DE2141084B1 - Einrichtung zum Trocknen der von einem Verdichter erzeugten Druckluft, insbesondere für Druckluftbremsanlagen an Kraftfahrteugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Trocknen der von einem Verdichter erzeugten Druckluft, insbesondere für Druckluftbremsanlagen an Kraftfahrzeugen, mit einer zwischen dem Verdichter und einem Druckluftspeicher angeordneten Kühlstrecke zur groben Flüssigkeitsabscheidung und einem mit Trocknungsmasse gefüllten Behälter zum Absorbieren dampfförmiger Restfeuchtigkeit, die nacheinander von der Druckluft durchströmt werden.

Druckluftsysteme, insbesondere Druckluftbremssysteme, bei denen die Funktionsfähigkeit und Betriebssicherheit oberstes Gebot sind, skid an ihren beweglichen Teilen besonders anfällig gegen die in der strömenden Druckluft normalerweise vorhandene i Feuchtigkeit, welche die Schmierfähigkeit des an den gleitenden Teilen befindlichen Schmiermittels beeinträchtigt und dieses sogar fortreißt.

Um diese Mangel abzustellen, ist es erforderlich, die Feuchtigkeit möglichst restlos aus der Druckluft zu entfernen. Diese Forderung erfüllen bei stationären Druckluftanlagen sogenannte Trocknungsbehälter, von denen der Druckluftanlage im allgemeinen zwei Stück zugeordnet sind. Diese Behälter sind mit einem Trocknungsmaterial gefüllt, das besonders gut geeignet ist, Feuchtigkeit aus der durchströmenden Druckluft aufzunehmen. Der ununterbrochene Betrieb einer derartigen Druckluftanlage ist dadurch gewährleistet, daß jeweils einer der Trocknungsbehälter in Betrieb ist, während das Trocknungsmaterial des anderen Behälters mittels vorgewärmter bzw. trockener Luft aus sekundären Quellen regeneriert wird. Da zum Regenerieren eines derartigen Systems eine relativ aufwendige und umfangreiche Anordnung erforderlich ist, ist diese Anlage für den Fahrzeugbetrieb ungeeignet. >

Bei einem anderen in der Praxis verwendeten Sy- ' stern ist zwar nur ein einziger Trocknungsbehälter vorgesehen, der in der Leerlaufphase des Verdichters regeneriert wird, wobei jedoch die zum Regenerieren verwandte getrocknete Druckluft einem separaten Speicher entnommen wird, der wiederum für eine Unterbringung am Fahrzeug zu aufwendig ist und dessen Volumen oftmals für eine vollständige Regenerierung des Trocknungsmaterials nicht ausreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trocknungseinrichtung zu schaffen, die im Betrieb einen hohen Trocknungsgrad der Druckluft bewirkt und damit zusätzliche Frostschutzeinrichtungen für den Winterbetrieb überflüssig macht, und die insbesondere ohne zusätzlichen Aufwand in jedem Fall ein vollständiges Regenerieren des Trocknungsmaterials ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Erreichen eines bestimmten Speicher-Abschaltdruckes die vom Verdichter geförderte Leerlaufluft unter Umgehung der Kühlstrecke die Trocknungsmasse unter Aufrechterhaltung eines Leerlaufdruckes durchströmt, der niedriger ist als der Speicherdruck und höher ist als der Atmosphärendruck.

Bei dieser Ausbildung der Trocknungseinrichtung wird die vom Verdichter geförderte Leerlaufluft infolge der Aufrechterhaltung eines Druckes erwärmt und damit die Fähigkeit zur Feuchtigkeitsaufnahme so weit gesteigert, daß innerhalb einer Leerlaufphase das Trocknungsmaterial weitestgehend regeneriert wird. Da die Leerlaufluft die Kühlstrecke nicht durchströmt, ist der zur Erhöhung der Temperatur erforderliche Leerlauf druck relativ gering, so daß eine zu hohe Belastung des Verdichters während der Leerlauf phase vermieden wird. Durch die erfindungsgemäße Leitung des Leerlaufluftstromes ist eine raumsparende und wirtschaftliche Anordnung der Trocknungseinrichtung möglich, welche sich besonders gut für die Unterbringung an Fahrzeugen eignet, bei denen darüber hinaus im Winterbetrieb zusätzliche Maßnahmen zur Verhütung des Einfrierens der Druckluftanlage überflüssig werden.

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird der Leerlaufdruck des Verdichters mit Hilfe eines als Ent-Wässerungsventil ausgebildeten druckbelasteten Auslaßventils aufrechterhalten. Auf diese Weise wird das während der Lastlaufphase des Verdichters angefallene Kondensat unter Mitwirkung des Leerlaufdrukkes restlos entfernt.

Es ist ferner von Vorteil, wenn die Trocknungseinrichtung einen Behälter aufweist, in dem die Kühlstrecke durch einen von der Innenwandung des Behälters begrenzten, den die Trocknungsmasse enthaltenden Behälter konzentrisch umschließenden Ringkanal gebildet ist. Durch diese Ausbildung ist ein besonders kompaktes Gerät geschaffen, das auch in vorhandene Druckluftbremsanlagen an Fahrzeugen schnell und leicht eingefügt werden kann.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist am Eingangsanschluß des äußeren Behälters ein von einer Abschalteinrichtung betätigtes Prallflächen-Labyrinth angeordnet, das beim Leerlauf des Verdichters den Ringkanal absperrt und in der Strömungsrichtung des Labyrinthes eine direkte Verbindung zur Trocknungsmasse herstellt. Auf diese Weise werden Fremdstoffe, insbesondere auch ölige Bestandteile, vor dem Eintritt der Luft in die zu regenerierende Trocknungsmasse ausgeschieden, so daß eine Verölung der Oberfläche der Trocknungsmasse verhindert wird und deren Fähigkeit zur Feuchtigkeitsaufnahme bzw. Feuchtigkeitsabgabe für lange Zeit erhalten bleibt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung im Schnitt dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Trocknungseinrichtung besteht aus einem zweiteiligen Behälter 1,2, dessen Teile mittels einer Klammer 3 abgedichtet zusammengehalten werden. Das Oberteil 1 des Behälters weist einen Eingangsanschluß 4 auf, der über eine Leitung 5 mit dem Druckstutzen eines Verdichters 6 in Verbindung steht. Ein Ausgangsanschluß 7 des Oberteils 1 ist über eine Leitung 8 und einen Druckregler 9 bekannter Bauart an einen Druckluftspeicher 10 angeschlossen. Der Druckregler 9 ist darüber hinaus über eine Leitung 11 mit einem Regelanschluß 12 des Behälters 1,2 verbunden. Am unteren Ende des Behälterteils 2 ist ein Entwässerungsstutzen 13 angeordnet.

Der Behälter 1,2 umschließt einen weiteren Behälter 14, der eine Feuchtigkeit aufnehmende Trocknungsmasse 15 enthält, die andeutungsweise dargestellt ist. Die Trocknungsmasse 15 ist am oberen und unteren Ende des Behälters 14 von einem Filter 16 bzw. 17 eingeschlossen, die zur Staub- bzw. Ölabscheidung dienen. Die axiale Ausdehnung der Trocknungsmasse 15 infolge Volumenzunahme durch Feuchtigkeitsaufnahme sowie ein fester Sitz der Anordnung werden durch eine am oberen Ende des Behälters 14 abgestützte Feder 18 erreicht. Der Behälter 14 ist am oberen und unteren Stirnende außerdem mit Durchtrittsöffnungen 19 bzw. 20 für die Druckluft versehen.

Zwischen dem äußeren Behälter 1,2 und dem inneren Behälter 14 ist ein Ringkanal 21 freigelassen, der eine von der Druckluft in Längsrichtung durchströmte Kühlstrecke bildet.

Das Oberteil 1 des Behälters 1,2 ist zu diesem Zweck außerdem noch am äußeren Umfang mit Kühlrippen 22 versehen.

Oberhalb des Ringkanals 21 bzw. des inneren Behälters 14 befinden sich labyrinthartig ineinandergreifende Prallbleche 23 und 24, wobei das Prallblech 23 Durchtrittsöffnungen 25 zum Ringkanal 21 sowie Durchtrittsöffnungen 26 zum Ausgangsanschluß 7 aufweist. Die Prallbleche 23 und 24 bilden eine äußere Ringkammer 27 und eine innere Kammer 28. Das Prallblech 23 ist darüber hinaus auf später noch genauer zu beschreibende Weise gegen die Kraft einer Feder 29 axial verschiebbar, was durch einen Kolben 30 bewirkt wird, der in einem sich an den Regelanschluß 12 anschließenden Zylinder 31 angeordnet ist.

Der Kolben 30 ist außerdem mit einer Betätigungsstange 32 versehen, die abgedichtet in einem Führungsrohr 33 geführt ist, welches die Behälter 1,2 und 14 koaxial durchsetzt. Die Betätigungsstange 32 trägt an ihrem freien Ende ein Dichtelement 34, das die Betätigungsstange 32 verschiebbar umschließt und zusammen mit einem gehäusefesten Ventilsitz 35 ein Auslaßventil bildet. Der Öffnungsdruck dieses Auslaßventils 34, 35 wird dabei durch eine Feder 36 bestimmt, die das relativ zur Betätigungsstange 32 verschiebbare Dichtelement 34 in der Schließstellung hält. Darüber hinaus ist das Auslaßventil 34,35 durch die Betätigungsstange 32 in der Schließstellung verriegelbar, die zu diesem Zweck einen Mitnehmerring 37 aufweist. Der Ventilsitz 35 des Auslaßventils 34, 35 ist Teil einer Stützhülse 38, die Auslaßöffnungen 39 aufweist und abgedichtet in das Behälterteil 2 eingesetzt ist.

Es sei erwähnt, daß das Dichtelement 34 auch fest mit der Betätigungsstange 32 verbunden sein kann und von dieser zwangläufig in die Offenstellung bewegt wird, wobei eine Düsenöffnung für eine später noch zu beschreibende Druckerhöhung bei geöffnetem Auslaßventil vorgesehen sein kann.

Nachfolgend sei die Wirkungsweise der Trocknungseinrichtung näher erläutert:

Die Trocknungseinrichtung ist in der Lastlaufphase des Verdichters 6 dargestellt, in der die vom Verdichter 6 geförderte Druckluft über den Eingangsanschluß 4 und die äußere Ringkammer 27 des Prallflächen-Labyrinthes 23, 24 durch die Durchtrittsöffnungen 25 des Prallbleches 23 in den Ringkanal 21 der Kühlstrecke eintritt. Beim Durchströmen des Ringkanals 21 in Längsrichtung wird die Druckluft, unterstützt durch die Kühlrippen 22, so weit abgekühlt, daß ein großer Teil der in ihr enthaltenen Feuchtigkeit kondensiert und ausgeschieden wird und sich im unteren Teil des Behälters 1,2 absetzt. Die auf

diese Weise grob entwässerte Druckluft strömt anschließend durch die unteren Durchtrittsöffnungen 20 des inneren Behälters 14 zunächst durch das Filtergestrick des Filters 17, wo die Druckluft von Öl und staubartigen Fremdstoffen befreit wird, um danach in die eigentliche Trocknungsmasse 15 überzutreten. Hier wird der Druckluft die jetzt noch in ihr enthaltene Restfeuchtigkeit entzogen. Sie strömt danach durch das Filter 16 und die oberen Durchtrittsöffnungen 19 des Behälters 14 in die innere Kammer 28 des Labyrinthes 23, 24 und über dessen Durchtrittsöffnungen 26 in die vom Ausgangsanschluß 7 des Behälters 1,2 abzweigende Leitung 8 zum Druckregler 9 und weiter in den Druckluftspeicher 10.

Sobald der am Druckregler 9 eingestellte Druck im Druckluftspeicher 10 erreicht ist, schaltet der Druckregler 9 um, so daß der Speicherdruck nunmehr auch über die Leitung 11 am Regelanschluß 12 ansteht. Auf diese Weise wird der Kolben 30 beaufschlagt und nach unten bewegt, wobei einerseits die Betätigungsstange 32 relativ zum Dichtelement 34 verschoben wird, so daß der Mitnehmerring 37 das Dichtelement 34 freigibt und andererseits das Prallblech 23 des Prallflächen-Labyrinthes 23, 24 so weit nach unten bewegt wird, daß es sich gegen die obere Stirnwand desinnerenBehältersl4 legt und somit die Durchtrittsöffnungen 25 zum Ringkanal 21 verschlossen werden. Andererseits werden auf diese Weise die äußere Ringkammer 27 und die innere Kammer 28 des Labyrinthes 23, 24 über die Durchtrittsöffnungen 26 des vom Gehäuseanschlag des Oberteils 1 abgehobenen Prallbleches 23 direkt miteinander verbunden.

Die während des beschriebenen Vorgangs weiterhin vom Verdichter 6 geförderte Druckluft ist nunmehr von dem die Kühlstrecke bildenden Ringkanal 21 abgesperrt, wobei noch erwähnt sei, daß die Kühlstrecke auch (oder zusätzlich) als eine außerhalb des Behälters 1,2 in der Leitung 5 angeordnete Rohrschlange od. dgl. ausgebildet sein kann, die ebenfalls in der Leerlaufphase des Verdichters 6 absperrbar ist, wobei die Druckluft beispielsweise über einen kurzen Kunststoff- oder Gummischlauch mit geringer Kühlwirkung direkt in den Behälter 14 geleitet werden könnte.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel umströmt die Druckluft die Prallbleche 23 und 24 des Labyrinthes, wobei die Prallflächen als Ölabscheider wirken, und gelangt auf diese Weise von der äußeren Ringkammer 27 über die Durchtrittsöffnungen 26 in die innere Kammer 28. Die Konstruktion des Praüflächen-Labyrinthes 23, 24 bewirkt somit erne vorteilhafte Doppelfunktion einerseits als Ölabscheider und andererseits als Umsteuereinrichtung für die Druckluft.

Die auf diese Weise von Ölbeimengungen befreite Leerlaufluft strömt danach aus der inneren Kammer 28 über die Durchtrittsöffnungen 19 in der oberen Stirnwand des Behälters 14 und den Filter 16, wo weitere Staubteile u. dgl. ausgeschieden werden, in die Trocknungsmasse 15 ein, welche die während der Lastlaufphase des Verdichters 6 absorbierte Feuchtigkeit nunmehr wieder an die durchströmende Druckluft abgibt. Um zu diesem Zweck erne hohe Feuchtigkeitsaufnahme der Leerlaufluft des Verdichters 6 zu erreichen, strömt sie über die Durchtrittsöffnungen 20 am unteren Ende des Behälters 14 und die Auslaßöffnungen 39 der Stützhülse 38 gegen das von der Feder 36 in der Schließstellung gehaltene, aber durch die Betätigungsstange 32 entriegelte Dichtelement 34, wobei durch die Federkraft ein bestimmter Öffnungsdruck des Auslaßventils 34, 35 erreicht und während der Leerlaufphase des Verdichters 6 aufrechterhalten wird. Diese Druckerhöhung der Leerlaufluft, die nun- ' mehr durch den Entwässerungsstutzen 13 in die Atmosphäre austritt, bewirkt eine Erwärmung der Leerlaufluft, die wiederum eine erhöhte Feuchtigkeitsaufnahme zur Folge hat.

Da dieser Leerlaufdruck erheblich niedriger ist als der am Druckregler 9 eingestellte Lastlauf druck, wird der Druckluftspeicher 10 nicht weiter aufgefüllt. Der durch das Auslaßventil 34, 35 bestimmte Leerlaufdruck kann, um die gewünschte Temperatur der Leerlaufluft zu erreichen, deshalb relativ niedrig gehalten werden, weil die in der Lastlauf phase wirksame Kühlstrecke in der Leerlaufphase nicht durchströmt wird. Auf diese Weise ist auch der Verdichter in der Leerlaufphase weitgehend entlastet.

Sobald der Druck im Druckluftspeicher infolge Druckluftentnahme sinkt, schaltet der Druckregler 9 wieder um, wobei die Leitung U entlüftet wird und der Kolben 30, das Auslaßventil 34, 35 sowie das Prallblech 23 des Labyrinthes 23, 24 durch die Kraft der Feder 29 die in der Zeichnung dargestellte Lage wieder einnehmen. Damit fördert der Verdichter 6 ( wieder Druckluft über den Ringkanal 21. Das bei Lastlauf des Verdichters 6 im Ringkanal 21 ausgeschiedene Wasser, das sich unten im Behälter 1,2 sammelt, wird jeweils in der Leerlaufphase über das sich öffnende Auslaßventil 34, 35, unterstützt durch den Druck der Leerlaufluft, ausgestoßen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Trocknen der von einem Verdichter erzeugten Druckluft, insbesondere für Druckluftbremsanlagen an Kraftfahrzeugen, mit einer zwischen dem Verdichter und einem Druckluftspeicher angeordneten Kühlstrecke zur groben Flüssigkeitsabscheidung und einem mit Trocknungsmasse gefüllten Behälter zum Absorbieren dampfförmiger Restfeuchtigkeit, die nacheinander von der Druckluft durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erreichen eines bestimmten Speicher-Abschaltdruckes die vom Verdichter (6) geförderte Leerlauf luft unter Umgehung der Kühlstrecke (Ringkanal 21) die Trocknungsmasse (15) unter Aufrechterhaltung eines Leerlaufdruckes durchströmt, der niedriger ist als der Speicherdruck und höher ist als der Atmosphärendruck.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlauf druck des Verdichters (6) mit Hilfe eines als Entwässerungsventil ausgebildeten druckbelasteten Auslaßventils (34, 35) aufrechterhalten wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerlaufluft die Trocknungsmasse (15) in umgekehrter Richtung durchströmt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Behälter (1,2) aufweist, in dem die Kühlstrecke durch einen von der Innenwandung des Behälters begrenzten, den die Trocknungsmasse (15) enthaltenden Behälter (14) konzentrisch umschließenden Ringkanal (21) gebildetist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des äußeren Behälters (1,2) Kühlrippen (22) angeordnet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Trocknungsmasse (15) enthaltende Behälter (14) an beiden Stirnseiten Durchtrittsöffnungen (19; 20) aufweist, die beim Lastlauf des Verdichters (6) mit dem Ringkanal (21) und beim Leerlauf des Verdichters in entgegengesetzter Richtung mit dem an der tiefsten Stelle des äußeren Behälters (1,2) angeordneten druckbelasteten Auslaßventil (34, 35) in Wirkverbindung stehen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (34, 35) während des Lastlaufes des Verdichters (6) durch eine vom Speicher-Abschaltdruck beaufschlagbare, kolbenbetätigte Abschalteinrichtung (29, 30, 36) in der Schließstellung verriegelt ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingangsanschluß (4) des äußeren Behälters (1,2) ein von der Abschalteinrichtung (29, 30, 36) betätigtes Prallflächen-Labyrinth (23, 24) angeordnet ist, das beim Leerlauf des Verdichters (6) den Ringkanal (21) absperrt und in der Strömungsrichtung des Labyrinthes eine direkte Verbindung zur Trocknungsmasse (15) herstellt.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trocknungsmasse (15) an der Eintrittsseite der Leerlaufluft und an der Eintrittsseite der Lastlaufluft jeweils ein Filter (16 bzw. 17) zur Staub- bzw. Ölabscheidung vorgeschaltet ist.