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WO2017215992A1 - Ventileinrichtung zur leistungssteigerung mehrstufiger verdichtereinheiten - Google Patents

Ventileinrichtung zur leistungssteigerung mehrstufiger verdichtereinheiten Download PDF

Info

Publication number
WO2017215992A1
WO2017215992A1 PCT/EP2017/063770 EP2017063770W WO2017215992A1 WO 2017215992 A1 WO2017215992 A1 WO 2017215992A1 EP 2017063770 W EP2017063770 W EP 2017063770W WO 2017215992 A1 WO2017215992 A1 WO 2017215992A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
compressor
stage
valve
connects
compressor stage
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/063770
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fedor Assonov
Thomas Kipp
Original Assignee
Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH
Publication of WO2017215992A1 publication Critical patent/WO2017215992A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/007—Installations or systems with two or more pumps or pump cylinders, wherein the flow-path through the stages can be changed, e.g. from series to parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/06—Combinations of two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/22—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves

Definitions

  • the invention relates to a valve device for controlling a multistage compressor
  • Compressor unit with a first compressor stage and at least one
  • Compressor systems for generating compressed air for the operation of a particular braking system and multi-stage compressor units for use, in which a first compressor stage as a so-called low-pressure stage and a downstream second compressor stage are designed as a so-called high-pressure stage.
  • compressor units of the type of interest here become two
  • Compressor units in terms of their capacity to meet a
  • An adaptive continuously variable compressor operation that can be achieved thereby replaces the intermittent operation and thus makes it possible to maintain a minimum operating time during normal operation, since a lower drive speed can be set for this purpose.
  • a comparatively faster speed for driving the compressor unit increases the delivery rate and leads to a desired short refill time in the refilling operation of the storage container.
  • the control technical effort associated with this special speed-dependent control is significant.
  • the object is achieved on the basis of a valve device for controlling a multi-stage compressor unit according to the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features.
  • the following dependent claims give advantageous developments of the invention.
  • the invention includes the technical teaching that a each disposed between adjacent compressor stages of a multi-stage compressor unit
  • valve device in parallel connected to the atmosphere sucked air and provide the output side of the compressor unit for filling a reservoir available; connected in series, low-pressure stage and high-pressure stage in multi-stage compressor operation can be connected to each other in the control mode.
  • the valve device can couple a plurality of compressor stages in different ways with each other.
  • Conventional valve devices were limited in multi-stage compressor units only on check valves, which are provided to avoid a pressure return in an upstream compressor stage.
  • switching valve arrangement is designed as a 4/2-way valve. This can either be pneumatically piloted or electromagnetically transferred to the two switching positions.
  • the series connection provided for the regular operation is preferably realized by connecting the outlet of the first compressor stage to the inlet of the second compressor stage in a control operating switching position of the changeover valve arrangement. Overall, only a small piping effort between inlets and outlets of the compressor stages is required to implement the two switch positions and the compressed air connections realized herewith.
  • the switching valve arrangement arranged between adjacent compressor stages is composed of a total of three individual 2/2-way valves, wherein in
  • a first 2/2-way valve connects the outlet of the first compressor stage with the output of the entire compressor unit and a third 2/2-way valve connects the input of the compressor unit with the inlet of the second compressor stage.
  • a second 2/2-way valve connecting the outlet of the first compressor stage with the inlet of the second compressor stage is shut off in the filling operation.
  • the series circuit connected to the control operation of the compressor stages is implemented by the fact that the first 2/2-way valve and the third 2/2-way valve are shut off, whereas the second 2/2-way valve is open.
  • the Three 2/2-way valves can also be pneumatically or electrotechnically transferred to the corresponding open or closed position.
  • Changeover valve arrangement is designed as a 5/3-way valve.
  • Filling mode switch position connects the 5/3-way valve the outlet of the first compressor stage with the output of the entire compressor unit and the inlet of the second compressor stage with the input of the compressor unit.
  • the outlet of the first compressor stage is connected to the inlet of the second compressor stage.
  • the 5/3-way valve also a
  • auxiliary air mode switch position only the first or second compressor stage is connected to the output of the entire compressor unit.
  • the multistage compressor unit can be operated with a particularly low delivery rate, which counteracts the battery-operated auxiliary air supply for a vehicle, in particular for upgrading a rail vehicle. This additional operating mode further increases the delivery performance of the multi-stage compressor unit.
  • a dryer unit is mounted directly at the outlet of each compressor stage in order to directly dry the compressed air generated by each compressor stage, in order subsequently to supply it for further use in the parallel or series connection of the compressor stages. This ensures that sufficiently dried compressed air is always made available.
  • Fig. 1 is a pneumatic circuit diagram of a arranged in the context of a two-stage compressor unit Umschaltventilanssen in
  • Fig. 2 is a pneumatic circuit diagram of a two-stage
  • Fig. 3 is a pneumatic circuit diagram of a two-stage
  • Fig. 5 is a pneumatic circuit diagram of a two-stage
  • Fig. 6 is a pneumatic circuit diagram of a two-stage
  • Fig. 7 is a pneumatic circuit diagram of a two-stage
  • Fig. 8 is a pressure-time diagram illustrating Auf tartll- and
  • a valve device for controlling one of a first compressor stage 1 a and a downstream second compressor stage 1 b composite two-stage compressor unit depending on the two compressor stages 1 a and 1 b respectively associated and directly connected to the respective outlet 2a and 2b dryer units 3a and 3b.
  • the two dryer units 3a and 3b are used for direct drying of the compressed air generated by each upstream compressor stage 1 a and 1 b, before it is supplied to the other consumer circuits.
  • a switching valve 4 is provided between the two mutually adjacent compressor stages 1 a and 1 b.
  • the changeover valve arrangement 4 switches the two compressor stages 1 a and 1 b in parallel to one another in the refilling operating switching position shown here.
  • the outlet 2a of the first compressor stage 1a is connected to the output 5 of the entire compressor unit.
  • the inlet 6b of the second compressor stage 1b is connected to an inlet 7 of the entire compressor unit.
  • Compressor 1 a with the output 5 of the entire compressor unit.
  • An outlet 2a of the first compressor stage 1a with the inlet 6b of the second compressor stage 1b connecting second 2/2-way valve 4b is during the refilling operation in the shut-off position.
  • the third 2/2 way valve 4c connects the input 7 of the
  • Compressor unit with the inlet 6b of the second compressor stage 1 b. Overall, therefore, a parallel connection of the two compressor stages 1 a and 1 b is achieved.
  • Phase 2 the compressor unit is operated with constant backpressure pi until the reservoir tank to be filled has also reached this pressure within the period of time ti to t2
  • Phase 3 the compressor unit fills up the supply air tank until to the set operating pressure p ma x on.
  • the solid line illustrates the outlet pressure at the outlet of the compressor unit and the dashed line illustrates the reservoir pressure.
  • the multistage compressor unit runs in series and refilling of the supply air reservoir during normal operation is ensured from a pressure drop to a switch-on pressure p e in up to the operating pressure p ma x in conventional intermittent operation.
  • control can be carried out both pneumatically and electronically / electrically in accordance with a refilling and control operation determining control unit.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Multiple-Way Valves (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Ansteuerung einer mehrstufigen Verdichtereinheit, mit einer ersten Verdichterstufe (1a) und mindestens einer nachgeschalteten zweiten Verdicherstufe (1b) zur Komprimierung von Druckluft nach Maßgabe eines Auffüllbetriebs und eines Regelbetriebs, wobei eine je zwischen benachbarten Verdichterstufen (1a, 1b) angeordnete Umschaltventilanordnung (4) die Verdichterstufen (1a, 1b) in einer Auffüllbetriebsschaltstellung zueinander parallel schaltet, wogegen die Umschaltventilanordnung (4) die Verdichterstufen (1a, 1b) in einer Regelbetriebsschaltstellung zueinander in Reihe schaltet.

Description

BESCHREIBUNG
Ventileinrichtung zur Leistungssteigerung mehrstufiger Verdichtereinheiten Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Ansteuerung einer mehrstufigen
Verdichtereinheit, mit einer ersten Verdichterstufe und mindestens einer
nachgeschalteten zweiten Verdichterstufe zur Komprimierung von Druckluft nach Maßgabe eines Auffüllbetriebs und eines Regelbetriebs. Das Einsatzgebiet in der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf den Fahrzeugbau, insbesondere Schienenfahrzeugbau. Hierbei kommen im Rahmen von
Kompressoranlagen zur Erzeugung von Druckluft für den Betrieb insbesondere eines Bremssystems auch mehrstufige Verdichtereinheiten zur Anwendung, bei denen eine erste Verdichterstufe als sogenannte Niederdruckstufe und eine nachgeschaltete zweite Verdichterstufe als sogenannte Hochdruckstufe ausgebildet sind.
Gewöhnlich werden Verdichtereinheiten der hier interessierenden Art in zwei
unterschiedlichen Betriebszuständen, nämlich einem Auffüllbetrieb und einem
Regelbetrieb betrieben. Normalerweise erfolgt die konstruktive Auslegung einer mehrstufigen Verdichtereinheit für den Auffüllbetrieb. Im Auffüllbetrieb für mindestens einen Druckluftvorratsbehälter wird zunächst Druckluft auf das Niveau eines
Schaltdruckpunktes eines Mindestdruckluftventils erzeugt. Anschließend wird die Verdichtereinheit bei konstantem Gegendruck pi so lange betrieben, bis der zu füllende Vorratsbehälter diesen Druck ebenfalls erreicht hat. Schließlich wird der Vorratsbehälter bis auf einen eingestellten Betriebsdruck pmax gefüllt. Im anschließenden Regelbetrieb sorgt die Verdichtereinheit nur für das Nachfüllen des Vorratsbehälters während des normalen Fahrzeugbetriebs. Druckluftverbräuche werden ab einem zwischen pi und pmax festgelegten Einschaltdruck pein wieder bis pmax aufgefüllt. Dies entspricht einem klassischen Aussetzbetrieb.
Während der Auffüllbetrieb möglichst zügig erfolgen soll, um eine schnelle
Betriebsbereitschaft des Fahrzeuges herzustellen, ist für den Regelbetrieb eine
Mindesteinschaltdauer einzuhalten, um Kondensatanfall im Kompressor zu vermeiden. Somit besteht bezüglich der Auffülldauer der Vorratsbehälter ein Zielkonflikt zwischen der gewünscht kurzen Auffüllzeit und der Erfüllung einer IVlindesteinschaltdauer im Regelbetrieb. Zur Lösung dieses Zielkonflikts ist gemäß des allgemein bekannten Standes der Technik bereits versucht worden, einen Kompromiss bei der Auslegung der
Verdichtereinheiten hinsichtlich deren Förderleistung zu treffen, um eine
IVlindesteinschaltdauer während des Regelbetriebes zu gewährleisten und gleichzeitig eine möglichst kurze Auffüllzeit der Vorratsbehälter zu ermöglichen.
Aus der DE 10 2013 101 502 A1 geht eine technische Lösung hervor, welche eine bedarfsabhängige Steuerung der Förderleistung der Verdichtereinheit durch einen elektronischen Umrichter realisiert, welcher die Drehzahl des die Verdichtereinheit antreibenden elektrischen Drehstrommotors bedarfsgerecht variiert.
Ein hiermit erreichbarer anpassungsfähiger stufenloser Verdichterbetrieb ersetzt den Aussetzbetrieb und ermöglicht somit die Einhaltung einer IVlindesteinschaltdauer im Regelbetrieb, da hierfür eine geringere Antriebsdrehzahl einstellbar ist. Eine demgegenüber schnellere Drehzahl zum Antrieb der Verdichtereinheit erhöht die Förderleistung und führt zu einer gewünscht kurzen Auffüllzeit im Auffüllbetrieb der Vorratsbehälter. Der mit dieser speziellen drehzahlabhängigen Ansteuerung verbundene steuerungstechnische Aufwand ist jedoch erheblich.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Ventileinrichtung zur Ansteuerung einer mehrstufigen Verdichtereinheit zu schaffen, mit welcher unter geringem technischen Aufwand ein effizienter Auffüllbetrieb sowie Regelbetrieb darstellbar ist.
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Ventileinrichtung zur Ansteuerung einer mehrstufigen Verdichtereinheit gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine je zwischen benachbarten Verdichterstufen einer mehrstufigen Verdichtereinheit angeordnete
Umschaltventilanordnung die Verdichterstufen in einer Auffüllbetriebsschaltstellung zueinander parallel schaltet, wohingegen die Umschaltventilanordnung die
Verdichterstufen in einer Regelbetriebsschaltstellung zueinander in Reihe schaltet.
Mit anderen Worten sorgt eine beispielsweise in die Verbindung zwischen
Niederdruckstufe und Hochdruckstufe einer zweistufigen Verdichtereinheit angeordnete Umschaltventilanordnung dafür, dass entweder die Niederdruckstufe und die
Hochdruckstufe in Parallelschaltung von der Atmosphäre angesaugte Luft komprimieren und ausgangsseitig der Verdichtereinheit zum Befüllen eines Vorratsbehälters zur Verfügung stellen; in Reihe geschaltet können Niederdruckstufe und Hochdruckstufe im mehrstufigen Verdichterbetrieb miteinander im Regelbetrieb verbunden werden. Somit vermag die erfindungsgemäße Ventileinrichtung mehrere Verdichterstufen in unterschiedlicher weise miteinander zu koppeln. Herkömmliche Ventileinrichtungen waren bei mehrstufigen Verdichtereinheiten lediglich auf Rückschlagventile beschränkt, die zur Vermeidung eines Druckrückschlusses in eine vorgeschaltete Verdichterstufe vorgesehen sind.
Demgegenüber ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung eine Erhöhung der
Förderleistung der Verdichtereihneit im Auffüllbetrieb. Durch die erhöhte Förderleistung wird die benötigte Zeit zum Auffüllen der Vorratsbehälter reduziert. Die Einschaltdauern im Regelbetrieb der Verdichtereinheit bleiben hingegen unverändert. Hieraus resultiert ein verkürzter Auffüllbetrieb mit kurzzeitig hoher Förderleistung ohne, dass
Restriktionen der Verdichterauslegung für den Regelbetrieb hinsichtlich der
Mindesteinschaltdauer verletzt werden. Die unterschiedliche Förderleistung im Auffüll- und Regelbetrieb erweitert den möglichen Einsatzbereich je Verdichtergröße. Da die Umsetzung der erfindungsgemäßen Lösung im Wesentlichen lediglich einen
zusätzlichen ventiltechnischen Aufwand erfordert, ist der technische Mehraufwand im Vergleich zu einem drehzahlvariabel angesteuerten Antrieb einer Verdichtereinheit recht gering. Da die erfindungsgemäße Lösung die Dauer des Auffüllbetriebs verkürzt, ohne die Laufzeiten der Verdichterheit im Regelbetrieb zu reduzieren, wird der Zielkonflikt zwischen einer möglichst kurzen Auffüllzeit im Auffüllbetrieb und der Einhaltung der Mindesteinschaltdauer im Regelbetrieb weitestgehend gelöst.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zwischen benachbarten Verdichterstufen angeordnete Umschaltventilanordnung als ein 4/2- Wegeventil ausgebildet. Dieses kann entweder pneumatisch vorgesteuert oder elektromagnetisch in die beiden Schaltstellungen überführt werden. In der
Auffüllbetriebsschaltstellung verbindet diese Umschaltventilanordnung den Auslass der ersten Verdichterstufe mit dem Ausgang der gesamten Verdichtereinheit, der am Vorratsbehälter angeschlossen ist. Gleichzeitig wird der Einlass der zweiten
Verdichterstufe mit dem Eingang der Verdichtereinheit verbunden. Hierdurch wird die vorstehend beschriebene Parallelschaltung der Verdichterstufen realisiert.
Die für den Regelbetrieb vorgesehene Reihenschaltung wird vorzugsweise dadurch realisiert, dass in einer Regelbetriebsschaltstellung der Umschaltventilanordnung der Auslass der ersten Verdichterstufe mit dem Einlass der zweiten Verdichterstufe verbunden wird. Insgesamt ist zur Umsetzung der beiden Schaltstellungen und der hiermit realisierten Druckluftverbindungen nur ein geringer Verrohrungsaufwand zwischen Einlässen und Auslässen der Verdichterstufen erforderlich.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die zwischen benachbarten Verdichterstufen angeordnete Umschaltventilanordnung aus insgesamt drei einzelnen 2/2-Wegeventilen zusammengesetzt ist, wobei im
Auffüllbetrieb ein erstes 2/2-Wegeventil den Auslass der ersten Verdichterstufe mit dem Ausgang der gesamten Verdichtereinheit verbindet und ein drittes 2/2-Wegeventil den Eingang der Verdichtereinheit mit dem Einlass der zweiten Verdichterstufe verbindet. Ein den Auslass der ersten Verdichterstufe mit dem Einlass der zweiten Verdichterstufe verbindendes zweites 2/2-Wegeventil ist dagegen im Auffüllbetrieb abgesperrt. Vorzugsweise wird hier die mit dem Regelbetrieb verbundene Reihenschaltung der Verdichterstufen dadurch umgesetzt, dass das erste 2/2-Wegeventil und das dritte 2/2- Wegeventil abgesperrt werden, wogegen das zweite 2/2-Wegeventil geöffnet ist. Die drei 2/2-Wegeventile können auch hier pneumatisch oder elektrotechnisch in die entsprechende geöffnete oder geschlossene Position überführt werden.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die zwischen benachbarten Verdichterstufen angeordnete
Umschaltventilanordnung als ein 5/3-Wegeventil ausgebildet ist. In der
Auffüllbetriebsschaltstellung verbindet das 5/3-Wegeventil den Auslass der ersten Verdichterstufe mit dem Ausgang der gesamten Verdichtereinheit sowie den Einlass der zweiten Verdichterstufe mit dem Eingang der Verdichtereinheit. Vorzugsweise wird in der Regelbetriebsschaltstellung der Auslass der ersten Verdichterstufe mit dem Einlass der zweiten Verdichterstufe verbunden.
Als Besonderheit dieser Ausführungsform vermag das 5/3-Wegeventil auch eine
Hilfsluftversorgung vorzunehmen. In einer Hilfsluftbetriebsschaltstellung wird nur die erste oder zweite Verdichterstufe mit dem Ausgang der gesamten Verdichtereinheit verbunden. Hierdurch kann die mehrstufige Verdichtereinheit mit besonders geringer Förderleistung betrieben werden, was der batteriebetriebenen Hilfsluftversorgung für ein Fahrzeug - insbesondere zum Aufrüsten eines Schienenfahrzeuges - entgegen kommt. Durch diesen zusätzlichen Betriebsmodus wird das Lieferleistungsspektrum der mehrstufigen Verdichtereinheit weiter erhöht.
Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass direkt am Ausgang jeder Verdichterstufe eine Trocknereinheit angebracht ist, um die von jeder Verdichterstufe erzeugte Druckluft unmittelbar zu trocknen, um diese anschließend der weiteren Nutzung im Rahmen der Parallel- oder Reihenschaltung der Verdichterstufen zuzuführen. Hierdurch wird sichergestellt, dass stets hinreichend getrocknete Druckluft zur Verfügung gestellt wird.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 ein pneumatisches Schaltbild einer im Rahmen einer zweistufigen Verdichtereinheit angeordneten Umschaltventilanordnung in
Auffüllbetriebsschaltstellung gemäß einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 ein pneumatisches Schaltbild einer im Rahmen einer zweistufigen
Verdichtereinheit angeordneten Umschaltventilanordnung in
Regelbetriebsschaltstellung gemäß einer ersten Ausführungsform,
Fig. 3 ein pneumatisches Schaltbild einer im Rahmen einer zweistufigen
Verdichtereinheit angeordneten Umschaltventilanordnung in
Auffüllbetriebsschaltstellung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
Fig.4 ein pneumatisches Schaltbild einer im Rahmen einer zweistufigen
Verdichtereinheit angeordneten Umschaltventilanordnung in
Regelbetriebsschaltstellung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 5 ein pneumatisches Schaltbild einer im Rahmen einer zweistufigen
Verdichtereinheit angeordneten Umschaltventilanordnung in
Auffüllbetriebschaltstellung gemäß einer dritten Ausführungsform,
Fig. 6 ein pneumatisches Schaltbild einer im Rahmen einer zweistufigen
Verdichtereinheit angeordneten Umschaltventilanordnung in
Regelbetriebsschaltstellung gemäß einer dritten Ausführungsform, Fig. 7 ein pneumatisches Schaltbild einer im Rahmen einer zweistufigen
Verdichtereinheit angeordneten Umschaltventilanordnung in
Hilfsluftbetriebsschaltstellung gemäß einer dritten Ausführungsform, und
Fig. 8 ein Druck-Zeit-Diagramm zur Veranschaulichung von Auffüll- und
Regelbetrieb einer mehrstufigen Verdichtereinheit.
Gemäß Fig. 1 umfasst eine Ventileinrichtung zur Ansteuerung einer aus einer ersten Verdichterstufe 1 a und einer nachgeschalteten zweiten Verdichterstufe 1 b zusammengesetzte zweistufige Verdichtereinheit je eine den beiden Verdichterstufen 1 a und 1 b jeweils zugeordnete und direkt mit deren jeweiligem Auslass 2a bzw. 2b verbundene Trocknereinheiten 3a bzw. 3b. Die beiden Trocknereinheiten 3a und 3b dienen dem unmittelbaren Trocknen der von jeder vorgeschalteten Verdichterstufe 1 a und 1 b erzeugten Druckluft, ehe diese den weiteren Verbraucherkreisen zugeführt wird.
Zwischen den beiden zueinander benachbarten Verdichterstufen 1 a und 1 b ist eine Umschaltventilanordnung 4 vorgesehen. Die Umschaltventilanordnung 4 schaltet die beiden Verdichterstufen 1 a und 1 b in der hier gezeigten Auffüllbetriebsschaltstellung zueinander parallel. Hierbei wird der Auslass 2a der ersten Verdichterstufe 1 a mit dem Ausgang 5 der gesamten Verdichtereinheit verbunden. Gleichzeitig wird der Einlass 6b der zweiten Verdichterstufe 1 b mit einem Eingang 7 der gesamten Verdichtereinheit verbunden. In dieser Auffüllbetriebsschaltstellung komprimiert also jede Verdichterstufe 1 a und 1 b aus der Atmosphäre entnommene Luft auf ein höheres Druckniveau zum zügigen Auffüllen des - hier nicht weiter dargestellten - und an den Ausgang 5 der Verdichtereinheit angekoppelten Vorratsluftbehälters.
Wird das als Umschaltventilanordnung 4 ausgebildete 4/2- Wegeventil nach Fig. 2 in die andere, hier als Regelbetriebschaltstellung bezeichnete, Schaltstellung überführt, so werden beide Verdichterstufen 1 a und 1 b in Reihe geschaltet. In dieser
Reihenschaltung verbindet die Umschaltventilanordnung 4 den Auslass 2a der ersten Verdichterstufe 1 a mit dem Einlass 6b der zweiten Verdichterstufe 1 b. Hierdurch agiert die allein mit dem Eingang 7 der Verdichtereinheit verbundene erste Verdichterstufe 1 a als Niederdruckstufe, wogegen die nachgeschaltete zweite Verdichterstufe 1 b die Hochdruckstufe darstellt, welche nach weiterer Komprimierung der Druckluft, diese dem Ausgang 5 der Verdichtereinheit zur Verfügung stellt.
Gemäß der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform besteht die zwischen den beiden benachbarten Verdichterstufen 1 a und 1 b angeordnete
Umschaltventilanordnung aus drei einzelnen 2/2-Wegeventilen 4a bis 4c. Im
Auffüllbetrieb verbindet ein erstes 2/2-Wegeventil 4a den Auslass 2a der ersten
Verdichterstufe 1 a mit dem Ausgang 5 der gesamten Verdichtereinheit. Ein den Auslass 2a der ersten Verdichterstufe 1 a mit dem Einlass 6b der zweiten Verdichterstufe 1 b verbindenes zweites 2/2-Wegeventil 4b ist während des Auffüllbetriebs in Absperrstellung. Das dritte 2/2 -Wegeventil 4c verbindet den Eingang 7 der
Verdichtereinheit mit dem Einlass 6b der zweiten Verdichterstufe 1 b. Insgesamt wird also eine Parallelschaltung der beiden Verdichterstufen 1 a und 1 b erzielt.
In der in Fig. 4 dargestellten anderen Schaltstellung ist das zweite 2/2-Wegeventil 4b geöffnet, während die beiden anderen 2/2-Wegeventile 4a und 4c geschlossen sind. Somit wird eine Reihenschaltung der beiden Verdichterstufen 1 a und 1 b erzielt, welche für den Regelbetrieb vorgesehen ist.
In der in Fig. 5 dargestellten dritten Ausführungsform der Umschaltventilanordnung 4' wird ein 5/3-Wegeventil verwendet. Diese verbindet in der dargestellten
Auffüllbetriebsschaltstellung den Auslass 2a der ersten Verdichterstufe 1 a mit dem Ausgang 5 der gesamten Verdichtereinheit. Der Einlass 6b der zweiten Verdicherstufe 1 b wird mit dem Eingang 7 der gesamten Verdichtereinheit verbunden, so dass die gewünschte Parallelschaltung der beiden Verdichterstufen 1 a und 1 b zueinander erzielt ist.
Dagegen wird gemäß Fig. 6 die Reihenschaltung der beiden benachbarten
Verdichterstufen 1 a und 1 b in der Regelbetriebsschaltstellung der
Umschaltventilanordnung 4' eingenommen, in welcher der Auslass 2a der ersten Verdichterstufe 1 a mit dem Einlass 6b der zweiten Verdichterstufe 1 b verbunden wird.
Zusätzlich weist gemäß Fig. 7 die als 5/3-Wegeventil ausgebildete
Umschaltventilanordnung 4' eine Hilfsluftbetriebsschaltstellung auf, in welcher die zweite Verdichterstufe 1 b zur Hilfsluftversorgung auf den Ausgang 5 der gesamten Verdichtereinheit aufgeschaltet ist, wohingegen die erste Verdichterstufe 1 a an die Atmosphäre fördert, also leer mitläuft. Gemäß des in Fig. 8 dargestellten Druck-Zeit-Diagramms erfolgt während„Phase 1 " im Auffüllbetrieb der Vorratsluftbehälter von der in Parallelschaltung betriebenen mehrstufigen Verdichtereinheit bis zum Zeitpunkt ti eine Auffüllung bis zu einem Druck pi , welcher dem Schaltdruck des dem Vorratsluftbehälter vorgeschalteten Mindestdruckventils entspricht. Während„Phase 2" wird die Verdichtereinheit mit konstantem Gegendruck pi so lange betrieben, bis der zu füllende Vorratsluftbehälter diesen Druck ebenfalls erreicht hat. Dies geschieht innerhalb der Zeitspanne ti bis t2. In der„Phase 3" füllt die Verdichtereinheit im Auffüllbetrieb den Vorratsluftbehälter bis zu dem eingestellten Betriebsdruck pmax auf. In dem Druck-Zeit-Diagramm illustriert die durchgezogene Linie den Ausgangsdruck am Ausgang der Verdichtereinheit und die Strichlinie illustriert den Vorratsbehälterdruck.
Während des Regelbetriebs läuft die mehrstufige Verdichtereinheit in Reihenschaltung und ein Nachfüllen des oder der Vorratsluftbehälter während des normalen Betriebs wird ab einem Druckabfall auf einen Einschaltdruck pein bis zum Betriebsdruck pmax im herkömmlichen Aussetzbetrieb sichergestellt.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mitumfasst sind. So ist es
beispielsweise auch möglich, die Umschaltventilanordnung zwischen der ersten und der zweiten Verdichterstufe durch eine andere ventiltechnische Lösung auszubilden. Die Ansteuerung kann dabei sowohl pneumatisch als auch elektronisch/elektrisch nach Maßgabe einer den Auffüllbetrieb sowie den Regelbetrieb bestimmenden Steuereinheit erfolgen.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Verdichterstufe
2 Auslass
3 Trocknereinheit
4 Umschaltventilanordnung
5 Ausgang
6 Einlass
7 Eingang
P Druck / Druckpunkt t Zeit / Zeitpunkt

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Ventileinrichtung zur Ansteuerung einer mehrstufigen Verdichtereinheit, mit einer ersten Verdichterstufe (1 a) und mindestens einer nachgeschalteten zweiten Verdicherstufe (1 b) zur Komprimierung von Druckluft nach Maßgabe eines
Auffüllbetriebs und eines Regelbetriebs,
dadurch gekennzeichnet, dass eine je zwischen benachbarten Verdichterstufen (1 a, 1 b) angeordnete Umschaltventilanordnung (4) die Verdichterstufen (1 a, 1 b) in einer Auffüllbetriebsschaltstellung zueinander parallel schaltet, wogegen die
Umschaltventilanordnung (4) die Verdichterstufen (1 a, 1 b) in einer
Regelbetriebsschaltstellung zueinander in Reihe schaltet.
2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen benachbarten Verdichterstufen (1 a, 1 b) angeordnete Umschaltventilanordnung (4) als ein 4/2-Wegeventil ausgebildet ist, welches in der Auffüllbetriebsschaltstellung den Auslass (2a) der ersten Verdichterstufe (1 a) mit einem Ausgang (5) der Verdichtereinheit verbindet sowie den Einlass (6b) der zweiten Verdichterstufe (1 b) mit einem Eingang (7) der Verdichtereinheit verbindet.
3. Ventileinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen benachbarten Verdichterstufen (1 a, 1 b) angeordnete Umschaltventilanordnung (4) als ein 4/2-Wegeventil ausgebildet ist, welches in der Regelbetriebsschaltstellung den Auslass (2a) der ersten Verdichterstufe (1 a) mit einem Einlass (6b) der zweiten Verdichterstufe (1 b) verbindet.
4. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen benachbarten Verdichterstufen (1 a, 1 b) angeordnete Umschaltventilanordnung aus drei 2/2-Wegeventilen (4a-4c) besteht, wobei im Auffüllbetrieb ein erstes 2/2-Wegeventil (4a) den Auslass (2a) der ersten Verdichterstufe (1 a) mit dem Ausgang (5) der Verdichtereinheit verbindet und ein drittes 2/2-Wegeventil (4c) den Eingang (7) der Verdichtereinheit mit dem Einlass (6b) der zweiten Verdichterstufe (1 b) verbindet, wogegen ein den Auslass (2b) der ersten Verdichterstufe (1 a) mit dem Einlass (6b) der zweiten Verdichterstufe (1 b) verbindendes zweites 2/2-Wegeventil (4b) abgesperrt ist.
5. Ventileinrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen benachbarten Verdichterstufen (1 a, 1 b) angeordnete Umschaltventilanordnung aus drei 2/2-Wegeventilen (4a-4c) besteht, wobei im Regelbetrieb das erste 2/2-Wegeventil (4a) und das dritte 2/2-Wegeventil (4c) abgesperrt sind, wogegen das zweite 2/2-Wegeventil (4b) geöffnet ist.
6. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die die zwischen benachbarten Verdichterstufen (1 a, 1 b) angeordnete Umschaltventilanordnung (4') als ein 5/3-Wegeventil ausgebildet ist, welches in der Auffüllbetriebsschaltstellung den Auslass (2a) der ersten Verdichterstufe (1 a) mit einem Ausgang (5) der Verdichtereinheit verbindet sowie den Einlass (6b) der zweiten Verdichterstufe (1 b) mit einem Eingang (7) der Verdichtereinheit verbindet.
7. Ventileinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen benachbarten Verdichterstufen (1 a, 1 b) angeordnete Umschaltventilanordnung (4') als ein 5/3-Wegeventil ausgebildet ist, welches in der Regelbetriebsschaltstellung den Auslass (2a) der ersten Verdichterstufe (1 a) mit einem Einlass (6b) der zweiten Verdichterstufe (1 b) verbindet.
8. Ventileinrichtung nach Anspruch 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen benachbarten Verdichterstufen (1 a, 1 b) angeordnete Umschaltventilanordnung (4') als ein 5/3-Wegeventil ausgebildet ist, welches in einer Hilfsluftbetriebsschaltstellung nur die erste oder zweite Verdichterstufe (1 ; 1 b,) zur Hilfsluftversorgung mit dem Ausgang (5) der Verdichtereinheit verbindet.
9. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass im Auffüllbetrieb die Umschaltventilanordnung (4) die Auffüllbetriebsschaltstellung bis zum Erreichen eines ersten Schaltdruckpunktes (pi ) einnimmt.
10. Ventileinrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltventilanordnung (4) nach Überschreiten des ersten Schaltdruckpunktes (pi ) in die Regelbetriebsschaltstellung umschaltet, um eine Drucklufterzeugung bis zu einem Maximaldruck (pmax) vorzunehmen.
1 1 . Ventileinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltventilanordnung (4) pneumatisch oder elektromagnetisch angesteuert ist.
12. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass am Auslass (2a; 2b) jeder Verdichterstufe (1 a; 1 b) eine Trocknereinheit (3a; 3b) zum unmittelbaren Trocknen der von jeder Verdichterstufe (1 a, 1 b) erzeugten Druckluft angeordnet ist.
13. Mehrstufige Verdichteranordnung zur Komprimierung von Druckluft mittels einer ersten Verdichterstufe (1 a) mit mindestens einer nachgeschalteten zweiten
Verdichterstufe (1 b), die mit einer Ventileinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgestattet sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018200610A1 (en) * 2017-04-28 2018-11-01 Atlas Copco Comptec, Llc Gas processing and management system for switching between operating modes

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021097206A1 (en) * 2019-11-15 2021-05-20 Estis Compression Reconfigurable multi-stage gas compressor
DE102022106496A1 (de) 2022-03-21 2023-09-21 Zf Cv Systems Global Gmbh Drucklufterzeugungseinrichtung eines Fahrzeugs und Verfahren zu deren Betreiben

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4474539A (en) * 1982-07-29 1984-10-02 Wolf Raymond J Dual pressure gas compressor
WO2007079514A1 (de) * 2006-01-11 2007-07-19 Leobersdorfer Maschinenfabrik Ag Hochdruck-kompressor sowie dessen verwendung und verfahren zu dessen betrieb
DE102013101502A1 (de) 2013-02-14 2014-08-14 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Luftversorgungsanlage mit elektronischem Umrichter
DE102013008540A1 (de) * 2013-05-16 2014-11-20 Man Truck & Bus Ag Mehrstufiger Luftpresser für eine Druckluftanlage, insbesondere für eine Druckluftbremsanlage eines Nutzfahrzeugs

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2924221C2 (de) * 1979-06-15 1982-12-30 Pierburg Gmbh & Co Kg, 4040 Neuss Verfahren zur Erzeugung von Unterdruck und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
DE202004001051U1 (de) * 2004-01-27 2004-04-15 BSW Verfahrenstechnik GmbH Ingenieur- und Beratungsbüro Mehrköpfige Pumpe zur Erzeugung eines Vakuums
DE102008023594A1 (de) * 2008-05-14 2009-11-19 Wabco Gmbh Kompressoreinheit
DE102014202265A1 (de) * 2014-02-07 2015-08-13 Voith Patent Gmbh Verdichter für ein Druckluftsystem insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4474539A (en) * 1982-07-29 1984-10-02 Wolf Raymond J Dual pressure gas compressor
WO2007079514A1 (de) * 2006-01-11 2007-07-19 Leobersdorfer Maschinenfabrik Ag Hochdruck-kompressor sowie dessen verwendung und verfahren zu dessen betrieb
DE102013101502A1 (de) 2013-02-14 2014-08-14 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Luftversorgungsanlage mit elektronischem Umrichter
DE102013008540A1 (de) * 2013-05-16 2014-11-20 Man Truck & Bus Ag Mehrstufiger Luftpresser für eine Druckluftanlage, insbesondere für eine Druckluftbremsanlage eines Nutzfahrzeugs

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018200610A1 (en) * 2017-04-28 2018-11-01 Atlas Copco Comptec, Llc Gas processing and management system for switching between operating modes

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