CONTROL SYSTEM FOR THE REGENERATION OF AN AIR DRYER FOR A PNEUMATIC SYSTEM, PARTICULARLY FOR A VEHICLE BRAKE SYSTEM

Abstract: 1. Control device for the regeneration of an air dryer (8) which is connected in a pneumatic supply line between a compressed air store (5) connected to a compressed air consumer with variable compressed air consumption, and a piston compressor (3) driven by a motor (1), having a pressure monitor (4) which, when a predetermined upper pressure limit is reached in the compressed air store (5), disconnects the compressed air supply from the piston compressor (3) via the air dryer (8) into the compressed air store (5) and, when the pressure in the compressed air store (5) drops to a lower limit value, again connects the compressed air supply via the air dryer (8) to the compressed air store (5), and having a pneumatic connection line (11) for the additional connection of the air dryer (8) to the compressed air store (5) from which, when the compressed air supply is disconnected, a branched part of the stored compressed air is conveyed back into the air dryer (8) as a regeneration air amount by means of the connection line (11) in accordance with a timing circuit (12, 13, 14, 16), characterised in that on the piston compressor (3) or on the motor (1) there is provided a sensor (13) counting the piston strokes of the compressor or the number of revolutions of the motor, the respective meter state of which is a standard for the amount of compressed air supplied through the air dryer to the compressed air store, in that the timing circuit (12, 13, 14, 16) is variable in dependence on the amount of compressed air supplied by the air dryer (8) to the compressed air store (5) and/or the respective drying capacity of the air dryer (8), and in that in the connection line (11) there is connected a solenoid valve (12) as a component of the timing circuit, whereby the solenoid valve (12) in its open position releases the connection from the compressed air store (5) to the air dryer (8), and the open position of the solenoid valve (12) is monitored by a control device (16) so that the duration of the open time of the solenoid valve (12) is a function of the sensor meter state when the compressed air supply is disconnected and with a specific drying capacity of the air dryer.

Description: Steuereinrichtung zur Regenerierung eines Lufttrockners für eine pneumatische Anlage, insbesondere einer Fahrzeugbremsanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. Es ist eine Steuereinrichtung der vorstehenden Art bekannt, bei der ein Kompressor im Förderbetrieb Druckluft über einen Lufttrockner einerseits an einen Hauptluftbehälter und andererseits an einen Hilfsbehälter zur Speicherung einer bestimmten Regenerationsluftmenge angeschlossen ist. Der Hauptluftbehälter ist an einen Druckluftverbraucher, z.B. an eine Druckluftbremsanlage für Nutzfahrzeuge angeschlossen. Im Förderbetrieb des Kompressors werden beide Behälter gefüllt. Beim Erreichen einer gewählten oberen Druckgrenze, z.B. 8 bar, schaltet ein Druckregelventil den Kompressor von dem Lufttrockner ab, wodurch der Kompressor ins Freie fördert. Dabei befindet sich der Kompressor im Leerlaufbetrieb'bis der Druck im Hauptluftbehälter durch Druckluftentnahme für die Bremsanlage auf eine untere Grenze abgesenkt ist, bei der das Druckregelventil den Kompressor erneut an den Lufttrockner anschliesst. Im Leerlaufbetrieb des Kompressors ist ein Rückströmen der Druckluft aus dem Hauptbehälter in den Lufttrockner durch ein Rückschlagventil oder dergl. unterbunden. Andererseits ist im Leerlaufbetrieb des Kompressors der Hilfsluftbehälter über eine Düse an den Lufttrockner angeschlossen. Durch die Düse wird die als Regenerierungsluft dienende Druckluft aus dem Hilfsluftbehälter entspannt, wodurch der Luftfeuchtigkeitsgrad der Regenerierungsluft weiter erniedrigt wird, bevor sie den Lufttrockner durchsströmt, um die im Lufttrockner vorhandene Trocknungssubstanz zu regenerieren. Durch den Hilfsluftbehälter steht für jeden Trocknungsvorgang während eines Leerlaufbetriebes des Kompressors eine durch das Volumen des Hilfsluftbehälters festgelegte bestimmte Regenerierungsluftmenge zur Verfügung, unabhängig davon, ob nach einem Förderzyklus des Kompressors eine grössere oder kleinere Regenerierungsluftmenge zur Regenerierung des Luftbehälters erforderlich ist oder nicht. Wird z.B. die an den Hauptbehälter angeschlosse Druckluftbremsanlage in kürzeren Zeitabständen wiederholt betätigt, so werden in entsprechend kürzeren Zeitabständen relativ grosse Druckluftmengen aus dem Hauptbehälter entnommen mit der Folge, dass der Kompressor in relativ kürzeren Zeitabständen auf Förderbetrieb geschaltet wird. Die durch den Lufttrockner geleitete Luftmasse ist dabei relativ hoch Entsprechend hoch ist auch die geförderte Luftmasse pro Zeiteinheit. Es ist klar, dass dabei der Lufttrockner stärker beansprucht ist, so dass die Regenerierungsluftmenge aus dem Hilfsluftbehälter während der kürzeren Abstände zwischen den Förderzyklen des Kompressors zur Regenerierung des Lufttrockners gebenenfalls nicht ausreicht. Um diesen Nachteil möglichst zu vermeiden, wird das Volumen des Hilfsluftbehälters von vornherein relativ gross gewählt. Das führt jedoch zu dem Nachteil, dass bei relativ geringem Druckluftverbrauch durch die Bremsanlage die Abstände zwischen den einzelnen Förderzyklen des Kompressors entsprechend gross sind und dass demnach trotz geringerer Beanspruchung des Lufttrockners während eines entsprechend längeren Leerlauf zyklus des Kompressors die gesamte Luftmenge aus dem relativ gross bemessenen Hilfsluftbehälter zum Lufttrockner zurückgeleitet wird. Hierdurch kann erhebliche Kompressionsenergie verschwendet werden. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der solche Energieverluste weitgehend vermieden werden. Im einzelnen ist also eine Steuereinrichtung anzugeben, mit der jeweils nur eine solche Luftmenge der gespeicherten Druckluft zum Trocknen des Lufttrockners in diesen zurückgeleitet wird, die zur optimalen Trocknung jeweils tatsächlich notwendig ist. Die Regenerierungsluftmenge soll also den jeweiligen Anforderungen an die Trocknung des Lufttrockners weitgehend angepasst sein, um auf diese Weise Drucklufterzeugungsenergie einzusparen und gleichzeitig den Kompressor entsprechend weniger zu beanspruchen. Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen nach der Erfindung können den Merkmalen der Unteransprüche entnommen werden. Der Erfindung liegt damit der Gedanke zugrunde, dass dem Lufttrockner im Leerlaufbetrieb des Kompressors jeweils eine Regenerierungsluftmasse zum Trocknen angeboten wird, die im wesentlichen proportional der im vorangegangenen Förderbetrieb des Kompressors durch den Lufttrockner hjn- durch geleiteten Förderluftmasse ist. Sofern aber die Zeitspanne zwischen zwei Förderzyklen des Kompressors zu kurz ist, um die erforderliche Regenerierungsluftmenge durch den Lufttrockner strömen zu lassen, sollen Vorkehrungen getroffen sein, dass der Fehlbetrag an Regenerierungsluftmenge späteren Regenerierungszyklen zugeschlagen wird, um die optimale Trocknung des Lufttrockners bei einem erstbesten längeren Leerlauf zyklus des Kompressors nachholen zu können. Da der Wirkungsgrad der Trocknung des Lufttrockners bei niedrigeren Temperaturen geringer ist, als bei höheren Temperaturen ¯kann ausserdem ein Temparaturmesser vorhanden Xdér ein Korrektursignal an die erfindungsgemässe Steuereinrichtung abgibt, so dass die jeweils ermittelte Regenerierungsluftmenge zusätzlich zur Förderleistung des Kompressors auch noch abhängig ist von der gemessenen Aussentemperatur. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anschliessend anhand eines Blockschaltbildes mehr im einzelnen beschrieben. Hierzu ist mit 1 ein Motor bezeichnet, der über ein Getriebe 2 einen Kolbenkompressor 3 antreibt, der über eine pneumatische Förderleitung an ein Druckregelventil 4 bekannter Art angeschlossen ist, das den Druck in einem Druckluftbehälter 5 überwacht, der an einen nicht näher dargestellten Verbraucher 6, z.B. eine Druckluftbremsanlage eines Fahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, angeschlossen ist. In eine Förderleitung 7 zwischen dem Druckregelventil 4 und dem Druckluftbehälter 5 ist ein an sich bekannter Lufttrockner 8 angeschlossen, durch den die vom Kompressor 3 in den Behälter 5 geförderte Druckluft hindurchströmt, um dabei weitgehend getrocknet zu werden. In dem Förderleitungsabschnitt 9 zwischen dem Lufttrockner und dem Druckluftbehälter befindet sich ein Rückschlagventil 1O, das in Richtung der zum Druckluftbehälter strömenden Druckluft öffnet und ein Rückströmen von Druckluft aus dem Druckluftbehälter in den Lufttrockner über den Förderleitungsabschnitt 9 verhindert. Zur Regenerierung des Lufttrockners mit einem dem jeweiligen Trocknungsbedarf angepassten Anteil der im Druckluftbehälter gespeicherten Druckluft ist eine pneumatische Leitungsverbindung 11 zwischen dem Druckluftbehälter 5 und dem Lufttrockner 8 vorgesehen, in die ein Magnetventil 12 eingeschaltet ist. Das Druckregelventil 4 besitzt einen Ausgang 4' zur Atmosphäre. Sobald im Druckluftbehälter 5 ein oberer Grenzdruck, z.B. 8 bar, vorhanden ist, schaltet das Druckregelventil 4 die Verbindung vom Kompressor 3 zum Lufttrockner 8 ab und leitet die vom Kompressor geförderte Druckluft über seinen Ausgang 4' zur Atmosphäre. Solange der Kompressor 3 über den Lufttrockner Druckluft in den Druckluftbehälter fördert, befindet er sich im sogenannten Förderbetrieb. Wird dagegen die vom Kompressor 3 geförderte Druckluft über den Ausgang 4' des Druckregelventils 4 ins Freie geleitet, befindet er sich im Leerlaufbetrieb. Je nach dem Luftverbrauch des Verbrauchers 6 innerhalb einer bestimmten Zeitspanne ist ein Förderzyklus des Kompressors zum Aufladen des Druckluftbehälters 5 bis zum Erreichen der oberen Druckgrenze länger oder kürzer. Entsprechend unterschiedlich lang können die Leerlaufzyklen des Kompressors 3 sein, während derer er vom Lufttrockner abgeschaltet ist. Mit 13 ist ein Drehzahlmesser des Motors bezeichnet. Die Drehzahl des Motors steht in einem bestimmten Verhältnis zu der Anzahl der Kolbenhübe des Kompressors 3. Da die vom Kompressor in einer Zeiteinheit geförderte Luftmasse durch die entsprechende Anzahl der Kolbenhübe multipliziert mit dem Zylindervolumen bestimmt ist, ist auch durch die Drehzahl des Motors die geförderte Luftmasse des Kompressors errechenbar. Der bei höheren Drehzahlen des Motors verringerte Füllungsgrad eines Kompressorzylinders kann für den vorliegenden Steuerungszweck vernachlässigt werden. Statt die Drehzahl des Motors zu messen, kann auch die Kolbenhubzahl des Kompressors gezählt werden. Es kann einfacher sein, am Motor einen Drehzahlmesser anzubringen als einen Kompressor mit einem kontaktlosen Sensor zum Zählen der Hubzahl auszurüsten. Das gilt vor allem dann, wenn ein Kolben eines Motors als Kompressor läuft, der Kompressor also im Motor integriert ist. Das Druckregelventil ist mit einem pneumatisch gesteuerten Druckschalter mit elektrischem Ausgangssignal, z.B. einem Mikroschalter 14,versehen, der den Betriebszustand ¯Fördern" oder '$Leerlauf" meldet. Mit 16 ist ein elektrisches Steuergerät bezeichnet, das die Signale des Drehzahlmessers 13 und des Mikroschalters 14 über elektrische Signalleitungen 15 bzw. 17 aufnimmt. über eine elektrische Leitung 18 ist das elektrische Steuergerät an das Magnetventil 12 angeschlossen. Ausserdem ist das Steuergerät 16 über eine Signalleitung 19 mit einem Temperaturmesser 20 verbunden. In dem elektrischen Steuergerät werden die Signale des Dreh zahimessers, des Temperaturmessers und des Mikroschalters verarbeitet, um Ausgangssignale zu bilden, die zur Steuerung des Magnetventils 12 über die Signalleitung 18 dem Magnetventil aufgegeben werden. Gibt der Mikroschalter 14 das Signal ¯Fördern" an das Steuergerät 16, so werden die Signale des Drehzahlmessers 13 im Steuergerät gezählt und die entsprechende Kolbenhubzahl errechnet, die in einen Speicher eingelesen wird. Ausserdem nimmt das Steuergerät das Temperatursignal des Temperaturmessers 20 als Korrektursignal entgegen. Gibt der Mikroschalter 14 anschliessend das Signal "Leer- lauf" an das Steuergerät 164 SO wird über die Leitung 18 das Magnetventil 12 erregt, das daraufhin in seine Öffnungs- stellung geht. Mit der Erregung des Magnetventils 12 zu Beginn einer Leerlaufphase des Kompressors 3 beginnt auch die Regenerierungsphase des Lufttrockners 8. Hierzu strömt Luft aus dem Druckluftbehälter 5 über die Leitungsverbindung 11 und eine Düse, welche durch den vom Magnetventil freigegebenen Öffnungsquerschnitt bestimmt ist, in den Lufttrockner 8, um diesen zu regenerieren. Gleichzeitig mit der Erregung des Magnetventils 8 werden die Impulse eines Oszillators im Steuergerät vom gespeicherten Zählerstand für die Kolbenhübe des Kompressors subtrahiert. Dabei bleibt das Magnetventil solange erregt, bis der Zählerstand O erreicht ist (Ende der Regenerierungsphae des Lufttrockners) oder der Mikroschalter 14 erneut den Betriebszustand ¯Fördern" meldet. Wurde während einer Leerlaufphase des Kompressors im Steuergerät der Zählerstand O erreicht, so gibt das Steuergerät über die Signalleitungl8 ein Abschaltsignal an das Magnetventil 12, das dabei in seine Absperrstellung gelangt, in der die pneumatische Leitung 11 zwischen dem Druckluftbehälter 5 und dem Lufttrockner 8 unterbrochen ist. Sobald dann durch einen Luftverbrauch des Verbrauchers 6 der Druck in dem Luftbehälter 5 unter eine vorgebene untere Druckgrenze fällt, schaltet das Druckregelventil 4 den Kompressor wieder an den Lufttrockner und der Mikroschalter meldet dem Steuergerät den Betriebszustand ¯Fördern". Während der Leerlaufphase des Kompressors 3 bleiben die Drehzahlsignale des Drehzahlmessers vom Steuergerät 16 unberücksichtigt. Meldet dagegen der Mikroschalter 14 den Betriebszustand "Fördern",bevor im Steuergerät der Zählerstand O erreicht

Claims: Patentansprüche 1. Steuereinrichtung zur Regenerierung eines Lufttrocknersl der in einer pneumatischen Förderleitung zwischen einem an einen Druckluftverbraucher mit variablen Druckluftverbrauch, insbesondere einer Fahrzeugbremsanlage, angeschlossenen Druckluftspeicher und einem Drucklufterzeuger eingeschaltet ist, mit einem Druckwächter, der beim Erreichen eines vorgegebenen oberen Grenzdruckes im Druckluftbehälter die Druckluftförderung aus dem Druck luft- erzeuger über den Lufttrockner in den Druckluftbehälter ab schaltet und beim Abfallen des Druckes im Druckluftspeicher bis auf einen unteren Grenzwert die Druckluftförderung über den Lufttrockner erneut an den Druckluftbehälter anschliesst, und mit einer pneumatischen Leitung zum zusätzlichen Anschluss des Lufttrockners an den Druckluftspeicher, von dem bei abgeschalteter Druckluftförderung ein abgezweigter Anteil der gespeicherten Druckluft über ein Zeitglied und eine in die Anschlussleitung eingeschaltete Düse in den Lufttrockner als Regenerierungsluftmenge zurückgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitglied (12, 13, 14, 16) in Abhängigkeit von der durch den Lufttrockner (8) zum Druckluftspeicher (5) geförderten Druckluftmasse und/oder der jeweiligen Trocknungsleistung des Lufttrockners (8) variabel ist. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anschlussleitung (11) ein Magnetventil (12) eingeschaltet ist, das in seiner Öffnungsstellung eine gedüste Verbindung zu dem Druckluftspeicher (5) freigibt, und die Öffnungsstellung des Magnetventils (12) von einem Steuergerät (16) überwacht ist, wobei die öffnungszeitdauer des Magnetventils (12) bei abgeschalteter Druckluftförderung und bei einer bestimmten Trocknungsleistung des Lufttrockners eine speicher qeförderten Funktion der vom Druckerzeuger zum Druck/ Drucluftmasse ist. 3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Drucklufterzeuger ein von einem Motor (1) angetriebener oder als Teil des Motors ausgebildeter Kolbenkompressor (3) ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Kompressor < 3) oder am Motor (1) ein die Kolbenhübe des Kompressors bzw. die Umdrehungszahl des Motors zählender Sensor (13) vorgesehen ist, dessen jeweiliger Zählerstand ein Mass für die durch den Lufttrockner zum Druckluftspeicher geförderte Druckluftmasse ist. 4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13) zur Messung der Drehzahl des Motors ein Hallgenerator ist. 5. Steuereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der jeweiligen Einschaltdauer des Magnetventils (12) die Impulse eines Oszillators des Steuergerätes (16) von dem gespeicherten Zählerstand des Sensors subtrahiert werden und dass der Einschaltzustand des Magnetventils < 12) aufrechterhalten bleibt, bis der gespeicherte Zählerstand den Wert Null aufweist oder ein Signal des Druckwächters den Beginn eines neuen Förderzyklus des Kompressors (8) anzeigt, wobei gleichzeitig die Druckluftförderung des Kompressors (3) wieder an den Lufttrockner (8) angeschaltet und die Zahl der Kolbenhübe bzw. der Umdrehungen des Motors erneut gezählt und zu dem gegebenenfalls noch verbliebenen Zählerstand aufsummiert werden. 6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Oszillators wählbar einstellbar ist. 7. Steuereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwächter (4) ein elektrisches Schaltelement (14) beinhaltet, das- bei eingeschaltetem Förderbetrieb des Ka,çressors (3) sich in seiner einen Schaltstellung befindet, in der das Magnetventil (12) in seine Schliessstellung gesteuert ist und in der die Impulse des Sensors (13) zur Ermittlung der Kolbenhübe des Kompressors (3) bzw. der Umdrehungszahl des Motors (1) vom Steuergerät (16) gezählt werden, und das im Leerlaufbetrieb des Kompressors (3) sich in seiner anderen Schaltstellung befindet, in der das Magnetventil (12) in seine Öffnungsstellung gesteuert ist und die Impulse des Sensors (13) im Steuergerät unberücksichtigt bleiben, während die Impulse des Oszillators von der gespeicherten Summe subtrahiert werden, bis entweder das elektrische Schaltelement (14) in seine entgegengesetzte Schaltstellung umgeschaltet ist oder der Zählerstand des Steuergerätes (16) Null ist. 8. Steuereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (16) bei einer vorgegebenen maximalen Hubzahl des Kompressors (3) ein Signal (Warnsignal) abgibt, daS erst beim Erreichen des auf Null zurückgezählten Zählerstandes des Steuergerätes (16) gelöscht wird. 9. Steuereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturmessgerät (20) vorhanden ist, das ein der Umgebungstemperatur entsprechendes Signal an das Steuergerät (16) zur Korrektur der vom Steuergerät überwachten Öffnungszeitdauer des Magnetventils (12) abgibt. 10. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwächter (4) mit dem elektrischen Schaltelement (14) und dem Lufttrockner (8) eine Baueinheit (4, 8, 14) bilden. 11. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventi (12) ein zusätzlicher Teil der Baueinheit (4, 8, 14) ist.

Inventors: GERUM, EDUARD, DR., KESSEL, GERD, DR., SAUMWEBER, ECKART, DR., UNGER, HANS
Applicants: KNORR-BREMSE AG
Application year: 1983
Main classification: B01D53
IPC codes: B60T17, B01D53