DE1628166C3 - Druckgas-Trocknungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckgas-Trocknungsvorrichtung mit einem Gehäuse, das einen mit einem Kompressor verbindbaren Einlaß, einen über ein Rückschlagventil mit einem Speicher verbindbaren Auslaß, eine im Gehäuse zwischen Einlaß und Auslaß angeordnete Sorptionseinheit und ein stromauf der Sorptionseinheit in einer Gehäusewand vorgesehenes Auslaßventil aufweist.

Zwecks der Erfindung ist eine Verbesserung von Druckgas-Trocknungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Schwerlastwagen, die mit Druckluftbremsen versehen sind. Bei derartigen Fahrzeugen ist insbesondere bei einem Betrieb in kalten Klimazonen eine gründliche Trocknung der Luft im Druckluftsystem der Bremse erforderlich, um flüssige Kondensationsprodukte zu vermeiden, die beim Gefrieren die Wirksamkeit des Druckluftbremssystems beeinträchtigen könnten.

Bei einer bekannten Vorrichtung ist ein getrennt von der Sorptionseinheit angeordneter Sammelbehälter vorgesehen, der mit dem Trockner bzw. der Sorptionseinheit durch mehrere Leitungen mit zwischengeschal- teten Armaturen verbunden ist. Zur Regenerierung der Sorptionseinheit wird absatzweise eine bestimmte Menge bereits getrockneter Luft rückwärts durch die Sorptionseinheit durchgeleitet. Diese trockene Luft wird jedoch nicht dem Speicher, sondern besagter Sammelkammer entnommen. Die bekannte Anlage hat neben ihrer großvolumigen Bauweise auch noch den weiteren Nachteil einer relativ komplizierten Anordnung und ist daher nicht geeignet, in Kraftfahrzeuge eingebaut zu werden, wo bekanntlich nur ein begrenzter Raum zur Verfügung steht.

Davon ausgehend wird die Aufgabe der Erfindung darin gesehen, eine möglichst kompakte Druckgas-Trocknungseinrichtung zu schaffen, bei der alle Funktionseinheiten in einem Gehäuse untergebracht sind/

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Gehäuse vor dem Auslaß eine Sammelkammer angeordnet ist, die durch eine Trennwand von einer Sorptionskammer der Sorptionseinheit getrennt ist und daß in der Trennwand zwischen Sorptionskammer und Sammelkammer ein Rückschlagventil angeordnet ist, das mit einer Gegenablaßöffnung für eine im Gegenstrom erfolgende Regenerierung der Sorptionseinheit versehen ist.

Vorzugsweise kann die Trennwand kuppeiförmig ausgebildet sein und das Rückschlagventil zentral hierauf angeordnet sein. In vorteilhafter Weiterbildung der' Erfindung kann die Trennwand zusammen mit dem Rückschlagventil von der Sorptionseinheit durch eine Zwischensammelkammer räumlich getrennt sein und unterhalb des Rückschlagventils ein vom Stromabseitigen Ende der Sorptionseinheit getragener Napf zum Auffangen von aus dem Rückschlagventil austretenden Fremdstoffen in der Zwischensammelkammer angeordnet sein. Die Sorptionseinheit wird dabei vorteilhaft durch ein Vorbelastungselement federnd im Abstand vom Rückschlagventil gehalten.

Es ist bereits ein Rückschlagventil bekannt, das einen durch das Druckmittel selbst gesteuerten Ventilkörper aufweist, der mit einer unversperrbaren Drosselbohrung versehen ist, die zwischen zwei Endanschlägen in einer Ventilbohrung hin- und hergehend beweglich ist. Beim Aufschlag des Ventilkörpers an dem einen Anschlag dichtet hierbei der Ventilkörper bis auf den Durchflußquerschnitt der Drosselbohrung ab, da ein Spalt zwischen dem Ventilkörper und einer Bohrung versperrt wird. In der anderen Stellung des Ventilkörpers ist hingegen der Spalt geöffnet. Berührungspunkte mit der Erfindung bestehen nur insoweit, als ein Teilmerkmal der Erfindung gewisse Ähnlichkeiten mit diesem bekannten Ventil aufweist. Die erfindungsgemäße Gegenablaßöffnung ist jedoch für eine im Gegenstrom erfolgende Regenerierung der Sorptionseinheit vorgesehen, was weder an sich, noch in Verbindung mit den weiteren erfindungsgemäßen Merkmalen von dem bekannten Drosselventil nahegelegt wird. Nachstehend ist eine Ausführungsform der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung,

F i g. 2 eine Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß F i g. 1,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in F i g. 1, F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in F i g. 1.

Gemäß den F i g. 1 bis 4 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Trocknungsmittelbehälter 200 auf, dessen Auslaß 202 über eine Leitung 204 und ein Rückschlagventil 206 an einen Speicher 28' angeschlossen ist. Das Rückschlagventil 206 ermöglicht einen ungehinderten Gasfluß vom Behälter 200 über die Leitung

204 zum Speicher 28', verhindert jedoch jeglichen Gasfluß in der entgegengesetzten Richtung, so daß zwischen dem Behälter 200 und dem Speicher 28' keine Differenzstrom-Regeleinrichtung vorgehen zu sein braucht und im übrigen niemals, also auch nicht während des Austrocknungszyklus zum Regenerieren des im Behälter 200 befindlichen Trocknungsmittels 208, Druckfluidum vom Speicher 28' zum Behälter 200 zurückgeleitet werden kann. Die Vorrichtung gemäß den F i g. 1 bis 4 läßt sich in Verbindung mit Fahrzeug-Bremsanlagen einsetzen, ohne die lokalen Vorschriften zu verletzen, welche eine Abzweigung von Spül- bzw. Austrocknungsfluid vom Speicher 28' untersagen.

Der Trocknungsmittelbehälter 200 weist einen an einen Kompressor anschließbaren Einlaß 210 auf und ist außerdem mit einem Ablaßventil 212 versehen.

Bei dieser Anordnung der Erfindung ist die Masse des Trocknungsmittels 208, in einer inneren Hülse bzw. Patrone 214 angeordnet, die vorzugsweise koaxial im Behälter 200 angeordnet ist und in Einwärtsrichtung Abstand von dessen Innenwand besitzt, so daß eine ringförmige Sammelkammer 216 festgelegt wird. Infolge dieser Anordnung strömt die über den Einlaß 210 in den Behälter 200 eintretende Druckluft, wie durch die Pfeile 218 angedeutet, abwärts durch die Sammelkammer 216 zu einem unteren Raum 220 am abgerundeten Boden 222 des Behälters 200. Das untere Ende der Patrone 214 ruht mittels mehrerer um ihr unteres Ende herum auf Abstände verteilter Füße 224 auf dem oberen Rand des abgerundeten bzw. gewölbten Bodens 222. Zwischen den Füßen 224 ermöglicht tief ausgesparte Abschnitte 226 am unteren Ende der Patrone 214, wie durch die Strömungspfeile 228 angedeutet, einen Druckfluidstrom zwischen den Füßen 224 hindurch in die untere Sammelkammer 220 des Behälters 200 hinein. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung dient der gewölbte Boden 222 zur praktisch koaxialen Ausrichtung des unteren Endes der Patrone 214 im Behälter 200, so daß die ringförmige Sammelkammer 216 gleichförmiges Radialmaß erhält.

Ersichtlicherweise ist die innere Patrone 214 zusammen mit dem Trocknungsmittel 208 und einem noch näher zu beschreibenden ölabscheider 232 auswechselbar. Zu diesem Zweck ist die Patrone 214 am oberen Endabschnitt des Behälters 200 mittels einer speziellen Dichtungsanordnung abgedichtet, welche auch die Trennfuge zwischen dem Behälter 200 und dessen oberem Deckel 221 abdichtet, der mittels Verbindungsflanschen 223 und 225 abnehmbar am Behälter 200 befestigt ist Weiterhin ist zu diesem Zweck an der einwärts gelegenen Verbindungsstelle der Flansche 223 und 225 ein Dichtring 227 eingesetzt, welcher beim Anziehen von Schraubbolzen 229 zwischen den einander benachbarten Enden des Behälters 200, seines Deckels 221 und des oberen Endabschnitts der Patrone 214 zusammengedrückt wird. Auf diese Weise dichtet der Dichtring 227 den Deckel 221 am Behälter 200 ab und richtet gleichzeitig den oberen Endabschnitt der Patrone 214 koaxial im Behälter 200 aus, während er eine Abdichtung der oberen Sammel- bzw. Spülkammer 242 des Behälters 200 gegenüber der ringförmigen Sammelkammer 216 zwischen dem Behälter 200 und der inneren Patrone 214 bewirkt

Von der Sammelkammer 220 aus strömt das Druckfluid, wie durch die Strömungspfeile 231 angedeutet, aufwärts durch eine Anzahl von öffnungen 230 in einem ölabscheider 232 und anschließend durch das Trocknungsmittel 208 hindurch, von wo aus es aufwärts durch einen oberen Filter 236, eine Zwischen-Sammelkammer 238 und anschließend über eine in einer domartigen Trennwand 240 vorgesehene zentrale öffnung 246 in eine obere Sammelkammer 242 hineinströmt Aus der oberen Sammelkammer 242 tritt das Druckfluid, wie durch den Pfeil 244 angedeutet, über den Auslaß 202, die Leitung 204 und das Rückschlagventil 206 aus dem Behälter 200 aus und in den Speicher 28' ein. Wie erwähnt, kann das Druckfluid, wenn es einmal in den Speicher 28' eingeführt worden ist, wegen des Rückschlagventils 206 nicht aus dem Speicher 28' zurückgeleitet werden. Aus diesem Grund kann kein Druckfluid zum Regenerieren des Trocknungsmittels 208 aus dem Speicher 28' in den Behälter 200 zuriickgeleitet werden.

Das Druckfluid strömt, wie durch den Strömungspfeil 248 angedeutet, durch die zentrale öffnung 246 der Trennwand 240, wobei der Druckfluidstrom durch ein Gegenablaß-Rückschlagventil 250 gesteuert wird, dessen Ventilschließglied 252 mit einer Gegenablaßöffnung 254 versehen ist Das Rückschlagventil 250 besitzt herkömmlichen Aufbau und ist bei der dargestellten Ausführungsform mit seinem Gehäuse 256 in einen Behälter 258 eingeschraubt, dessen unteres Ende bei 260' mit einer öffnung versehen ist, welche die öffnung 246 durch die domartige Trennwand 240 weiter verengt Der Rückschlagventil-Behälter 258 ist bei der dargestellten Ausführungsform gemäß F i g. 1 an der Oberseite der Trennwand 240 befestigt beispielsweise angeschweißt.

Bei dieser Anordnung ist die Trennwand 240 vorzugsweise deshalb dom- bzw. kuppelartig gewölbt weil ein verhältnismäßig hoher Druckunterschied über diese Trennwand hinweg bestehen kann, wenn das Ablaßventil 212 während des Austrocknungsabschnitts des Arbeitszyklus geöffnet wird, wobei die Zwischen-Sammelkammer 238 zusammen mit der das Trocknungsmittel 208 aufnehmenden Kammer innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne entlüftet wird. Andererseits wird die gleichzeitig als Spülkammer für das Trocknungsmittel 208 dienende obere Sammelkammer 242 infolge der Differenzstrom-Regeleigenschaften des Gegenablaß-Rückschlagventils 250 wesentlich langsamer drucklos gemacht, so daß während einer sehr kurzen Zeitspanne nach dem öffnen des Ablaßventils 212 praktisch der gesamte Kompressor-Förderdruck oberhalb der domartigen Trennwand 240 herrscht

Die Menge des normalerweise in der oberen Sammelkammer 242 am Ende des Verdichtungszyklus vorhandenen trockenen Druckfluid reicht für die vollständige Regenerierung bzw. Austrocknung des Trocknungsmittels 208 aus, wenn es langsam durch die öffnung 254 des Gegenablaß-Rückschlagventils 250 hindurchströmt und sich infolge des offenen Ablaßventils 212 in der das Trocknungsmittel 208 enthaltenden Kammer praktisch auf Atmosphärendruck entspannt

Der obere Filter 236 ist bei der dargestellten Ausführungsform verschieblich im oberen Endabschnitt der Patrone 214 nahe der domartigen Trennwand 240 montiert Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des oberen Filters 236 ist ein poröses Filterpolster 262, beispielsweise aus offenzelligem Polyurethanschaum, über ein mit öffnungen versehenes, vergleichsweise steifes Stützglied 264 mit etwas kleinerem Durchmesser als dem Innendurchmesser der Patrone 214 gespannt Dieses Filterpolster 262 ist teilweise um den Umfang der Stützplatte 264 herumgeschlungen, so daß es mit engem Sitz, aber verschieblich, in die Patrone 214 einge-

setzt ist Die Stützplatte 264 kann aus perforiertem Stahlblech oder aus einem anderen, Öffnungen aufweisenden tragenden Werkstoff bestehen.

Vorzugsweise ist der Mittelbereich der Stützplatte 264 an der Stelle nicht perforiert, an welcher die Stützplatte 264 mit einem Haltenapf 266 für eine Vorbelastungseinrichtung, beispielsweise in Form einer Feder 268, in Berührung steht. Die Feder 268 drängt das verschieblich gelagerte obere Filterpolster 236 abwärts gegen das Trocknungsmittel 208, um auf dieses eine Druckkraft auszuüben. Durch diese Druckwirkung werden Schwingungen und Scheuerbewegungen der einzelnen Trocknungsmittelteilchen in der Trocknungsmittelkammer auf ein Mindestmaß herabgesetzt.

Das untere Filterpolster 234 ist auf ähnliche Weise aufgebaut, nur mit dem Unterschied, daß die untere Stützplatte 270, wie dargestellt, gleichmäßig perforiert sein kann und mit einer abwärts abstehenden Lippe 272 versehen ist, an welcher die Stützplatte mit dem über diese gespannten Filtermaterial 274 mit Hilfe von Nieten 276 od. dgl. Befestigungsmittel in der Patrone 214 festgelegt ist

Der Federhaltenapf 266 kann gewünschtenfalls weggelassen werden, so daß sich das untere Ende der Feder 268 unmittelbar auf der Oberseite der oberen Stützplatte 264 abstützt. Der Federhaltenapf 266 dient jedoch als Auffangkammer für alle Fremdkörperteilchen, die während der Trocknungsmittel-Regenerierung durch das Gegenablaß-Rückschlagventil 250 hindurchgelangen können, wenn das Spülfluid aus der Spül- bzw. Sammelkammer 242 durch die Zwischen-Sammelkammer 238 und von dieser, wie durch die Rückströmpfeile 278 angedeutet, durch die das Trocknungsmittel 208 enthaltende Kammer strömt

Gemäß F i g. 1 ist der Haltenapf 266 unmittelbar unterhalb der zentralen Öffnung 246 in der domartigen Trennwand 240 angeordnet. Der Austrocknungs-Gegenstrom aus der Spül- bzw. Sammelkammer 242 über die Rückschlagventilöffnung 254 wird infolge des Haltenapfes 266 radial abgeleitet so daß ein Teil dieses Gegenstroms zum Außenumfang der perforierten Stützplatte 264 hin umgelenkt wird. Demzufolge wird die gesamte Masse des in der Kammer befindlichen Trocknungsmittels 208 dem regenerierenden Gegenstrom aus der Spül- bzw. Sammelkammer 242 ausgesetzt

Während jeder Regenerationszeitspanne und nach dem anfänglichen Ausströmen von Druckfluid aus den Kammern 238,208 und 286 strömt das über die Gegenablaßöffnung 254 des Rückschlagventils 256 hindurchtretende Regenerations- bzw. Spülfluid weiterhin durch die das Trocknungsmittel 208 enthaltende Kammer, bis dieses ausgetrocknet worden ist, worauf der Verdichtungsabschnitt des Arbeitszyklus erneut eingeleitet wird.

Der Ölabscheider 232 und das Trocknungsmittel 208 werden mithin im wesentlichen nacheinander ausgetrocknet bzw. regeneriert Der beim öffnen des Ablaßventils 212 über dem Ölabscheider 232 auftretende kurzzeitige Druckabfall bewirkt eine schnelle Austrocknung des Ölabscheider 232, worauf die vergleichsweise langsamere Regenerierung des Trocknungsmittels 208 stattfindet Zu diesem Zeitpunkt strömt das Regenerationsfluid, wie durch die Pfeile 278 angedeutet, aus der oberen Sammelkammer 242 über die das Gegenablaß-Rückschlagventil 250 einschließende Differenz-FIuidregeleinrichtung durch das Trocknungsmittel 208 hindurch. Dieses Fluid besitzt praktisch den Austrittsdruck am Ablaßventil 212

Ersichtlicherweise befinden sich das Trocknungsmittel, der Ölabscheider 232, die die Kammern 208, 238 und 286 einschließende Ölabscheider-Regenerierungseinrichtung sowie die die obere Sammelkammer 242 umfassende Trocknungsmittel-Regenerierungseinrichtung sämtlich in einem einzigen Behälter 200, so daß die Anzahl von äußeren Leitungsanschlüssen innerhalb der Anlage auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird. Die derart in einem einzigen Behälter 200 befindlichen Bauteile der Verdichtungs- und Austrocknungs-Vorrichtung lassen sich schnell und einfach als einzige Einheit der Anlage ein- und ausbauen. Durch die Heranziehung des Dichtrings 227 für die zusätzlichen, beschriebenen Funktionen werden außerdem Schwingungs- oder andere Stoßkräfte vermindert, die vom äußeren Behälter 200 auf die Patrone 214 übertragen werden.

Gewünschtenfalls können an der Außenwandfläche des Behälters 200 Halterungen 292 für Halterungsbzw. Montagezwecke vorgesehen sein.

Aus der vorangehenden Beschreibung ist somit ersichtlich, daß die Erfindung neuartige und wirksame Ausführungsformen von Trocknersäulen, Regenerationsanlagen für diese und kombinierten Kühl-Trockneranlagen schafft

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Druckgas-Trocknungsvorrichtung mit einem Gehäuse, das einen mit einem Kompressor verbindbaren Einlaß, einen über ein Rückschlagventil mit einem Speicher verbindbaren Auslaß, eine im Gehäuse zwischen Einlaß und Auslaß angeordnete Sorptionseinheit und ein stromauf der Sorptionseinheit in einer Gehäusewand vorgesehenes Auslaßventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (200) vor dem Auslaß (202) eine Sammelkammer (242) angeordnet ist, die durch eine Trennwand (240) von einer Sorptionskammer der Sorptionseinheit getrennt ist und daß in der Trennwand (240) zwischen Sorptionskammer und Sammelkammer (242) ein Rückschlagventil (250) angeordnet ist, das mit einer Gegenablaßöffnung (254) für eine im Gegenstrom erfolgende Regenerierung der Sorptionseinheit versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (240) kuppeiförmig ausgebildet ist und daß das Rückschlagventil (250) zentral hierauf angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (240) zusammen mit dem Rückschlagventil (250) von der Sorptionseinheit (234,208,236) durch eine Zwischensammelkammer (238) räumlich getrennt ist und daß unterhalb des Rückschlagventils (250) ein vom stromabseitigen Ende der Sorptionseinheit (234, 208, 236) getragener Napf (266) zum Auffangen von aus dem Rückschlagventil austretenden Fremdstoffen in der Zwischensammelkammer (238) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorptionseinheit (234,208,236) durch ein Vorbelastungselement (268) federnd im Abstand vom Rückschlagventil (250) gehalten wird.

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