der Ölwanne enthaltene Flüssigkeit mit sich nimmt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Kammer zwei Ölwannen aufweisen, die jeweils auf der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite des Coalescermittels angeordnet sind. Das Coalescermittel ist vorzugsweise zylinderförmig. Vorzugsweise ist das Coalescermittel aus der Kammer herausnehmbar. Bei einer derartigen Ausführungsform ist die Kammer mit einer abnehmbaren Abdeckung bzw. Deckel versehen, um Zugang zu und ein Herausnehmen bzw. Einsetzen des Coalescermittels zu ermöglichen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Coalescermittel zwischen dem Deckel und einer Wand der Kammer festgehalten.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Körper für einen Lufttrockner für ein Fahrzeugdruckluftsystem vorgesehen, wobei der Lufttrocknerkörper eine Befestigungsanordnung für einen Trockenmittelkanister aufweist, der Körper des Weiteren mit einem Einlass zur Aufnahme von Luft von einer Druckluftquelle, einem Auslass zur Luftzufuhr an ein Fahrzeugdruckluftsystem, einem Durchspülauslass und einem Regenerationseinlass zur Aufnahme eines regenerativen Luftstroms vom Fahrzeugluftsystem versehen ist, wobei der Körper ferner eine Kammer mit einem Coalescermittel aufweist, die zwischen dem Einlass und der Befestigungsanordnung für den Trockenmittelkanister angeordnet ist, und ein Umgehungsventil, das zwischen der Kammer und dem Durchspülauslass angeordnet ist, wobei das Coalescermittel und das Umgehungsventil derart angeordnet sind, dass über den Einlass eintretende Luft im Normalbetrieb das Coalescermittel durchströmt, ehe es einen an der Befestigungsanordnung vorgesehenen Trockenmittelkanister erreicht, und während der Regeneration des Trockenmittels ein Teil des Regenerationsflusses das Coalescermittel durchströmt und der Rest des Regenerationsflusses über das Umgehungsventil am Coalescermittel vorbeiströmt, wobei die Kammer und das Coalescermittel vollständig im Inneren des Lufttrocknerkörpers vorgesehen sind.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Ventil mit einem kugelförmigen Ventilelement und einem eine Öffnung umgebenden Ventilsitz bereitgestellt, wobei das Ventilelement zwischen einer ersten Stellung, in der es den Sitz kontaktiert und die Öffnung verschließt, und einer zweiten Stellung, in der es vom Sitz beabstandet ist und somit die Öffnung aufmacht, hin und her bewegbar ist, wobei das Ventilelement innerhalb einer Kammer mit einem Einlass, einem Auslass und einem Flussumleitmittel zwischen dem Einlass und dem Auslass versehen ist, wobei der Einlass an eine Druckluftquelle anschließbar ist, so dass ein über den Einlass in die Kammer eintretender und auf das Flussumleitmittel auftreffender Luftstrom bewirkt, dass sich das Ventilelement in die erste Stellung bewegt und darin verbleibt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Flussumleitmittel derart angeordnet, dass ein von dort vom Einlass zum Auslass verlaufender Luftstrom eine Drehung des Ventilelements bewirkt. Bei einer derartigen Ausführungsform ist das Flussumleitmittel vorzugsweise derart ausgelegt, dass der Luftstrom tangential über einen Teil der Oberfläche des Ventilelements geleitet wird. Das Flussumleitmittel kann durch ein Merkmal definiert sein, welches an einer Oberfläche der Kammer vorhanden ist. Das Flussumleitmittel kann durch ein Merkmal des Unterteils der Kammer definiert sein. Das Merkmal kann einen Ausläufer des Unterteils umfassen. Der Ausläufer kann durch ein am Unterteil angebrachtes Element oder durch Verformung zumindest eines Teils des Unterteils definiert sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ausläufer durch einen Abschnitt des Unterteils definiert, der konvex in die Kammer hineinragt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kammer und der Sitz derart angeordnet, dass sich bei einer Unterbrechung des Luftstroms an den Kammereinlass das Ventilelement unter Schwerkrafteinwirkung aus der ersten in die zweite Stellung bewegt. Das Ventilelement ist vorzugsweise aus leichtem Kunststoffmaterial hergestellt. Das Ventilelement kann porös sein, um in dem über den Einlass in die Kammer eintretenden Luftstrom enthaltene Flüssigkeitströpfchen vorbestimmter Natur, beispielsweise Öl, aufnehmen und festhalten zu können.
Es folgt nunmehr eine Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht eines Lufttrockners gemäß vorliegender Erfindung;
2 eine Querschnittsansicht des Trockners, bei der ein Regenerationsfluss angezeigt wird;
3 eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform eines Trockners gemäß vorliegender Erfindung; und
4 eine Querschnittsansicht eines Kugelventils.
Die Figuren zeigen einen allgemein mit 10 bezeichneten Lufttrockner für ein Fahrzeug. Der Lufttrockner umfasst dabei im Wesentlichen einen Körper 12 und eine Trockenmittelkartusche 14. Dabei ist der Körper 12 mit einem Einlass 16, der an eine Druckluftquelle wie einen Kompressor angeschlossen werden kann, einem Auslass 18, der an einen System-Vorratsbehälter angeschlossen werden kann, einem Systemschutzventil 20 und einem Durchspülventil 22, das in einer Durchspülöffnung 23 des Körpers angeordnet ist, versehen. Der Körper 12 ist des Weiteren mit einer Regenerationsöffnung 24 versehen, die an einen Regenerationsbehälter angeschlossen werden kann, und einer Regelöffnung 26, die zur Aktivierung des Durchspülventils 22 an eine Druckluftquelle angeschlossen werden kann. Die Trockenmittelkartusche 14 ist von herkömmlicher Art und enthält eine Trockenmittelmatrix 48, die ein feuchtigkeitsadsorbierendes Material umfasst, zum Beispiel Silikagelpellets. Die Trockenmittelkartusche 14 wird über eine lösbare Verbindung 50 lösbar mit dem Körper 12 verbunden gehalten.
Bei dieser Verbindung 50 kann es sich beispielsweise um einen Gewindeanschluss handeln.
In einem oberen Abschnitt des Körpers 12 ist eine ringförmige Kammer 28 mit einem Einlass 30, einem Auslass 32 und einem Umgehungsventil 34 vorgesehen. Der Einlass 16 des Lufttrockners steht über einen Kanal 29 des Körpers 12 mit dem Einlass 30 der Kammer in Verbindung. Der Auslass 32 ist in einer Abdeckung 36 vorgesehen, die derart auf den Körper 12 passt, dass sie die ringförmige Kammer 28 größtenteils umschließt. In der Kammer 28 ist ein Öl-Coalescerelement 38 vorgesehen, das zwischen dem Einlass 30 und dem Auslass 32 angeordnet ist. Das Umgehungsventil 34 ist an der Auslassseite des Elements 38 vorgesehen und ist zwischen der ringförmigen Kammer 28 und einem Abflusskanal 40 positioniert, wobei es in Fluidverbindung sowohl mit dem Einlass 16 des Körpers als auch mit der über dem Durchspülventil 22 vorgesehenen Ölwanne 42 steht. Das Umgehungsventil 34 ist in einem Kanal 35 vorgesehen, der zwischen der Kammer 28 und dem Kanal 29 verläuft, und weist ein kugelförmiges Ventilelement 44 und einen Ventilsitz 46 auf. Das Ventilelement 44 lässt sich durch Anlegen eines Differenzdrucks über das Ventil 34 in Kontakt mit dem Sitz 46 bringen bzw. aus dem Kontakt mit dem Sitz 46 herausbewegen. Eine ausführliche Beschreibung des Betriebs des Umgehungsventils 34 ist nachstehend unter Bezugnahme auf 4 angegeben. In Fällen, in denen das Ventilelement 44 vom Sitz 46 gelöst ist, wird es durch das Vorhandensein eines gerundeten Ausläufers 37 am Kanal 29 am Austritt aus dem Kanal 35 gehindert. Der Kanal 35 ist mit mehreren Durchbrechungen 39 in dessen unterem Abschnitt versehen, die bei vom Sitz 46 gelös ten Ventilelement 44 eine Fluidleitung durch den Kanal 35 und um das Ventilelement 44 herum ermöglichen.
Am Unterteil der Kammer 28 sind eine innere Ölwanne 65 und eine äußere Ölwanne 66 vorgesehen. Die Begriffe "innere" und "äußere" beziehen sich dabei auf die Längsachse des Trockners 10. Die Ölwannen 65, 66 sind zur Aufnahme von Flüssigkeit vorgesehen, die dem in den Trockner 10 eintretenden Luft entzogen wurde, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben ist. Unter bestimmten Betriebsbedingungen des Trockners 10 kann sich die innere Ölwanne 65 über das Umgehungsventil 34 und in den Kanal 39 entleeren, ehe sie sich in die Ölwanne 42 des Durchspülventils hinein entleert. Die äußere Ölwanne 66 kann sich ebenfalls unter bestimmten Betriebsbedingungen des Trockners 10 in die Ölwanne 42 des Durchspülventils hinein entleeren.
Das Element 38 umfasst ein ringförmiges Rohr aus Filtermaterial 41, das von einer perforierten Hülle 43 getragen wird. Bei einer derartigen Ausführungsform kann das Element 38 modular aufgebaut sein, um ein Wechseln des Filtermaterials 41 zu erleichtern. Bei einer derartigen Ausführungsform kann die Hülle 43 als lasttragendes Element wirken, das im Gebrauch von der Trockenmittelkartusche 14 durch die Abdeckung 36 hindurch an das Element 38 angelegte Kraft überträgt. Natürlich kann auch ein alternatives Mittel zum Fixieren des Elements 38 innerhalb der Kammer 28 verwendet werden, zum Beispiel kann die Abdeckung 36 am Körper 12 angeschraubt werden. Das Element 38 kann bei alternativen Ausführungsformen mit einer Mehrzahl von Hüllen 43 versehen sein, zum Beispiel kann das Filtermaterial 41 sandwichartig von inneren und äußeren Hüllen 43 umgeben sein.
Das Filtermaterial 41 kann mehrere Schichten eines porösen Materials umfassen und ist derart konfiguriert, dass es sowohl Flüssigkeitströpfchen, beispielsweise Öl und Wasser, zu größeren Einheiten zusammenführt als auch in den Körper 12 eintretenden Feinstaub festhält. Das Filtermaterial weist vorzugsweise auch eine Schicht mit Dochtwirkung auf, die zum Ausleiten von Flüssigkeit unter Schwerkrafteinwirkung aus dem Filtermaterial 41 beiträgt. Zur Bewältigung von Feinstaub kann der Lufttrockner 10 zusätzlich mit einem Vorfilter versehen sein, der sich zwischen dem Einlass 16 des Lufttrockners und dem Kompressor befindet. Dieser Vorfilter kann mit dem Coalescerelement 38 verbunden sein, zum Beispiel, indem dieses eine Schicht aus Filtermaterial umfasst, das an der radial äußeren Seite des Elements 38 vorgesehen ist. Das Element 38 ist mit Endabdichtungen 52, 54 versehen, die das Strömen von Flüssigkeit um die Enden des Elements 38 herum verhindern. Dabei können die Dichtungen 52, 54 von jeder geeigneten Art sein, beispielsweise Elastomer-O-Ringdichtungen oder zusammendrückbare Gummidichtungen. Die Enddichtungen 52, 54 können von der radialen Art sein.
Das Durchspülventil 22 weist ein Ventilelement 56 und einen Sitz 58 auf. Das Ventilelement 56 ist mit einem Kolbenteil 60 versehen, der in einem zylindrischen Abschnitt 62 des Körpers 12 aufgenommen wird, welcher sich in Fluidverbindung mit der Regelöffnung 26 befindet. Das Ventilelement 56 wird durch eine Feder 64 in Kontakt mit dem Sitz 58 gedrängt. Durch Einleitung von Druckluft an die Regelöffnung 26 lässt sich das Ventilelement 56 vom Sitz 58 weg bewegen, um das Durchspülventil 22 an die Atmosphäre zu öffnen. Das System schutzventil 20 ermöglicht einen in einer Richtung fließenden Strom zwischen dem Lufttrockner 10 und dem System-Vorratsbehälter. Das Systemschutzventil 20 verhindert einen Druckverlust im System-Vorratsbehälter für den Fall, dass die Trockenmittelkartusche undicht ist oder entfernt wird.
Es folgt nunmehr eine Beschreibung des Normalbetriebs des Lufttrockners 10 unter Bezugnahme auf 1. Der Luftverlaufsweg vom Einlass 16 an den Auslass 18 ist darin durch Pfeile angedeutet. Einströmender feuchter Luft- und Öldunst vom Kompressor wird am Einlass 16 aufgenommen und über den Kammereinlass 30 in die ringförmige Kammer 28 eingeleitet. Beim Schließen des Durchspülventils 22 baut sich ein Staudruck in der Ölwanne 42 und im Abflusskanal 40 auf, durch den das Ventilelement 44 des Umgehungsventils 34 gegen den Ventilsitz 46 gedrängt wird, wodurch das Umgehungsventil 34 geschlossen wird. Beim Verlauf durch das Filtermaterial des Elements 38 wird ein erheblicher Teil jedweden Öldunsts aus dem Luftstrom entfernt. Das Filtermaterial hat die Wirkung, dass es den Öldunst durch Zusammenführen der den Dunst bildenden einzelnen Tröpfchen zu größeren Tropfeneinheiten entfernt, welche nicht von dem das Element 38 durchfließenden Luftstrom getragen werden. Diese größeren Tröpfchen werden entweder am oder vom Filtermaterial festgehalten oder laufen aus dem Filtermaterial an periphere Ölwannen 65, 66 ab, die im Bodenteil der ringförmigen Kammer 28 auf jeder Seite des Elements 38 vorgesehen sind. Vorteilhafterweise dient das Filtermaterial des Weiteren dazu, einen Teil der in der einströmenden Luft enthaltenen Feuchtigkeit auf eine ähnliche Art durch Zusammenführen von Tropfen zu größeren Einheiten zu entziehen. Wie beim Öldunst werden auch hier die Wassertröpfchen in der einströmenden Luft zu größeren Tropfen zusammengeführt und im Filtermaterial festgehalten oder an die Ölwannen 65, 66 abgeleitet.
Die äußere Ölwanne dient auch zur Aufnahme und zum Festhalten von im eintretenden Luftstrom mitgeführten Flüssigkeitströpfchen, die infolge des Verlaufs des Luftstroms durch Rohre zwischen dem Kompressor und dem Lufttrockner 10 kondensiert sind, Flüssigkeitströpfchen, die an der äußeren Wand 27 der Kammer 28 kondensieren, Flüssigkeitströpfchen, die infolge der Richtungsänderungen des Luftstroms beim Eintritt in den Lufttrockner und Erreichen des Kammereinlasses 30 freigesetzt werden, und Flüssigkeitströpfchen, die infolge von Geschwindigkeitsänderungen des Luftstroms beim Eintritt in den Trockner 10 vom einströmenden Luftstrom abgeschieden werden.
Beim Verlauf durch das Element 38 kommt es beim eintretenden Luftstrom zu einem leichten Druckabfall. Dieser Druckabfall bewirkt wiederum, dass es zu einem Druckgefälle über dem Ventilelement 44 des Umgehungsventils 34 zwischen dem Kanal 29 und der inneren Ölwanne 65 kommt und stellt sicher, dass das Ventilelement 44 am Sitz verbleibt und das Umgehungsventil 34 geschlossen bleibt. Nach dem Verlauf durch das Element 38 wird die nunmehr im Wesentlichen ölfreie Luft durch den Kammerauslass 32 hindurch und in die Trockenmittelkartusche 14 hinein geleitet. Die Luft durchströmt dann die Trockenmittelmatrix 48, woraufhin im Wesentlichen die gesamte Restfeuchtigkeit entzogen wird. Nachdem die Luft die Trockenmittelmatrix 48 durchströmt hat, tritt sie erneut in den Körper 12 ein, wobei sie durch das Schutzventil 20 und über den Auslass 18 heraus an den System-Vorratsbehälter verläuft.
Bei Unterbrechung der Luftzufuhr vom Kompressor, zum Beispiel bei Erreichen eines Solldrucks im System-Vorratsbehälter, fällt natürlich auch das Druckgefälle über dem Umgehungsventilelement 44 weg. Das Ventilelement 44 kann sich somit unter Schwerkrafteinwirkung vom Ventilsitz 46 wegbewegen, wodurch das Ventil geöffnet wird. Es versteht sich somit, dass in der inneren Ölwanne 65 festgehaltene Flüssigkeit über das Umgehungsventil 34 und in den Abflusskanal 40 ablaufen kann, ehe es schließlich die Ölwanne 42 über dem Durchspülventilelement 56 erreicht. In der äußeren Ölwanne 66 auf der Einlassseite der Kammer 28 festgehaltene Flüssigkeit kann durch den Kammereinlass 30 an den Abflusskanal 40 zur Ölwanne 42 des Durchspülventils abfließen. Während längerer Perioden, bei denen keine Luft vom Kompressor zugeführt wird, können Flüssigkeitströpfchen, die im und/oder am Filtermaterial des Coalescerelements 38 festgehalten werden, an die Ölwannen 65, 66 abfließen, ehe sie an die Ölwanne 42 des Durchspülventils verlaufen.
Wie es in den obigen einleitenden Absätzen beschrieben wurde, muss das Trockenmittelmaterial der Kartusche 14 von Zeit zu Zeit mit Trockenluft regeneriert werden, um zu verhindern, dass es sich mit Feuchtigkeit sättigt und dadurch wirkungslos wird. Der regenerative Trockenluftstrom durch den Lufttrockner hindurch ist in 2 durch Pfeile angedeutet. Ein trockener Regenerations luftstrom tritt über die Regenerationsöffnung 24 in den Lufttrockner ein. Der Regenerationsstrom wird durch den Körper 12 hindurch an die Trockenmittelkartusche 14 geleitet, woraufhin er durch die Trockenmittelmatrix 48 verläuft und die dorthin mitgeführte Feuchtigkeit daraus entfernt. Die nunmehr feuchte Regenerationsluft kehrt dann über den Kammerauslass 32 zum Körper 12 zurück, woraufhin sie sich in zwei Ströme teilt. Ein erster Strom verläuft dabei durch das Umgehungsventil 34 und in den Abflusskanal 40, während der zweite Strom über den Kammereinlass 30 durch das Coalescerelement 38 und in den Abflusskanal 40 strömt. Es versteht sich, dass der erste Strom jedwede in der inneren Ölwanne 65 vorhandene Flüssigkeit durch das Umgehungsventil 34 hindurch drängt, während der zweite Strom in dem Element 38 festgehaltene Flüssigkeit vorteilhafterweise mit sich nehmen kann und diese zusammen mit jedweder in der äußeren Ölwanne 65 befindlichen Flüssigkeit über den Kammereinlass 30 in den Abflusskanal 40 befördert.
Gleichzeitig mit dem Einsetzen des Regenerationsluftstroms wird ein Regeldruck an die Regelöffnung 26 gelegt, um das Durchspülventil 22 zu öffnen. Der Regeldruck wirkt auf den Kolbenabschnitt 60 des Durchspülventilelements 56, wodurch das Ventilelement dazu veranlasst wird, sich gegen die Kraft der Feder 64 vom Sitz 58 wegzubewegen. Jedwede in der Ölwanne 42 befindliche Flüssigkeit kann somit über das Durchspülventil 22 ab- und aus dem Lufttrockner heraus fließen. Das Durchspülventil 22 bleibt offen, während der Regenerationsstrom durch den Lufttrockner verläuft und somit ein Ausleiten der aus dem Element 38 und der Kammerölwanne 66 entfernten feuchten Luft und Flüssigkeit aus dem Lufttrockner 10 ermöglicht. Nach Abschluss der Regeneration des Trockenmittels wird der an die Regelöffnung 26 angelegte Regeldruck verringert, wodurch sich das Durchspülventil 22 dann schließt, keine Luft mehr an die Regelöffnung 24 zugeführt wird und der Lufttrockner 10 wieder zur Aufnahme von Luft aus dem Kompressor bereit ist.
3 zeigt eine Querschnittsansicht eines allgemein mit 100 bezeichneten Lufttrockners entsprechend einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Komponenten und Merkmale, die diese Ausführungsform mit der unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform gemein hat, tragen auch gleiche Bezugsziffern. Der Lufttrockner von 3 unterscheidet sich von demjenigen der 1 und 2 darin, dass das Umgehungsventil 34 im Gegensatz zu der Kugelventilanordnung ein ringförmiges Ventilelement 102 umfasst. Das Ventilelement 102 ist derart konfiguriert, dass es auf einen Vorsprung 104 passt, welcher in einem unteren Abschnitt der Kammer 28 unter der inneren Ölwanne 65 vorgesehen ist. Das Ventilelement 102 umfasst einen ringförmigen Körper 106 mit einer von diesem weg verlaufenden elastischen Lippe 108. Das Ventilelement 102 wird durch einen Rückhaltering 110 auf dem Vorsprung gehalten. Wie es in 3 zu sehen ist, verläuft die Lippe 108 über den Kanal 35, der zwischen der inneren Ölwanne 65 und dem Kanal 29 verläuft. Die Lippe 108 wirkt im Wesentlichen auf dieselbe Art und Weise wie das unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebene Ventilelement 44 des Trockners 10. Der gesamte eintretende Luftstrom wird über den Einlass 30 in die Kammer 28 hinein geleitet, während ein Teil des Regenerationsstroms durch den Kanal 35 verlaufen darf, wodurch er das Coalescerelement 38 umgeht.
4 zeigt eine Querschnittsansicht eines allgemein mit 200 bezeichneten Ventils gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung. Dabei ähnelt das Ventil 200 dem unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebenen Umgehungsventil 34 des Lufttrockners 10. Das Ventil 200 weist einen ringförmigen Sitz 212 auf, der eine Öffnung 214 umgibt, durch die ein Strömungsweg bereitgestellt wird, sowie ein rundes Ventilelement oder -kugel 216, das bzw. die sich in Kontakt mit dem Sitz 212 und vom Sitz 212 wieder weg bewegen lässt. Die Kugel 216 besteht aus einem Kunststoffmaterial geringer Dichte. 4 zeigt die Kugel 216 in Kontakt mit dem Sitz 212, wodurch die Öffnung 214 blockiert und der Strömungsweg geschlossen ist. Die Kugel 216 ist innerhalb einer Kammer 218 mit einem Bodenteil 220 und einer Wand 222 enthalten. Die Wand 222 ist in ihrem unteren Bereich mit einem Einlass 224 und einem Auslass 226 versehen. Der Sitz 212 und die Öffnung 214 sind in einem oberen Abschnitt der Kammer 218 vorgesehen. Die Breite der Kammer 218 ist größer als der Durchmesser der Kugel 216 und somit ist die Kugel 216 frei innerhalb der Kammer 218 beweglich.
Der Einlass 224 und der Auslass 226 sind kleiner als der Querschnittsdurchmesser der Kugel 216 und somit wird die Kugel 216 innerhalb der Kammer 218 festgehalten. Bei der dargestellten Ausführungsform sind der Sitz 212 und die Öffnung 214 in der Wand 222 integriert, während das Bodenteil 220 der Kammer durch eine separate Komponente definiert ist, die an der Wand- Sitz-Anordnung angesetzt ist. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen von Sitz 212, Bodenteil 220 und Wand 222 für die Kammer 218 möglich. Das Bodenteil 220 ragt konvex in die Kammer 218 hinein und begrenzt somit die Längsbewegung der Kugel 216 innerhalb der Kammer 218 auf den Abstand zwischen dem Scheitel 228 des Bodenteils 220 und dem Sitz 212. Der Kammereinlass 224 ist bezüglich des Bodenteils abgewinkelt, so dass durch diese hindurch strömende Luft an eine Seite 230 des Bodenteils geleitet wird.
Die Kugel 216 kann aufgrund der Luftbewegung durch die Kammer 218 hindurch vom Einlass 224 zum Auslass 226 zum Sitz 212 hin bewegt und mit diesem in Kontakt gebracht werden. Die Kugel 216 lässt sich unter Schwerkrafteinwirkung wieder aus dem Kontakt mit dem Sitz 212 bewegen, wenn der Luftstrom durch die Kammer 218 hindurch vom Einlass 224 zum Auslass 226 aufhört. Eine Bewegung der Kugel 216 vom Sitz 212 weg kann durch die Zufuhr eines unter Druck stehenden Fluids an die Öffnung 214 unterstützt werden.
In dem Fall, dass zwischen dem Einlass 224 und dem Auslass 226 kein Luftstrom fließt, befindet sich die Kugel 216 natürlich in einer vom Sitz 212 wegbewegten Stellung und somit ist die Öffnung 214 offen. Im Anschluss daran über den Einlass 224 in die Kammer 218 eintretende Luft trifft an der Seite 230 des Unterteils 220 auf, wodurch der Luftstrom eine Richtungsänderung erfährt. Die aufgrund dieser Richtungsänderung auftretende Turbulenz führt zu einem leichten Druckanstieg, welcher ausreicht, um die Kugel 216 vom Bodenteil 220 abzuheben und zum Sitz 212 hin zu bewegen. Beim Abheben vom Bo denteil 220 erzeugt die Kugel 216 einen Strömungskanal 232 zwischen ihrer unteren Oberfläche und dem Bodenteil 220, welcher für den Luftstrom einen ungehinderten Verlaufsweg zwischen dem Einlass 224 und dem Auslass 226 darstellt. Durch den fortgesetzten Luftstrom durch den Strömungskanal 232 wird sichergestellt, dass die Kugel 216 gegen den Sitz gedrückt wird und die Öffnung 214 geschlossen wird.
Die Umleitung des Luftstroms durch das Bodenteil 220 und sein anschließendes Weiterströmen durch den Strömungskanal 232 kann dazu führen, dass sich die Kugel 216 wie durch den Pfeil 234 angedeutet dreht. Die Drehung der Kugel 216 auf diese Weise kann eine im Zusammenhang mit wiederholtem Kontakt mit dem Sitz 212 auftretende Abnutzung auf im Wesentlichen die gesamte Oberfläche der Kugel 216 verteilen und kann des Weiteren dazu dienen, Verschmutzungen zu entfernen, die sich möglicherweise während Inaktivitätsperioden des Ventils auf den Oberflächen der Kugel 216 und des Sitzes 212 ablagern. Es versteht sich, dass ein Ventil 200 mit der oben beschriebenen Konfiguration auch an anderen Stellen oder in anderen Orten als einem Lufttrocknerkörper verwendet werden kann, zum Beispiel kann das Ventil auch innerhalb einer Trockenmittelkartusche zum Einsatz kommen.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lufttrockner (10) für ein Fahrzeugdruckluftsystem. Dabei weist der Lufttrockner (10) einen Körper (12) und einen Trockenmittelkanister (14) auf, wobei der Körper (12) über einen Einlass (16) zur Aufnahme von Luft von einer Druckluftquelle, einen Auslass (18) zur Zufuhr von Luft an ein Fahrzeugdruckluftsystem, einen Durchspülauslass und einen Regenerationseinlass (24) zur Aufnahme eines regenerativen Luftstroms vom Fahrzeugdruckluftsystem verfügt. Der Körper (12) ist des Weiteren mit einer Kammer (28) mit einem Coalescermittel (38) versehen, welche zwischen dem Einlass (16) und dem Trockenmittelkanister (14) angeordnet ist, sowie mit einem zwischen der Kammer (28) und dem Durchspülauslass angeordneten Umgehungsventil (34). Das Coalescer-Mittel (38) und das Umgehungsventil (34) sind derart angeordnet, dass durch den Einlass (16) eintretende Luft im Normalbetrieb vor Erreichen des Trockenmittelkanisters (14) erst das Coalescermittel (38) durchläuft und während der Regeneration des Trockenmittels ein Teil des Regenerationsstroms das Coalescermittel (38) durchströmt und der Rest des Regenerationsstroms (38) über das Umgehungsventil (34) am Coalescermittel vorbeiströmt. Die Kammer (28) und das Coalescermittel (38) sind dabei vollständig im Lufttrocknerkörper (12) untergebracht.

Claims

Lufttrockner für ein Fahrzeugdruckluftsystem, wobei der Lufttrockner einen Körper und einen Trockenmittelkanister aufweist, wobei der Körper einen Einlass zur Aufnahme von Luft von einer Druckluftquelle, einen Auslass zur Luftzufuhr an ein Fahrzeugdruckluftsystem, einen Durchspülauslass und einen Regenerationseinlass zur Aufnahme eines regenerativen Luftstroms von einem Fahrzeugdruckluftsystem aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper des Weiteren mit einer ein Coalescermittel enthaltenden Kammer versehen ist, die zwischen dem Einlass und dem Trockenmittelkanister angeordnet ist, und einem Umgehungsventil, das zwischen der Kammer und dem Durchspülauslass angeordnet ist, wobei das Coalescermittel und das Umgehungsventil derart angeordnet sind, dass durch den Einlass eintretende Luft im Normalbetrieb vor Erreichen des Trockenmittels erst das Coalescermittel durchströmt und während der Regenerierung des Trockenmittels ein Teil des Regenerationsstroms das Coalescermittel durchströmt und der Rest des Regenerationsstroms über ein Umgehungsventil am Coalescermittel vorbeifließt, und dadurch, dass die Kammer und das Coalescermittel vollkommen im Lufttrocknerkörper untergebracht sind.
Lufttrockner nach Anspruch 1, wobei das Umgehungsventil ein Ventilelement aufweist, welches von einem über den Einlass in den Lufttrockner eintretenden Fluidstrom in eine geschlossene Stellung gedrängt wird, wodurch ein Strömen von Fluid durch das Umgehungsventil verhindert wird.
Lufttrockner nach Anspruch 2, wobei das Umgehungsventil einen Strömungskanal mit einem darin enthaltenen beweglichen Ventilelement umfasst.
Lufttrockner nach Anspruch 3, wobei der Strömungskanal mit einem Sitz versehen ist und das Ventilelement zwischen einer Stellung, in der es den Sitz berührt, und einer Stellung, in der es vom Sitz beabstandet ist, hin und her bewegt werden kann.
Lufttrockner nach Anspruch 4, wobei der Strömungskanal und das Ventilelement derart angeordnet sind, dass unter bestimmten Betriebsumständen das Ventilelement unter Schwerkrafteinwirkung aus der Sitzstellung heraus bewegt werden kann.
Lufttrockner nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Ventilelement eine Komponente umfasst, die vom Strömungskanal getrennt und frei darin beweglich ist.
Lufttrockner nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Ventilelement derart eingezwängt ist, dass es sich innerhalb eines Abschnitts des Strömungskanal bewegt.
Lufttrockner nach Anspruch 7, wobei das Ventilelement an einer Anbindung befestigt ist.
Lufttrockner nach Anspruch 7, wobei das Ventilelement zwischen passend konfigurierten Anschlägen angeordnet ist.
Lufttrockner nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Ventilelement ein flexibles Element ist.
Lufttrockner nach Anspruch 10, wobei das flexible Element mit einem am Trocknerkörper angebrachten proximalen Abschnitt sowie einem beweglichen Endabschnitt versehen ist.
Lufttrockner nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei das flexible Element in einem unteren Abschnitt der Kammer zwischen dem Coalescermittel und dem Boden der Kammer positioniert ist.
Lufttrockner nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Kammer des Weiteren eine Ölwanne in Verbindung mit dem Coalescermittel aufweist.
Lufttrockner nach Anspruch 13, wobei sich die Ölwanne in der Nähe des Umgehungsventils befindet, so dass der durch das Ventil hindurchgeleitete Durchspülstrom jedwede in der Ölwanne enthaltene Flüssigkeit mit sich nimmt.
Lufttrockner nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei die Kammer mit zwei Ölwannen versehen ist, die jeweils auf der stromaufwärtigen bzw. der stromabwärtigen Seite des Coalescermittels vorgesehen sind.
Lufttrockner nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Coalescermittel zylindrisch ist.
Lufttrockner nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Coalescermittel aus der Kammer herausnehmbar ist.
Lufttrockner nach Anspruch 17, wobei die Kammer mit einer abnehmbaren Abdeckung versehen ist, um Zugang zu und das Herausnehmen bzw. Einsetzen des Coalescermittels zu ermöglichen.
Lufttrockner nach Anspruch 18, wobei das Coalescermittel zwischen der Abdeckung und einem Sitz der Kammer festgehalten wird.
Körper für einen Lufttrockner für ein Fahrzeugdruckluftsystem, wobei der Lufttrocknerkörper eine Anbringungsanordnung für einen Trockenmittelkanister aufweist, wobei der Körper des Weiteren einen Einlass zur Aufnahme von Luft von einer Druckluftquelle, einen Auslass zur Luftzufuhr an ein Fahrzeugdruckluftsystem, einen Durchspülaus lass und einen Regenerationseinlass zur Aufnahme eines regenerativen Luftstroms vom Fahrzeugdruckluftsystem aufweist, wobei der Körper des Weiteren mit einer ein Coalescermittel enthaltenden Kammer versehen ist, die zwischen dem Einlass und der Trockenmittelkanisteranbringung angeordnet ist, und einem Umgehungsventil, das zwischen der Kammer und dem Durchspülauslass angeordnet ist, wobei das Coalescermittel und das Umgehungsventil derart angeordnet sind, dass durch den Einlass eintretende Luft im Normalbetrieb vor Erreichen eines Trockenmittelkanisters erst das Coalescermittel durchströmt und während der Regenerierung des Trockenmittels ein Teil des Regenerationsstroms das Coalescermittel durchströmt und der Rest des Regenerationsstroms über ein Umgehungsventil am Coalescermittel vorbeiströmt, wobei die Kammer und das Coalescermittel vollkommen im Lufttrocknerkörper untergebracht sind.