Картридж для осушителя воздуха
Настоящее изобретение используется в воздушных системах транспортных средств. Патрон с влагопоглотителем имеет основание 12 с входным 20 и выходным 18 отверстиями и кожух 14. Кожух 14 соединен с основанием 12 и ограничивает полость, содержащую влагопоглотитель 26 и фильтр 38. Поток влажного воздуха 84 и маслянистого тумана 86 входит в патрон через входное отверстие 20, проходит через фильтр 38, где очищается от капелек масла, а затем через влагопоглотитель 26 и поступает в выходное отверстие 18. Во время регенерации патрона продувочный поток 90 входит через выходное отверстие 18, проходит через влагопоглотитель 26, а затем поступает в фильтр 38. Патрон снабжен клапаном, который обеспечивает обход фильтра частью продувочного потока. Отведение части потока позволяет захватить жидкость, скапливающуюся в отстойнике, а также сократить расход энергии на восстановление влагопоглотителя. 28 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к осушителю воздуха для транспортных средств и, в особенности к картриджу или патрону с влагопоглотителем для такого осушителя воздуха.
Уровень техники
Применение аппарата для осушения воздуха, именуемого далее осушителем воздуха, в воздушных системах автомобиля хорошо известно. Как правило, аппарат для осушения воздуха располагается между источником воздуха, например компрессором, и резервуаром. Осушитель воздуха содержит вещество, поглощающее влагу, например силикагель, которое удаляет влагу из воздуха, поступающего из компрессора, чтобы воспрепятствовать проникновению указанной влаги дальше, в воздушную систему автомобиля, где она может со временем вывести из строя компоненты воздушной системы. Чтобы удалить влагу, скопившуюся во влагопоглотителе, осушитель воздуха периодически продувается в атмосферу сухим воздухом из резервуара. Продувка влагопоглотителя, как правило, производится в такое время, когда компрессор не работает, и резервуар не нуждается в значительном поступлении сухого воздуха. Влагопоглощающее вещество обычно содержится в портативном контейнере или картридже, именуемом далее патроном, который в качестве сменного элемента устанавливается в осушителе воздуха. Патрон периодически нужно заменять вследствие снижения эффективности влагопоглощающего вещества с течением времени.
Известно, что воздух, поступающий из компрессора, содержит туман, состоящий из очень мелких капелек масла. Источником этих капель является смазочное масло, которое обеспечивает возвратно-поступательное движение компрессора. Масляный туман, как правило, проходит через осушитель воздуха и оседает затем в резервуаре или дальше, в воздушной системе автомобиля. Хотя такое отложение масла значительно менее вредно для компонентов воздушной системы, чем отложение влаги, однако отложение масла может со временем привести к таким проблемам, как, например, сужение узких проходов в компонентах воздушной системы или разрушение эластомерных прокладок.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в создании усовершенствованного осушителя воздуха, препятствующего прохождению через него масла.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен патрон с влагопоглотителем для осушителя воздуха, имеющий основание с входным и выходным отверстиями и кожух, соединенный с основанием и ограничивающий полость, содержащую фильтр и влагопоглотитель, причем фильтр установлен по ходу потока перед влагопоглотителем таким образом, что при нормальной работе патрона поток текучей среды, входящий в патрон через входное отверстие, проходит через фильтр, а затем через влагопоглотитель до поступления в выходное отверстие, а во время продувки патрона продувочный поток, входящий через выходное отверстие, проходит через влагопоглотитель до поступления в фильтр, при этом патрон снабжен клапаном, обеспечивающим обход фильтра частью продувочного потока.
Благодаря наличию клапана весь поток текучей среды, входящий в патрон при нормальной работе, направляется через фильтр, прежде чем достичь влагопоглотителя, тогда как продувочный поток разделяется таким образом, что часть продувочного потока проходит через фильтр в обратном направлении, а остальная часть продувочного потока обходит фильтр.
Клапан предпочтительно содержит золотник, переводимый в запирающее положение под действием потока текучей среды, поступающей в патрон через входное отверстие, тем самым предотвращающий прохождение текучей среды через клапан. Золотник может быть выполнен в виде эластичного элемента. В таком варианте эластичный элемент может иметь проксимальную часть, прикрепленную к патрону, и подвижную дистальную часть. Эластичный элемент может быть расположен в нижней части патрона между фильтром и основанием. В альтернативном варианте клапан снабжен каналом, в котором расположен подвижный золотник клапана.
Далее, патрон может содержать отстойник, сообщающийся с фильтром. Отстойник предназначен для сбора жидкости, удаляемой из втекающего в патрон потока. Предпочтительно отстойник расположен вблизи клапана, в результате чего направляемый через клапан продувочный поток уносит скопившуюся в отстойнике жидкость.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен патрон с влагопоглотителем для осушителя воздуха, имеющий основание с входным и выходным отверстиями, кожух, соединенный с основанием и ограничивающий полость, содержащую фильтр, контейнер, в котором помещен влагопоглотитель, и пружину, установленную с прижимом контейнера и фильтра к основанию, причем фильтр расположен между контейнером и основанием, так что по меньшей мере часть усилия, приложенного пружиной к контейнеру и влагопоглотителю, передается на основание через фильтр.
Таким образом, настоящее изобретение предлагает патрон с влагопоглотителем, в котором контейнер с влагопоглотителем и фильтр расположены один над другим, а создаваемое пружиной усилие используется для фиксации контейнера и фильтра друг относительно друга и относительно основания.
В таком варианте фильтр может содержать конструктивный элемент, на котором установлен фильтрующий материал. В альтернативном варианте фильтрующий материал может быть установлен на более чем одном конструктивном элементе. В предпочтительном варианте фильтр имеет цилиндрическую форму и содержит кольцевой конструктивный элемент, несущий фильтрующий материал, соответственно скомпонованный кольцевым образом. Предпочтительно конструктивный элемент расположен радиально внутри фильтрующего материала.
Контейнер с влагопоглотителем может иметь, по существу, цилиндрическую форму. В таком варианте контейнер может по меньшей мере частично входить в кольцо фильтра. Контейнер может состоять из первой части, диаметр которой меньше диаметра кольца фильтра, и второй части, диаметр которой больше диаметра кольца. В таком варианте переходный участок контейнера между первой и второй частями может образовывать гнездо для приема фильтра.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предусмотрен опорный элемент для патрона с влагопоглотителем, содержащий верхнюю часть, выполненную с возможностью приема фильтра патрона, и нижнюю часть, выполненную с возможностью опоры на основание патрона, причем нижняя часть содержит канал и запирающие средства для открытия и закрытия указанного канала.
В предпочтительном варианте верхняя часть опорного элемента имеет гнездо для установки и удержания в нем фильтра. Гнездо может иметь один или более соединительных элементов, которые в процессе использования фиксируют фильтр относительно опорного элемента. Соединительные элементы могут иметь один или более выступов. Упомянутые выступы могут быть выполнены в виде одного или более подпружиненных штырей. Кроме того, гнездо может иметь фасонный контур.
Канал может представлять собой отверстие в нижней части опорного элемента. Запирающие средства могут содержать эластичный элемент, перекрывающий указанное отверстие. Эластичный элемент может иметь форму юбки или ребра из эластичного пластика. Нижняя часть может иметь несколько каналов. В таком варианте каналы могут быть образованы рядом отверстий. В альтернативном варианте нижняя часть имеет ряд ножек, опирающихся в процессе использования на основание патрона, причем каналы расположены между этими ножками. Опорный элемент может иметь один или более соединительных элементов, сцепляющихся в процессе использования с одним или более элементами основания патрона.
Опорный элемент предпочтительно изготовлен из пластика методом литья под давлением. Эластичная юбка или ребро предпочтительно отливаются заодно с опорным элементом.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предусмотрено фильтрующее устройство, устанавливаемое между патроном с влагопоглотителем и корпусом осушителя воздуха, содержащее корпус с входным и выходным отверстиями и фильтр, расположенный в корпусе между входным и выходным отверстиями, причем в области входного и выходного отверстий корпус снабжен уплотнениями для обеспечения в процессе использования герметичного соединения фильтра с патроном и корпусом осушителя воздуха.
Фильтрующее устройство, описанное выше, представляет собой отдельный компонент, который может встраиваться в систему осушителя воздуха с целью фильтрации входящей текучей среды до того момента, когда указанная среда достигнет влагопоглотителя в патроне осушителя воздуха. При нормальной работе фильтрующего устройства и патрона текучая среда, поступающая в фильтрующее устройство через входное отверстие, проходит через фильтр, а затем через выходное отверстие поступает в патрон. При продувке патрона и фильтрующего устройства продувочный поток поступает в выходное отверстие и проходит через фильтр, прежде чем выйти из фильтрующего устройства через входное отверстие. Фильтр выполняет полезную функцию, удаляя твердые частицы, масляный туман и влагу из входящего воздуха.
В предпочтительном варианте фильтрующее устройство снабжено отстойником, в который стекает жидкость, удаляемая фильтром из потока текучей среды. Кроме того, фильтрующее устройство предпочтительно оснащено клапаном, обеспечивающим обход фильтра частью продувочного потока.
Благодаря наличию клапана весь поток текучей среды, входящий в фильтрующее устройство при нормальной работе, направляется через фильтр, прежде чем достичь влагопоглотителя, тогда как продувочный поток разделяется таким образом, что часть продувочного потока проходит через фильтр в обратном направлении, а остальная часть продувочного потока обходит фильтр.
Клапан предпочтительно содержит золотник, переводимый в запирающее положение под действием потока текучей среды, поступающего в фильтровальное устройство через входное отверстие, тем самым предотвращающий прохождение потока через клапан. Клапан может иметь канал, в котором установлен подвижный золотник клапана.
Краткое описание чертежей
Варианты настоящего изобретения описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, где:
на фиг.1 изображен в разрезе вид сбоку патрона для осушителя воздуха в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2а изображено в частичном разрезе гнездо патрона по фиг.1;
на фиг.2b изображен в частичном разрезе альтернативный вариант гнезда патрона;
на фиг.3 изображена крупным планом в разрезе нижняя часть патрона по фиг.1;
на фиг.4 представлено другое изображение крупным планом в разрезе нижней части патрона по фиг.1;
на фиг.5 изображен в частичном разрезе патрон для осушителя воздуха в соответствии с альтернативным вариантом настоящего изобретения;
на фиг.6а изображен вид сбоку клапана патрона для осушителя воздуха, изображенного на фиг.5;
на фиг.6b представлено перспективное изображение седла клапана по фиг.6а;
на фиг.7 и 8 изображено в разрезе фильтрующее устройство согласно другому аспекту настоящего изобретения; и
на фиг.9 схематически изображен в разрезе другой вариант патрона для осушителя воздуха согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Обратимся вначале к фиг.1, на которой изображен в разрезе патрон с влагопоглотителем, выполненный в соответствии с настоящим изобретением и обозначаемый в целом номером 10. Патрон 10 содержит опорный элемент 12, кожух 14 и внутреннюю чашу 16. Опорный элемент 12 имеет центральное отверстие 18, окруженное рядом дополнительных отверстий 20. Центральное отверстие 18 снабжено резьбой, чтобы патрон 10, как целое, можно было ввинтить в ответную резьбовую втулку в корпусе осушителя воздуха. Опорный элемент 12 оснащен кольцевой уплотнительной пластиной 22, в которой помещается эластомерная уплотнительная прокладка 24. Прокладка 24 обеспечивает герметичность соединения патрона 10 с корпусом осушителя воздуха.
Во внутренней чаше 16 расположена матрица 26 с влагопоглотителем, в которой содержится влагопоглощающее вещество, например гранулы силикагеля. Внутренняя чаша 16 содержит перфорированное основание 28, имеющее вертикальную стенку 30. Чтобы предотвратить проникновение среды через зазор между опорным элементом 12 и перфорированным основанием 28 чаши 16, между ними проложена тороидальная уплотнительная прокладка 31. Как видно на фиг.1, стенка имеет ступенчатую форму, так что чаша 16 имеет нижнюю часть 32, диаметр которой меньше диаметра верхней части 34. Благодаря меньшему диаметру нижней части 32 между нижней частью 32 и кожухом 14 имеется кольцевое пространство 36, в котором размещается кольцевой фильтр 38. Верхний конец 40 фильтра 38 входит в уплотнение 42, упирающееся в выступ 44 чаши 16, а нижний конец 46, который входит в уплотнение 48, упирается в гнездо 50.
В патроне 10 имеется далее перфорированная крышка 52, которая входит в верхнюю часть 34 чаши 16, и пружина 54, расположенная между крышкой 52 и кожухом 14. Пружина 54 вставлена в гнездо 56 соответствующей формы в крышке 52 и упирается в шайбу 55.
Фильтр 38 содержит кольцеобразную трубку из фильтровального материала 78, прикрепленную к перфорированной втулке 80. Втулка 80 служит силовым элементом, который передает нагрузку, приложенную к фильтру 38 пружиной 54, шайбой 55, крышкой 52 и чашей 16, на гнездо 50. Фильтровальный материал может содержать несколько слоев пористого вещества и выполнен таким образом, что он обеспечивает как слияние жидких капель, например, масла или воды, так и захват частиц твердого вещества, попавших в патрон 10. Уплотнения 42, 48 могут быть любого подходящего типа, например, это могут быть эластомерные тороидальные прокладки или сжимаемые уплотнения типа манжеты. В изображенном варианте уплотнения 42, 48 расположены на держателях, охватывающих концы 40, 46 фильтра 38. Чаша 16 имеет ряд выступов 82 (один из них показан на чертеже), расположенных по окружности с определенным шагом, которые соединяются с верхним держателем уплотнений, удерживая фильтр 38 в чаше 16.
Гнездо 50 показано крупным планом на фиг.2а. Оно содержит кольцеобразное основание 58, имеющее с внутренней стороны прямую стенку 60. Наружный край основания 58 состоит из ряда вертикальных штырей 62, каждый из которых имеет на конце выступ 64. В изображенном варианте кольцеобразное основание 58 практически плоское, однако основание может быть выполнено так, чтобы способствовать установке и расположению относительно нее фильтра 38. Например, основание 58 может иметь один или несколько элементов, например выступов, сцепляющихся с соответствующими элементами фильтра 38. Основание 58 может иметь фасонный контур, например, выпуклый или вогнутый, чтобы способствовать установке и расположению относительно нее фильтра 38. Штыри 62 предназначены для скрепления гнезда 50 с фильтром 38. По периметру наружной кромки нижней стороны основания 58 проходит ребро 66, на котором с определенным шагом расположен ряд лапок 68. Аналогичные лапки 70 с соответствующим шагом идут по внутренней кромке нижней стороны основания 58. Как можно видеть на фиг.1, лапки 68, 70 гнезда 50 упираются в опорный элемент 12 и тем самым определяют количество отверстий для протока среды между лапками 68, 70, кольцевым основанием 58 и опорным элементом 12.
Гнездо 50 имеет далее уплотнительный элемент 72, проложенный вдоль кольцевого ребра 66. Уплотнительный элемент 72 имеет эластичный выступ 74, который, если рассматривать его в разрезе, направлен в радиальном направлении внутрь и вниз относительно ребра. Уплотнительный элемент 72 обычно изготовляется из эластичного пластика, например из неопреновой резины. Как можно видеть на фиг.2, наружная кромка 76 выступа 74 проходит под нижними торцами лапок 68 ребра 66. Как будет подробнее описано ниже, уплотнительный элемент может при работе использоваться для закрытия отверстий для прохода среды, проделанных между лапками 68 ребра. Гнездо 50 может быть изготовлено из пластика методом литья под давлением с присоединением к нему уплотнительного элемента 72 в процессе следующей операции литья. Следующая литейная операция может быть использована для формовки другого, добавочного уплотнения к кольцевому основанию 58. Еще одна уплотнительная прокладка 77, изображенная прерывистой линией, выполнена из того же материала, что и уплотнительный элемент 72, и образует уплотнение между фильтром 38 и гнездом 50. Уплотнительная прокладка 77 соединяется с уплотнительным элементом 72 рядом сквозных отверстий 59 в кольцевом основании 58.
На фиг.2b изображено альтернативное гнездо, обозначенное в целом номером 51. Элементы, общие с элементами, изображенными на фиг.2а, обозначены теми же цифрами. Гнездо 51 отличается тем, что оно имеет ряд направленных внутрь выступов 61 (показан только один из них), отходящих от стенки 60. Выступы 61 имеют острия 63, которые соединяются с опорным элементом 12 патрона 10, зацепляясь за края дополнительных отверстий 20. Сцепление выступов 61 и дополнительных отверстий 20 препятствует возможности осевого смещения гнезда 51 относительно опорного элемента 12 в случае возникновения поперечного перепада давления. Предупреждение осевого смещения уменьшает вероятность того, что уплотнительный элемент 72 сместится под ребро 66. Гнездо 51 изображено со штырями 62, однако они не обязательны, и от них можно отказаться.
При эксплуатации патрон 10 прикрепляется к корпусу аппарата для осушения воздуха (не показан) таким образом, что входящий влажный воздух (показанный стрелкой 84) и масляный туман (показанный стрелкой 86) из компрессора поступают в патрон 10 через дополнительные отверстия 20. Влажный воздух и масляный туман проходят посреди основания 28 чаши 16 в фильтр 38. При проходе через фильтровальный материал 78 значительная часть масляного тумана удаляется из потока воздуха. Фильтровальный материал 78 удаляет масляный туман посредством коалесценции - слияния отдельных капелек, образующих туман, в большие капли, которые не удерживаются в потоке воздуха, проходящем через фильтровальный материал 78. Эти большие капли либо задерживаются фильтровальным материалом 78, либо стекают из фильтровального материала 78, как показано стрелкой 86, в краевой отстойник 88, расположенный между опорным элементом 12 патрона, гнездом 50 и кожухом 14. Фильтровальный материал 78 одновременно удаляет и часть влаги, содержащейся во входящем воздухе, посредством аналогичного слияния капель. Подобно масляному туману капли воды во входящем воздухе сливаются и либо задерживаются в фильтровальном материале 78, либо стекают в отстойник 88.
На фиг.3 показана в увеличенном виде нижняя часть патрона 10 с уплотнительным элементом 72 гнезда 50. При нормальном потоке влажного воздуха и масляного тумана через фильтр 38 на фильтре 38 возникает дифференциальное давление. Это дифференциальное давление используется уплотнительным элементом 72 для обеспечения герметичного уплотнения между опорным элементом 12 и нижней стороной гнезда 50, как показано на чертеже. Наличие такого герметичного уплотнения принуждает весь входящий влажный воздух и масляный туман пройти через фильтр 38.
После прохождения через фильтр 38 входящий воздух с остающейся в нем влагой направляется вверх между внутренней стенкой кожуха 14 и чашей 16, прежде чем опуститься вниз через матрицу 26 с влагопоглотителем, где влага удаляется и задерживается материалом, образующим матрицу 26. Дальнейшая конденсация влаги из воздуха может происходить, когда воздух проходит между внутренней стенкой кожуха 14 и чашей 16. Очищенный и осушенный воздух проходит затем через шерстяную прокладку 105, покрывающую основание чаши 16 и центральное отверстие 18 патрона 10, в аппарат для осушения воздуха, и далее в резервуар (не показаны).
Как указывалось выше, влагопоглотитель в патроне 10 нужно периодически восстанавливать сухим воздухом, чтобы воспрепятствовать его насыщению влагой и потере эффективности. Поток сухого воздуха регенерации через патрон, как показано стрелкой 90, проходит в направлении, противоположном тому, которое было показано для влажного воздуха и масляного тумана. Сухой воздух регенерации из резервуара входит в патрон 10 через центральное отверстие 18 и затем в чашу 16, пройдя через шерстяную прокладку 105 и матрицу 26 с влагопоглотителем. Увлажненный теперь воздух выходит из чаши 16 через крышку 52 и проходит между чашей 16 и кожухом 14 к фильтру 38. Здесь поток регенерации разделяется, так что часть его проходит через фильтр 38, а остальной поток минует фильтр 38 и используется для удаления воды и масла, скопившихся в отстойнике 88, как описано ниже.
На фиг.4 изображена в увеличенном виде нижняя часть патрона 10, включая уплотнительный элемент 72 гнезда 50, во время прохождения потока регенерации. Часть потока регенерации 90, которая достигает уплотнительного элемента 72, приподнимает элемент 72, отводя его от опорного элемента 12. Поэтому поток регенерации 90 может проходить под уплотнительным элементом 72, одновременно унося с собой жидкость, скопившуюся в отстойнике 88, как показано стрелкой 92. Поток регенерации 90 и захваченная жидкость 92 выходят из патрона 10 через дополнительное отверстие 20 в атмосферу. Часть потока регенерации 90, которая проходит через фильтр 38, захватывает влагу, скопившуюся в фильтровальном материале 78, а также частицы твердого вещества, и аналогичным образом выходит в атмосферу через дополнительное отверстие 20. Как видно на фиг.4, разделенные части потока регенерации 90 соединяются между собой перед входом в дополнительное отверстие 20.
Обратимся теперь к фиг.5, на которой изображен альтернативный вариант патрона с влагопоглотителем для осушителя воздуха, выполненного в соответствии с одним из аспектов изобретения и обозначенного общим номером 110. Патрон 110 имеет основание 112, с которым через уплотнительную подкладку 116 соединен кожух 114. В изображенном варианте уплотнительная подкладка 116 соединена с основанием 112 посредством ряда штырей 118 (только один штырь показан на чертеже), которые входят в соответствующие сквозные отверстия 120 основания 112. Чтобы скрепить кожух 114 с основанием 112, кромка 122 кожуха 114 заходит в кольцевую выемку 124 уплотнительной подкладки 116. Выемка отогнута так, чтобы удерживать кожух 114. Уплотнительная подкладка 116 служит также опорой для уплотнительного элемента 126, который при работе обеспечивает герметичное уплотнение между патроном 110 и корпусом осушителя воздуха (не показан).
Основание 112, кожух 114 и уплотнительная подкладка 116 ограничивают полость, в которой расположена матрица 130 с влагопоглотителем. В матрице 130 с влагопоглотителем расположен практически цилиндрический опорный элемент 132, состоящий из участка 134 большего диаметра и участка 136 меньшего диаметра. Участок 134 большего диаметра служит для размещения в нем матрицы 130 с влагопоглотителем в верхней части полости, а участок меньшего диаметра ограничивает канал 138, расположенный соосно с расположенным в центре основания 112 отверстием 140. Участок 136 меньшего диаметра опорного элемента 132 имеет пяту 142, которая опирается на тороидальное уплотнение 144 на основании 112. Кольцеобразная входная камера 146 ограничена основанием 112, кожухом 114 и участком 136 меньшего диаметра опорного элемента 132. Размер участка 134 большего диаметра опорного элемента 132 выбран таким, что между ним и кожухом 114 имеется кольцевой проход 148. Кольцевой проход 148 соединяет входную камеру 146 с пространством 150 над матрицей 130 с влагопоглотителем. Опорный элемент 132 и матрица 130 с влагопоглотителем удерживаются на месте пружиной 128, воздействующей на перфорированную крышку 129, закрывающую матрицу 130 и кожух 114.
Патрон 110 оснащен также фильтрующим устройством с общим обозначением 152, которое расположено в кожухе 114 между основанием 112 и опорным элементом 132. Устройство 152 содержит фильтровальный элемент 154, нижнее опорное кольцо 156 фильтровального элемента и верхнее опорное кольцо 157 фильтровального элемента. Фильтровальный элемент 154 и опорные кольца 156, 157 делят входную камеру 146 соответственно на первую и вторую части 158, 160. Уплотнительные элементы 162, 164 расположены так, чтобы воспрепятствовать протеканию потока через пространство между устройством 152, опорным элементом 132 и кожухом 114. Опорное кольцо 156 имеет далее отстойник 166, расположенный во второй части 160 входной камеры 146. Отстойник 166 снабжен дренажным клапаном 168, который при определенных эксплуатационных условиях выпускает жидкость, скопившуюся в отстойнике 166, в первую часть 158 входной камеры 146.
Фильтровальный элемент 154 содержит ряд слоев с фильтрующей средой. Материал каждого слоя может состоять, например, из стеклянного микроволокна или подходящего пластика. Слои могут тесно примыкать друг к другу или, в альтернативном варианте, разделены соответствующими прокладками. Конструкция подобного фильтровального элемента имеет перфорированную опорную часть, к которой прикреплена фильтрующая среда.
Патрон 110 предпочтительно оснащается устройством сброса давления, действующим в случае засорения фильтровального элемента 154. Уплотнительный элемент 162 между устройством 152 и опорным элементом 132 может быть выполнен таким образом, что в случае, если перепад давления на нем превысит заданное значение, он перестанет действовать. В альтернативном варианте опорный элемент 132 может отходить от фильтровального элемента 154, преодолевая сопротивление пружины 128 и создавая проход для потока.
На фиг.6а и 6b дренажный клапан 168 изображен крупным планом. Входное отверстие 170 клапана 168 сообщается по потоку с отстойником 166, а выходное отверстие 173 сообщается по потоку с первой частью 158 входной камеры 146. Между входным отверстием 170 и выходным отверстием 172 находится камера 174 клапана, содержащая золотник 176, имеющий в данном варианте практически сферическую форму. Далее, в камере имеется седло 178 для золотника 176, расположенное во входном отверстии 170, и ряд обходных каналов 180, примыкающих к выходному отверстию 172. Золотник 176 перемещается в продольном направлении в камере 174 клапана, как показано стрелкой 182. Выходное отверстие 172 окружено рядом зубцов 173, чтобы золотник 176 не мог его запереть. В изображенном варианте камера 174 клапана расположена практически перпендикулярно основанию 112 патрона 110. Следует отметить, что такое устройство максимизирует влияние силы тяжести на золотник 176 и способствует опорожнению отстойника 166 в периоды, когда компрессор остановлен. Следует отметить, что в альтернативном варианте камера 176 клапана может быть расположена наклонно.
Перейдем к описанию действия патрона 110. Понятно, что при эксплуатации патрон 110 присоединяется к корпусу осушителя воздуха. Присоединение обычно осуществляется посредством ввинчивания резьбовой части основания 112 в соответствующую резьбовую часть корпуса осушителя воздуха. Когда компрессор воздушной системы работает под нагрузкой, влажный и загрязненный воздух вместе с масляным туманом поступает в первую часть 158 входной камеры 146 через отверстия 120 в основании. Влажный воздух и масляный туман проходят затем через фильтровальный элемент 154 во вторую часть 160 входной камеры 146. Воздух не может пройти через дренажный клапан 168, так как перепад давления на клапане 168 прижимает золотник 176 к седлу 178, закрывая, таким образом, входное отверстие 170. Воздух, прошедший во вторую часть 160 входной камеры 146, поступает затем через кольцевой канал 148 в пространство 150 над матрицей 130 с влагопоглотителем. Затем воздух проходит через матрицу 130 с влагопоглотителем, где удаляется содержащаяся в воздухе влага. Затем сухой воздух выходит из патрона 110 через канал 138 и отверстие 140.
Следует иметь в виду, что воздух, поступивший в первую часть 158 входной камеры 146 из компрессора, насыщен водой и загрязнен масляным туманом из компрессора и твердыми частицами, например пылью. Фильтровальный элемент 154 вызывает коалесценцию значительной части капелек масляного тумана, так что они выпадают в отстойник 166, и задерживает частицы твердого вещества. Как описано выше применительно к первому варианту реализации, фильтровальный элемент 154 вызывает коалесценцию части воды, содержащейся во входящем воздухе. Выделившиеся вода и масло вначале удерживаются фильтровальным элементом 154, а затем сливаются в отстойник 166. Дальнейшая конденсация может происходить в кольцевом канале 148 по мере охлаждения воздуха. Этот конденсат может стечь по внутренней стенке кожуха 114 в отстойник 166.
Как описано выше, подвергшиеся коалесценции масло и вода остаются в отстойнике 166, пока дренажный клапан 168 закрыт. Дренажный клапан 168 открывается, когда перепад давлений на нем уравнивается или меняет знак. Перепад давлений уравнивается, когда компрессор прекращает работать, и, следовательно, воздух перестает поступать во входную камеру 146. Сила, прижимающая золотник 176 к седлу 178, перестает действовать, и золотник 176 под действием силы тяжести опускается к выходному отверстию 172. Теперь жидкость, скопившаяся в отстойнике 166, может пройти через камеру 174 клапана к выходному отверстию 172 через обходные каналы 180. В основании 112 предусмотрен кольцевой слив 184, сообщающийся по потоку со сквозными отверстиями 120 в основании 112.
Перемена знака перепада давления на клапане 168 происходит при регенерации матрицы 130 с влагопоглотителем, когда сухой воздух продувается через патрон 110 в обратном направлении. Золотник 176 клапана перемещается, как описано выше, под действием давления, приложенного к входному отверстию 170 клапана. Следует отметить, что жидкость, скопившаяся в отстойнике 166, выталкивается через клапан 168 в кольцевой слив 184, а затем наружу через отверстия 120 в патроне 110. Клапан 168 выполнен таким образом, что не весь сухой воздух может пройти через него, вследствие чего часть сухого воздуха вынуждена пройти через фильтр 154. Как описано выше, при этом захватываются вода и масло, скопившиеся в фильтре 154, которые затем удаляются в атмосферу.
Обратимся теперь к фиг.7 и 8, на которых изображен следующий вариант реализации настоящего изобретения. Компоненты, общие с компонентами варианта, изображенного на фиг.5-6b, обозначены теми же номерами. Вариант, изображенный на фиг.7 и 8, отличается тем, что фильтровальное устройство 152 размещено в отдельном корпусе 186, расположенном между корпусом 188 осушителя воздуха и патроном 190, содержащим влагопоглотитель. Корпус 186 содержит фильтровальный элемент 154, отстойник 166, дренажный клапан 168 и ограничивает две части 158, 160 входной камеры 146. Фильтровальный элемент 154 удерживается в корпусе верхней плитой 187. В изображенном варианте сжимающее усилие между патроном 190 и корпусом 188 осушителя воздуха передается через наружную стенку корпуса 186. Следует отметить, что в альтернативном варианте это усилие может передаваться через верхнюю плиту 187 и фильтровальный элемент 154. В таком варианте фильтровальный элемент усилен, с тем, чтобы воспринимать усилие, передаваемое через него, без деформации или повреждения. Соответственно, конструкция фильтровального элемента 154 может быть подобна конструкции, изображенной на фиг.1, т.е. содержать один или несколько конструктивных элементов, на которых размещается фильтровальный материал. Корпус 186 имеет кольцеобразную форму с центральным отверстием, в которое при работе устройства входит полый выступ 192 корпуса 188. На конце выступа 192 имеется резьбовая часть 194, соединяющаяся с ответной резьбовой частью 196 основания 112 патрона.
При работе корпус 186 зажат между патроном 190 и корпусом 188. Уплотнительные кольца 126, 198, 200, 202 обеспечивают герметичность соединения соответствующих компонентов 186, 188, 190. Дренажный клапан имеет такую же конструкцию, как и клапан в варианте, изображенном на фиг.5-6b, а именно золотник, перемещающийся под действием перепада давления на нем, и закрывающий клапан 168 при нормальном потоке воздуха через патрон 190 и открывающий клапан либо под действием силы тяжести, когда компрессор не работает, либо под действием потока регенерации через патрон 190.
При работе устройства воздух из компрессора входит в первую часть 158 входной камеры 146 через проход 204 в корпусе 188 осушителя воздуха, как показано стрелками 206. Сжатый воздух проходит затем через фильтровальный элемент 154 во вторую часть 160 входной камеры 146. Как и прежде, масло и вода, подвергшиеся коалесценции в фильтровальном элементе 154, могут сливаться в отстойник 166 в основании второй части 160. Затем сжатый воздух проходит через входное отверстие 120 в патрон 190, где он осушается обычным способом с помощью влагопоглотителя 130. Отстойник 166 опорожняется либо под действием силы тяжести, когда прекращается подача воздуха из компрессора, либо обратным потоком сухого воздуха через патрон 190 при регенерации влагопоглотителя. Этот второй случай изображен на фиг.8 стрелками 208. Жидкость из отстойника 166 направляется в канал 204, а затем выпускается в атмосферу через вентиляционное отверстие (не показано) в корпусе 188 осушителя воздуха. Как и прежде, поток сухого воздуха регенерации разделяется между фильтровальным элементом 154 и дренажным клапаном 168. Часть, проходящая через фильтровальный элемент 154, увлекает жидкие и твердые частицы, задержанные в материале фильтровального элемента 154. Часть потока регенерации, которая проходит через дренажный клапан 168, увлекает жидкость, скопившуюся в отстойнике 166.
Фильтровальное устройство 152, изображенное на фиг.7 и 8, может использоваться в сочетании с фильтровальным патроном такого типа, который описан со ссылками на фиг.1-6b, для добавочного удаления влаги и инородных частиц. В альтернативном варианте фильтровальное устройство 152 может использоваться в сочетании с обычным патроном, содержащим только влагопоглотитель.
Рассмотрим теперь фиг.9, на которой изображен патрон с влагопоглотителем, обозначенный общим номером 210 в соответствии со следующим вариантом реализации настоящего изобретения. Патрон 210 содержит основание 212 и кожух 214, ограничивающие расположенную между ними полость 216. В полости 216 размещены матрица 218 с влагопоглотителем и фильтровальное устройство 220 для задержания загрязняющих веществ. Устройство 220 содержит первый фильтрующий слой 222, второй фильтрующий слой 224, отстойник 226, канал 228 и дренажный клапан 230. Патрон 210 содержит далее обратный клапан 232, расположенный между матрицей 218 с влагопоглотителем и фильтровальным устройством 220 для задержания загрязняющих веществ, канал 234 регенерации влагопоглотителя и дренажный клапан 236 регенерации влагопоглотителя.
При работе воздух из компрессора направляется в патрон 210 обычным образом, как показано стрелками 240. Воздух поступает через кольцевой канал 238, ограниченный с одной стороны матрицей 218 с влагопоглотителем и фильтровальным устройством 220 для задержания загрязняющих веществ, а с другой стороны - кожухом 214, в верхнюю часть полости 216, а затем последовательно проходит через слои 222, 224 фильтра. Следует заметить, что между слоями 222, 224 расположен обратный клапан 232. Масло и влага, удаленные из входящего воздуха, стекают в отстойник 226. Затем воздух проходит через матрицу 218 с влагопоглотителем, где из него удаляется оставшаяся влага. Затем практически сухой воздух выходит из патрона 210 через выходное отверстие 242 в основании 212.
Поток регенерации через патрон 210 обозначен стрелками 244. Сухой воздух из резервуара поступает в патрон 210 через выходное отверстие 242 и проходит через матрицу 218 с влагопоглотителем, высвобождая скопившуюся в ней влагу. Большая часть этого, теперь уже влажного, воздуха входит в канал 234 регенерации и через дренажный клапан 236 удаляется в кольцевой канал 238. Часть влажного воздуха регенерации проходит через обратный клапан 232 в отстойник 226 и вытесняет скопившуюся там жидкость через канал 228 и дренажный клапан 230 в кольцевой канал 238. Влажный воздух и влага из отстойника 226 выпускаются в атмосферу, как показано стрелками 246, в атмосферу через вентиляционное отверстие в корпусе осушителя воздуха (не показано).
1. Патрон с влагопоглотителем для осушителя воздуха, имеющий основание с входным и выходным отверстиями и кожух, соединенный с основанием и ограничивающий полость, содержащую фильтр и влагопоглотитель, причем фильтр установлен по ходу потока перед влагопоглотителем таким образом, что при нормальной работе патрона поток текучей среды, входящий в патрон через входное отверстие, проходит через фильтр, а затем через влагопоглотитель до поступления в выходное отверстие, а во время продувки патрона продувочный поток, входящий через выходное отверстие, проходит через влагопоглотитель до поступления в фильтр, при этом патрон снабжен клапаном, обеспечивающим обход фильтра частью продувочного потока.
2. Патрон по п.1, отличающийся тем, что клапан содержит золотник, переводимый в запирающее положение под действием потока текучей среды, поступающего в патрон через входное отверстие, тем самым предотвращающий прохождение текучей среды через клапан.
3. Патрон по п.2, отличающийся тем, что золотник клапана выполнен в виде эластичного элемента.
4. Патрон по п.3, отличающийся тем, что эластичный элемент имеет проксимальную часть, прикрепленную к патрону, и подвижную дистальную часть.
5. Патрон по п.3, отличающийся тем, что эластичный элемент расположен в нижней части патрона между фильтром и основанием.
6. Патрон по п.1, отличающийся тем, что клапан снабжен каналом, в котором расположен подвижный золотник клапана.
7. Патрон по п.1, отличающийся тем, что он содержит отстойник, сообщающийся с фильтром.
8. Патрон по п.7, отличающийся тем, что отстойник расположен вблизи клапана, в результате чего направляемый через клапан продувочный поток уносит скопившуюся в отстойнике жидкость.
9. Патрон по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит контейнер, в котором помещен влагопоглотитель, и пружину, установленную с прижимом контейнера и фильтра к основанию, причем фильтр расположен между контейнером и основанием, так что усилие, приложенное пружиной к контейнеру и влагопоглотителю, передается на основание через фильтр.
10. Патрон по п.9, отличающийся тем, что фильтр содержит конструктивный элемент, на котором установлен фильтрующий материал.
11. Патрон по п.10, отличающийся тем, что фильтр имеет цилиндрическую форму и содержит кольцевой конструктивный элемент, несущий фильтрующий материал, соответственно скомпонованный кольцевым образом.
12. Патрон по п.11, отличающийся тем, что конструктивный элемент расположен радиально внутри фильтрующего материала.
13. Патрон по п.11, отличающийся тем, что конструктивный элемент расположен радиально снаружи фильтрующего материала.
14. Патрон по п.11, отличающийся тем, что фильтр содержит ряд конструктивных элементов.
15. Патрон по п.11, отличающийся тем, что контейнер с влагопоглотителем имеет по существу цилиндрическую форму.
16. Патрон по п.15, отличающийся тем, что контейнер по меньшей мере частично входит в кольцо фильтра.
17. Патрон по п.15, отличающийся тем, что контейнер имеет первую часть, диаметр которой меньше диаметра кольца фильтра, и вторую часть, диаметр которой больше диаметра кольца фильтра.
18. Патрон по п.17, отличающийся тем, что между первой и второй частями имеется переходный участок, который образует гнездо для приема фильтра.
19. Патрон по п.1, отличающийся тем, что имеет опорный элемент, содержащий верхнюю часть, выполненную с возможностью приема фильтра, и нижнюю часть, выполненную с возможностью опоры на основание, причем нижняя часть содержит канал и запирающие средства для открытия и закрытия указанного канала, образующие указанный клапан.
20. Патрон по п.19, отличающийся тем, что верхняя часть опорного элемента снабжена гнездом для установки и удержания в нем фильтра.
21. Патрон по п.20, отличающийся тем, что гнездо имеет один или более соединительных элементов, которые в процессе использования фиксируют фильтр относительно опорного элемента.
22. Патрон по п.21, отличающийся тем, что соединительные элементы содержат один или более выступов.
23. Патрон по п.22, отличающийся тем, что выступы выполнены в виде одного или более подпружиненных штырей.
24. Патрон по п.19, отличающийся тем, что канал образован отверстием в нижней части опорного элемента.
25. Патрон по п.24, отличающийся тем, что запирающие средства содержат эластичный элемент, перекрывающий указанное отверстие.
26. Патрон по п.23, отличающийся тем, что эластичный элемент имеет форму юбки или ребра из эластичного пластика.
27. Патрон по любому из пп.19-26, отличающийся тем, что нижняя часть снабжена рядом каналов.
28. Патрон по п.27, отличающийся тем, что каналы образованы рядом отверстий.
29. Патрон по п.27, отличающийся тем, что нижняя часть имеет ряд ножек, опирающихся в процессе использования на основание патрона, причем каналы расположены между указанными ножками.
