ОСУШИТЕЛЬНЫЙ ПАТРОН
DRYING CARTRIDGE

Изобретение касается осушительного патрона для разъемного закрепления на установке подготовки сжатого воздуха транспортного средства, в частности транспортного средства промышленного назначения. Кроме того, изобретение касается устройства для разъемного крепления осушительного патрона на корпусе установки подготовки сжатого воздуха транспортного средства.
Пневматические системы - в частности, в транспортных средствах промышленного назначения - нуждаются в подключенной после воздушного компрессора так называемой установке подготовки сжатого воздуха, в дальнейшем также называемой как установка подготовки воздуха. В ней воздух, в частности, сушится и фильтруется, и очищаются от масляных компонентов. Эти процессы происходят все в так называемом осушительном патроне, который грубо говоря, состоит из донной плиты с отверстиями для прохождения воздуха и крышку в форме чаши или горшка, которые жестко соединены друг с другом. В нем находится адсорбирующий влагу гранулят, который из проходящего воздуха извлекает влагу. Этот гранулят при использовании в транспортном средстве промышленного назначения имеет лишь ограниченный срок службы. Основанием для этого является то, что содержащийся в сжатом воздухе масляный туман оседает на грануляте и таким образом уменьшает эффективную для влагопоглощения поверхность. Кроме того, гранулят может механически распадаться вследствие вибрационной нагрузки. В связи с этим, осушительный патрон должен регулярно меняться.
Обычно, для этого, патрон снабжен внутренней резьбой в донной плите. Таким образом, имеется возможность отвинчивать использованный патрон и навинчивать новый патрон на наружную резьбу на корпусе установки подготовки сжатого воздуха, например, на корпусе осушителя воздуха. Чаще всего, используется четырехгранное уплотнительное кольцо, которое аксиально сдавливается посредством свинчивания, так что герметизирует и одновременно обеспечивает аксиальное напряжение резьбового соединения. Такого типа осушительные патроны известны, например, из выложенных заявок на изобретения DE 10 2013 103 066 A1, DE 10 2012 105 137 A1, а также DE 10 2007 034 435 А1.
В зависимости от места монтажа установки подготовки сжатого воздуха доступность патрона при замене часто ограничена. Патрон всегда закреплен сверху на корпусе установки подготовки сжатого воздуха, вследствие чего оптимальное направление доступа для замены патрона было бы сверху. Но эта возможность свободного доступа не всегда получается, что обусловлено строением грузовых автомобилей или, в целом, автобусов. Кроме того, работа осуществляется снизу, когда транспортное средство стоит в цеху на яме.
В настоящее время имеются очень прочно насаживающиеся патроны, у которых не может соблюдаться предварительно установленное время обслуживания для замены патрона в цеху. Требуется очень высокий момент отвинчивания, который может тяжело обеспечиваться, несмотря на вспомогательные средства, как например, натяжной ремень с длинным рычагом, поскольку не имеется бокового свободного пространства для использования рычага.
Поскольку уплотнительный элемент, обычно четырехгранное уплотнительное кольцо, в известных из практики креплениях между донной плитой патрона и корпусом блока подготовки сжатого воздуха при свинчивании может совместно вращаться, то происходят большие колебания вследствие отличающихся эффектов трения в момент затяжки и повреждения или скручивания уплотнительного элемента, что в свою очередь влечет за собой утечки. Кроме того, посредством уплотнения может вызываться аксиальное напряжение резьбового соединения.
Таким образом, задачей изобретения является предоставление улучшенной возможности для того, чтобы осушительный патрон мог разъемно закрепляться на корпусе установки подготовки воздуха, с помощью которого могут предотвращаться недостатки традиционных технологий. В частности, задачей изобретения является предоставление крепежного переходного устройства для осушительного патрона, посредством которого патрон герметично прикрепляется к корпусу установки подготовки воздуха, например, влагоотделителя, а также безопасно и надежно с постоянным усилием может вновь отделяться.
Эти задачи решаются посредством осушительного патрона с признаками независимого пункта формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления и применения изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения и более подробно поясняются в последующем описании при частичной ссылке на фигуры.
Соответствующий изобретению осушительный патрон, также называемый как патрон с осушительным средством, выполненным с возможностью разъемного закрепления на установке подготовки сжатого воздуха транспортного средства, в частности, транспортного средства промышленного назначения, и включает в себя известным образом корпус патрона, в котором установлена емкость с осушительным веществом. Корпус патрона имеет крышку, которая ограничивает корпус патрона сверху и обычно выполнена в форме чаши или горшка, и несущий элемент, который ограничивает корпус патрона снизу. Несущий элемент в монтажном положении разъемно закреплен на корпусе установки подготовки сжатого воздуха, например, на корпусе влагоотделителя, и также называется, как донная плита. Кроме этого, патрон включает в себя расположенную на несущем элементе резьбу для вкручивания осушительного патрона в имеющий соответствующую ответную резьбу корпус установки подготовки сжатого воздуха.
Согласно всем аспектам изобретения осушительный патрон, далее кратко называемый также как патрон, включает в себя расположенную на нижней стороне несущего элемента уплотнительную канавку и расположенный в уплотнительной канавке уплотнительный элемент, чтобы герметизировать патрон в смонтированном положении относительно корпусного участка установки подготовки воздуха. Кроме того, осушительный патрон включает в себя соединение по текучей среде между уплотнительной канавкой и выполненной с возможностью нагружения давлением камерой внутри осушительного патрона, через которое уплотнительный элемент в монтажном положении осушительного патрона может нагружаться системным давлением установки подготовки сжатого воздуха, чтобы создать и/или по меньшей мере увеличить аксиальное сжатие уплотнительного элемента между несущим элементом и корпусным участком за счет нагружения давлением. Таким образом, указанное соединение по текучей среде заканчивается с одного конца в какой-либо камере внутри корпуса патрона, которая при эксплуатации осушительного патрона нагружается сжатым воздухом из установки подготовки сжатого воздуха, а с другого конца оканчивается в уплотнительной канавке таким образом, что расположенный там уплотнительный элемент нагружается прикладываемым через соединительную проточку сжатым воздухом и прижимается к корпусу установки подготовки сжатого воздуха.
Это дает преимущество того, что первоначальное уплотняющее действие, следуя из аксиального сжатия уплотнительного элемента, не создается или создается, по меньшей мере, не только посредством резьбового соединения, но и главным образом в результате воздействующего на уплотнительный элемент пневматического нагружения давлением.
Другими словами, на уплотнительный элемент в привинченном, но безнапорном состоянии или не воздействует или действует лишь первое осевое усилие, которое меньше, чем окончательное осевое усилие, которое возникает в результате нагружения уплотнительного элемента системным давлением установки подготовки воздуха через соединение по текучей среде, так что во вкрученном в корпус состоянии осушительного патрона в безнапорном состоянии, т.е. не нагруженном системным давлением состоянии, устанавливается основное уплотняющее действие, а при нагружении давлением уплотнительного элемента устанавливается второе уплотняющее действие, которое выше, чем основное уплотняющее действие. Вследствие этого, можно отказаться от известного из уровня техники подхода, при котором уплотнительный элемент при вкручивании может совместно вращаться, так что предотвращаются нежелательные большие колебания в результате отличающихся эффектов трения в момент затягивания и обусловленные этим колебания в момент откручивания, повреждения уплотнительного элемента и утечки.
Аксиальное направление соответствует направлению оси резьбового соединения, соответственно, проходящей перпендикулярно несущему элементу центральной оси осушительного патрона. Монтажное положение осушительного патрона является тем же положением, в котором осушительный патрон привинчен к корпусу установки сжатого воздуха.
Уплотнительная канавка, предпочтительно, представляет собой углубленную в дне патрона, соответственно, в несущем элементе уплотнительную канавку, которая также, предпочтительно, выполнена как проходящая вокруг центральной оси патрона уплотнительная канавка и/или как кольцевая канавка. Уплотнительный элемент, предпочтительно, представляет собой фасонное уплотнение, также, предпочтительно, уплотнительное кольцо.
Согласно одному особенно предпочтительному варианту осуществления изобретения, осушительный патрон включает в себя упор корпуса патрона, в частности, на нижней стороне несущего элемента, который при вкручивании корпуса патрона может вкручиваться до упора в корпус установки подготовки сжатого воздуха и во вкрученном до упора положении фиксирует предварительно определенное аксиальное концевое положение уплотнительной канавки. Упор может быть предусмотрен как, по меньшей мере, одна упорная поверхность. Таким образом, упор устанавливает предварительно определенное расстояние от уплотнительной канавки до опорной поверхности корпуса установки подготовки сжатого воздуха и вследствие этого осевое усилие, которое воздействует на уплотнительный элемент в положении, в котором патрон вкручен до упора и еще не нагружен системным давлением. Таким образом, действующее на уплотнительный элемент осевое усилие в этом положении является независимым от момента затягивания резьбового соединения.
Согласно одному особенно предпочтительному варианту этого выполнения изобретения, упор расположен таким образом, что уплотнительный элемент при вкручивании до упора осушительного патрона на корпусе не вращается совместно и таким образом при вкручивании не скручивается или, по меньшей мере, скручивается лишь незначительно.
Таким образом, упор, соответственно, упорная поверхность обеспечивает то, что осушительный патрон может жестко прикручиваться к жесткому упору и при этом получаются очень постоянные моменты затяжки и соответственно постоянные моменты отвинчивания при замене патрона.
Упор, предпочтительно, представляет собой металлически жесткий упор и может быть выполнен как конструктивный элемент осушительного патрона, например, как участок несущего элемента, в частности, донного листа. Упор может быть расположен радиально внутри, радиально снаружи относительно уплотнительной канавке или с обеих сторон уплотнительной канавки. Радиальное направления является перпендикулярным к вышеупомянутому аксиальному направлению.
Согласно одному другому, особенно предпочтительному примеру осуществления, уплотнительный элемент имеет профиль поперечного сечения, который под давлением создает самоусиливающееся уплотняющее действие и/или самоусиливающуюся геометрию. В одном предпочтительном усовершенствовании этого примера осуществления изобретения уплотнительный элемент в области своей опорной поверхности у донной области уплотнительной канавки имеет выступы и углубление между выступами, которое расположено над оканчивающейся в уплотнительной канавке концевой областью соединения по текучей среде. В закрепленном в уплотнительной канавке положении уплотнительное кольцо при нагружении давлением деформируется так, что выступы еще сильнее прижимаются по бокам к краевым поверхностям кольцевой канавки и к верхнему концу кольцевой канавки, т.е. в направлении корпуса установки подготовки сжатого воздуха. Тем самым достигается самоусиливающееся действие.
Далее, является предпочтительным, если уплотнительный элемент в не смонтированном состоянии осушительного патрона выступает из обращенной к корпусу краевой области уплотнительной канавки, так что уже в безнапорном состоянии в результате прилегания соответствующей уплотнительной поверхности корпуса установки подготовки сжатого воздуха к выступающей области получается основное уплотняющее действие.
Соединение по текучей среде может быть предусмотрено, например, в форме канала, в частности, в форме соединительной проточки. Далее, является предпочтительным, если соединение по текучей среде оканчивается в окружном углублении, которое имеется в дне уплотнительной канавки, предпочтительно оканчивается в окружном кольцевом канале, который имеется в дне уплотнительной канавки, выполненной в виде кольцевой канавки. Вследствие этого, давление лучше распределяется под уплотнительным элементом.
Далее, осушительный патрон может иметь выравнивающее давление соединение, например, в форме канала, канавки или бороздки, которое обеспечивает возможность выравнивания давления между образованным в монтажном положении между уплотнительным элементом и упором зазором, соответственно, областью и окружающей атмосферой. В качестве альтернативы, такого типа выравнивающее давление соединение может также иметься на соответствующем корпусном участке установки подготовки сжатого воздуха.
Несущий элемент, известным самим по себе образом, может иметь несущую пластину и отбортованный лист, соответственно, отбортованную пластину, причем закрепление между несущей пластиной и крышкой осуществляется отбортованным листом. Несущая пластина может иметь входное отверстие и внутри резьбы центральное выходное отверстие, причем резьба может быть выполнена как внутренняя резьба, чтобы вкручивать несущий элемент в наружную резьбу корпуса установки подготовки сжатого воздуха. Несущий элемент, соответственно, несущая пластина, например, для закрепления с корпусным участком, например, с корпусом осушителя, может разъемно удерживаться в проходящей аксиально по центру через осушительный патрон внешней резьбе корпусного участка.
При этом, отбортованный лист может использоваться предпочтительно для того, чтобы образовывать уплотнительную канавку посредством отбортовки отбортованного листа. Далее, упор может быть выполнен посредством отбортовки отбортованного листа.
Согласно одному другому аспекту изобретения, предоставляется устройство для разъемного закрепления осушительного патрона на корпусе установки подготовки сжатого воздуха транспортного средства, в частности, транспортного средства промышленного назначения. Устройство представляет собой переходное устройство для разъемного закрепления осушительного патрона на корпусе установки подготовки сжатого воздуха. Устройство включает в себя соответствующий изобретению осушительный патрон, как описано в этом документе, ответную резьбу для прикручивания осушительного патрона, которая расположена на корпусе установки подготовки сжатого воздуха, а также плоскую уплотнительную поверхность корпуса, которая расположена на корпусе таким образом, что она в монтажном положении и в, по меньшей мере, нагруженном системным давлением состоянии уплотнительного элемента прилегает к нему для герметизации.
Соответствующее изобретению переходное устройство характеризуется тем, что в монтажном положении осушительного патрона и в безнапорном первом состоянии, в котором уплотнительный элемент не нагружен системным давлением установки подготовки сжатого воздуха через соединение по текучей среде, на уплотнительный элемент воздействует первое осевое усилие и таким образом достигается первое уплотняющее действие, т.е. основное уплотняющее действие. Далее, оно характеризуется тем, что в монтажном положении осушительного патрона и во втором состоянии, в котором уплотнительный элемент нагружен системным давлением установки подготовки сжатого воздуха через соединение по текучей среде, на уплотнительный элемент воздействует второе осевое усилие, которое больше, чем первое осевое усилие и таким образом достигается второе уплотняющее действие, которое больше, чем основное уплотняющее действие.
Кроме того, изобретение касается транспортного средства, в частности транспортного средства промышленного назначения, с осушительным патроном или устройством, которое соответственно раскрыто в этом документе.
Описанные выше предпочтительные варианты осуществления изобретения и признаки изобретения могут произвольно комбинироваться друг с другом. Другие детали и преимущества изобретения описываются в дальнейшем со ссылками на прилагаемые чертежи.
При этом, фиг.1 показывает увеличенный детальный вид в разрезе осушительного патрона согласно одному примеру осуществления изобретения. Фиг.1 показывает, в частности, увеличенный вырез расположенной радиально снаружи нижней области осушительного патрона 1. Внутренняя конструкция осушительного патрона 1 может быть выполнена известным самим по себе образом, например, как описано в выложенных заявках на изобретение DE 10 2013 103 066 A1, DE 10 2012 105 137 A1, а также DE 10 2007 034 435 А1. Ссылочной позицией 14 обозначен, например, образованный нетканым материалом масляный фильтр, а ссылочной позицией 15 - внутренняя емкость для осушающего вещества, от которого видна лишь малая часть.
Корпус осушительного патрона имеет известным самим по себе образом крышку 2 в форме горшка или чаши, которая ограничивает корпус патрона сверху, и несущий элемент 3, например, в виде донной плиты, которая ограничивает корпус патрона снизу. Несущий элемент 2 в монтажном положении разъемно удерживается на корпусном участке 100 влагоотделителя установки 1 подготовки сжатого воздуха посредством гаечной резьбы на проходящей аксиально по центру через осушительный патрон внешней резьбе (не показано) корпусного участка 100. Корпусной участок установки подготовки сжатого воздуха, например, влагоотделителя, изображен исключительно схематично. Корпусной участок проходит, вопреки изображению на фиг.1, в монтажном положении вдоль всей нижней стороне патрона 1, причем на фиг.1 для пояснения изобретения изображен только отдельный участок корпуса 100, который имеет плоскую уплотнительную поверхность 101, которая расположена на корпусе 100 таким образом, что она в монтажном положении прилегает к торцевой поверхности 7а уплотнительного кольца 7 и таким образом герметизирует корпус патрона относительно корпуса 100.
Несущий элемент также, как описано в выложенных заявках на изобретение DE 10 2013 103 066 A1, DE 10 2012 105 137 A1, а также DE 10 2007 034 435 А1, образован из несущей пластины 4 и отбортованного листа 5, причем крепление между несущей пластиной 4 и выполненной в виде горшка наружной крышкой 2 осушительного патрона осуществляется посредством отбортованного листа 5 за счет того, что наружная крышка и отбортованный лист 5 загибаются (отбортовываются) вместе друг с другом и за счет этого формируют фальц 13 патрона. Несущий элемент имеет внутри внутренней резьбы центральное выходное отверстие 17, через которое высушенный и очищенный воздух покидает осушительный патрон. Кроме того, на фиг.1 можно видеть входное отверстие 16 для воздуха в несущей пластине 4, а также центральное выходное отверстие 37 для воздуха.
Особенность этого варианта осуществления изобретения заключается в том, что на нижней стороне несущей пластины 4 имеется кольцеобразная уплотнительная канавка 12, которая сформирована в результате отбортовки отбортованного листа 5. В уплотнительной канавке 12 расположено уплотнительное кольцо 7. Кроме того, предусмотрено соединение по текучей среде в виде соединительной проточки 11, которая соединяет уплотнительную канавку 12 с нагружаемой давлением камерой внутри осушительного патрона 1. Через соединительную проточку 11 уплотнительный элемент 7 в монтажном положении осушительного патрона 1 на корпусе установки подготовки воздуха может нагружаться системным давлением установки подготовки сжатого воздуха. Таким образом, соединение 11 по текучей среде заканчивается одним концом в какой-нибудь камере внутри корпуса патрона, которая при эксплуатации осушительного патрона нагружается сжатым воздухом из установки подготовки воздуха, а другим концом оканчивается в уплотнительной канавке 12 так, что расположенный там уплотнительный элемент нагружается прилагаемым через соединительную проточку 11 сжатым воздухом и прижимается к упорной поверхности 101.
Уплотнительное кольцо имеет профиль поперечного сечения, который под давлением создает самоусиливающееся уплотняющее действие и/или самоусиливающуюся геометрию. Это, в данном случае, реализуется в результате того, что уплотнительное кольцо 7 в области своей опорной поверхности у донной области уплотнительной канавки 12 имеет два выступающих выступа 8 и углубление 9 между выступами 8. При этом, углубление расположено над оканчивающимся в уплотнительной канавке 12 концевой областью соединения 11 по текучей среде. В установленном в кольцевой канавке 12 состоянии уплотнительное кольцо 7 при нагружении давлением деформируется так, что выступы 8 еще сильнее прижимаются по бокам к полкам канавки 12 и к открытому концу канавки 12 и таким образом запрессовываются к стенкам канавки 12. Тем самым достигается самоусиливающееся действие.
Кроме того, на нижней стороне патрона 1 предусмотрен упор 6 на корпусе патрона, который образован в данном случае в результате отбортовки отбортованного листа 5 и который при вкручивании корпуса патрона может вкручиваться до упора в корпус 100 установки подготовки сжатого воздуха и в таком случае прилегает к ровной уплотнительной поверхности 101 корпуса 100. Образованная посредством упора 6 упорная поверхность во врученном до упора состоянии фиксирует предварительно определенное аксиальное концевое положение уплотнительной канавки 12.
Образованный между уплотнительным кольцом 7 и упором 6 кольцевой зазор соединен через бороздку или другую канавку 18 с областью, которая всегда находится под атмосферным давлением, чтобы иметь возможность выравнивать давления.
В данном примере осуществления уплотнительное кольцо 7 в не смонтированном состоянии осушительного патрона 1 немного выступает из обращенной к корпусу 100 краевой области уплотнительной канавки 12 на величину Δd, причем величина Δd может лежать в диапазоне от 0,3 до 0,5 мм. В результате этого, уплотнительное кольцо 7 во вкрученном до упора состоянии немного сжимается в аксиальном направлении и вследствие этого аксиально запрессовывается. Однако, в процессе прикручивания уплотнительное кольцо 7 не вращается совместно и не скручивается или, по меньшей мере, лишь слега скручивается. В безнапорном состоянии сдавливающая сила во вкрученном до упора состоянии по существу всегда одинакова, так как упор устанавливает предварительно определенное расстояние между вершиной 7а уплотнительного кольца 7 и уплотнительной поверхностью 101 во вкрученном состоянии.
Таким образом, небольшое аксиальное сдавливание уплотнительного кольца 7 в привинченном до упора положении патрона 1 создает основное уплотняющее действие. Вследствие этого, уплотнительное кольцо 7 является еще не полностью сжатым, пока через соединительную проточку 7 не направляется никакого сжатого воздуха. Однако, лишь при нагружении уплотнительного кольца 7 системным давлением установки подготовки воздуха через соединительную проточку создается собственное уплотняющее действие. В процессе эксплуатации установки подготовки воздуха осушительный патрон 1 нагружается через входное отверстие 16 системным давлением установки подготовки воздуха, например, давлением выше 6 бар. Это давление через соединительную проточку 11 прикладывается также к уплотнительному кольцу 7. Кроме того, при нагружении давлением уплотнительное кольцо 7деформируется, как описано выше, так что на уплотнительное кольцо 7 действует сильное осевое усилие и сжимает его.
Таким образом, собственное уплотняющее действие возникает не сразу при вкручивании, а лишь при нагружении давлением уплотнительного кольца 7. Кроме того, упор 6 позволяет вкручивание с постоянным моментом затяжки и соответственно обеспечивает также постоянный момент откручивания при замене патрона. Тем самым может гарантироваться более высокая надежность при эксплуатации, а также более удобное техническое обслуживание при замене патрона, поскольку уплотнительный элемент (в наше время обычно четырехгранное уплотнительное кольцо) при вкручивании не должно скручиваться. Колебания в результате отличающихся эффектов трения в момент затяжки предотвращаются. Повреждения или проворачивание уплотнительного элемента, так как он является не подвижен относительно корпуса и еще не полностью сжат, пока не приложено никакого давления, могут также предотвращаться или, по меньшей мере, значительно уменьшаться.
Несмотря на то, что изобретение описывалось со ссылками на определенные примеры осуществления, для специалиста очевидно, что могут осуществляться различные изменения и в качестве замены взамен могут использоваться эквиваленты без того, чтобы получался выход за рамки изобретения. Дополнительно могут быть выполнен многочисленные модификации без того, чтобы выходить за область изобретения. Вследствие этого, изобретение не должно быть ограничено раскрытыми примерами осуществления, а должно включать себя все примеры осуществления, которые попадают в объем прилагаемой формулы изобретения. В частности, изобретение также претендует охрану для предмета и признаков зависимых пунктов формулы изобретения независимо от того, на какие пункты формулы изобретения они ссылались.
Список ссылочных позиций
1 осушительный патрон
2 крышка корпуса патрона
3 несущий элемент (дно корпуса патрона)
4 несущая пластина
5 отбортованный лист
6 упор
7 уплотнительный элемент, уплотнительное кольцо
7а торцевая поверхность уплотнительного элемента
8 выступ
9 углубление
11 соединительная проточка
12 уплотнительная канавка
13 отбортованный фальц патрона
14 масляный фильтр
15 емкость для осушающего вещества
16 входное отверстие
17 выходное отверстие
18 канавка или бороздка для выравнивания давления с атмосферой
Δd величина выступа упора относительно уплотнительного кольца
100 корпусной участок установки подготовки сжатого воздуха
101 плоская уплотнительная поверхность