Onderwerpen:
- Luchtverzorging inleiding
- Luchtcompressor
- Luchtdroger
- Vierkringsbeveiligingsventiel
- Luchtketels
Luchtverzorging inleiding:
In het luchtverzorgende wordt lucht in de compressor aangezogen en tot een gewenste druk gecomprimeerd. De gecomprimeerde lucht wordt vervolgens in de luchtdroger gereinigd en gedroogd, zodat er zo min mogelijk vocht naar de componenten in het remsysteem wordt gevoerd. Het vierkringsbeveiligingsventiel verdeelt de lucht over meerde kringen, en zal op het moment dat er lekkage ontstaat in één van deze drie kringen, de intacte kringen beveiligen tegen een drukdaling.
De onderstaande afbeelding toont meerdere delen van het luchtdrukremsysteem van een vrachtwagen, waarbij de onderdelen in het blauwe gedeelte tot het luchtverzorgende gedeelte behoren.
Legenda:
1. Luchtcompressor
2. Droger met natte ketel
3. Vierkringsbeveiligingsventiel
4. Luchtketel kring 3
5. Luchtketel kring 1
6. Luchtketel kring 2
7. Voetremventiel
8. Lastafhankelijk ventiel (ALR)
9. Membraancilinders (voor)
10. Membraancilinders (achter)
11. Veerremcilinders (achter)
12. Terugslagklep
13. Parkeerremventiel
14. Relaisventiel
- Blauw: luchtverzorgend
- Geel: luchtverbruikend
- Groen: parkeerrem / noodrem
Op deze pagina wordt het met blauw aangegeven luchtverzorgende gedeelte met de compressor, droger, vierkringsbeveiligingsventiel en de luchtketels behandeld.
Luchtcompressor:
De luchtcompressor van voertuigen met luchtdrukremmen wordt middels een tandwieloverbrenging vanaf de verbrandingsmotor overgebracht. De ingaande beweging brengt de krukas in de compressor in beweging. De drijfstang zorgt voor een op-en-neergaande beweging van de zuiger, waarbij tijdens de neergaande beweging atmosferische lucht aangezogen. De aangezogen lucht (aansluiting 0) wordt door de zuiger gecomprimeerd, waarna deze gecomprimeerde lucht via de drukklep en aansluiting 2 naar de ketels wordt geleid.
De luchtcompressor, gemonteerd op de motor, bestaat uit verschillende onderdelen, waaronder het aandrijftandwiel, de oliekeerring, de krukas, de zuigers, de cilinders, de inlaatklep, de uitlaatklep en ontlastkleppen. Deze componenten werken samen om lucht aan te voeren, samen te persen en op te slaan in de luchtketels.
De luchtcompressor kan verschillende uitvoeringen hebben, zoals een- of meercilinderig en kan worden aangedreven door de motor of elektrisch. Elektrische en hybride voertuigen maken vaak gebruik van een elektrisch aangedreven luchtcompressor. Onderhoud van de luchtcompressor omvat vaak het smeren ervan, waarbij motoroliesmeersystemen worden gebruikt, en koeling, die kan plaatsvinden via het koelsysteem van de motor of een apart koelcircuit voor elektrisch aangedreven compressoren.
Om te voorkomen dat de systeemdruk te hoog wordt, wordt het teveel aan luchtdruk afgeblazen door een drukregelaar en afblaasklep, geïntegreerd in het luchtdrogerhuis. Bij het bereiken van de gewenste druk kan de compressor worden uitgeschakeld om brandstof te besparen. Ontlastkleppen zorgen ervoor dat de compressor geen druk meer opbouwt wanneer de gewenste druk is bereikt.
In situaties waar de druk gevaarlijk hoog kan worden, wordt een veiligheidsventiel toegepast om de druk te verlichten. Een tweetrapscompressor kan worden gebruikt om het brandstofverbruik verder te verminderen door de druk in twee fasen op te bouwen, wat het rendement van de compressor verbetert.
De onderstaande afbeeldingen tonen de luchtcompressor en de inbouwpositie van een Scania DC12.
Middels een tandwieloverbrenging wordt de krukas in de luchtcompressor aangedreven. Bij draaiende motor beweegt de zuiger in de compressor op en neer. Tijdens de neerwaartse slag ontstaat er onderdruk in de cilinderruimte (blauw), waardoor de inlaatklep opent en lucht naar de cilinderruimte kan stromen. De onderdruk in de cilinderruimte zorgt ervoor dat de uitlaatklep gesloten blijft.
Op het moment dat de zuiger omhoog beweegt, wordt de lucht gecomprimeerd (rood) en ontstaat er een overdruk in de cilinderruimte, waardoor de inlaatklep wordt dichtgedrukt en de uitlaatklep wordt geopend. De lucht wordt langs de uitlaatklep naar de luchtketels geperst.
De luchtcompressor van een vrachtwagen kan zijn uitgevoerd met twee cilinders. De kruktappen zijn 180 graden van elkaar verdraaid, zodat de bewegingsrichting tegenovergesteld is. De onderstaande afbeeldingen tonen een compressor met één cilinder (links) en met twee cilinders (rechts).
Luchtdroger:
In de lucht die de compressor levert, zit vocht (waterdamp). Als de waterdamp condenseert, ontstaat water, wat corrosie kan veroorzaken in onderdelen zoals luchtketels, ventielen, remcilinders en leidingen, vooral bij bevriezing. Daarnaast kunnen oliedeeltjes van de luchtcompressor en stofdeeltjes vanuit de aangezogen lucht in de gecomprimeerde lucht terechtkomen. Om dit te voorkomen, is een luchtdroger noodzakelijk om zowel vocht-, olie- als stofdeeltjes uit de lucht te filteren.
In de volgende afbeelding zijn de luchtdroger (met de blauwe achtergrond, vanuit het overzicht met het luchtverzorgende gedeelte) met daarnaast het symbool met coderingen getoond.
Een drukregelaar is vaak geïntegreerd in de luchtdroger. Zodra de maximale systeemdruk bereikt is, wordt lucht via de afblaasklep afgevoerd, waarbij ook het in de droger opgenomen water naar buiten wordt geblazen. De luchtdroger is doorgaans gemonteerd op het chassis van het voertuig, tussen de expansieleiding / koelleiding en het vierkringsbeveiligingsventiel.
De luchtdroger bestaat uit verschillende onderdelen: het drogerhuis, droogpatroon (cartridge), ingang, uitgang en verwarmingselement. Er zijn ook luchtdrogers met een ander type cartridge, waarbij het drogerhuis en droogpatroon samengevoegd zijn.
De werking van de luchtdroger omvat het doorvoeren van gecomprimeerde lucht door een filter waar stof en ander vuil achterblijven, terwijl vocht- en oliedeeltjes naar een kamer met korrels (droogpatroon) worden geleid om te worden opgenomen. De granulaatkorrels in dit patroon zijn hygroscopisch, wat betekent dat ze vocht gemakkelijk aantrekken. De lucht wordt door verschillende ruimtes in de luchtdroger geleid, waarbij het vocht wordt verwijderd door de korrels. In het droogpatroon hebben een beperkte capaciteit om vocht op te nemen. Daarom moet het verzadigde droogpatroon regelmatig worden vervangen of geregenereerd.
Tijdens het regenereren stroomt een kleine hoeveelheid lucht in tegengestelde richting door het droogpatroon om vocht op te nemen, waarna de vochtige lucht naar buiten wordt geblazen en het verzamelde water uit het luchtdrogerhuis wordt afgevoerd. Ondanks regelmatige regeneratie van de korrels, neemt de droogcapaciteit geleidelijk af door verzadiging met olienevel en vuil, waardoor het droogpatroon volgens de fabrikant periodiek moet worden vervangen.
De onderstaande afbeelding toont een doorsnede van een luchtdroger met interne drukregeling. Onder deze afbeelding worden de situaties beschreven waarin de druk wordt opgebouwd, afgeregeld en het regenereren van het filterelement.
Legenda:
1. Luchtdrogerelement
2. Droogelement met korrels / granulaat
3. Groffilter
4. Terugslagklep
5. Bypassklep
6. Drukregelklep
7. Verstelling van drukregelklep
8. Afblaasklep
-> 1. Ingang luchtdroger vanuit compressor
-> 21. Uitgang 1 naar vierkringsbeveiligingsventiel
-> 22. Uitgang 2 naar natte luchtketel
-> 3. Ontluchting / afblaasopening
Druk opbouwen:
In aansluiting 1 van de luchtdroger komt de gecomprimeerde lucht van de luchtcompressor binnen. De lucht wordt – via het groffilter – door het droogelement geleidt. In de onderstaande afbeeldingen is de luchtstroming met de rode pijlen weergegeven. De luchtdruk opent de terugslagklep. Bij een bepaalde luchtdruk opent de terugslagklep tegen de veerkracht in, en stroomt de lucht via uitgang 21 naar het vierkringsbeveiligingsventiel.
Druk begrenzen:
In de luchtdroger bevindt zich een drukregelaar die ervoor zorgt dat de druk niet te ver kan oplopen. De luchtdruk in het kanaal na de terugslagklep (bij uitgang 21) oefent een kracht uit op het membraan van de drukbegrenzer. Het membraan wordt tegen de veerkracht ingedrukt, waardoor de holle plunjer naar rechts beweegt. De holle ruimte wordt afgesloten en de lucht bereikt de ruimte boven de afblaasklep. Met de witte pijlen zijn de luchtstromen aangegeven die hiervoor verantwoordelijk zijn.
De binnengestroomde luchtdruk oefent eveneens een kracht uit op deze afblaasklep, waardoor ook deze tegen de veerkracht in opent.
De luchtcompressor zal de lucht rechtstreeks vanaf aansluiting 1, via de kanalen in de luchtdroger naar aansluiting 3 verplaatsen. De droger is nu drukloos. De compressor zal drukloos lucht verplaatsen. De inschakeldruk bedraagt 1 tot 1,5 bar minder dan de uitschakeldruk, zodat er wordt voorkomen dat de drukregelaar constant in- en uitschakelt. Het moment van in- en uitschakelen noemen we, net als in de elektronica, de hysterese.
Regenereren:
Op het moment dat de druk wordt begrenst, opent de afblaasklep en valt de druk in de luchtdroger weg. In de regeneratieketel (aangesloten op uitgang 22) bevindt zich nog een kleine voorraad lucht onder de systeemdruk. De regeneratieketel loopt – via de boring in de droger en de smoring – leeg, en blaast droge en iets verwarmde lucht in tegengestelde richting door het filterelement. De droge lucht zal het aanwezige vocht uit de granulaatkorrels trekken en daarmee de korrels drogen. De vochtige lucht zal via het groffilter en het afblaasventiel naar de buitenlucht worden afgevoerd.
Bij het verder afnemen van de druk in de installatie, bereikt de drukregelaar zijn inschakeldruk. Het membraan van het drukregelventiel zal door de veer naar links worden gedrukt, waardoor de kamer boven het afblaasventiel wordt afgesloten. De veer boven het afblaasventiel drukt het ventiel weer op zijn zitting.
De compressor voert weer lucht toe via aansluiting 1 op de droger, en het proces met druk verhogen, begrenzen en regenereren begint weer opnieuw.
Ondanks dat de granulaatkorrels met enige regelmaat worden geregenereerd, zal de droogcapaciteit geleidelijk afnemen. Dit komt ook doordat de olienevel vanuit de compressor met de lucht mee stroomt en zich aan de granulaatkorrels hecht. Het element zal daarom tijdens onderhoud moeten worden vervangen:
- na een bepaald aantal gereden kilometers;
- na een bepaald aantal draaien;
- periodiek, onafhankelijk van het aantal gereden kilometers of draaiuren, maar bijvoorbeeld ieder jaar.
Vierkringsbeveiligingsventiel:
Het vierkringsbeveiligingsventiel bevindt zich tussen de luchtdroger en de luchtketels. Vanaf de ingang 1 worden de kringen verdeeld in vier uitgangen: 21, 22, 23 en 24.
Op het moment dat er lekkage ontstaat in één van de kringen, voorkomt het ventiel dat alle kringen helemaal leeglopen. De overige kringen werken dan nog wel, maar met een lagere druk.
In de volgende afbeeldingen zien we de tekening van het vierkringsbeveiligingsventiel met het symbool en de coderingen.
Legenda:
1. Overstroomventiel kring 1
2. Overstroomventiel kring 2
3. Overstroomventiel kring 3
4. Overstroomventiel kring 4
5. Ingang
6. Terugslagkleppen voor kring 3 en 4
Aansluitingen 21 t/m 24: uitgangen kring 1 t/m 4.
In het vierkringsbeveiligingsventiel bevinden zich vier overstroomventielen (voor elke kring één). De kringen voor de bedrijfsrem (1 en 2) worden als eerst gevuld met lucht. In de onderstaande afbeelding (1) geven de rode pijlen de kracht aan die de luchtdruk op de schotel van de overstroomventielen uitoefent, en deze tegen hun veerdruk in beweegt.
Bij het bereiken van een bepaalde druk openen de terugslagkleppen van kring 3 en 4, en treedt de lucht toe tot de overstroomventielen van kring 3 en 4. In afbeelding 2 zien we dat de luchtdruk de terugslagkleppen tegen de veerkracht in naar binnen beweegt, zodat de luchtdruk naar de rechter kamer kan stromen.
In de derde afbeelding zien we de kracht die op de overstroomventielen 3 en 4 wordt uitgeoefend. In deze situatie worden alle vier de kringen van dezelfde luchtdruk voorzien. Deze situatie blijft constant, tot dat de luchtdruk wegvalt door het uitschakelen van de motor, of in geval van een storing.
Bij een lekkage aan één van de kringen, beveiligt het vierkringsbeveiligingsventiel tegen het leeglopen van andere kringen. In de onderstaande drie afbeeldingen is te zien wat er gebeurt als kring 4 lekt. In afbeelding 4 zien we aan de lichtblauwe kleur dat de luchtdruk in kring 4 daalt. Als gevolg van de drukdaling in kring 4, zal dat in eerste instantie invloed hebben op de druk in de overige kringen. Het overstroomventiel van kring 4 sluit (afbeelding 5), waardoor de druk in andere kringen weer kan worden hersteld. In afbeelding 6 zien we dat kring 1, 2 en 3 weer zijn voorzien van de luchtdruk vanuit de compressor, en dat kring 4 is afgesloten van de rest.
Luchtketels:
Tijdens het remmen wordt de luchtdruk gebruikt die vanaf het luchtverzorgende naar het luchtverbruikende deel wordt gevoerd. Na het remmen ontsnapt de luchtdruk naar de buitenlucht, en kan dus niet opnieuw worden gebruikt. Om opnieuw te remmen is er nieuwe lucht nodig. Om meermaals achter elkaar te remmen is veel lucht nodig, dus is het van belang om de benodigde lucht van te voren op te slaan. Het opslaan gebeurt in voorraadketels, ook wel de luchtketels genoemd. Iedere kring heeft zijn eigen ketel. De ketels bevinden zich tussen het vierkringsbeveiligingsventiel en het voetremventiel, relaisventiel en terugslagklep van het luchtverbruikende deel.
De afbeeldingen tonen drie ketels onder elkaar, met daarnaast de symbolen van de ketels en ontwateringsventielen.
De onderstaande afbeeldingen tonen een DAF (links) met één van de luchtketels achteraan het chassis en een MAN (rechts) met twee luchtketels achter de vooras.
Gerelateerde pagina: