МАСЛООТДЕЛИТЕЛЬ, УСТРОЙСТВО ВОЗДУХОПОДГОТОВКИ И УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ БЕЗРЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
OIL SEPARATOR, DEVICE OF AIR PREPARATION AND DEVICE OF COMPRESSED AIR SUPPLY FOR RAILLESS VEHICLE

Изобретение относится к маслоотделителю устройства воздухоподготовки безрельсового транспортного средства, при этом устройство воздухоподготовки содержит клапанную коробку, по меньшей мере, с одним выпускным присоединительным элементом для потребителя сжатого воздуха и фильтрующее устройство, предназначенное, в частности, для сушки подаваемого к потребителю сжатого воздуха, а маслоотделитель имеет устройство сопряжения для связи с фильтрующим устройством.
Также изобретение относится к устройству воздухоподготовки и устройству питания сжатым воздухом.
Устройства воздухоподготовки служат в первую очередь для обезвоживания подаваемого от компрессора сжатого воздуха до того, как он поступит к потребителям, в частности в тормозную систему. Поскольку подаваемый от компрессора воздух загрязнен, то требуется его очистка до поступления в фильтрующее устройство, за счет этого увеличивается продолжительность до загрязнения фильтрующего устройства. Поступающий от компрессора сжатый воздух загрязнен, например, маслом, используемым в компрессоре в качестве смазки, другие загрязнения поступают, например, из атмосферы. Известно применение так называемого маслоотделителя для удаления указанных и других видов загрязнения, через который протекает сжатый воздух перед своим входом в фильтрующее устройство.
Пример такого очистительного устройства приведен в US 6,071,321, Указанные здесь, а также аналогично выполненные маслоотделители работают, как правило, с использованием центробежной силы. Воздушный поток поступает в камеру по существу цилиндрической формы по касательному компоненту, в результате чего под действием центробежной силы привнесенные воздухом частицы в соответствии с их повышенной массой выносятся наружу и в конечном итоге осаждаются на стенке камеры. Затем частицы могут накапливаться на дне камеры и отводиться из нее.
Как правило, отмечается стремление интегрировать в немногих компонентах по возможности многие функции, которые выполняет устройство воздухоподготовки. В соответствии с этим в US 6,071,321 предложено располагать маслоотделитель рядом с фильтрующим устройством.
Известные из уровня техники современные устройства воздухоподготовки выполняют в соответствии с указанным желанием интеграции наряду с задачами по фильтрации сжатого воздуха также задачи, связанные с регулированием давления и обеспечением безопасности контуров сжатого воздуха. В этом отношении центральными компонентами устройства воздухоподготовки являются, кроме фильтрующего устройства, также регулятор давления и многоконтурный защитный клапан, при этом регулятор давления и многоконтурный защитный клапан расположены в клапанной коробке. Более широкая интеграция компонентов, например, маслоотделителя в устройство воздухоподготовки возможна в рамках модификации клапанной коробки. Правда, такие модификации сопровождаются недостатками, так как они требуют дополнительных расходов на конструирование и изменение применяемых стратегий производства и сбыта.
В основу настоящего изобретения положена задача создания маслоотделителя, устройства воздухоподготовки и устройства питания сжатым воздухом с тем, чтобы маслоотделитель мог особенно легко и надежно встраиваться в устройство воздухоподготовки, причем, в частности, удаление скопившихся в маслоотделителе загрязнений должно быть отнесено к функции устройства воздухоподготовки.
Указанная задача решается с помощью признаков независимых пунктов формулы изобретения.
Оптимальные варианты выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение основано на аналогичном маслоотделителе, при этом маслоотделитель содержит дополнительное устройство сопряжения, с помощью которого он может подсоединяться к клапанной коробке. В результате маслоотделитель может быть выполнен таким образом, что он может применяться вместе с известными из уровня техники устройствами воздухоподготовки.
В этом отношении особо оптимально, чтобы маслоотделитель располагался в виде сэндвича между клапанной коробкой и фильтрующим устройством. Устройства воздухоподготовки, известные в уровне техники, содержат, как правило, фильтрующее устройство, связанное посредством фланцевого соединения с клапанной коробкой. Поскольку маслоотделитель сконструирован таким образом, что он обеспечивает фланцевое соединение, с одной стороны, с фильтрующим устройством и, с другой стороны, с клапанной коробкой, то может быть создано компактное устройство воздухоподготовки с встроенным в него маслоотделителем.
Согласно особо оптимальному варианту выполнения настоящего изобретения предусматривается, чтобы маслоотделитель содержал впускной соединительный элемент, с помощью которого источник сжатого воздуха может быть сообщен с установкой воздухоподготовки. Традиционно в известных из уровня техники устройствах воздухоподготовки впускной соединительный элемент для сжатого воздуха располагается на клапанной коробке. На основе изобретения, с использованием впускного соединительного элемента на маслоотделителе, сжатый воздух может подаваться по наиболее короткому пути непосредственно в компонент устройства воздухоподготовки, в котором проводится начальная подготовка сжатого воздуха.
Дополнительно у маслоотделителя может быть предусмотрено наличие выпускного присоединительного элемента. Таким образом, маслоотделителю могут быть приданы дополнительные функции, которые традиционно присущи клапанной коробке.
В этой связи становится возможным наличие у маслоотделителя присоединительного элемента, через который может отводиться неочищенный сжатый воздух, используемый, в частности, для накачивания шин, и/или подаваться подлежащий очистке сжатый воздух. Такой присоединительный элемент может эффективно применяться в качестве выпускного присоединительного элемента при выполнении любых функций и позволяет без затруднений использовать неочищенный воздух. Также такой выпускной присоединительный элемент может использоваться в качестве контрольного присоединительного элемента. Если присоединительный элемент применяется в качестве впускного присоединительного элемента, то для этого, в частности, от расположенного вне транспортного средства источника может подводиться сжатый воздух, который затем очищается в маслоотделителе.
Также оптимально, чтобы маслоотделитель содержал предохранительный клапан. Такой предохранительный клапан может быть сконструирован с учетом ограничения давления внутри системы; при сильно различающихся условиях давления внутри устройства воздухоподготовки конструкция предохранительного клапана может быть определенно рассчитана на максимально допущенное давление в маслоотделителе.
В особо предпочтительном варианте выполнения настоящее изобретение усовершенствовано за счет того, что маслоотделитель содержит первую камеру, в которую подается подлежащий очистке сжатый воздух, причем в этой камере расположены воздухонаправляющие средства, с помощью которых может изменяться скорость потока подаваемого воздуха, и вторую камеру, в которую поступает очищенный в первой камере воздух и из которой очищенный воздух направляется в фильтрующее устройство. Благодаря воздухонаправляющим средствам усиливается отделение посторонних частиц. Вследствие протекания сжатого воздуха через маслоотделитель с переменной скоростью становится возможным раннее слипание этих частиц. Такое слипание увеличивает их массу, что способствует их перемещению к наружной стороне маслоотделителя под действием центробежной силы. Раздельно от камеры с воздухонаправляющими средствами предусмотрена дополнительная камера, через которую очищенный воздух может поступать в фильтрующее устройство; в результате отпадает необходимость в непосредственном сообщении фильтрующего устройства с содержащей загрязнения первой камерой.
Особо предпочтительно, чтобы первая и вторая камеры были выполнены по существу в виде осесимметричных кольцевых камер с общей осью. Благодаря этому очищаемый воздух будет протекать прежде всего через расположенную снаружи радиальную кольцевую камеру до того, как поступит в очищенном виде через радиальную внутреннюю кольцевую камеру в фильтрующее устройство.
Особо эффективно, чтобы сжатый воздух мог подаваться в первую камеру по касательному компоненту. Наличие касательного компонента внутри первой камеры необходимо для использования центробежной силы для отделения загрязнений. Даже если касательным компонентом в принципе служат только имеющиеся в первой камере воздухонаправляющие средства, то тем не менее эффективно, чтобы сжатый воздух в первую камеру подавался сначала по касательному компоненту.
Учитывая конструктивное выполнение маслоотделителя согласно изобретению, особо предпочтительно, чтобы воздухонаправляющие средства содержали несколько воздухонаправляющих элементов, главные плоскости которых расположены на разных осевых координатах, чтобы воздухонаправляющие элементы содержали воздухонаправляющие участки, выступающие за пределы их главной плоскости, и чтобы смежные воздухонаправляющих участки смежных воздухонаправляющих элементов не были параллельными между собой. Такие воздухонаправляющие элементы могут быть легко изготовлены, например, штамповкой кольцевых элементов с их последующим изгибанием. Благодаря непараллельному расположению смежных воздухонаправляющих участков при движении воздуха через первую камеру образуются сужения потока по существу на спиральной траектории, а также участки с большим сечением потока. Поэтому происходят изменения скорости, положительно влияющие на слипание частиц.
Оптимально, чтобы угол между воздухонаправляющими участками и главными плоскостями составлял 10-20 градусов, предпочтительно 15 градусов.
Также в особо предпочтительном варианте выполнения настоящее изобретение усовершенствовано за счет того, что воздухонаправляющие элементы выполнены, по меньшей мере, частично идентичными, при этом непараллельность воздухонаправляющих участков смежных воздухонаправляющих элементов достигается относительным разворотом воздухонаправляющих элементов между собой. В соответствии с этим становится возможным применение идентичных воздухонаправляющих элементов, что позволяет изготавливать маслоотделитель особо дешево и надежно. Лишь благодаря относительному развороту воздухонаправляющих элементов по отношению друг к другу возможно варьировать сечение потока сжатого воздуха при его движении через первую камеру.
Особо предпочтительно, чтобы внутренний диаметр воздухонаправляющих элементов соответствовал наружному диаметру по существу цилиндрической стенки, разделяющей между собой первую и вторую камеры. Таким образом, воздухонаправляющие элементы могут устанавливаться на цилиндрической стенке с геометрическим и/или силовым замыканием, причем могут быть предусмотрены дополнительные крепежные средства между воздухонаправляющими элементами и цилиндрической стенкой.
Также особо предпочтительно, чтобы в первой камере имелся участок пола, на котором происходило бы накопление отделяемого масла, и имелся зумпф для отбора накопившегося масла. Таким образом отделяемое масло или - при более широкой формулировке - отделяемые загрязнения скапливаются в первой камере на участке, с которого накопленное масло может отводиться непосредственно.
В этой связи особо оптимально, чтобы по существу цилиндрическая стенка была выполнена ступенчатой на участке пола первой камеры. Такое ступенчатое выполнение цилиндрической стенки на участке пола первой камеры предупреждает стекание масла в этой камере или же его перетекание из первой камеры во вторую. В результате исключается повторное загрязнение проходящего через вторую камеру сжатого воздуха.
По сопоставимым причинам предусмотрено, чтобы сообщение между первой и второй камерами было выполнено с помощью, по меньшей мере, одной пропущенной в первую камеру трубы, снабженной на своей наружной стороне, по меньшей мере, одним выступом в виде закраины. Выступ в виде закраины или предпочтительно несколько таких выступов также предупреждают перетекание масла из первой камеры во вторую.
Также изобретение касается устройства воздухоподготовки с маслоотделителем согласно изобретению, а также устройства питания сжатым воздухом с устройством воздухоподготовки согласно изобретению.
Устройство питания сжатым воздухом согласно изобретению усовершенствовано особо оптимально в результате того, что маслоотделитель содержит зумпф, который для отвода отделяемых веществ сообщен с выпускным отверстием клапанной коробки. Аналогичные устройства воздухоподготовки содержат выпускное отверстие для регенерации фильтрующего устройства. Для регенерации фильтрующего устройства воздух из ресивера транспортного средства течет через фильтрующее устройство в обратном направлении и затем выходит из устройства воздухоподготовки через выпускное отверстие. Согласно изобретению может быть предусмотрено использование этого выпускного отверстия также и для удаления отделяемых в маслоотделителе веществ. В определенных случаях необходимо обеспечить, чтобы часто опасные для окружающей среды вещества, накапливаемые в маслоотделителе, не выбрасывались непосредственно в атмосферу.
В основе изобретения лежит знание того, что при соответствующей конструкции маслоотделителя с устройствами сопряжения возможно дооборудование традиционных устройств воздухоподготовки.
Ниже изобретение поясняется со ссылкой на приложенные чертежи с помощью приведенных в качестве примера предпочтительных вариантов выполнения.
При этом изображено на:
фиг.1 - вид в перспективе на устройство воздухоподготовки согласно изобретению;
фиг.2 - вид сбоку на устройство воздухоподготовки согласно изобретению;
фиг.3 - другой вид сбоку на устройство воздухоподготовки согласно изобретению;
фиг.4 - вид сверху на нижнюю сторону устройства воздухоподготовки согласно изобретению;
фиг.5 - вид сверху на верхнюю сторону устройства воздухоподготовки согласно изобретению;
фиг.6 - вид в разрезе по АА на фиг.5;
фиг.7 - изображение компонентов в разобранном виде, расположенных в корпусе маслоотделителя;
фиг.8 - вид в перспективе на компоненты, расположенные в корпусе маслоотделителя согласно изобретению;
фиг.9 - вид в перспективе на воздухонаправлдющий элемент маслоотделителя согласно изобретению;
фиг.10 - вид сверху на вставку маслоотделителя согласно изобретению;
фиг.11 - вид в разрезе по ВВ на фиг.10;
фиг.12 - вид в перспективе на корпус маслоотделителя согласно изобретению;
фиг.13 - другой вид в перспективе на корпус маслоотделителя согласно изобретению;
фиг.14 - вид в перспективе на маслоотделитель согласно изобретению;
фиг.15 - другой вид в перспективе на маслоотделитель согласно изобретению;
фиг.16 - схематическое изображение устройства питания сжатым воздухом.
В приводимом ниже подробном описании изобретения со ссылкой на чертежи одинаковыми позициями обозначены одинаковые или сопоставимые компоненты.
На фиг.1 изображено в перспективе устройство воздухоподготовки согласно изобретению. На фиг.2 показан вид сбоку на устройство воздухоподготовки согласно изобретению. На фиг.3 показан другой вид сбоку на устройство воздухоподготовки согласно изобретению. На фиг.4 показан вид сверху на нижнюю сторону устройства воздухоподготовки согласно изобретению. На фиг.5 показан вид сверху на верхнюю сторону устройства воздухоподготовки согласно изобретению. На фиг.6 показан вид в разрезе по АА на фиг.5. Устройство воздухоподготовки 12 согласно изобретению включает в себя выполненное в виде сушилки-патрона фильтрующее устройство 18, клапанную коробку 14 и выполненный в виде сэндвича, расположенный между фильтрующим устройством 18 и клапанной коробкой 14 маслоотделитель 10. Перечисленные компоненты устройства воздухоподготовки 12 содержат устройства сопряжения, обеспечивающие изображенное и описанное соединение компонентов. В частности, маслоотделитель 10 содержит устройство сопряжения для сообщения с фильтрующим устройством 18 и устройство сопряжения для сообщения с клапанной коробкой 14. Клапанная коробка 14 содержит другое, обращенное в сторону от маслоотделителя 10 устройство сопряжения, показанное на фиг.4. Маслоотделитель 10 имеет впускной присоединительный элемент 20, через который в него и, следовательно, в установку воздухоподготовки 12 поступает от компрессора сжатый воздух. Во время работы устройства воздухоподготовки 12 расположенный на маслоотделителе 10 впускной присоединительный элемент 20 заменяет впускной присоединительный элемент 54 клапанной коробки 14. В устройствах воздухоподготовки, известных из уровня техники, фильтрующее устройство 18 связано непосредственно с клапанной коробкой 14 без промежуточного подключения маслоотделителя 10. Поэтому необходимо предусмотреть на клапанной коробке 14 наличие впускного присоединительного элемента 54. Поскольку согласно изобретению маслоотделитель 10 расположен между фильтрующим устройством 18 и клапанной коробкой 14, то он может быть оснащен впускным присоединительным элементом 20 для подачи в него подлежащего очистке сжатого воздуха по наиболее короткому пути. На маслоотделителе 10 предусмотрен также другой присоединительный элемент 22, который может быть использован как впускной присоединительный элемент при накачивании от постороннего источника, а также как выпускной присоединительный элемент для накачивания шин. Через последний может подаваться подлежащий очистке сжатый воздух, например, от расположенного вне транспортного средства источника или отбираться неочищенный сжатый воздух для любых целей, например для накачивания шин. Кроме того, предусмотрено наличие предохранительного клапана 24. Внутри маслоотделителя 10 выполнены первая 26 и вторая 30 камеры, которые через трубы 46 сообщены между собой. В первой камере 26 установлены воздухонаправляющие средства 28, конструкция и принцип действия которых более подробно будут описаны ниже со ссылкой на приложенные чертежи. Таким образом, маслоотделитель 10 содержит основные компоненты наружного корпуса 60, вставки 62 и расположенных на вставке 62 в корпусе 60 воздухонаправляющих средств 28.
При работе устройства воздухоподготовки 12 в маслоотделитель 10 поступает сжатый воздух через впускной присоединительный элемент 20. Сжатый воздух попадает сначала в первую камеру 26 маслоотделителя 10, при этом сразу при поступлении воздуха в первую камеру 26 его потоку придается касательная составляющая. Под действием центробежной силы загрязнения отбрасываются на внутреннюю стенку корпуса 60. После этого загрязнения накапливаются на участке 42 пола первой камеры 26. На участке 42 пола первой камеры 26 предусмотрен зумпф 44 для удаления отделяемых загрязнений. Из первой камеры 26 сжатый воздух может перетекать по трубам 46 во вторую камеру 30, из которой он может поступать через выпускные отверстия 56 в фильтрующее устройство 18. После сушки сжатого воздуха в фильтрующем устройстве 18 он поступает по центральному тракту 58 маслоотделителя 10 в клапанную коробку 14, в которой он известным образом распределяется и направляется в разные контуры потребления.
На фиг.7 показаны в разобранном виде компоненты, расположенные в корпусе маслоотделителя согласно изобретению. На фиг.8 показаны в перспективе компоненты, расположенные в корпусе маслоотделителя согласно изобретению. На фиг.9 показан в перспективе воздухонаправляющий элемент, применяемый в маслоотделителе согласно изобретению. Вставка 62 имеет цилиндрическую стенку 40 и отходящую от нее закраину 64. Закраина 64 содержит канавку 66, благодаря которой вставка 62 после своей установки в корпус 60 (см., например, фиг.6) уплотняет первую камеру 26 (см., например, фиг.6). Цилиндрическая стенка 40 содержит на своем обращенном от закраины 64 конце ступенчатый участок 68. Поскольку во время работы устройства воздухоподготовки отделяемое масло собирается на этом ступенчатом участке, то он предупреждает растекание масла вверх по цилиндрической стенке 40. Для перетекания сжатого воздуха из первой камеры 26 (см., например, фиг.6) во вторую камеру 30 (см., например, фиг.6) предусмотрены трубы 46, у которых по наружному периметру выполнены выступы 48 в виде закраины. Эти выступы 48 также предусмотрены для предупреждения растекания масла по наружному периметру труб 46 и, следовательно, в конечном итоге для исключения попадания масла во вторую камеру 30 (см., например, фиг.6). Воздухонаправляющие средства 28 выполнены в виде четырех идентичных воздухонаправляющих элементов 32. Внутренний диаметр воздухонаправляющих элементов 32 соответствует по существу наружному диаметру цилиндрической стенки 40, благодаря чему воздухонаправляющие элементы 32 могут быть насажены на вставку 26 с геометрическим и/или силовьм замыканием. Для каждого воздухонаправляющего элемента 32 задана главная плоскость 34. От этой главной плоскости 34 располагаются воздухонаправляющие участки 36 поочередно в разных осевых направлениях, причем эти воздухонаправляющие участки образуют вместе с главной плоскостью 34 предпочтительно угол около 15 градусов. Хотя воздухонаправляющие элементы 32 и выполнены идентичными, однако они насаживаются на вставку 62 с «разворотом». Благодаря этому создаются разные сечения потока проходящего через первую камеру 26 (см., например, фиг.6) воздуха, чем обуславливаются его разные скорости. Эти варьирующие скорости способствуют слипанию загрязняющих веществ, вследствие чего отмечается положительное воздействие на их перемещение на внутреннюю стенку корпуса 60 (см., например, фиг.6) под действием центробежной силы. Воздухонаправляющие элементы 32 могут быть легко изготовлены, например, штамповкой с последующим изгибанием, причем эти операции могут быть объединены в единую операцию за счет применения соответствующего инструмента.
На фиг.10 показан вид сверху на вставку 62 маслоотделителя согласно изобретению. На фиг.11 показан вид в разрезе по ВВ на фиг.10. Можно видеть - в направлении от наружного края внутрь - закраину с канавкой 26, выпускные отверстия 56, вторую камеру 30 и тракт 58 потока. Также здесь можно видеть ступенчатый участок 68 вставки 62.
На фиг.12 показан в перспективе корпус маслоотделителя согласно изобретению. На фиг.13 показан другой вид в перспективе на корпус маслоотделителя согласно изобретению. Наружный корпус 60 маслоотделителя содержит охлаждающие ребра 70, которые служат для отвода тепла от маслоотделителя.
На фиг.14 показан в перспективе маслоотделитель согласно изобретению. На фиг.15 показан другой вид в перспективе на маслоотделитель согласно изобретению. Здесь можно видеть главные компоненты маслоотделителя 10, а именно вставку 62, воздухонаправлющие средства 28 и наружный корпус 60.
На фиг.16 показано в схематическом виде устройство питания сжатым воздухом. Устройство воздухоподготовки 12 согласно изобретению состоит из традиционного устройства воздухоподготовки с клапанной коробкой 14 и фильтрующим устройством 18, а также маслоотделителя 10 согласно изобретению. В устройство воздухоподготовки 12 сжатый воздух поступает через маслоотделитель 10 от источника 52 сжатого воздуха. Очищенный и просушенный сжатый воздух может затем подаваться к его потребителям 50. Для удаления из маслоотделителя 10 скопившихся в нем загрязнений предусмотрена магистраль 72, посредством которой зумпф 44 маслоотделителя 10 сообщен с вентиляционным отверстием 72 устройства воздухоподготовки 12. Связь происходит через клапан 76, который может быть выполнен в виде клапана 2/2. Для удаления загрязнений из маслоотделителя 10 перекрывают клапан 78 в линии питания, который также может быть выполнен в виде клапана 2/2. Этот клапан может находиться также в устройстве воздухоподготовки 12. Затем клапан 76 может быть открыт, в результате чего загрязнения выбрасываются через вентиляционное отверстие 74 из маслоотделителя поступающим сжатым воздухом от источника 52. Вентиляционным отверстием 74 служит предпочтительно то же вентиляционное отверстие, которое применяется для регенерации фильтрующего устройства 18.
Признаки изобретения, раскрытые в описании, на чертежах и в формуле изобретения, могут играть существенную роль при осуществлении изобретения как при отдельном использовании, так и при любой комбинации.
Перечень позиций
10 - маслоотделитель
12 - устройство воздухоподготовки
14 - клапанная коробка
16 - выпускной присоединительный элемент
18 - фильтрующее устройство
20 - впускной присоединительный элемент
22 - выпускной присоединительный элемент
24 - предохранительный клапан
26 - первая камера
28 - воздухонаправляющее средство
30 - вторая камера
32 - воздухонаправляющий элемент
34 - главная плоскость
36 - воздухонаправляющий участок
38 - воздухонаправляющий участок
40 - цилиндрическая стенка
42 - участок пола
44 - зумпф
46 - труба
48 - выступ
50 - потребитель сжатого воздуха
52 - источник сжатого воздуха
54 - впускной присоединительный элемент
56 - выпускное отверстие
58 - тракт потока
60 - корпус
62 - вставка
64 - закраина
66 - канавка
68 - ступенчатый участок
70 - охлаждающее ребро
72 - магистраль
74 - клапан
78 - клапан