DE3932096A1 - Fahrzeuglufttrockner mit kontrollvorrichtung, insbesondere zu druckluftsystemen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeug­ lufttrockner mit Kontrollvorrichtung, insbesondere zu Druckluftsysteme, wobei die Kontrollvorrichtung für den Fahrzeugfahrer ein Signal über dasjenige Niveau des Feuchtegehaltes des Luftsystems erzeugt, bei dem auf Wirkung der äußeren Umgebungstemparatur in jed­ welchem Teil das Systems ein Erfrieren erfolgen kann.

Im Betrieb eines bedeutenden Teiles dar mo­ dernen Kraftfahrzauge - in erster Reihe der Schwerkraft­ fahrzeuge und der Kraftfahrzeuge gebundener Bahn - spielt die Druckluft eine wichtige Rolle. Die Druckluft wird beim Bremsen, fallweise bei der Federung bzw. bei der Betätigung der Türe der erwähnten Kraftfahrzeuge ver­ wendet. Eines der größten Probleme des Betriebs mit Druckluft ist, daß die durch den Kompressor herge­ stellte und in des aus den Rohrleitungen, Behältern und Armaturen bestehende System gespeiste Druckluft auch Wasser- und Öldampf enthält. Die Fahrzeughersteller streben von Beginn an danach, den in das Luftsystem ge­ langenden Wasserdampf auf den möglichst minimalen Wert zu vermindern. Dadurch können einerseits der schadhafte Vorgang der Korrosion, andererseits die in den Winter­ und Übergangsperioden vorkommenden und auch Betriebs­ störungen verursachenden Erfrierungen vermindert werden. Da das Druckluftsystem der Kraftfahrzeuge in erster Reihe bei Bremsungen verwendet wird, hat die möglichst vollständige Beseitigung der durch die eventuellen Er­ frierungen entstehenden Bremsbetriebsstörungen aus dem Gesichtspunkt der Betriebssicherheit eine besonders große Bedeutung. Die Fahrzeughersteller streben mit den verschiedensten technischen Lösungen nach der Er­ reichung dieser Zielsetzung. Für lange Zeit war fast als einzige Lösung die Ausscheidung des Wasserdampfes gehalten, wobei verschiedene Filtervorrichtungen, Rohr­ schlangen, Vorbehälter, oder derer Kombinationen ver­ wendet wurden. Danach folgten diejenigen Methoden, bei denen zwecks Verminderung der Erfrierung nicht die Be­ seitigung des Wasserdampfes, sondern die Verschiebung des Gefrierpunktes des eingelangten Wassers in die Nähe des Gefrierbereiches versucht wurde. Die Gefrier­ schutzmittel waren z.B. derartige Armaturen, durch welche das Gefrierpunkt vermindernde Material, z.B. Aethanol in den Luftstrom gebracht wurde. In den letzten Zeiten werden in je breiteren Kreisen derartige Luft­ trocknervorrichtungen verwendet, deren Wirksamkeit von den bekannten Lösungen am meisten ausgezeichnet ist.

Die Einlagen der Lufttrockner enthalten ein besonderes Granulat, den sogenannten molekulären Filter. Die Granulatkörner binden den in der durch den Filter­ einsatz strömen gelassenen Luft befindlichen Wasserdampf an ihren Flächen ab, und blasen die an der Fläche ange­ haftete Feuchtigkeit während des Regenerationsvorganges mit der trockenen Luft ins Freie. Die Lebensdauer des Granulats wird dadurch begrenzt, daß die durch den Lufttrockner durchgeströmte Druckluft nicht nur Wasser­ dampf, sondern auch Öldampf enthält, welcher an der Gra­ nulatfläche ebenfalls anhaftet, wodurch diejenige wirk­ same Fläche, die die Abbindung des Wasserdampfes durch­ führt, vermindert wird. Vom Ausmaß der Verölung abhängig enthält die in das System eingespeiste Druckluft immer mehr Feuchte, ihr relativer Feuchtegehalt nimmt zu. Die Erreichung eines bestimmten Feuchtegehaltes ist aber mit derjeniger Gefahr verbunden, daß bei Verminderung der Umgebungstemperatur die angesammelte Wassermenge erfriert. Der Weg zur Luft wird durch das in einem der Rohre ent­ stehende Eis erst reduziert, dann verschlossen, wenn aber die Erfrierung bei einer der Armaturen erfolgt, kann eine größere oder geringere Ordnungswidrigkeit in der betriebsmäßigen Funktion des Systems entstehen.

Die Verminderung, beziehungsweise Eliminie­ rung der Erfrierungsgefahr des Luftsystems kann mittels periodisch durchgeführten Kontrollen des relativen Feuchtegehaltes des Luftsystems auf leichte Weise fest­ gestellt werden. Wenn die Messung zeigt, daß der Feuchte­ gehalt einen bestimmten kritischen Wert - welcher vom verwendeten System, beziehungsweise Kraftfahrzeugtyp abhängig auch unterschiedlich sein kann - erreicht, be­ ziehungsweise überschreitet, wird der Austausch der Gra­ nulate des Lufttrockners erforderlich sein.

Die Inbetriebhalter der Kraftfahrzeuge be­ stimmen die Kontrolle von den äußeren Betriebsumständen abhängig, möglichst nahe zu diesen kritischen Zeitpunkt. Es ist ein günstiger Zufall, wenn der Kontrollzeitpunkt eben mit dem zum Granulataustausch erforderlichen Zeit­ punkt zusammenfällt.

Ein vom erforderlichen früherer Austausch verursacht dem Inbetriebhalter überflüssige Kosten, ein späterer Austausch kann aber Wasser unbestimmter Menge in das System bringen, wodurch die Erfrierungsgefahr außerordentlich zunimmt, oder gar die Erfrierung ent­ steht.

Es würde der bedeutenden Erhöhung der ak­ tiven Sicherheit beitragen, wenn der Fahrzeugfahrer eine Signalisierung erhalten würde, die ihn sofort warnt, daß Wasserdampf derartiger Menge in das Luftsystem gelangte, weshalb die Gefahr der Erfrierung des Systems besteht.

Aufgrund dieses Signals ist der Austausch des Granulats sofort zweckmäßig und erforderlich, was darüber hinaus, daß es die Betriebssicherheit bedeutend erhöht, optimal wirtschaftlich ist, denn der Austausch des Granulats soll dann durchgeführt werden, wenn der Feuchtegehalt des Systems das Erfrierungsniveau erreicht hat, und die Vorrichtung signalisiert eben diesen kriti­ schen Zeitpunkt.

Die fallweise Kontrolle der Funktionierung des Lufttrockners erfordert die Zerlegung des Luft­ systems, wonach das System wieder aufgefüllt und in­ betriebgestellt, betätigt werden soll. Die Kontrolle ist also ein aus mehreren Schritten bestehender technologi­ scher Prozeß, bei dem es auch an der gewissenhaften Ar­ beit der die Messung durchführenden Person liegt, ob reales Resultat gemessen wurde, oder von der Technologie abweichend eine nicht entsprechend funktionierende Vor­ richtung als gut qualifiziert wird, insbesondere nach­ dem die Zeitdauer der Messung eingeschränkt ist.

Die Sicherheit der Messung kann durch die je längere Zeitdauer erhöht werden, und es ist am meisten sicherheitsvoll, wenn die Messung kontinuierlich ist und eine Signalvorrichtung mindestens bei Gefahr eine Warnung an den Fahrzeugfahrer gibt.

Die kontinuierliche Kontrolle des Feuchte­ gehaltes des Luftsystems des Kraftfahrzeuges während der Fahrt ergibt für den Inbetriebhalter neben der bedeu­ tenden Erhöhung der Betriebssicherheit auch eine er­ hebliche Kostenersparung. Die erforderlichen fallweisen Kontrollen werden entweder vom Inbetriebhalter selbst durchgeführt und in diesem Fall sollen entsprechende Meßgeräte besorgt werden, oder er soll die Kontroll­ messungen des Kraftfahrzeuges in einer Fachwerkstätte durchführen lassen.

Der durch den Inbetriebhalter bestimmte Kontrollzeitpunkt fällt im allgemeinen nicht mit dem kritischen, erforderlichen Zeitpunkt des Granulataus­ tausches zusammen, weil der Inbetriebhalter die Wirk­ samkeit des Systems sicherheitshalber möglichst vor dem kritischen Zeitpunkt sichern will, aus diesem Grund wird die Anzahl der Kontrollen beziehungsweise der Einsatz­ austäusche wesentlich größer als erforderlich. über die unmittelbaren Kosten soll man auch mit indirekten Kosten rechnen, die sich aus dem Ausfallen der Kraft­ fahrzeuge aus dem Verkehr während der Kontrollzeitpe­ riode ergeben.

Die Erfindung dient der Beseitigung die­ ses Problems, der Erhöhung der Wirtschaftlichkeit und Sicherheit der Betätigung des Lufttrockners.

Die Erfindung ist also ein Fahrzeugluft­ trockner mit Kontrollvorrichtung insbesondere zu Druck­ luftsysteme dessen geschlossenes Gehäuse über Eintritts­ und Austrittsdruckluftanschluß verfügt, die Kontroll­ vorrichtung hat einen elektrischen/elektronischen Luft­ feuchtefühler, eine daran angeschlossene, die elektri­ schen Ausgangssignale verstärkende, aufarbeitende und auswertende Einheit und einen daran angeschlossenen kon­ tinuierlichen Anzeiger und/oder Notanzeiger, und das Fühlerelement der Kontrollvorrichtung ist im Ausgangs­ anschluß des Lufttrockners/in dessen unmittelbarer Nähe, dem Luftstrom unterworfen angeordnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand Aus­ führungsbeispiele mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die Anordnung des Druckluftsystems des Kraft­ fahrzeuges, innerhalb dessen die Anordnung der Kontrollvorrichtung,

Fig. 2 den Lufttrockner schematisch und teilweise in Schnitt dargestellt mit dem darin angeordneten Feuchtefühler,

Fig. 3 eine beispielsweise Ausführungsform der am Ausgangsanschluß des Lufttrockners angeschlos­ senen Armatur und das darin angeordnete Feuchte­ fühlerelement.

Das Luftsystem 1 besteht aus einer, die Druckluft erzeugenden und luftvorbehandelnden Einheit 3 und einer, die Druckluft lagernden und verwertenden Einheit 2. Die Einheit 3 hat einen mittels eines nicht dargestellten Motors angetriebenen Kompressor 4, einen daran mittels Rohrleitung 5 angeschlossenen Vorfilter 6, einen Druckregler 7, einen daran angeschlossenen Naß­ behälter 8 zur Ausschlagung des Wasser- und Öldampfge­ haltes der gelieferten Druckluft, und einen daran mittels Rohr 9 angeschlossenen Lufttrockner 10. Der Lufttrockner 10 ist durch eine Rohrleitung 11 mit der Einheit 2 ver­ bunden. An der Rohrleitung 11 ist die Dampfgehaltfühler­ einheit 12 der Einheit 2 angeschlossen, an der mittels einer Rohrleitung 13 ein Schutzventil 14 angeschlossen ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schutz­ ventil 14 mit Dreikreisausführung ausgebildet, und je ein Luftbehälter 16 ist mittels je einem Verbindungs­ rohr 15 eingebunden. An den Luftbehältern 16 sind nicht dargestellte Verbraucher angeschlossen, die zum Beispiel durch die Radbremsenarbeitszylinder beim Luftbremssystem der Kraftfahrzeuge gebildet sind. Der Lufttrockner 4 ist bei Kraftfahrzeugen mit Kolben ausgebildet, und erfordert Schmierölung, deshalb entfernt sich aus dem Kompressor 4 neben dem infolge der Zustandveränderungen der komprimier­ ten Luft entstehenden Wasserdampf auch Öldampf bestimmter Menge mit der Druckluft zusammen. Der Naßbehälter 8 hat die Aufgabe, daß sich der Wasserdampf und Öldampf darin ausscheidet, beziehungsweise ablagert. Der Kon­ densatgehalt des Naßbehälters 8 soll in bestimmten Zeitperioden, während der Servicearbeiten entleert werden.

Der Naßbehälter 8 scheidet das Kondensat nur infolge der Zustandveränderung der Druckluft aus und weitere Zustandveränderungen verursachen weitere Mengen der Wasserdampfausscheidung, was an einigen Stellen des Systems Erfrierungsgefahr ergeben kann. Zwecks Vermeidung dessen ist nach dem Naßbehälter 8 der Lufttrockner 10 eingebaut, welcher mit feuchteabbindendem Granulat ge­ füllt ist. Die große Fläche des Granulats ist feuchte­ abbindend, die nach ihrer Verschmutzung unwirksam wird. Der Kontrolle der Funktionsqualität des Lufttrockners 10 dient das aus Strömungsgesichtspunkt erste Element der Einheit 3, der Lufttrockner 10, an dessen Ausgangsan­ schluß die Feuchtegehaltfühlereinheit 12 angeschlossen ist.

In Fig. 2 ist die schematische Anordnung des Lufttrockners dargestellt, in welchem der Feuchte­ gehaltfühler der Kontrollvorrichtung integriert angeord­ net ist. Das geschlossene Gehäuse 17 des Lufttrockners 10 ist mit Eingangs- und Ausgangsdruckluftanschlüssen 18 und 19 versehen.

Die durch die Eingangsöffnung 18 einströ­ mende Druckluft gelangt durch einen im allgemeinen mehr­ schichtigen, z.B. Filz- und Metallfilter 41 in den obe­ ren Luftraum 42 des geschlossenen Gehäuses 17, wo das Filtergehäuse 21 des molekulären Feuchtefilters 20 an­ geordnet ist. Die Druckluft strömt durch die Luftspalte 43 zwischen dem Lufttrocknergehäuse 17 und dem Filter­ einsatzgehäuse 21, von oben nach unten durch das Filter­ einsatzgehäuse 21, wobei das dieses ausfüllende feuchte­ abbindende Granulat 20 den in der durchströmenden Luft befindlichen Feuchtegehalt in seiner Oberfläche abbin­ det. So gelangt die ausgetrocknete Druckluft durch die untere Austrittsöffnung 22 des Filtereinsatzgehäuses 21 in den Austrittskanal 27 des Lufttrockners 10, und durch den Ausgangsanschluß 19 des Lufttrockners 10 zu den la­ gernden Luftbehältern 16, beziehungsweise Verbrauchern.

Während einer hier nicht dargestellten Ar­ beitsphase werden die an der Oberfläche des Granulats 20 angehafteten Dampfkörner mit der bereits ausgetrockneten Luft gemeinsam während eines Regenerationsvorgangs durch die Abblasöffnung 28 des Lufttrockners 10 ins Freie ge­ blasen. Am Kanal 27 ist in der Nähe des Ausgangsanschlusses 19 eine im Lufttrocknergehäuse 17 ausgebildete Bohrung 24 angeschlossen, in der das Feuchtefühlerelement 25 der Kontrollvorrichtung angeordnet ist. Dadurch, daß das Fühlerelement 25 nicht unmittelbar im Luftstrom des Ka­ nals 27 angeordnet ist, schont die so ausgebildete Meß­ stelle 26 das Fühlerelement 25 von der schadhaften Wir­ kung der im Luftstrom eventuell anwesenden mechanischen und Ölkornteilchen. Weiterhin dient der verwendete Fil­ ter 29 dem Schutz des Fühlerelementes 25.

Das Feuchtefühlerelement 25 ist ein auf in­ duktivem Prinzip funktionierender Fühler bekannten Auf­ baus. Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Elektronik zur auf der bekannten Weise erfolgen­ den Verstärkung der durch das Feuchtefühlerelement 25 erzeugten Frequenzsignale im Schaft 23 angeordnet. Das Feuchtefühlerelement 25 bekannten Aufbaus ist mit be­ kannten elektronischen Stromkreisen geeignet, den Feuchte­ gehalt der an der Meßtelle 26 entstehenden strömenden/ wirbelnden Luft prozentual innerhalb von breiten Grenzen zu signalisieren, was genügend dazu ist, daß es im Druckluftsystem des Kraftfahrzeuges zur Signalisierung der Erfrierungsgefahr verwendbar sei.

Das Ausgangssignal der elektronischen Ein­ heit 28 ist durch den prozentualen Feuchtegehaltwert ge­ bildet, welches durch die elektrische Leitung 30 des An­ zeigers 44 zugeführt wird, der zweckmäßig als LED aus­ gebildet ist und während des Betriebs des Kraftfahr­ zeuges den prozentualen Feuchtegehaltwert kontinuierlich zeigt. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist in den elektronischen Stromkreisen des Signalgebers der Schwellenwert des Feuchtegehaltes eingespeist, bei des­ sen Erreichung ein warnendes Alarmsignal am LED oder in einer gesondert eingebauten Alarmsignallichtquelle erscheint. Der Anzeiger 44 kann durch den Board-Computer des Kraftfahrzeuges gebildet werden, an dessen Display auch eine Textwarnung zwecks Warnung des Fahrzeugfahrers, oder eine Textwarnung und ein warnendes Alarmsignal ge­ meinsam erscheinen können.

In Fig. 3 ist eine beispielsweise Ausführungs­ form der am Ausgangsanschluß 19 des Gehäuses 17 des Luft­ trockners 10 angeschlossenen Armatur 32 und des darin an­ geordneten Feuchtefühlerelementes 35 dargestellt. Die Ar­ matur 32 ist hier mit einer derjenigen - übrigens bei Druckluftsystemen üblich verwendeten - Schraubung ähn­ lichen T- oder Querabzweigung ausgebildet, dessen ein Zweig für den Feuchtefühler 35 und die damit zusammen­ gebaute Elektronik entsprechend ausgebildet ist. In der Figur ist - als Beispiel - eine als T-Abzweigung ausge­ bildete Armatur 32 dargestellt. Beide Enden der Armatur 32 sind mit Gewinden 33 und 40 normgemäßer Abmessung ausgebildet.

Am längeren, mit Gewinde 40 ausgebildeten Teil sind die Mutter 31 und Dichtungsring zur Befestigung der Armatur am Ausgangsanschluß 19 des Lufttrockners 17 angeordnet. Der Schaft 36 der T-förmigen Armatur 32 ist zum Empfang des Schaftes 36 des Feuchtefühlerele­ mentes 35 derart ausgebildet, daß das Feuchtefühler­ element 25 nicht in die die Luftdruchströmung sichernde Bohrung 34 hineinragt. Die so ausgebildete Meßstelle ist zwecks Erhöhung des Schutzes des Feuchtefühler­ elementes 35 durch einen Filter 39 abgeschlossen. Der elektrische Anschluß an den Anzeiger 44 von der in den Schaft 36 eingebauten Elektronik ist durch die Leitungen 37 gesichert.

Claims (3)

1. Fahrzeuglufttrockner mit Kontrollvor­ richtung, insbesondere zu Druckluftsysteme, dessen ge­ schlossenes Gehäuse mit Eingangs- und Ausgangsdruck­ luftanschluß versehen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontrollvorrichtung über ein elektrisches/elektronisches Luftfeuchtefühlerelement (25), eine daran angeschlossene, die elektrischen Sig­ nale verstärkende, aufarbeitende, auswertende elektro­ nische Einheit (28) und einen daran angeschlossenen kontinuierlichen Anzeiger und/oder Notanzeiger (44) verfügt und das Feuchtefühlerelement (25) der Kontroll­ vorrichtung in der unmittelbaren Nähe des Ausgangsdruck­ luftanschlusses (19) des Lufttrockners (10), dem Luft­ strom unterworfen angeordnet ist.

2. Lufttrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feuchtefühlerelement (25) bei dem Ausgangsdruckluftanschluß (19) des Luft­ trockners, in dem mit dessen Innenluftraum (42) verbun­ denen Kanal (27), in dessen Meßstelle (26) angeordnet ist.

3. Lufttrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feuchtefühlerelement (25) in der am Ausgangsdruckluftanschluß (19) des Ge­ häuses (11) des Lufttrockners (10) angeschlossenen, mit Meßstelle (26) ausgebildeten Armatur (32) angeordnet ist.