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Die
Erfindung betrifft eine Druckgasanlage mit einem Gastrockner gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Eine
solche, Luft als Gas einsetzende, Druckgasanlage ist aus der
DE 32 16 395 A1 bekannt.
Das von der Druckbeschaffungsanlage verdichtete Gas wird durch die
Anströmleitung
zu dem Gastrockner gefördert,
in diesem getrocknet und danach der dort durch einen Vorratsbehälter repräsentierten
Verbraucheranlage zugeführt.
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Die
Anströmleitung
kann verstopfen, z. B. durch Verschmutzung, insbesondere aber bei
niedrigen Umgebungstemperaturen, wie sie insbesondere im Herbst
und im Winter auftreten, durch Einfrieren. Dies kann zum Ausfall
der Gasversorgung der Verbraucheranlage und damit auch zum Ausfall
der gesamten Druckgasanlage führen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gefahr eines Ausfalls
einer Druckgasanlage der eingangs genannten Art infolge Verstopfens
der Anströmleitung
wenigstens zu verringern.
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Diese
Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Fortbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
oben erwähnte
Gefahr besteht insbesondere in solchen Fällen, in denen die Anströmleitung ein
Kühlelement
zur Kühlung
des geförderten
Gasstromes vor dem Eintritt in den Gastrockner enthält. Durch
eine solche Kühlung
wird bei höheren
Umgebungstemperaturen, wie sie insbesondere im Frühjahr und
im Sommer auftreten, in der Anströmleitung eine Vorkondensation
des in dem Gasstrom enthaltenen Wassers bewirkt, die eine Verbesserung
der Gastrocknung zur Folge hat. Allerdings erhöht diese Vorkondensation bei
niedrigeren Umgebungstemperaturen die Gefahr des Einfrierens der
Anströmleitung.
Eine solche Kühlung
ist oft auch durch die zulässige
Betriebstemperatur des Gastrockners bedingt.
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Da
die erfindungsgemäße Lösung die
bei niedrigeren Umgebungstemperaturen bestehende Gefahr des Ausfalls
der Druckgasanlage infolge des Einfrierens der An strömleitung
entschärft
oder gar beseitigt, ermöglicht
die Erfindung auch eine stärkere Kühlung des
geförderten
Gasstroms, damit eine stärkere
Vorkondensation und somit eine Verbesserung der Gastrocknung. Dies
erlaubt eine Anordnung und Auslegung der Anströmleitung, insbesondere eines etwaigen
Kühlelements,
welche zu Lasten einer höheren
Einfriergefahr der Anströmleitung
bei tieferen Umgebungstemperaturen eine Verbesserung der Gastrocknung
bei höheren
Umgebungstemperaturen sicherstellt.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ist
besonders wirksam, wenn die Umgehungsleitung so bemessen und angeordnet
wird, daß sie
selbst und ein etwaiger Gasstrom in ihr sich möglichst wenig abkühlen können. Zu
diesem Zweck sind beispielsweise einzelne der folgenden Maßnahmen
oder mehrere derselben in Verbindung miteinander empfehlenswert:
- – möglichst
kurze und geradlinige Anordnung der Umgehungsleitung,
- – Anordnung
einer etwa stromaufwärts
der Sperreinrichtung vorhandenen Abzweigung von der Anströmleitung
zu der Umgehungsleitung möglichst dicht
vor der Sperreinrichtung, damit letztere mög lichst der von der Druckbeschaffungsanlage
herangeführten
Wärme ausgesetzt
ist,
- – Anordnung
der Sperreinrichtung möglichst
dicht an der Druckbeschaffungsanlage, damit von letzterer erzeugte
Wärme in
die Sperreinrichtung übertreten
kann,
- – bauliche
Vereinigung der Sperreinrichtung mit dem Gastrockner,
- – Wärmeisolierung
der Umgehungsleitung bzw. des stromaufwärts der Abzweigung derselben
von der Anströmleitung
gelegenen Teils der Anströmleitung.
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Die
Erfindung ist auf allen technischen Gebieten, in denen zwecks Erhöhung der
Lebensdauer und der Betriebssicherheit eine Verbraucheranlage die
Zufuhr trockenen Gases voraussetzt, anwendbar.
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Als
Gas ist überwiegend
Luft üblich.
Ein bedeutendes Anwendungsgebiet der Erfindung sind Druckluftanlagen
in der Fahrzeugtechnik. Im Falle einer solchen Anlage empfiehlt
es sich, die Umgehungsleitung nach Möglichkeit in einem Bereich
anzuordnen, der durch den Antriebsmotor und/oder seine Aggregate
aufgeheizt wird.
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Die
Erfindung ist für
Gastrockner jeder Bauart geeignet. Nur beispielhaft sei auf nach
dem Adsorptionsprin zip arbeitende Gastrockner, wie den in der bereits
genannten
DE 32 16
395 A1 beschriebenen, und nach dem Kondensationsprinzip
arbeitende sowie beide Prinzipien kombinierende Gastrockner verwiesen.
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Weitere
Vorteile der Erfindung werden in deren nunmehr folgender Erläuterung
anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele angegeben.
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Es
zeigen
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1 schematisch
eine Druckgasanlage,
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2 schematisch
eine Fortbildung der Druckgasanlage nach 1,
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3, 4 und 5 schematisch
Fortbildungen der Druckgasanlage nach 2.
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Die
in 1 dargestellte Druckgasanlage, die insbesondere
eine Druckluftanlage in einem Fahrzeug sein kann, enthält eine
Druckbeschaffungsanlage, einen Gastrockner und eine Verbraucheranlage,
die generell mit (1) bzw. (5) bzw. (7)
bezeichnet sind.
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Die
Druckbeschaffungsanlage (1) enthält auf jeden Fall einen in
beliebiger bekannter Weise aufgebauten. Verdichter und kann in üblicher
Weise weitere Einrichtungen wie Filter, Sicherungseinrichtungen und
einen Druckregler oder Teile eines solchen enthalten.
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Der
Gastrockner (
5) kann, wie oben bereits ausgeführt, jeder
beliebigen Bauart sein. Auch der Gastrockner (
5) kann weitere
Einrichtungen umfassen, beispielsweise einen Regenerationsbehälter und,
wie derjenige nach der bereits erwähnten
DE 32 16 395 A1 , einen Druckregler
oder Teile desselben.
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Die
Verbraucheranlage (7) enthält, wie üblich, Gasverbraucher wie beispielsweise
Arbeits- und/oder Bremszylinder, Sicherheitseinrichtungen, welche
bei Ausfall der Druckversorgung oder eines Teils der Verbraucheranlage
einen Notbetrieb gewährleisten,
sowie Steuer- und Regeleinrichtungen. Auch die Verbraucheranlage
kann den Druckregler oder Teile desselben enthalten. In der Regel
ist die Verbraucheranlage zur Sicherstellung des erwähnten Notbetriebs
mehrkreisig aufgebaut.
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Während der
Ausgang des Gastrockners (5) mit der Verbraucheranlage
(7) über
eine Abströmleitung
(6) verbunden ist, ist der Eingang des Gastrockners (5)
mit dem Ausgang der Druckbeschaffungsanlage (1) über eine
Anströmleitung
(8) und über
eine parallel dazu angeordnete Umgehungsleitung (2, 3, 4)
verbunden. Die Umgehungsleitung (2, 3, 4)
enthält eine
Sperreinrichtung (3). Der Eingang der Sperreinrichtung
(3) ist mit der Druckbeschaffungsanlage (1) verbunden,
während
der Ausgang der Sperreinrichtung (3) mit dem Gastrockner
(5) verbunden ist.
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Die
Sperreinrichtung (3) ist so ausgebildet, daß sie ab
einem vorbestimmten Öffnungsdruck
(pö) für die Strömung von
der Druckbeschaffungsanlage (1) zum Gastrockner (5)
durchlässig
ist und unterhalb des Öffnungsdrucks
(pö) diese
Strömung
sperrt Zu diesem Zweck wird die Sperreinrichtung (3) von
dem an ihrem Eingang anstehenden Druck und/oder von dem Unterschied
der an ihrem Eingang und an ihrem Ausgang anstehenden Drücke gesperrt.
Als Sperreinrichtung kommt jede Art Gerät in Frage, welche die vorstehend
erwähnten
Eigenschaften zeigt. Nur beispielhaft seien als geeignet Rückschlagventile
mit vorbestimmten Öffnungsdruck, Überströmventile
und druckgesteuerte bzw. druckdifferenzgesteuerte Wegeventile (directional
valves) erwähnt.
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Im
Ausführungsbeispiel
ist die Sperreinrichtung (3) als Rückschlagventil ausgebildet.
Dieses bietet eine sehr einfache und kostengünstige Lösung.
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Im
folgenden wird das Rückschlagventil
mit dem Bezugszeichen (3) der Sperreinrichtung belegt.
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Das
Rückschlagventil
(3) ist so angeordnet, daß seine Durchflußrichtung
von der Druckbeschaffungsanlage (1) zu dem Gastrockner
(5) verläuft.
Das Rückschlagventil
(3) ist so ausgebildet, daß es, wenn an seinem Ausgang
Atmosphärendruck
ansteht, beim Auftreten eines vorbestimmten Öffnungsdrucks (pö) an seinem
Eingang durchlässig
wird. Diese Charakteristik kann beispielsweise durch geeignete Ausbildung
und/oder Einstellung einer einen Schließkörper des Rückschlagventils (3)
vorspannenden Rückstellfeder
erzeugt werden.
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Beim
Betrieb der Druckgasanlage treten ein Lastbetrieb und ein Leerlauf
der Druckbeschaffungsanlage (1) sowie ein Normalfall und
ein Ausnahmefall auf. Im Lastbetrieb fördert die Druckbeschaffungsanlage
(1) im Normalfall das von ihr verdichtete Gas durch die
Anströmleitung
(8) zu dem Gastrockner (5). Der Gasstrom wird
in letzteren getrocknet und anschließend durch die Abströmleitung
(6) der Verbraucheranlage (7) zugeführt Hat
der Druck in der Verbraucheranlage (7) einen vorbestimmten
Nennwert erreicht, schaltet der Druckregler die Druckbeschaffungsanlage
(1) in den Leerbetrieb und unterbricht dadurch deren Gasförderung.
Dieses Umschalten kann der Druckregler durch Einwirken auf die Ansaugseite
der Druckbeschaffungsanlage und/oder durch Unterbrechen der Verbindung
zwischen Druckbeschaffungsanlage (1) und Verbraucheranlage
(7) vornehmen. Während
des Leerbetriebs der Druckbeschaffungsanlage (1) wird das
in dem Gastrockner (5) angesammelte Wasser aus diesem ausgeblasen. Gleichzeitig
wird, wenn der Gastrockner (5) nach dem Adsorptionsprinzip
arbeitet, das Adsorptionsmittel durch einen Rückstrom aus der Verbraucheranlage
oder den erwähnten
Regenerationsbehälter
regeneriert.
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Am
Eingang des Rückschlagventils
(3) steht im wesentlichen der Ausgangsdruck der Druckbeschaffungsanlage
(1) an, am Ausgang des Rückschlagventils (3)
steht im wesentlichen der Eingangsdruck des Gastrockners (5)
an. Der letztgenannte Druck ist um den Druckverlust in der Anströmleitung (8)
geringer als der erstgenannte Druck. Der Unterschied beider Drucke
ist in dem Falle, daß die
Fördermenge
der Druckbeschaffungsanlage (1) variabel ist, ebenfalls
variabel. Damit sichergestellt ist, daß im Normalbetrieb die Förderung
der Druckbeschaffungsanlage (1) ausschließlich durch
die Anströmleitung
(8) erfolgt, muß der Öffnungsdruck
(pö) des Rückschlagventils
(3) wenigstens auf den Wert des höchsten auftretenden Druckunterschieds
zwischen Eingang und Ausgang des Rückschlagventils (3)
im Lastbetrieb der Druckbeschaffungsanlage (1) bemessen
bzw. eingestellt sein.
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Der
bereits erwähnte
Ausnahmefall tritt auf, wenn die Anströmleitung (8) verstopft,
beispielsweise einfriert. In diesen Fall kann die Versorgung des
Verbraucherkreises nicht durch die Anströmleitung (8) erfolgen.
Ohne die Umgehungsleitung (2, 3, 4) würde in diesem
Fall die Druckgasanlage völlig
ausfallen.
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In
dem Ausnahmefall öffnet
sich jedoch das Rückschlagventil
(3), wenn sich an seinem Eingang der Öffnungsdruck (pö) aufgebaut
hat, so daß der Gasstrom
statt durch die Anströmleitung
(8) durch die Umgehungsleitung (2, 3, 4)
zum Gastrockner (5) und von dort zur Verbraucheranlage
(7) gelangen kann. Die Druckgasanlage funktioniert dann
mittels der Umgehungsleitung (2, 3, 4)
wie mittels der Anströmleitung
(8) Hinsichtlich der Anordnung der Umgehungsleitung (2, 3, 4)
und des Rückschlagventils
(3) wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die weiter
vorn ausgesprochenen Empfehlungen verwiesen.
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Es
soll nicht unerwähnt
bleiben, daß die
Umgehungsleitung (2, 3, 4) im Vergleich
zur Anströmleitung
(8) oft eine geringere Vorkondensation des in dem Gasstrom
enthaltenen Wassers und damit eine Verschlechterung der Gastrocknung
erbringt. Diese Wirkung tritt insbesondere bei Anordnung der Umgehungsleitung
(2, 3, 4) entsprechend den vorstehend erwähnten Empfehlungen
auf. Da der Ausnahmefall jedoch meistens durch Einfrieren der Anströmleitung (8)
hervorgerufen wird und bei den dann herrschenden tieferen Umgebungstemperaturen
auch der Wassergehalt des Gases geringer ist, wirkt sich die verschlechterte
Vorkondensation praktisch kaum aus.
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Die
vorstehend in Verbindung mit dem Rückschlagventil gemachten Ausführungen
gelten für
andere Ausgestaltungen der Sperreinrichtung in entsprechender Weise.
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Die
Umgehungsleitung (2, 3, 4) ist besonders wirksam
in den Druckgasanlagen, in denen im Leerbetrieb kein Gasstrom durch
die Anströmleitung
(8) auftritt.
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2 zeigt
eine Fortbildung der Druckgasanlage nach 1, in der
die mit (10) bezeichnete Anströmleitung ein Kühlelement
zur Kühlung
des Gasstroms vor dem Eintritt in den Gastrockner enthält. Laut
der Darstellung entsteht das Kühlelement durch
eine Verlegung der Anströmleitung
(10) in Bögen,
wodurch deren Oberfläche
vergrößert wird.
Eine weitere übliche
Art, das Kühlelement
herzustellen, ist die Verlegung der Anströmleitung (10) nach
Art von Schraubenwindungen. Das Kühlelement kann aber auch auf
jede andere Art, beispielsweise mittels eines Rohrwärmetauschers,
hergestellt werden.
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In
den 1 und 2 fallen die Umgehungsleitung
(2, 3, 4) und die Anströmleitung
(8 bzw. 10) stromabwärts der Sperreinrichtung (3)
zusammen. Der dadurch entstehende gemeinsame Teil beider Leitungen
unmittelbar vor dem Eingang des Gastrockners (5) kann,
wenn nicht geeignete Gegenmaßnahmen
vorgesehen sind (z. B. Wärmeisolierung),
wie die Anströmleitung
(8 bzw. 10) verstopfen mit der Gefahr des völligen Ausfalls
der Druckgasanlage als Folge.
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Die 3 bis 5 zeigen
Fortbildungen der Druckgasanlage nach 2, welche
diese Gefahr ausschließen.
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In 3 verlaufen
die Anströmleitung
(10) und die Umgehungsleitung (2, 3, 4)
stromabwärts
der Sperreinrichtung (3) ohne gemeinsamen Leitungsteil zu
getrennten Eingängen
des Gastrockners (5).
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In 4 ist
die Sperreinrichtung (3) baulich mit dem Gastrockner (5)
vereinigt, so daß die
in diesem Fall mit (2, 3) zu bezeichnende Umgehungsleitung
stromabwärts
der Sperreinrichtung (3) überhaupt keinen Leitungsteil
aufweist. Die bauliche Vereinigung der Sperreinrichtung (3)
mit dem Gastrockner (5) kann, wie dargestellt, so erfolgen,
daß sie
als ein an sich selbständiges
Gerät auf
geeignete Weise, z. B. durch Verschrauben oder Anflanschen, an den Gastrockner
(5) angebaut wird. Die bauliche Vereinigung kann aber auch
dadurch erfolgen, daß in
den Gastrockner (5) an sich unselbständige, aber die Funktion der
Sperreinrichtung sicherstellende, Bauteile vollständig integriert
sind.
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Außerdem ist
in 4 der Verzweigungspunkt zwischen Anströmleitung
(10) und Umgehungsleitung (2, 3) stromaufwärts der
Absperreinrichtung (3) optisch dicht an die Absperreinrichtung
(3) herangerückt,
so daß diese
der Wärme,
welche durch den Gasstrom und durch Wärmeleitung in dem stromaufwärts der
Abzweigung liegenden Leitungsteil herangeführt wird, ausgesetzt ist.
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5 deckt
sich mit 4 mit dem Unterschied, daß in 5 die Anströmleitung
(10) hinter dem Sperrelement der Sperreinrichtung (3)
in diese mündet.
Diese Lösung
setzt keinen zweiten Eingang des Gastrockners (5) voraus.
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Im übrigen gelten
die zu einer Ausgestaltung gegebenen Erläuterungen für die anderen Ausgestaltungen
direkt oder entsprechend mit.