DE3244414A1

DE3244414A1 - Vorrichtung zum trocknen von druckluft

Info

Publication number: DE3244414A1
Application number: DE19823244414
Authority: DE
Inventors: Joachim Ing.(grad.) 7251 Hemmingen Delfs; Andreas Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Reppich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-12-01
Filing date: 1982-12-01
Publication date: 1984-06-07
Also published as: SE8305058D0; FR2537013A1; SE8305058L

Description

R. 182U0 He
10.11.1982

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1 Vorrichtung zum Trocknen von Druckluft Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Druckluft, insbesondere für Druckluftsysteme, wie Druckluftbremsanlagen od. dgl., nach der Gattung des Anspruchs 1.

Bei einer solchen Lufttrocknungsvorrichtung, auch Zwei-Behälter-Lufttrockner genannt, wird in Zeitintervallen die von einem Luftkompressor geförderte Druckluft abwechselnd dem einen und anderen Lufttrockner zugeführt (Trocknungsphase). Der diesen Lufttrockner jeweils durchströmenden Druckluft wird nach Passieren eines Vorfilters von dem Trockenmittel Feuchtigkeit entzogen. Mit steigendem Feuchtigkeitsgehalt des Trockenmittels sinkt dessen Leistungsfähigkeit. Mittels einer Zeitschaltung wird daher nach einem Zeitintervall die Druckluft von dem Luftkompressor auf

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den anderen Lufttrockner umgeschaltet, während der zuvor mit Druckluft beaufschlagte Lufttrockner, der nunmehr feuchtes Trockenmittel aufweist, einerseits entlüftet und andererseits über das Drosselventil von einem Teilvolumen der den anderen Lufttrockner verlassenden getrockneten Luft beaufschlagt wird (Regenerationsphase) . Diese trockene Regenerationsluft entzieht dem Trockenmittel wieder die Feuchtigkeit und führt diese über den entlüfteten Ausgang in die Atmosphäre ab. Ist das Trockenmittel wieder entfeuchtet, ist der Lufttrockner regeneriert und kann wieder in die Trocknungsphase umgeschaltet werden, wobei der andere Lufttrockner seinerseits in die Regenerationsphase überführt wird.

Eine bekannte Vorrichtung zum Trocknen von Druckluft der eingangs genannten Art weist ein herkömmliches Drosselventil auf, das eine konstante Verengung hat und damit stets eine konstante Luftmenge von der aus dem einen Lufttrockner ausströmenden getrockneten Druckluft abzweigt und dem anderen zu regenerierenden Lufttrockner zuführt. Das vom Luftkompressor in der Zeiteinheit geförderte und über einen der Lufttrockner geleiteten Luftvolumen schwankt jedoch in weiten Grenzen. Ausgehend von der Kömpressor-Leerlaufdrehzahl ändert sich der Luftstrom um ca. 500%. Da bei hohem Luftdurchsatz der Lufttrockner in der gleichen Zeiteinheit sehr viel mehr Luftfeuchtigkeit aufnimmt und damit früher regenerationsbedürftig wird als bei kleinem Luftdurchsatz, muß die Umschaltung der Lufttrockner entsprechend angepaßt werden, was bedeutet, daß zur Regenerierung der Lufttrockner bei hohen Drehzahlen des Luftkompressors und damit großen Luftströmen eine wesentlich kürzere Regenerationszeit zur Verfügung steht. Bei der bekannten Lufttrocknungsvorrichtung mit

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dem herkömmlichen Drosselventil bedeutet das Abzweigen einer stets konstanten Regenerationsluftmenge von der ausströmenden trockenen Gesamtluftmenge für niedrige Kompressordrehzahlen den Verlust eines großen Teils der geförderten Luft, der zur Regeneration des Lufttrockners in der zur Verfügung stehenden langen Regenerationszeit gar nicht erforderlich wäre, aber zu einer erheblichen Verzögerung in dem Erreichen des Betriebsdrucks des Druckluftsystems führt. Bei hohen Drehzahlen des Luftkompressors hingegen und damit großen Luftströmen bedeutet das Abzweigen der gleich großen Regenerationsluftmenge einen zum Verhältnis des Gesamtluftstromes kleinen Regenerationsluftstrom, der in der zur Verfügung stehenden kurzen Regenerationszeit nicht ausreicht, den einen Lufttrockner vollständig zu regenerieren.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lufttrocknungsvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch^:die Anpassung der Regernationsluftmenge, die von der getrockneten Gesamtluftmenge während eines Zeitintervalls für die Regeneration des anderen Luftbehälters abgezweigt wird, einerseits ein hoher,für die Regeneration nicht erforderlicherDruckluftverbrauch bei kleinen Drehzahlen des Luftkompressors vermieden wird und andererseits bei hohen Kompressordrehzahlen und damit großem Luftfördervolumen kein Abfall der Leistungsfähigkeit der Lufttrockner infolge mangelhafter Regeneration des Trockenmittels in den zur Verfügung stehenden kurzen Regenerationsintervallen eintritt..

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Bei allen Luftfördermengen pro Zeiteinheit, also allen Drehzahlen des Luftkompressors, wird ein stets gleicher prozentualer Anteil an Regenerationsluft von der Fördermenge abgezweigt und damit eine hinsichtlich Verbrauch und Leistung optimierte Regeneration erreicht. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei ein etwa 15 prozentiger Regenerationsluft-Anteil erwiesen.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Drucklufttrocknungsvorrichtung möglich.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Drucklufttrocknungsvorrichtung im Schaltzusammenhang mit einem Luftkompressor, Druckregler und Vierkreis-

Schutzventil zum Anschluß eines Druckluf tsystems,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines Drosselventils mit verstellbarer Verengung in der Drucklufttrocknungsvorrichtung gemäß Fig. 1,

schematisch dargestellt.

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Beschreibung des Ausführunqsbeispiels

In Fig. 1 ist schematisch eine Vorrichtung zum Trocknen von Druckluft für eine Nutzfahrzeug-Druckluftbremsanlage dargestellt. Die Drucklufttrocknungsvorrichtung IO ist eingangsseitig über einen Druckregler 11 mit einem Verdichter oder Luftkompressor 12 und ausgangsseitig mit einem an sich bekannten Vierkreis-Schutzventil 13 verbunden. Das Vierkreis-Schutzventil 13 dient zum Anschluß der Druckluftbremsanlage, und zwar der beiden Betriebsbremskreise, des Feststellbrems- und Anhängerkreises und eines Nebenverbraucherkreises.

Die Drucklufttrocknungsvorrichtung 10 weist zwei Lufttrockner 14 und 15 auf, die jeweils mit einem vor- und nachgeschalteten Luftfilter 16 und 17 bzw. 18 und 19 zu einem Trockenmittelbehälter 20 bzw. zusammengefaßt sind. Die Lufttrockner 14 und 15 sind eingangsseitig - über die Luftfilter 16 bzw. 18 an jeweils einem Arbeitsanschluß eines 4/2-Wege-Magnetventils 22 angeschlossen, dessen dritter Arbeitsanschluß den Eingang der Drucklufttrocknungsvorrichtung 10 bildet und damit an dem Ausgang des Druckreglers 11 angeschlossen ist und dessen vierter Arbeitsanschluß mit Atmosphäre in Verbindung steht.

In der in Fig. 1 dargestellten Grundstellung des 4/2-Wege-Magnetventils 22, im folgenden kurz Schaltventil genannt, ist der obere Lufttrockner 14 mit dem Luftkompressor 12 verbunden und befindet sich damit in der Trocknungsphase, in welcher er der von dem Luftkompressor 12 geförderten, ihn durchströmenden Druckluft Feuchtigkeit entzieht. Der untere Lufttrockner 15 ist mit Atmosphäre verbunden und damit entlüftet. Wird das

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Schaltventil 22 umgeschaltet, was mittels eines elektronischen Zeitschaltgliedes 23 in Zeitintervallen geschieht, so werden die Verbindungen der vier Arbeitsanschlüsse vertauscht und der untere Lufttrockner 15 auf den Luftkompressor 12 und der obere Lufttrockner auf den Entlüftungsausgang geschaltet.

Ausgangsseitig sind die beiden Lufttrockner 14, 15 mit einem Wechselventil 24 verbunden, das hier als Doppelrückschlagventil ausgebildet ist und dessen Ausgang über ein Rückschlagventil 25 mit dem Eingang des Vierkreis-Schutzventils 13 verbunden ist. Ein Drosselventil 26 mit verstellbarer Verengung ist mit seinem Eingang mit dem Ausgang des Wechselventils 24 verbunden und mit seinem Ausgang 28 über jeweils ein Rückschlagventil 30 bzw. 31 mit den beiden "Eingängen des Wechselventils 24 bzw. den Ausgängen der Lufttrockner 14,15 - unter Zwischenschaltung der Luftfilter 17 bzw. 19 - verbunden. Die Durchlaßrichtung der Rückschlagventile 30,31 erlaubt nur eine Druckluft-Strömungsrichtung vom Ausgang des Drosselventils 26 zu den beiden Eingängen des Wechselventils 24.

In der in Fig. 1 gezeichneten Schaltstellung des Schaltventils 22, in welcher der obere Lufttrockner 14 mit Druckluft vom Luftkompressor 12 beaufschlagt wird, strömt die den Lufttrockner 14 verlassende getrocknete Druckluft über das Wechselventil 24 und das Rückschlagventil 25 zu dem Vierkreis-Schutzventil 13 und von hier

bei Erreichen des Öffnungsdrucks des Vierkreis-Schutzventils 13 - in die Druckluftbremsanlage - Eine durch die Verengung des Drosselventils 26 bestimmte Teilluftmenge, die sogenannte Regenerationsluft, strömt vom Ausgang des Wechselventils 24 über das Drosselventil 26, das Rückschlagventil 31 und den Luftfilter 19 durch den

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Lufttrockner 15 hindurch. Diese trockene Regenerationsluft entzieht dem feuchten Trockenmittel die Feuchtigkeit und strömt über das Luftfilter 18 und das Schaltventil 22 in Atmosphäre ab. Der Lufttrockner 15 befindet sich in seiner Regenerationsphase. Schaltet das Schaltventil 22 um und wird nunmehr der untere Lufttrockner 15 von dem Luftkompressor 12 mit Druckluft versorgt, so strömt die von dem Drosselventil 26 am Ausgang des Wechselventils 24 abgezweigte Regenerationsluft über das Rückschlagventil 30 zu dem oberen, ( nunmehr in der Regenerationsphase befindlichen Lufttrockner 14.

Das Drosselventil 26 mit verstellbarer Verengung ist in Fig. 2 im Längsschnitt schematisch dargestellt. Die Verstellung der Verengung erfolgt in Abhängigkeit von der den jeweiligen in Trocknungsphase arbeitenden Luft trockner 14 bzw. 15 durchströmenden Gesamtluftmenge. Die Verengung ist dabei derart ausgebildet, daß das Verhältnis der diesen Lufttrockner 14 bzw. 15 während der Trocknungsphase durchströmenden Gesamtluftmenge

zu der von dem Drosselventil 26 abgezweigten Teilluft- _^ menge, der sogenannten Regenerationsluftmenge, stets

im wesentlichen konstant ist. Dieses Verhältnis ist dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit 100:15 gewählt.

Die verstellbare Verengung des Drosselventils 26 wird von der Druckdifferenz des Staudrucks am Ein- und Ausgang des jeweils in der Trocknungsphase arbeitenden Lufttrockners 14 bzw. 15 gesteuert.

Im einzelnen weist hierzu das Drosselventil 26 ein Ventilgehäuse 32 mit einer Steuerkammer 33 und einer

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Auslaßkammer 34 auf, die über eine Gehäusebohrung 35 miteinander verbunden sind. In der Gehäusebohrung 35 ist ein Steuerkolben 36 axial verschiebbar geführt. Der Steuerkolben 36 trägt auf seinem Außenumfang eine im Längsschnitt keilförmige Axialnut 37, deren Querschnitt sich zu dem in die Auslaßkammer 34 hineinragenden freien Ende des Steuerkolbens 36 hin verjüngt. Der Steuerkolben 36 ist auf seinem Außenumfang von einem Dichtungsring 38 umschlossen, der in einer Ringnut 39 entlang der Gehäusebohrung 35 im Ventilgehäuse gehalten ist und die Steuerkammer 33 gegen die Auslaßkammer 34 abdichtet. Der Steuerkolben 36 mit seiner Axialnut 37 bildet zusammen mit dem Dichtungsring 38 die verstellbare Verengung des Drosselventils 26.

In der Steuerkammer 33 ist ein mit dem Steuerkolben fest verbundenes Steuerglied 40 verschiebbar geführt. In einer ringförmigen Außennut 41 trägt das Steuerglied 40 einen Dichtungsring 42, der die Steuerkammer 33 in zwei Teilkammern 331 und 332 mit variablem Volumen unterteilt. In der in Fig. 2 linken Teilkammer 331 mündet ein erster Steuereingang 29, der mit dem Eingang der Drucklufttrocknungsvorrichtung 10 und damit mit dem. Ausgang des Druckreglers 11 verbunden ist. In der in Fig. 2 rechten Teilkammer 33 2 mündet der Ventileingang 27, der gleichzeitig einen zweiten Steuereingang darstellt. Je nach Druckdifferenz der Staudrücke am Eingang und Ausgang des jeweils in Trocknungsphase arbeitenden Lufttrockners 14 bzw. 15, die über die beiden Steuereingänge 29 und 27 die einander gegenüberliegenden Steuerflächen des Steuerglieds 40 beaufschlagen, verschiebt sich das Steuerglied 40 zwischen den beiden Steuereingängen 29 und 27 und schiebt dabei den Steuerkolben mehr oder weniger in die Gehäusebohrung 35 hinein. Je

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weiter der Steuerkolben 36 in Richtung der Auslaßkammer 34 in die Gehäusebohrung 35 hineingeschoben wird, desto mehr vergrößert sich der Querschnitt der keilförmigen Axialnut 37 zum Überströmen der Regenerationsluft von der rechten Teilkammer 33 2 in die Auslaßkammer 34. Da der Staudruck vor den Lufttrocknern 14,15 proportional zu dem von dem Luftkompressor 12 geförderten Luftvolumen ist, wird bei zunehmender Kompressordrehzahl und damit zunehmender Förderleistung des Luftkompressors 12 der Durchlaßquerschnitt im Steuerkolben 36 vergrößert und damit eine größere Regenerationsluftmenge zu dem in Regenerationsphase befindlichen Lufttrockner 15 bzw. 14 geführt .

Wie in Fig. 1 noch dargestellt, kann das elektronische Zeitschaltglied von dem Schaltzustand des Druckreglers 11 beeinflußt werden. Hierzu ist ein pneumatisch gesteuerter elektrischer Schaltkontakt 43 vorgesehen, der als Unterbrecherkontakt;in einem zu dem Zeitschaltglied 23 führenden Stromkreis angeordnet ist. Je nach Schaltzustand des Druckreglers 11 wird dieser Schaltkontakt 43 geöffnet oder geschlossen.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann anstelle des als Verschiebekolben ausgebildeten Steuerglieds 40 im Drosselventil 26 auch eine am Umfang im Ventilgehäuse 32 eingespannte Membran verwendet werden, die in ihrem Mittelteil fest mit dem Steuerkolben 36 verbunden ist.

Leerseite

Claims

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Ansprüche

Vorrichtung zum Trocknen von Druckluft, insbesondere für Druckluftsysteme, wie Druckluftbremsanlagen od. dgl., mit zwei in Intervallen abwechselnd in Trocknungsphase und Regenerationsphase arbeitenden Lufttrocknern und mit einem Drosselventil zum Beaufschlagen des jeweils in Regenerationsphase befindlichen Lufttrockners mit einer am Ausgang des in der Trocknungsphase arbeitenden Lufttrockners abgenommenen getrockneten Teilluftmenge, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (26) eine in Abhängigkeit von der den Lufttrockner (14 bzw. 15)in der Trocknungsphase durchströmenden Gesamtluftmenge verstellbare Verengung aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Verengung derart ausgebildet ist, daß das Verhältnis der den einen Lufttrockner (14 bzw. 15)während der Trocknungsphase durchströmenden Gesamtluftmenge

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zu der von dem Drosselventil (2S) davon abgezweigten Teilluftmenge stets im wesentlichen konstant ist und vorzugsweise 100:15 beträgt.

Vorrichtung
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nach Anspruch 1 oder 2, d a ekennzeichnet, daß

die verstellbare Verengung von der Druckdifferenz des eingangs- und ausgangsseitigen Staudrucks an dem der Trocknungsphase arbeitenden Lufttrockners (14 bzw. 15) gesteuert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Verengung von einem in einer Gehäusebohrung (35) axial verschiebbaren Steuerkolben (36), der am Außenumfang eine im Längsschnitt keilförmige Axialnut (37) trägt, und einem den Steuerkolben (36) am Außenumfang umschließenden Dichtungsring (38) gebildet ist, daß der Steuerkolben (36) mit einem Steuerglied (4.0) fest verbunden ist, das in einer Ste.uerkammer (33) zwischen zwei im Axialabstand voneinander angeordneten Steuereingängen (29,27) verschiebbar geführt ist, und daß die Steuerkammer (33) über den ersten Steuereingang (29) mit dem am Lufttrocknereingang, herrschenden Staudruck und über den zweiten Steuereingang (27) mit dem am Lufttrocknerausgang herrschenden Staudruck beaufschlagt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Steuereingang (27) von dem Eingang des Drosselventils (26) gebildet ist.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der keilförmigen Axialnut (37) vom Steuerglied (40) aus zum freien Ende des Steuerkolbens (36) hin sich verjüngt und daß der erste Steuereingang (29) auf der vom Steuerkolben (36) abgekehrten Seite des Steuerglieds (40) und der zweite Steuereingang (27) auf der dem Steuerkolben (36) zugekehrten Seite des Steuerglieds (40) in der Steuerkammer (33) mündet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (40) als Verschiebekolben ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadur cn gekennzeichnet, daß das Steuerglied -

(40) als eine am Umfang in der Steuerkammer (33) gehaltene Membran ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (26) eine durch den Dichtungsring (38) von der Steuerkammer (33) getrennte Auslaßkammer(34) aufweist, deren Ausgang (28) mit dem jeweils in Regenerationsphase befindlichen Lufttrockner (15 bzw. 14) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufttrockner (14,15) eingangsseitig mit je einem Arbeitsanschluß eines 4/2-Wege-Magnetventils (22)

verbunden sind, dessen dritter Arbeitsanschluß den an einen Luftkompressor (12) anzuschließenden Eingang der Vorrichtung bildet und dessen vierter Arbeitsanschluß entlüftet ist, daß die beiden Lufttrockner (14,15) ausgangsseitig mit je einem Eingang eines Wechselventils (24) verbunden sind und daß von dem Drosselventil (26) der erste Steuer eingang (29) an dem dritten Arbeitsanschluß des 4/2-Wege-Magnetventils (22) , der zweite Steuerein^- gang (27) an dem Ausgang des Wechselventils (24) und der Ausgang (28) über je ein Rückschlagventil (30 bzw. 31) ausgangsseitig an die Lufttrockner (14,15) angeschlossen sind, wobei die Durchlaßrichtung der Rückschlagventile (30,31) vom Ausgang (28) des Drosselventils (26) zur Ausgangsseite der Lufttrockner (14 bzw. 15) festgelegt ist.

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