УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ СЖАТОГО ВОЗДУХА И СПОСОБ ЕГО РАБОТЫ
COMPRESSED AIR SUPPLY DEVICE AND METHOD OF ITS OPERATION

Изобретение относится к способу работы устройства подачи сжатого воздуха для грузопассажирского автомобиля, содержащего первый клапанный блок для создания высокого давления на управляющем отверстии компрессора посредством линии управления компрессора, второй клапанный блок для открытия линии рекуперации, причем второй клапанный блок соединен с линией управления компрессора, и разгрузочный клапанный блок для разгрузки питающей линии, причем управляющее отверстие разгрузочного клапанного блока присоединено к линии рекуперации.
Кроме того, изобретение относится к блоку управления устройства подачи сжатого воздуха, выполненное с возможностью осуществления указанного способа. Устройство подачи сжатого воздуха содержит первый клапанный блок для создания высокого давления на управляющем отверстии компрессора посредством линии управления компрессором; второй клапанный блок для открытия линии рекуперации, соединенный с линией управления компрессором; и разгрузочный клапанный блок для разгрузки питающей линии, причем управляющее отверстие разгрузочного клапанного блока присоединено к линии рекуперации.
Обычно устройства подачи сжатого воздуха содержат блок осушителя воздуха, содержащий осушающее вещество для очистки подаваемого компрессором сжатого воздуха. Во время очистки, масло, влага, и другие загрязнители удаляются из сжатого воздуха и скапливаются внутри блока осушителя воздуха. Очищенный сжатый воздух распределяется для осуществления пневматического привода узлов системы, например основного тормоза, стояночного тормоза и пневматической амортизации. Обычно выработка очищенного сжатого воздуха осуществляется за период времени, называемый этапом загрузки.
Устройство подачи сжатого воздуха должно работать энергоэффективно и надежно. Когда узлы системы, питаемые устройством подачи сжатого воздуха, не нуждаются в дополнительном сжатом воздухе, за счет остановки выработки сжатого воздуха достигается энергосберегающий режим работы. Кроме того, масло, влага и другие загрязнители, скопившиеся в блоке осушителя воздуха, время от времени удаляются, чтобы увеличивать срок службы упомянутого блока. Поступающий из резервуаров поток сухого воздуха удаляет воду, поглощенную фильтром на этапе загрузки, а удаление масла, влаги, и других загрязнителей восстанавливает блок осушителя воздуха. Во время восстановления блока осушителя воздуха очищенный сжатый воздух протекает назад через этот блок, при этом во время восстановления блока выработка очищенного сжатого воздуха останавливается. Обычно восстановление блока осушителя воздуха производится в период времени, называемый этапом восстановления.
Во время этапа восстановления для экономии энергии компрессор, питающий сжатым воздухом устройство подачи сжатого воздуха, может быть разгружен. Кроме того, компрессор может быть разгружен в том случае, когда достигается предел вместимости очищенного сжатого воздуха, т.е. внутри резервуаров для сжатого воздуха в присоединенных узлах системы.
Однако когда компрессор разгружен, питающая линия и/или выпускное отверстие устройства подачи сжатого воздуха может охлаждаться так, что в них может образовываться конденсат и даже лед. В частности, лед препятствует бесперебойному функционированию устройства подачи сжатого воздуха. Таким образом, задачей изобретения является обеспечение более надежной работы устройства подачи сжатого воздуха.
Указанная задача решается с помощью признаков независимых пунктов формулы изобретения.
Предпочтительные аспекты и дополнительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Способ работы устройства подачи сжатого воздуха включает в себя этапы, на которых:
- создают высокое давление у управляющего отверстия компрессора,
- открывают разгрузочный клапанный блок,
- блокируют разгрузочный клапанный блок, и
- сбрасывают давление на управляющем отверстии компрессора.
Способ обеспечивает выработку горячего сжатого воздуха, который может быть высосан через разгрузочный клапанный блок во время этапа восстановления, а также независимо от этапа восстановления. Термин «блокирование» означает, что реальное положение разгрузочного клапанного блока становится постоянным, в частности становится независимым от первоначального сигнала управления для открытия и/или закрытия клапанного блока управления разгрузочным клапаном. Закрытие разгрузочного клапанного блока возможно только в том случае, когда «блокирование» отключено.
Предпочтительно давление открытия обратного клапана, расположенного в линии рекуперации, установлено больше, чем давление открытия разгрузочного клапанного блока. Это способствует открытию разгрузочного клапанного блока, когда очищенный сжатый воздух не протекает назад через блок осушителя воздуха.
5
Кроме того, давление открытия обратного клапана может быть установлено между 6 и 7 бар (бар=10 Па). Таким образом, питающая линия устройства подачи сжатого воздуха может сбрасываться независимо от этапа восстановления.
Кроме того, этап загрузки может быть осуществлен посредством сброса давления на управляющем отверстии компрессора и закрытия разгрузочного клапанного блока. Этап загрузки может быть стабильным состоянием устройства подачи сжатого воздуха. Компрессор может быть загружен, когда на управляющем отверстии компрессора сбрасывается давление и сжатый воздух может протекать через блок осушителя воздуха, когда разгрузочный клапанный блок, который может быть присоединен к питающей линии, закрывается.
Предпочтительно этап восстановления может быть осуществлен посредством создания высокого давления на управляющем отверстии компрессора и открытия разгрузочного клапанного блока. Компрессор может управляться по сигналу давления от управляющего отверстия компрессора и быть разгружен, когда на управляющем отверстии компрессора создается высокое давление. В результате в разгруженном состоянии компрессор может остановить выработку сжатого воздуха. В это же время открытый разгрузочный клапанный блок может сбрасывать давление в питающей линии, и уже очищенный сжатый воздух может протекать через блок осушителя воздуха и линию рекуперации.
Кроме того, этап энергосбережения может быть осуществлен за счет создания высокого давления на управляющем отверстии компрессора и закрытия разгрузочного клапанного блока. Высокое давление на управляющем отверстии компрессора может создаваться независимо от разгрузочного клапанного блока. Таким образом, выработка сжатого воздуха компрессором может быть остановлена посредством сигнала давления на управляющем отверстии компрессора. Однако уровень давления в питающей линии - закрытый - может поддерживать разгрузочный клапанный блок, поэтому является необязательным, чтобы воздух высокого давления в питающей магистрали не выпускался. Кроме того, когда компрессор перезапускается, процесс очищения может быть перезапущен быстрее, поскольку уровень давления в питающей линии необязательно должен быть восстановлен.
Предпочтительно способ предусматривает осуществление этапа вентиляции питающей линии посредством блокировки управляющего давления разгрузочного клапанного блока при закрытии второго клапанного блока для сохранения разгрузочного клапанного блока в открытом состоянии, сбрасывая при этом давление на управляющем отверстии компрессора. Этап вентиляции питающей линии также может называться этапом вентиляции трубки компрессора. Таким образом, может быть сохранено открытое состояние разгрузочного клапанного блока независимо от давления в линии управления компрессором или рекуперативного воздушного потока. В качестве альтернативы, разгрузочный клапанный блок может быть заблокирован посредством механической блокировки для сохранения разгрузочного клапанного блока в открытом состоянии. Такая механическая блокировка может, например, блокировать перемещение подвижных частей разгрузочного клапанного блока. Механическая блокировка может управляться электронным устройством и может содержать соленоид.
Кроме того, способ может быть усовершенствован за счет сброса давления на управляющем отверстии разгрузочного клапанного блока посредством первого клапанного блока. С помощью этого способа возможно независимое управление множеством различных функций устройства подачи сжатого воздуха, при этом необходимо только несколько клапанных блоков и несколько соединительных трубок. Таким образом, конструкция устройства подачи сжатого воздуха является простой.
Типовое устройство подачи сжатого воздуха может быть дополнительно усовершенствовано посредством наличия блока управления, который выполнен с возможностью осуществления описанного выше способа.
Таким образом, способ в соответствии с настоящим изобретением может быть применен в устройстве.
Устройство подачи сжатого воздуха может быть дополнительно усовершенствовано с помощью обратного клапана, который расположен в линии рекуперации, при этом давление открытия обратного клапана является большим, чем давление открытия разгрузочного клапанного блока.
Далее описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения со ссылками на чертежи.
На фиг. 1 показана относящаяся к изобретению часть устройства подачи сжатого воздуха;
на фиг. 2 – схема, иллюстрирующая способ работы устройства подачи сжатого воздуха.
На чертежах одинаковыми позициями обозначены идентичные или функционально сходные элементы. Элементы на чертежах изображены упрощенно для ясности, а их размеры могут не совпадать с масштабом. Поскольку в представленных вариантах осуществления изобретения по большей части могут применяться компоненты, известные специалистам в данной области техники, поэтому они будут описаны кратко для понимания и оценки создания настоящего изобретения.
На фиг. 1 представлен вариант выполнения устройства подачи сжатого воздуха, в частности его часть. Устройство 32 подачи сжатого воздуха может использоваться в автомобилях общего назначения. Устройство 32 подачи сжатого воздуха содержит первый клапанный блок 12, второй клапанный блок 18, разгрузочный клапанный блок 22, обратный клапан 28, дополнительный обратный клапан 46, блок 38 осушителя воздуха и добавочный дроссель 34. Первый клапанный блок 12 и второй клапанный блок 18 могут управляться блоком 30 управления. Первый клапанный блок 12, например, может представлять собой пневмораспределитель 3/2, одно отверстие которого соединено с выпускным отверстием 44. Однако в качестве первого клапанного блока 12 может быть использован и пневмораспределитель 2/2. Второй клапанный блок 18, например, может представлять собой пневмораспределитель 2/2. Разгрузочный клапанный блок 22 может, например, представлять собой пневмораспределитель 2/2. Первый и второй клапанные блоки 12 и 18, например, могут представлять собой пневмораспределители с электромагнитным управлением. Первый клапанный блок 12, второй клапанный блок 18 и разгрузочный клапанный блок 22 могут иметь одно устойчивое состояние, причем на фиг. 1 показано устойчивое состояние. Обратный клапан 28 может иметь давление открытия от 6 до 7 бар. Давление открытия обратного клапана 28 может быть регулируемым. Обратный клапан 28 может содержать, например, регулируемый упругий элемент для обеспечения давления открытия.
Блок 30 управления может быть электрически присоединен к внешним системам через CAN порт 58. Устройство 32 подачи сжатого воздуха может иметь общее выпускное отверстие 44, впускное отверстие 40 и дополнительное впускное отверстие 42. Кроме того, устройство 32 подачи сжатого воздуха может содержать управляющее отверстие 14 компрессора.
Внешний компрессор для выработки сжатого воздуха может быть присоединен к впускному отверстию 40 устройства 32 подачи сжатого воздуха. Этот внешний компрессор, не показанный на фиг. 1, может управляться устройством 32 подачи сжатого воздуха посредством пневматического сигнала, который может быть отправлен на внешний компрессор через управляющее отверстие 14, которое может присоединяться к пневматическому управляющему входу внешнего компрессора. К дополнительному впускному отверстию может присоединяться дополнительный источник сжатого воздуха любого типа, например, в случае технического обслуживания и ремонта.
Впускное отверстие 40 и дополнительное впускное отверстие 42 могут соединяться через питающую линию 24 с блоком 38 осушителя воздуха. Блок 38 осушителя воздуха может быть присоединен к дополнительному обратному клапану 46, который позволяет протекать потоку от блока 38 осушителя воздуха к линии подвода 48. На фиг. 1 не показано присоединение линии подвода 48 к последующим узлам системы, например, основным тормозам, стояночному тормозу и системе амортизации. Однако для специалистов в данной области техники очевидно, что линия подвода 48 может заканчиваться многоконтурным предохранительном клапаном, который может обеспечивать соединение патрубков для упомянутых узлов системы.
Первый клапанный блок 12 с линией подвода 48 может соединять отводная линия 50. Отводная линия 50 может начинаться или заканчиваться в первой точке 52 ответвления. Управляющее отверстие 14 компрессора может соединяться посредством линии 16 управления компрессором с первым клапанным блоком 12. Линия 16 управления компрессором может начинаться/заканчиваться в первом клапанном блоке. Второй клапанный блок 18 может соединяться с линией 16 управления компрессором через вторую точку 54 ответвления. Линия 20 рекуперации, содержащая обратный клапан 28 и добавочный дроссель 34, может соединять второй клапанный блок 18 с питающей линией 24. Обратный клапан 28 может предотвращать протекание воздушного потока из питающей линии 24 ко второму клапанному блоку 18. Разгрузочный клапанный блок 22 может содержать пневматическое управляющее отверстие 26, которое соединено с пневматической линией 20 рекуперации посредством соединительной линии 36. Соединительная линия 36 может начинаться/заканчиваться в третьей точке 56 ответвления. Разгрузочный клапанный блок 22 может действовать как регулятор и может сбрасывать давление через выпускное отверстие 44, когда внутри питающей линии 24 происходит его чрезмерное увеличение.
На фиг. 1 не показаны все конструктивные компоненты устройства 32 подачи сжатого воздуха. Например, специалистам в данной области техники хорошо известно, что устройство 32 подачи сжатого воздуха может содержать дополнительные конструктивные элементы, например, такие как многоконтурный предохранительный клапан и/или резервуар сжатого воздуха, которые не показаны на фиг. 1. Возможность использования дополнительных конструктивных элементов в устройстве 32 подачи сжатого воздуха обозначается символом «S», который обозначает возможное продолжение показанной части устройства подачи сжатого воздуха.
На этапе загрузки внешний компрессор вырабатывает сжатый воздух. Сжатый воздух поступает в устройство 32 подачи сжатого воздуха из впускного отверстия 40. Сжатый воздух протекает через питающую линию 24 к блоку 38 осушителя воздуха, а от него - через дополнительный обратный клапан 46 к линии подвода 48. Блок 38 осушителя воздуха может содержать осушающее вещество. В блоке 38 осушителя воздуха от сжатого воздуха могут отделяться масло, влага и другие загрязнители. Очищенный сжатый воздух протекает из блока 38 осушителя воздуха в линию подвода 48 через дополнительный обратный клапан 46, который может предотвращать обратный поток из линии подвода в блок 38 осушителя воздуха. В блоке 38 осушителя воздуха могут скапливаться масло, влага и другие загрязнители. На этапе загрузки первый клапанный блок 12, второй клапанный блок 18 и разгрузочный клапанный блок 22 могут находиться в стабильном состоянии, как показано на фиг. 1.
В конце этапа загрузки внешний компрессор может быть разгружен и может быть включен этап энергосбережения или этап восстановления. Этап энергосбережения может быть осуществлен при переключении первого клапанного блока 12. Переключение может быть выполнено электрическим блоком 30 управления. Когда первый клапанный блок 12 переключается, линия подвода 48 может быть соединена с управляющим отверстием 14 компрессора и может быть выработан сигнал давления для разгрузки компрессора.
Когда второй клапанный блок 18 не переключен, устройство 32 подачи сжатого воздуха находится на этапе энергосбережения. Когда второй клапанный блок 18 дополнительно переключается, осуществляется этап восстановления. Во время этапа восстановления очищенный поток сжатого воздуха протекает из линии подвода 48 через первый клапанный блок 12 и второй клапанный блок 18 в линию 20 рекуперации. Благодаря соединению линии 20 рекуперации с управляющим отверстием 26, разгрузочный клапанный блок 22 открывается. Очищенный сжатый воздух протекает через обратный клапан 28 и через блок 38 осушителя воздуха. Масло, влага и другие загрязнители, накопленные в блоке 38 осушителя воздуха на этапе загрузки, собираются очищенным сжатым воздухом и благодаря открытому разгрузочному клапанному блоку 22 вытекают через выпускное отверстие 44.
Внешний компрессор может снова загружаться за счет переключения первого клапанного блока 12 в его стабильное состояние. Когда второй клапанный блок 18 переключается назад в стабильное состояние, перед тем как первый клапанный блок 12 переключается назад, разгрузочный клапанный блок 22 становится заблокированным в его реальном рабочем состоянии. В частности, разгрузочный клапанный блок 22 может быть заблокирован в открытом состоянии. Переключение назад первого клапанного блока 12 сбрасывает давление на проходном отверстии компрессора и может привести внешний компрессор к прежнему состоянию загрузки. Внешний компрессор вырабатывает горячий сжатый воздух, который протекает в устройство 32 подачи сжатого воздуха через впускное отверстие 40. Однако выработанный горячий сжатый воздух непосредственно высасывается через открытый разгрузочный клапанный блок 22, нагревая в то же время питающую линию 24 и выпускное отверстие 44. Это может предотвратить замерзание питающей линии 24 и/или выпускного отверстия 44 вследствие образования конденсата, который может выпадать или оставаться внутри выпускного отверстия 44 и/или питающей линии 24. Непосредственное высасывание горячего сжатого воздуха может называться этапом нагревания.
Этап нагрева можно включать в зависимости от температуры. Например, этап нагрева может включаться, когда температура на выпускном отверстии 44 и/или питающей линии 24 находится ниже регулируемого предельного значения Tmin. Возможно снабжение выпускного отверстия 44 и/или питающей линии 24 датчиками температуры для ее измерения. Датчики температуры могут быть соединены с блоком 30 управления, который может корректировать предельное значение.
max
max
Этап нагрева можно осуществлять по времени. Например, этап нагрева может включаться тогда, когда с момента окончания последнего этапа нагрева и/или использования выпускного отверстия 44 на этапе восстановления прошло установленное время t. Возможна установка времени t в зависимости от измеренной температуры.
Этап восстановления может время от времени прерываться этапом нагрева, чтобы снова нагреть выпускное отверстие 44 и/или питающую линию. Интервал прерывания может управляться блоком 30 управления на основе времени и/или значений температуры.
На фиг. 2 схематично показан способ работы устройства подачи сжатого воздуха. Способ 10 включает в себя этап 100 «создания высокого давления на управляющем отверстии компрессора», который может быть первым и выполняться, например, посредством переключения первого клапанного блока в его нестабильное рабочее состояние. Следующий этап 102 «открытия разгрузочного клапанного блока» может быть вторым и выполняться, например, посредством переключения второго клапанного блока 18 в его нестабильное рабочее состояние, когда первый клапанный блок 12 уже был переключен. Однако первый и второй этапы могут выполняться или одновременно, или в различной последовательности. Следующий этап 104 «блокировки разгрузочного клапанного блока» может быть третьим и выполняться посредством переключения назад второго клапанного блока 18 в его стабильное состояние. Последний этап 106 «сбрасывания высокого давления на управляющем отверстии компрессора» может быть четвертым и выполняться посредством переключения назад первого клапанного блока 12 в его стабильное состояние.
Список ссылочных позиций:
10 способ
12 первый клапанный блок
14 управляющее отверстие компрессора
16 линия управления компрессором
18 второй клапанный блок
20 линия рекуперации
22 разгрузочный клапанный блок
24 питающая линия
26 управляющее отверстие
28 обратный клапан
30 блок управления
32 устройство для подачи сжатого воздуха
34 добавочный дроссель
36 соединительная линия
38 блок осушителя воздуха
40 впускное отверстие
42 дополнительное впускное отверстие
44 выпускное отверстие
46 дополнительный обратный клапан
48 линия подвода
50 отводная линия
52 первая точка ответвления
54 вторая точка ответвления
56 третья точка ответвления
58 CAN порт
100 создание высокого давления на управляющем отверстии компрессора
102 открывание разгрузочного клапанного блока
104 блокирование разгрузочного клапанного блока
106 сброс давления на проходном отверстии компрессора.