DE19600377A1 - Druckgasanlage mit einem Gastrockner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckgasanlage mit einem Gastrockner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche, Luft als Gas einsetzende, Druckgasanlage ist aus der DE 32 16 395 A1 bekannt. Das von der Druck­ beschaffungsanlage verdichtete Gas wird durch die An­ strömleitung zu dem Gastrockner gefördert, in diesem getrocknet und danach der dort durch einen Vorratsbe­ hälter repräsentierten Verbraucheranlage zugeführt.

Die Anströmleitung kann verstopfen, z. B. durch Ver­ schmutzung, insbesondere aber bei niedrigen Umge­ bungstemperaturen, wie sie insbesondere im Herbst und im Winter auftreten, durch Einfrieren. Dies kann zum Ausfall der Gasversorgung der Verbraucheranlage und da­ mit auch zum Ausfall der gesamten Druckgasanlage füh­ ren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gefahr eines Ausfalls einer Druckgasanlage der eingangs ge­ nannten Art infolge Verstopfens der Anströmleitung we­ nigstens zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun­ gen und Fortbildungen sind in den Unteransprüchen ange­ geben.

Die oben erwähnte Gefahr besteht insbesondere in sol­ chen Fällen, in denen die Anströmleitung ein Kühlele­ ment zur Kühlung des geförderten Gasstromes vor dem Eintritt in den Gastrockner enthält. Durch eine solche Kühlung wird bei höheren Umgebungstemperaturen, wie sie insbesondere im Frühjahr und im Sommer auftreten, in der Anströmleitung eine Vorkondensation des in dem Gasstrom enthaltenen Wassers bewirkt, die eine Verbes­ serung der Gastrocknung zur Folge hat. Allerdings er­ höht diese Vorkondensation bei niedrigeren Umge­ bungstemperaturen die Gefahr des Einfrierens der An­ strömleitung. Eine solche Kühlung ist oft auch durch die zulässige Betriebstemperatur des Gastrockners be­ dingt.

Da die erfindungsgemäße Lösung die bei niedrigeren Um­ gebungstemperaturen bestehende Gefahr des Ausfalls der Druckgasanlage infolge des Einfrierens der Anströmlei­ tung entschärft oder gar beseitigt, ermöglicht die Er­ findung auch eine stärkere Kühlung des geförderten Gasstroms, damit eine stärkere Vorkondensation und so­ mit eine Verbesserung der Gastrocknung. Dies erlaubt eine Anordnung und Auslegung der Anströmleitung, insbe­ sondere eines etwaigen Kühlelements, welche zu Lasten einer höheren Einfriergefahr der Anströmleitung bei tieferen Umgebungstemperaturen eine Verbesserung der Gastrocknung bei höheren Umgebungstemperaturen sicher­ stellt.

Die erfindungsgemäße Lösung ist besonders wirksam, wenn die Umgehungsleitung so bemessen und angeordnet wird, daß sie selbst und ein etwaiger Gasstrom in ihr sich möglichst wenig abkühlen können. Zu diesem Zweck sind beispielsweise einzelne der folgenden Maßnahmen oder mehrere derselben in Verbindung miteinander empfehlenswert:

• - möglichst kurze und geradlinige Anordnung der Um­ gehungsleitung,
• - Anordnung einer etwa stromaufwärts der Sperrein­ richtung vorhandenen Abzweigung von der Anströmlei­ tung zu der Umgehungsleitung möglichst dicht vor der Sperreinrichtung, damit letztere möglichst der von der Druckbeschaffungsanlage herangeführten Wärme ausgesetzt ist,
• - Anordnung der Sperreinrichtung möglichst dicht an der Druckbeschaffungsanlage, damit von letzterer erzeugte Wärme in die Sperreinrichtung übertreten kann,
• - bauliche Vereinigung der Sperreinrichtung mit dem Gastrockner,
• - Wärmeisolierung der Umgehungsleitung bzw. des stromaufwärts der Abzweigung derselben von der An­ strömleitung gelegenen Teils der Anströmleitung.

Die Erfindung ist auf allen technischen Gebieten, in denen zwecks Erhöhung der Lebensdauer und der Betriebs­ sicherheit eine Verbraucheranlage die Zufuhr trockenen Gases voraussetzt, anwendbar.

Als Gas ist überwiegend Luft üblich. Ein bedeutendes Anwendungsgebiet der Erfindung sind Druckluftanlagen in der Fahrzeugtechnik. Im Falle einer solchen Anlage emp­ fiehlt es sich, die Umgehungsleitung nach Möglichkeit in einem Bereich anzuordnen, der durch den Antriebsmo­ tor und/oder seine Aggregate aufgeheizt wird.

Die Erfindung ist für Gastrockner jeder Bauart geeig­ net. Nur beispielhaft sei auf nach dem Adsorptionsprin­ zip arbeitende Gastrockner, wie den in der bereits ge­ nannten DE 32 16 395 A1 beschriebenen, und nach dem Kondensationsprinzip arbeitende sowie beide Prinzipien kombinierende Gastrockner verwiesen.

Weitere Vorteile der Erfindung werden in deren nunmehr folgender Erläuterung anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele angegeben.

Es zeigen

Fig. 1 schematisch eine Druckgasanlage,

Fig. 2 schematisch eine Fortbildung der Druck­ gasanlage nach Fig. 1,

Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 schematisch Fortbildungen der Druckgas­ anlage nach Fig. 2.

Die in Fig. 1 dargestellte Druckgasanlage, die insbe­ sondere eine Druckluftanlage in einem Fahrzeug sein kann, enthält eine Druckbeschaffungsanlage, einen Gas­ trockner und eine Verbraucheranlage, die generell mit (1) bzw. (5) bzw. (7) bezeichnet sind.

Die Druckbeschaffungsanlage (1) enthält auf jeden Fall einen in beliebiger bekannter Weise aufgebauten Ver­ dichter und kann in üblicher Weise weitere Einrichtun­ gen wie Filter, Sicherungseinrichtungen und einen Druckregler oder Teile eines solchen enthalten.

Der Gastrockner (5) kann, wie oben bereits ausgeführt, jeder beliebigen Bauart sein. Auch der Gastrockner (5) kann weitere Einrichtungen umfassen, beispielsweise ei­ nen Regenerationsbehälter und, wie derjenige nach der bereits erwähnten DE 32 16 395 A1, einen Druckregler oder Teile desselben.

Die Verbraucheranlage (7) enthält, wie üblich, Gasver­ braucher wie beispielsweise Arbeits- und/oder Bremszy­ linder, Sicherheitseinrichtungen, welche bei Ausfall der Druckversorgung oder eines Teils der Verbraucheran­ lage einen Notbetrieb gewährleisten, sowie Steuer- und Regeleinrichtungen. Auch die Verbraucheranlage kann den Druckregler oder Teile desselben enthalten. In der Re­ gel ist die Verbraucheranlage zur Sicherstellung des erwähnten Notbetriebs mehrkreisig aufgebaut.

Während der Ausgang des Gastrockners (5) mit der Ver­ braucheranlage (7) über eine Abströmleitung (6) verbun­ den ist, ist der Eingang des Gastrockners (5) mit dem Ausgang der Druckbeschaffungsanlage (1) über eine An­ strömleitung (8) und über eine parallel dazu angeord­ nete Umgehungsleitung (2, 3, 4) verbunden. Die Umge­ hungsleitung (2, 3, 4) enthält eine Sperreinrichtung (3). Der Eingang der Sperreinrichtung (3) ist mit der Druckbeschaffungsanlage (1) verbunden, während der Aus­ gang der Sperreinrichtung (3) mit dem Gastrockner (5) verbunden ist.

Die Sperreinrichtung (3) ist so ausgebildet, daß sie ab einem vorbestimmten Öffnungsdruck (pö) für die Strömung von der Druckbeschaffungsanlage (1) zum Gastrockner (5) durchlässig ist und unterhalb des Öffnungsdrucks (pö) diese Strömung sperrt. Zu diesem Zweck wird die Sper­ reinrichtung (3) von dem an ihrem Eingang anstehenden Druck und/oder von dem Unterschied der an ihrem Eingang und an ihrem Ausgang anstehenden Drücke gesperrt. Als Sperreinrichtung kommt jede Art Gerät in Frage, welche die vorstehend erwähnten Eigenschaften zeigt. Nur bei­ spielhaft seien als geeignet Rückschlagventile mit vor­ bestimmten Öffnungsdruck, Überströmventile und druckge­ steuerte bzw. druckdifferenzgesteuerte Wegeventile (directional valves) erwähnt.

Im Ausführungsbeispiel ist die Sperreinrichtung (3) als Rückschlagventil ausgebildet. Dieses bietet eine sehr einfache und kostengünstige Lösung.

Im folgenden wird das Rückschlagventil mit dem Bezugs­ zeichen (3) der Sperreinrichtung belegt.

Das Rückschlagventil (3) ist so angeordnet, daß seine Durchflußrichtung von der Druckbeschaffungsanlage (1) zu dem Gastrockner (5) verläuft. Das Rückschlagventil (3) ist so ausgebildet, daß es, wenn an seinem Ausgang Atmosphärendruck ansteht, beim Auftreten eines vorbe­ stimmten Öffnungsdrucks (pö) an seinem Eingang durch­ lässig wird. Diese Charakteristik kann beispielsweise durch geeignete Ausbildung und/oder Einstellung einer einen Schließkörper des Rückschlagventils (3) vorspan­ nenden Rückstellfeder erzeugt werden.

Beim Betrieb der Druckgasanlage treten ein Lastbetrieb und ein Leerlauf der Druckbeschaffungsanlage (1) sowie ein Normalfall und ein Ausnahmefall auf. Im Lastbetrieb fördert die Druckbeschaffungsanlage (1) im Normalfall das von ihr verdichtete Gas durch die Anströmleitung (8) zu dem Gastrockner (5). Der Gasstrom wird in letz­ teren getrocknet und anschließend durch die Abströmlei­ tung (6) der Verbraucheranlage (7) zugeführt. Hat der Druck in der Verbraucheranlage (7) einen vorbestimmten Nennwert erreicht, schaltet der Druckregler die Druck­ beschaffungsanlage (1) in den Leerbetrieb und unter­ bricht dadurch deren Gasförderung. Dieses Umschalten kann der Druckregler durch Einwirken auf die Ansaug­ seite der Druckbeschaffungsanlage und/oder durch Unter­ brechen der Verbindung zwischen Druckbeschaffungsanlage (1) und Verbraucheranlage (7) vornehmen. Während des Leerbetriebs der Druckbeschaffungsanlage (1) wird das in dem Gastrockner (5) angesammelte Wasser aus diesem ausgeblasen. Gleichzeitig wird, wenn der Gastrockner (5) nach dem Adsorptionsprinzip arbeitet, das Adsorp­ tionsmittel durch einen Rückstrom aus der Verbraucher­ anlage oder den erwähnten Regenerationsbehälter regene­ riert.

Am Eingang des Rückschlagventils (3) steht im wesent­ lichen der Ausgangsdruck der Druckbeschaffungsanlage (1) an, am Ausgang des Rückschlagventils (3) steht im wesentlichen der Eingangsdruck des Gastrockners (5) an. Der letztgenannte Druck ist um den Druckverlust in der Anströmleitung (8) geringer als der erstgenannte Druck. Der Unterschied beider Drücke ist in dem Falle, daß die Fördermenge der Druckbeschaffungsanlage (1) variabel ist, ebenfalls variabel. Damit sichergestellt ist, daß im Normalbetrieb die Förderung der Druckbeschaffungsan­ lage (1) ausschließlich durch die Anströmleitung (8) erfolgt, muß der Öffnungsdruck (pö) des Rückschlagven­ tils (3) wenigstens auf den Wert des höchsten auftre­ tenden Druckunterschieds zwischen Eingang und Ausgang des Rückschlagventils (3) im Lastbetrieb der Druckbe­ schaffungsanlage (1) bemessen bzw. eingestellt sein.

Der bereits erwähnte Ausnahmefall tritt auf, wenn die Anströmleitung (8) verstopft, beispielsweise einfriert. In diesen Fall kann die Versorgung des Verbraucherkrei­ ses nicht durch die Anströmleitung (8) erfolgen. Ohne die Umgehungsleitung (2, 3, 4) würde in diesem Fall die Druckgasanlage völlig ausfallen.

In dem Ausnahmefall öffnet sich jedoch das Rückschlag­ ventil (3), wenn sich an seinem Eingang der Öffnungs­ druck (pö) aufgebaut hat, so daß der Gasstrom statt durch die Anströmleitung (8) durch die Umgehungsleitung (2, 3, 4) zum Gastrockner (5) und von dort zur Verbrau­ cheranlage (7) gelangen kann. Die Druckgasanlage funk­ tioniert dann mittels der Umgehungsleitung (2, 3, 4) wie mittels der Anströmleitung (8)
Hinsichtlich der Anordnung der Umgehungsleitung (2, 3, 4) und des Rückschlagventils (3) wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die weiter vorn ausgesprochenen Empfehlungen verwiesen.

Es soll nicht unerwähnt bleiben, daß die Umgehungslei­ tung (2, 3, 4) im Vergleich zur Anströmleitung (8) oft eine geringere Vorkondensation des in dem Gasstrom ent­ haltenen Wassers und damit eine Verschlechterung der Gastrocknung erbringt. Diese Wirkung tritt insbesondere bei Anordnung der Umgehungsleitung (2, 3, 4) entspre­ chend den vorstehend erwähnten Empfehlungen auf. Da der Ausnahmefall jedoch meistens durch Einfrieren der An­ strömleitung (8) hervorgerufen wird und bei den dann herrschenden tieferen Umgebungstemperaturen auch der Wassergehalt des Gases geringer ist, wirkt sich die verschlechterte Vorkondensation praktisch kaum aus.

Die vorstehend in Verbindung mit dem Rückschlagventil gemachten Ausführungen gelten für andere Ausgestaltun­ gen der Sperreinrichtung in entsprechender Weise.

Die Umgehungsleitung (2, 3, 4) ist besonders wirksam in den Druckgasanlagen, in denen im Leerbetrieb kein Gas­ strom durch die Anströmleitung (8) auftritt.

Fig. 2 zeigt eine Fortbildung der Druckgasanlage nach Fig. 1, in der die mit (10) bezeichnete Anströmleitung ein Kühlelement zur Kühlung des Gasstroms vor dem Ein­ tritt in den Gastrockner enthält. Laut der Darstellung entsteht das Kühlelement durch eine Verlegung der An­ strömleitung (10) in Bögen, wodurch deren Oberfläche vergrößert wird. Eine weitere übliche Art, das Kühlele­ ment herzustellen, ist die Verlegung der Anströmleitung (10) nach Art von Schraubenwindungen. Das Kühlelement kann aber auch auf jede andere Art, beispielsweise mit­ tels eines Rohrwärmetauschers, hergestellt werden.

In den Fig. 1 und 2 fallen die Umgehungsleitung (2, 3, 4) und die Anströmleitung (8 bzw. 10) stromabwärts der Sperreinrichtung (3) zusammen. Der dadurch entstehende gemeinsame Teil beider Leitungen unmittelbar vor dem Eingang des Gastrockners (5) kann, wenn nicht geeignete Gegenmaßnahmen vorgesehen sind (z. B. Wärmeisolierung), wie die Anströmleitung (8 bzw. 10) verstopfen mit der Gefahr des völligen Ausfalls der Druckgasanlage als Folge.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen

Fortbildungen der Druckgasan­ lage nach Fig. 2, welche diese Gefahr ausschließen.

In Fig. 3 verlaufen die Anströmleitung (10) und die Um­ gehungsleitung (2, 3, 4) stromabwärts der Sperreinrich­ tung (3) ohne gemeinsamen Leitungsteil zu getrennten Eingängen des Gastrockners (5).

In Fig. 4 ist die Sperreinrichtung (3) baulich mit dem Gastrockner (5) vereinigt, so daß die in diesem Fall mit (2, 3) zu bezeichnende Umgehungsleitung stromab­ wärts der Sperreinrichtung (3) überhaupt keinen Lei­ tungsteil aufweist. Die bauliche Vereinigung der Sper­ reinrichtung (3) mit dem Gastrockner (5) kann, wie dar­ gestellt, so erfolgen, daß sie als ein an sich selb­ ständiges Gerät auf geeignete Weise, z. B. durch Ver­ schrauben oder Anflanschen, an den Gastrockner (5) an­ gebaut wird. Die bauliche Vereinigung kann aber auch dadurch erfolgen, daß in den Gastrockner (5) an sich unselbständige, aber die Funktion der Sperreinrichtung sicherstellende, Bauteile vollständig integriert sind.

Außerdem ist in Fig. 4 der Verzweigungspunkt zwischen Anströmleitung (10) und Umgehungsleitung (2, 3) strom­ aufwärts der Absperreinrichtung (3) optisch dicht an die Absperreinrichtung (3) herangerückt, so daß diese der Wärme, welche durch den Gasstrom und durch Wärme­ leitung in dem stromaufwärts der Abzweigung liegenden Leitungsteil herangeführt wird, ausgesetzt ist.

Fig. 5 deckt sich mit Fig. 4 mit dem Unterschied, daß in Fig. 5 die Anströmleitung (10) hinter dem Sperrele­ ment der Sperreinrichtung (3) in diese mündet. Diese Lösung setzt keinen zweiten Eingang des Gastrockners (5) voraus.

Im übrigen gelten die zu einer Ausgestaltung gegebenen Erläuterungen für die anderen Ausgestaltungen direkt oder entsprechend mit.

Der Fachmann erkennt, daß die Ausführungsbeispiele den Schutzbereich der Erfindung nicht erschöpfend beschrei­ ben, sondern daß sich dieser Schutzbereich auf alle Ausführungen erstreckt, deren Merkmale sich dem Patent­ ansprüchen unterordnen.

Claims (3)

1. Druckgasanlage mit einem einerseits über eine An­ strömleitung (8; 10) mit einer Druckbeschaffungsan­ lage (1) und andererseits mit einer Verbraucheran­ lage (7) verbundenen Gastrockner (5), dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Anströmleitung (8; 10) eine Um­ gehungsleitung (2, 3, 4; 2, 3) mit einer druckge­ steuerten, ab einem vorbestimmten Öffnungsdruck (pö) für die Strömung von der Druckbeschaffungsan­ lage (1) zum Gastrockner (5) durchlässigen, Sper­ reinrichtung (3) angeordnet ist.

2. Druckgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung (3) ein Rückschlagventil mit vorbestimmten Öffnungsdruck (pö) ist.

3. Druckgasanlage nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung (3) baulich mit dem Gastrockner (5) vereinigt ist.