ВАКУУМНЫЙ НАСОС ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VACUUM PUMP FOR VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к вакуумному насосу, в частности к пластинчатому вакуумному насосу, впускной патрубок которого соединяется через соединительный трубопровод с агрегатом, в котором должно создаваться отрицательное давление, при этом между вакуумным насосом и агрегатом расположен обратный клапан, а сам вакуумный насос управляется блоком контроля и управления.
Уровень техники
Плавкие предохранители описаны в документах DE 102004012736 A1 и DE 2356398, но они не относятся к области применения настоящего изобретения.
Вакуумные насосы, в частности пластинчатые вакуумные насосы, известны как используемые в транспортной технике, и способны создавать отрицательное давление в сервотормозе (агрегате). Базовая конструкция пластинчатых вакуумных насосов далее подробно не описывается.
Известно, что такие вакуумные насосы могут приводиться в действие электричеством и при этом управляться блоком контроля и управления. Таким образом, насос может быть включен и выключен в зависимости от того, какой сигнал генерирует блок контроля и управления. Например, блок контроля и управления генерирует для вакуумного насоса рабочий сигнал, если двигатель внутреннего сгорания запущен, или когда транспортное средство находится в движении, и остановочный сигнал, когда двигатель внутреннего сгорания выключен или когда транспортное средство не движется.
В том случае если блок контроля и управления выходит из строя, может произойти так, что вакуумный насос будет постоянно работать, даже когда двигатель внутреннего сгорания выключен или когда транспортное средство не движется. Однако при недвигающемся транспортном средстве или неработающем двигателе работающий вакуумный насос или совсем не охлаждается или охлаждается в недостаточной степени, что может привести к перегреву насоса и полному его выходу из строя. Подобная неполадка может быть устранена только специалистами, при этом дефект может быть полностью устранен только путем замены вакуумного насоса на новый. Это является не только причиной долгого пребывания в мастерской, но и влечет за собой значительные расходы, а именно не только высокие расходы на оплату труда, но и, в особенности, также далеко не маленькие материальные расходы для всего вакуумного насоса.
Задачей изобретения является разработка улучшенного вакуумного насоса, в частности пластинчатого вакуумного насоса, который не разрушается под воздействием высокой температуры, т.е. охлаждается в достаточной степени даже при постоянной эксплуатации, несмотря на выключенный двигатель или простой транспортного средства.
Раскрытие изобретения
В соответствии с изобретением задача решается с помощью вакуумного насоса, характеризующегося признаками по п. 1 формулы изобретения.
Предложен вакуумный насос, содержащий по меньшей мере одно всасывающее отверстие и один или несколько впускных патрубков трубчатой формы, каждый из которых имеет:
первый конец, соединенный с всасывающим отверстием, и второй конец, выполненный с возможностью быть соединенным с агрегатом, требующим применения всасывания, и
по меньшей мере одно цилиндрическое отверстие, образованное в стенке каждого впускного патрубка и закупоренное слоем плавкого материала или материала, способного сублимироваться, причем этот слой выполнен на внешней поверхности впускного патрубка.
Указанный слой может состоять из плавкого материала, имеющего точку плавления ниже заранее заданной температуры. Указанный слой может состоять из материала, способного сублимироваться и имеющего точку сублимации ниже заранее заданной температуры. Заранее заданная температура может быть ниже максимальной температуры, достигаемой вакуумным насосом в его рабочем состоянии.
Вакуумный насос может содержать обратный клапан, расположенный в пределах каждого впускного патрубка выше по потоку вакуумного насоса между всасывающим отверстием и выпуском вакуумного насоса.
Каждое цилиндрическое отверстие может быть выполнено на поверхности впускного патрубка между обратным клапаном и всасывающим отверстием.
В частности, вакуумный насос может представлять собой пластинчатый вакуумный насос, при этом предпочтительно агрегат представляет собой сервоустройство тормоза транспортного средства.
Вакуумный насос может быть функционально установлен в механическом транспортном средстве, имеющем двигатель, и может включать в себя электронный блок управления для включения или выключения вакуумного насоса на основании рабочего состояния двигателя транспортного средства или состояния движения транспортного средства.
Каждое цилиндрическое отверстие может иметь поперечное сечение, которое существенно меньше поперечного сечения впускных патрубков.
Каждое цилиндрическое отверстие может иметь поперечное сечение круглой, эллиптической или овальной формы.
Каждое цилиндрическое отверстие может быть закупорено слоем пластикового материала.
Указанный слой может быть выполнен из плавкого материала, а насос может быть выполнен с возможностью всасывать воздух окружающей среды через каждое цилиндрическое отверстие, а также с возможностью термического контакта с воздухом окружающей среды при плавлении слоя.
Указанный слой может быть выполнен из материала, способного сублимироваться, а вакуумный насос может быть выполнен с возможностью всасывать воздух окружающей среды через каждое цилиндрическое отверстие, а также с возможностью термического контакта с воздухом окружающей среды при сублимации слоя.
Изобретение основано на утверждении, что вакуумный насос (или пластинчатый вакуумный насос) во время эксплуатации создает отрицательное давление в агрегате или в блоке сервотормоза, при этом среду из сервоустройства тормоза отсасывают наружу. Отсасываемая среда вытекает из сервотормоза по основному направлению потока вдоль соединительного трубопровода, проходя через обратный клапан и впускной соединительный патрубок, и попадает в камеру всасывания вакуумного насоса. Таким образом, вакуумный насос расположен по основному направлению потока ниже сервоустройства тормоза, причем обратный клапан также расположен ниже по потоку сервоустройства тормоза, но выше по потоку вакуумного насоса. Закрывающееся с помощью плавящегося или сублимирующегося при определенной температуре материала отверстие расположено, таким образом, в направлении главного потока ниже обратного клапана, но выше по потоку камеры всасывания.
Отверстие изначально закрыто с помощью плавкого или сублимирующегося материала. Более того, данное состояние не изменяется до тех пор, пока в области отверстия не будет достигнута заданная температура плавления или сублимации. Как только данная температура достигается, материал плавится или сублимируется, вследствие чего отверстие открывается.
С этой точки зрения отверстие всегда закрыто, пока не достигнута температура плавления или сублимации плавкого или сублимирующегося материала.
В случае если вакуумному насосу угрожает перегрев по причине недостаточного охлаждения или его отсутствия при постоянной эксплуатации вакуумного насоса при выключенном двигателе и/или стоящем транспортном средстве, изобретение находит свое применение. При этом преимуществом является то, что закрытое с помощью плавкого или сублимирующегося материала отверстие расположено во впускном патрубке ниже по потоку обратного клапана и выше по потоку камеры всасывания вакуумного насоса. Таким образом, обеспечивается то, что отверстие будет открываться только от высокой температуры в области отверстия, независимо от других факторов.
При отверстии, открытом вследствие плавления или сублимации плавкого или сублимирующегося материала, окружающий воздух относительно холодный по сравнению с температурой системы и, следовательно, действующий как «вторичный» воздушный поток, может всасываться вакуумным насосом, вследствие чего вакуумный насос будет охлаждаться несмотря на непрерывную эксплуатацию при выключенном двигателе и/или стоящем транспортном средстве.
При этом в основе изобретения лежит требование надежности эксплуатации транспортного средства, в частности сервоустройства тормоза с соответствующей тормозной системой, безопасная работа которой должна быть сохранена несмотря на отверстие в обычно закрытой системе. Вакуумный насос обладает заранее заданной кривой мощности, к которой могут быть соответствующим образом подогнаны поперечное сечение или внутренний диаметр впускного патрубка и соединительного трубопровода, что далее не будет рассматриваться. Однако преимущественным будет пропускной размер отверстия в стенке впускного патрубка или соединительного трубопровода, который значительно меньше, чем указанный внутренний диаметр. Например, пропускной размер отверстия может быть в шесть раз меньше внутреннего диаметра впускного патрубка. Исключительно в качестве примера: внутренний диаметр может составлять 9 мм, следовательно, отверстие может иметь пропускной размер до 1,5 мм. При таких размерах может гарантироваться безопасная работа транспортного средства, при этом будет всасываться достаточное количество свежего воздуха (или воздуха подсоса) для охлаждения и в то же время будет успешно создаваться отрицательное давление в агрегате. Кроме того, отрицательное давление в агрегате в большой степени поддерживается за счет работы обратного клапана. Названные в качестве примера размеры не являются ограничивающими. Конечно, возможны также и другие соотношения диаметров.
Однако отверстие открывается при расплавлении плавкого или сублимирующегося материала, только когда вакуумному насосу угрожает перегрев, что может происходить при дефекте блока контроля и управления, что может быть причиной непрерывной работы вакуумного насоса даже при выключенном двигателе и/или неподвижном транспортном средстве. Конечно, непрерывная работа может быть вызвана также и другими неполадками. Разумеется, после расплавления или сублимации плавящегося или сублимирующегося материала транспортное средство не должно длительное время работать с отверстием в системе. Более того, будет целесообразным срочно посетить станцию обслуживания, которая устранит дефект, который привел к расплавлению или сублимации плавящегося или сублимирующегося материала, и затем заново закроет отверстие плавящимся или сублимирующимся материалом. Например, водителю транспортного средства могут быть поданы звуковые, световые и/или тактильные предупредительные сообщения о необходимости немедленного посещения станции обслуживания, при этом прием и передача сигналов могут осуществляться с помощью контрольного блока и/или подходящих датчиков или информационных элементов.
Однако очевидно, что за счет расплавленного или сублимированного материала отверстие открывается только на время, чтобы вакуумный насос (пластинчатый вакуумный насос) охлаждался за счет всасываемого окружающего свежего воздуха. Вследствие этого будет предпочтительным избегать того, чтобы вакуумный насос перегревался при длительной эксплуатации при выключенном двигателе и/или неподвижном транспортном средстве, предотвращая, таким образом, полное разрушение вакуумного насоса (пластинчатого вакуумного насоса). С этой точки зрения вынужденное посещение станции обслуживания по сравнению с полной заменой вакуумного насоса не только займет меньше времени, но и повлечет меньшие материальные затраты. Это также поможет сэкономить материальные ресурсы, так как благодаря использованию изобретения меньшее количество вакуумных насосов будет требовать замены из-за поломки, вызванной перегревом.
Предпочтительно, чтобы плавкий или сублимирующийся материал имел температуру плавления или сублимации ниже критической температуры, при которой могут возникнуть термические повреждения вакуумного насоса. Поскольку плавкий или сублимирующийся материал расположен в области отверстия, которое предпочтительно расположено в теплопроводном впускном патрубке, будет целесообразным предусмотреть, чтобы температура плавления или сублимации плавкого или сублимирующегося материала была приспособлена к температуре теплопроводного впускного патрубка, при которой возможны термически обусловленные повреждения (пластинчатого) вакуумного насоса. В основе этого лежит то обстоятельство, что фактическая температура впускного патрубка может быть меньше, чем критическая температура вакуумного насоса, при которой следует ожидать термических повреждений. Например, критической температурой вакуумного насоса может быть 200°С. В этом случае температура плавления или сублимации плавкого или сублимирующегося материала должна составлять предпочтительно 160°С.
Конечно, различные вакуумные насосы могут также обладать различными критическими температурами. Следовательно, будет предпочтительным, чтобы плавкий или сублимирующийся материал представлял собой пластмассу или синтетическую смолу, которая может быть изготовлена в форме, приспосабливающейся к соответствующим температурным условиям, как установлено производителем транспортного средства. Это является целесообразным также потому, что изготовить такой плавкий или сублимирующий материал будет легко не только для производителя транспортного средства, но и для станций техобслуживания (мастерских).
Плавкий материал может быть выполнен в виде плавящейся пробки, которая закрывает внешнюю стенку впускного патрубка при закрывании отверстия, однако которая предпочтительно не выступает за пределы его внутренней стенки, чтобы не препятствовать потоку внутри впускного патрубка при нормальном режиме работы.
Краткое описание чертежей
Другие предпочтительные варианты воплощения изобретения рассматриваются в зависимых пунктах и в описании к следующим фигурам.
Фиг. 1 - частичный вид в перспективе вакуумного насоса,
Фиг. 2 - увеличенное изображение впускного патрубка, и
Фиг. 3 - поперечное сечение впускного патрубка, выполненное по линии А-А на Фиг. 2.
Осуществление изобретения
Следует указать на то, что приведенные в формуле изобретения отдельные признаки могут комбинироваться друг с другом любым технически целесообразным способом и образовывать тем самым другие варианты изобретения. Описание дополнительно характеризует и определяет изобретение с помощью фигур чертежей. На разных фигурах одни и те же детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями, которые, как правило, описываются только один раз.
На Фиг. 1 показан вакуумный насос 1, в частности пластинчатый вакуумный насос 1, впускной патрубок 2 которого соединен через соединительный трубопровод (не показан) с агрегатом (не показан), в котором должно создаваться отрицательное давление, причем между вакуумным насосом 1 и агрегатом расположен обратный клапан (не показан), а вакуумный насос 1 управляется с помощью блока контроля и управления (не показан).
Вакуумный насос 1 может, например, иметь электрический привод, для чего предусмотрено соответствующее электрическое соединение 3. Блок контроля и управления может быть подключен к электрическому соединению. Блок контроля и управления вызывает включение/выключение вакуумного насоса 1, т.е. его ввод в эксплуатацию.
Агрегат, в котором должно создаваться отрицательное давление при работающем вакуумном насосе 1, представляет собой, например, сервоустройство тормоза.
Когда вакуумный насос 1 запущен, среда отсасывается из агрегата по соединительному трубопроводу через впускной патрубок 2 в камеру всасывания вакуумного насоса 1. Таким образом, как известно, создается отрицательное давление в агрегате. Направление главного потока показано стрелкой 4. Таким образом, обратный клапан расположен предпочтительным образом ниже по потоку агрегата и выше по потоку вакуумного насоса 1 при направлении потока, указанном стрелкой 4, предпочтительно внутри или на соединительном трубопроводе. Соединительный трубопровод может быть выполнен в виде шланга, он может подключаться к впускному патрубку 2 и к агрегату.
В одном примере вакуумный насос 1 может включаться и выключаться блоком контроля и управления. При выключенном двигателе или неподвижном транспортном средстве вакуумный насос 1 обычно отключен.
Однако возможна ситуация, когда, например, блок контроля и управления выходит из строя, вследствие чего вакуумный насос 1 продолжает работать, хотя создание отрицательного давления больше не требуется. В подобном случае, например, когда двигатель выключен и/или транспортное средство неподвижно, вакуумный насос 1 более не охлаждается, поскольку встречный поток воздуха и/или охлаждающий поток отсутствуют по причине остановленного вентилятора охлаждения двигателя. Так как вакуумный насос 1 в результате внутреннего трения и/или подаваемого на него тока непрерывно выделяет тепло, ему угрожает перегрев, это может привести к повреждениям, вызванным перегревом, вплоть до полного отказа. В этом случае требуется замена вакуумного насоса 1 с большими затратами времени и материала.
В этом случае выгодно использовать настоящее изобретение, в котором предусмотрено отверстие 5, которое закрыто термочувствительным материалом 6, расположенное предпочтительно во впускном патрубке 2. В соответствии с изобретением также предусмотрено, что отверстие 5, закрытое плавким материалом 6, который плавится при определенной температуре, расположено ниже по потоку обратного клапана.
В случае когда вакуумному насосу 1 угрожает перегрев из-за вышеописанной ситуации, термочувствительный материал 6, расплавляясь, открывает отверстие 5, обеспечивая тем самым всасывание вакуумным насосом 1 окружающего свежего воздуха и за счет этого охлаждение насоса. Разумеется, отверстие 5 расположено во впускном патрубке 2 так, что оно не закрыто присоединенным соединительным трубопроводом.
Таким образом, обеспечивается, что вакуумный насос 1 не будет перегреваться, т.е. не будет поврежден из-за перегрева, при этом при последующем посещении мастерской понадобится устранить данный дефект и повторно закрыть отверстие 5 соответствующим плавким материалом 6 без замены вакуумного насоса 1 с соответствующим отсоединением всех соединительных контактов и точек крепления.
Предпочтительно, но не обязательно, что закрытое плавким материалом 6 отверстие 5 образовано в стенке 7 впускного патрубка 2.
Как можно увидеть на Фиг. 3, отверстие 5 выполнено в форме канала цилиндрического профиля, сформировано в высшей точке стенки 7 на плоскости рисунка. Это является целесообразным, поскольку плавкий материал 6 будет просто стекать или капать при расплавлении под действием силы тяжести. Конечно, незначительное количество плавкого материала 6 будет попадать во впускной патрубок 2, что, тем не менее, не помешает дальнейшей эксплуатации вакуумного насоса 1.
Плавкий материал 6 выполнен в форме плавкой пробки 8 (Фиг. 3), закрывающей отверстие 5, при этом плавкий материал 6 расположен таким образом, что он не выходит за пределы внутренней стенки 9 впускного патрубка 2, но закрывает внешнюю стенку 10, перекрывая отверстие 5. Геометрическое выполнение плавкой пробки 8 в форме ромбоидального тела, как показано на Фиг. 3, разумеется, не является ограничивающим.
Плавкий материал 6 имеет температуру плавления ниже температуры, критической для вакуумного насоса 1. Поскольку плавкая пробка 8 закрывает отверстие 5 во впускном патрубке 2, разумеется, заданная температура плавления должна быть подобрана в соответствии с температурными условиями впускного патрубка 2, так как только его температура может оказывать влияние на расплавление пробки. Температурные градиенты теплопроводного впускного патрубка 2 относительно критической температуры могут быть легко получены, что не требует дальнейшего пояснения, поскольку данные методы расчета основаны на простых физических законах.
Целесообразным, однако, является плавление плавкой пробки 8 при такой температуре, которая позволила бы избежать перегрева вакуумного насоса 1 за счет открывания отверстия 5 с последующим всасыванием свежего воздуха, который бы охлаждал вакуумный насос 1.
Конечно, плавкий материал 6 в зависимости от основных характеристик (например, точки или диапазона плавления) может производиться индивидуально для каждого типа вакуумного насоса 1. Целесообразно, чтобы плавящийся материал 6 был бы выполнен из соответствующего вещества, которое легко обрабатывать. Для этого хорошо подходят пластмассы.
Например, вакуумный насос 1 может иметь критическую температуру 200°С, тогда плавкий материал 6 может иметь температуру плавления 160°С. Другие вакуумные насосы могут иметь другие критические температуры, и плавкий материал 6 должен быть выбран соответствующим образом.
Если отверстие 5 было открыто, и, следовательно, плавкая пробка 8 расплавилась, разумеется, необходимо срочно посетить станцию обслуживания, о чем водителю будет сообщено с помощью соответствующего предупредительного устройства или сигнала, светового, звукового или тактильного типа.
Плавкая пробка 8 может также быть выполнена в виде сублимирующейся пробки, обладающей идентичной функцией, но не допускающей попадания твердого или жидкого расплавленного материала во впускной патрубок 2 или во внутреннюю камеру насоса (не показана).