-
Die Erfindung betrifft eine Druckluftversorgungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft zudem ein pneumatisches System, welches eine solche Druckluftversorgungsanlage aufweist. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betreiben eines solchen pneumatischen Systems, insbesondere einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs, mittels einer solchen Druckluftversorgungsanlage.
-
Eine Druckluftversorgungsanlage wird in Fahrzeugen aller Art, insbesondere zur Versorgung einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs mit Druckluft, eingesetzt. Luftfederanlagen können auch Niveauregelungseinrichtungen umfassen, mit denen der Abstand zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau eingestellt werden kann. Eine Luftfederanlage eines eingangs genannten pneumatischen Systems umfasst eine Anzahl von an einer gemeinsamen Leitung (Galerie) pneumatisch angeschlossenen Luftbalgen, die mit zunehmender Befüllung den Fahrzeugaufbau anheben und entsprechend mit abnehmender Befüllung absenken können. Mit wachsendem Abstand zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau bzw. Bodenfreiheit werden die Federwege länger und auch größere Bodenunebenheiten können überwunden werden, ohne dass es zu einer Berührung mit dem Fahrzeugaufbau kommt. Vorzugsweise werden solche Systeme zunehmend in Geländefahrzeugen und Sport Utility Vehicles (SUV) eingesetzt. Insbesondere bei SUVs ist es bei sehr leistungsfähigen Motoren wünschenswert, das Fahrzeug einerseits für hohe Geschwindigkeiten auf der Straße mit vergleichsweise geringer Bodenfreiheit zu versehen und andererseits für das Gelände mit einer vergleichsweise großen Bodenfreiheit zu versehen. Es ist weiter wünschenswert, eine Veränderung der Bodenfreiheit möglichst schnell umzusetzen, was die Anforderungen hinsichtlich Schnelligkeit, Flexibilität und Verlässlichkeit einer Druckluftversorgungsanlage erhöht.
-
Um einen langfristigen Betrieb der Druckluftversorgungsanlage sicherzustellen, weist eine pneumatische Hauptleitung der Druckluftversorgungsanlage einen Lufttrockner auf, mit dem die Druckluft zu trocknen ist. Dadurch wird eine Ansammlung von Feuchtigkeit im Pneumatiksystem vermieden. Feuchtigkeit kann bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen zu ventilschädigender Kristallbildung und darüber hinaus zu ungewünschten Defekten in der Druckluftversorgungsanlage und in der Pneumatikanlage führen. Ein Lufttrockner weist ein Trockenmittel auf, üblicherweise eine Granulatschüttung, welche von der Druckluft derart durchströmbar ist, dass die Granulatschüttung in der Druckluft enthaltene Feuchtigkeit durch Adsorption aufnehmen kann. Ein Lufttrockner kann gegebenenfalls als regenerativer Lufttrockner ausgelegt werden. Dies kann dadurch geschehen, dass die Granulatschüttung bei jedem Entlüftungszyklus mit der getrockneten Druckluft aus der Pneumatikanlage, insbesondere einer Luftfederanlage - meist im Gegenstrom, jedoch teilweise auch im Gleichstrom relativ zur Befüllrichtung - durchströmt wird. Eine Regeneration des Lufttrockners wird im Wesentlichen durch einen Druckwechsel am Lufttrockner ermöglicht, wobei ein im Vergleich zur Adsorption bei der Regeneration vorliegender Druck regelmäßig geringer ist, um eine Feuchtigkeitsabgabe aus dem Granulat zu ermöglichen. Dazu kann die Entlüftungsventilanordnung geöffnet werden, wobei die Regenerationsfähigkeit des Lufttrockners regelmäßig von den Druckverhältnissen und der Druckwechselamplitude in der Druckluftversorgungsanlage abhängig ist. Auch für eine solche sogenannte Druckwechseladsorption hat es sich als wünschenswert erwiesen, eine Druckluftversorgungsanlage flexibel und gleichzeitig verlässlich auszulegen. Insbesondere soll einerseits eine vergleichsweise schnelle Entlüftung ermöglicht werden und dennoch ein für eine Regeneration des Lufttrockners bei ausreichend hoher Druckwechselamplitude niedriger Luftdruck - d. h. bei Regeneration - zur Verfügung stehen.
-
Die Druckschrift
EP 1 165 333 B2 offenbart ein pneumatisches System, welches eine Druckluftversorgungsanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 aufweist. Das dort vorgeschlagene System und die vorgeschlagene Druckluftversorgungsanlage leiden wie andere bekannte Systeme unter dem Nachteil, dass ein Zielkonflikt zwischen einer schnellen Be- und Entlüftung einerseits und einer effizienten Trocknerregeneration andererseits unaufgelöst bleibt.
-
Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, eine Druckluftversorgungsanlage, ein pneumatisches System und ein Verfahren zum Betreiben einer Pneumatikanlage anzugeben, welche die im Stand der Technik aufgefundenen Nachteile möglichst abmildert und insbesondere eine optimierte Trocknerregeneration gewährleistet, ohne das hierfür Abstriche bei der Be- und Entlüftungsgeschwindigkeit gemacht werden müssen.
-
Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe bei einer Druckluftversorgungsanlage der eingangs genannten Art, bei der erfindungsgemäß die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen sind.
-
Erfindungsgemäß ist somit eine Druckluftversorgungsanlage zum Betreiben einer Pneumatikanlage vorgesehen, insbesondere einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs, welche eine Druckluftzuführung, einen Druckluftanschluss zur Pneumatikanlage, einen Entlüftungsanschluss zur Umgebung, vorzugsweise ausgebildet als Entlüftungs-/Ansaugungsanschluss, eine pneumatische Hauptleitung zwischen der Druckluftzuführung und dem Druckluftanschluss, die einen Lufttrockner und eine erste Drossel aufweist, sowie eine Entlüftungsleitung zwischen dem Druckluftanschluss und dem Entlüftungsanschluss aufweist, vorzugsweise zwischen einem Druckluftzuführungsanschluss und dem Entlüftungsanschluss die eine zweite Drossel aufweist, wobei die Nennweite der ersten Drossel und die Nennweite der zweiten Drossel druckabhängig einstellbar sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass je nach vorherrschenden Druckverhältnissen stromaufwärts und stromabwärts der ersten und zweiten Drossel eine starke, weniger starke oder gar keine Druckminderung mittels der ersten und zweiten Drossel vorgenommen wird, je nachdem, was im Betrieb der Druckluftversorgungsanlage situationsbedingt gefordert ist: Bei einem Befüllen der Anlage, wenn der Druck beispielsweise stromaufwärts der ersten Drossel in der pneumatischen Hauptleitung größer ist als am Druckluftanschluss stromabwärts der ersten Drossel (bzw. im Bereich der Pneumatikanlage), ist die Drossel auf eine maximale Nennweite einstellbar. Bei einem Entlüften hingegen ist die erste Drossel erfindungsgemäß auf eine reduzierte Nennweite einstellbar, die eine ausreichend starke Druckminderung herbeiführt, um einen für die Trocknerregeneration ausgelegten Druck an die pneumatische Hauptleitung und somit den Trockner weiterzugeben. Da die Trocknerregeneration während der Entlüftung auch von dem Druck stromabwärts des Trockners, also in der Entlüftungsleitung, abhängt, wird dieses Konzept vorzugsweise auf die zweite Drossel übertragen.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Nennweite der ersten Drossel mittels eines von einem Magnetventil gesteuerten ersten pneumatischen Antriebs, vorzugsweise ausgebildet als Kolben, Membran oder dergleichen, einstellbar, wobei der erste pneumatische Antrieb mit einer von der pneumatischen Hauptleitung abgezweigten ersten Steuerleitung zusammenwirkt. Hierbei sorgt das Magnetventil für eine schnelle Reaktionsbereitschaft im Ansteuern der ersten Drossel und ist zudem mittels elektronischer Steuermittel mit einem Steuer- oder Regelkreis verbindbar.
-
Gemäß einer bevorzugten Alternative ist die erste Drossel mittels eines differenzdruckgeregelten ersten pneumatische Antriebs, vorzugsweise ausgebildet als Kolben, Membran oder dergleichen, einstellbar, wobei der Differenzdruck derjenige zwischen dem Druckluftzuführungsanschluss und dem Druckluftanschluss ist. Insbesondere ist der Differenzdruck derjenige zwischen dem Druckluftanschluss und dem Lufttrockner. Die Differenzdruckregelung kann im einfachsten Fall vorsehen, dass die erste Drossel eine maximale Nennweite einnimmt, wenn der Differenzdruck null ist, oder wenn der Druck auf Seiten des Druckluftzuführungsanschlusses höher ist als auf Seiten des Druckluftanschlusses. Die Erfindung macht sich gemäß dieser bevorzugten Alternative zunutze, dass infolge der Differenzdruckregelung das Vorhalten eines dedizierten Magnetventils und der dafür notwendigen Steuermittel zum Einstellen der Drossel entfallen kann.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Nennweite der zweiten Drossel mittels eines von dem Magnetventil gesteuerten zweiten pneumatischen Antriebs, vorzugsweise ausgebildet als Kolben, Membran oder dergleichen einstellbar, wobei der zweite pneumatische Antrieb mit der von der pneumatischen Hauptleitung abgezweigten ersten Steuerleitung zusammenwirkt.
-
Vorzugsweise wirkt der zweite pneumatische Antrieb mittels einer Zweigleitung mit der ersten Steuerleitung zusammen. Hierdurch wird ein einfaches Ansteuern beider Drosseln druckabhängig variabel auf Basis des identischen Steuerdrucks gewährleistet.
-
Gemäß einer bevorzugten Alternative ist die Nennweite der zweiten Drossel mittels eines von dem Magnetventil gesteuerten zweiten pneumatischen Antriebs, vorzugsweise ausgebildet als Kolben, Membran oder dergleichen, einstellbar, wobei der zweite pneumatische Antrieb mit einer zwischen dem Lufttrockner und der ersten Drossel abgezweigten zweiten Steuerleitung zusammenwirkt. Hierdurch wird vorzugsweise folgende Charakteristik erzielt: Beispielsweise ist bei einer Hochdruckentlüftung die Drossel zunächst relativ klein einstellbar (also dann, wenn in der pneumatischen Hauptleitung ein hoher Druck anliegt). Hierbei werden die während der Entlüftung entstehenden Geräusche bei hohen Druckamplituden mittels der zweiten Drossel effektiv reduziert. Mit nachlassendem Druck in der pneumatischen Hauptleitung und sukzessive auch im Trockner wird die Nennweite der zweiten Drossel erhöht. Für eine optimale Regeneration des Trockners wird die zweite Drossel vorzugsweise auf deren maximale Nennweite eingestellt.
-
Vorzugsweise bewirkt der zweite pneumatische Antrieb eine Einstellung der zweiten Drossel derart, dass deren Nennweite mit sinkendem Druck in der zweiten Steuerleitung zunimmt und umgekehrt.
-
Die erfindungsgemäße Druckluftversorgungsanlage weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Verdichtereinheit zur Versorgung der Druckluftzuführung mit Druckluft auf. Vorzugsweise weist die Verdichtereinheit einen ersten Luftverdichter und einen zweiten, mit dem ersten Luftverdichter in Reihe angeordneten Luftverdichter auf.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Druckluftversorgungsanlage einen Speicher zur Speicherung schnell verfügbarer Druckluft auf, eine an den Speicher pneumatisch angeschlossene Speicherzweigleitung, und ein in der Speicherzweigleitung angeordnetes Magnetventil, vorzugweise in Form eines Zwei/Zwei-Wegeventils, wobei die Speicherzweigleitung an den Druckluftzuführungsanschluss, vorzugsweise an eine Zweigstelle, pneumatisch angeschlossen ist.
-
In der Speicherzweigleitung ist vorzugsweise ein Rückschlagventil angeordnet, und wenigstens einer der beiden Luftverdichter ist zwischen der Speicherzweigleitung und dem Druckluftzuführungsanschluss angeordnet.
-
Weiter vorzugsweise ist in der pneumatischen Hauptleitung ein entsperrbares Rückschlagventil angeordnet, welches mit einem in der Entlüftungsleitung angeordneten Entlüftungsventil gleichzeitig betätigbar gekoppelt ist. Das Rückschlagventil und das Entlüftungsventil sind vorzugweise mittels eines zweifach parallel wirkenden pneumatischen Antriebs gekoppelt, vorzugsweise ausgebildet als Kolben, Membran oder dergleichen, welcher derart druckbeaufschlagbar ist, dass das Rückschlagventil entsperrbar und gleichzeitig das Entlüftungsventil betätigbar ist. Insbesondere ist der zweifach parallel wirkende pneumatische Antrieb hierbei mittels zwei Betätigungselementen betätigbar, bevorzugt über einen Relais-Entsperrkörper und einen Relais-Entlüftungsventilkörper, wobei die Betätigungselemente als einstückiger Körper oder als separate Körper ausgebildet sind.
-
Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe bezogen auf ein pneumatisches System der eingangs benannten Art mit einer Druckluftversorgungsanlage, einer Pneumatikanlage, die in Form einer Luftfederanlage ausgebildet ist, die eine Galerie und wenigstens eine an der Galerie pneumatisch angeschlossene Zweigleitung mit einem Balg und/oder einem Speicher sowie einen dem Balg und/oder dem Speicher vorgeordneten Wegeventil aufweist, indem die Druckluftversorgungsanlage nach einer der hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausgebildet ist. Bezüglich der Vorteile eines solchen Systems wird insoweit auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
-
Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe zudem bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den Schritten:
- - Befüllen der Pneumatikanlage mittels einer über eine pneumatische Hauptleitung geführte Druckluftströmung aus der Druckluftversorgungsanlage, wobei eine erste Drossel in der pneumatischen Hauptleitung auf eine maximale Nennweite eingestellt wird,
- - Halten des Drucks in der Pneumatikanlage, wobei die pneumatische Hauptleitung gegen eine Druckluftströmung aus der Pneumatikanlage gesperrt wird, und
- - Entlüften der Pneumatikanlage mittels der über die pneumatische Hauptleitung geführten Druckluftströmung aus der Pneumatikanlage, wobei die erste Drossel druckabhängig auf eine gedrosselte Nennweite eingestellt wird, und eine zweite Drossel in einer Entlüftungsleitung druckabhängig auf eine gedrosselte Nennweite oder auf eine maximale Nennweite eingestellt wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise weitergebildet durch einen, mehrere oder sämtliche der Schritte:
- - Einstellen der Nennweite der ersten Drossel beim Entlüften der Pneumatikanlage derart, dass in einem in der pneumatischen Hauptleitung angeordneten Lufttrockner ein vorbestimmter Druck, insbesondere angepasst an einen Betriebspunkt zur Trocknerregeneration, anliegt,
- - Einstellen der Nennweite der zweiten Drossel beim Entlüften der Pneumatikanlage derart, dass die Nennweite der zweiten Drossel bei einem sinkenden, zwischen dem Lufttrockner und der ersten Drossel anliegenden Druck zunimmt und umgekehrt,
- - Einstellen der Nennweite der ersten Drossel mittels eines von einem Magnetventil gesteuerten ersten pneumatischen Antriebs, wobei der erste pneumatische Antrieb mit einer von der pneumatischen Hauptleitung abgezweigten ersten Steuerleitung zusammenwirkt, oder mittels eines differenzdruckgeregelten ersten pneumatischen Antriebs, wobei der Differenzdruck derjenige zwischen dem Druckluftzuführungsanschluss und dem Druckluftanschluss ist, insbesondere derjenige zwischen dem Druckluftanschluss und dem Lufttrockner, und/oder
- - Einstellen der Nennweite der zweiten Drossel mittels eines von dem Magnetventil gesteuerten zweiten pneumatischen Antriebs, wobei der zweite pneumatische Antrieb mit der von der pneumatischen Hauptleitung abgezweigten ersten Steuerleitung zusammenwirkt, oder mittels eines von dem Magnetventil gesteuerten zweiten pneumatischen Antriebs, wobei der zweite pneumatische Antrieb mit einer zwischen dem Lufttrockner und der ersten Drossel abgezweigten zweiten Steuerleitung zusammenwirkt.
-
Es werden im Folgenden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben. Diese sollen die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen. Vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Figuren unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in den Figuren sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Figuren und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Hierbei zeigt
- 1 ein Schaltbild eines pneumatischen Systems, umfassend eine Druckluftversorgungsanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 ein Schaltbild einer Druckluftversorgungsanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 ein Schaltbild einer Druckluftversorgungsanlage gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 4 ein pneumatisches System und eine Druckluftversorgungsanlage gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 5 ein Schaltbild eines pneumatischen Systems und einer Druckluftversorgungsanlage gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 6 ein Schaltbild einer Druckluftversorgungsanlage gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 7 ein Schaltbild Druckluftversorgungsanlage gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
Im Folgenden werden für identische oder ähnliche Teile oder Teile identischer oder ähnlicher Funktion, wo zweckmäßig, gleiche Bezugszeichen verwendet.
-
1 zeigt ein pneumatisches System 100 mit einer Druckluftversorgungsanlage 10 und einer Pneumatikanlage 90 in Form einer Luftfederanlage. Die Luftfederanlage weist in diesem Fall eine Anzahl von vier sogenannten Bälgen 91 auf, die jeweils einem Rad eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs zugeordnet sind und eine Luftfeder des Fahrzeugs bilden. Des Weiteren weist die Luftfederanlage einen Speicher 92 zur Speicherung schnell verfügbarer Druckluft für die Bälge 91 auf. Den Bälgen 91 ist jeweils in einer Feder-Zweigleitung 98 ein Magnetventil 93 vorgeordnet, welches jeweils als Niveauregelventil zum Öffnen oder Schließen einer mit einem Balg 91 gebildeten Luftfeder dient. Die Magnetventile 93 in den Feder-Zweigleitungen 98 sind als 2/2-Wegeventile ausgebildet. Einem Speicher 92 ist in einer Speicher-Zweigleitung 99 ein Magnetventil 94 in Form eines weiteren 2/2-Wegeventils als Speicherventil vorgeordnet. Ein Speicherdruck kann über einen vorliegend direkt am Speicher 92 angeschlossenen Drucksensor 81 gemessen werden. Die Magnetventile 93, 94 sind mittels der Feder- und Speicher-Zweigleitungen 98, 99 an eine gemeinsame Sammelleitung, eine Galerie 95 bildende Pneumatikleitung, angeschlossen. Die Galerie 95 ist über eine weitere Pneumatikleitung 96 zur Bildung einer pneumatischen Verbindung mit einem Druckluftanschluss 2 der Druckluftversorgungsanlage 10 pneumatisch verbunden. Vorliegend sind die Magnetventile 93, 94 in einem Ventilblock 97 mit fünf Ventilen angeordnet. Die Magnetventile 93, 94 sind in 1 in einem stromlosen Zustand gezeigt - dabei sind die Magnetventile 93, 94 als stromlos geschlossene Magnetventile gebildet. Andere, hier nicht gezeigte, abgewandelte Ausführungsformen können eine andere Anordnung der Magnetventile 93, 94 realisieren - es können auch weniger oder mehr Magnetventile im Rahmen des Ventilblocks genutzt werden.
-
Die Druckluftversorgungsanlage 10 dient zum Betreiben der Pneumatikanlage 90. Die Druckluftversorgungsanlage 10 weist dazu eine Druckluftzuführung 1 und einen Druckluftanschluss 2 zur Pneumatikanlage 90 auf. Die Druckluftzuführung 1 ist vorliegend mit einem Entlüftungs-/Ansaugungsanschluss 3, einem dem Entlüftungs-/Ansaugungsanschluss 3 vorgeordneten Luftfilter 0.3 und einem dem Entlüftungs-/Ansaugungsanschluss 3 nachgeordneten, über einen Motor M angetriebenen Luftverdichter 51 und einem Druckluftzuführungsanschluss 52 ausgebildet.
-
Eine erste pneumatische Verbindung ist vorliegend mit einer pneumatischen Hauptleitung 60 zwischen der Druckluftzuführung 1 und dem Druckluftanschluss 2 gebildet, die einerseits am Druckluftzuführungsanschluss 52 und andererseits an den Druckluftanschluss 2 sowie der weiteren Pneumatikleitung 96 zur Bildung der pneumatischen Verbindung anschließt. In der pneumatischen Hauptleitung 60 sind ein Lufttrockner 61 und eine erste druckabhängig einstellbare Drossel 62 mit variabler Nennweite angeordnet.
-
Weiter weist die Druckluftversorgungsanlage 10 eine mit der pneumatischen Hauptleitung 60 und dem Entlüftungs-/Ansaugungsanschluss 3 pneumatisch verbundene zweite pneumatische Verbindung, nämlich die Entlüftungsleitung 70, auf. Vorliegend ist die Entlüftungsleitung 70 am Druckluftzuführungsanschluss 52 an der pneumatischen Hauptleitung 60 angeschlossen. In Richtung des Entlüftungs-/Ansaugungsanschlusses 3 sind in der Entlüftungsleitung 70 eine zweite druckabhängig einstellbare Drossel 72 mit variabler Nennweite und ein steuerbares Entlüftungsventil 73 angeordnet. Das in der durch die Entlüftungsleitung 70 gebildeten zweiten pneumatischen Verbindung angeordnete Entlüftungsventil 73 ist vorliegend als 2/2-Wegeventil gebildet.
-
Das steuerbare Entlüftungsventil 73 ist vorliegend als indirekt geschaltetes Relaisventil Teil einer Magnetventilanordnung 80 zur indirekten Schaltung eines Druckluftvolumens der aus der pneumatischen Hauptleitung 60 befüllbaren Entlüftungsleitung 70. Die Magnetventilanordnung 80 weist ein Steuerventil 74 in Form eines 3/2-Wege-Magnetventils auf. Das Steuerventil 74 kann mit einem über eine Steuerleitung 83 übermittelbaren Steuersignal in Form eines Spannungs- und/oder Stromsignals an die Spule 82 des Steuerventils 74 angesteuert werden. Bei Ansteuerung kann das Steuerventil 74 von der in 1 gezeigten stromlos geschlossenen Stellung in eine pneumatisch geöffnete Stellung überführt werden, in der ein über eine pneumatische Steuerleitung 110 aus der pneumatischen Hauptleitung 60 abgeleiteter Druck zur pneumatischen Steuerung des steuerbaren Entlüftungsventil 73 als Relaisventil mittels einer Zweigleitung 120 weitergegeben wird. Das steuerbare Entlüftungsventil 73 ist vorliegend zusätzlich mit einer Druckbegrenzung 75 versehen. Die Druckbegrenzung 75 greift über eine pneumatische Steuerleitung vor dem Entlüftungsventil 73 - konkret zwischen zweiter Drossel 72 und Entlüftungsventil 73 - einen Druck ab, welcher bei Übersteigen eines Schwelldrucks den Kolben des Entlüftungsventils 73 gegen die Kraft einer - optional einstellbaren - Feder 76 vom Ventilsitz hebt - also das steuerbare Entlüftungsventil 73 auch ohne Ansteuerung über das Steuerventil 74 in die geöffnete Stellung bringt. Auf diese Weise wird vermieden, dass ein ungewollt zu hoher Druck im pneumatischen System 100 entsteht.
-
Das Steuerventil 74 trennt im vorliegend geschlossenen Zustand die Steuerleitung 110 und ist über eine weitere Entlüftungsleitung 170 mit dem Entlüftungs-/Ansaugungsanschluss 3 pneumatisch verbunden. Mit anderen Worten ist ein zwischen Entlüftungsventil 73 und Steuerventil 74 liegender den Zweiganschluss 77 aufweisender Leitungsabschnitt der Steuerleitung 110 bei der in 1 gezeigten geschlossenen Stellung des Steuerventils 74 mit der weiteren Entlüftungsleitung 170 zwischen Steuerventil 74 und Entlüftungs-/Ansaugungsanschluss 3 verbunden. Die weitere Entlüftungsleitung 170 schließt dazu im weiteren Zweiganschluss 53 an die Entlüftungsleitung 70 an, so dass die Entlüftungsleitung 70 und die weitere Entlüftungsleitung 170 in einem zwischen dem weiteren Zweiganschluss 53 und dem Entlüftungs-/Ansaugungsanschluss 3 liegenden Abschnitt zusammengeführt werden.
-
Das Steuerventil 74 der Magnetventilanordnung 80 dient zum einen der Ansteuerung des Entlüftungsventils 73. Dies führt zu einem beidseitigen pneumatischen Öffnen des Lufttrockners 61 bei Überführung des Steuerventils 74 in die geöffnete Stellung. Diese weitere, durch die Druckluftversorgungsanlage 10 einnehmbare Betriebsstellung kann in Betrieb zum Entlüften der Pneumatikanlage 90 und gleichzeitigen Regenerieren des Lufttrockners 61 genutzt werden. Zum anderen übernimmt das Steuerventil 74 allerdings auch noch die Funktion der Ansteuerung der druckabhängig einstellbaren Drosseln 62, 72. Hierzu ist an einem Zweiganschluss 77 die erste Steuerleitung 110 aufgeteilt in die Zweigleitung 120 zum Entlüftungsventil 73, und darüberhinaus in die Zweigleitung 110' und die Zweigleitung 110". Die Zweigleitung 110' wirkt mit einem ersten pneumatischen Antrieb 41 zusammen, welcher wiederum zum Verändern der Nennweite der ersten Drossel 62 mit dieser zusammenwirkt. Die Zweigleitung 110" wirkt mit einem zweiten pneumatischen Antrieb 42 zusammen, welcher seinerseits zum Einstellen der Nennweite der zweiten Drossel 72 mit dieser zusammenwirkt. Gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform wird beim Schalten des Steuerventils 74 also zusätzlich zu dem Entlüftungsventil 73 auch die erste Drossel 62 und die zweite Drossel 72 mittels des ersten pneumatischen Antriebs 41 bzw. zweiten pneumatischen Antriebs 42 jeweils betätigt.
-
Die in 1 gezeigte Betriebsstellung der Druckluftversorgungsanlage 10 dient unter Durchfluss der ersten Drossel 62 vor allem dem Befüllen der Pneumatikanlage 90 mittels der pneumatischen Hauptleitung 60. Dazu werden die den Bälgen 91 vorgeordneten Magnetventile 93 und/oder das dem Speicher 92 vorgeordnete Magnetventil 94 in eine geöffnete Stellung gebracht Es ist für eine effektive und schnelle Regeneration des Lufttrockners 61 vorteilhaft, wenn diese ausschließlich im Falle einer Entlüftung der Pneumatikanlage 90 mit gedrosselter Nennweite der ersten Drossel 62 und vorzugsweise der zweiten Drossel 72 erfolgt - d. h. in einer Entlüftungsrichtung von Druckluftanschluss 2 hin zum Druckluftzuführungsanschluss 52. Dazu wird - wie oben erläutert - das Steuerventil 74 in eine geöffnete Schaltstellung gebracht, so dass das Entlüftungsventil 73 öffnet und die Nennweite der ersten und zweiten Drossel 62, 72 druckabhängig reduziert wird. Eine Entlüftung der Pneumatikanlage 90 kann über die Drossel 62 unter Regeneration des Lufttrockners 61 sowie über die zweite Drossel 72 und das geöffnete Entlüftungsventil 73 zu dem Entlüftungs-/Ansaugungsanschluss 3 erfolgen.
-
2 zeigt eine in Bezug auf 1 leicht abgewandelte Druckluftversorgungsanlage 11. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1 ist die druckabhängig einstellbare zweite Drossel 72 mittels eines anderen Vorsteuerdrucks betätigbar. Der zweite pneumatische Antrieb wirkt mit einer an einer Zweigstelle 54 abgezweigten zweiten Steuerleitung 110'" zusammen. Die Zweigstelle 54 ist zwischen der ersten Drossel 62 und dem Lufttrockner 61 in der pneumatischen Hauptleitung 60 angeordnet. Gemäß dieser Anordnung wird der Vorsteuerdruck für die druckabhängig einstellbare zweite Drossel 72 vorzugsweise aus einer Druckkammer zwischen dem Lufttrockner 61 und der ersten Drossel 62 abgegriffen, um eine Steuercharakteristik zu erzielen, die beispielsweise für die Hochdruckentlüftung (HDEV-Funktion) vorteilhaft ist.
-
In 3 ist eine gegenüber 1 und 2 leicht veränderte Druckluftversorgungsanlage 12 dargestellt. Die Ansteuerung der zweiten Drossel 72 ist in 3 nicht explizit dargestellt. Es bieten sich hier die Alternativen gemäß den 1 oder 2 an. Es wird diesbezüglich auf die obigen Darstellungen verwiesen. Die Druckluftversorgungsanlage 12 gemäß 3 unterscheidet sich insbesondere von den Druckluftversorgungsanlagen 10, 11 aus den 1 und 2, indem anstatt eines einzelnen Luftverdichters 51 eine Verdichtereinheit 47 vorgesehen ist. Die Verdichtereinheit 47 weist einen ersten Verdichter 48 und einen zweiten Verdichter 49 auf. Der erste und zweite Verdichter 48, 49 sind in Reihe geschaltet. Die Verdichtereinheit 47 ist in der Verbindungsleitung zwischen dem Entlüftungs-/Ansaugungsanschluss 3 und dem Druckluftzuführungsanschluss 52 angeordnet.
4 zeigt ein pneumatisches System 200 umfassend die Pneumatikanlage 90 gemäß 1 und eine Druckluftversorgungsanlage 13, die gegenüber den Ausführungsformen der 1 bis 3 leicht verändert ist. Der Speicher 92 ist mit dem Druckluftzuführungsanschluss 52 mittels einer Speicher-Zweigleitung 88 verbunden, welche in einer Zweigstelle 55 mündet. Die Zweigstelle 55 ist zwischen dem ersten Verdichter und dem zweiten Verdichter 48, 49 angeordnet. Zudem sind in der Speicher-Zweigleitung 88 ein Ventil 87, vorliegend als 2/2-Wegeventil ausgebildet, und ein Rückschlagventil 89 angeordnet. Vorzugsweise ist das Ventil 87 als sogenanntes Boost-Ventil ausgebildet und dazu eingerichtet, einen definierten Druck, beispielsweise einen verbleibenden Vordruck des Speichers 92, an die Zweigstelle 55 und somit den zweiten Kompressor 49 weiterzugeben.
-
In 5 ist ein pneumatisches System 300 abgebildet, welches sich von den pneumatischen Systemen 100, 200 der 1 und 4 dadurch unterscheidet, dass eine Druckluftversorgungsanlage 14 vorgesehen ist, welche sich von den Druckluftversorgungsanlagen 10 bis 13 der vorstehenden Figuren unterscheidet. Zunächst ist in der pneumatischen Hauptleitung 60 zusätzlich zu dem Lufttrockner 61, welcher als erster Lufttrockner fungiert, ein zweiter Lufttrockner 65 vorgesehen. Desweiteren weist das Entlüftungsventil 73 einen Druckbegrenzer 75' auf, welcher den Druck nicht in der Entlüftungsleitung 70 abgreift, sondern in der ersten Steuerleitung 110.
-
Zudem weist die Druckluftversorgungsanlage 14 ein entsperrbares Rückschlagventil 63 auf. Bei geschlossener Stellung der Magnetventile 93, 94 ist in der Pneumatikanlage 90 - aufgrund des vorliegend nicht entsperrten Rückschlagventils 63 - eine Betriebsstellung der Pneumatikanlage 90 entkoppelt von der Druckluftversorgungsanlage 10 möglich. Mit anderen Worten kann ein Querschalten von Bälgen 91 (z. B. im Off-Road-Betrieb eines Fahrzeugs), ein Füllen der Bälge 91 aus dem Speicher 92 und/oder eine Druckmessung in der Pneumatikanlage 90 über die Galerie 95 vorgenommen werden (z. B. mit einem nicht näher gezeigten an der Galerie 95 angeschlossenen weiteren Drucksensor), ohne dass die Druckluftversorgungsanlage 10 druckbeaufschlagt wird. Insbesondere wird der Lufttrockner 61 aufgrund des vom Druckluftanschluss 2 zur Druckluftzuführung 1 gesperrten Rückschlagventils 63 und des geschlossenen Steuerventils 74 vor unnötiger Beaufschlagung mit Druckluft geschützt. Das entsperrbare Rückschlagventil 63 und das Entlüftungsventil 73 sind derart miteinander gekoppelt, dass sie gleichzeitig betätigbar sind. Hierdurch wird zum gleichen Zeitpunkt das Steuerventil 73 in eine Offenstellung bewegt, und das Rückschlagventil 63 entsperrt. Infolge der Kopplung sehen die erste Drossel 62, das Rückschlagventil 63, und das Entlüftungsventil 73 funktional derart in Verbindung, dass sie ein Drosselrückschlagventil bilden.
-
In 5 ist zur gleichzeitigen entsperrenden Betätigung des Rückschlagventils 63 und zum öffnenden Betätigen des Entlüftungsventils 73, ein vom Steuerventil 74 pneumatisch ansteuerbarer zweifach parallel wirkender pneumatischer Antrieb 640' vorgesehen, der beispielsweise als Steuerkolben realisiert ist. Der in 5 dargestellte Steuerkolben hat einen Relais-Entlüftungsventilkörper 680', der beispielsweise als Entlüftungsventilkörper realisiert ist. Der zweifach parallel wirkende pneumatische Antrieb 640' weist einen Relais-Entsperrkörper 641' auf, der beispielsweise als erster und zweiter Abschnitt mit Anschlagfläche realisiert ist. Der zweifach parallel wirkende pneumatische Antrieb 640' verdeutlicht vorliegend das Prinzip zum Entsperren des Rückschlagventils 63 und gleichzeitigen Betätigen des Entlüftungsventils 73 über zwei Betätigungselemente -nämlich über Relais-Entsperrkörper 641' und Relais-Entlüftungsventilkörper 680', die als einstückiger Körper oder alternativ als separate Körper ausgebildet sind. Die Betätigungselemente des zweifach parallel wirkenden pneumatischen Antriebs 640' sind bevorzugt als einstückige Bereiche des zweifach parallel wirkenden pneumatischen Antriebs 640', nämlich als Relais-Entlüftungsventilkörper 680' und Relais-Entsperrkörper 641', gebildet. Insofern etabliert sich die gekoppelte Ausführung der Betätigungselemente für Rückschlagventil 63 und Entlüftungsventil 73 in der einstückigen Ausführung des Steuerkolbens.
-
6 zeigt eine Druckluftversorgungsanlage 15. Die Druckluftversorgungsanlage 15 ist ebenso zum Betrieb einer Pneumatikanlage eingerichtet, unterscheidet sich allerdings von den Druckluftversorgungsanlagen der 1 bis 5 dadurch, dass zur Steuerung der ersten Drossel 62 kein Magnetventil vorgesehen ist. Die in 6 gezeigte Schaltweise eignet sich somit insbesondere für sogenannte Direct-Release-Anordnungen, in denen direkt entlüftet wird. Abgesehen davon ist die vorgestellte Art der Schaltung allerdings auch auf die übrigen Ausführungsbeispiele anwendbar. Wie auch bereits bezüglich der 1 bis 5 sind für funktional identische Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet worden. Im Unterschied zu den Druckluftversorgungsanlagen 10 bis 14 weist die Druckluftversorgungsanlage 15 einen differenzdruckgeregelten pneumatischen Antrieb 44 auf. Der differenzdruckgeregelte pneumatische Antrieb 44 ist pneumatisch über eine erste Zweigleitung 111 an die pneumatische Hauptleitung 60 angeschlossen und zwischen zwei Differenzdruckleitungen 111a, b der ersten Zweigleitung 111 angeordnet. Die Differenzdruckleitungen 111 a,b greifen den Druck stromaufwärts bzw. stromabwärts der ersten Drossel 62 ab, nämlich an ersten und zweiten Zweigstellen 45, 46, wobei die erste Zweigstelle 45 zwischen der ersten Drossel 62 und dem Druckluftanschluss 2 angeordnet ist, und die zweite Zweigstelle 46 zwischen dem Lufttrockner 61 und der ersten Drossel 62 angeordnet ist. Die Einstellung der ersten Drossel 62 wird vorzugsweise derart vorgenommen, dass beim Befüllen der Pneumatikanlage, wenn also ein höherer Druck auf der Trocknerseite der ersten Drossel 62 anliegt, möglichst weit geöffnet, nimmt also eine maximale Nennweite ein. Die Drosselung mittels Reduzierung der Nennweite wird aktiviert, wenn die Pneumatikanlage entlüftet wird, und somit ein höherer Druck auf der Druckluftanschlussseite der ersten Drossel 62 anliegt. Somit ist die erste Drossel 62 beidseitig vorgesteuert, wodurch ein die Vorsteuerung beherrschendes Steuerventil entbehrlich wird.
-
Gemäß einer besonders einfachen Regelung wird vorgesehen, dass zwei Zustände von der Differenzdruckregelung unterschieden werden: Ein erster Zustand liegt vor, wenn auf Trocknerseite ein höherer Druck anliegt. In diesem Zustand nimmt die Drossel 62 die maximale Nennweite ein. Ein zweiter Zustand liegt vor, wenn auf der Druckluftanschlussseite der ersten Drossel 62 ein höherer Druck vorliegt. Hier wird die Nennweite der ersten Drossel 62 reduziert, so dass eine für die Trocknerregeneration des Lufttrockners 62 optimale Druckminderung vorliegt.
-
Alternativ werden andere Regelmaßnahmen vorgeschlagen. Beispielsweise wird es als vorteilhaft angesehen, eine proportionale Drosselung zum vorliegenden Druckgradienten oder alternativ eine progressive oder degressive Regelkurve in Abhängigkeit des Druckgradienten zwischen den Zweigstellen 45 und 46 vorzusehen. Vorzugsweise sind beide Abgriffspunkte des Differenzdrucks in räumlicher Nähe zueinander und zu der ersten Drossel 62 angeordnet. Hierdurch ist ein einfaches Schaltelement realisierbar, beispielsweise als Stahllamelle mit in Abhängigkeit der Druckdifferenz unterschiedlicher Drosselung.
-
In 7 wird schließlich eine weitere, leicht abgewandelte Druckluftversorgungsanlage 16 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Druckluftversorgungsanlage 16 entspricht im Wesentlichen der Druckluftversorgungsanlage 15 aus 6. Als deren Weiterbildung ist zusätzlich die zweite Drossel 72 druckabhängig einstellbar ausgebildet. Hierzu ist die zweite Drossel 72 mittels eines Vorsteuerdrucks einstellbar, welcher in einer zweiten Zweigleitung 112 anliegt, die mittels der ersten Zweigleitung 111 von der Zweigstelle 46 abgegriffen ist. Hierdurch ist auch bei der Druckluftversorgungsanlage gemäß 7 die Möglichkeit der Hochdruckentlüftung (HDEV-Funktion) gegeben.
-
Bezugszeichenliste
-
- 0.3
- Filter
- 1
- Druckluftzuführung
- 2
- Druckluftanschluss
- 3
- Entlüftungs-/Ansaugungsanschluss
- 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16
- Druckluftversorgungsanlage
- 41
- erster pneumatischer Antrieb
- 42
- zweiter pneumatischer Antrieb
- 44
- differenzdruckgeregelter (erster) pneumatischer Antrieb
- 45
- Zweigstelle
- 46
- Zweigstelle
- 47
- Verdichtereinheit
- 48
- erster Luftverdichter
- 49
- zweiter Luftverdichter
- 51
- einzelner Luftverdichter
- 52
- Druckluftzuführungsanschluss
- 53
- Zweiganschluss
- 54
- Zweigstelle
- 55
- Zweigstelle
- 60
- pneumatische Hauptleitung
- 61
- (erster) Lufttrockner
- 62
- erste Drossel
- 63
- Rückschlagventil
- 65
- zweiter Lufttrockner
- 70
- Entlüftungsleitung
- 72
- zweite Drossel
- 73
- Entlüftungsventil
- 74
- Steuerventil
- 75, 75'
- Druckbegrenzung
- 76
- Feder des Entlüftungsventils
- 77
- Zweiganschluss
- 80
- Magnetventilanordnung
- 81
- Drucksensor
- 82
- Spule
- 63
- Steuerleitung
- 87
- Ventil
- 88
- Speicherzweigleitung
- 89
- Rückschlagventil
- 90
- Pneumatikanlage
- 91
- Balg
- 92
- Speicher
- 93
- Magnetventil
- 94
- Magnetventil
- 95
- Galerie
- 96
- weitere Pneumatikleitung
- 97
- Ventilblock
- 98
- Feder-Zweigleitung
- 99
- Speicher-Zweigleitung
- 100, 200, 300
- pneumatisches System
- 110
- pneumatische Steuerleitung
- 110', 110'', 110'''
- Zweigleitung
- 111
- erste Zweigleitung
- 111a, b
- Differenzdruckleitung
- 112
- zweite Zweigleitung
- 120
- Zweigleitung
- 640'
- zweifach parallel wirkender pneumatischer Antrieb
- 641'
- Relais-Entsperrkörper
- 680'
- Relais-Entlüftungsventilkörper
- M
- Motor