УСТРОЙСТВО ФИЛЬТРАЦИИ И ПРИМЕНЕНИЕ ЭТОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ И СБОРА ТОРМОЗНОЙ ПЫЛИ
FILTRATION DEVICE AND USE OF THIS DEVICE FOR SEPARATION AND COLLECTION OF BRAKE DUST

Область техники
Изобретение относится к устройствам для отделения загрязняющих элементов, образующихся во время торможения, как правило, при воздействии колодки на тормозной диск, вращающийся вокруг оси. В частности, изобретение предназначено для отделения пыли и воды, чтобы сделать тормозной узел не загрязняющим окружающую среду во время торможения дорожного транспортного средства (например, автомобиля, грузовика, мотоцикла) или рельсового транспортного средства (поезда, трамвая, метропоезда).
Уровень техники
Как известно, существует потребность в обработке частиц и пыли, появляющихся в результате истирания фрикционных тормозных систем. Сначала частицы и пыль улавливаются посредством всасывания, как описано, например, в документе DE 42 40 873 C2 или в документе FR 3 046 644, а затем поток фильтруют о фильтрующую стенку/мембрану.
Из документа DE 20 2008 009 717 U1 известно улавливание и задержание частиц и пыли в фильтрующем средстве, сечение которого имеет, например, U-образную форму, при этом указанное фильтрующее средство установлено как можно ближе к тормозному суппорту.
Однако эти системы не отличаются долгосрочной эффективностью. Когда фильтрующее средство находится слишком близко к зоне торможения, температуры могут доходить до 600°С, что ограничивает выбор фильтрующего средства и снижает эффективность уменьшения загрязняющих веществ.
Кроме того, улавливаемые частицы и пыль часто образуют разнородную смесь, в частности, если присутствует также вода. Насыщение фильтрующей мембраны жидкостью приводит, например, к преждевременному засорению.
В документах US 3418789 и US 3980457 описаны устройства для контура сжатого воздуха, которые засоряются очень быстро, если их используют для обработки такой разнородной смеси.
Следовательно, существует потребность в надежных решениях, которые обеспечивают хороший компромисс между эффективностью и адаптацией к всевозможным типам отделяемых частиц и пыли в течение всего срока службы устройства для разделения.
Раскрытие изобретения
Изобретение направлено на устранение одного или нескольких вышеупомянутых недостатков и создание устройства фильтрации, которое является более эффективным при отделении загрязнителей, подходящим способом, из смеси, собираемой в зоне торможения.
Первым объектом изобретения является устройство фильтрации тормозной пыли и частиц, выполненное с возможностью сбора пыли и частиц, производимых одной или несколькими колодками тормозного узла, и содержащее:
- корпус, имеющий впуск для входа воздушного потока, содержащего тормозную пыль и частицы, и выпуск для удаления очищенного воздуха, и
- отделяющие средства для задерживания пыли и частиц,
характеризующееся тем, что отделяющие средства включают в себя
- первый отделяющий блок, расположенный в корпусе, способный отделять пыль и частицы и содержащий фильтрующий элемент, который оснащен фильтрующим средством и ограничивает впускную зону, сообщающуюся с впуском, и выпускную зону, сообщающуюся с выпуском, при этом впускная зона также сообщается с нижней ступенью, расположенной ниже первого отделяющего блока, а воздух предпочтительно центростремительно циркулирует через фильтрующее средство, достигая выпускной зоны,
- второй отделяющий блок, расположенный в нижней ступени, способный отделять воду от падающих из впускной зоны пыли и частиц, при этом второй отделяющий блок выполнен с возможностью фильтрации воды посредством задерживания пыли и частиц, предпочтительно посредством центростремительной фильтрации.
Это позволяет собирать воду в нижней ступени, которая смещена (находится ниже) относительно линий необработанного воздушного потока, поступающего во внутренний объем корпуса. Впуск может быть выполнен и расположен так, чтобы направлять и, возможно, ускорять поступающий воздушный поток, и может быть дополнен направляющими элементами и/или отклоняющими стенками, установленными внутри корпуса. Добавление на уровне воздушного впуска деталей или рельефных элементов, которые образуют сужение сечения, позволяет повышать скорость текучей среды, как в циклонной технологии.
Как правило, нижняя ступень соответствует нижней части корпуса, например, нижней части чаши корпуса.
Первый отделяющий блок может быть расположен над вторым отделяющим блоком во внутреннем объеме корпуса.
Этот тип конфигурации позволяет объединить три эффекта, которые предпочтительно сочетаются в устройстве:
- циркуляцию, которая может быть быстрой для воздуха, который должен просто достигать выпускной зоны (как правило, центральной), прежде чем выйти из корпуса, что ограничивает потерю напора,
- использование силы тяжести для естественного выпадения в нижнюю ступень пыли и частиц, проходящих/прошедших с впускной стороны, как правило, на периферии первого отделяющего блока,
- сбор воды со стороны дна, чтобы ограничить помехи для циркуляции воздуха рядом с первым отделяющим блоком, что позволяет собирать капли воды как во время фаз питания устройства, так и в фазах остановки, в случае необходимости, с открыванием клапана, если вода тоже находится со стороны выпускной зоны.
Устройство фильтрации может быть компактным без использования промежуточных трубок между отделяющими блоками. Компактность по высоте позволяет снизить ограничение по требуемому зазору для снятия крышки с корпуса (например, посредством отвинчивания) и для извлечения конструкции отделяющих средств в виде картриджа, устанавливаемого в виде единого блока во внутреннем объеме корпуса. Это облегчает операции обслуживания при замене картриджа.
Согласно одной из особенностей, отделяющие средства связаны между собой посредством расположения первого отделяющего блока над вторым отделяющим блоком, образуя фильтрующий картридж, устанавливаемый в виде единого целого во внутреннем объеме корпуса.
В качестве варианта, картридж дополнительно содержит задерживающий колпак, накрывающий второй отделяющий блок и содержащий:
- по меньшей мере один первый направляющий элемент (называемый верхним), предпочтительно образующий в основном кольцевой наружный край задерживающего колпака, для направления радиально внутрь пыли и частиц, падающих из участка впускной зоны, окружающей первый отделяющий блок,
- по меньшей мере один второй направляющий элемент (называемый нижним и находящийся ниже первого направляющего элемента), предпочтительно образующий опускающийся скат, для направлять радиально наружу пыли и частиц, направляемых по меньшей мере первым направляющим элементом.
Предпочтительно выпускная зона расположена под съемной крышкой, содержащей выпуск и/или включающей в себя полое внутреннее пространство, ограниченное кольцевым фильтрующим средством первого отдельного блока.
Второй отделяющий блок образует перегородку в нижней ступени для обеспечения скапливания чистой воды в собирающем отсеке, отделенном от места, где скапливается (загрязнители) пыль и частицы.
Согласно одной из особенностей, в корпусе предусмотрено дно, которое позволяет удалять чистую воду и которое имеет скат, облегчающий стекание капель воды из грязной зоны в чистую зону, при этом собирающий отсек имеет сливное отверстие, расположенное в нижней точке этого дна. В качестве варианта, дно является конусным или частично конусным, образуя такой скат, опускающийся к центральному положению, соответствующему собирающему отсеку или впуску в этот отсек.
Согласно одной из особенностей, в нижней ступени предусмотрены магнитные средства для сбора металлических пыли и частиц (включающих в себя черный металл). Магнитные средства могут включать в себя одну или несколько изогнутых полосок, образующих внутреннюю вогнутую поверхность напротив фильтрующей стенки второго отделяющего блока. Как правило, магнитные средства образованы одним или несколькими постоянными магнитами.
В целом, второй отделяющий блок содержит один или несколько магнитных элементов, которые:
- приспособленных для притягивания пыли;
- образуют всю или часть стенки, ограничивающей внутри емкость для улавливания/сбора пыли; и
- в качестве варианта расположены напротив наружной стороны фильтрующего материала, который является проницаемым, предпочтительно фетром или другим волокнистым материалом.
Согласно одной из особенностей, фильтрующее средство является кольцевым и расположено вокруг продольной оси, которая может соответствовать вертикальной оси. Обычно предусмотрено предварительное отделение посредством стенки предварительно отделяющего элемента. Как правило, эта стенка является трубчатой и расположена во впускной зоне вокруг отделяющего блока.
Понятно, что предварительно отделяющий элемент, трубчатый или частично трубчатый вокруг продольной оси, может включать в себя деталь, которая является проницаемой для воздушного потока, содержащего мелкие частицы/примеси и воду, и позволяет части воздушного потока проходить между впуском и приемной стороной (как правило, наружной стороной) фильтрующего средства, не огибая предварительно отделяющего элемента по его осевым концевым краям. Например, стенка предварительно отделяющего элемента является жесткой и перфорированной, что делает предварительно отделяющий элемент проницаемым, чтобы впускать воздушный поток в центростремительных направлениях (распределенных по окружности изогнутой стенки, причем эта стенка окружает/перекрывает (радиально) снаружи, как правило, более трети наружной стороны фильтрующего средства). Следовательно, воздух, может проходить центростремительно непосредственно от внутренней стороны стенки предварительно отделяющего элемента до наружной стороны фильтрующего средства.
Предпочтительно эта стенка имеет отверстия, ограничивающие узкие проходы, и образует препятствие, ограничивающее центростремительную циркуляцию, чтобы поддерживать соответствующее распределение между центростремительным потоком (разделяемым на прерывистые линии потока в соответствии с распределением узких проходов) и непрерывным воздушным потоком вдоль тангенциальных линий потока вокруг отделяющего блока и вдоль стенки корпуса.
Система может быть простой и эффективной для отделения жидких частиц (воды). Линии потока для газа являются сильно изогнутыми и сходятся к продольной оси в соответствии с центростремительной циркуляцией газового потока только после отклонения через проходы предварительно отделяющего элемента, что значительно отличается от пути тяжелых пыли/частиц и капель воды, которые перемещаются в наружном направлении под действием впускной скорости поступающего воздуха и наведенной центробежной силы. Это позволяет минимизировать потери напора, связанные с фильтрацией, производимой первым отделяющим блоком.
Фильтрующий элемент в качестве варианта может быть выполнен в виде картриджа, извлекаемого из корпуса. Кольцевое фильтрующее средство может представлять собой плиссированную бумагу, что обеспечивает увеличение площади средства, повышает эффективность фильтрации и увеличивает срок службы средства.
В качестве варианта фильтрующее средство включает в себя или представляет собой кольцевой бумажный блок фильтрации воздуха, который может быть относительно жестким. Это средство может проходить между двумя литыми фланцами (каждый из пластика, как правило, без металла), образующими концевые колпачки.
Предпочтительно, впуск корпуса может быть ориентирован тангенциально, т. е. открытым в направлении, проходящем от выпускной зоны, и тангенциально/параллельно к боковой стенке корпуса, окружающей впускную зону. Если впуск включает в себя участок канала, сопрягающийся с боковой стенкой корпуса, общее направление этого участка может быть горизонтальным или наклоненным вниз или вверх, например, перпендикулярным или под углом, составляющим 70-90°, относительно продольной оси фильтрующего средства. Эффект ускорения может быть получен, если наклон позволяет уменьшить проходное сечение.
Согласно одной из особенностей, фильтрующее средство фильтрующего элемента является проницаемым для воды.
Вода может скапливаться во внутренней собирающей зоне, ограниченной фильтрующим элементом (в так называемой верхней ступени устройства).
В качестве варианта, предусмотрен собирающий воду отсек в нижней ступени, при этом устройство фильтрации имеет канал удаления воды из выпускной зоны в этот собирающий отсек.
Согласно одной из особенностей, устройство фильтрации содержит собирающий отсек для отделенной воды, расположенный в нижней ступени. Предпочтительно, устройство фильтрации содержит также средства удаления воды, выполненные с возможностью выборочного протекания воды из выпускной зоны в этот собирающий отсек и/или удаления отделенной воды, скопившейся в собирающем отсеке, за пределы устройства. Это позволяет накапливать чистую воду в специальном отсеке. Кроме того, средства удаления предусмотрены в зоне, находящейся сзади (на выпуске) фильтрующего средства, т.е. в чистой зоне. Это позволяет устранить риск блокировки таких средств удаления твердой пылью или частицами.
Согласно отличительному признаку, средства удаления воды:
- выполнены с возможностью удаления воды вниз, в частности, в направлении действия силы тяжести, и
- выполнены отдельно от выпуска удаления очищенного воздуха.
Например, средства удаления воды содержат:
- сливное отверстие для опорожнения собирающего отсека, и
- запорный клапан, называемый первым запорным клапаном, способным перемещаться между положением, закрывающим сливное отверстие и положением открывающим сливное отверстие.
Согласно одному из вариантов работы, такой клапан может автоматически перемещаться в положение слива, когда перестает вращаться диск тормозного механизма. Это перемещение может соответствовать возврату клапана в положение по умолчанию в отсутствие всасывания собирающим устройством, связанным с тормозом, или в отсутствие другого типа разности давления, обеспечивающего прохождение воздуха через первый отделяющий блок. Это относится, например, к случаю остановки транспортного или другого средства, оснащенного тормозным узлом.
Разрежение, как правило, со стороны выпуска, позволяет закрыть клапан или другую подвижную часть средств удаления. Такой клапан (называемый вторым клапаном в качестве варианта, в котором первый клапан предназначен для опорожнения собирающего отсека) позволяет, например, изолировать друг от друга:
- собирающий отсек, и
- выпускную зону, где отфильтрованный воздух проходит к выпуску.
Таким образом, средства удаления воды могут содержать второй клапан, выполненный с возможностью обеспечения сообщения выпускной зоны с центральным внутренним объемом, окруженным фильтрующим средством второго отделяющего блока, в открытой конфигурации второго клапана.
Предпочтительно поток воды появляется просто за счет силы тяжести, когда средства удаления воды находятся в открытом состоянии.
Каждый из материалов для фильтрации может пропускать воду. Понятно, что отделяющие средства устройства могут иметь конфигурацию с выпуском, расположенным над фильтрующим средством противоположно от нижней ступени, и по меньшей мере с одной перекрывающей и/или отклоняющей стенкой, которая направляет воду вниз. При наличии такой стенки и при нижнем положении собирающего отсека устройство позволяет удалять излишек капель воды в зону, удаленную относительно главного потока прохождения воздуха.
Между боковой стенкой корпуса и наружной стороной кольцевого фильтрующего средства может быть установлен предварительно отделяющий элемент для ограничения прохождения воды в фильтрующее средство первого отделяющего блока.
Согласно одной из особенностей, такой предварительно отделяющий элемент используется в сочетании с циклонным эффектом, т.е. с быстрым вращением поступающего воздушного потока, содержащего пыль и частицы. Действительно, тяжелые частицы уносятся далеко от продольной оси, проходя через полое пространство кольцевого фильтрующего средства, и могут падать в нижнюю ступень без необходимости фильтрации.
В дальнейшем тяжелая пыль или частицы следует понимать как пыль или частицы относительно большого размера, быстро падающие под действием силы тяжести. Использование тангенциального ускорения вокруг по существу вертикальной оси позволяет создавать центробежную силу, которая способствует увеличению размера за счет агломерации пыли, выталкиваемой наружу, с одной стороны, и облегчает гравитационное падение этой пыли, с другой стороны, даже во время работы фильтра.
Предварительно отделяющий элемент может представлять собой деталь или вкладыш, образующий отражатель для крупных частиц пыли. Среди не ограничительных примеров конструкции предварительно отделяющего элемента можно отметить:
- наличие ребер, проходящих по существу на такой же высоте, что и высота фильтрующего средства первого отделяющего блока (или на более значительной высоте), со сплошным/воздухонепроницаемым участком, например, в виде гладкого участка наружной поверхности напротив воздушного впуска,
- наличие нескольких ребер, распределенных по меньшей мере на двух уровнях высоты,
- наличие ребер только на части высоты детали или вкладыша, при этом верхняя часть может быть сплошной и, как правило, гладкой,
- наличие по меньшей мере одного спиралевидного ребра, выступающего радиально наружу, чтобы направлять пыль и частицы в сторону дна корпуса,
- наличие перфорации в цилиндрическом корпусе, например, круглой, прямоугольной, продолговатой или любой другой формы, ограничивающей размеры перфорации (например, менее 4 или 5 мм для наибольшего размера отверстия).
В качестве варианта, ориентация ребер отличается от тангенциальной ориентации, но ориентация изменена менее чем на 90° так, чтобы каждый наружный край ребра был смещен назад (по направлению тангенциальной циркуляции) относительно внутреннего края этого же ребра. При таком расположении ребер доступ снаружи к проходам между двумя смежными ребрами ориентирован в направлении, противоположном к направлению тангенциальной циркуляции воздушного потока, поступающего в корпус. Ребра ограничивают между собой узкие проходные щели, благодаря чему линии потока, проходящие через предварительно отделяющий элемент (между смежными ребрами), оказываются изогнутыми, образуя четко выраженный угол изгиба, при этом угол на кромке изгиба или эквивалентный угол составляет, например, от 30 до 90°, предпочтительно от 45 до 85°.
Нижняя ступень может образовать пылеулавливатель и ограничена, например, деталью, образующей колпак, имеющий усеченный конусный или выпуклый участок, расширяющийся радиально наружу с осевым удалением относительно первого отделяющего блока. Усеченный конусный участок имеет одно или несколько отверстий и проходит вокруг участка центрального канала, который может служить герметичным (по отношению к впускной зоне) гидравлическим соединением между выпускной зоной и собирающим отсеком.
В целом, понятно, что устройство позволяет удалять излишек капель воды вниз и нижняя ступень может образовывать одновременно емкость для пыли, например, улавливаемой магнитными средствами, и собирающий отсек для подлежащей опорожнению воды.
В нижней ступени может быть предусмотрен пылезащитный барьерный элемент, например, для обеспечения разделения между емкостью для пыли и собирающим воду отсеком.
Барьерный элемент может иметь кольцевую форму и ограничивает внутри центральный внутренний объем нижней ступени.
Согласно варианту выполнения, второй отделяющий воду блок образует нижний конец устройства фильтрации и содержит собирающий отсек, при этом емкость для сбора пыли, выполненная в нижней ступени, отделена от собирающего отсека пылезащитным барьерным элементом, предпочтительно имеющим трубчатую форму. Трубчатый барьерный элемент может быть дополнен дополнительным фильтрующим элементом, например, расположенным на дне собирающего отсека, где находится сливной проход. Такой дополнительный фильтрующий элемент, в качестве варианта выполненный на основе фетра, обеспечивает надежность: в окружающую среду удаляется очень чистая вода.
Как правило, клапан сливного вентиля является подвижным и может принимать закрытое положение, в частности, когда в нижней ступени присутствует разрежение. Такое закрытое положение позволяет избежать смешивания с потоком, проходящим в сторону выпуска, в частности, в условиях работы без воды в собирающем отсеке.
В различных вариантах выполнения заявленное устройство фильтрации может дополнительно иметь один или несколько следующих признаков:
- фильтрующее средство проходит между двумя литыми фланцами, образующими концевые колпачки,
- как правило, фланцы выполнены отдельно от предварительно отделяющего элемента, при этом так называемый нижний фланец фильтрующего элемента может опираться напрямую (в осевом направлении) на верхнюю сторону поперечного основания предварительно отделяющего элемента,
- впуск сообщается внутри с областью впускной зоны, находящейся или ограниченной (предпочтительно полностью находящейся) в осевом направлении между верхним фланцем и нижним фланцем,
- собирающий отсек содержит центральный внутренний объем, ограниченный барьерным элементом второго отделяющего блока, и, возможно, нижележащий объем, сообщающийся с центральным внутренним объемом через проход, образованный в нижней стенке корпуса или в кольцевом кронштейне барьерного элемента, герметично соединенном с нижним краем барьерного элемента,
- фильтрующее средство первого отделяющего блока выполнено с возможностью задерживать легкую пыль, в частности, с низким содержанием металла или без металла,
- первый отделяющий блок содержит предварительно отделяющий элемент, расположенный во впускной зоне и окружающий фильтрующее средство, образуя перфорированный или ажурный кольцевой отражатель, проницаемый для легкой пыли, при этом наружная сторона кольцевого отражателя приспособлена для направления в сторону нижней ступени тяжелых продуктов, менее летучих, чем легкая пыль, в частности, тяжелую пыль, содержащую металл, и жидкие капли.
- впуск содержит тангенциальный выход во внутренний объем корпуса, и предварительно отделяющий элемент не имеет сквозных отверстий в участке, смежном с впуском,
- наружная сторона кольцевого отражателя приспособлена для направления (например, с удлиненными рельефными элементами в окружном направлении) в тангенциальном направлении и образует кромки изгиба для линий потока, переносящих воздух из впускной зоны в выпускную зону,
- второй отделяющий блок содержит или окружен одним или несколькими магнитными элементами,
- один или несколько магнитных элементов выполнены с возможностью притягивать пыль и частицы, задерживая их ниже впуска, и предпочтительно ниже первого отделяющего блока,
- один или несколько магнитных элементов образуют всю или часть стенки, ограничивающей внутри емкость для сбора пыли,
- один или несколько магнитных элементов расположены напротив наружной стороны фильтрующего материала, предпочтительно фетра проницаемого для воды.
- первый отделяющий блок содержит фильтрующее средство для фильтрации воздуха, содержащее бумагу,
- второй отделяющий блок содержит фильтрующий волокнистый материал проницаемый для воды, при этом бумага для фильтрации воздуха предпочтительно является более жесткой, чем волокнистый материал,
- в качестве варианта, первый отделяющий блок и второй отделяющий блок используют один и тот же общий фильтрующий элемент, расположенный, например, вокруг собирающего воду отсека и вокруг выпускной зоны,
- второй клапан установлен в нижнем центральном отверстии первого отделяющего блока,
- отделяющие средства содержит задерживающий колпак, накрывающий второй отделяющий блок и образующий границу раздела между кольцевой частью впускной зоны, окружающей первый отделяющий блок, и нижней ступенью,
- задерживающий колпак имеет наружный кольцевой край, дистальный относительно центральной оси фильтрующего средства, при этом наружный кольцевой край предпочтительно находится рядом или соприкасается с наружной боковой стенкой корпуса, и центральную часть, ограничивающую осевое отверстие приспособленную для крепления к первому отделяющему блоку и/или второму отделяющему блоку,
- между центральной частью и наружным кольцевым краем предусмотрены одно или несколько отверстий, при этом задерживающий колпак имеет верхнюю сторону, наклоненную вниз по направлению к одному или нескольким отверстиям, проходящим от центральной части,
- задерживающий колпак имеет, предпочтительно усеченный конусный радиальный участок, образующий наклонную верхнюю сторону и расположенный между наружным кольцевым краем и центральной частью,
- емкость для улавливания пыли и частиц ограничена (в нижней ступени) между радиальным участком задерживающего колпака и нижней стенкой корпуса, причем эта нижняя стенка предпочтительно наклонена по направлению к центральной нижней точки нижней ступени,
- один или несколько магнитных элементов расположены рядом с нижней стенкой корпуса и/или смежно с боковой стенкой корпуса, ограничивая внутренний объем в корпусе, в котором полностью расположены отделяющие средства.
Другим объектом изобретения является тормозной узел, который не загрязняет окружающую среду, в частности, исключает выброс в атмосферу частиц или пыли.
В частности, тормозной узел, не загрязняющий окружающую среду, предпочтительно содержит:
- устройство фильтрации,
- тормозной суппорт,
- тормозной диск, вращающийся вокруг оси,
- по меньшей мере две подвижные колодки, способные прижиматься к тормозному диску для торможения под действием прижимного усилия, создаваемого суппортом, при этом колодки содержат фрикционный материал, способный выделять частицы во время результате истирания,
- собирающее устройство, по меньшей мере частично расположенное рядом с тормозным суппортом и содержащее по меньшей мере один впуск, и соединительный элемент, который соединен с выпуском собирающего устройства и сообщающийся с впуском устройства фильтрации.
Согласно одной из особенностей, собирающее устройство имеет всасывающие средства, расположенные по меньшей мере частично рядом с тормозным суппортом так, что каждый впуск собирающего устройства образован зоной всасывания, расположенной рядом с каждой колодкой и ограниченной отражателем.
Другим объектом изобретения является применение устройства фильтрации в транспортном средстве или подвижном составе, характеризующееся тем, что впуск, выполненный в корпусе, образует трубку, на которой закреплен соединительный элемент, предпочтительно шланг, для соединения с собирающим тормозную пыль устройством, при этом корпус устройства фильтрации прикреплен к стойке амортизатора подвески посредством крепежных средств.
Другим объектом изобретения является применение устройства фильтрации в транспортном средстве или подвижном составе, характеризующееся тем, что нижняя ступень устройства фильтрации приспособлена для удерживания тормозной пыли и частиц вокруг второго отделяющего блока и под удерживающим колпаком, вставленным в корпус (предпочтительно вставленным под первым отделяющим блоком).
Другим объектом изобретения является применение устройства фильтрации в транспортном средстве или подвижном составе, образующим тормозную пыль и частицы, характеризующееся тем, что в нижней ступени расположен один или несколько магнитных элементов для притягивания и удержания тормозной пыли и частиц в нижней ступени.
Магнитное притягивание ограничивает риск подъема (например, в случае толчка), пыли, в частности, тяжелой пыли, содержащей металлы, на тот же уровень высоты, на котором находится первый отделяющий блок.
Другие особенности и преимущества изобретения будут более очевидны из последующего описания нескольких вариантов выполнения, представленных в качестве примеров со ссылками на приложенные чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 - фильтрующее устройство согласно варианту осуществления изобретения, вид в продольном разрезе;
на фиг. 2 - первый отделяющий блок фильтра согласно изобретению с направляющей деталью для направления поступающего в фильтр воздушного потока и предварительным отделяющим элементом, имеющим сплошной участок, выполненный напротив направляющей детали;
на фиг. 3 - первый отделяющий блок по фиг. 2, вид в перспективе в разрезе;
на фиг. 4 - чаша, образующая компонент корпуса фильтра по фиг. 1, вид в перспективе;
на фиг. 5 - деталь, образующая задерживающий колпак, выполненный с возможностью ограничивать нижнюю ступень в корпусе, где улавливается пыль;
на фиг. 6 - второй отделяющий блок и его размещение под первым отделяющим блоком, в коаксиальном положении относительно периферийного кольцевого расположения магнитных элементов, вид в вертикальном разрезе;
на фиг. 7 - пример использования фильтрующего устройства по фиг. 1, в тормозном узле, имеющем функцию всасывания тормозной пыли.
Осуществление изобретения
На различных фигурах идентичные или аналогичные элементы имеют одинаковые ссылочные обозначения.
Показанное на фиг. 1 и 7 устройство 1 фильтрации приспособлено для отделения и сбора частиц и пыли, создаваемых колодками 72а, 72b тормозного узла 7. Устройство или фильтр 1 содержит корпус 2, имеющий верхнюю стенку и нижнюю стенку.
Как показано на фиг. 7, корпус 2 разъемно соединен с одним или, возможно, несколькими трубопроводами контура подачи воздуха, содержащего тормозную пыль. Этот контур соединен с собирающим устройством 100, принадлежащим к тормозному узлу 7. В этом случае собирающее устройство 100 содержит всасывающие средства, расположенные по меньшей мере частично вблизи тормозного суппорта 71, связанного с тормозным диском D, при этом каждый впуск собирающего устройства 100 образован зоной всасывания, находящейся вблизи каждой колодки 72а, 72b, которая вступает в контакт с тормозным диском D. Впуск собирающего устройства 100 может быть ограничен отражателем, как описано, например, в документе FR 3 046 644.
Впуск 3, выполненный в корпусе 2, может образовать трубку С3, на которой закреплен соединительный элемент 13, в этом случае шланг, для соединения с собирающим устройством 100. Шланг в качестве варианта выполнен раздвоенным на две ветви 13а, 13b для обеспечения сбора пыли, поступающей из зон трения, соответствующих двум колодкам 72а, 72b.
Корпус 2 может быть выполнен за одно целое с компонентом, установленным в нижней части транспортного средства или подвижного состава, оснащенного тормозным узлом 7. В представленном примере корпус 2 соединен посредством крепежных средств 92 (возможно через винты/болты) со стойкой 91 амортизатора 90 подвески.
Как показано в продольном разрезе на фиг. 1, корпус 2 содержит наружную боковую стенку 2b, проходящую от нижней стенки 2а до верхней стенки корпуса 2. Нижняя стенка 2а образует нижний конец Е1 с отверстием 200, обеспечивающим слив воды за счет силы тяжести.
Корпус 2 фильтра 1 может иметь по существу трубчатую форму вокруг центральной оси. В не ограничительном примере, представленном на фигурах, нижняя стенка 2а корпуса 2 образована или является частью чаши 50, как правило, из металла или пластика. Эта чаша 50 опционально может представлять собой стационарную часть в представленном примере.
Остальная часть корпуса 2 разъемно прикреплена к этой чаше 50 для герметичного закрытия отверстия 50b чаши 50. В этом случае верхняя стенка образована крышкой 2с, которая герметично соединена с чашей 50, в этом случае посредством завинчивания. На крышке 2с может быть выполнена охватываемая резьба для взаимодействия с охватывающей резьбой 2d, выполненной в верхнем конце боковой стенки 2b. Верхнее отверстие образовано в этой крышке 2с трубкой. На фигуре видно, что корпус 2 имеет выпуск 4, который может находиться противоположно к нижней стенке 2а. Вариант выполнения, показанный на фиг. 1, с центральной трубкой, образующей этот выпуск 4, представлен лишь в качестве не ограничительного примера.
В вариантах выполнения крышка 2с может иметь сплюснутую форму, а не форму купола. Кроме того, выпуск 4 может соответствовать отверстию, которое может непосредственно образовать внутренний проход для турбины. Например, чаша 50 или аналогичный компонент корпуса может быть закрыт электрической турбиной.
Корпус 2 может быть образован или может быть соединен со ступенью отделения воды, предпочтительно в виде нижней ступени 8. Ступень отделения воды может быть смещена вниз относительно внутренней зоны корпуса, находящейся на том же уровне, что и впуск 3. Ступень фильтрации воздуха может быть образована в этой внутренней зоне, которая, как правило, находится по меньшей мере в верхней части корпуса 2 на расстоянии от нижней стенки 2а.
Как показано на фиг. 1 и 4, крышка 2с может иметь выпуск 4, тогда как впуск 3 выполнен на чаше 50 или на боковой стенке 2b корпуса 2. На фиг. 4 представлен случай чаши 50, выполненной в виде единой детали, включающей в себя нижнюю стенку 2а, от которой отходит вверх кольцевая боковая стенка 2b.
В частности, чаша 50 ограничивает емкость R8 для пыли и дополнительно содержит собирающий отсек СС, где может скапливаться вода W при условии герметичного закрывания отверстия 200. Этот собирающий отсек СС и емкость R8 присутствуют со стороны нижней ступени 8 (ступень отделения воды). Высота чаши 50 превышает, например, 50 или 60 мм и предпочтительно превышает высоту крышки 2с. Ступень отделения воды может иметь высоту, по меньшей мере равную 25 или 30 мм, и, как правило, встроена в чашу 50.
В этом примере чаша 50 образует всю или часть камеры для размещения фильтрующего элемента 5 первого отделяющего блока 10, показанного на фиг. 1, 2 и 3. Камера для фильтрующего элемента 5 расположена на расстоянии в осевом направлении от нижней стенки 2а.
Верхний конец 50а чаши 50 является кольцевым. Такую чашу 50 можно удерживать в руке, при этом наружный диаметр или эквивалентный размер боковой стенки 2b, как правило, меньше 15 см. В качестве варианта, крышка 2с может располагаться в основном над фильтрующим элементом 5.
В этом случае боковая стенка 2b корпуса образована только чашей 50. Согласно другому варианту выполнения, можно также предусмотреть промежуточный компонент корпуса (не показан), который расположен вокруг центральной оси между открытыми осевыми концами, соответственно верхним и нижним, при этом компонент корпуса имеет в основном цилиндрическую боковую стенку или боковую стенку другой соответствующей формы, которая образует всю или часть камеры для размещения фильтрующего элемента 5. В этом случае крышка 2с закреплена на верхнем конце промежуточного компонента корпуса, тогда как чашу или аналогичную емкость/дно крепят на нижнем конце промежуточного компонента. В этом случае промежуточный компонент корпуса образует переходник для соединения чаши с крышкой 2с.
Предпочтительно используют крышку 2с, которую разъемно крепят, чтобы можно было заменять по меньшей мере фильтрующий элемент 5.
Кроме того, в корпусе 2 предусмотрено размещение разделяющего элемента 9, в этом случае выполненного с возможностью герметичной посадки сверху боковой стенки 2b, как правило, через кольцевую прокладку J1. В верхнем конце 50а может быть выполнена кольцевая канавка G, показанный на фиг. 4. В этой кольцевой канавке G может находиться зона завинчивания в виде охватывающей резьбы 2d, тогда как прокладка J1 опирается в радиальном направлении на кольцевой выступ 53, ограничивающий внутреннюю сторону кольцевой канавки G.
Разделяющий элемент 9 обычно имеет плоскую и кольцевую форму со сквозным отверстием 9а. Сквозное отверстие 9а, в этом случае центральное/центрованное по оси корпуса 2 и продольной оси Х фильтрующего средства 6 фильтрующего элемента 5, обеспечивает сообщение между выпуском 4 и полым внутренним пространством 6с фильтрующего элемента 5. Разделяющий элемент 9 удерживается в положении в осевом направлении между двумя противоположными упорными зонами 9b, 20b, каждая из которых образует, как правило, кольцевую опору. Первая осевая упорная зона 9b кольцевой формы образована за счет контакта с крышкой 2с, в этом случае с радиальным сечением S2, близким к резьбовой части крышки 2с. Это радиальное сечение S2 находится в осевом направлении напротив внутреннего бортика боковой стенки 2b, который образует осевую упорную зону 20b, поддерживая снизу разделяющий элемент 9.
Как показано на фиг. 1 и 3, фильтрующий элемент 5 (образующий фильтрующую вкладыш) содержит фильтрующее средство 6, первый фланец, называемый в дальнейшем нижним фланцем 51, второй фланец, называемый в дальнейшем верхним фланцем 52, и внутренний продольный компонент Т, который расположен между нижним фланцем 51 и верхним фланцем 52. Продольный компонент Т, в этом случае в виде перфорированной трубки, может обеспечивать жесткость фильтрующего элемента 5. Предпочтительно фильтрующее средство 6 расположено вокруг своей продольной оси Х, которая может соответствовать центральной оси для устройства 1 фильтрации.
Фильтрующее средство 6, например, из бумаги или подобного материала, предназначено для фильтрации воздуха. Это фильтрующее средство 6 может быть плиссированным в виде звездочки для увеличения площади его наружной стороны 6а и облегчения фильтрации относительно мелких частиц.
В корпусе 2 фильтрующий элемент 5 образует вставку, расположенную в полости кольцевой стенки предварительно отделяющего элемента 40, при этом указанная кольцевая стенка образует отражающий элемент 45. Предпочтительно предварительно отделяющий элемент 40 является жестким и образует боковой кожух наподобие муфты вокруг наружной стороны 6а фильтрующего средства 6. Предварительно отделяющий элемент 40 и фильтрующий элемент 5 образуют первый отделяющий блок 10, установленный в корпусе 2. Этот первый отделяющий блок 10 установлен непосредственно под разделяющим элементом 9 в не ограничительном примере, представленном на фиг. 1.
Кольцевое фильтрующее средство 6 имеет наружную сторону 6а, расположенную на расстоянии от кольцевой стенки 45, и внутреннюю сторону 6b, контактирующую с вытянутым конструктивным элементом Т, например, только на уровне наружных ребер жесткости этого элемента Т.
Соответственно в верхнем фланце 52 и в нижнем фланце 51 предусмотрены два противоположных отверстия О1, О2. Полое внутреннее пространство 6с, ограниченное внутренней стороной 6b, образует выпускную зону Z2 по отношению к фильтрации, происходящей в центростремительном направлении. Кольцевой внутренний край разделяющего элемента 9 расположен вблизи верхнего выхода полого внутреннего пространства 6с, при этом отверстие О1 и отверстие 9а расположены в линию в осевом направлении и почти совпадают, обеспечивая восходящую циркуляцию воздуха, фильтруемого фильтрующим элементом 5, и его удаление из устройства 1 через выпуск 4, находящийся выше, чем разделяющий элемент 9. Сечение выпуска 4 может быть намного меньше сечения отверстия О1.
Расположение друг над другом разделяющего элемента 9 и верхнего фланца 52 с использованием промежуточной кольцевой прокладки J2 и с использованием прокладки J1 позволяет герметично изолировать выпускную зону Z2 от части впускной зоны Z1, образованной на периферии фильтрующего средства 6 (вблизи наружной стороны 6а). Эти прокладки J1 и J2 могут быть сжаты в радиальном и/или осевом направлении. Разумеется, можно применять и другие конфигурации, например, для ограничения числа прокладок или, возможно, для интегрирования в верхний фланец 52 уплотнительного элемента напротив боковой стенки 2b и взаимодействующего средства в положение упора под крышкой 2с.
Использование разделяющего элемента 9, отдельного от верхнего фланца 52, может быть предпочтительным для установки и крепления одного или нескольких направляющих элементов и/или отражающих стенок, установленных внутри в корпусе 2 на периферии первого отделяющего блока 10. В целом, для тангенциального выхода 3а воздушного впуска 3 для содержащего пыль F воздуха, могут быть выполнены направляющие детали 54 или рельефные элементы, которые образуют сужение сечения. Это позволяет повысить скорость текучей среды и получить линии потока, касательные к наружной боковой стенке 2b, как при циклонной технологии.
Кроме того, тангенциальный выход 3а представлен лишь в качестве варианта, в данном случае для получения соответствующего выхода в боковой стенке 2b. В вариантах выполнения можно предусмотреть по существу радиальный выход или другой выход, связанный с отражателем, чтобы отклонять воздушный поток к одной или нескольким наружным стенкам, напротив которых наиболее тяжелые твердые частицы и капли воды могут падать более или менее постепенно. Например, выход может находиться напротив соответствующего отражателя, чтобы отклонять поток примерно на 90° для обеспечения тангенциальной циркуляции вдоль наружной стенки напротив первого отделяющего блока 10.
В не ограничивающем примере, представленном на фиг. 1-3, можно отметить конструкцию с одной или несколькими направляющими деталями 54, выполненными в выступе 25 (выступ направлен наружу) боковой стенки 2b.
Выступ 25, показанный на фиг. 4 выполнен в верхней части боковой стенки 2b, например, в угловом секторе порядка 90°, 120° или 180° по отношению к оси устройства 1 (т. е. на четверти, трети или половине окружности верхней части боковой стенки 2b). Нижняя часть боковой стенки 2b может быть более ровной, например, с круглой окружностью. Нижний выход 3а впуска 3 выполнен на первом конце 25а этого выступа 25, в этом случае под кольцевой стенкой FG, образующей дно кольцевой канавки G. Выступ 25 позволяет сформировать вынесенный наружу направляющий канал 56 с кривизной, меньшей, чем у канала, проходящего заподлицо с предварительно отделяющим элементом 40.
Направляющая деталь 54 может содержать наружное ребро 55, параллельное продольной оси Х фильтрующего средства 6. Это ребро 55 образует препятствие в кольцевом пространстве вокруг первого отделяющего блока, что не позволяет частицам/пыли, уже прошедшим один оборот во впускной зоне Z1, продолжать вращаться вокруг первого отделяющего блока 10. Таким образом, такие частицы/пыль, встречающие это ребро 55, не могут смешиваться с потоком, заходящим через выход 3а.
В не ограничительном примере, показанном на фиг. 3, направляющая деталь или направляющие детали 54 могут ограничивать два прохода: наружный проход Р1, соответствующий направляющему каналу 56 для воздуха, выпускающего из выхода 3а, расположенного радиально снаружи направляющих деталей 54, и внутренний проход Р2 заподлицо с наружной стороной предварительно отделяющего элемента 40 с внутренней стороны и параллельно наружному проходу Р1. Внутренний проход Р2 служит для тангенциального прохождения частиц, уже совершивших по меньшей мере один оборот вокруг предварительно отделяющего элемента 40 первого отделяющего блока 10.
Наружный радиально рельефный элемент и/или дополнительная деталь, образующая в этом случае скат 3b с небольшим наклоном вниз, позволяют повысить скорость циркуляции в канале 56. Под этим скатом 3b можно предусмотреть перекрывающую стенку, выполняющую роль препятствия аналогично ребру 55, чтобы заставлять частицы падать дальше вниз. Под более узкой конечной зоной направляющего канала 56 можно выполнить направляющий выступ 54b. Этот направляющий выступ имеет, например, сечение в виде перевернутого L в продольном разрезе по плоскости, проходящей через центральную ось устройства 1. Верх этого направляющего выступа 54b образует свободный конец ската 3b.
Второй конец 25b находится на той же высоте, что и первый конец 25а, под кольцевой стенкой FG (образующей дно кольцевой канавки G). Понятно, что воздушный поток направляется между тремя элементами: кольцевой стенкой FG, внутренней стороной боковой стенки 2b и заплечиком ЕР, ограничивающим низ выступа. Направляющая деталь или направляющие детали 54 могут быть расположены в положении опоры на заплечик ЕР и соединяться с внутренним бортиком кольцевой стенки FG, ограничивая вместе с вышеупомянутыми тремя элементами направляющий канал 56, более наглядно показанный на фиг. 1. Благодаря этому направлению в направляющем канале 56 получают тангенциальные линии потока вокруг предварительно отделяющего элемента 40, который образует наружную сторону первого отделяющего блока 10.
Тангенциальный вход воздуха F и ускорение, создаваемое за счет сужений сечения в зоне, периферийной относительно первого отделяющего блока 10, способствуют проталкиванию частиц и пыли наружу к боковой стенке 2b корпуса 2 за счет центробежной силы. Этот эффект способствует выпадению частиц, находящихся дальше всего на периферии тангенциального циркуляционного потока во впускной зоне Z1, причем на практике эти частицы являются самыми тяжелыми частицами.
В качестве варианта выполнения, предварительно отделяющий элемент 40 может включать в себя одно или несколько спиралевидных ребер 57, которые постепенно опускаются, способствуя, таким образом, прохождению частиц и пыли ниже уровня высоты выступа 25. В целом, этот тип нисходящего направления (с постепенным снижением, которое обычно требует одного оборота вокруг фильтрующего средства 6) по наружной стороне первого отделяющего блока 10, может представлять собой предпочтительный вариант, когда поступающий в корпус 2 и предназначенный для фильтрации воздух направляется сначала в тангенциальный циркуляционный канал, после чего фильтруется за счет центростремительного действия.
В целом, можно предусмотреть предварительно фильтрующий элемент 40, имеющий рельефные элементы, выступающие наружу (например, ребра 57), которые препятствуют прямому вертикальному опусканию вниз воздушного потока, проходящего вдоль наружной стороны предварительно фильтрующего элемента 40, что позволяет увеличить путь/траекторию линий потока вдоль перфорированных областей кольцевой стенки, образующей отражатель 45.
Предварительно отделяющий элемент 40 может иметь участок 40а стенки, который является сплошным около второго конца 25b, куда оканчивается направляющий канал 56. Продольный выступ 54b, если он присутствует, находится напротив этого участка 40а стенки.
В этом варианте выполнения невозможно создать линии потока с центростремительной составляющей до превышения пороговой длины тангенциального пути. Такая пороговая длина обеспечивает значительное ускорение воздушного потока, циркулирующего вокруг предварительно отделяющего элемента 40.
Как показано на фиг. 2, предварительно отделяющий элемент 40 может иметь многочисленные проходы 48 доступа к наружной стороне 6а фильтрующего средства 6, в этом случае за пределами участка 40а стенки. Проходы 48 доступа являются узкими в направлении циркуляции и могут быть удлинены в вертикальном направлении или в аналогичном направлении, параллельном продольной оси Х фильтрующего средства 6.
Предварительно отделяющий элемент 40 ограничивает приемный объем, в котором можно разместить фильтрующий элемент 5 коаксиально с нижней трубкой 43, выполненной заодно с кольцевым основанием В предварительно отделяющего элемента 40. В этом случае предварительно отделяющий элемент 40 образован единой жесткой деталью, но можно также предусмотреть конструкцию из нескольких частей. Отражающий элемент 45, образованный кольцевой боковой стенкой этого предварительно отделяющего элемента 40, проходит вверх от основания В.
Как показано на фиг. 1 и 3, нижний фланец 51 фильтрующего элемента 5 может опираться напрямую на верхнюю сторону основания В. Чтобы минимизировать радиальный промежуток между наружной стороной 6а и боковой стенкой 2b корпуса 2, нижний и верхний фланцы 51, 52 могут радиально контактировать с внутренней стороной отражающего элемента 45. Эти фланцы 51, 52 перекрывают в этом случае противоположные осевые стороны фильтрующего средства 6. Кольцевой отражатель 45 выполнен ажурным или перфорированным для образования проходов 48 доступа, чтобы быть проницаемым для легкой пыли.
Наружная сторона кольцевого отражателя 45 может быть выполнена с возможностью направления в сторону нижней ступени 8 тяжелых продуктов, менее летучих, чем легкая пыль. В данном случае спиралевидные ребра 57, предпочтительно сплошные и выполненные заодно с боковой стенкой предварительно отделяющего элемента 40, обеспечивают такое нисходящее и предпочтительно постепенное направление.
Тяжелые материалы включают в себя, в частности, тяжелую пыль, содержащую металл, и жидкие капли. Ускорение в направляющем канале 56 или в аналогичной зоне впуска воздушного потока F позволяет отбрасывать и удерживать (за счет центробежной силы) эти вещества на наружной стенке, ограничивающей впускную зону Z1, то есть внутреннюю сторону боковой стенки 2b в примере, представленном на фиг. 1.
Фильтрующее средство 6 выполнено с возможностью задерживания легкой пыли, в частности, с низким содержанием металла или без него, менее чувствительную к центробежному эффекту. Если посмотреть на фиг. 2, такая легкая пыль может проходить между двумя радиальными ребрами 47, каждое из которых имеет ориентацию, одинаково меняющуюся относительно радиального направления.
Эти ребра 47 могут быть плоскими, но ориентированы под углом от 5 до 45°, предпочтительно от 10 до 40° по отношению к радиальному направлению, проходящему через продольную ось Х. Это угловое смещение является положительным в направлении периферийной циркуляции вокруг первого отделяющего блока 10, поэтому отклонение, необходимое для перехода от тангенциального направления к направлению впуска в блок 10 между двумя последовательными ребрами 47, равно не 90°, а проходит под углом, превышающим 90° (составляющим от 95 до 135°, предпочтительно от 100 до 130°).
Присутствие ребер 47 проходящих к той же высоте, что и высота фильтрующего средства 6, со сплошным/воздухонепроницаемым участком 40а, является не ограничивающим примером конструкции предварительно отделяющего элемента 40. Можно также предусмотреть несколько ребер 47, распределенных по меньшей мере на двух уровнях высоты или расположенных только на нижней части высоты (со стороны основания В, но без какого-либо бокового прохода вблизи верхнего края 40b). В этом варианте (не показанном на фигурах) кольцевая верхняя часть отражающего элемента 45 может быть сплошной (как правило, гладкой). Иначе говоря, участок 40а, образующий сплошную полосу в вертикальном направлении, можно заменить кольцевой сплошной полосой.
В качестве альтернативы можно предусмотреть другие способы получения узких проходов 48 доступа, например, путем выполнения отверстий, распределенных по кольцу на всей или на части окружности отражающего элемента 45.
Кроме того, можно исключить спиралевидное ребро или спиралевидные ребра 57. В случае необходимости, аналогичные рельефные элементы можно выполнить/добавить на внутренней стороне боковой стенки 2с крышки 2.
Далее со ссылками на фиг. 1, 5 и 6 следует описание интегрирования второго отделяющего блока 20 и обработки частиц и капель воды, которые падают в нижнюю ступень 8 ниже первого отделяющего блока 10.
Впускная зона Z1, как правило, выполненная кольцевой вдоль боковой стенки 2с, подразделяется на первую часть или подзону, окружающую фильтрующее средство 6 первого отделяющего блока 10, и на вторую часть или подзону ниже, в нижней ступени 8. Тогда как первая подзона образует спиралевидный контур циркуляции более тяжелых частиц и пыли, опционально с присутствием зон более быстрого падения (например, вдоль ребра 55), вторая подзона может быть по меньшей мере частично изолирована от вращающихся линий потока, если рассматривать емкость R8, образованную под задерживающим колпаком 30.
Как показано на фиг. 1 и 6, задерживающий колпак 30 может быть промежуточной деталью, расположенной между нижней трубкой 43, образующей нижний конец первого отделяющего блока 10, и верхом второго отделяющего блока 20. В целом, под основанием В предусмотрена деталь или задерживающий участок, который ограничивает вертикальный подъем (в случае толчка) пыли, падающей в нижнюю ступень 8, находящуюся со стороны нижней стенки 2а корпуса 2.
Второй отделяющий блок 20 содержит собирающий отсек СС, где вода W может либо накапливаться, либо сливаться. Этот сборный отсек СС может по меньшей мере частично находиться внутри корпуса 2 или может быть герметично соединен с внутренним объемом V через канал, выходящий со стороны нижней стенки 2а.
В представленном примере именно нижняя ступень 8, находящаяся внутри корпуса 2, образует емкость R8 для улавливания падающих частиц и пыли. Эта емкость R8 расположена, предпочтительно в виде кольца, вокруг второго отделяющего блока 20. Пылезащитный барьерный элемент 21 являющийся частью второго отделяющего блока 20, отделяет емкость R8 от собирающего отсека СС.
Если в поступающем потоке F присутствует вода, грязные капли, собираемые в емкость R8, падают на нижнюю стенку 2а или другую стенку, ограничивающую дно емкости R8. Как показано на фиг. 1, дно емкости R8 может образовать скат. В качестве варианта, дно является конусным/усеченным конусным или частично конусным, образуя такой скат, опускающийся к центральному положению, соответствующему собирающему отсеку СС или доступу к этому отсеку, при этом скат выполнен в виде воронки, но предпочтительно с пологим наклоном. Наклон может проходить от внутренней стороны к барьерному элементу 21, и/или центральной нижней точке РВ нижней ступени 8, которая может находиться под уровнем нижнего конца барьерного элемента 21.
Иначе говоря, в нижней ступени 8 фильтрация может происходить пассивно, только за счет силы тяжести, которая заставляет капли воды перетекать из периферийной емкости R8 в собирающий отсек СС. Скат облегчает стекание капель воды из грязной зоны в чистую зону. Как правило, собирающий отсек СС имеет сливное отверстие 22, находящееся в нижней точке этого дна. В качестве варианта, сливное отверстие 22 может включать в себя множество отверстий 24 в нижнем колпачке 28 второго отделяющего блока 20.
Предусмотрен также первый запорный клапан С1, подвижный между положением закрывания сливного отверстия 22 и положением открывания сливного отверстия 22. Этот первый клапан С1 в качестве варианта может быть закрыт, если вес отфильтрованной воды W остается меньше определенного порога. В качестве варианта, первый клапан С1 может управляться блоком управления.
Понятно, что использование вентилей 41, 42 с соответствующим гибким клапаном С1, С2, является простым конструктивным решением. Хотя на фигурах показаны два пассивных клапана С1, С2, можно использовать также электромагнитные приводы, активные вентили другого типа. В целом, можно предусматривать любой тип средств 41, 42 удаления, чтобы удалять воду и не давать этой воде оставаться в корпусе 2.
Барьерный элемент 21 может содержать или может представлять собой трубчатое фильтрующее средство, установленное на жесткой конструкции 27. В этом случае барьерный элемент 21 является водопроницаемым и окружает или ограничивает внутри центральный внутренний объем V2 нижней ступени 8. Этот центральный внутренний объем V2 может образовать весь или часть собирающего отсека СС для чистой/отфильтрованной воды W.
В качестве варианта, центральный внутренний объем V2 может сообщаться с полым внутренним пространством 6с через отверстие О2 в нижнем фланце 51 и канал, проходящий через основание В, который может быть ограничен нижней трубкой 43. Этот тип канала позволяет падать каплям воды, поступающим в выпускную зону Z2, причем эти капли могут образовываться, например, за счет коалесценции во время прохождения через фильтрующее средство 6 первого отделяющего блока 10. Предпочтительно канал перекрыт, пока воздух активно фильтруется (за счет разности давления) в первом отделяющем блоке. Например, клапан С2 вентиля 42 обеспечивает это перекрытие, закрывая в этом случае отверстия 24’, выполненные в элементе дна под полым внутренним пространством 6с.
В целом, понятно, что устройство 1 фильтрации может иметь систему удаления воды, выполненную с возможностью заставлять воду W циркулировать выборочно из выпускной зоны Z2 в собирающий отсек СС и/или удалять наружу устройства 1 отделенную воду W, скапливающуюся в собирающем отсеке СС.
Трубчатый барьерный элемент 21 может быть дополнен дополнительным фильтрующим элементом 26, например, установленным на дне собирающего отсека СС. Такой дополнительный фильтрующий элемент 26 позволяет выпускать очень чистую воду. Для фильтрации воды W можно использовать фетр в барьерном элементе 21 и/или в дополнительном фильтрующем элементе.
Конфигурация с одним или несколькими клапанами С1, С2 позволяет удалять воду W вниз в направлении действия силы тяжести без источника энергии. Клапан или клапаны С1, С2 для перетекания воды выполнены отдельно от выпуска 4 для удаления очищенного воздуха, предпочтительно в соответствующих нижних концах первого отделяющего блока 10 и второго отделяющего блока 20. Эти концы образованы вентилями 41, 42.
В не ограничивающем примере, представленном на фиг. 6, второй клапан С2, расположенный над первым клапаном С1, удерживается закрытым, если существует разрежение в корпусе в выпускной зоне Z2. При отключении контура подачи устройства 1 этот второй клапан С2 упруго деформируется по направлению к своей форме/конфигурации по умолчанию, перекрывая сквозной канал. Седло второго клапана С2 может быть образовано деталью SC2, отдельной от нижнего фланца 51, которая установлена внутри на верхней стороне нижнего фланца 51. Между двумя фланцами 51, 52 может быть проходить продольный компонент Т, опирающийся в осевом направлении на заплечик этой детали SC2. Отверстия 24’ выполнены в этой детали SC2, например, вокруг центрального канала, через который устанавливают осевой элемент крепления клапана С2.
Что касается частиц и пыли, то они задерживаются с наружной стороны барьерным элементом 21. Кроме того, чтобы снизить или исключить риск засорения барьерного элемента 21, пыль может перемещаться в радиальном направлении наружу за счет использования магнитных элементов М, таких как магниты. Так, барьерный элемент 21 второго отделяющего блока 20 может быть окружен одним или несколькими магнитными элементами М, которые выполнены с возможностью притягивать пыль и частицы. Вогнутая внутренняя сторона FM магнитных элементов М может располагаться, например, на расстоянии (возможно, постоянном), превышающем по меньшей мере 15 или 20 мм, от наружной стороны барьерного элемента 21.
Постоянные магниты, например, выполненные в виде наружного кольца, улучшают задерживание под задерживающим колпаком 30 на уровне высоты ниже, чем впуск 3, и предпочтительно ниже, чем первый отделяющий блок 10.
Как показано на фиг. 1 и 5, магнитные элементы М расположены на дне внутреннего объема V корпуса 2 на осевом расстоянии от задерживающего колпака 30. В этом случае задерживающий колпак 30 накрывает второй отделяющий блок 20 и образует границу раздела между нижней ступенью 8 и кольцевой частью (первой подзоной) впускной зоны Z1, окружающей первый отделяющий блок 10.
Этот задерживающий колпак 30 может примыкать или быть смежным с боковой стенкой 2b на уровне наружного кольцевого края 35, дистального относительно центральной оси Х фильтрующего средства 6. Задерживающий колпак 30 может иметь кольцевой участок, образующий верхний направляющий элемент для направления радиально внутрь частиц и пыли, падающие из части впускной зоны Z1, окружающей первый отделяющий блок 10. Наружный кольцевой край 35 может находиться вблизи или соприкасаться с наружной боковой стенкой 2b.
Задерживающий колпак 30 образует также нижний направляющий элемент (находящийся ниже, чем первый направляющий элемент) с профилем нисходящего ската, позволяющий направлять радиально наружу частицы и пыль, направленные верхним направляющим элементом и проходящие через отверстие или первый ряд боковых отверстий 36 вблизи боковой стенки 2b.
Например, задерживающий колпак 30 удерживается в положении над вторым отделяющим блоком 20 центральной частью 32, ограничивающей осевое отверстие 33 и выполненной с возможностью заходить внутрь или вокруг нижней трубки 43. Плотный кольцевой контакт, возможно, при помощи кольцевого буртика, обеспечивает герметичность соединения между нижней трубкой 43 и центральной частью 32, тоже имеющей трубчатую форму.
Задерживающий колпак 30 в качестве варианта содержит юбку J3, параллельную и концентричную с центральной частью 32, которая может быть закреплена на верхнем кольцевом конце второго отделяющего блока 20. Эта юбка J3 в качестве варианта опирается наружной стороной на барьерный элемент 21, в данном случае за счет радиального кольцевого контакта.
Нижний направляющий элемент может представлять собой радиальный, предпочтительно усеченный конусный участок 31, который проходит между центральной частью 32 и наружным кольцевым краем 35. В качестве варианта, радиальный участок 31 может быть перфорированным с осевыми отверстиями 37 вблизи нижнего кольцевого края 39 детали, образующей задерживающий колпак 30 (отверстия 37 удалены от центральной детали 32). Продольные соединительные стойки 34, например, по существу параллельные между собой, позволяют соединить, от нижнего кольцевого края 39, нижний направляющий элемент с верхним направляющим элементом. Пространства между соединительными стойками образуют указанные боковые отверстия 36.
Далее со ссылками на фиг. 1, 4 и 6 следует описание примеров вариантов выполнения по меньшей мере с одной сменной частью или сменным картриджем.
Показанное на фиг. 1 устройство 1 фильтрации позволяет отвинчивать крышку 2с. Согласно варианту выполнения, это позволяет извлечь по меньшей мере разделяющий элемент 9 и первый отделяющий блок 10. Таким образом, оператор может выборочно заменять первый отделяющий блок 10.
В качестве варианта, нижняя ступень 8 может быть выполнена как отделяемый элемент, например, будучи соединенной с компонентом чаши, который включает в себя нижнюю стенку 2а и участок боковой стенки 2b, который проходит под выступом 25. В этом случае в отличие от чаши, выполненной в виде единой детали и показанной на фиг. 4, оператор может выборочно отвинтить или отсоединить любым способом компонент чаши, чтобы отделить нижнюю ступень 8 и заменить одновременно компонент чаши и второй отделяющий блок 20. Такая система позволяет сохранить стационарную часть, образующую верхнюю часть чаши 50, и, следовательно, сохранить выступ и соответствующие направляющие детали 54.
В представленном варианте выполнения или в аналогичных вариантах выполнения корпус 2 может быть выполнен так, чтобы обеспечивать введение в виде единого блока всех отделяющих средств (10, 20, 30). В этом случае понятно, что первый отделяющий блок 10, задерживающий колпак 30 или аналогичный элемент и второй отделяющий блок 20 взаимосвязаны между собой, как правило, расположены друг над другом так, чтобы образовать фильтрующий картридж 60, устанавливаемый в виде единого блока во внутренний объем V корпуса 2. Как правило, направляющая деталь или направляющие детали 54 (возможно многоразового использования) можно тоже извлечь вместе с картриджем 60. В этом случае можно предусмотреть съемную конструкцию части (FG, 53), которая дополняет наружную стенку корпуса, образуя кольцевой паз G, в случае необходимости, с возможностью его соединения с разделяющим элементом 9.
Показанный на фиг. 6 фильтрующий картридж 60 может образовывать блок, отдельный от извлекаемого короба или другого типа кожуха, с которым соединены магниты или аналогичные магнитные элементы М. Конструкция в виде короба с магнитами, разъемно закрепленными на коробе, обеспечивает легкое извлечение одноразовой емкости R8 (заполненной частицами/пылью) и повторное использование магнитов в новом сменном картридже.
На фиг. 7 показано, что корпус 2 может быть закреплен на стойке 91 амортизатора 90 подвески. В одной или нескольких зонах крепления могут быть распределены крепежные элементы 92. Ось фильтра (и продольная ось Х фильтрующего средства 6) является по существу вертикальной, что позволяет использовать гравитационный эффект. Корпус 2 может быть полностью или частично расположен над осью Y вращения вращающегося диска D (тормозной диск). При этом остается достаточное пространство доступа, например, вдоль пружины амортизатора 90, для снятия крышки 2с и осуществления, в случае необходимости, замены, не снимая всю чашу 50 (без демонтажа на уровне крепежных элементов 92). В альтернативном варианте выполнения оператор может снять фильтр полностью, чтобы заменить всё или часть устройства 1, после чего опять закрепить фильтр на его кронштейне на механизме/транспортном средстве.
Устройство, связанное с системой всасывания, позволяет избегать быстрого загрязнения ободьев колеса остатками от торможения и делает тормозной механизм 7 экологичным по сравнению с классическими тормозными системами без устройства сбора и обработки пыли.
Для специалистов в данной области очевидно, что изобретение позволяет предусматривать варианты выполнения во многих других конкретных версиях, не выходя за пределы области применения заявленного изобретения. Так, чашу 50 и крышку 2с по существу в виде колокола можно предусмотреть и/или соединить между собой по-другому. Соединение этих элементов можно осуществить, применяя любой соответствующий способ крепления, при этом в предпочтительном (но не ограничивающем) варианте применяют завинчивание, чтобы соединение устройства 1 было исключительно простым и надежным. Кроме того, крышка 2с может быть образована стенкой, принадлежащей к функциональному компоненту, например, к турбине или другому средству всасывания чистого воздуха, образующему выпуск 4.
Кроме того, понятно, что варианты выполнения соответствующих отделяющих блоков 10, 20 или других соответствующих элементов можно применять, независимо от полной конструкции удержания для устройства в целом. Так, подробно описанные признаки и конструкции для фильтрации воды можно рассматривать просто как варианты для дополнения описания фильтрации воздуха, при которой наиболее тяжелые частицы и пыль падают в нижнюю ступень 8, точно так же подробно описанные признаки и конструкции для направления и фильтрации воздуха центростремительным способом можно рассматривать как не ограничительный вариант фильтрации воздуха, в котором средство фильтрации воздуха и второй отделяющий блок 20 объединены в нижней ступени 8.