Die Erfindung betrifft eine Druckgasanlage mit einem Gastrockner gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gefahr eines Ausfalls
einer Druckgasanlage der eingangs genannten Art infolge Verstopfens der Anströmleitung
wenigstens zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Fortbildungen sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Die oben erwähnte Gefahr besteht insbesondere in solchen Fällen, in
denen die Anströmleitung ein Kühlelement 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 Verbesserung der Gastrocknung zur Folge hat. Allerdings erhöht
diese Vorkondensation bei niedrigeren Umgebungstemperaturen die Gefahr des Einfrierens
der Anströmleitung. Eine solche Kühlung ist oft auch durch die zulässige Betriebstemperatur
des Gastrockners bedingt.
Da die erfindungsgemäße Lösung die bei niedrigeren Umgebungstemperaturen
bestehende Gefahr des Ausfalls der Druckgasanlage infolge des Einfrierens der An
strömleitung entschärft oder gar beseitigt, ermöglicht die Erfindung auch eine stärkere
Kühlung des geförderten Gasstroms, damit eine stärkere Vorkondensation und somit
eine Verbesserung der Gastrocknung. Dies erlaubt eine Anordnung und Auslegung der
Anströmleitung, insbesondere eines etwaigen Kühlelements, welche zu Lasten einer
höheren Einfriergefahr der Anströmleitung bei tieferen Umgebungstemperaturen eine
Verbesserung der Gastrocknung bei höheren Umgebungstemperaturen sicherstellt.
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 Umgehungsleitung,
- – Anordnung einer etwa stromaufwärts der Sperreinrichtung vorhandenen
Abzweigung von der Anströmleitung zu der Umgehungsleitung möglichst dicht vor der
Sperreinrichtung, damit letztere mög lichst 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 Anströmleitung gelegenen Teils der Anströmleitung.
Die Erfindung ist auf allen technischen Gebieten, in denen zwecks
Erhöhung der Lebensdauer und der Betriebssicherheit 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 empfiehlt es sich, die Umgehungsleitung nach Möglichkeit in einem Bereich
anzuordnen, der durch den Antriebsmotor und/oder seine Aggregate aufgeheizt wird.
Die Erfindung ist für Gastrockner jeder Bauart geeignet. Nur beispielhaft
sei auf nach dem Adsorptionsprin zip arbeitende Gastrockner, wie den in der bereits
genannten 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
1 schematisch eine Druckgasanlage,
2 schematisch eine Fortbildung der Druckgasanlage
nach 1,
3, 4 und
5 schematisch Fortbildungen der Druckgasanlage nach
2.
Die in 1 dargestellte Druckgasanlage,
die insbesondere eine Druckluftanlage in einem Fahrzeug sein kann, enthält eine
Druckbeschaffungsanlage, einen Gastrockner 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. Verdichter und kann in üblicher Weise
weitere Einrichtungen 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 einen Regenerationsbehälter und, wie derjenige nach der
bereits erwähnten DE 32 16 395 A1,
einen Druckregler oder Teile desselben.
Die Verbraucheranlage (7) enthält, wie üblich, Gasverbraucher
wie beispielsweise Arbeits- und/oder Bremszylinder, Sicherheitseinrichtungen, welche
bei Ausfall der Druckversorgung oder eines Teils der Verbraucheranlage einen Notbetrieb
gewährleisten, sowie Steuer- und Regeleinrichtungen. Auch die Verbraucheranlage
kann den Druckregler oder Teile desselben enthalten. In der Regel ist die Verbraucheranlage
zur Sicherstellung des erwähnten Notbetriebs mehrkreisig aufgebaut.
Während der Ausgang des Gastrockners (5) mit der Verbraucheranlage
(7) über eine Abströmleitung (6) verbunden ist, ist der Eingang
des Gastrockners (5) mit dem Ausgang der Druckbeschaffungsanlage (1)
über eine Anströmleitung (8) und über eine parallel dazu angeordnete Umgehungsleitung
(2, 3, 4) verbunden. Die Umgehungsleitung (2,
3, 4) enthält eine Sperreinrichtung (3). Der Eingang
der Sperreinrichtung (3) ist mit der Druckbeschaffungsanlage (1)
verbunden, während der Ausgang 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 Sperreinrichtung (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
beispielhaft seien als geeignet Rückschlagventile mit vorbestimmten Öffnungsdruck,
Überströmventile und druckgesteuerte 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 Bezugszeichen (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 vorbestimmten Öffnungsdrucks (pö)
an seinem Eingang durchlässig wird. Diese Charakteristik kann beispielsweise durch
geeignete Ausbildung und/oder Einstellung einer einen Schließkörper des Rückschlagventils
(3) vorspannenden 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 letzteren getrocknet und anschließend durch die
Abströmleitung (6) der Verbraucheranlage (7) zugeführt Hat der
Druck in der Verbraucheranlage (7) einen vorbestimmten Nennwert erreicht,
schaltet der Druckregler die Druckbeschaffungsanlage (1) in den Leerbetrieb
und unterbricht dadurch deren Gasförderung. Dieses Umschalten kann der Druckregler
durch Einwirken auf die Ansaugseite der Druckbeschaffungsanlage und/oder durch Unterbrechen
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 Adsorptionsmittel durch einen Rückstrom aus der Verbraucheranlage
oder den erwähnten Regenerationsbehälter regeneriert.
Am Eingang des Rückschlagventils (3) steht im wesentlichen
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 Drucke
ist in dem Falle, daß die Fördermenge der Druckbeschaffungsanlage (1) variabel
ist, ebenfalls variabel. Damit sichergestellt ist, daß im Normalbetrieb die Förderung
der Druckbeschaffungsanlage (1) ausschließlich durch die Anströmleitung
(8) erfolgt, muß der Öffnungsdruck (pö) des Rückschlagventils (3)
wenigstens auf den Wert des höchsten auftretenden Druckunterschieds zwischen Eingang
und Ausgang des Rückschlagventils (3) im Lastbetrieb der Druckbeschaffungsanlage
(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 Verbraucherkreises 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 Rückschlagventil (3),
wenn sich an seinem Eingang der Öffnungsdruck (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 Verbraucheranlage
(7) gelangen kann. Die Druckgasanlage funktioniert 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 Umgehungsleitung (2,
3, 4) im Vergleich zur Anströmleitung (8) oft eine geringere
Vorkondensation des in dem Gasstrom enthaltenen Wassers und damit eine Verschlechterung
der Gastrocknung erbringt. Diese Wirkung tritt insbesondere bei Anordnung der Umgehungsleitung
(2, 3, 4) entsprechend den vorstehend erwähnten Empfehlungen
auf. Da der Ausnahmefall jedoch meistens durch Einfrieren der Anströmleitung (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 Ausgestaltungen der Sperreinrichtung in entsprechender Weise.
Die Umgehungsleitung (2, 3, 4) ist besonders
wirksam in den Druckgasanlagen, in denen im Leerbetrieb kein Gasstrom durch die
Anströmleitung (8) auftritt.
2 zeigt eine Fortbildung der Druckgasanlage
nach 1, in der die mit (10) bezeichnete Anströmleitung
ein Kühlelement zur Kühlung des Gasstroms vor dem Eintritt in den Gastrockner enthält.
Laut der Darstellung entsteht das Kühlelement durch eine Verlegung der Anströmleitung
(10) in Bögen, wodurch deren Oberfläche vergrößert wird. Eine weitere übliche
Art, das Kühlelement herzustellen, ist die Verlegung der Anströmleitung (10)
nach Art von Schraubenwindungen. Das Kühlelement kann aber auch auf jede andere
Art, beispielsweise mittels eines Rohrwärmetauschers, hergestellt werden.
In den 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 3 bis 5
zeigen Fortbildungen der Druckgasanlage nach 2, welche
diese Gefahr ausschließen.
In 3 verlaufen die Anströmleitung (10)
und die Umgehungsleitung (2, 3, 4) stromabwärts der Sperreinrichtung
(3) ohne gemeinsamen Leitungsteil zu getrennten Eingängen des Gastrockners
(5).
In 4 ist die Sperreinrichtung (3)
baulich mit dem Gastrockner (5) vereinigt, so daß die in diesem Fall mit
(2, 3) zu bezeichnende Umgehungsleitung stromabwärts der Sperreinrichtung
(3) überhaupt keinen Leitungsteil aufweist. Die bauliche Vereinigung der
Sperreinrichtung (3) mit dem Gastrockner (5) kann, wie dargestellt,
so erfolgen, daß sie als ein an sich selbständiges Gerät auf geeignete Weise, z.
B. durch Verschrauben oder Anflanschen, an den Gastrockner (5) angebaut
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 4 der Verzweigungspunkt zwischen Anströmleitung
(10) und Umgehungsleitung (2, 3) stromaufwärts der Absperreinrichtung
(3) optisch dicht an die Absperreinrichtung (3) herangerückt,
so daß diese der Wärme, welche durch den Gasstrom und durch Wärmeleitung in dem
stromaufwärts der Abzweigung liegenden Leitungsteil herangeführt wird, ausgesetzt
ist.
5 deckt sich mit 4
mit dem Unterschied, daß in 5 die Anströmleitung (10)
hinter dem Sperrelement 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.
