Устройство для осушения и регулирования давления сжатого воздуха

 

Использование: для осушки и регулирования давления сжатого воздуха в пневмотормозных системах транспортных средств. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, предохранительный клапан, торцевую крышку, картуш, наружный колпак, фильтр, поршень, гильзу, силовую пружину, разгрузочный клапан, кольцо с буртами, стопорный элемент. Поршень и гильза установлены между выходной полостью и атмосферной полостью. В гильзе выполнен дроссельный клапан с возможностью коммутации надпоршневой полости с выходной полостью и полостью, сообщенной с атмосферой, через зазор между поршнем и гильзой. Предлагаемая установка для осушки и регулирования давления сжатого воздуха позволит повысить надежность работы, обеспечить заданные параметры регулирования давления сжатого воздуха, снизить уровень шума, повысить степень предварительного влагоотделения, снизить затраты на техническое обслуживание. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к установкам для осушки и регулирования давления сжатого воздуха и может быть использовано в пневмотормозных системах транспортных средств.

Известно устройство для осушки и регулирования давления сжатого воздуха [1] содержащее камеру осушки с фильтрующим элементом и адсорбером, следящий механизм с силовой пружиной, разгрузочный клапан, предохранительный и обратный клапаны.

Недостатком известного устройства является недостаточная надежность, повышенный уровень шума, низкая степень предварительного влагоотделения, значительные затраты на техническое обслуживание.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для осушки и регулирования давления сжатого воздуха [2] содержащее корпус с входной и выходной полостью, в верхней части которого расположена камера осушки с фильтрующим элементом и адсорбером, выполненная из колпака с отбортовкой и торцевой крышки, обратный и предохранительный клапаны, следящий механизм с силовой пружиной, разгрузочный клапан, причем выход камеры осушки соединен через дроссель с регенерационной емкостью и через обратный клапан с выходной полостью, которая соединена с входом следящего механизма, выход которого соединен с поршневой полостью разгрузочного клапана, а вход и выход камеры осушки соединены через фильтрующий элемент и адсорбер.

Недостатком данного устройства является недостаточная надежность следящего механизма, низкая степень предварительного влагоотделения, значительные затраты на техническое обслуживание.

Задача изобретения повышение надежности следящего механизма, обеспечение заданных параметров регулирования давления сжатого воздуха, снижение уровня шума, повышение степени предварительного влагоотделения, снижение затрат на техническое обслуживание.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для осушения и регулирования давления сжатого воздуха, содержащем корпус с входной и выходной полостью, в верхней части которого расположена камера осушки с фильтрующим элементом и адсорбером, выполненная из колпака с отбортовкой и торцевой крышки, обратный и предохранительный клапаны, следящий механизм с силовой пружиной, разгрузочный клапан, причем выход камеры осушки соединен через дроссель с регенерационной емкостью и через обратный клапан с выходной полостью, которая соединена с входом следящего механизма, выход которого соединен с надпоршневой полостью разгрузочного клапана, а вход и выход камеры осушки соединены через фильтрующий элемент и адсорбер, следящий механизм выполнен в виде поршня с уплотнением и сопряженной с ним гильзы с дроссельным каналом, установленных между выходной полостью и полостью, сообщенной с атмосферой, причем уплотнение поршня и дроссельный канал гильзы выполнены с возможностью коммутации надпоршневой полости разгрузочного клапана с выходной полостью и полостью, сообщенной с атмосферой, через зазор сопряжения поршня и гильзы, при этом дроссельный канал со стороны уплотнения имеет радиусное скругление, а заданные пределы регулирования давления, диаметр дроссельного канала, ширина пятна контакта уплотнения с поверхностью гильзы связаны с жесткостью силовой пружины следующим соотношением: P₂-P₁=z[(b-d)a] где: P₂ верхний предел регулирования давления R₁ нижний предел регулирования давления z жесткость силовой пружины b ширина пятна контакта уплотнения с поверхностью гильзы d диаметр дроссельного канала a коэффициент, учитывающий величину радиусного скругления дроссельного канала и динамику следящего механизма На торце корпуса выполнен завихритель в виде спирального канала с переменным сечением, при этом площадь сечения канала уменьшается по мере приближения его к входу в камеру осушки.

Камера осушки выполнена разборной в виде наружного колпака с отбортовкой, в котором выполнены пазы, кольца, на внутренней поверхности которого выполнены бурт, выступы, кольцевая канавка и торцевой крышки с фланцем, в котором выполнены пазы, при этом отбортовка наружного колпака и фланец торцевой крышки установлены между буртом и кольцевой канавкой кольца и зафиксированы стопорным элементом, установленным в кольцевой канавке кольца, а пазы, выполненные в отбортовке наружного колпака и фланце торцевой крышки, сопряжены с выступами, выполненными на внутренней поверхности кольца, причем стопорный элемент ограничен в радиальном направлении проточкой, выполненной на торце корпуса.

Технический результат заключается в следующем.

Применение в качестве следящего механизма поршня с уплотнительным кольцом, сопряженным с гильзой, с ее дроссельным каналом, установленных между выходной полостью и полостью, сообщенной с атмосферой, позволяет повысить надежность, обеспечить необходимые заданные параметры регулирования давления за счет изменения ширины уплотнения, уменьшить уровень шума, обеспечить плавность работы за счет выполнения дроссельного канала и прохождения воздуха через зазор посадки поршня в гильзе, и как следствие, плавной подачи воздуха и его выпуска из надпоршневой полости, исключающее возникновение эффекта выхлопа при выпуске сжатого воздуха и необходимость установки дополнительных шумопоглощающих устройств. Применение завихрителя в виде спирального канала, с переменным сечением, позволяет повысить степень динамического влагоотделения. Применение камеры осушки разборной снизит затраты на техническое обслуживание.

Устройство изображено на фиг. 1, 2 и 3.

Устройство содержит корпус 1 с входным отверстием 2, подключенным к компрессору, и выходным отверстием 3, подключенным к основному ресиверу. Входное отверстие 2 каналом 4 сообщено с завихрителем, выполненным в виде спирального канала 5 переменного сечения. При этом площадь сечения канала уменьшается по мере приближения к входу в камеру осушки. Канал 4 при помощи отверстия 6 сообщен с предохранительным клапаном 7, а спиральный канал 5 при помощи отверстия 8 сообщен с полостью "А", образованной торцевой крышкой 9 и картушем 10. Между наружным колпаком 11 с отбортовкой, в которой выполнены пазы, и картушем 10 установлен фильтр 12. Внутренняя поверхность картуша 10 заполнена адсорбентом 13 и ограничена с двух сторон перегородками 14 и 15. Картуш 10 при помощи отверстия 16 связан с внутренней полостью "Б" корпуса 1. Полость "Б", при помощи сегментного канала 17 и обратного клапана 18, сообщена с выходным отверстием 3, а посредством кольцевой расточки 19 с выходной полостью "В". Следящий механизм состоит из поршня 20 с уплотнительным кольцом 21 и сопряженной с ним гильзы 22. Поршень 20 и гильза 22 установлены между выходной полостью "В" и атмосферной полостью "Г". В атмосферной полости "Г" установлена силовая пружина 23 с возможностью ее регулировки гайкой 24. В гильзе 22 выполнен дроссельный канал 25. В нижней части корпуса 1 установлен разгрузочный клапан 26 с поршнем 27. Между верхним торцом поршня 27 и расточкой корпуса 1, в которой установлен этот поршень, образована надпоршневая полость "Д" разгрузочного клапана 26. Уплотнение 21 поршня 20 и дроссельный канал 25 выполнены с возможностью коммутации надпоршневой полости "Д" с выходной полостью "В" и полостью "Г", сообщенной с атмосферой, через зазор 28, между поршнем 20 и гильзой 22. Дроссельный канал 25 со стороны уплотнительного кольца 21 имеет радиусное скругление R. Заданные пределы регулирования давления, диаметр дроссельного канала, ширина пятна контакта уплотнительного кольца 21 с поверхностью гильзы 22 связаны с жесткостью силовой пружины 23 следующим соотношением: P₂-P₁=z[(b-d)a]
где P₂ верхний предел регулирования давления
P₁ нижний предел регулирования давления
z жесткость силовой пружины
b ширина пятна контакта уплотнения поверхностью гильзы
d диаметр дроссельного канала
a 1,2 коэффициент, учитывающий величину радиусного скругления P дроссельного канала и динамику следящего механизма
Камера осушки выполнена разборной и состоит из наружного колпака 11 с отбортовкой, в которой выполнены пазы 29, кольца 30, на внутренней поверхности которого выполнены бурт 31, выступы 32, кольцевая канавка 33 и торцевой крышки 9 с фланцем, в котором выполнены пазы. Кольцо 30 одето на наружный колпак 11 и прижимает колпак к фланцу торцевой крышки 9 при помощи стопорного элемента 34, установленного в кольцевой канавке 33 кольца 30, при этом выступы 32 кольца 30 входят в пазы 29, выполненные в отбортовке колпака 11 и фланца торцевой крышки 9. Стопорный элемент 34 ограничен в радиальном направлении проточкой 35, выполненной в корпусе 1. Сегментный канал 17 при помощи дроссельного отверстия 36 соединен с выходным отверстием 37 и ресивером регенерации.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух от компрессора поступает к входному отверстию 2 по каналу 4 попадает в завихритель (спиральный канал 5), при этом предохранительный клапан 7 закрыт. При прохождении сжатого воздуха по спиральному каналу 5, имеющему переменное сечение, скорость движения воздуха возрастает, происходит теплообмен с корпусом, что обеспечивает гидродинамическое влагоотделение, влага стекает и скапливается в полости разгрузочного клапана 26. Далее через отверстие 8 сжатый воздух проходит через фильтр 12, перегородку 14 и поступает в адсорбер 13, где происходит поглощение оставшейся влаги адсорбирующим веществом и осушка сжатого воздуха. Осушенный и очищенный сжатый воздух из адсорбера 13, через перегородку 15, отверстие 16 поступает в полость "Б", далее через сегментный канал 17 и обратный клапан 18 воздух поступает в основной ресивер, а через дроссельное отверстие 36 и выход 37 в ресивер регенерации. Одновременно осушенный воздух через кольцевую расточку 19 поступает в выходную полость "В".

При достижении давления в полости "В", равного верхнему пределу регулирования, поршень 20 перемещается, сжимая пружину 23. При этом уплотнение 21 переходит через выход дроссельного канала 25 и полость "В" через зазор посадки поршня 20 и гильзы 22, канал 25, зазор 28 сообщается с надпоршневой полостью "Д", сжатый воздух, воздействуя на поршень 27, открывает разгрузочный клапан 26. При этом сжатый воздух от компрессора через входное отверстие 2 и открытый разгрузочный клапан 26 выходит в атмосферу, выдувая всю влагу, скопившуюся в полости разгрузочного клапана. Одновременно сжатый сухой воздух из ресивера регенерации через выход 37, дроссельное отверстие 36, сегментный канал 17, полость "Б", отверстие 16 поступает в адсорбент 13, регенерирует его (забирает влагу) и через фильтр 12, отверстие 8, каналы 5, 4 открытый разгрузочный клапан 26 вместе с влагой выдувается в атмосферу. При этом обратный клапан 18 закрыт, и воздух из основного ресивера в атмосферу не выходит. При достижении в полости "В" давления, равному нижнему пределу регулирования, поршень 20 под воздействием силовой пружины 23 перемещается, уплотнительное кольцо 21 переходит через выход дроссельного канала 25 и полость "В" разобщается с полостью "Д", а полость "Д" через зазор 28, дроссельный канал 25 сообщается с атмосферой. Разгрузочный клапан закрывается и в дальнейшем цикл повторяется.

При выходе из строя адсорбента 13 и необходимости его замены колпак 11 в сборе выворачивается, стопорный элемент 34 вынимается, снимается кольцо 30 и колпак 11, адсорбент 13 заменяется, в то время, как в ближайшем аналоге камера осушки неразборная, и для замены адсорбента необходима замена полностью камеры осушки.

Применение в качестве следящего механизма поршня 20 с уплотнительным кольцом 21, сопряженным с гильзой 22 с дроссельным каналом 25 и установленных между выходной полостью "В" и полостью "Г", сообщенной с атмосферой, позволяет достичь такого технического результата, как повышение надежности, обеспечение необходимых заданных параметров регулирования давления за счет ширины уплотнения, а также уменьшить уровень шума и обеспечить плавность работы за счет выполнения канала 25 дроссельным и прохождения воздуха через зазор посадки поршня 20 в гильзе 22, что обеспечивает плавную подачу воздуха и его выпуск в надпоршневую полость "Д" и, как следствие, плавное его открытие и закрытие, исключающее возникновение эффекта выхлопа при выпуске сжатого воздуха и необходимость установки дополнительных шумопоглощающих устройств, как это имеет место в аналогах. Применение завихрителя в виде спирального канала 5 с переменным сечением позволяет повысить степень динамического влагоотделения. Применение камеры осушки разборной снижает затраты на техническое обслуживание.

Формула изобретения

1. Устройство для осушения и регулирования давления сжатого воздуха, содержащее корпус с входной и выходной полостями, в верхней части которого расположена камера осушки с фильтрующим элементом и адсорбером, выполненная из колпака с отбортовкой и торцевой крышки, обратный и предохранительный клапаны, следящий механизм с силовой пружиной, разгрузочный клапан, причем выход камеры осушки соединен через дроссель с регенерационной емкостью и через обратный клапан с выходной полостью, которая соединена с входом следящего механизма, выход которого соединен с надпоршневой полостью разгрузочного клапана, вход и выход камеры осушки соединены через фильтрующий элемент и адсорбер, отличающееся тем, что следящий механизм выполнен в виде поршня с уплотнением и сопряженной с ним гильзы с дроссельным каналом, установленных между выходной полостью и полостью, сообщенной с атмосферой, причем уплотнение поршня и дроссельный канал гильзы выполнены с возможностью коммутации надпоршневой полости разгрузочного клапана с выходной полостью и полостью, сообщенной с атмосферой через зазор сопряжения поршня и гильзы, при этом дроссельный канал со стороны уплотнения имеет радиусное скругление, а заданные пределы регулирования давления, диаметр дроссельного канала, ширина пятна контакта уплотнения с поверхностью гильзы связаны с жесткостью силовой пружины соотношением
P₂ P₁ Z[(b d)a]
где Р₂ верхний предел регулирования давления;
Р₁ нижний предел регулирования давления;
Z жесткость силовой пружины;
b ширина пятна контакта уплотнения с поверхностью гильзы;
d -диаметр дроссельного канала;
a коэффициент, учитывающий величину радиусного скругления дроссельного канала следящего механизма.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на торце корпуса выполнен завихритель в виде спирального канала с переменным сечением, при этом площадь поперечного сечения канала уменьшается по мере приближения к входу в камеру осушки.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камера осушки выполнена разборной в виде наружного колпака с отбортовкой, в которой выполнены пазы, кольца, на внутренней поверхности которого выполнены бурт, выступы, кольцевая канавка, и торцевой крышки с фланцем, в котором выполнены пазы, при этом отбортовка наружного колпака и фланец торцевой крышки установлены между буртом и кольцевой канавкой кольца, а пазы, выполненные в отбортовке наружного колпака и фланце торцевой крышки, сопряжены с выступами, выполненными на внутренней цилиндрической поверхности кольца, при этом стопорный элемент ограничен в радиальном направлении проточкой, выполненной на торце корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3