DE69204285T2 - Einrichtung zum steuern der regenerierung eines lufttrockners. - Google Patents

Einrichtung zum steuern der regenerierung eines lufttrockners.

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Description

  • Diese Erfindung betrifft eine Spül- oder Regenerationssteuerung für einen Lufttrockner, der in einer Druckluftanlage verwendet wird, wie beispielsweise in einer Druckluftbremsanlage eines Schwerlastfahrzeuges oder Hochleistungsfahrzeuges.
  • Es ist zunehmend üblich geworden, einen Lufttrockner vorzusehen, um in der Druckluft mitgeführte Feuchtigkeit zu entfernen, wobei die Druckiuft von einem Fahrzeugluftkompressor erzeugt wird und die Druckluft dazu verwendet wird, die Bremsen des Fahrzeugs und andere luftbetätigte Geräte oder dergleichen zu betätigen. Durch Entfernen der mitgeführten Feuchtigkeit werden viele Probleme vermieden, wie beispielsweise das Einfrieren von Bauteilen während kalten Wetters. Typische Lufttrockner verwenden ein Bett aus Trocknungsmaterial, welches Feuchtigkeit aus Druckluft entfernt, bevor die Druckluft die Speicherbehälter erreicht.
  • Der Lufttrockner umfaßt ein Trocknungsmaterialbett, welches hinsichtlich seines Feuchtigkeitsgehalts periodisch regeneriert bzw. gespült werden muß. Diese Regeneration wird bewirkt, wenn der Luftkompressor unbelastet bzw. abgeschaltet ist. Luftkompressoren für Kraftfahrzeuge sind mit einer Überwachungseinrichtung ausgerüstet, die auf den Druckwert in den Speicherbehältern anspricht, um den Kompressor abzuschalten, wenn der Druckwert in den Speicherbehältern eine voreingestellte Grenze erreicht hat. Die Überwachungseinrichtung erzeugt ein Drucksignal, wenn der Kompressor abgeschaltet werden soll, und ein solches Abschalten wird gewöhnlich bewirkt durch Offenhalten eines Ventils des Kompressors, um den Kompressor zu entlasten. Entlastung des Luftkompressors kann auch bewirkt werden durch Betätigen einer auf Druck ansprechenden Kupplung, um den Luftkompressor von dem Antrieb durch die Fahrzeugmaschine abzuschalten oder abzutrennen.
  • Wenn das Trocknungsmaterialbett gespült und regeneriert wird, wird eine relativ kleine Luftmenge, die innerhalb des Lufttrockners in einem sogenannten Spülvolumen abgetrennt ist, veranlaßt, durch das Trocknungsmaterial zu strömen, um Feuchtigkeit aus dem Trocknungsmaterial zu entfernen. Die Spülluft wird dann zur Atmosphäre ausgelassen. Jedoch vergrößert die Verwendung eines Spülvolumens zum Abtrennen der für Regeneration zu verwendenden Luft die Größe und das Gewicht des Lufttrockners beträchtlich, wodurch Packungs- und andere Einbauschwierigkeiten hervorgerufen werden, wenn der Lufttrockner an einem Fahrzeug installiert wird. Weiterhin sind Servicearbeiten am Lufttrockner relativ schwierig gemacht, da das Trocknungsmaterialbett üblicherweise in dem gespülten Volumen angeordnet ist. Wenn das Trocknungsmaterial erschöpft ist und ausgetauscht werden muß, muß der gesamte Lufttrockner auseinandergenommen werden, um das Trocknungsmaterial auszutauschen.
  • Eine Druckluftanlage, in welcher ein getrenntes Spülvolumen nicht erforderlich ist, ist in der europäischen Patentbeschreibung Nr. 0 093 253 beschrieben, und diese Anlage hat eine Hauptluftleitung für Luftströmung von einem Lufttrockner zu einem Speicherbehälter, und eine weitere Leitung, die ein Magnetventil umfaßt, welche eine Strömung von trockener Luft zurück zu dem Lufttrockner ermöglicht zum Regenerieren des Lufttrockners in Abhängigkeit von Betriebsparametern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Druckluftanlage geschaffen, umfassend einen Luftkompressor, einen Luftspeicherbehälter, einen Lufttrockner, der eine Zufuhröffnung zum Empfangen von Druckluft von dem Luftkompressor, eine Abgabeöffnung zum Liefern von Druckluft über einen ersten Leitungszweig zu dem Luftspeicherbehälter, ein Trocknungsmaterial zwischen der Zufuhröffnung und der Abgabeöffnung zum Trocknen von Druckluft, die von dem Luftkompressor zu dem Luftspeicherbehälter geliefert wird, und eine Steuereinrichtung, um eine Strömung von Regenerationsluft von der Abgabeöffnung des Speicherbehälters durch das Trocknungsmaterial hindurch zu einer Austrittsöffnung zu bewirken zum Regenerieren des Trocknungsmaterials durch Öffnen eines gewöhnlich geschlossenen Steuerventils in einem zweiten Leitungszweig zwischen dem Speicherbehälter und dem Lufttrockner dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leitungszweig zwischen dem Luftspeicherbehälter und der Abgabeöffnung angeschlossen ist.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht weiterhin das Fortlassen des Spülvolumens an dem Lufttrockner durch Verwendung eines kleinen Teils der in einem üblichen Fahrzeugspeicherbehälter gespeicherten Druckluft zum Spülen, und sie ermöglicht das Zuführen von Luft gleichzeitig zu einer Steueröffnung an dem Lufttrockner zum Öffnen des Lufttrockner- Austrittsventils, und zu der Abgabeöffnung des Lufttrockners. Der Spülluft wird dann ermöglicht, von der Abgabeöffnung zu der Austrittsöffnung zu strömen durch das Trocknungsmaterial hindurch. Das Spülen ist auf eine vorbestimmte Zeitperiode begrenzt, so daß die Integrität der in dem Behälter gespeicherten Luft nicht unangemessen beeinträchtigt wird.
  • Die Erfindung wird nunmehr beispielsweise beschrieben unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung, deren einzige Figur eine schematische Darstellung einer Druckluftanlage ist, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist.
  • Gemäß der Zeichnung ist eine Druckluftanlage, die allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, an einem Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) angebracht zum Erzeugen von Druckluft für Betätigung der Fahrzeugbremsen und anderer druckluftbetätigter Geräte oder Ausrüstungen. Die Anlage 10 umfaßt einen üblichen Luftkompressor 12, der von der Fahrzeugmaschine über die Kurbelwelle 14 des Kompressors 12 angetrieben wird. Von dem Kompressor 12 erzeugte Druckluft wird an eine Auslaßoder Abgabeöffnung 16 des Luftkompressors 12 geliefert in ein Leitungssystem, welches allgemein mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet ist, für Abgabe an einen Speicherbehälter, der allgemein mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet ist.Das Leitungssystem 18 verbindet die Auslaß- oder Abgabeöffnung 16 mit der Zufuhröffnung 22 eines Lufttrockners 24. Der Lufttrockner 24 ist von der gleichen allgemeinen Art, die in dem US-Patent Nr. 4,487,617 offenbart ist, mit der Ausnahme, daß das Gehäuse des Lufttrockners neu gestaltet ist, um das Spülvolumen zu beseitigen, welches das Trocknungsmaterialbett umgibt. Der Lufttrockner 24 umfaßt ein Trocknungsmaterialbett 26, welches innerhalb des Lufttrockners vorgesehen ist. Druckluft, die über die Zufuhröffnung 22 geliefert wird, strömt durch das Trocknungsmaterialbett 26 und aus der Abgabeöffnung 28 des Lufttrockners 24 aus und in einen ersten Zweig 30 des Leitungssystems 18, der die von der Abgabeöffnung 28 erhaltene Luft in den Luftspeicherbehälter 20 liefert. Ein Einweg-Rückschlagventil 32 ist in dem Zweig 30 vorhanden und ermöglicht ein Strömen von Druckluft von der Abgabeöffnung 28 in den Luftspeicherbehälter 20, es verhindert jedoch eine Lieferung in der entgegengesetzten Richtung.
  • Das Leitungssystem 18 umfaßt weiterhin einen zweiten Zweig, der allgemein mit dem Bezugszeichen 34 bezeichnet ist und der angeschlossen ist von dem Luftspeicherbehälter 20 zu der Abgabeöffnung 28 um das Rückschlagventil 32 herum. Der zweite Zweig 34 umfaßt einen ersten Abschnitt 36, der den Luftspeicherbehälter 20 mit einer Zufuhr- oder Einlaßöffnung 38 eines elektrisch betätigten Solenoidsteuerventils üblicher Gestaltung verbindet, welches allgemein mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet ist. Der zweite Zweig 34 umfaßt weiterhin einen zweiten Abschnitt, der allgemein mit dem Bezugszeichen 42 bezeichnet ist und der die Auslaß- oder Abgabeöffnung 44 des Ventils 40 mit der Abgabeöffnung 28 des Lufttrockners 24 verbindet. Eine Strömungsbegrenzungsöffnung 46 bewirkt einen Druckabfall in der Luft, die während der Regeneration des Trocknungsmaterialbettes des Lufttrockners 24 über die Öffnung 46 an die Abgabeöffnung 28 geliefert wird. Ein Einweg-Rückschlagventil 48 ermöglicht das Strömen von Regenerationsluft über den Teil 42 des zweiten Zweigs in die Abgabeöffnung 28 des Lufttrockners 24, es verhindert jedoch Strömung in der entgegengesetzten Richtung. Das elektrisch betätigte Ventil 40 ist ein gewöhnlich geschlossenes Ventil, in welchem die Zufuhröffnung 38 geschlossen und die Abgabeöffnung 44 über eine Austrittsöffnung 50 zur Atmosphäre entlüftet ist. Die Abgabeöffnung 44 des elektrisch betätigten Ventils 40 ist weiterhin mit der Steueröffnung 54 des Lufttrockners 24 verbunden. Das Drucksignal, welches an die Steueröffnung 54 geliefert wird, öffnet ein (nicht dargestelltes) Spülventil einer Gestaltung, die dem Fachmann der Technik gut bekannt und in dem obengenannten US-Patent offenbart ist, um eine Austrittsöffnung 56 zu öffnen und auf diese Weise einen Strömungsweg zwischen der Abgabeöffnung 28 über das Trocknungsmaterialbett 26 zu der Austrittsöffnung 56 zu schaffen, um zu ermöglichen, daß Regenerations- oder Spülluft durch das Trocknungsmaterialbett 26 hindurchströmt und auf diese Weise das Trocknungsmaterial regeneriert. Wenn das Signal an der Steueröffnung 54 entlastet bzw. entlüftet wird, was auftritt, wenn das Ventil 40 unwirksam gemacht ist, wird die Austrittsöffnung 56 geschlossen und der Lufttrockner ist in der Lage, seine normale Trocknungsfunktion auszuüben.
  • Die Anlage 10 umfaßt weiterhin eine übliche Überwachungseinrichtung bzw. einen üblichen Regler 58, der über eine Leitung 60 an den Behälter 20 angeschlossen ist. Die Überwachungseinrichtung bzw. der Regler 58 spricht auf einen vorbestimmten Druckwert in dem Luftspeicherbehälter 20 an, um ein Entlastungssignal oder Abschaltsignal am Auslaß 62 zu erzeugen, der mit dem Luftkompressor 12 verbunden ist. Der Luftkompressor 12 umfaßt einen Entlastungsmechanismus bzw. Abschaltmechanismus, der auf das Drucksignal am Auslaß 62 anspricht, um ein Ventil (nicht dargestellt) des Kompressors 12 offenzuhalten, wodurch der Kompressor abgeschaltet wird, um einen weiteren Druckanstieg in dem Luftspeicherbehälter 20 oberhalb eines voreingestellten Maximums zu verhindern, welches von dem Regler 58 zugelassen ist. Der Kompressor 12 kann auch unwirksam gemacht bzw. abgeschaltet werden durch Schaffung einer Kupplung an der Kurbelwelle 14, die an das Signal am Auslaß 62 angeschlossen ist, um den Luftkompressor 12 von der Fahrzeugmaschine zu trennen. Das Drucksignal am Auslaß 62 wird weiterhin an einen auf Druck ansprechenden Schalter 64 geliefert, der zwischen dem Fahrzeugzündschalter 66 und einem Anschluß 68 eines Zeitgebermechanismus 70 angeschlossen ist. Unter der Annahme, daß der Fahrzeugzündschalter 66 geschlossen ist, um die Fahrzeugbatterie 74 in den Stromkreis zu schalten, wird durch das Arbeiten des Druckschalters 64 durch das Drucksignal am Auslaß 62 des Reglers 58 ein Signal an den Anschluß 68 des Zeitgebers 70 übertragen, um eine Zeitgeberperiode des Zeitgebers einzuleiten. Der Zeitgeber 70 ist an die Solenoidspule angeschlossen, die schematisch bei 72 angegeben ist und einen Teil des elektrisch betätigten Ventils 40 bildet, um das Ventil aus seiner gewöhnlich geschlossenen Position in eine offene Position zu bewegen. Nach einer vorbestimmten Zeitperiode wird der Zeitgeber 70 unwirksam, wodurch das Solenoid 72 entregt wird.
  • Im Betrieb wird der Luftkompressor 12 durch die Fahrzeugmaschine betrieben, um Luft in der gewöhnlichen Weise zu verdichten bzw. zu komprimieren, die von dem Kompressor 12 über die Auslaß- bzw. Abgabeöffnung 16 abgegeben und über das Leitungssystem 18 an den Lufttrockner 24 geliefert wird, wo die in der Druckluft mitgeführte Feuchtigkeit durch das Trocknungsmaterialbett 26 aus der Druckluft entfernt wird. Druckluft wird von dem Lufttrockner 24 über die Abgabeöffnung 28 abgegeben und über das Einweg-Rückschlagventil 32 in den Luftspeicherbehälter 20 geliefert. Wenn der Druck in dem Luftspeicherbehälter 20 einen vorbestimmten Wert erreicht, spricht der Regler 58 an, um ein Drucksignal am Auslaß 62 zu erzeugen, welches den Luftkompressor 12 entlastet bzw. abschaltet, wodurch weitere Erhöhung des Druckwerts in dem Luftspeicherbehälter 20 verhindert ist. Das von dem Regler 58 am Auslaß 62 erzeugte Drucksignal wird auch an den Druckschalter 64 geliefert.
  • Der Druckschalter 64 steuert den Zeitgeber 70, um eine Zeitgeberausgangsperiode vorbestimmter Länge einzuleiten. Der Zeitgeber betätigt in Übereinstimmung damit die Spule 72, wodurch die Verbindung zwischen der Zufuhröffnung 38 des elektrisch betätigten Ventils 40 und der Abgabeöffnung 44 dieses Ventils geöffnet wird, so daß Druckluft aus dem Luftspeicherbehälter 20 zu der Steueröffnung 54 des Lufttrockners 24 strömt. Der Lufttrockner 24 und sein inneres Spülventil (nicht dargestellt) sprechen auf das Drucksignal an der Steueröffnung 54 an, um die Abgabeöffnung 28 mit der Austrittsöffnung 56 zu verbinden, um einen Strömungsweg zwischen der Abgabeöffnung 28 und der Austrittsöffnung 26 zu schaffen, der sich durch das Trocknungsmaterialbett 26 erstreckt. Gleichzeitig wird Druck von der Abgabeöffnung 44 des elektrisch betätigten Ventils 40 über ein Einweg-Rückschlagventil 48 und die Öffnung 46 an die Abgabeöffnung 28 geliefert, wodurch eine Quelle von Regenerations- bzw. Spülluft geschaffen ist, wobei die Luft durch das Trocknungsmaterialbett 26 hindurch zu der Austrittsöffnung 56 geliefert wird, wodurch das Trocknungsmaterial regeneriert wird. Es ist zu bemerken, daß wegen der Drosselöffnung 46 der Druckwert der Regenerationsluft, die an die Abgabeöffnung 28 geliefert wird, wesentlich niedriger als der Druckwert in dem Luftspeicherbehälter 20 ist. Demgemäß verhindert das Rückschlagventil 32 während einer solchen Regneration des Trocknungsmaterialbettes Verbindung oder Lieferung von dem Speicherbehälter 20 zurück zu der Abgabeöffnung 28.
  • Wenn die vorbestimmte Zeitperiode des Zeitgebers 70 abgelaufen ist, wird die Spule 72 entregt, wodurch die Zufuhröffnung 38 geschlossen und die Abgabeöffnung 44 zur Austrittsöffnung 50 entlüftet wird. Demgemäß ist das Drucksignal an der Steueröffnung 54 beseitigt, wodurch es dem Lufttrockner 24 ermöglicht ist, wiederum seine normale Trocknungsfunktion auszuüben. Ein Strömen von Druckluft von der Abgabeöffnung 28 zu der Austrittsöffnung 50 über den Abschnitt 42 ist durch das Einweg- Rückschlagventil 48 verhindert.
  • Nachdem die Periode des Zeitgebers 70 abgelaufen ist, bleibt der Kompressor 12 abgeschaltet bzw. entlastet, solange wie der Druckwert in dem Luftspeicherbehälter 20 oberhalb des Abschneide- oder Abschaltpunkts des Reglers 58 verbleibt. Wenn jedoch der Druckwert in dem Luftspeicherbehälter 20 unter den Abschaltpunkt des Reglers 58 fällt, wird das Drucksignal am Auslaß 62 beseitigt, wodurch der Kompressor 12 wiederum wirksam gemacht bzw. angeschaltet wird, um erneut Druckluft an den Luftspeicherbehälter 20 zu liefern. Es wird bemerkt, daß, wenn der Kompressor erneut wirksam gemacht oder angeschaltet wird, bevor der Zeitgeber 70 unwirksam gemacht ist, der Spülkreislauf automatisch unterbrochen wird, weil der Druckschalter 64 geöffnet wird durch Beendigung des Steuersignals am Auslaß 62 des Reglers 58.

Claims (10)

1. Druckluftanlage, umfassend einen Luftkompressor (12), einen Luftspeicherbehälter (20), einen Lufttrockner (24), der eine Zufuhröffnung (22) zum Empfangen von Druckluft von dem Luftkompressor (12), eine Abgabeöffnung (28) zum Liefern von Druckluft über einen ersten Leitungszweig (30) zu dem Luftspeicherbehälter (20), ein Trocknungsmaterial (26) zwischen der Zufuhröffnung (22) und der Abgabeöffnunge (28) zum Trocknen von Druckluft, die von dem Luftkompressor (12) zu dem Luftspeicherbehälter (20) geliefert wird, und eine Steuereinrichtung (40, 54, 64, 70) umfaßt, um eine Strömung von Regenerationsluft von der Abgabeöffnung (28) durch das Trocknungsmaterial (26) hindurch zu einer Austrittsöffnung (56) zu bewirken zum Regenerieren des Trocknungsmaterials durch Öffnen eines gewöhnlich geschlossenen Steuerventils (40) in einem zweiten Leitungszweig (34) zwischen dem Speicherbehälter und dem Lufttrockner (26), dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leitungszweig (34) zwischen dem Luftspeicherbehälter (20) und der Abgabeöffnung (28) angeschlossen ist.
2. Druckluftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leitungszweig (34) eine Öffnung (46) aufweist, welche bewirkt, daß die Regenerationsluft, die über den zweiten Zweig (34) zu der Abgabeöffnung (28) geliefert wird, sich auf einem Druckwert befindet, der niedriger als der Druckwert in dem Luftspeicherbehälter (20) ist.
3. Druckluftanlage nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage ein erstes Einwegventil (32) in de ersten Zweig (30) umfaßt, welches Verbindung oder Lieferung von der Abgabeöffnung (28) zu dem Luftspeicherbehälter (20) ermöglicht, jedoch Verbindung oder Lieferung in der umgekehrten Richtung verhindert, wobei der zweite Leitungszweig (34) rund um die genannte Ventileinrichtung (32) herum angeschlossen ist derart, daß die Regenerationsluft das genannte erste Einwegventil (32) umgeht.
4. Druckluftanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage eine Verbindung von dem zweiten Leitungszweig zu einer Steueröffnung (54) an dem Lufttrockner umfaßt, der Lufttrockner dieser Anlage weiterhin ein zweites Einwegventil (48) in dem zweiten Zweig (34) umfaßt, welches Verbindung von dem Luftspeicherbehälter (20) zu der Abgabeöffnung (28) über den zweiten Zweig (34) ermöglicht, jedoch Verbindung in der entgegengesetzten Richtung zu der Steueröffnung verhindert.
5. Druckluftanlage nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (40, 54, 64, 70) einen Zeitgeber (70) umfaßt zum Begrenzen der Verbindung oder Lieferung über den zweiten Leitungszweig (34) auf eine vorbestimmte Zeitperiode.
6. Druckluftanlage nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage eine Abschalteinrichtung (58) umfaßt, die auf den Druckwert in dem Luftspeicherbehälter (20) anspricht zum Abschalten des Luftkompressors (12), wenn der Druckwert in dem Luftspeicherbehälter (20) einen vorbestimmten Wert erreicht, wobei die Steuereinrichtung (40, 54, 64, 70) auf das Abschalten des Luftkompressors (12) durch die Abschalteinrichtung (58) anspricht, um Verbindung oder Lieferung über den zweiten Zweig (34) einzuleiten, um Regeneration des Trocknungsmaterialbettes (26) zu bewirken.
7. Druckluftanlage nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung ein elektrisch betätigtes Steuerventil (40) in dem zweiten Zweig (34) umfaßt, welches auf das Abschalten des Luftkompressors (12) anspricht, um aus einer gewohnlich geschlossenen Position, in welcher Verbindung oder Lieferung über den zweiten Zweig (34) blockiert ist, in eine offene Position zu schalten, die Verbindung oder Lieferung über den zweiten Zweig (34) ermöglicht, wobei der Zeitgeber (70) beim Schalten des Steuerventils (40) in die offene Position initiiert wird, um das Steuerventil (40) in die gewöhnlich geschlossene Position zurückzuführen nach einer vorbestimmten Zeitperiode, nachdem das Steuerventil (40) von der geschlossenen Position in die offene Position geschaltet worden ist.
8. Druckluftanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschalteinrichtung (58) ein Drucksignal erzeugt, wenn der Druckwert in dem Luftspeicherbehälter (20) den vorbestimmten Wert erreicht, und die Steuereinrichtung (40, 54, 64, 70) einen auf Druck ansprechenden Schalter (64) umfaßt, der auf das Drucksignal anspricht, um das elektrisch betätigte Steuerventil (40) aus der gewöhnlich geschlossenen Position in die offene Position zu schalten beim Ansprechen auf dieses Drucksignal.
9. Druckluftanlage nach Anspruch 7 oder 8, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Lufttrocker (24) auf ein Drucksignal an der Steueröffnung (54) anspricht zum Öffnen der Austrittsöffnung (56) und zum Hervorrufen von Regeneration des Trocknungsmaterialbettes (26), wobei das elektrisch betätigte Steuersignal (40) das Drucksignal an die Steueröffnung (54) liefert, wenn das elektrisch betätigte Steuerventil (40) aus der gewöhnlich geschlossenen Position in die offene Position geschaltet wird.
10. Druckluftanlage nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch betätigte Steuerventil (40) eine Austrittsöffnung (50) umfaßt, das elektrisch betätigte Steuerventil (40) das Drucksignal zu der Austrittsöffnung (50) entlüftet, wenn das elektrisch betätigte Steuerventil (40) sich in der gewöhnlich geschlossenen Position befindet.
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