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Die Erfindung bezieht sich auf einen Lufttrockner für
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von einem Kompressor aufladbare, einen Drud#uftvorratsbehälter aufweisende
Druckluftanlagen, insbesondere Druckluftbremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einem
einen Eingangs- und einen Ausgangsanschluß für Luft und ein über einen Druckregler
zwischen einem Einschalt-und einem Abschaltdruck gesteuertes Auslaßventil mit Schaltkolben
aufweisenden Gehäuse, in dem vor dem Ausgangsanschluß für Luft ein Filter und ein
mit regenerierbarem Trocknungsmittel gefüllter Behälter vorgesehen sind, wobei das
Trocknungsmittel in einem Teil der Leerlaufphase durch Rückströmung von getrockneter
Luft in einer Rückströmleitung aus dem Druckluftvorratsbehälter regeneriert wird.
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Ein derartiger Lufttrockner ist aus dem DBGM 80 08 352 bekannt. Dadi
führt der Eingangsanschluß für Druckluft zu einem Innenraum im Gehäuse des Lufttrockners,
dessen tiefste Stelle über ein Auslaßventil mit der Atmosphäre verbindbar ist. Von
dem Innenraum führt eine weitere Leitung über ein Filter und ein mit regenerierbarem
Trocknungsmittel gefüllten Behälter zum Ausgangsanschluß, wobei vor dem Ausgangsanschluß
ein Rückschlagventil vorgesehen ist. Es ist eine als Zweipunktregler ausgebildete
Steuereinrichtung vorgesehen, über die der Schaltkolben des Auslaßventiles bei Erreichen
des Abschaltdruckes mit Druckluft beaufschlagt wird, so daß das Auslaßventil geöffnet
wird und der Kompressor auf die Leerlaufphase umgeschaltet wird. In einer vom Druckluftbehälter
über den mit Trocknungsmittel gefüllten Behälter und den Filter zum Auslaßventil
zurückführenden Rückströmleitung ist eine pneumatische Verzögerungseinrichtung,
also ein Zeitglied, eingeschaltet,
welches für eine bestimmte Zeitspanne
die Rückströmung getrockneter Luft über das Trocknungsmittel hinweg und das geöffnete
Auslaßventil in die Atmosphäre gestattet. Dabei strömt sowohl Luft aus dem Druckluftvorratsbehälter
wie auch Luft aus der pneumatischen Verzögerungseinrichtung zu Regenerierungszwecken
über das Trocknungsmittel. In-dem hier die Abhängigkeit für eine bestimmte Zeitspanne
gewählt wird, wird in der Regel im Verlaufe dieser Zeitspanne im Druckluftvorratsbehälter
sich ein Druck einstellen, der jedenfalls unterhalb des Abschaltdruckes des Druckreglers
liegt. Die mit Hilfe des Zeitgliedes erreichbare Druckstufe ist jedoch in großem
Maße davon abhängig, wie groß der nachgeschaltete Druckluftbehälter bemessen ist.
Darüber hinaus spielt es auch noch eine Rolle, ob während des Absenkens des Druckes
gemäß dem Zeitglied ein Luftverbrauch in der Druckluftbremsanlage stattfindet. Damit
läßt sich nicht ausschließen, daß bei bestimmten Ausbildungen des Zeitgliedes und
bestimmten Volumina des Druckluftvorratsbehälters eine solche Situation eintritt,
daß die Druckstufe, die infolge der zeitlichen Absenkung des Druckes im Vorratsbehälter
erreicht wird, gleich dem Einschaltdruck oder jedenfalls sehr nahe dem Einschaltdruck
des Druckreglers liegt, so daß keine oder eine sehr kleine Druckdifferenz lediglich
für das Arbeiten der Bremsanlage und der übrigen Luftverbraucher zur Verfügung steht.
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In der Folge wird eine solche Anlage eine sehr hohe Schaltfrequenz
bzw. einen sehr hohen Anteil von Lastlaufphasen aufweisen. Dabei kann es durchaus
eintreten, daß während der Regenerierungsphase an sich zu viel Druckluft über das
Trocknungsmittel strömt, so daß die erwünschte Regenerierung an sich auch mit einer
kleineren Luftmenge erzielbar wäre.
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Weiterhin ist die pneumatische Verzögerungseinrichtung relativ groß
zu dimensionieren, wenn eine nennenswert lange Zeitspanne für die Regenerierungsphase
zur Verfügung stehen soll. Dies
verkompliziert und verteuert jedoch
den Lufttrockner ganz erheblich.
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Aus der DE-AS 26 23 869 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung trockener
Druckluft bekannt, bei der dem Druckluftvorratsbehälter ein separater Vorratsbehälter
in Form eines Druckraumes vorge-schaltet ist, der ein bestimmtes Volumen besitzt.
Die vom Kompressor geförderte Druckluft wird auch hier über ein mechanisches Filter
und ein Trocknungsmittel geleitet, ehe es über ein erstes Rückschlagventil in den
separaten Druckraum und von diesem über ein weiteres Rückschlagventil in den Druckluftvorratsbehälter
überströmt.
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In einer Rückströmleitung zwischen Druckraum und dem das Trocknungsmittel
enthaltenden Behälter ist eine Düse dem Rückschlagventil parallelgeschaltet, so
daß der Druckraum nach rückwärts nur langsam über die Düse expandiert werden kann.
Bei dieser Ausbildung läßt man ein bestimmtes im Druckraum eingeschlossenes Volumen
in der Regenerierungsphase langsam expandieren, wobei nicht sichergestellt ist,
ob diese Luftmenge für die Regenerierung ausreicht oder eine zu große Luftmenge
darstellt, so daß an sich hier Druckluft vergeudet wird.
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Aus der DE-AS 19 47 550 ist weiterhin eine Vorrichtung zum Trocknen
von Luft in einem Druckluftsystem bekannt, bei der neben der Vorrichtung ein Kompressor,
eine Steuer- und Schalteinrichtung, ein Druckregler und eine zum Druckluftvorratsbehälter
führende Leitung, in der ein Rückschlagventil vorgesehen ist, zusammengeschaltet
sind. Das Rückschlagventil ist von einer Drosselbohrung überbrückt, so daß bei geöffnetem
Auslaßventil durch Rückströmung getrockneter Druckluft eine Regenerierung des Trocknungsmittels
stattfindet bis der Druck im Vorratsbehälter si#ch auf den Einschaltdruck des Druckreglers
erniedrigt hat. Die gesamte Schaltspanne des Druckreglers wird
also
hier für die Regenerierungsphase ausgenutzt. Dies bedeutet, daß auch dann der Druckregler
schalten muß, wenn beispielsweise in der Bremsanlage überhaupt kein Druckluftverbrauch
stattfindet. Eine hohe Schaltfrequenz mit einer erheblich höheren Belastung des
Kompressors und der übrigen Teile ist hier die Folge. Es wird zumindest zu einem
Großteil getrocknete Luft nur deshalb bereitgestellt, um sie anschließend zu Regenerierzwecken
zu verwenden, obwohl sie von der Bremsanlage her überhaupt nicht benötigt würde.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lufttrockner der eingangs
beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß ein bestimmtes Verhältnis der während
der Regenerierungsphase zurückströmenden Luftmenge zu der Fülluftmenge des Druckluftbehälters
wählbar ist, und zwar unabhängig von dem Volumen des Druckluftbehälters.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in der Rückströmleitung
zwischen dem Druckluftvorratsbehälter einerseits und dem das Trocknungsmittel enthaltenden
Behälter sowie dem Auslaßventil andererseits ein Druckrückhalteventil vorgesehen
ist, dessen Öffnungs- bzw.
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Schließdruck zwischen Einschalt- und Abschaltdruck liegt.
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Die Erfindung geht damit von dem Gedanken aus, eine gewisse Druckhöhe
zu wählen, die zwischen winschalt- und Abschaltdruck des Druckreglers liegt, so
daß das der Druckstufe zwischen Abschaltdruck des Druckreglers und dem Öffnungs-
bzw. Schlieiruck des Druckrückhalteventils liegende Druckgefälle die Luftmenge bestimmt,
die während der Regenerierungsphase zurückfließt. Dabei ist also berücksichtigt,
daß bei einem relativ großvolumigen Druckluftvorratsbehälter sich eine relativ große
Füllmenge in
der Lastlaufphase ergibt, in der Feuchtigkeit an dem
Trocknungsmittel abgeladen wird. Je größer diese Menge Feuchtigkeit ist, je größer
muß auch die rückströmende Luftmenge während der Regenerierungsphase sein. Hat man
aber erst einmal erkannt, welche rückströmende Luftmenge, also welcher Teil der
Füllmenge ausreicht, um die Regenerierung ohne Luftvergeudung durchführen zu können,
dann kann dieses Mengenverhältnis durch die Druckstufe unabhängig von der Größe
des Druckluftvorratsbehälters gewählt bzw. eingestellt werden.
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Mit besonderem Vorteil ist der öffnungs- bzw. Schließdruck des Druckrückhalteventils
einstellbar ausgebildet, so daß die Druckstufe zwischen Einschaltdruck und Abschaltdruck
des Druckreglers frei einstellbar und damit das Luftmengenverhältnis wählbar ist.
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Zwischen dem Druckrückhalteventil und dem mit Trocknungsmittel gefüllten
Behälter kann ein Druckraum vorgesehen sein, der andererseits von einem Rückschlagventil
begrenzt ist. Dabei handelt es sich um das übliche an Druckreglern vorhandene Rückschlagventil.
Dieser Druckraum bzw. das in ihm enthaltene unter Druck stehende Luftvolumen kann
schlagartig beim öffnen des Auslaßventiles expandieren, so daß hier eine gewisse
Mitreißwirkung für Schmutz- und Wasserteilchen gegeben ist.
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Für die Erfindung ist weiter wesentlich, daß dem Filter und dem das
Trocknungsmittel enthaltenden Behälter eine Wasserabscheidestrecke vorgeschaltet
ist, die zwecks Temperaturerniedrigung der Luft bei konstantem Druck mit Kühlrippen
versehen ist. Hier wird durck Kühlung der vom Kompressor erwärmt
anfallenden
Luft bereits Wasser ausgeschieden, so daß dieses Wasser jedenfalls von dem Trocknungsmittel
nicht mehr aufgenommen werden muß.
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Das Druckrückhalteventil kann unter Umgehung des Steuerkolbens des
Druckreglers an den Druckluftvorratsbehälter angeschlossen sein, so daß es also
immer unter dem im Druckluftvorratsbehälter herrschenden Luftdruck steht.
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Hierdurch wird eine allzu starke Anpressung des Ventilkörpers des
Druckrückhalteventils in der Lastlaufphase vermieden. Andererseits ist es aber auch
möglich, den Steuerkolben des Druckreglers schaltungsmäßig zwischen Druckluftvorratsbehälter
und Druckrückhalteventil anzuordnen, so daß das Druckrückhalteventil nur in der
Leerlaufphase angesteuert wird.
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Die Wasserabscheidestrecke kann bewegliche Prallflächen aufweisen.
Hierdurch wird die vorgeordnete Wasserabscheidung besonders hgünstigt.
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Der Ventilkörper des Druckrückhalteventils kann auf einer Feder gelagert
sein, die über einen Stellkolben in ihrer Kraft einstellbar ist. Diese Ausbildung
hat den Vorteil, daß die Federkraft automatisch an den Druck im Druckluftvorratsbehälter
angepaßt wird. Bei verschiedenen Betriebsdrückenjonnen die gleichen Lufttrockner
eingesetzt werden.
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Das Druckrückhalteventil und das Rückschlagventil können gegenläufig
öffnend in einer gemeinsamen Wand angeordnet sein. Dem Druckrückhalteventil kann
eine Düse vorgeschaltet sein.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt
durch einen Lufttrockner mit integriertem Druckregler, Fig. 2 einen Teilschnitt
durch eine weitere Ausführungsform des Lufttrockners, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform
des Lufttrockners und Fig. 4 eine letzte Ausführungsform des Lufttrockners.
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Der in Fig. 1. dargestellte Lufttrockner besitzt ein mehrteiliges
Gehäuse 1, welches einen Eingangsanschluß 2 aufweist, der mit einer von einem Kompressor
4 kommenden Leitung 3 verbunden ist. Im unteren Gehäuseteil ist eine Wasserabscheidestrecke
5 vorgesehen, in welcher die einströmende Luft mäanderförmig geführt wird, so daß
an Prallflächen 6, die beweglich oder fest angeordnet sein können, eine Wasserausscheidung
erfolgt. Dieses Wasser sammelt sich im unteren Bereich des Gehäuses 1. Dort ist
ein Auslaßventil 7, 8, bestehend aus einem Ventilkörper 7 und einem Rand 8 eines
Einsatzes oder des Gehäuses gebildet. Der Ventilkörper 7 wird durch einen Schaltkolben
9 betätigt, dessen Schaltraum 10 in bekannter Weise durch einen Steuerkolben 11
eines Druckreglers 12 mit Druckluft beschickt wird. Der Druckregler 12 besitzt einen
Doppelventilkörper 13, der mit einem Vorsprung 14 an dem Steuerkolben 11 ein Auslaßventil
13, 14 und mit einem Rand 15 einer hohlen Stange 16 ein Einlaßventil 13, 15 bildet.
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In dem Innenraum 17 des Gehäuses 1 oberhalb des Auslaßventiles 7,
8 ist in Durchströmrichtung zunächst ein Filter 18 und dann ein Trocknungsmittel
19 enthaltender Behälter 20 untegebracht. Der Behälter 20 sitzt auf einem Bund der
Stange 16 dichtend auf und wird über eine Feder 21 angepreßt. Wenn der Filter 18
und das Trocknungsmittel 19 so stark verschmutzt sind, daß ein Luftdurchgang nicht
mehr möglich ist, hebt der Behälter 20 gegen die Kraft der Feder 21 ab, so daß über
eine Umgehungsleitung die Befüllung des Druckluftvorratsbehälters möglich ist. Oberhalb
des Behälters 20 ist im Innenraum 17 ein Druckraum 22 geschaffen, der eine gewisse
Größe besitzen soll, damit sein Volumen beim Umschalten von der Lastlaufphase in
die Leerlaufphase schnell über das offene Auslaßventil 7, 8 expandieren und damit
schlagartig durch das Trocknungsmittel 19 und den Filter 18 strömen kann. Der Druckraum
22 führt über ein Rückschlagventil 23 einerseits zu einem Raum 24 unterhalb des
Steuerkolbens 11 und andererseits zu einem Ausgangsanschluß 25, von dem eine Leitung
26 zu einem Druckluftvorratsbehälter 27 führt.
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Zwischen dem Druckluftvorratsbehälter 27 und dem Druckraum 22 ist
ein einen Ventilkörper 28 und eine Feder 29 aufweisendes Druckrückhalteventil 30
eingeschaltet, dem noch eine Düse 31 vorgeschaltet sein kann. Der Ventilkörper 28
des Druckrückhalteventiles 30 wird über die Feder 29 mit einer solchen Kraft auf
seinen Sitz 32 gepreßt,die einem bestimmten Druck im Druckluftvorratsbehälter 27
zwischen Einschalt- und Abschaltdruck des Druckreglers 12 entspricht. Zwischen dem
Druckluftvorratsbehälter 27 und dem Druckrückhalteventil 30 ist eine Rückströmleitung
33 vorgesehen, die sich gemäß Fig.
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1 aus der Leitung 26, dem Ausgangsanschluß 25, dem Raum 24 bis durch
die Düse 31 zu dem Druckrückhalteventil 30 erstreckt und über den Druckraum 22 durch
den das Trocknungsmittel 19 enthaltenden Behälter 20 und den Filter 18 über das
geöffnete
Auslaßventil 7, 8 bis in die Atmosphäre fortsetzt. Der
öffnungs- bzw. Schließdruck des Druckrückhalteventils 30 ist so eingestellt bzw.
gewählt, daß er zwischen dem Einschalt- und Abschaltdruck des Druckreglers 12 liegt,
so daß der Ventilkörper 28 in der Lastlaufphase beidseitig vom gleichen lack beaufschlagt
ist und daher durch die Kraft der Feder 29 in der Schließstellung verbleibt.
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Die Funktion des Lufttrockners ist folgende: Beim Auf füllen des Druckluftvorratsbehälters
27 fördert der Kompressor -4 in der Lastlaufphase über die Leitung 3 und den Eingangsanschluß
2 Luft heran, die einen gewissen Wasseranteil aufweist und die im Kompressor verdichtet
und erwärmt wurde. Aus dieser warmen feuchten Luft wird mit Hilfe der Ballflächen
6 Wasser abgeschieden, wobei gleichzeitig durch Kühlrippen 34 am Gehäuse 1 eine
Kühlung der Luft erfolgt. Das Auslaßventil 7, 8 ist geschlossen, so daß die Luft
gezwungen wird, im Innenraum 17 durch das Filter 18 und das Trocknungsmittel 19
des Behälters 20 zu strömen.
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Das Trocknungsmittel 19 nimmt dabei weitere Feuchtigkeit auf.
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Die getrocknete Luft strömt über das Rückschlagventil 23, den Ausgangsanschluß
25 und die Leitung 26 zum Druckluftvorratsbehälter 27, in welchem sich nunmehr der
Druck erhöht bis der Abschaltdruck des Druckreglers 12 erreicht wird. Während dieses
Umschaltens von der Lastlaufphase auf die Leerlaufphase schließt das Auslaßventil
13, 14 und das Einlaßventil 13, 15 öffnet, so daß durch die hohle Stange 16 die
im Druckluftvorratsbehälter 27 anstehende Luft in den Schaltraum 10 gelangt, so
daß der Schaltkolben 9 betätigt wird und das Auslaßventil 7, 8 geöffnet wird. Dabei
wird der Druckraum 22 schlagartig entspannt, wodurch das Wasser, welches sich im
unteren Teil des Innenraums 17 gesammelt hat, über das geöffnete Auslaßventil 7,
8 in die Atmosphäre ausgedrückt wird. Gleiches geschieht mit Wasser, welches in
Tropfenform an dem Filter 18 oder dem Trocknungsmittel
19 hängt.
Durch diese Expansion wird die Rückseite des Ventilkörpers 28 des Druckrückhalteventils
30 entlastet, so daß nunmehr das Druckrückhalteventil öffnen kann und damit Druckluft
aus dem Druckluftvorratsbehälter 27 über die Rückströmleitung 33 so lange rückwärts
das Trocknungsmittel 19 durchströmt, bis der eingestellte Schließdruck des Druckrückhalteventils
30 erreicht wird.
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Dabei nimmt die getrocknete Luft aus dem Druckluftvorratsbehälter
27 aus dem Trocknungsmittel 19 Wasser auf und regeneriert das Trocknungsmittel für
eine neue Lastlaufphase. Durch die Verwendung eines Druckrückhalteventiles 30 und
seine Einstellung auf eine bestimmte Druckstufe zwischen Einschaltdruck und Abschaltdruck
des Druckreglers wird ein bestimmtes feststehendes Verhältnis von Fülluftmenge und
Regenerationsluftmenge eingestellt, und zwar unabhängig von der tatsächlichen Größe
des Druckluftvorratsbehälters 27. Der Druck im Druckluftvorratsbehälter 27 wird
also so lange erniedrigt, bis der Schließdruck des Druckrückhalteventils 30 erreicht
wird. Dann schließt das Druckrückhalteventil 30, so daß im Druckluftvorratsbehälter
27 ein höherer Druck als es dem Einschaltdruck des Druckreglers entspricht erhalten
bleibt. Sinkt der Luftdruck im Druckluftvorratsbehälter infolge Luftverbrauch weiter
ab, dann wird schließlich der Einschaltdruck des Druckreglers 12 erreicht, so daß
durch das Schließen des Auslaßventiles 7, 8 von der Leerlaufphase auf die Latlaufphase
umgeschaltet wird und damit sich der Druck im Druckluftvorratsbehälter 27 wieder
erhöht.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der Druckregler 12 nicht
in den Lufttrockner integriert, sondern über Leitungen in der dargestellten Schaltung
vorgesehen. Der Lufttrockner besitzt hier einen weiteren Anschluß 35, der über eine
Steuerleitung 36 mit dem Druckregler 12 verbunden ist. Das Rückschlagventil
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ist in dem Druckregler 12 vorgesehen. Von diesem führt eine Leitung 37 über ein
Mehrkreisschutzventil 38 zum Druckluftvorratsbehälter 27. Die Steuerleitung 36 steht
mit der Leitung 37 über einen Steuerteil des Druckreglers 12 bei entsprechender
Schaltung in Verbindung.
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Die Rückströmleitung 33 schließt hier die Steuerleitung 36, den Anschluß
35, die Düse 31 und den Druckraum 22 ein. Bei dieser Ausführungsform wird der Ventilkörper
28 des Druckrückhalteventils 30 von der Seite der Düse 31 her nur während der Leerlaufphase
mit Druck belastet. Die Funktion ist ansonsten analog zu dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 1.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind das Druckrückhalteventil
30 und das Rückschlagventil 23 in einer gemeinsamen Wand 39 des Gehäuses 1 untergebracht.
Schaltungstechnisch im Hinblick auf das Druckrückhalteventil 30 entsprechenden die
Anlagen der Fig. 1 und 3 einerseits und 2 und 4 andererseits einander. Bei dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 3 kann eine Leitung 40 zum Ausschalten des Saugventils des Kompressors
4 vorgesehen sein.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 kann eine Schaltung verwirklicht
werden, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.
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Das Druckrückhaltevntil 30 ist hier nur in besonderer Weise ausgebildet.
Es ist ein Stellkolben 41 vorgesehen, dessen Betätigungsraum 42 über eine Bohrung
43 an die Leitung 36 angeschlossen ist. Selbstventändlich könnte eine solche Ausbildung
des Druckrückhalteventils 30 auch in der Ausbildung gemäß Fig. 1 verwendet werden.
Druckrückhalteventil 30 und Rückschlagventil 23 sind immer parallel zueinander geschaltet.
Der Stellkolben 41 bildet mit einem Rand 44 ein Auflager für die Feder 29. Die Kraft
der Feder 29 ist so bemessen, daß der Stellkolben 41 bei Druckbeaufschlagung des
Betätigungsraumes 42 ane schwimmende Stellung einnimmt und damit die Feder 29 je
nach dem Abschaltdruck des Druckreglers
im System verschieden
vorspannt bzw. einstellt.
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In der Schaltung gemäß Fig. 1 steht in dem Betätigungsraum 42 immer
der Behälterdruck an. Durch entsprechende Dimensionierung der Wirkfläche des Stellkolbens
41 und der Kraft der Feder 29 kann erreicht werden, daß bei identischer Ausbildung
des Druckrückhalteventils 30 und seiner Einzelteile gleichsam eine automatische
Anpassung des Schließ- und öffnungsdruckes des Druckrückhalteventils 30 in verschiedenen
Druckiuftversorgungsanlagen, die mit unterschiedlicher Druckhöhe arbeiten, erreicht
wird. Auch dabei wird jeweils ein bestimmtes Mengenverhältnis zwischen Rückspülmenge
und Füllmenge eingehalten.
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