RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 2123343 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 19.12.2008 08022084.1 (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 13.03.2013 Europejski Biuletyn Patentowy 2013/11 EP 2123343 B1 (13) (51) T3 Int.Cl. B01D 53/30 (2006.01) B01D 53/26 (2006.01) B60T 17/00 (2006.01) (54) Tytuł wynalazku: System sprężonego powietrza dla pojazdu (30) Pierwszeństwo: 21.05.2008 DE 102008024629 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 25.11.2009 w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2009/48 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 31.07.2013 Wiadomości Urzędu Patentowego 2013/07 (73) Uprawniony z patentu: WABCO GmbH, Hannover, DE (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP 2123343 T3 STEFAN BRINKMANN, Hannover, DE KEVIN PENDZICH, Hannover, DE JOACHIM REINHARDT, Hannover, DE BERND STRILKA, Hannover, DE (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Mirosława Ważyńska JAN WIERZCHOŃ & PARTNERZY BIURO PATENTÓW I ZNAKÓW TOWAROWYCH SP.J. ul. Żurawia 47/49 00-680 Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
16276/13/P-RO/MW EP 2 123 343 System sprężonego powietrza dla pojazdu [0001] Wynalazek dotyczy systemu sprężonego powietrza dla pojazdu, obejmującego kompresor, regenerowany osuszacz powietrza i sterownik do sterowania systemem sprężonego powietrza, przy czym system sprężonego powietrza cechuje się tym, że w celu regeneracji osuszacza powietrza powietrze może być prowadzone ze zbiornika regeneracyjnego przez osuszacz powietrza, w kierunku regeneracji, przeciwnie do kierunku tłoczenia, określonego przez układ kompresora i osuszacza powietrza. Urządzenie tego rodzaju znane jest z EP 1 529 704 A1. [0002] Przy wysokim zużyciu powietrza w obrębie systemu sprężonego powietrza pojazdu mechanicznego, przy niekorzystnych warunkach zewnętrznych, może dochodzić do szybkiego i gwałtownego wzrostu wilgoci w obrębie systemu sprężonego powietrza. Może to powodować, że regeneracja, a w połączeniu z tym także osuszanie powietrza w systemie sprężonego powietrza przez osuszacz powietrza, ulega pogorszeniu. To z kolei może powodować, że przy spadającej temperaturze, czyli w szczególności nocą, następuje ubytek wody w systemie sprężonego powietrza w pojeździe. Jest to niepożądane, ponieważ może prowadzić do korodowania i zamarzania komponentów pneumatycznych. [0003] Również niekorzystnie na regenerację, a tym samym pośrednio także na osuszanie powietrza systemowego systemu sprężonego powietrza wpływa to, że systemy sprężonego powietrza stosują do regeneracji nieregulowany strumień przepływu. Powoduje to, że osuszacz powietrza jest regenerowany suboptymalnie, co z kolei wpływa na czas trwania regeneracji lub na zużycie powietrza, a tym samym pośrednio na zużycie energii w systemie. [0004] Zadaniem wynalazku z tego względu jest stworzenie systemu sprężonego powietrza dla pojazdu, w którym regeneracja osuszacza powietrza zostanie zoptymalizowana, a także stworzenie sposobu regeneracji osuszacza powietrza. [0005] Zadania te są rozwiązane przez system sprężonego powietrza według zastrzeżenia 1 wynalazku i sposób według zastrzeżenia 5. [0006] Korzystne dalsze postaci wykonania stanowią przedmioty zastrzeżeń zależnych. [0007] Przedmiot według wynalazku według zastrzeżenia 1, wraz z którym rozwiązane jest powyższe zadanie, charakteryzuje się tym, że system sprężonego powietrza zawiera dodatkowo środek różnicujący do różnicowania strumienia powietrza przepływającego przez osuszacz powietrza, a przy tym system sprężonego powietrza cechuje się tym, że podczas regeneracji osuszacza powietrza strumień powietrza jest różnicowany przez środek różnicujący [0008] Opiera się to na założeniu, że w zależności od punktu regeneracji osuszacza powietrza strumień powietrza może bardziej lub mniej efektywnie regenerować osuszacz powietrza. Strumień powietrza może tu przybierać postać objętościowego strumienia powietrza lub masowego strumienia powietrza. [0009] System sprężonego powietrza według wynalazku umożliwia optymalizację osuszania, w szczególności bardziej efektywne wykorzystanie ilości powietrza stosowanego do
- 2 - regeneracji. Dzięki temu można z jednej strony osiągnąć redukcję zużycia energii przy wytwarzaniu sprężonego powietrza, a z drugiej strony wyższą wydajność tłoczenia w fazach z wysokim zużyciem powietrza. Oprócz tego, system sprężonego powietrza według wynalazku umożliwia samoczynnie optymalizowaną regenerację odpowiednio do profilu jazdy pojazdu. [0010] Korzystnie środek różnicujący obejmuje zawór, system osłon złożony z przynajmniej jednej pierwszej osłony i jednej drugiej osłony i/lub jedną osłonę zmienną. [0011] Jeśli zawór stosuje się jako środek różnicujący, można nim w szczególności impulsowo sterować w celu różnicowania strumienia powietrza. [0012] Jeśli stosuje się system osłon złożony z dwóch lub większej ilości osłon, korzystne jest, kiedy są one umieszczone w różnych kanałach powietrznych systemu sprężonego powietrza, które mogą być stosowane wspólnie lub oddzielnie. Osłony mogą zawierać różne lub takie same otwory osłon. [0013] Sposób według wynalazku do regeneracji osuszacza powietrza systemu sprężonego powietrza dla pojazdu, w którym przez osuszacz powietrza przepływa strumień powietrza, przewiduje, że w następującym po pierwszym odcinku regeneracji drugim odcinku regeneracji strumień powietrza jest redukowany w porównaniu do strumienia powietrza pierwszego odcinka regeneracji. [0014] Możliwe jest utworzenie kilku odcinków regeneracji w obrębie fazy regeneracji. Redukcja strumienia objętościowego może następować w szczególności ciągle lub stopniowo. Sposób według wynalazku może obejmować także względne zwiększenie strumienia objętościowego w późniejszej fazie regeneracji. [0015] Wynalazek jest poniżej dokładniej objaśniany na kilku przykładach wykonania, które są przedstawione na rysunku. Przedstawiono: Fig.1 schemat częściowy systemu sprężonego powietrza według wynalazku w pierwszej postaci wykonania; Fig. 2 schemat częściowy systemu sprężonego powietrza według wynalazku w drugiej postaci wykonania; Fig. 3 schemat częściowy systemu sprężonego powietrza według wynalazku w trzeciej postaci wykonania; Fig. 4 wykres, który przedstawia strumień objętościowy w zależności od czasu w pierwszym procesie regeneracji i Fig. 5 wykres, który przedstawia strumień objętościowy w zależności od czasu w drugim procesie regeneracji; [0016] Takie same lub odpowiadające sobie elementy są przedstawione na rysunkach takimi samymi znakami. [0017] Fig. 1 przedstawia schemat częściowy pierwszej postaci wykonania systemu sprężonego powietrza według wynalazku.
- 3 - [0018] System sprężonego powietrza według wynalazku, który w tym przykładzie wykonania jest częścią instalacji hamulcowej pojazdu, obejmuje kompresor 1, regenerowany osuszacz powietrza 2 i sterownik (nieprzedstawiony) do sterowania systemu sprężonego powietrza. System sprężonego powietrza jest tego rodzaju, że do regeneracji osuszacza powietrza 2 w urządzeniu regeneracyjnym, przedstawionym przez strzałkę 3, przeciwnie do kierunku tłoczenia określanego przez układ kompresora 1 i osuszacza powietrza 2, powietrze jest prowadzone ze zbiornika regeneracyjnego przez osuszacz powietrza 2. [0019] Oprócz tego system sprężonego powietrza zawiera dodatkowo połączony ze sterownikiem czujnik wilgoci i temperatury 4, za pomocą którego mierzone są wilgotność powietrza i temperatura otoczenia poza systemem sprężonego powietrza i w obrębie systemu sprężonego powietrza. Oprócz tego sterownik jest tego rodzaju, że system sprężonego powietrza jest sterowany w oparciu o wartości pomiarowe, zarejestrowane przez czujnik wilgoci i temperatury, w szczególności w oparciu o częstotliwość regeneracji, czas trwania regeneracji i moment regeneracji. [0020] Osuszacz powietrza 2 obejmuje w tym przykładzie wykonania środek koalescencyjny do filtrowania oleju i środek osuszający, tutaj granulat osuszający, do wchłaniania wody znajdującej się w powietrzu. [0021] Czujnik temperatury i wilgoci 4 może być łączony za pomocą zaworu przełączającego 5, który jest wykonany w postaci zaworu 5/2-drożnego, do wyboru z otoczeniem poza systemem sprężonego powietrza i otoczeniem w obrębie systemu sprężonego powietrza. Przy tym, czujnik wilgoci i temperatury 4 może być łączony przez zawór przełączający 5, w dwóch punktach 6a, 6b z zakresem wewnętrznym systemu sprężonego powietrza, przy czym punkty 6a, 6b położone są w kierunku tłoczenia, bezpośrednio za osuszaczem powietrza 2. Dzięki temu, przy użyciu czujnika wilgoci i temperatury 4, możliwe jest zmierzenie wilgotności powietrza i temperatury strumienia powietrza po przejściu przez osuszacz powietrza 2, jeśli system sprężonego powietrza pozostaje w fazie tłoczenia. [0022] Zawór przełączający 5 jest przełączany pneumatycznie. Konieczne do tego celu ciśnienie jest wyprowadzane z systemu sprężonego powietrza przez odpowiednio ukształtowane kanały powietrzne, zob. Fig. 1. [0023] Fig. 2 przedstawia częściowy schemat systemu sprężonego powietrza według wynalazku według drugiej postaci wykonania. [0024] System sprężonego powietrza jest częścią instalacji hamulcowej pojazdu. Obejmuje on kompresor 20, regenerowany osuszacz powietrza 21 i sterownik do sterowania systemem sprężonego powietrza (nieprzedstawionym). System sprężonego powietrza jest tego rodzaju, że do regeneracji osuszacza powietrza 21 w urządzeniu regeneracyjnym, przedstawionym przez strzałkę 22, przeciwnie do kierunku tłoczenia, określanego przez układ kompresora 20 i osuszacza powietrza 21 powietrze może być prowadzone z obwodów sprężonego powietrza, obwodu 21, obwodu 22 przez osuszacz powietrza 21. Przez dwa zawory przelewowe 32, 33 można zabezpieczyć ciśnienie minimalne w obwodach sprężonego powietrza.
- 4 - [0025] Oprócz tego, system sprężonego powietrza zawiera środek różnicujący do różnicowania objętości strumienia powietrza, przepływającego w kierunku regeneracji 22 przez osuszacz powietrza, który to środek różnicujący jest połączony ze sterownikiem. Sterownik powoduje, że podczas regeneracji osuszacza powietrza 21 objętość strumienia powietrza jest dopasowana przez środek różnicujący. W przykładzie wykonania sterownik powoduje, że podczas regeneracji na odcinku regeneracji, który następuje za pierwszym odcinkiem regeneracji, strumień powietrza przepływający przez osuszacz powietrza ulega redukcji w stosunku do strumienia powietrza pierwszego odcinka regeneracji. [0026] Środek różnicujący ma postać systemu osłon, złożonego z pierwszej osłony 23 i drugiej osłony 24, o innym otworze niż otwór pierwszej osłony 23. W przykładzie wykonania osłona 24 ma większy otwór niż pierwsza osłona 23. [0027] Pierwsza osłona 23 i druga osłona 24 są umieszczone w dwóch różnych kanałach powietrza 25 lub 26. Przez pierwszy zawór 3/2-drożny, tutaj zawór magnetyczny 27, przepływ zwrotny powietrza z obwodów sprężonego powietrza może być przełączany przez osłonę 23. Przez drugi zawór 3/2-drożny, tutaj zawór magnetyczny, przepływ zwrotny przez kanał powietrza 26 może być dodatkowo przełączany przez drugą osłonę 24. W szczególności możliwe jest wykorzystanie obu kanałów powietrza 25 i 26 do przepływu wstecznego, w wyniku czego pierwsza osłona 23 i druga osłona 24 będą mogły być wspólnie wykorzystane do fazy regeneracji. [0028] W celu zregenerowania osuszacza powietrza 21 systemu sprężonego powietrza możliwe jest na przykład równoczesne wykorzystanie w pierwszym odcinku regeneracji pierwszej osłony 23 i drugiej osłony 24 do przepływu zwrotnego, a w drugim odcinku regeneracji odłączenie drugiej osłony 24. To ostatnie powoduje zmniejszenie objętości strumienia powietrza regeneracji. [0029] Pierwszy zawór magnetyczny i drugi zawór magnetyczny 28 są umieszczone jako zawory regeneracyjne w systemie sprężonego powietrza. W stanie nieaktywnym oba zawory magnetyczne 27, 28 mogą być połączone z powietrzem zewnętrznym, przez co zawory 27, 28 mogą być odpowietrzane. [0030] Między osuszaczem powietrza 21 i pierwszą osłoną 23 oraz drugą osłoną 24 umieszczony jest zawór przeciwzwrotny 30 lub 31 w kanale powietrza 25 lub 26. Zawory przeciwzwrotne 30, 31 są umieszczone tak, że przy wyższym ciśnieniu powietrza po stronie, na której znajduje się osuszacz powietrza 21, są one zamknięte w stosunku do strony, po której znajduje się pierwsza osłona 23 lub druga osłona 24. [0031] Oprócz tego system sprężonego powietrza zawiera kilka obwodów sprężonego powietrza, przedstawionych przykładowo przez obwód 21 i obwód 22 na Fig. 2. Są one uruchamiane przez dwa zawory przelewowe 32, 33 za systemem osłon, w kierunku tłoczenia. [0032] Fig. 3 przedstawia trzecią formę wykonania systemu sprężonego powietrza według wynalazku w schemacie częściowym. System sprężonego powietrza według trzeciej postaci wykonania jest zbudowany podobnie do systemu sprężonego powietrza według drugiej postaci wykonania. Dlatego w dalszej części wskazuje się tylko różnice.
- 5 - [0033] W odróżnieniu od drugiej postaci wykonania drugi zawór magnetyczny 28 z drugiej postaci wykonania jest wykonany w ramach trzeciej postaci wykonania jako zawór blokujący 29, również zawór 3/2-drożny, który może być przełączany magnetycznie. W podstawowym stanie, tzn. w stanie, w którym nie następuje przełączanie magnetyczne, zawór magnetyczny 29 łączy kanał powietrza 26 z powietrzem zewnętrznym. [0034] W fazie tłoczenia obwód 21 i obwód 22 do uruchamiania zaworu blokującego 29, który jest połączony z zaworami przelewowymi 34, 25 tak, że mogą one być zamykane, mogą być odłączane, co umożliwia korzystne napełnianie dalszych obwodów sprężonego powietrza (nieprzedstawionych), które nie są rozłączone. Oprócz tego zawory 34, 35 są połączone z kanałem powietrza 25 i kanałem powietrza 26 tak, że jeśli zawór magnetyczny 27 do regeneracji zostanie uruchomiony, zawory przelewowe 34, 35 nie są zamykane przez zawór blokujący 29, lub też, w zależności od wybranej postaci wykonania, pozostają otwarte. [0035] Zawór blokujący 29 pełni dwie funkcje: z jednej strony blokowanie określonych obwodów sprężonego powietrza w fazie tłoczenia, z drugiej strony podłączanie osłony 24 podczas regeneracji. Taka podwójna funkcja umożliwia zaoszczędzenie dodatkowego zaworu do sterowania drugą ścieżką regeneracji. Jest to korzystne, jeśli pożądany jest system sprężonego powietrza, w którym korzystnie mają być napełnione określone obwody. [0036] Według czwartej postaci wykonania systemu sprężonego powietrza według wynalazku system sprężonego powietrza zawiera oprócz komponentów drugiej postaci wykonania, zob. Fig. 2, czujnik wilgoci i temperatury 4, który za pomocą zaworu 5/2-drożnego z jednej strony może być łączony z zakresem wewnętrznym systemu sprężonego powietrza bezpośrednio za osuszaczem powietrza 21, z drugiej strony może być łączony z otoczeniem zewnętrznym poprzez przełączanie zaworu 5/2-drożnego, zobacz także Fig. 1. Ten system łączy w sobie zatem zarówno sterowanie regeneracją w oparciu o wartości pomiarowe, rejestrowane przez czujnik wilgoci i temperatury 4, a także sterowanie regeneracją osuszacza powietrza 21 poprzez różnicowanie objętości strumienia powietrza przepływającego w kierunku regeneracji przez osuszacz powietrza 21 za pomocą środka różnicującego, tutaj osłon 23, 24. [0037] Oba rozwiązania można korzystnie zastosować do regeneracji osuszacza powietrza 21. [0038] Według przykładu wykonania regeneracja osuszacza powietrza 21 systemu sprężonego powietrza, w którym przez osuszacz powietrza 21 przepływa strumień objętościowy, na następującym za pierwszym odcinkiem regeneracji drugim odcinku regeneracji strumień powietrza jest redukowany pod względem objętości w porównaniu do objętości strumienia powietrza pierwszego odcinka regeneracji. Osiąga się to przez to, że na pierwszym odcinku regeneracji otwarte są oba kanały powietrza 25, 26, dzięki czemu do regeneracji powietrze może przepływać zarówno przez pierwszą osłonę 23, jak i przez drugą osłonę 24, na drugim odcinku regeneracji kanał powietrza 26 jest jednak zamknięty, w wyniku czego powietrze może przepływać tylko przez pierwszą osłonę 23. [0039] Proces regeneracji jest przedstawiony na Fig. 4 i 5 w postaci wykresu, który pokazuje strumień objętościowy w zależności od czasu podczas regeneracji. Krzywa 40a na Fig. 4 i 40b na Fig.5 przedstawia strumień objętościowy, który przepływa przez drugą osłonę 24, krzywa
- 6-41a z Fig. 4 i krzywa 41 b na wykresie z Fig. 5 przedstawia strumień objętościowy, który przepływa przez pierwszą osłonę 23. Strumień objętościowy 0 oznacza, że dany kanał powietrza 25 lub 26 jest zamknięty. [0040] W drugim procesie regeneracji, zobacz wykres z Fig. 5, występują korzystne, w porównaniu z pierwszą regeneracją, warunki osuszania powietrza, przykładowo bardzo dobra wilgotność powietrza otoczenia. W odróżnieniu od pierwszej regeneracji można za pomocą czujnika i sterownika skrócić czas trwania drugiej regeneracji w porównaniu z czasem trwania pierwszej regeneracji. Dzięki temu możliwa jest oszczędność sprężonego powietrza, a tym samym energii. [0041] Alternatywnie jako środek różnicujący zamiast systemu osłon może być też stosowany zawór, który jest sterowany w impulsowo przez sterownik w celu różnicowania strumienia przepływu między stanem otwarcia i zamknięcia. Sposób regeneracji osuszacza powietrza można realizować tak, że regeneracja będzie raz lub kilkakrotnie przerywana poprzez zamknięcie zaworu, a po upływie określonego czasu będzie kontynuowana poprzez otwarcie zaworu. Sporządziła i zweryfikowała Mirosława Ważyńska Rzecznik patentowy
- 7 - Zastrzeżenia 1. System sprężonego powietrza dla pojazdu, obejmujący kompresor (20) i regenerowany osuszacz powietrza (21), przy czym system sprężonego powietrza jest tego rodzaju, że do regeneracji osuszacza powietrza (21) w urządzeniu regeneracyjnym (22), przeciwnie do kierunku tłoczenia, określanego przez układ kompresora (20) i osuszacza powietrza (21) powietrze może być prowadzone przez osuszacz powietrza (21), znamienny tym, że system sprężonego powietrza dodatkowo zawiera środek różnicujący do różnicowania strumienia powietrza przepływającego w kierunku regeneracji (22) przez osuszacz powietrza (21), przy czym system sprężonego powietrza jest tego rodzaju, że podczas regeneracji osuszacza powietrza (21) strumień powietrza jest różnicowany przez środek różnicujący. 2. System sprężonego powietrza według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że system sprężonego powietrza zawiera dodatkowo sterownik do sterowania systemem sprężonego powietrza, który jest połączony ze środkiem różnicującym, i który jest tego rodzaju, że podczas regeneracji osuszacza powietrza (21) lub w czasie od jednej regeneracji do kolejnej regeneracji strumień powietrza jest różnicowany przez środek różnicujący. 3. System sprężonego powietrza według zastrzeżenia 1 albo 2, znamienny tym, że system sprężonego powietrza jest tego rodzaju, że podczas regeneracji, na drugim odcinku regeneracji, który następuje za pierwszym odcinkiem regeneracji, strumień powietrza przepływający przez osuszacz powietrza (21) jest redukowany przez środek różnicujący w porównaniu ze strumieniem powietrza pierwszego odcinka regeneracji. 4. System sprężonego powietrza według zastrzeżenia 1 do 3, znamienny tym, że środek różnicujący obejmuje zawór, system osłon składający się z przynajmniej jednej pierwszej osłony (23) i jednej drugiej osłony (24) i /lub jedną osłonę zmienną. 5. Sposób regeneracji osuszacza powietrza (21) systemu sprężonego powietrza dla pojazdu, w którym przez osuszacz powietrza (21) przepływa strumień powietrza, przy czym na odcinku następującym za pierwszym odcinkiem regeneracji strumień powietrza jest redukowany w stosunku do strumienia powietrza pierwszego odcinka regeneracji za pomocą środka różnicującego. 6. Sposób według zastrzeżenia 5, przy czym regeneracja jest przerywana raz lub kilka razy, a po upływie określonego czasu jest kontynuowana. Sporządziła i zweryfikowała Mirosława Ważyńska Rzecznik patentowy
- 8 -
- 9 -
- 10 -
- 11 -