БАРЬЕРНОЕ УСТРОЙСТВО, ПОМЕЩАЕМОЕ В ТРУБОПРОВОД ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ, КОТОРАЯ СОДЕРЖИТ НЕЖЕЛАТЕЛЬНУЮ СРЕДУ ИЛИ ВЕЩЕСТВО, И ТРУБОПРОВОД, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО
BARRIER DEVICE, PLACED IN PIPELINE FOR TRANSPORTING FLUID, THAT CONTAINS UNDESIRABLE ENVIRONMENTS OR SUBSTANCES AND TO TUBING CONTAINING SUCH DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к трубопроводам и устройствам, помещаемым внутрь трубопровода для того, чтобы удерживать нежелательную среду или вещество, проходящие по трубопроводу, или служить барьером для них. В частности, но не исключительно, изобретение относится к устройствам, которые могут быть введены внутрь впускного воздуховода двигателя транспортного средства для недопущения или подавления попадания льда в нижестоящие по потоку компоненты, такие как турбонагнетатель.
Уровень техники
В двигателе транспортного средства небольшое количество несгоревшего топлива и отработавших газов в процессе сгорания утекает по окружности поршневых колец и попадает в картер. Эти топливо и газы называются картерными газами и для них в транспортном средстве предусмотрена система вентиляции картера. Для снижения выбросов в атмосферу картерные газы обычно возвращают в камеру сгорания двигателя. Для этого картерные газы смешивают со свежим воздухом выше по потоку от турбонагнетателя, если таковой имеется в двигателе. Картерный газ и, следовательно, смесь картерного газа со свежим воздухом содержат масло из картера. Свежий воздух может содержать влагу, снег и тому подобное, что зависит от окружающих условий.
Для уменьшения содержания воды и масла в воздухе, движущемся к камере сгорания, часто используют отделитель масла и воды, установленный выше по потоку от турбонагнетателя. Однако даже при использовании отделителя картерный газ может содержать воду, способную замерзнуть и превратиться в лед при попадании транспортного средства в холодные условия. Этот лед может задерживать поток воздуха в трубопроводе или собираться в куски, способные повреждать вышестоящее по потоку оборудование, такое как лопатки компрессора турбонагнетателя. Лед может образовываться при отключении двигателя или при его работе на холостом ходу.
Обычно в воздуховодах имеется отстойник, в котором может образовываться лед, когда пары масла входят в трубопроводы и встречаются там с потоком холодного воздуха. Так как в воде/льде содержится масло и воздуховоды покрыты маслом, лед скорее не прилипает к внутренней поверхности воздуховода, а увлекается в турбонагнетатель, особенно при большом ускорении.
Ставится задача получить усовершенствованное средство подавления образования льда и/или подавления движения образовавшегося льда в вышестоящее по потоку оборудование, такое как турбонагнетатель.
Раскрытие изобретения
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается устройство, предназначенное для введения внутрь трубопровода для транспортировки текучей среды, содержащей нежелательную среду или вещество. Устройство содержит барьерную часть для разделения в продольном направлении, по меньшей мере, длины трубопровода с формированием канала для прохождения транспортируемой текучей среды над барьерной частью и отстойника для сбора нежелательной среды или вещества под барьерной частью.
Устройство может включать в себя несущую конструкцию для позиционирования барьерной части над наинизшей частью трубопровода для формирования отстойника. Несущая конструкция может содержать один или несколько балочных элементов, выходящих из-под нижней поверхности барьерной части. Как вариант или дополнительно, несущая конструкция может содержать один или несколько колонных элементов.
Один или несколько балочных элементов могут располагаться продольно. Один или каждый из нескольких балочных элементов может быть приспособлен для взаимодействия с наинизшей частью трубопровода. Один или несколько балочных элементов могут иметь прорезь, вырез или тому подобное для того, чтобы нежелательная среда или вещество могли попадать с одной стороны балочного элемента на другую.
Несущая конструкция может включать в себя контактный элемент для взаимодействия по меньшей мере со второй частью внутренней поверхности трубопровода. Контактный элемент может включать в себя каркасный элемент. Каркасный элемент может быть выполнен охватывающим. Каркасный элемент может быть приспособлен для взаимодействия со всей внутренней поверхностью трубопровода по меньшей мере на одном поперечном сечении трубопровода.
Каркасный элемент может быть приспособлен для взаимодействия с внутренней поверхностью трубопровода, по меньшей мере, на двух отстоящих друг от друга поперечных сечениях трубопровода. По меньшей мере, по длине трубопровод может быть гибким, а каркасный элемент может быть жестким и иметь конфигурацию или ориентацию для придания изгиба по длине трубопровода. Приданный изгиб может быть U-образным, а барьерная часть может формировать отстойник в наинизшей части U-образного изгиба.
Барьерная часть может иметь периметр, согласующийся по форме с внутренней поверхностью трубопровода при установке барьера на заданной высоте внутри трубопровода.
Когда трубопровод имеет U-образную форму, периметр барьерной части может быть овальным для того, чтобы согласоваться по форме с внутренней поверхностью трубопровода.
Один или каждый поперечный балочный элемент может иметь дуговидную опорную поверхность, по форме согласующуюся с внутренней поверхностью трубопровода. Если форма трубопровода U-образна, то один или каждый из продольных балочных элементов может иметь дуговидную опорную поверхность, по форме согласующуюся с внутренней поверхностью трубопровода.
Барьерная часть может иметь прорезь, вырез и тому подобное. Прорезь или вырез могут располагаться на участке барьерной части, входном по направлению потока транспортируемой текучей среды. На прорези или вырезе может иметься элемент жалюзи для направления нежелательной среды или вещества к отстойнику.
По меньшей мере, часть барьерной части может содержать сетку для пропуска транспортируемой текучей среды в отстойник и из отстойника и предотвращения выхода нежелательного вещества из отстойника. Сетка может располагаться на участке барьера, выходном по направлению потока транспортируемой текучей среды.
Взамен или дополнительно, устройство может включать в себя один или несколько барьерных элементов для пропуска транспортируемой текучей среды в отстойник и предотвращения выхода нежелательного вещества из отстойника. Каждый барьерный элемент может содержать выступ или зуб. Барьерные элементы могут располагаться на участке барьерной части, выходном относительно направления движения транспортируемой текучей среды.
Взамен или дополнительно, барьерная часть может быть выполнена так, чтобы иметь зазор у внутренней поверхности трубопровода для пропуска в отстойник нежелательной среды или вещества.
Одна или несколько поверхностей устройства могут быть шероховатыми для способствования прилипанию нежелательного вещества, такого как лед. Нижняя сторона барьерной части может быть шероховатой. Термин «шероховатая» понимается как имеющая достаточно большую механическую неровность, позволяющую способствовать прилипанию нежелательного вещества так, как это известно специалистам в данной области.
Верхняя поверхность барьерной части может быть гладкой для препятствования накоплению на ней нежелательного вещества, такого как лед. Термин «гладкая» понимается как имеющая достаточно малую механическую неровность, позволяющую препятствовать прилипанию нежелательного вещества так, как это известно специалистам в данной области.
Устройство может включать в себя стопорный элемент для ограничения введения устройства в продольном направлении. Стопорный элемент может содержать фланец, выполненный с возможностью упираться в торец трубопровода. Устройство может быть выполнено с возможностью фиксации в продольном положении при присоединении второго трубопровода к торцу первого трубопровода.
Согласно второму аспекту изобретения предлагается трубопровод, включающий в себя устройство согласно первому аспекту изобретения.
Трубопровод может содержать гибкий воздуховод или шланг. Трубопровод может содержать впускной воздуховодный тракт транспортного средства.
Краткое описание чертежей
Далее рассматриваются осуществления настоящего изобретения в виде примеров со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает схематичный вид системы двигателя транспортного средства.
Фиг.2 изображает вид в перспективе устройства по изобретению и двух трубопроводов.
Фиг.3 изображает вид в перспективе устройства по Фиг.2, вставленного внутрь одного из трубопроводов.
Фиг.4 изображает еще один вид в перспективе устройства по Фиг.2.
Фиг.5 изображает другой вид в перспективе устройства по Фиг.2.
Фиг.6 изображает полупрозрачный вид в перспективе устройства по Фиг.2, вставленного в один из трубопроводов.
Осуществление изобретения
На Фиг.1 показана система 10 двигателя транспортного средства. Картерный газ в картере двигателя 12 возвращают обратно в двигатель 12, для чего картерный газ смешивают со свежим воздухом 14 выше по потоку от турбонагнетателя 16. Картерный газ сначала проходит через отделитель 18 масла и воды, а затем поступает в первый впускной воздуховод 20 через боковой патрубок 22 первого впускного воздуховода 20. Первый впускной воздуховод 20 соединен со вторым впускным воздуховодом 24 хомутом 26. Устройство 30 по настоящему изобретению располагается во втором впускном воздуховоде 24 в месте установки хомута 26. Первый впускной воздуховод 20 соединен с турбонагнетателем 16, а третий воздуховод 28 соединяет турбонагнетатель 16 с двигателем 12. Все упомянутые воздуховоды являются гибкими.
На Фиг.2 показано устройство 30 перед его вставлением внутрь второго впускного воздуховода 24. Устройство 30 включает в себя стопорный элемент или фланец 32 для ограничения вставления устройства 30 в продольном направлении. Фланец 32 упирается в торец второго впускного воздуховода 24 для недопущения дальнейшего вставления. Это показано на Фиг.3. При этом в своем продольном положении устройство 30 фиксируется при соединении второго впускного воздуховода 24 с первым впускным воздуховодом 20 хомутом 26. Кроме того, фланец 32 также упирается в торец первого впускного воздуховода 20 для недопущения перемещения в продольном направлении к первому впускному воздуховоду 20.
На Фиг.4 и Фиг.5 устройство 30 показано более подробно, а Фиг.6 показывает устройство 30 внутри соединенных воздуховодов. Устройство 30 может быть изготовлено литьем под давлением из пластика, например, полипропилена.
Устройство 30 включает в себя барьерную часть 34, предназначенную для разделения длины второго впускного воздуховода 24 в продольном направлении. При этом формируются: главный канал 36 для прохождения смеси воздуха и картерных газов над барьерной частью 34 и отстойник 38 для нежелательной среды или вещества, таких как снег, лед или вода - под барьерной частью 34.
Как лучше всего видно из Фиг.4, устройство 30 включает в себя несущую конструкцию для позиционирования барьерной части 34 над наинизшей частью второго впускного воздуховода 24 для формирования отстойника 38. Несущая конструкция включает в себя расположенную продольно первую балку 40 и расположенную поперечно вторую балку 42. В обеих балках имеется вырез 44 для того, чтобы нежелательная текучая среда или вещество могли попадать с одной стороны балок на другую их сторону. Поперечная вторая балка 42 имеет дуговидную опорную поверхность, согласующуюся по форме с окружностью внутренней поверхности трубопровода. Кроме того, как описывается далее по тексту, второй впускной воздуховод 24 в месте расположения устройства 30 имеет изгиб, а продольная первая балка 40 также имеет дуговидную опорную поверхность, по форме согласующуюся с дугой внутренней поверхности изгиба.
Несущая конструкция также включает в себя контактный элемент в форме жесткого каркаса для взаимодействия с другими частями внутренней поверхности второго впускного воздуховода 24. Более того, каркас имеет два охватывающих кольца 46, каждое из которых взаимодействует существенно со всей внутренней поверхностью трубопровода на поперечном сечении второго впускного воздуховода 24. Два охватывающих кольца 46 удалены друг от друга и соединены продольными связями 48. То есть каркас взаимодействует с внутренней поверхностью второго впускного воздуховода 24 на двух удаленных друг от друга поперечных сечениях первого впускного воздуховода 20.
Два охватывающих кольца 46 имеют жесткие боковые стенки, ориентированные относительно друг друга не параллельно, а наискось. За счет этого в процессе вставления устройства 30 в гибкий второй впускной воздуховод 24 два охватывающих кольца 46 придают изгиб длине второго впускного воздуховода 24. Приданный изгиб имеет U-образую форму, так что барьерная часть 34 формирует отстойник 38 в наинизшей части U-образного изгиба, как показано на Фиг.6.
Барьерная часть 34 имеет существенно овальный периметр, согласующийся по форме с внутренней поверхностью изогнутого второго впускного воздуховода 24. Однако между барьерной частью 34 и внутренней поверхностью оставлен небольшой зазор для пропуска нежелательной текучей среды или вещества в отстойник 38.
Кроме того, барьерная часть 34 имеет прорезь 50. Прорезь 50 расположена на участке барьерной части 34, входном по направлению потока воздуха 14 и картерного газа. У прорези 50 расположен элемент 52 жалюзи для направления нежелательной текучей среды или вещества к отстойнику 38.
Нижняя сторона барьерной части 34 выполнена шероховатой для способствования прилипанию льда. И наоборот, верхняя сторона барьерной части 34 выполнена гладкой для препятствования скопления на ней льда.
Для использования устройство 30 легко внедряется в существующую систему 10 двигателя транспортного средства. Первый и второй впускные воздуховоды разъединяют в месте, где они соединяются хомутом 26, и устройство вставляют во второй впускной воздуховод 24, до тех пор, пока фланец 32 не упрется в торец второго впускного воздуховода 24. Затем первый и второй впускные воздуховоды соединяют снова, фиксируя тем самым положение устройства 30.
В процессе работы двигателя 12 смесь воздуха и картерного газа пропускают по первому и второму впускным воздуховодам. Снег, лед или вода, присутствующие в смеси, будут стремиться выпасть в отстойник 38, где и будут содержаться. При этом частицы льда будут достаточно мелкими, чтобы пройти в прорезь 50 барьерной части 34, но слишком крупными, чтобы пройти через зазор между барьерной частью 34 и внутренней поверхностью воздуховода 24.
По мере прогрева двигателя передаваемое второму впускному воздуховоду 24 тепло растопит весь снег или лед в отстойнике 38. Будучи текучей средой, вода может проникать через зазор и вся вытечет из отстойника 38. Этому будет способствовать свежий воздух, направляемый в отстойник 38 для воздействия на его содержимое. Свежий воздух сначала направляется геометрией изгиба, придаваемого устройством 30, а затем - положением прорези 50 на входном участке барьерной части 34 и элементом 52 жалюзи, имеющимся у прорези 50. Отстойник при этом прочищается и готов к дальнейшему сбору нежелательного вещества.
Устройство недорого в изготовлении, просто устанавливается и может быть внедрено без внесения изменений в существующие детали и узлы. Геометрию устройства можно адаптировать под любой конкретный размер воздуховодов (которые выпускаются в стандартных размерах).
Несмотря на то, что выше было описано конкретное осуществление изобретения, следует понимать, что возможны отклонения от приведенных вариантов осуществления, не выходящие за пределы объема настоящего изобретения.