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Die Erfindung betrifft ein Druckluftversorgungssystem für ein pneumatisches System eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, umfassend: einen Verdichter zum Verdichten von Druckluft, eine Druckluftversorgungsanlage mit einem Haupt-Druckluftanschluss zum Anschluss an den Verdichter, einem Haupt-Druckluftversorgungsanschluss und einem Neben-Druckluftversorgungsanschluss zum Bereitstellen von Druckluft, einer Pneumatikhauptleitung zum Führen von Druckluft von dem Haupt-Druckluftanschluss zu dem Haupt-Druckluftversorgungsanschluss, einer Versorgungsleitung zum Führen von Druckluft von dem Haupt-Druckluftanschluss zu dem Neben-Druckluftversorgungsanschluss. In der Pneumatikhauptleitung ist dabei ein Lufttrockner zum Trocknen der Druckluft angeordnet, wobei die Versorgungsleitung zwischen dem Haupt-Druckluftanschluss und dem Lufttrockner von der Pneumatikhauptleitung abzweigt. Der Haupt-Druckluftversorgungsanschluss ist zum Anschließen eines Hauptverbrauchers und der Neben-Druckluftversorgungsanschluss ist zum Anschließen eines Nebenverbrauchers eingerichtet.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein pneumatisches System mit einem solchen Druckluftversorgungssystem, ein Fahrzeug mit einem entsprechenden pneumatischen System sowie ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Systems für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug.
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In Fahrzeugen dienen Druckluftversorgungssysteme der Versorgung von pneumatischen Abnehmern, wie Pneumatikanlagen mit Druckluft. Der Druckluftversorgungsanlage solcher Druckluftversorgungssysteme wird zu diesem Zweck Druckluft über den Haupt-Druckluftanschluss von einem Verdichter bzw. Kompressor bereitgestellt. Verdichter oder Kompressor werden in der vorliegenden Beschreibung als Synonyme verstanden und bezeichnen Aggregate, die Luft komprimieren, also Luft verdichten. Ein solcher Verdichter bildet gemeinsam mit der Druckluftversorgungsanlage ein Druckluftversorgungssystem. Die Ansteuerung eines solchen Druckluftversorgungssystems erfolgt bevorzugt über ein elektronisches Steuergerät (ECU).
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Ein Druckluftversorgungssystem wird in Fahrzeugen aller Art zur Versorgung eines Verbrauchers mit Druckluft eingesetzt. Das Druckluftversorgungssystem bildet dabei gemeinsam mit einem oder mehreren Verbrauchern ein pneumatisches System. Derartige Verbraucher umfassen beispielsweise Luftfederanlagen, Bremssysteme, Sensorreinigungsvorrichtungen, Signalhörner oder Reifenbefüllanlagen.
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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 („Gallery“) pneumatisch angeschlossenen Luftfederbälgen, die mit zunehmender Befüllung den Fahrzeugaufbau anheben und entsprechend mit abnehmender Befüllung absenken können. Ein Absenken des Fahrzeugaufbaus erfordert eine Entlüftung des Verbrauchers, wobei Druckluft aus dem Verbraucher und insbesondere den Luftfederbälgen der Luftfederanlage über einen Entlüftungspfad der Druckluftversorgungsanlage an die Umgebung abgegeben wird. In analoger Weise wird auch in einem Bremssystem als Verbraucher eine Bremskraft durch Zuführen von Druckluft über die Druckluftversorgungsanlage aufgebracht und zum Lösen der Bremsen eines solchen Bremssystems ist eine Entlüftung des Verbrauchers notwendig, wobei Druckluft aus dem Verbraucher über eine Entlüftungsleitung der Druckluftversorgungsanlage an die Umgebung abgegeben wird. Die Befüllrichtung beschreibt eine Förderrichtung von jeweiligen Druckluftanschluss zum jeweiligen Druckluftversorgungsanschluss.
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Weiterhin gibt es Verbraucher, wie beispielsweise Sensorreinigungsvorrichtungen, die mit den entsprechenden Druckluftversorgungssystemen eine offenen Druckluftversorgung bilden, durch welche dem Verbraucher Druckluft von dem Druckluftversorgungssystem zugeführt wird und die genutzte Druckluft von dem Verbraucher an die Umgebung abgegeben wird. Mittels einer Sensorreinigungseinrichtung können Oberflächen an einem Fahrzeug, insbesondere Sensoroberflächen von Sensoren, mittels mindestens eines Reinigungsfluides, beispielsweise Druckluft, gereinigt werden. Dabei kann mittels einer, insbesondere regelmäßig durchgeführten, Reinigung von Sensoroberflächen am Fahrzeug erreicht werden, dass Sensoren weniger verschmutzt sind und dadurch zuverlässiger funktionieren.
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Zur Sicherstellung eines langfristigen Betriebs der Druckluftversorgungsanlage, weist eine Pneumatikhauptleitung der Druckluftversorgungsanlage einen Lufttrockner auf, mit dem die Druckluft zu trocknen ist. Dadurch wird dem Verbraucher am Druckluftversorgungsanschluss getrocknete Druckluft bereitgestellt und eine Ansammlung von Feuchtigkeit im Verbraucher vermieden. Feuchtigkeit kann bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen zu ventilschädigender Kristallbildung und darüber hinaus zu ungewünschten Defekten führen. Ein Lufttrockner weist ein Trockenmittel auf, üblicherweise ein Trocknungsgranulat, welches von der Druckluft derart durchströmt wird, dass das Trocknungsgranulat in der Druckluft enthaltene Feuchtigkeit durch Adsorption aufnehmen kann. Ein Lufttrockner kann gegebenenfalls als regenerativer Lufttrockner ausgelegt werden. Dies kann dadurch geschehen, dass das Trocknungsgranulat durch Druckluft aus einem Reservoir oder den Luftfederbälgen - meist im Gegenstrom, jedoch teilweise auch im Gleichstrom relativ zur Befüllrichtung - durchströmt wird.
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Sofern der Verbraucher mit dem Druckluftversorgungssystem eine geschlossene Druckluftversorgung bilden, wird zur Regeneration zumeist die aus dem Verbraucher zurückgeführte Druckluft genutzt.
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Bei Druckluftversorgungssystemen für Sensorreinigungseinrichtungen und Bremssystemen besteht die Herausforderung, dass die am Druckluftversorgungsanschluss bereitgestellte Druckluft nicht in die Druckluftversorgungsanlage zurückgeführt werden kann, sondern zur Reinigung der Sensoren genutzt wird. Somit verbleibt anders als bei bekannten Druckluftversorgungssystemen, wie sie beispielsweise
DE102017010772 A1 zeigt, keine durch den Lufttrockner bereits getrocknete Druckluft, welche zur Regeneration des Lufttrockners genutzt werden kann in der Druckluftversorgungsanlage bzw. in der Pneumatikanlage. Aus diesem Grund werden Verbraucher mit offenen Druckluftversorgungen, wie Sensorreinigungsvorrichtungen oder Signalhörner, häufig auch von Druckluftversorgungssystemen ohne einen Lufttrockner versorgt.
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In Druckluftversorgungssystemen, welche einerseits Verbrauchern mit offenen Druckluftversorgungen und andererseits Verbraucher mit geschlossenen Druckluftversorgungen versorgen, besteht daher die Herausforderung, dass bei der Versorgung der Verbraucher mit offenen Druckluftversorgungen die Sättigung des Lufttrockners stark vorangetrieben wird, ohne Druckluft für die Regeneration des Lufttrockners zurückzuführen. Die Betriebsdauer von Druckluftversorgungssystemen zur Versorgung von zwei oder mehr Verbrauchern, welche sowohl offene als auch geschlossene Druckluftversorgungen aufweisen, ist somit erheblich reduziert.
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So zeigt
WO0176898A1 beispielsweise einen einstufigen Verdichter mit einer daran angeschlossenen Luftfederanlage und einer daran angeschlossenen Reifenbefüllanlage. Bei der Versorgung der Reifenbefüllanlage mit feuchter Druckluft aus dem Verdichter wird auch feuchte Druckluft zum Lufttrockner gefördert, wodurch die Sättigung des Lufttrockners vorangetrieben wird.
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An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein Druckluftversorgungssystem anzugeben, das zumindest einen der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet. Insbesondere ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Betriebsdauer von Druckluftversorgungssystemen zur Versorgung von zwei oder mehr Verbrauchern, welche nicht ausschließlich Druckluft in das Druckluftversorgungssystem zurückführen, sondern diese auch an die Umgebung abgeben, zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird in einem ersten Aspekt der Erfindung durch ein Druckluftversorgungssystem nach Anspruch 1 gelöst.
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Insbesondere schlägt die Erfindung eine schaltbare Lufttrockner-Schutzventilanordnung vor, die dazu eingerichtet ist, die Versorgungsleitung für den Durchfluss von Druckluft von dem Lufttrockner zumindest selektiv zu trennen. Durch das selektive Trennen des Lufttrockners von der Versorgungsleitung wird die Druckluft vom Verdichter bedarfsgerecht entweder zur Versorgungsleitung oder zum Lufttrockner geführt. Durch die selektive Trennung von Versorgungsleitung und Lufttrockner gelangt somit nicht unbeabsichtigt Druckluft, welche für die Versorgungsleitung bestimmt ist, in den Lufttrockner und fördert dessen Sättigung. Der Lufttrockner wird somit bedarfsgerecht nur für den Fall benutzt, dass am Haupt-Druckluftversorgungsanschluss trockene Druckluft zur Versorgung des Hauptverbrauchers benötigt wird. Eine solche Lufttrockner-Schutzventilanordnung kann dabei ein oder mehrere Ventile und andere bevorzugt pneumatische Schaltelemente umfassen. Die Lufttrockner-Schutzventilanordnung ermöglicht eine bedarfsgerechte Verteilung der Druckluft vom Verdichter auf die Versorgungsleitung und die pneumatische Hauptleitung mit dem Lufttrockner, wobei der Lufttrockner nur bedarfsgerecht zum Trocknen von Druckluft genutzt wird.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, welche das Konzept der Erfindung in Bezug auf vorteilhafte Merkmale im Rahmen der Aufgabenstellung und im Hinblick auf weitere Vorteile weiterbilden.
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Vorzugsweise weist die Lufttrockner-Schutzventilanordnung ein in der Pneumatikhauptleitung angeordnetes schaltbares Lufttrockner-Schutzventil auf, welches dazu eingerichtet ist, die Pneumatikhauptleitung zwischen dem Haupt-Druckluftanschluss und dem Lufttrockner selektiv zu sperren und freizugeben. Somit gelangt Druckluft nur für den Fall von dem Haupt-Druckluftanschluss zum Lufttrockner, dass das Lufttrockner-Schutzventil die Pneumatikhauptleitung freigibt.
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Weiter bevorzugt zweigt die Versorgungsleitung an einer Abzweigstelle von der Pneumatikhauptleitung ab und das Lufttrockner-Schutzventil ist als 2/2-Wegeventil ausgebildet und zwischen der Abzweigstelle und dem Lufttrockner angeordnet. Dabei ist das 2/2-Wegeventil bevorzugt dazu eingerichtet, die Pneumatikhauptleitung zwischen der Abzweigstelle und dem Lufttrockner selektiv zu sperren und freizugeben. Durch ein entsprechend angeordnetes 2/2-Wegeventil wird der Durchfluss von Druckluft von dem Haupt-Druckluftanschluss in die Versorgungsleitung nicht behindert. Gleichzeitig wird zuverlässig vermieden, dass Druckluft vom Haupt-Druckluftanschluss zur Trocknung in den Lufttrockner gelangt, für den Fall, dass keine trockene Druckluft am Haupt-Druckluftversorgungsanschluss bereitzustellen ist.
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Es ist weiter bevorzugt, dass die Lufttrockner-Schutzventilanordnung ein als 2/2-Wegeventil ausgebildetes und in der Versorgungsleitung angeordnetes schaltbares Nebenkreis-Sperrventil aufweist, welches dazu eingerichtet ist, selektiv die Versorgungsleitung freizugeben und zu sperren. Somit wird die Effizienz des Druckluftversorgungssystems insgesamt verbessert, da Druckluft nur bedarfsabhängig durch die gesamte Versorgungsleitung gefördert wird und in einem Fall, in welchem der Nebenverbraucher keine Druckluftzufuhr benötigt, lediglich ein begrenztes Leitungsvolumen der Versorgungsleitung bis hin zu dem Nebenkreis-Sperrventil befüllt wird. Somit wird ferner eine Beeinflussung der Druckluftversorgungsanlage durch Druckschwankungen innerhalb des Nebenverbrauchers bzw. eine Beeinflussung des Betriebs des Nebenverbrauchers durch Druckschwankungen der Druckluftversorgungsanlage ausgeschlossen. Ferner wird verhindert, dass zum Nebenverbraucher geführte feuchte Druckluft zum Lufttrockner gelangt.
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Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform zweigt die Versorgungsleitung an einer Abzweigstelle von der Pneumatikhauptleitung ab, wobei das Lufttrockner-Schutzventil als 3/2-Wegeventil ausgebildet und an der Abzweigstelle angeordnet ist. Unter einer Anordnung an der entsprechenden Abzweigstelle wird vorliegend auch verstanden, dass das 3/2-Wegeventil die Abzweigstelle selbst ausbildet, also die Abzweigstelle Teil des 3/2-Wegeventils ist. Vorzugsweise ist das 3/2-Wegeventil dazu eingerichtet, die Versorgungsleitung von dem Lufttrockner für den Durchfluss von Druckluft zumindest selektiv zu trennen und die Pneumatikhauptleitung zwischen dem Haupt-Druckluftanschluss und dem Lufttrockner selektiv zu sperren und freizugeben. Somit gelangt keine Druckluft aus der Versorgungsleitung hin zum Lufttrockner. Druckluft, welche zur Versorgung des Nebenverbrauchers bestimmt ist, fördert die Sättigung des Lufttrockners somit nicht. Gleichzeitig ist es mit nur einem solchen Ventil möglich, auch die selektive Druckluftzuführung von dem Haupt-Druckluftanschluss zu dem Lufttrockner zu steuern, indem die Pneumatikhauptleitung selektiv gesperrt und freigegeben wird.
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Vorzugsweise weist der Verdichter eine erste Verdichterstufe zum Verdichten von Druckluft auf ein erstes Druckniveau und eine zweite Verdichterstufe zum Verdichten der Druckluft auf ein zweites Druckniveau auf, welches höher ist als das erste Druckniveau.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erste Verdichterstufe einen mit einem Ansauganschluss bzw. einem kombinierten Ansaug- und Entlüftungsanschluss verbundenen ersten Einlass und einen ersten Auslass auf und die zweite Verdichterstufe weist einen mit der Pneumatikhauptleitung verbundenen zweiten Auslass und einen über ein Leitungsstück mit dem ersten Auslass verbundenen zweiten Einlass auf. Es handelt sich somit um einen zweistufigen Verdichter, bei welchem Druckluft die erste Verdichterstufe und die zweite Verdichterstufe sequentiell passiert. In der ersten Verdichterstufe wird Druckluft bevorzugt auf ein erstes Druckniveau vorverdichtet und gelangt über den Leitungsabschnitt in die zweite Verdichterstufe, in welcher die Druckluft bevorzugt auf ein zweites Druckluftniveau, also ein Zieldruckluftniveau verdichtet wird. Derartige Verdichter werden auch als Twin-Kompressor bezeichnet.
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Vorzugsweise weist das Druckluftversorgungssystem ferner ein Verdichter-Schaltventil auf, welches dazu eingerichtet ist, das Leitungsstück selektiv zu sperren und freizugeben. Somit kann die erste Verdichterstufe bedarfsweise von der zweiten Verdichterstufe getrennt werden. Es ist somit möglich, Druckluft am ersten Auslass der ersten Verdichterstufe einem Nebenverbraucher zuzuführen, wobei zu der zweiten Verdichterstufe keine Druckluft aus der ersten Verdichterstufe gelangt. Dementsprechend kann über den zweiten Auslass der zweiten Verdichterstufe auch keine Druckluft mit dem zweiten Druckluftniveau bereitgestellt und über den Haupt-Druckluftanschluss in die Pneumatikhauptleitung gefördert werden. Die erste Verdichterstufe kann somit losgelöst von der zweiten Verdichterstufe betrieben und zur Bereitstellung von Druckluft genutzt werden.
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Vorzugsweise ist das Verdichter-Schaltventil ein 2/2-Wege-Verdichterventil, welches vorzugsweise stromlos geschlossen und elektrisch betätigbar oder pneumatisch betätigbar ist. Im Falle eines pneumatisch betätigbaren 2/2-Wege-Verdichterventils ist dieses bevorzugt durch einen auslassseitig an der ersten Verdichterstufe abgenommenen Steuerdruck, also einen an dem ersten Auslass der ersten Verdichterstufe abgenommenen Steuerdruck, betätigbar.
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Weiter bevorzugt ist das 3/2-Wegeventil der Lufttrockner-Schutzventilanordnung ein pneumatisch betätigbares 3/2-Wegeventil, welches durch einen auslassseitig an der ersten Verdichterstufe und/oder an einer mit einem Reservoir verbundenen Boostleitung abgenommenen Steuerdruck betätigbar ist. Weiter bevorzugt ist das 3/2-Wegeventil alternativ ein elektrisch betätigbares stromlos geschlossenes 3/2-Wegeventil.
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Elektrisch betätigbare Ventile haben den Vorteil kurzer Ansprechzeiten. Pneumatisch betätigbare 2/2-Wegeventile bzw. 3/2-Wegeventile haben hingegen den Vorteil, dass größere Betätigungskräfte durch den Steuerdruck wirken. Kommt es infolge der in Befüllrichtung stromaufwärts des Lufttrockners vorhandenen Feuchtigkeit in der Pneumatikhauptleitung und in der Versorgungsleitung zur Kristallbildung infolge von Feuchtigkeit bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt, wird durch höhere Betätigungskräfte ein störungsfreier Betrieb sichergestellt.
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Vorzugsweise umfasst die Druckluftversorgungsanlage ein Wasserauffangvolumen zwischen dem Haupt-Druckluftanschluss und der Lufttrockner-Schutzventilanordnung. Das Wasserauffangvolumen ist somit in der Pneumatikhauptleitung, also einem in Befüllrichtung stromaufwärts vom Lufttrockner ausgebildeten feuchten Hauptleitungsabschnitt angeordnet. Das Wasserauffangvolumen ist bevorzugt am tiefsten Punkt dieses Leitungsabschnitts der Pneumatikhauptleitung zwischen dem Haupt-Druckluftanschluss und der Lufttrockner-Schutzventilanordnung angeordnet. Bevorzugt ist das Wasserauffangvolumen derart mit der Versorgungsleitung verbunden, dass Druckluft aus dem Wasserauffangvolumen über die Versorgungsleitung abgeführt werden kann und über den Nebenverbraucher in die Umgebung ausgestoßen wird. Das Wasserauffangvolumen hat bevorzugt eine solche Größe, dass die darin gesammelte Wassermenge mit der vom Verdichter bereitgestellten Druckluft durch die Versorgungsleitung gefördert wird.
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Vorzugsweise ist der Nebenverbraucher ein erster Nebenverbraucher. Weiter bevorzugt weist das Druckluftversorgungssystem einen mit der ersten Verdichterstufe verbundenen Neben-Druckluftanschluss und einen zweiten Neben-Druckluftversorgungsanschluss zum Bereitstellen der von der ersten Verdichterstufe verdichteten Druckluft auf, wobei der Neben-Druckluftversorgungsanschluss zum Anschließen eines zweiten Nebenverbrauchers eingerichtet ist. Somit können über das Druckluftversorgungssystem zwei Nebenverbraucher und ein Hauptverbraucher mit Druckluft versorgt werden. Dadurch, dass der zweite Nebenverbraucher über den zweiten Neben-Druckluftversorgungsanschluss mit Druckluft von der ersten Verdichterstufe versorgt wird und der erste Nebenverbraucher mit Druckluft von der zweiten Verdichterstufe versorgt wird, kann dem ersten Nebenverbraucher und dem zweiten Nebenverbraucher Druckluft mit voneinander verschiedenen Druckluftniveaus bereitgestellt werden. Im Falle eines Twin-Kompressors, ist die von der zweiten Verdichterstufe bereitgestellte Druckluft mit einem höheren Druck beaufschlagt, weist also ein höheres Druckniveau auf, als die von der zweiten Verdichterstufe verdichtete und bereitgestellte Druckluft.
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Weiter bevorzugt weist die Druckluftversorgungsanlage ein Reservoir, eine mit dem Reservoir verbundene Boostleitung und ein Befüllventil auf, welches zum selektiven Sperren und Freigeben der Boostleitung eingerichtet ist. Weiter bevorzugt ist ein bzw. der zweite Neben-Druckluftversorgungsanschluss über die Boostleitung mit dem Neben-Druckluftanschluss verbunden. Somit kann über die Boostleitung einerseits Druckluft aus dem Reservoir hin zur zweiten Verdichterstufe geführt werden und andererseits von der ersten Verdichterstufe Druckluft zum zweiten Nebenverbraucher über den zweiten Neben-Druckluftversorgungsanschluss gefördert werden.
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Die Erfindung löst die eingangs genannte Aufgabe in einem zweiten Aspekt durch ein pneumatisches System nach Anspruch 11.
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Insbesondere schlägt die Erfindung vor, dass das pneumatische System ein Druckluftversorgungssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, einen an den Haupt-Druckluftversorgungsanschluss angeschlossenen Hauptverbraucher und einen an den Neben-Druckluftversorgungsanschluss angeschlossenen Nebenverbraucher aufweist. Ein entsprechendes pneumatisches System macht sich durch das vorhandene Druckluftversorgungssystem die eingangs in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Vorteile zu eigen. Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sind somit ebenso Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und umgekehrt.
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Vorzugsweise ist der Hauptverbraucher dazu eingerichtet, eine geschlossene Druckluftversorgung mit der Druckluftversorgungsanlage auszubilden, derart, dass Druckluft dem Hauptverbraucher zum Aktuieren einer Anzahl von Hauptaktuatoren zugeführt wird und zum Entlüften der Hauptaktuatoren Druckluft zu der Druckluftversorgungsanlage zurückgeführt wird.
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Dadurch, dass es sich bei dem Hauptverbraucher um einen solchen handelt, der eine geschlossene Druckluftversorgung ausbildet, geht die vom Lufttrockner getrocknete Druckluft nicht verloren, sondern kann zur Regeneration des Lufttrockners zurückgeführt werden. Ein entsprechend gestaltetes pneumatisches System ermöglicht somit eine gesteigerte Betriebsdauer des Lufttrockners, bei begrenztem Volumen.
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Weiter bevorzugt ist der Nebenverbraucher dazu ausgebildet, eine offene Druckluftversorgung mit der Druckluftversorgungsanlage auszubilden, derart, dass Druckluft dem Nebenverbraucher zum Aktuieren einer Anzahl von Nebenaktuatoren zugeführt und von dem Nebenverbraucher an eine Umgebung abgegeben wird. Somit kann das pneumatische System effizient betrieben werden, da dem Nebenverbraucher keine getrocknete Druckluft zugeführt wird, welche er an die Umgebung abgibt. Für die Bereitstellung von Druckluft, welche somit verloren durch die Abgabe an die Umgebung ist, wird der Lufttrockner somit nicht belastet und dessen Sättigung vorangetrieben.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist der Hauptverbraucher eine Luftfederanlage und/oder der Nebenverbraucher ist eine Sensorreinigungsvorrichtung oder eine Reifenbefüllanlage oder ein Signalhorn oder ein Bremssystem.
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Die Erfindung löst die eingangs genannte Aufgabe in einem dritten Aspekt durch ein Fahrzeug nach Anspruch 15.
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Insbesondere schlägt die Erfindung vor, dass ein solches Fahrzeug ein pneumatisches System gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweist. Durch ein entsprechendes pneumatisches System macht sich das Fahrzeug die in Bezug auf den ersten Aspekt und den zweiten Aspekt der Erfindung beschriebenen Vorteile zu eigen. Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung sind somit ebenso bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung.
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Die Erfindung löst die eingangs genannte Aufgabe in einem vierten Aspekt durch ein Verfahren nach Anspruch 16.
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Insbesondere schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Systems, insbesondere eines pneumatischen Systems gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung vor, welches die Schritte umfasst:
- - Verdichten von Druckluft durch einen Verdichter,
- - Bereitstellen der verdichteten Druckluft an einem Haupt-Druckluftanschluss,
- - Führen der bereitgestellten Druckluft von dem Haupt-Druckluftanschluss zu einem Haupt-Druckluftversorgungsanschluss über eine Pneumatikhauptleitung und einen Lufttrockner,
- - Führen von (ungetrockneter) Druckluft von dem Haupt-Druckluftanschluss zu einem Neben-Druckluftversorgungsanschluss über eine Versorgungsleitung, die an einer Abzweigstelle von der Pneumatikhauptleitung abzweigt,
- - Versorgen eines an den Neben-Druckluftversorgungsanschluss angeschlossenen Nebenverbrauchers mit Druckluft,
- - Versorgen eines an einen Haupt-Druckluftversorgungsanschluss angeschlossenen Hauptverbrauchers mit Druckluft,
- - zumindest selektives Trennen des Lufttrockners von der Versorgungsleitung für den Durchfluss von Druckluft.
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Dadurch, dass der Lufttrockner von der Versorgungsleitung für den Durchfluss von Druckluft zumindest selektiv getrennt ist, macht sich das Verfahren die eingangs in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Vorteile zu eigen. Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen, die in Bezug auf den ersten und den zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben wurden, sind ebenso bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen 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 der Zeichnung 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 der Zeichnung 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, der Zeichnung 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 Ausführungsform 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.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
- 1: ein Fahrzeug mit einem pneumatischen System schematisch in einer ersten Ausführungsform;
- 2: ein Fahrzeug mit einem pneumatischen System schematisch in einer zweiten Ausführungsform;
- 3: ein Fahrzeug mit einem pneumatischen System schematisch in einer dritten Ausführungsform;
- 4: ein Fahrzeug mit einem pneumatischen System schematisch in einer vierten Ausführungsform;
- 5: ein Ausschnitt des pneumatischen Systems gemäß 1;
- 6: ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Systems gemäß 1 bis 4.
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1 zeigt ein Fahrzeug 1000, bei welchem es sich bevorzugt um einen Personenkraftwagen 1100 handeln kann.
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Das Fahrzeug 1000 umfasst ein pneumatisches System 10 mit einem Druckluftversorgungssystem 100 zum Bereitstellen von Druckluft D, D' und einem Hauptverbraucher 300 sowie mindestens einem Nebenverbraucher 400 zum Abnehmen der Druckluft D, D'.
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Das Druckluftversorgungssystem 201 umfasst einen Verdichter 101 zum Verdichten von feuchter Druckluft D und eine Druckluftversorgungsanlage 201 zum Führen der verdichteten Druckluft D, D' zu dem Hauptverbraucher 300 und dem Nebenverbraucher 400.
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Die Druckluftversorgungsanlage 201 umfasst einen Haupt-Druckluftanschluss 1 zum Anschluss an den Verdichter 101 und einen Haupt-Druckluftversorgungsanschluss 2.1, der zum Anschließen des Hauptverbrauchers 300 eingerichtet ist. An dem Haupt-Druckluftversorgungsanschluss 2.1 wird getrocknete Druckluft D' für den Hauptverbraucher 300 bereitgestellt.
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Die Druckluftversorgungsanlage 201 umfasst ferner einen Neben-Druckluftversorgungsanschluss 2.2, der zum Anschließen des Nebenverbrauchers 400 eingerichtet ist. Die Druckluftversorgungsanlage 201 ist dazu eingerichtet, verdichtete, feuchte Druckluft D am Neben-Druckluftversorgungsanschluss 2.2 für den Nebenverbraucher 400 bereitzustellen.
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Ferner umfasst die Druckluftversorgungsanlage 201 einen kombinierten Ansaug- und Entlüftungsanschluss 0/3. Es soll dabei verstanden werden, dass die Druckluftversorgungsanlage 201 alternativ auch zwei getrennte Anschlüsse zum Entlüften der Druckluftversorgungsanlage, nämlich einen Entlüftungsanschluss, und zum Ansaugen von Druckluft für den Verdichter, nämlich einen Ansauganschluss umfassen kann. Derartige Anschlüsse von Druckluftversorgungsanlagen sind bekannt.
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Der Ansaug- und Entlüftungsanschluss 0/3 ist über eine Ansaugleitung 213 der Druckluftversorgungsanlage 201 mit dem Verdichter 101 verbunden.
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Dabei ist bevorzugt eine erste Verdichterstufe 110 mit einem ersten Einlass 111 zum Anschluss an die Ansaugleitung 213 ausgebildet. Die erste Verdichterstufe 110 verdichtet die angesaugte feuchte Druckluft D bevorzugt auf ein erstes Druckniveau D1 und stellt diese Druckluft an einem ersten Auslass 112 bereit. Bei dem in 1 gezeigten Verdichter 101 handelt es sich um einen sogenannten Twin-Kompressor. Dabei handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform, welche nicht einschränkend zu verstehen ist. Das erfindungsgemäße Druckluftversorgungssystem kann auch mit einem Verdichter mit nur einer Verdichterstufe oder mit drei oder mehr Verdichterstufen betrieben werden. Im Falle eines Twin-Kompressors wird die auf das erste Druckniveau D1 verdichtete Druckluft D vom ersten Auslass 112 der ersten Verdichterstufe 110 einer zweiten Verdichterstufe 120 zugeführt. Die zweite Verdichterstufe 120 weist einen zweiten Einlass 121 und einen zweiten Auslass 122 auf. Der erste Auslass 112 ist über ein Leitungsstück 140 mit dem zweiten Einlass 121 der zweiten Verdichterstufe 120 verbunden. Die zweite Verdichterstufe 120 ist dazu eingerichtet, die auf das erste Druckniveau D1 verdichtete feuchte Druckluft D auf ein zweites Druckniveau D2 zu verdichten und am zweiten Auslass 122 bereitzustellen. Die erste Verdichterstufe 110 und die zweite Verdichterstufe 120 werden dabei bevorzugt über einen Motor 130 angetrieben. Die auf das zweite Druckniveau D2 verdichtete feuchte Druckluft D wird der Druckluftversorgungsanlage 201 an dem Haupt-Druckluftanschluss 1 bereitgestellt.
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Die Druckluftversorgungsanlage 201 umfasst eine Pneumatikhauptleitung 210 zum Führen der am Haupt-Druckluftanschluss 1 bereitgestellten Druckluft D zum Haupt-Druckluftversorgungsanschluss 2.1. Die Druckluftversorgungsanlage 201 weist ferner einen in der Pneumatikhauptleitung 210 angeordneten Lufttrockner 220 auf, welcher dazu eingerichtet ist, die vom Haupt-Druckluftanschluss 1 zum Lufttrockner 220 geführte feuchte Druckluft D zu trocknen, sodass am Haupt-Druckluftversorgungsanschluss 2.1 getrocknete Druckluft D' bereitgestellt wird. Durch die Verdichtung mittels der zweiten Verdichterstufe 120 weist die am Haupt-Druckluftversorgungsanschluss 2.1 bereitgestellte trockene Druckluft D' dabei das zweite Druckluftniveau D2 auf. Die Druckluft D, D' wird dabei in einer Befüllrichtung B vom Haupt-Druckluftanschluss 1 zum Haupt-Druckluftversorgungsanschluss 2.1 gefördert. Die Pneumatikhauptleitung 210 unterteilt sich dabei in einen feuchten Hauptleitungsabschnitt 210.1, welcher in Befüllrichtung B stromabwärts des Lufttrockners ausgebildet ist, und einen trockenen Hauptleitungsabschnitt 210.2, welcher in Befüllrichtung B stromaufwärts des Lufttrockners 220 ausgebildet ist.
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In Befüllrichtung B stromabwärts des Lufttrockners 220 ist ferner eine Drossel 230 angeordnet, welche dazu eingerichtet ist, durch Entspannen von durchgeführter Druckluft deren relative Feuchtigkeit zu reduzieren.
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Die Druckluftversorgungsanlage 201 umfasst ferner eine Versorgungsleitung 251 zum Führen der am Haupt-Druckluftanschluss 1 bereitgestellten Druckluft D zu einem Neben-Druckluftversorgungsanschluss 2.2 der Druckluftversorgungsanlage 201. Der Neben-Druckluftversorgungsanschluss 2.2 ist dabei derart ausgebildet, dass ein Nebenverbraucher 400 an ihn angeschlossen werden kann.
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Die Versorgungsleitung 251 zweigt dabei an einer Abzweigstelle Z zwischen dem Haupt-Druckluftanschluss 1 und dem Lufttrockner 220, also von dem feuchten Hauptleitungsabschnitt 210.1 der Pneumatikhauptleitung 210 ab.
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Weiterhin umfasst die Druckluftversorgungsanlage 201 eine schaltbare Lufttrockner-Schutzventilanordnung 270, die dazu eingerichtet ist, die Versorgungsleitung 251 von dem Lufttrockner 220 für den Durchfluss von Druckluft D zumindest selektiv zu trennen. Mit anderen Worten ist die Lufttrockner-Schutzventilanordnung 270 dazu eingerichtet, den Durchfluss von Druckluft D, die zur Versorgung des Nebenverbrauchers 400 vorgesehen ist, hin zu dem Lufttrockner 220 zu verhindern. Durch eine entsprechende Trennung der Versorgungsleitung 251 von dem Lufttrockner 220 kann Druckluft D vom Haupt-Druckluftanschluss 1 somit in zumindest einem Schaltzustand der Lufttrockner-Schutzventilanordnung 270 entweder in die Versorgungsleitung 251 oder hin zu dem Lufttrockner 220 gelangen, da eine den Durchfluss von Druckluft D erlaubende Verbindung zwischen der Versorgungsleitung 251 und dem Lufttrockner 220 getrennt wird.
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Die Druckluftversorgungsanlage 201 umfasst ferner eine Entlüftungsventilanordnung 260, welche dazu eingerichtet ist, ein Entlüften des Hauptverbrauchers 300 und der Druckluftversorgungsanlage 201, insbesondere der Pneumatikhauptleitung 210, über den kombinierten Ansaug- und Entlüftungsanschluss 0/3 zu erlauben.
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Ferner kann das Wasserauffangvolumen 211 als Anlaufhilfe für den Verdichter 101auch über das Nebenkreis-Sperrventil 274 entlüftet werden, sodass dieser drucklos anläuft. Ferner ist es auch möglich, dass die Druckluft D beim Führen durch die Versorgungsleitung 251 durch eine weitere Drossel (nicht gezeigt) entspannt wird.
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Der Hauptverbraucher 300 bildet gemeinsam mit dem Druckluftversorgungssystem 100 eine geschlossene Druckluftversorgung G. Zum Entlüften des Hauptverbrauchers 300 wird dabei Druckluft in die Pneumatikhauptleitung 210 zurückgeführt und entgegen der Befüllrichtung B zum Lufttrockner 220 gefördert. Die entgegen der Befüllrichtung B zurückgeführte Druckluft wird dabei durch die Drossel 230 zunächst entspannt, sodass deren relative Feuchtigkeit sinkt. Beim Zurückführen dieser entspannten Druckluft durch den Lufttrockner 220 wird Feuchtigkeit aus einem Trocknungsgranulat des Lufttrockners 220 gebunden, sodass der Lufttrockner 220 regeneriert wird. In Befüllrichtung B stromaufwärts des Lufttrockners 220 zweigt eine Entlüftungsleitung 216 von der Pneumatikhauptleitung 210, insbesondere dem feuchten Hauptleitungsabschnitt 210 der Pneumatikhauptleitung 210, ab und ist dazu eingerichtet, die durch den Lufttrockner 220 entgegen der Befüllrichtung B zurückgeführte Druckluft über die Entlüftungsventilanordnung 260 in Richtung des kombinierten Ansaug- und Entlüftungsanschlusses 0/3 zu führen. Die Entlüftungsleitung 216 schließt dabei an die Ansaugleitung 213 an. Die Entlüftungsventilanordnung 260 umfasst ein Relaisventil 261, welches zum selektiven Sperren und Freigeben der Entlüftungsleitung 216 eingerichtet ist. Das Relaisventil 261 wird über ein Verdichter-Vorsteuerventil 262 betätigt. Derartige Entlüftungsventilanordnungen 260 sind bekannt und werden vorliegend nicht im Detail erläutert.
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In alternativen Ausführungsformen kann es sich auch um ein pneumatisch betätigbares 2/2-Wegeventil handeln, wobei durch die pneumatische Betätigung größere Öffnungskräfte aufgebracht werden können. Dies ermöglicht eine Betätigung auch im Falle von Kristallbildung infolge von Umgebungstemperaturen unter dem Gefrierpunkt und somit einen zuverlässigen Betrieb ermöglichen.
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Wie insbesondere 5 zu entnehmen ist, zweigt die Entlüftungsleitung 216 an einer Entlüftungs-Abzweigstelle E von dem feuchten Hauptleitungsabschnitt 210 der Pneumatikhauptleitung 210 ab.
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Es ist weiter bevorzugt, dass das pneumatische System 10 eine Reservoireinheit 280 umfasst. Die Reservoireinheit 280 ist dazu eingerichtet, Druckluft zum zusätzlichen Aufladen der zweiten Verdichterstufe 120 bereitzustellen. Ein solches Aufladen der zweiten Verdichterstufe 120 wird auch als Boosten bezeichnet.
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Die Reservoireinheit 280 weist ein Reservoir 281 auf, welches vorliegend Teil der Druckluftversorgungsanlage 201 ist. Alternativ oder ergänzend kann es sich auch um ein Reservoir des Hauptverbrauchers 300 handeln.
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Das Reservoir 281 ist über eine Boostleitung 282 mit dem zweiten Einlass 121 der zweiten Verdichterstufe 120 verbunden. Dabei schließt die Boostleitung 282 bevorzugt an das Leitungsstück 140 an. In der Boostleitung 282 ist dabei bevorzugt ein Befüllventil 283 angeordnet, welches zum selektiven Sperren und Freigeben der Boostleitung 282 eingerichtet ist.
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Die Lufttrockner-Schutzventilanordnung 270 weist gemäß 1 ein in der Pneumatikhauptleitung 210 angeordnetes schaltbares Lufttrockner-Schutzventil 271 auf.
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Das Lufttrockner-Schutzventil 271 ist bevorzugt zwischen dem Haupt-Druckluftanschluss 1 und dem Lufttrockner 220, also dem feuchten Hauptleitungsabschnitt 210.1 der Pneumatikhauptleitung 210 angeordnet. Das Lufttrockner-Schutzventil 271 ist dazu eingerichtet, die Pneumatikhauptleitung 210 zwischen dem Haupt-Druckluftanschluss 1 und dem Lufttrockner 220 selektiv zu sperren und freizugeben. Für den Fall, dass das Lufttrockner-Schutzventil 271 die Pneumatikhauptleitung 210 sperrt, ist der Lufttrockner 220 für den Durchfluss von Druckluft D von der Versorgungsleitung 251 somit getrennt. Die am Druckluftanschluss 1 bereitgestellte Druckluft D kann somit ausschließlich in die Versorgungsleitung 251 gefördert werden, wobei ein zu vernachlässigender Anteil der Druckluft D in der Pneumatikhauptleitung in einem Leitungsvolumen zwischen dem Lufttrockner-Schutzventil 271 und dem Haupt-Druckluftanschluss 1 verbleibt.
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Das Lufttrockner-Schutzventil 271 ist dabei bevorzugt als 2/2-Wegeventil 272 ausgebildet. Durch das als 2/2-Wegeventil 272 ausgebildete Lufttrockner-Schutzventil 271 wird die Pneumatikhauptleitung 210 somit zwischen Abzweigstelle Z und dem Lufttrockner 220 selektiv gesperrt und freigegeben. Bei dem 2/2-Wegeventil 272 handelt es sich bevorzugt um ein elektrisch betätigbares 2/2-Wegeventil. In alternativen Ausführungsformen kann es sich auch um ein pneumatisch betätigbares 2/2-Wegeventil handeln, wobei durch die pneumatische Betätigung größere Öffnungskräfte aufgebracht werden können. Dies ermöglicht eine Betätigung auch im Falle von Kristallbildung, welche infolge von Umgebungstemperaturen unter dem Gefrierpunkt auftreten kann. Somit wir ein zuverlässiger Betrieb sichergestellt.
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Ferner umfasst die Lufttrockner-Schutzventilanordnung 270 bevorzugt ein in der Versorgungsleitung 251 angeordnetes schaltbares Nebenkreis-Sperrventil 274. Das Nebenkreis-Sperrventil 274 ist dazu eingerichtet, die Versorgungsleitung 251 selektiv zu sperren und freizugeben. Auch bei dem Nebenkreis-Sperrventil 274 handelt es sich bevorzugt um ein 2/2-Wegeventil 272.
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Zwischen dem Haupt-Druckluftanschluss 1 und der Schutzventilanordnung 270 ist bevorzugt ein Wasserauffangvolumen 211 vorgesehen, welches im Detail in 5 gezeigt. ist.
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Der Hauptverbraucher 300 ist vorliegend bevorzugt eine Luftfederanlage 301. Die Luftfederanlage 301 umfasst eine an den Haupt-Druckluftversorgungsanschluss 2.1 angeschlossene Galerie 313, an welcher eine Anzahl von Hauptaktuatoren 320 angeschlossen ist. Bei den Hauptaktuatoren 320 handelt es sich bevorzugt um Luftfederbälge 321, 322, 323, 324, die über eine Hauptverbraucher-Ventilanordnung 330 mit der Galerie 313 verbunden sind. Die Hauptverbraucher-Ventilanordnung 330 umfasst eine Anzahl von Hauptverbraucher-Schaltventilen 331, 332, 333, 334, wobei jeweils ein Hauptverbraucher-Schaltventil 331, 332, 333, 334 einem korrespondierenden Luftfederbalg 321, 322, 323, 324zugeordnet ist. Die gezeigten Hauptverbraucher-Schaltventile 331, 332, 333, 334 sind vorliegend dazu eingerichtet, in der gezeigten ersten Schaltstellung S1 als Rückschlagventil zu wirken und einen ausschließlich unidirektionalen Druckluftdurchfluss von der Galerie 313 hin zu den Hauptaktuatoren 320 zu erlauben. In einer nicht gezeigten zweiten Schaltstellung sind die Hauptverbraucher-Schaltventile 331, 332, 333, 334 dazu eingerichtet, einen bidirektionalen Druckluftdurchfluss zwischen der Galerie 313 und den Hauptaktuatoren 320 zu erlauben.
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Unter dem Begriff „Schaltventil“ bzw. „pneumatisches schaltbares Element“ ist vorliegend ein pneumatisches Element zu verstehen, welches durch eine gesteuerte Aktuierung, beispielsweise eine elektrische oder pneumatische Aktuierung, oder selbst gesteuert zwischen mindestens zwei Schaltzuständen wechseln kann. Hierunter fallen beispielsweise 2/2-Wegeventile, 3/2-Wegeventile oder auch Rückschlagventile. Letztere schalten selbsttätig von einer Sperrposition, in welcher bidirektional kein Durchfluss von Druckluft möglich ist, durch Wirken eines Öffnungsdrucks in eine Freigabestellung, in welcher ein lediglich unidirektionaler Druckluftdurchfluss möglich ist. Der Öffnungsdruck muss dabei einlassseitig an dem Rückschlagventil anliegen, wobei die Druckluft in der Freigabestellung von der Einlassseite des Rückschlagventils hin zur Auslassseite des Rückschlagventils strömen kann.
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Weiterhin umfasst der Hauptverbraucher 300 ein zwischen der Galerie 313 und dem Haupt-Druckluftversorgungsanschluss 2.1 angeordnetes schaltbares Galerieventil 350, welches dazu eingerichtet ist, in der gezeigten ersten Schaltstellung S1 als Rückschlagventil zu wirken und einen ausschließlich unidirektionalen Druckluftdurchfluss in die Galerie 313 zu erlauben. In einer nicht gezeigten zweiten Schaltstellung ist das Galerieventil 350 dazu eingerichtet, einen bidirektionalen Druckluftdurchfluss zwischen der Galerie 313 und dem Haupt-Druckluftversorgungsanschluss 2.1 zu erlauben.
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Ferner umfasst der Hauptverbraucher 300 einen mit der Galerie 313 verbundenen Drucksensor 360, welcher dazu eingerichtet ist, einen Galeriedruck DG zu erfassen. Dieser Galeriedruck DG kann bevorzugt als Steuersignal zum Steuern des Galerieventils 350 oder der Hauptverbraucher-Ventilanordnung 330 genutzt werden.
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Der Nebenverbraucher 400 bildet mit dem Druckluftversorgungssystem 100 bevorzugt eine offene Druckluftversorgung O. Dabei wird Druckluft D vom Haupt-Druckluftanschluss 1 über die Versorgungsleitung 251 zum Nebenverbraucher 400 gefördert, wobei dieser die Druckluft D allerdings zur Betätigung von Nebenaktuatoren (nicht gezeigt) über Nebenverbraucher-Schaltventile 420, 430 in die Umgebung A abgibt. Die Nebenverbraucher-Schaltventile 420, 430 sind dabei über eine gemeinsame Zuführleitung 410 mit dem Neben-Druckluftversorgungsanschluss 2.2 verbunden.
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Die Nebenaktuatoren sind bevorzugt Reinigungsdüsen einer Sensorreinigungsvorrichtung 401. Die Nebenverbraucher-Schaltventile 420, 430 sind dabei vorliegend in einer Sperrposition SP gezeigt, in welcher die Zuführleitung 410 gesperrt wird. In der nicht gezeigten zweiten Schaltstellung geben die Nebenverbraucher-Schaltventile 420, 430 die Zuführleitung 410 frei und die am Nebenverbraucher-Druckluftversorgungsanschluss 2.2 bereitgestellte Druckluft D wird den Reinigungsdüsen (nicht gezeigt) der Sensorreinigungsvorrichtung 401 bereitgestellt und über diese an die Umgebung A abgegeben. Es soll dabei verstanden werden, dass es sich sowohl bei der Luftfederanlage 301 als auch bei der Sensorreinigungsvorrichtung 401 lediglich um Beispiele für Hauptverbraucher 300 und Nebenverbraucher 400 handelt, welche nicht einschränkend zu verstehen sind.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Fahrzeugs 1000 und insbesondere der Druckluftversorgungsanlage 202. Gleiche bzw. ähnliche Bauteile haben vorliegend identische Bezugszeichen und es wird lediglich auf Unterschiede hinsichtlich Druckluftversorgungsanlage 201 gemäß 1 und der Druckluftversorgungsanlage 202 gemäß 2 eingegangen.
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Die Lufttrockner-Schutzventilanordnung 270 der Druckluftversorgungsanlage 202 weist lediglich ein Lufttrockner-Schutzventil 271' auf, wobei auf das Nebenkreis-Sperrventil 274 gemäß 1 verzichtet wurde. Das Lufttrockner-Schutzventil 271' der Lufttrockner-Schutzventilanordnung 270 vereint die Funktion des Nebenkreis-Sperrventils 274 und des Lufttrockner-Schutzventils 271 gemäß 1. Das Lufttrockner-Schutzventil 271' ist als 3/2-Wegeventil 273 ausgebildet und an der Abzweigstelle Z angeordnet. Das 3/2-Wegeventil 273 ist dazu eingerichtet, die Versorgungsleitung 251 von dem Lufttrockner 220 für den Durchfluss von Druckluft D zu trennen. Weiterhin ist das 3/2-Wegeventil dazu eingerichtet, die Pneumatikhauptleitung 210 zwischen dem Haupt-Druckluftanschluss 1 und dem Lufttrockner 220, also dem feuchten Hauptleitungsabschnitt 210.1 der Pneumatikhauptleitung 210 selektiv zu sperren und freizugeben. Dabei verbindet das 3/2-Wegeventil 273 in der in 2 gezeigten ersten Schaltstellung den Haupt-Druckluftanschluss 1 mit der Versorgungsleitung 251 und trennt den Haupt-Druckluftanschluss 1 von dem in Befüllrichtung B stromabwärts des 3/2-Wegeventils 273 verlaufenden Teils der Pneumatikhauptleitung 210. In einer nicht gezeigten zweiten Schaltstellung wird die Versorgungsleitung 251 hingegen von dem Haupt-Druckluftanschluss 1 getrennt und der in Befüllrichtung B stromabwärtige Teil der Pneumatikhauptleitung 210 über das 3/2-Wegeventil mit dem Haupt-Druckluftanschluss 1 verbunden. Ein Druckluftdurchfluss zwischen der Versorgungsleitung 251 und der Pneumatikhauptleitung 210 in Befüllrichtung B stromabwärts des Lufttrockner-Schutzventils 271' ist somit nicht möglich und wird permanent gesperrt.
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Bei dem 3/2-Wegeventil 273 in 2 handelt es sich vorliegend um ein elektrisch betätigbares 3/2-Wegeventil.
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Die Abzweigstelle Z wird somit durch das Lufttrockner-Schutzventil 271', welches ein 3/2-Wegeventil 273 ist, ausgebildet. Dabei ist die Abzweigstelle Z sinngemäß an der Position der Pneumatikhauptleitung 210 vorgesehen, an welcher das Lufttrockner-Schutzventil 271' angeordnet ist.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Fahrzeugs 1000 und insbesondere der Druckluftversorgungsanlage 203. Gleiche bzw. ähnliche Bauteile haben in den 1, 2 und 3 identische Bezugszeichen. Es wird vorliegend auf die umfangreiche Beschreibung des pneumatischen Systems 10 gemäß 1 und 2 verwiesen und lediglich auf Unterschiede zwischen Druckluftversorgungsanlage 202 gemäß 2 und der Druckluftversorgungsanlage 203 gemäß 3 eingegangen.
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Das Lufttrockner-Schutzventil 271' der Druckluftversorgungsanlage 203 ist vorliegend als pneumatisch betätigbares 3/2-Wegeventil 273' ausgebildet. Das pneumatisch betätigbare 3/2-Wegeventil 273' wird über ein Schutzventilanordnungs-Steuerventil 275 betätigt. Das Schutzventilanordnungs-Steuerventil 275 ist über eine Betätigungs-Zuführleitung 276 über die Boostleitung 282 mit dem Reservoir 281 verbunden. Zum Betätigen wird somit Druckluft aus dem Reservoir 281 über das Schutzventilanordnungs-Steuerventil 275 dem pneumatisch betätigbaren 3/2-Wegeventil 273' zugeführt. Das 3/2-Wegeventil 273' ist dabei über eine Steuerleitung 278 mit einem Auslass des Schutzventilanordnungs-Steuerventils 275 verbunden.
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Die Abzweigstelle Z wird somit durch das Lufttrockner-Schutzventil 271', welches ein 3/2-Wegeventil 273' ist, ausgebildet. Dabei ist die Abzweigstelle Z sinngemäß an der Position der Pneumatikhauptleitung 210 vorgesehen, an welcher das Lufttrockner-Schutzventil 271' angeordnet ist.
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In der in 3 gezeigten ersten Schaltstellung ist das Schutzventilanordnungs-Steuerventil 275 dazu eingerichtet, das pneumatisch betätigbare 3/2-Wegeventil 273' über eine Ventil-Entlüftungsleitung 277 mit der Entlüftungsleitung 216 zu verbinden. Auf diese Weise kann das 3/2-Wegeventil 273' über den kombinierten Ansaug- und Entlüftungsanschluss 0/3 in die Umgebung A entlüftet werden. In der in 3 nicht gezeigten zweiten Schaltstellung des Schutzventilanordnungs-Steuerventils 275 ist dieses dazu eingerichtet, das Reservoir 281 mit dem 3/2-Wegeventil 273' zu dessen Betätigung zu verbinden.
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4 zeigt eine vierte Ausführungsform des Fahrzeugs 1000 und insbesondere des pneumatischen Systems 11. Gleiche bzw. ähnliche Bauteile haben vorliegend identische Bezugszeichen und es wird vorliegend auf die Beschreibung des pneumatischen Systems 10 gemäß 1 und 2 Bezug genommen. Das pneumatische System 11 gemäß 4 unterscheidet sich von dem pneumatischen System 10 gemäß 2 durch die Ausbildung des Anschlusses der Reservoireinheit 280 sowie die Anzahl von Nebenverbrauchern 400, 500 und entsprechend der Anzahl von Nebenverbraucher-Versorgungsanschlüssen 2.2, 2.3. sowie den unterschiedlichen Nebenverbraucherdruckniveaus.
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In 4 ist die Boostleitung 282 zum Anschluss des Reservoirs 281 in einen ersten Boostleitungsabschnitt 282.1 und einen zweiten Boostleitungsabschnitt 282.2 unterteilt. Das Befüllventil 283 ist dabei in dem zweiten Boostleitungsabschnitt 282.2 angeordnet. Der erste Boostleitungsabschnitt 282.1 ist über den Leitungsabschnitt 140 mit der zweiten Verdichterstufe 120 verbunden.
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Die Druckluftversorgungsanlage 201 umfasst vorliegend neben dem Haupt-Druckluftanschluss 1.1 einen Neben-Druckluftanschluss 1.2. Über den Neben-Druckluftanschluss 1.2 wird Druckluft D, die von der ersten Verdichterstufe 110 auf das erste Druckniveau D1 verdichtet wurde, bereitgestellt. Der erste Boostleitungsabschnitt 282.1 ist mit dem Neben-Druckluftanschluss 1.2 verbunden.
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Die Abzweigstelle Z ist vorliegend eine erste Abzweigstelle Z und die von der ersten Abzweigstelle Z abzweigende Versorgungsleitung 251.1 ist vorliegend eine erste Versorgungsleitung 251.1. Die Abzweigstelle erste Z wird durch das Lufttrockner-Schutzventil 271', welches ein 3/2-Wegeventil 273 ist, ausgebildet. Dabei ist die erste Abzweigstelle Z sinngemäß an der Position der Pneumatikhauptleitung 210 vorgesehen, an welcher das Lufttrockner-Schutzventil 271' angeordnet ist.
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Ferner umfasst die Druckluftversorgungsanlage 204 des pneumatischen Systems 11 gemäß 4 eine zweite Abzweigstelle Z2, an welcher von dem ersten Boostleitungsabschnitt 282.1 eine zweite Versorgungsleitung 251.2 abzweigt. Über den ersten Boostleitungsabschnitt 282.1 und die zweite Versorgungsleitung 251.2 wird Druckluft D vom Neben-Druckluftanschluss 1.2 hin zu einem zweiten Neben-Druckluftversorgungsanschluss 2.3 geführt. In der zweiten Versorgungsleitung 251 ist bevorzugt ein pneumatisches Schaltelement 211 angeordnet, welches dazu eingerichtet ist, die zweite Versorgungsleitung 251.1 selektiv zu sperren und freizugeben.
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Bevorzugt ist in dem ersten Boostleitungsabschnitt 282.1 ferner ein schaltbares Begrenzungsventil 286 angeordnet, welches dazu eingerichtet ist, den ersten Boostleitungsabschnitt 282.1 selektiv zu sperren und freizugeben. Somit wird das Volumen des ersten Boostleitungsabschnitts 282.1, in welches Druckluft D über den Neben-Druckluftanschluss 1.2 einströmen kann, begrenzt.
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Bei dem Nebenverbraucher 400 handelt es sich vorliegend um einen ersten Nebenverbraucher 400. An den zweiten Neben-Druckluftversorgungsanschluss 2.3 ist ferner ein zweiter Nebenverbraucher 500 angeschlossen. Auch bei dem zweiten Nebenverbraucher 500 handelt es sich bevorzugt um einen solchen, der eine offene Druckluftversorgung O mit dem Druckluftversorgungssystem 100 ausbildet. Also einen solchen Nebenverbraucher, der die über den zweiten Neben-Druckluftversorgungsanschluss 2.3 zugeführte Druckluft an die Umgebung abgibt. Bei dem zweiten Nebenverbraucher 500 handelt es sich bevorzugt um ein Signalhorn 501 oder eine Reifenbefüllanlage 502.
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Wie in dem Ausschnitt des Druckluftversorgungssystems 100 gemäß 5 ersichtlich, ist das Wasserauffangvolumen 211 zum Auffangen von Feuchtigkeit, insbesondere in Form von Kondensat, welches sich zwischen dem Haupt-Druckluftanschluss 1 und der Lufttrockner-Schutzventilanordnung 270 bildet, eingerichtet. Die Versorgungsleitung 251 zweigt dabei an der Abzweigstelle Z derart von der Pneumatikhauptleitung 210 ab, dass das im Wasserauffangvolumen 211 gesammelte Kondensat K in die Versorgungsleitung 251 geführt und über den Nebenverbraucher 300 abgegeben wird. Das Wasserauffangvolumen 211 ist somit derart angepasst, dass die im Wasserauffangvolumen 211 auffangbare Menge an Kondensat K durch die hin zum Nebenverbraucher 400 geförderte Druckluft D mit zum (ersten) Neben-Druckluftversorgungsanschluss 2.2 bewegt werden kann. Das im Wasserauffangvolumen 211 aufgefangene Kondensat K belastet somit nicht zusätzlich den Lufttrockner 220.
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6 zeigt ein Verfahren 2000 zum Betreiben eines pneumatischen Systems 10, insbesondere eines pneumatischen Systems 10 gemäß 1 bis 5.
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Das Verfahren 2000 umfasst in einem ersten Schritt 2100 das Verdichten von Druckluft D durch einen Verdichter 101
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Das Verfahren 2000 umfasst in einem ersten Schritt 2200 das Bereitstellen Druckluft D an einem Haupt-Druckluftanschluss 1.1.
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Ferner umfasst das Verfahren 2000 in einem dritten Schritt 2300 zumindest selektive Trennen des Lufttrockners 220 von der Versorgungsleitung 251 für den Durchfluss von Druckluft D.
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In einem vierten Schritt 2400 umfasst das Verfahren 2000 das das Führen von Druckluft D von dem Haupt-Druckluftanschluss 1.1 zu einem Haupt-Druckluftversorgungsanschluss 2.1 über eine Pneumatikhauptleitung 210 und einen Lufttrockner 220.
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Weiterhin umfasst das Verfahren 2000 in einem fünften Schritt 2500 das Führen von Druckluft D von dem Haupt-Druckluftanschluss 1.1 zu einem Neben-Druckluftversorgungsanschluss 2.2 über eine Versorgungsleitung 251, die an einer Abzweigstelle Z von der Pneumatikhauptleitung 210 abzweigt, und in einem sechsten Schritt 2600 das Versorgen eines an einen Haupt-Druckluftversorgungsanschluss 2.1 angeschlossenen Hauptverbrauchers 300 mit Druckluft D.
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In einem siebten Schritt 2700 umfasst das Verfahren 2000 das Versorgen eines an den Neben-Druckluftversorgungsanschluss 2.2 angeschlossenen Nebenverbrauchers 400 mit Druckluft D.
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Es soll dabei verstanden werden, dass die Schritte des Verfahrens auch parallel zueinander, in abweichender Reihenfolge oder wiederholend ausgeführt werden können.
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Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Erfindung ein Druckluftversorgungssystem 100 betrifft, umfassend:
- - einen Verdichter 101,
- - eine Druckluftversorgungsanlage 201 mit einem Haupt-Druckluftanschluss 1.1 zum Anschluss an den Verdichter 101, einem Haupt-Druckluftversorgungsanschluss 2.1 und einem Neben-Druckluftversorgungsanschluss 2.2, einer Pneumatikhauptleitung 210 mit einem Lufttrockner 220 zum Trocknen und Führen von Druckluft D von dem Haupt-Druckluftanschluss 1.1 zu dem Haupt-Druckluftversorgungsanschluss 2.1, eine Versorgungsleitung 251 zum Führen von Druckluft D zu dem Neben-Druckluftversorgungsanschluss 2.2, die zwischen dem Haupt-Druckluftanschluss 1.1 und dem Lufttrockner 220 von der Pneumatikhauptleitung 210 abzweigt, wobei der Haupt-Druckluftversorgungsanschluss 2.1 zum Anschließen eines Hauptverbrauchers 300 und der Neben-Druckluftversorgungsanschluss 2.2 zum Anschließen eines Nebenverbrauchers 400 eingerichtet ist. Die Erfindung schlägt eine schaltbare Lufttrockner-Schutzventilanordnung 270 zum zumindest selektiven Trennen der Versorgungsleitung 251 von dem Lufttrockner 220 vor. Die Erfindung betrifft ferner ein pneumatisches System 10 mit Druckluftversorgungssystem, ein Fahrzeug 1000 mit selbigem sowie ein Betriebsverfahren 2000.
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Andere Variationen der offengelegten Ausführungsformen können vom Fachmann bei der Ausführung der beanspruchten Erfindung anhand der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche verstanden und ausgeführt werden.
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In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassend“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein“ oder „an“ schließt eine Mehrzahl nicht aus.
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Eine einzige Einheit oder Vorrichtung kann die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen aufgeführter Elemente erfüllen. Die Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in verschiedenen voneinander abhängigen Ansprüchen aufgeführt sind, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft sein kann.
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Etwaige Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung des Anwendungsbereichs zu verstehen.
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Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)
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- 1,1.1
- Haupt-Druckluftanschluss
- 1.2
- Neben-Druckluftanschluss
- 2.1
- Haupt-Druckluftversorgungsanschluss
- 2.2
- Neben-Druckluftversorgungsanschluss
- 2.3
- Neben-Druckluftversorgungsanschluss
- 10, 11
- pneumatisches System
- 100
- Druckluftversorgungssystem
- 101
- Verdichter
- 110
- erste Verdichterstufe
- 111
- erster Einlass
- 112
- erster Auslass
- 120
- zweite Verdichterstufe
- 121
- zweiter Einlass
- 122
- zweiter Auslass
- 130
- Motor
- 140
- Leitungsstück
- 201-204
- Druckluftversorgungsanlage
- 210
- Pneumatikhauptleitung
- 210.1
- feuchter Hauptleitungsabschnitt
- 210.2
- trockener Hauptleitungsabschnitt
- 211
- Wasserauffangvolumen
- 213
- Ansaugleitung
- 216
- Entlüftungsleitung
- 220
- Lufttrockner
- 230
- Drossel
- 250
- pneumatisches Schaltelement
- 251.1
- (erste) Versorgungsleitung
- 251.2
- zweite Versorgungsleitung
- 260
- Entlüftungsventilanordnung
- 261
- Relaisventil
- 262
- Verdichter-Vorsteuerventil
- 270
- Lufttrockner-Schutzventilanordnung
- 271
- Lufttrockner-Schutzventil
- 272
- 2/2-Wegeventil
- 273
- elektrisch betätigbares 3/2-Wegeventil
- 273'
- pneumatisch betätigbares 3/2-Wegeventil
- 274
- Nebenkreis-Sperrventil
- 275
- Schutzventilanordnungs-Steuerventil
- 276
- Betätigungs-Zuführleitung
- 277
- Ventil-Entlüftungsleitung
- 281
- Reservoir
- 282
- Boostleitung
- 282.1
- erster Boostleitungsabschnitt
- 282.2
- zweiter Boostleitungsabschnitt
- 283
- Befüllventil
- 286
- Begrenzungsventil
- 290
- Verdichter-Schaltventil
- 291
- elektrisch betätigbares 2/2-Wege-Verdichterventil
- 300
- Hauptverbraucher
- 301
- Luftfederanlage
- 302
- Bremssystem
- 313
- Galerie
- 320
- Hauptaktuatoren
- 321-324
- Luftfederbälge
- 330
- Hauptverbraucher-Ventilanordnung
- 331-334
- Hauptverbraucher-Schaltventile
- 350
- Galerieventil
- 360
- Drucksensor
- 400
- (erster) Nebenverbraucher
- 401
- Sensorreinigungsvorrichtung
- 410
- Zuführleitung
- 420, 430
- Nebenverbraucher-Schaltventile
- 500
- zweiter Nebenverbraucher
- 501
- Reifenbefüllanlage
- 502
- Signalhorn
- 1000
- Fahrzeug
- 1100
- Nutzfahrzeug
- 2000
- Verfahren
- 2100
- Verdichten von Druckluft
- 2200
- Bereitstellen von Druckluft
- 2300
- zumindest selektives Trennen
- 2400
- Führen von Druckluft zum Haupt-Druckluftversorgungsanschluss
- 2500
- Führen von Druckluft zum Neben-Druckluftversorgungsanschluss
- 2600
- Versorgen eines Hauptverbrauchers
- 2700
- Versorgen eines Nebenverbrauchers
- A
- Umgebung
- B
- Befüllrichtung
- D
- Druckluft
- DS
- Steuerdruck
- G
- geschlossene Druckluftversorgung
- O
- offene Druckluftversorgung
- Z
- (erste) Abzweigstelle
- Z2
- zweite Abzweigstelle
- E
- Entlüftungs-Abzweigstelle
- S1
- erste Schaltstellung
- SP
- Sperrposition
- K
- Kondensat
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017010772 A1 [0009]
- WO 0176898A1 [0011]