DE2249778B2 - Vorrichtung zum Kuhlen, Trocknen und Speichern von Druckluft, insbesondere für Fahrzeug-Druckluftbremsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei bekannten Systemen zum Trocknen von Diruckluft in Fahrzeug-Druckluft-Bremsanlagen ist beispielsweise zwischen dem Luftverdichter und dem Speicherbehälter ein getrennter Wärmeaustauscher vorgesehen, in welchem die Druckluft abgekühlt und das kondensierte Wasser aus der Druckluft vor deren Eintritt in den Speicherbehälter abgeschieden wird. Bei einem anderen bekannten System werden zwei Speicherbehälter verwendet von denen der erste als jedoch unwirksamer Wärmeaustauscher und Wasserfalle dient Bei anderen Feuchtigkeitsabscheidesystemen werden wiederum chemische Absorptionsmittel oder absorbierende Trocknungsmittel verwendet, die auf der Aufstromseite des Speicherbehälters angeordnet sind.

Bei Abkühlung der Luft auf nahezu Umgebungstemperatur innerhalb des Behälters läßt sich das kondensierte Wasser an einer Stelle auffangen, von der es sich leicht entfernen läßt Dadurch wird eine unerwümchte Wasseransammlung in den Arbeitsabschnitten des Druckluftsystems auf ein Minimum herabgesetzt

Es ist auch bereits eine dem eingangs genannten Gattungsbegriff entsprechende Vorrichtung bekannt geworden, bei der die den Strömungskanal für die Druckluft begrenzende Trennwand durch die Mantelwand eines Topfes gebildet ist, der zentral an der einen Endplatte des Außenmantels der Vorrichtung befestigt ist (US-PS 28 40 183). Diese bekannte Vorrichtung bezweckt in erster Linie eine Filterung der Druckluft mittels einer Filtervorrichtung, durch welche die Druckluft hindurchgedrückt werden muß. Sei Verstopfung des Filters wird die dann ohnehin unwirksame Filtervorrichtung entgegen dem Druck einer Feder abgehoben, um den Luftdurchtritt zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistungsfähigkeit einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung auf einfache Weise und mit "nöglichst geringem Aufwand durch Verbesserung der Wärmeabfuhr zu steigern.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe der in dem Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst

Durch die Ausbildung der den Strömungskanal auf seiner Innenseite begrenzenden Trennwand als nachgiebige Auskleidung von schlechtem Wärmeleitvermögen wird eine den Wärmefluß nach innen hemmende thermische Sperre gebildet und zugleich erreicht daß Fremdstoffe, wie z. B. Eisstückchen, den Strömungsweg nicht verstopfen können.

Möglichkeiten zur vorteilhaften weiteren Ausgestaltung dieser Vorrichtung sind in den Patentansprüchen 2 bis 6 angegeben.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung der Speicherbehälter in einer herkömmlichen Fahrzeug-Bremsanlage bei Verwendung des erfindungsgemäßen Behälters.

Fig. IA ist ein teilweise im Schnitt dargestellter seitlicher Aufriß eines erfindungsgemäßen Behälters, wobei ein Bauteil in gestrichelten Linien dargestellt ist

F i g. 2 ist eine linksseitige Endansicht des in F i g. 1A dargestellten Behälters, wobei dieser teilweise weggebrachen ist und die inneren Bauteile im Aufrißquerschnitt dargestellt sind.

Der erfindungsgemäße Behälter eignet sich zur Speicherung unterschiedlicher Druckmittel, die dem Behälter im heißen oder erwärmten Zustand zugeführt werden, ggf. Feuchtigkeit enthalten und als kaltes, trockenes Druckarbeitsmittel benötigt werden. Entsprechend einem Ausführungsbeispiel sind die Behälter für eine Druckluftbremsanlage in Lastkraftwagen, Zugmaschinen und Anhängern anstelle der heutzutage gebräuchlichen »Naßbehälter« einsetzbar.

Eine bekannte Druckluft-Bremsanlage ist beispielsweise in der ÜJS. Patentschrift 35 15438 beschrieben. Der erfindungsgemäße Behälter läßt sich in diesen Druckluftkreis entsprechend der in F i g. 1 dargestellten allgemeinen Rohrführung einbauen. Dabei stellt der erfindungsgemäße Behälter 10 den Trocknungsbehälter des Druckluftsystems dar und ist über den Trockenbehälter 14 und die Rohrleitung 10« mit den Druckluftbremsen verbunden, die in F i g. 1 schematisch durch den mit dem Bezugszeichen 11 bezeichneten Kasten angedeutet sind. Der Trocknungsbehälter 10 ist Ober eine Rohrleitung 13 mit einem herkömmlichen Verdichter 12 verbunden und wird von letzterem mit Druckluft oder einem anderen Druckmittel beschickt. Track' nungsbehälter 10 und Trockenbehälter 14 sind durch die Rohrleitung iS miteinander verbunden. Der Trockenbehälter 14 ist über eine Rohrleitung 17 mit einem Hilfsbehälter 16 verbunden, wobei zwischen den

Behältern 14 und 16 ein Einweg-Rüclcschlagventil 18 in Reihe geschaltet ist

Der Hilfsbehälter 16 kann mit den Druckluft-Steuervorrichtungen der Bremsanlage entsprechend der in der vorgenannten US. Patentschrift 35 15 438 beschriebe- ■> nen Weise verbunden sein. Durch diese Steuervorrichtungen wird bewirkt, daS dem Trocknungsbehälter 10 die heiße, mit Feuchtigkeit angereicherte Druckluft von dem Verdichte): 12 zugeführt wird und dieser hei Bedarf einen kühlen, trockenen Druckluftstrom an die Druck- "> luftbremsen 11 abgibt

In den Fig. IA und 2 ist der Aufbau des Behälters 10 im einzelnen dargestellt Der Behälter 10 weist einen zylindrischen Mantel 20 aus einem hochwärmeleitenden Werkstoff wie z.B. Aluminium auf. Die Enden des zylindrischen Mantels 20 sind durch glockenförmige Endstücke 21 und 22 verschlossen, welche fest mit den entgegengesetzten Enden des Mantels 20 verbunden sind. Die glockenförmigen Endstücke 21 und 22 bestehen vorzugsweise ebenfalls aus einem hoch wärmeleitfähigen Werkstoff, dessen Wärmeleitfähigkeit dem Werkstoff des Mantels 20 entspricht B^i der hier dargestellten Ausfühnmgsform weisen die glockenförmigen Endstücke 21 und 22 jeweils eine öffnung auf, durch weiche der Drudduftstrom durch den Behälter 10 ?s durchgeleitet wird. Das auf der Einlaßseite des Behälters befindliche glockenförmige Endstück 21 ist mit einer Einlaßöffnung 21a mit Innengewinde versehen und entsprechend der DarsteUung mit der Rohrleitung 13 verbunden, durch welche das Druckmittel entspre- μ chend der in Fig. 1 dargestellten Anordnung dem Behälter 10 zugeführt wird.

Der Behälter 10 weist eine Auskleidung 23 auf, die in der Nähe der Innenwand 20/ des Mantels 20 an den Verbindungsstellen zwischen dem Mantel 20 und den '"' glockenförmigen Endstücken 21 bzw. 22 gehalten ist Die Auskleidung 23 kann an den Verbindungsstellen durch Schweißung oder auf andere Weise befestigt sein und besteht aus einem wärmeisolierenden Werkstoff, so daß Wann" in Richtung der Mantelinnenwand 20/ -"' abgegeben wird. Die in den Fi g. 1A und 2 dargestellte Auskleidung 23 besteht aus einer dünnen, biegsamen metallischen Unterlage 23a mit beidseitigen isolierenden KunststofffiberzOgen 236. Bei diesen Kunststoff-Überzügen handelt es sich vorzugsweise um eine '"> Vinylbeschfchtung. Die Auskleidung 23 ist so beschaffen, daß sie Fremdstoffen gegenüber wie z. B. Eisstückchen, welche in den zwischen der Innenwand 20/ des Mantels 20 und der Auskleidung 23 gebildeten Kanal eingeführt werden, nachgiebig ist Diese Nachgiebigkeit oder das w elastische Federungsvermögen dient dazu, die Ausbildung von Hindernissen in dem Kanal zu verhindern, durch welche der Druckmittel- oder Druckluftdurchgang durch diesen behindert oder unmöglich gemacht werden könnte. Die Verlagerungsmöglichkeit der Auskleidung ist in Fig.IA in gestrichelten Linien angedeutet Die dem Behalter 10 zugeführte Druckluft wird durch eine mit der Einlaßöffnung 21a verbundene Rohrleitung oder Schlauchleitung 24 dem im Inneren des Behälters 10 ausgebildeten Kanal zugeführt, so daß ω die aus der Rohrleitung 13 zuströmende Druckluft entsprechend Fig. IA nach oben und entlang dem vorstehend beschriebenen inneren Kanal geführt wird. Das in den Kanal eintretende Druckmittel oder Druckluft gelangt bei Fortbewegung in Behälterlängs- M richtung in Berührung mit der umlaufenden Innenwand 20/des Behalter» 10 und verlaßt den Behälter durch die Auslaßöffnung 22a an dem auslaifoeitigen glockenförmigen Endstück 22. Die Auslaßöffnung 22a ist mit der äußeren Rohrleitung 15 verbunden. Auf der Außenseite des zylindrischen Mantels 20 ist eine Vielzahl zur Wärmeabstrahlung dienender Kühlrippen 25 ausgebildet, welche sich, wie in Fig.2 dargestellt, in Behälterlängsrichtung auf beiden Seiten desselben erstrecken. Die Kühlrippen 25 sind hochwärmeleitfähig und bilden eine große Wärmeabstrahlungsfläche für aus dem Druckluftstrom über die Innenwand 20/entzogene Wärme, welche an die Umgebungsluft abgegeben wird.

Die Querschnittsfläche des an der Mantelinnenwand 20/ ausgebildeten Kanals ist so bemessen, daß ein optimaler Wärmeübergang im Verhältnis zu dem Druckabfall des in den Behälter 10 eingeleiteten Druckmittels erhalten wird. Zu diesem Zweck kann die Durchsatzgeschwindigkeit durch den Behälter 10 mit 6 bis 12m/sec gewählt werden. Diese Durchsatzgeschwindigkeiten sind ausreichend hoch bemessen, damit der erwünschte Wärmeaustausch mit dem Mantel 20 ohne nennenswerten Druckabfall >■? dem Druckmittel erfolgt Beispielsweise kann der Zwischenraum zwischen der Mantelinnenwand 20/ und der diesem zugewandten Oberfläche der Auskleidung 23 mit 0,076 bis 0,101 mm bemessen werden. Bei diesem AbsCand ist eine Durchsatzgeschwindigkeit von 12 πι/sec durch den Behälter möglich, wobei sich der gewünschte Wärmeaustausch und damit die Abkühlung des Druckmittels ergibt Die Auskleidung 23 ist wie in F i g. 2 dargestellt um die ganze Mantelinnenwand 20/ herumgeführt und weist am Boden des Behälters 10 einen Ausschnitt auf, so daß sich Feuchtigkeit, Eisstückchen oder Fremdstoffe an dem Behälterboden absetzen können. Die Feuchtigkeit welche durch Abscheidung in dem inneren Kanal ausgeschieden wird, sammelt sich daher am Behälterboden an. Zum Entleeren der am Boden des Behälters 10 angesammelten Feuchtigkeit ist das einlaßseitige Endstück 21 mit einem Abflußstutzen 216 versehen, der über eine Rohrleitung 26a mit einem handelsüblichen selbsttätigen Entleerungsventil 26 verbunden ist Das selbsttätige Entleerungsventil 26 ist in gestrichelten Linien dargestellt und gibt am Behälterboden angesammelte Feuchtigkeit in die Umgebungsluft ab. Die Auskleidung 23 kann statt aus der hier beschriebenen und dargestellten metallischen Unterlage mit einem isolierenden Kunststoffüberzug auch au» einem anderen Werkstoff hohen Wärmedurchgangswiderstandes ausgebildet sein, muß jedoch in jedem Falle eine ausreichend hohe Biegsamkeit aufweisen, damit sie unter der Einwirkung des Druckmittelstroms nachgiebig ist und damit die Ausbildung von Verengungen oder Verstopfung des inneren Kanals verhindert Die Auskleidung 23 kann zu diesem Zweck auch ganz aas Kunststoff wie z. B. glasfaserverstärktem Hexamethylendiamin (Nylon), Polyester, Polysulfon oder Silikon ausgebildet sein.

Die wärmeisolierenden Eigenschaften, d.h. die Wärmeleitfähigkeit der Auskleidung 23 muß in bezug auf die Wärmeleitfähigkeit des Mantels 20 so bemessen sein, daß die Wärme des zwischen Mantelinnenwand 20/ und Auskleidung 23 umlaufenden Druckmittel· oder Druckluftstroms an den Mantel 20 abgegeben wird. Damit die gewünschte Kühlwirkung erzrslt wird, kann das Verhältnis der Wärmeleitfähigkeiten von Mantel zu Auskleidung bzw. der Wärmedurchgangswiderstände von Auskleidung zi, Mantel beispielsweise 2000 zu 1 betragen.

Aus der vorstehenden Beschreibung des Behälters 10 ist ohne weiteres ersichtlich, in welcher Weise das

Druckmittel durch diesen hirtdurchgeleitet wird So gelangt beispielsweise heiße, Feuchtigkeit enthaltende Druckluft, die von dem Verdichter 12 abgegeben wird, durch die Rohrleitung 13 und die Einlaßöffnung 21 β in die innerhalb des Behalters beflndliche Rohrleitung 24 und durch diese hindurch zur Mantelinnenwand 20/ Die Druckluft bestreicht die Mantelinnenwand 20/ und durchlauft dabei den Behalter 10 in Längsrichtung zu dem auslaßseitigen Endstück 22 hin. Wahrend des Durchgangs von dem einlaßseitigen Endstück 21 zu dem auslaßseitigen Endstock 22 wird die in dem Druckluftstrom enthaltene Wärme an den Mantel 20 des Behälters und die an diesem befindlichen Kühlrippen 23 abgegeben, welche die Wärme an die Umgebungsluft übertragen und daher den Druckluftstrom bei seinem Durchgang in Richtung der Auslaßoffnung 22* abküh len. Die an der Auslaßöffnung 22« abgegebene Druckluft gelangt Ober die Rohrleitung 15 zu dei Druckluftbremse 11. Bei der Abkühlung des Druckluft

■-, Stroms wird die in diesem enthaltene Feuchtigkei abgeschieden, schlagt sich am Behälterboden nieder unc wird an dieser Stelle gesammelt. Das selbsttätige Entleerungsventil 26 oder eine entsprechende Vorrich tung dient zum Entfernen der Feuchtigkeit aus den

to Behalter, d. h. zur Abgabe derselben an die Umgebungs luft. Der Behalter 10 gibt dann die abgekühlte, trocken« Luft an die Druckluft-Bremse ab, so daß diese aufgrüne des in dem Druckluftsystem enthaltenen Behälters K einwandfrei und mit höherer Betriebssicherheit arbeitet

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kühlen, Trocknen und Speichern von Druckluft, insbesondere für Fahrzeug-Druckluftbremsanlagen, die einen Behälter mit einem geschlossenen zylindrischen, gut Wärme leitenden Mantel und mit einem auf der Außenseite von diesem Mantel und auf der Innenseite von einer Trennwand begrenzten Strömungskanal für die einströmende Druckluft sowie einem Ein- und Auslaßöffnungen für die Druckluft und dnem Abflußstutzen für die abgeschiedene Feuchtigkeit aufweist dadurch gekennzeichnet, daß die den Strömungskanal auf der Innenseite begrenzende Trennwand durch eine an dem Mantel (20) befestigte nachgiebige Auskleidung (23) von schlechterem Wärmeleitvermögen als der Miintel gebildet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet 4?ß die Auskleidung aus dünnem, biegsamem, mit Kunststoff !beschichtetem Metallblech besteht

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung an den Verbindungsstellen des Mantels mit glockenförmigen, gut Wärme leitenden Endstücken festgehalten ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung und Gestaltung des Strömungskanals, daß die Durchströmgeschwindigkeit der Druckluft zwischen <> und 12 m/s liegt

5. Vorrichtung nach einem Jer Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Abstand der Auskleidung von dem Mantel .wischen 0,076' und 1,101 mm beträgt

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß das Verhältnis; der Wärmeleitfähigkeit des Mantels zu der der Auflcleidung 2000: !beträgt