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Title:
CONDENSATE SEPARATOR DEVICE FOR A COMPRESSOR ARRANGEMENT FOR THE PRODUCTION OF COMPRESSED AIR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/060824
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a condensate separator device for a compressor arrangement for the production of compressed air, comprising a separator housing (1) that has a compressor-side inlet connection (4) as well as an outlet connection (6) for discharging the dehydrated compressed air. A base-side drainage valve (7) is provided for releasing the condensate, which has collected in the separator housing (1), into the surrounding environment via a release opening (8), this valve being designed as a pneumatically-piloted seat valve able to be controlled by an electro-pneumatic control valve (11), and this electro-pneumatic control valve (11) of the drainage valve (7) being arranged outside the separator housing (1) and connected to a pilot connection (12) of said drainage valve (7) via a control pressure-line (10).

Inventors:
HARTL MICHAEL (DE)
POPESCU CORNELIU (DE)
URRA CHRISTIAN (DE)
LUND MANUEL (DE)
Application Number:
EP2012/071229
Publication Date:
May 02, 2013
Filing Date:
October 26, 2012
Export Citation:
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Assignee:
KNORR-BREMSE SYSTEME FÜR SCHIENENFAHRZEUGE GMBH (Moosacher Str. 80, München, 80809, DE)
International Classes:
F04B39/16; F15B21/04; F16T1/00; F16T1/12; F16T1/14
Foreign References:
DE102009054064A12011-07-21
GB1392500A1975-04-30
DE4323005A11994-03-31
DE4323048A11994-02-17
DE19646635A11998-05-20
DE2053383A11971-11-04
Attorney, Agent or Firm:
MATTUSCH, Gundula (Moosacher Str. 80, München, 80809, DE)
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Claims:
A n s p r U c h e

1. Kondensatahscheidereinrichtung für eine Kompressoranordnung zur Erzeugung von Druckluft mit einem Abscheidergehäuse (1), das einen verdichterseitigen Einlassanschluss (4) sowie einen Auslassanschluss (6) .zur Abführung der entwässerten Druckluft aufweist, wobei ein bodensei tiges Entwässerungsventil (7) zum Ablassen des sich im Abscheidergehäuse (1) angesammelten Kondensats über eine Ablassöffhung (8) in die Umwelt vorgesehen ist, welches als ein Über ein elektfopneumatisch.es Steuerventil (1 1) ansteuerbares pneumatisch vorgesteuertes Sitzventil ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass das elektropneumatische Steuerventil (1 1) des

Entwässerungsventils (7) außerhalb des Abscheidergehäuses (1 ) angeordnet ist und über eine Steuerdruckleitung (10) mit einem Vorsteueranschluss (12) des Entwässerungsventils (7) in Verbindung steht.

2. Kondensatabscheidereinrichtung nach Anspruch ! ,

dadurch gekennzeichnet, dass trockene oder zumindest entwässerte Druckluft der

Kompressoranordnung zur Speisung des elektropneumati sehen Steuerventils (11) dient.

3. Kondensatabscheidereinrj chtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass das als Sitzventil ausgebildete Entwässerungsventil (7) nach .Art eines Kolbenventils ausgeführt ist,

4. Kondensatabscheidereinrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass das Entwässerungsventil (7) mit einem kegelförmigen Ventilsitz (9) ausgestattet ist.

5. Kondensatabscheidereinrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeiiirichtimg (13) im Bereich des pneumatisch vorgesteuerten Entwässerungsventils (7) angeordnet ist.

6. Kondensatabscheide inrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass das pneumatisch vorgesteuerte Entwässerungsventil (7) mit Heizeinrichtung (13) in einem aus Leichtmetall gefertigten Bodenteil (3) des

zylinderförmigen Abscheidergehäuses (1) untergebracht ist.

7. Kondensatabscheidereinrichtung nach Anspruch 1 »

dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter seitige Einlassanschluss (4) und der

Äuslassanschluss (6) zur Ab&hftmg der entwässerten Druckluft in einem. Deckelteil (2) des zylinderförmigen Abscheidergehäuses ( 1 ) untergebracht ist.

8. Kondensatabscheidereinrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Bodenteil (3) des Abscheidergehäuses (1) von einer thermischen Isolierung (14) umgeben ist,

9» Kondensatabscheidereinrichtung nach einem, der vorstehenden Ansprüche, dadiirch gekennzeichnet, dass das Abscheidergehäuse (1) nach Art eines Drallabscheiders von in der Druckluft enthaltenden Kondensats ausgebildet i t

10. Kondensatabscheidereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheidergehäuse (1) mit Mitteln zur

Pulsati onsdämpfung ausgestattet ist.

Description:
Kondensatabseheidereinrichtung für eine Korapressoranordniing

zur Erzeugung von Druckluft

Die Erfindung betrifft eine Kondensatabscheidereinrichtung für eine Kompressoranordnung zur Erzeugung von Druckluft mit einem Abscheidergehäuse, das einen verdichterseitigen

Einlassanschluss sowie einen Auslassanschluss zur Abführung der entwässerten Druckluft aufweist, wobei ein bodenseitiges Entwässerungsventil zum Ablassen des sich im

Abscheidergehäuse angesammelten Kondensats über eine AblassöfYnung in die Umwelt vorgesehen ist, welches als ein über ein elektropneumatisch.es Steuerventil ansteuerbares, pneumatisch vorgesteuertes Sitzventil ausgebildet ist.

Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf den Fahrzeugbau, insbesondere den Schienenfahrzeugbau. Zur Druckluftversorgung von Brernsanlagen bei Schienenfahrzeugen kommen in der Regel Knmpressorenanordnungen mit

Nachkühleinrichtungen zum Einsatz. In der Nachkühleinrichtung kondensiert Wasser, welches in der Verdichterluft enthalten ist Wasser wird in Tropfenform zu einem

Lufttrockner hin weitergeleitet, Herkömmliche Lufttrockner sind dafür konzipiert, den gasformigen Wasseranteil aus der verdichteten Luft zu entfernen. Tropfenförmige

Wasseranteile müssen dagegen vor dem Lufttrockner aus der Druckluft entfernt werden. Diese flüssigen Wasseranteile neigen bei tiefen Temperaturen allerdings zum Einfrieren, Da die Funktion einer dem Lufttrockner vorgeschalteten Kondensatabseheidereinrichtung auf das Abscheiden der flüssigen Phase aus der Druckluft gerichtet ist, ist die Einfriergefahr an dieser Stelle der Druckluftanlage am größten. In der Regel wird versucht, an die einfriergefährdeten Stellen Heizelemente anzubringen. Die Kondensatabseheidereinrichtung wird jedoch durch die vom Nachkühler kommende Druckluft ständig gekühlt. Als besonders kritisch bezüglich des Einfrierens bat sich der Bereich der Ablassöffnung sowie die elektrische

Betätigurigseimiclitung hierfür erwiesen, welche häufig als elektromagnetisches Ventil ausgeführt ist. Hierbei ist insbesondere die Kombination der elektrischen

Betätigungseinrichtung mit dem Kondensat problematisch. Das Kondensat kann über die Betätigungselemente in die elektrische Betätigiingseinrichtung eindringen und diese sofort außer Funktion, setzten oder beim Einsetzen niedriger Temperaturen einfrieren.

Aus der DE 10 2009 054 064 AI geht eine gattungsgemäße Kondensatabscheidereiurichtung hervor. Diese besteht aus einem Ö Wasserabscheider mit bodenseitigem Kondensatventil als Entwässerangsventil, welches über ein elektromagnetisches Ventil zum Öffnen und Schließen ansteuerbar ist, dessen Ausgang in einem Kondensatauffangbehälter mündet.

Das elektromagnetische Ventil öffnet und schließt eine Durchlassöffnung, durch die das

Kondensat in geöffnetem Zustand hindurch nach außen fließen kann.. Die Durchlassöffnung und das Magnetventil sind hierbei als eine Baugruppe gemeinsam an der

Kondensatabscheidereinrichtung angebracht. Bei Anwendung im; Tieftemperatirbereich kann es ohne separate Heizelemente an der Kondensatabscheidereinrichtung zu einem Einfrieren des Kondensats kommen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kondensatabscheidereinrichtung für eine Kompressoranordnung zur Erzeugung von Druckluft zu schaffen, bei welcher das

Eintreten von flüssigem Kondensat in den Trocknungsbereich verhindert wird,, um

insbesondere bei niedrigen Außentemperatmrei das Einfrieren von elektrischen

Betätigungsmitteln zu vermeiden.

Die Aufgabe wird ausgehend von einer Kondensatabscheidereinrichtung gemäß dem

Oberbegriff von Anspruch I in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dms das elektropneumatische Steuerventil des Entwässerungsventils außerhalb des Abscheidergehäuses der

Kondensatabscheidereinrichtung angeordnet ist und über eine Steuerdruckleitung mit einem Vorsteueranschluss des insoweit pneumatisch vorgesteuerten Entwässerungsventils in

Verbindung steht.

Mit anderen. Worten wird erfißdungsgemäß die elektrische Betätigungseinrichtung, nämlich das elektropneumatische Steuerventil des Entwässerungsventils, von den rein pneumatischen Bestandteilen des Entwässerungsventils örtlich getrennt angeordnet, Die Ansteuerung des Entwässerungsventils erfolgt über eine elektronische Steuerung des elektropneumatischen Steuerventils.

Der Vorteil der erfindungsgemSßen Lösung liegt insbesondere darin, dass das sich im

Abscheidergehäuse der Kondensatabscheidereinrichtung ansammelnde Kondensat die elektrischen. Komponenten der Kondensatabscheidereinrichtung in keiner Weise beeinflussen kann, Denn, das elektropneumatische Steuerventil lässt sich in einem Bereich der

Drucklufterzeugungsanlage anordnen, weicher stets frostfrei ist.

Vorzugsweise wird zur Speisung des elektropneumatischen Steuerventils trockene Druckluft verwendet, welche einer nachgeschalteten. Lufttrocfaiereinrichtting entnommen werden kann oder zumindest entwässerte Druckluft, welche auslassseitig der

Kondensatabscheidereinrichtung zur Verfügung steht. Daher steht dem Entwässerungsventil stets trockene oder zumindest entsprechend entwässerte Druckluft über die

Steuerdruckleitung zur Verfügung und die elektrischen Betätigungsmittel sowie

elektronischen Bauteile kommen ausschließlich mit trockener oder zumindest entwässerter Drac uft in Verbindung, so dass hierdurch ein zusätzlicher Einfrierschutz gewährleistet wird. Die erindungsgemäße Lösung trennt somit konsequent die Funktion des Kondensatablasses aus dem Äbscheidergehäuse von der Funktion der elektrischen Steuerung des

Entwässerungsventils.

Gemäß einer bevorzugten AusfÜhrungsform der Erfindung ist das Entwässerungsventil nach Art eines Kolbenventils ausgeführt und ist vorzugsweise mit einem kegelförmigen Ventilsitz ausgestattet, Hierdurch ist die bewegliche Ventilmechanik des Entwässerungsventils

besonders robust ausgebildet und neigt weniger zum Einfrieren.

Gemäß einer die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass im Bereich des pneumatisch vorgesteuerten Entwässerungsventils eine Heizeinrichtung integriert wird. Die Heizeinrichtung kann ermanent oder bei Unterschreiten einer Mindesttemperatur mit elektrischer Energie versorgt werden, um den Bereich des Entwässerungsventils mit dieser aktiven Maßnahme zusätzlich vor einem Einfrieren zu schützen. Die Heizeinrichtung sollte in möglichst örtlicher Nähe zur beweglichen Ventilmechanik des Entwässerungsventils angeordnet sein.

Gemäß einer bevorzugten AusfÜhrungsform ist das pneumatisch, vorgesteuerte

Entwässerungsventil mit Heizeinrichtung in einem aus Leichtmetall gefertigten Bodenteil des zylinderförmigen Abscheidergehäuses untergebracht. Durch die Materialwahl des Bodenteils wird ein günstiger Wärmeübergang der von der Heizeinrichtung erzeugten Wärme an das Entwässerungsventil realisiert,

Uni die durch die Heizeinrichtung erzeugte Wärme vor einer ungenutzen Abstrahlung in die Umgebung zu schützen, wird vorgeschlagen, dass zumindest das Bodenteil des

Abscheidergehäuses von einer thermischen Isolierung umgeben ist. Eine solche thermische Isolierung kann beispielsweise aus Isolierschalen bestehen, mit welchen das Abscheidergehäuse insgesamt oder nur das Bodenteil desselben unimantelt wird. Dies hat den Vorteil » dass die Heizleistung der Heizeinrichtung im Bereich des Abscheidergehäuses konzentriert bleibt und nicht zu einem großen Anteil Über die Oberfläche des

Abscheidergehäuses nach außen hin abgestrahlt wird. Die Ausführung der Isolierschalen ist vorzugsweise in einer Art, dass die Schalen geteilt sind, wobei die Isolierschalen nur teilweise an der metallischen Oberfläche des Äbscheidergehäuses anliegen. Es eitstehen hierdurch Luftkammern, die durch Stege getrennt sind, um eine zusätzliche Luftisolierschicht zu schaffen.

Neben einem solchen Bodenteil kann das vorzugsweise zylinderförmige Abscheidergehiuse an der gegenüberliegenden Stirnseite mit einem Deckeiteil verschlossen werden. In einem solchen Deckelteil lassen sich der verdiebterseitige Einlassanschluss und der

Auslassanscfaluss zur Abführung der entwässerten Druckluft unterbringen.

Bei einer solchen konstruktiven Konfiguration bietet es sich an, das Abscheidergehäuse nach Art eines Drallabscheiders von in der Druckluft enthaltenen Kondensats auszubilden. Bei einem Drall abscheider wird die in das Abscheidergehiuse über den Einlassanschluss einströmende verdichterseitige Druckluft über eine spezielle Kanalfiihrung in. Drall versetzt, so dass die in der Druckluft enthaltenen Wassertropfen an die Innenwandung des

Abscheidergehäuses geschleudert werden. Hiervon laufen diese in Richtung des Bodenteils und sammeln sich dort. Über das Entwässerungsventil wird das gesammelte Kondensat dann nach Außen abgelassen.

Gemäß einer weiteren, die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass das Abscheidergehäuse mit Mitteln zur Pulsationsdämpfung ausgestattet ist. Hierdurch lassen sich Druckluftpulsationen, welche von einem vorgeschalteten Kolbenkompressor erzeugt werden, im Abscheidergehiuse dampfen. Zur Pulsationsdämpfung ist das Volumen des

Abscheidergehäuses derart abhängig vom Volumenstrom des Kompressors dimensioniert, dass die Druckluftpulsation signifikant gedämpft wird. Zusätzlich körnen im

Abscheidergehiuse Mittel zur Drucklufhimleitung integriert werden, um die

Dämpfungswirkung weiter ÄU erhöhen.

Weitere die Erfindung verbessernde Malnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung einer

Kondensatabscheider einrichtung mit ortsferri hiervon installiertem elekEropneumatischern

Steuerventil.

Gemäß Figur besteht eine Kondensatabscheidereinrichtung im Wesentlichen aus einem, zylinderförmigen Abscheidergehäuse 1, welches zur oberen Stirnseite hin mit einem

Deckel teil 2 und zur unteren Stirnseite hin mit einem. Boden teil, 3 verschlossen ist. Das

Deckelteil 2 sowie das Bodenteil 3 sind über eine Flanschverbindung mit dem

zylinderförmigen Abscheidergehäuse 1 verbunden.

Das zylinderförmige Abscheidergehäuse 1 ist bei diesem Ausfuhrungsbeispiel nach Art eines Drallabscheiders ausgebildet. Die verdiehterseitig über einen Einlassanscliluss 4 einströmende Druckluft ' wird über eine Ringkanalstniktur 5 in eine Drallbewegung versetzt, so dass sich die in der Druckluft enthaltenen, Wassertröpfchen an der Innenwandung des Abscheidergehäuses I ansammeln und in Richtung Bodenteil 3 abfließen. Die hierdurch entwässerte Druckluft strömt über einen im Deckelteil 2 angeordneten Auslassanschluss 6 ab » um diese einer - nicht weiter dargestellten - Lufttrocknereinrichtung zuzuführen.

Das sich im Bereich des Bodeiteils 3 im. Abscheidergehiuse 1 ansammelnde Kondensat wird über ein bodens eiliges Entwässerungsventil 7 und eine nachfolgende Ablassöffnung 8 an die

Umwelt abgelassen. Das Entwässeningsventll 7 ist als Sitzventil ausgebildet und weist einen kegelförmigen Ventilsitz 9 auf. Das Entwlssemngsvent.il 7 verfugt über eine pneumatische Vorsteuerung, deren Steuerdruck von eitlem außerhalb des Abscheidergehäuses 1 über eine

Steuerdruckleitung 10 angebundenes elektropneumatisches Steuerventil 11 bereitgestellt wird.

Das elektropneumatische Steuerventil ist insoweit als Pilotventil ausgebildet und derart ortsfern vom Abscheidergehäuse 1 angeordnet, dass es sich in einem ge friergeschützten

Bereich des Fahrzeuges befindet. Die Steuerdruckleitung 10 steht mit einem

Voreteueranschluss 12 des Entwässerungsventils 7 in Verbindung, Das elektropneumatische Steuerventil 11 wird mit trockener Druckluft gespeist, welche der - nicht weiter dargestellten

- Lufttroclmereinrichtung entnommen wird.

Das Boden teil 3 der Kondensatabscheider ei nrichtung ist weiterhin mit einer Heizeinrichtung 13 ausgestattet, welche ortsnah des Entwässerungsventils 7 im Bodenteil 3 integriert angeordnet ist. Um ein ungenutztes Abstrahlen der von der Heizeinrichtung 13 erzeugten Wärme in die Umgebung .zu vermeiden, ist das Bodenteil 3 der

Kondensatabscheidereinrichtung mit einer - hier nur schematisch dargestellten - thermischen Isolierung 14 ummantelt Die thermische Isolierung 14 kann, dabei aus zwei Polysteral- Halbschalen gebildet werden, welche sich um das Bodenteil 3 der

Kondensatabscheidereinrichtung montieren lassen, beispielsweise durch Ankleben. Um die thermische Isolierwirkung weiter zur erhöhen, können in den Polysterol-Halbschalen

Luftkammem eingebracht werden, die vorzugsweise in dem zum Bodenteil 3 angrenzenden Bereiche angeordnet sind. Zum Schutz der Polysterol-Halbschalen vor schädigender

Einwirkung von Außen können diese wiederum mit einem Kunststoffgehäuse geschützt werden.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte

ÄusfuhrujtgsbetspieL Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, dass das Entwässenmgsventil nach einer anderen Bauart ausgefllhrt ist,

Bezugszeichenlist Abscbeidergehäuse

Deckelteil

Bodenteil

Einlassöffnung

Ringkanal struktur

Auslassöffnung

Entwässerungsventil

Ablassöffnung

Ventilsitz

Steuerdruck] eitung

Steuerventil

Vorsteueranschluss

Heizeinrichtung

Thermische Isolierung