Luftaufbereitungsanlage mit Ölabscheider und Druckluftver¬ sorgungsanlage

Die Erfindung betrifft eine Luftaufbereitungsanlage mit ei¬ nem Ölabscheider sowie eine Druckluftversorgungsanlage.

Luftaufbereitungsanlagen dienen in erster Linie dazu, die von einem Kompressor gelieferte Druckluft zu entfeuchten, bevor diese den Druckluftverbrauchern, insbesondere einer Bremsanlage, zugeführt wird. Da die vom Kompressor gelie¬ ferte Luft verschmutzt ist, ist es erwünscht, diese zu rei¬ nigen, bevor sie der Filtereinheit zugeführt wird; auf die¬ se Weise soll eine Verschmutzung der Filtereinheit verzö- gert werden. Die von dem Kompressor gelieferte Druckluft ist beispielsweise mit in dem Kompressor als Schmiermittel verwendetem Öl verschmutzt; weitere Verschmutzungen stammen beispielsweise aus der Atmosphäre. Es ist bekannt, zur Ent¬ fernung derartiger und anderer Verschmutzungen einen soge¬ nannten Ölabscheider einzusetzen, den die Druckluft vor ih¬ rem Eintritt in die Filtereinheit durchströmen muss.

Ein Beispiel für eine solche Reinigungseinrichtung ist in der US 6,071,321 angegeben. Die dort angegebenen oder in vergleichbarer Weise aufgebauten Ölabscheider arbeiten im Allgemeinen mit Hilfe der Zentrifugalkraft. Ein Luftstrom wird einer im Wesentlichen zylindrischen Kammer mit tangen¬ tialer Komponente zugeführt, so dass durch die Zentrifugal¬ kraft von der Luft mitgeführte Partikel entsprechend ihrer höheren Masse nach außen getrieben werden und diese sich letztlich an der Wand der Kammer abscheiden. Die Partikel können dann am Boden der Kammer gesammelt und von dort ab¬ geführt werden.

Generell ist man bestrebt, möglichst viele Funktionen, die eine Druckluftaufbereitungsanlage erfüllen muss, in wenige Komponenten zu integrieren. Demgemäß wurde in der US 6,071,321 bereits vorgeschlagen, den Ölabscheider an der Filtereinheit anzubauen. Moderne Luftaufbereitungsanlagen des Standes der Technik erfüllen gemäß dem erwähnten Integ¬ rationswunsch zusätzlich zu den Aufgaben im Hinblick auf die Filterung der Druckluft weiterhin solche Aufgaben, die mit der Druckregelung und der Absicherung der Druckluft¬ verbraucherkreise in Verbindung stehen. Insofern sind zent¬ rale Komponenten einer Luftaufbereitungsanlage neben der Filtereinheit ein Druckregler und ein Mehrkreisschutzven- til, wobei der Druckregler und das Mehrkreisschutzventil in einem Ventilgehäuse angeordnet sind. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftaufbereitungsanlage mit integriertem Ölabscheider und eine Druckluftversorgungsanlage zur Verfügung zu stellen, wobei der Ölabscheider im Hinblick auf seine Funktionsweise verbessert sein soll.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen An¬ sprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Luftaufberei- tungsanlage dadurch auf, dass der Ölabscheider einen ersten Raum und einen zweiten Raum aufweist, die als im Wesentli¬ chen axialsymmetrische Ringräume mit gemeinsamer Achse aus¬ gelegt sind, dass in den ersten Raum zu reinigende Druck¬ luft einleitbar ist, wobei in dem ersten Raum Luftleitmit- tel angeordnet sind, durch die die Strömungsgeschwindigkeit der durchströmenden Luft änderbar ist, und dass dem zweiten Raum in dem ersten Raum gereinigte Luft zuführbar ist, wo¬ bei über den zweiten Raum die gereinigte Luft einer Filter¬ einheit zuführbar ist. Durch die Luftleitmittel kann die Abscheidung von Fremdpartikeln unterstützt werden. Indem die Druckluft mit wechselnden Geschwindigkeiten durch den Ölabscheider strömt, können frühzeitige Zusammenlagerungen derartiger Partikel erfolgen. Solche Zusammenlagerungen er¬ höhen die Masse der Partikel, was deren Transport an die Außenseite des Ölabscheiders aufgrund der Zentrifugalkraft begünstigt. Getrennt von dem mit den Luftleitmitteln aus- gestatteten Raum ist ein weiterer Raum vorgesehen, über den die gereinigte Luft dann der Filtereinheit zugeführt werden kann; eine direkte Verbindung der Filtereinheit mit dem die Verunreinigungen führenden ersten Raum ist somit nicht er- 'forderlich.

Es ist besonders bevorzugt, dass der erste Raum und der zweite Raum als im Wesentlichen axialsymmetrische Ringräume mit gemeinsamer Achse ausgelegt sind. Insofern durchströmt die zu reinigende Luft zunächst einen radial außenliegenden Ringraum, bevor sie in gereinigter Form über den radial in¬ nenliegenden Ringraum der Filtereinheit zugeführt wird.

Es ist besonders nützlich, dass die Druckluft dem ersten Raum mit tangentialer Komponente zuführbar ist. Die tangen¬ tiale Komponente innerhalb des ersten Raums ist erforder¬ lich, um die Zentrifugalkraft für eine Abscheidung der Ver¬ unreinigungen auszunutzen. Wenngleich die tangentiale Kom¬ ponente grundsätzlich allein durch die im ersten Raum ange- ordneten Luftleitmittel erzeugt werden kann, ist es doch nützlich, die Druckluft dem ersten Raum von vornherein mit tangentialer Komponente zuzuführen.

Im Hinblick auf die konstruktive Auslegung der erfindungs- gemäßen Luftaufbereitungsanlage ist insbesondere bevorzugt, dass die Luftleitmittel mehrere Luftleitelemente aufweisen, deren Hauptebenen an verschiedenen Axialkoordinaten ange¬ ordnet sind, dass die Luftleitelemente Luftführungsab¬ schnitte aufweisen, die sich aus deren jeweiliger Hauptebe- ne heraus erstrecken, und dass benachbarte Luftführungsab¬ schnitte benachbarter Luftleitelemente nicht parallel sind. Derartige Luftleitelemente sind in einfacher Weise herzu¬ stellen, beispielsweise indem kreisringartige Elemente ge¬ stanzt werden und dann in entsprechender Weise gebogen wer¬ den. Durch die nicht parallele Anordnung benachbarter Luft- führungsabschnitte entstehen auf dem im Wesentlichen spi¬ ralartigen Weg der Luft durch den ersten Raum Strömungseng¬ pässe und solche Bereiche, in denen ein großer Strömungs¬ querschnitt zur Verfügung steht. Insofern ergeben sich Ge- schwindigkeitsänderungen, die in vorteilhafter Weise die Zusammenlagerung der Partikel begünstigen.

Nützlicherweise ist vorgesehen, dass der Winkel zwischen Luftführungsabschnitten und Hauptebenen zwischen 10 und 20 Grad, vorzugsweise 15 Grad beträgt.

Gemäß einer ebenfalls besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist diese dadurch weitergebil¬ det, dass die Luftleitelemente zumindest teilweise iden¬ tisch ausgebildet sind, wobei die Nichtparallelität der Luftführungsabschnitte benachbarter Luftleitelemente durch eine relative Verdrehung der Luftleitelemente gegeneinander realisiert ist. Es ist demnach möglich, identische Luft¬ leitelemente zu verwenden, was die Herstellung des Ölab- scheiders besonders kostengünstig und zuverlässig gestal- tet. Allein durch die relative Verdrehung der Luftleitele¬ mente gegeneinander ist es möglich, die Strömungsquer¬ schnitte auf dem Strömungsweg der Druckluft durch den ers¬ ten Raum zu variieren.

Es ist besonders bevorzugt, dass der Innendurchmesser der Luftleitelemente dem Außendurchmesser einer im Wesentlichen zylindrischen Wand entspricht, die den ersten Raum von dem zweiten Raum trennt. Auf diese Weise können die Luftleit¬ elemente form- und/oder kraftschlüssig auf die zylindrische Wand aufgesetzt werden, wobei zusätzliche Befestigungsmit- tel zwischen den Luftleitelementen und der zylindrischen Wand vorgesehen sein können.

Es ist weiterhin besonders bevorzugt, dass der erste Raum einen Bodenbereich aufweist, in dem abgeschiedenes Öl ge- sammelt wird und an dem ein Ablass zur Entnahme des gesam¬ melten Öls angeordnet ist. Das abgeschiedene Öl beziehungs¬ weise, allgemeiner formuliert, die abgeschiedenen Verunrei¬ nigungen sammeln sich somit im ersten Raum an einer Stelle, von der aus das gesammelte Öl direkt abgelassen werden kann.

In diesem Zusammenhang ist es besonders nützlich, dass die im Wesentlichen zylindrische Wand im Bodenbereich des ers¬ ten Raums gestuft ausgebildet ist. Eine solche gestufte Ausbildung der zylindrischen Wand im Bodenbereich des ers¬ ten Raums verhindert ein Heraufkriechen des Öls innerhalb des ersten Raums beziehungsweise ein Herüberkriechen des Öls von dem ersten Raum in den zweiten Raum. Auf diese Wei¬ se wird eine erneute Verschmutzung der durch den zweiten Raum strömenden Druckluft vermieden.

Aus vergleichbaren Gründen ist vorgesehen, dass der Über¬ gang zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum durch mindestens ein in den ersten Raum hineinragendes Rohr ge- bildet ist, das an seiner Außenseite mindestens einen kra¬ genartigen Fortsatz hat. Der kragenartige Fortsatz bezie- hungsweise die vorzugsweise mehreren kragenartigen Fortsät¬ ze verhindern ebenfalls ein Kriechen von Öl aus dem ersten in den zweiten Raum.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Druckluftversorgungs¬ anlage mit einer erfindungsgemäßen Luftaufbereitungsanlage.

Die erfindungsgemäße Druckluftversorgungsanlage ist in be¬ sonders bevorzugter Weise dadurch weitergebildet, dass der Ölabscheider einen Ablass aufweist, der zum Abführen von abgeschiedenen Substanzen mit einer im Zusammenhang mit ei¬ ner Regeneration einer Filtereinheit verwendeten Ablassöff¬ nung der Luftaufbereitungsanlage gekoppelt ist. Gattungsge¬ mäße Luftaufbereitungsanlagen weisen zur Regeneration der Filtereinheit eine Ablassöffnung auf. Zur Regeneration der Luftfiltereinheit durchströmt Luft aus dem Vorratsbehältern des Nutzfahrzeugs die Filtereinheit in umgekehrte Richtung, und die Luft verlässt die Luftaufbereitungsanlage dann über eine Ablassöffnung. Erfindungsgemäß kann nun vorgesehen sein, diese Ablassöffnung auch dazu zu verwenden, die im Ölabscheider abgeschiedenen Substanzen aus diesem zu ent¬ nehmen. Dabei ist unter Umständen sicherzustellen, dass die häufig im Hinblick auf die Umwelt problematischen Substan¬ zen, die sich im Ölabscheider ansammeln, nicht ohne Weite- res in die Atmosphäre ausgeblasen werden.

Die Erfindung wir nun mit Bezug auf die begleitenden Zeich¬ nungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen bei¬ spielhaft erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer erfin¬ dungsgemäßen Luftaufbereitungsanlage;

Figur 2 eine Seitenansicht des Inneren eines Ölabschei- ders;

Figur 3 eine seitliche Schnittansicht eines Ölabschei- ders;

Figur 4 eine perspektivische Darstellung eines Luftleit¬ elementes; und

Figur 5 eine schematische Darstellung einer erfindungsge¬ mäßen Druckluftversorgungsanlage.

Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfin¬ dung anhand der beigefügten Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfin¬ dungsgemäßen Luftaufbereitungsanlage. Die erfindungsgemäße Luftaufbereitungsanlage 12 umfasst eine als Trocknerkartu- sehe ausgebildete Filtereinheit 18, ein Ventilgehäuse 14 und einen integrierten Ölabscheider 10. Der Ölabscheider 10 hat einen Eingangsanschluss 20, über den dem Ölabscheider 10 und damit der Luftaufbereitungsanlage 12 Druckluft von einem Kompressor zuführbar ist. So kann dem Ölabscheider 10 die zu reinigende Druckluft auf kürzestem Weg zugeführt werden. An dem Ölabscheider 10 ist ein weiterer Anschluss 22 vorgesehen, der als Fremdbefüllungs-Eingangsanschluss sowie als Reifenbefüllungs-Ausgangsanschluss verwendet wer¬ den kann. Diesem kann von einer beispielsweise fahrzeugex¬ ternen Quelle zu reinigende Druckluft zugeführt oder unge- reinigte Druckluft für beliebige Zwecke, beispielsweise für die Reifenbefüllung, entnommen werden. Ferner ist ein Si¬ cherheitsventil 24 vorgesehen. An der Außenseite des Gehäu¬ ses 60 des Ölabscheiders 10 sind Kühlrippen 70 vorgesehen, die der Abfuhr von Wärme aus dem Ölabscheider dienen.

Figur 2 zeigt eine Seitenansicht des Inneren eines Ölab¬ scheiders. Figur 3 zeigt eine seitliche Schnittansicht ei¬ nes Ölabscheiders. Figur 4 zeigt eine perspektivische Dar¬ stellung eines Luftleitelementes. Im Inneren des Ölabschei- ders 10 sind ein erster Raum 26 und ein zweiter Raum 30 vorgesehen, die über Rohre 46 miteinander in Verbindung stehen. In dem ersten Raum 26 sind Luftleitmittel 28 ange¬ ordnet. Im Betrieb der Luftaufbereitungsanlage 12 wird dem Ölabscheider 10 über den Eingangsanschluss 20 Druckluft zu- geführt. Die Druckluft gelangt zunächst in den ersten Raum 26 des Ölabscheiders 10, wobei der Luft sogleich beim Ein¬ strömen in den ersten Raum 26 eine tangentiale Strömungs¬ komponente vermittelt wird. Durch die Zentrifugalkraft wer¬ den Verschmutzungen zur Innenwand des Gehäuses 60 getrie- ben. Die Verschmutzungen sammeln sich dann im Bodenbereich 42 des ersten Raums 26. Im Bodenbereich 42 des ersten Raums 26 ist ein Ablass 44 zur Entnahme der abgeschiedenen Ver¬ schmutzungen vorgesehen. Die Druckluft kann aus dem ersten Raum 26 über die Rohre 46 in den zweiten Raum 30 überströ- men, von wo sie über Auslassöffnungen 56 in die Filterein¬ heit eintreten kann. Nach Trocknung der Druckluft in der Filtereinheit strömt diese über einen zentralen Strömungs¬ pfad 58 des Ölabscheiders 10 in die Ventileinheit, von wo sie auf die verschiedenen Verbraucherkreise in bekannter Weise verteilt wird.

In dem Gehäuse 60 des Ölabscheiders 10 ist ein Einsatz 62 vorgesehen, der eine zylindrische Wand 40 und einen sich von dieser Wand 40 erstreckenden Kragen 64 aufweist. Der Einsatz 62 ist über Schraubverbindungen 80 an dem Gehäuse befestigt. Der Kragen 64 weist eine Nut 66 mit eingelegter Dichtung 80 auf, so dass der Einsatz 62 in seinem in das Gehäuse 60 eingesetzten Zustand den ersten Raum 26 abdich¬ tet. Über eine weitere Dichtung 82 wird der zweite Raum 30 gegen die Innenwand 84 des zweiten Raums abgedichtet. Die zylindrische Wand 40 endet an ihrem dem Kragen 64 abgewand¬ ten Ende mit einem gestuften Bereich 68. Da sich im Betrieb der Luftaufbereitungsanlage das abgeschiedene Öl im Bereich dieser gestuften Ausbildung ansammelt, hat diese die Wir¬ kung, ein Hochkriechen des Öls an der zylindrischen Wand 40 zu verhindern. Für den Übertritt der Druckluft aus dem ers¬ ten Raum 26 in den zweiten Raum 30 sind Rohre 46 vorgese¬ hen, die an ihrem äußeren Umfang kragenartige Fortsätze 48 aufweisen. Die Fortsätze 48 sind auch zu dem Zweck vorgese¬ hen, ein Kriechen von Öl entlang des Außenumfangs der Rohre 46 zu verhindern und so letztlich einen Ölübertritt in den zweiten Raum 30 zu unterbinden. Die Luftleitmittel 28 sind als mehrere identisch ausgebildete Luftleitelemente 32 rea¬ lisiert. Der Innendurchmesser der Luftleitelemente 32 ent¬ spricht im Wesentlichen dem Außendurchmesser der zylindri- sehen Wand 40, so dass die Luftleitelemente 32 form- und/oder kraftschlüssig auf den Einsatz 26 aufgesetzt wer- den können. Mit jedem Luftleitelement 32 ist eine Hauptebe¬ ne 34 definiert. Von dieser Hauptebene 34 erstrecken sich Luftführungsabschnitte 36 abwechselnd in unterschiedliche axiale Richtungen, wobei diese Luftführungsabschnitte vor- zugsweise einen Winkel von ca. 15 Grad mit der Hauptebene 34 einschließen. Die Luftleitelemente 32 sind zwar iden¬ tisch aufgebaut, jedoch werden sie in "verdrehter" Weise auf den Einsatz 62 aufgesetzt. Hierdurch liegen für die durch den ersten Raum 26 strömende Luft unterschiedliche Strömungsquerschnitte vor, woraus variierende Geschwindig¬ keiten resultieren. Diese variierenden Geschwindigkeiten begünstigen ein Zusammenlagern der Verschmutzungen, so dass deren Transport an die innere Wand des Gehäuses 60 aufgrund der Zentrifugalkraft begünstigt wird. Die Luftleitelemente 32 können in einfacher Weise hergestellt werden, beispiels¬ weise durch einen Stanzvorgang und einen nachfolgenden Bie¬ gevorgang, wobei diese Prozesse bei geeignetem Werkzeug auch in einen einzigen Arbeitsschritt vereinigt sein kön¬ nen.

Die Integration des Ölabscheiders in die Luftaufbereitungs¬ anlage kann durch lösbare oder unlösbare Verbindungen des Ölabscheiders mit dem Ventilgehäuse und der Filtereinheit realisiert sein. Ebenfalls ist es möglich, für den Ölabscheider und die Ventileinheit und/oder die Filtereinheit ein gemeinsames Gehäuse vorzusehen.

Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer erfin¬ dungsgemäßen Druckluftversorgungsanlage. In die erfindungs- gemäße Luftaufbereitungsanlage 12 ist ein Ölabscheider 10 integriert. Der Luftaufbereitungsanlage 12 wird aus einer Druckluftquelle 52 über den Ölabscheider 10 Druckluft zuge¬ führt. Die gereinigte und getrocknete Druckluft kann dann Druckluftverbrauchern 50 zugeführt werden. Um in dem Ölab¬ scheider 10 angesammelte Verschmutzungen aus dem Ölabschei- der 10 zu entnehmen, ist eine Leitung 72 vorgesehen, über die der Ablass 44 des Ölabscheiders 10 mit einer Entlüftung 74 der Luftaufbereitungsanlage 12 gekoppelt ist. Die Kopp¬ lung erfolgt über ein Ventil 76, was beispielsweise als 2/2-Ventil ausgelegt sein kann. Zur Entnahme der Verschmut- zungen aus dem Ölabscheider 12 wird ein in der Verbraucher¬ leitung angeordnetes Ventil 78, das ebenfalls als 2/2- Ventil ausgelegt sein kann, geschlossen. Dieses Ventil 78 kann auch innerhalb der Luftaufbereitungsanlage 12 angeord¬ net sein. Das Ventil 76 kann dann geöffnet werden, so dass durch die von der Druckluftguelle 52 gelieferte Druckluft die Verschmutzungen aus dem Ölabscheider über die Entlüf¬ tung 74 ausgestoßen werden können. Diese Entlüftung 74 ist vorzugsweise dieselbe Entlüftung, die auch zum Zwecke der Regeneration der Filtereinheit 18 verwendet wird.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

10 Ölabscheider 12 Luftaufbereitungsanlage 14 Ventilgehäuse 18 Filtereinheit 20 Eingangsanschluss 22 Ausgangsanschluss 24 Sicherheitsventil 26 erster Raum 28 Luftleitmittel 30 zweiter Raum 32 Luftleitelement 34 Hauptebene 36 Luftführungsabschnitt 38 Luftführungsabschnitt 40 zylindrische Wand 42 Bodenbereich 44 Ablass 46 Rohr 48 Fortsatz 50 Druckluftverbraucher 52 Druckluftquelle 56 Auslassöffnung 58 Strömungspfad 60 Gehäuse 62 Einsatz 64 Kragen 66 Nut 68 gestufter Bereich 70 Kühlrippen 72 Leitung 74 Entlüftung 76 Ventil 78 Ventil 80 Dichtung 82 Dichtung 84 Innenwand