Устройство для удаления из жидкостей твердых и летучих загрязняющих веществ

 

Комбинация блока фильтра и испарителя 10 для использования в малых двигателях, включающая в себя фильтр 12, который подключается при помощи винта с резьбой к блоку испарителя 14 для облегчения замены фильтрующей среды 18 по мере необходимости. Конструкция блока 10 благоприятствует принудительному протеканию входящего в него масла 90 прежде всего через фильтрующую среду 18, а затем через испарительную камеру 44. Осуществляется прямой нагрев центрального сердечника 76 и нижней стенки 26 испарительной камеры 44 при помощи нагревательного элемента 78, причем испарительная камера 44 закрыта крышкой 36 без отверстий, что предотвращает потери тепла. 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение в общем случае имеет отношение к созданию устройства, предназначенного для использования в автомобильных и других двигателях небольших размеров, для удаления твердых частиц и летучих веществ из масла, применяющегося для смазки таких двигателей.

Теоретически, масло, которое применяется для смазки частей двигателя, должно служить вечно, потому что собственно масло совершенно не подвержено распаду. Однако имеются два типа загрязняющих веществ, которые ухудшают эффективность использования масла в качестве смазки: абразивные твердые частицы и летучие вещества, такие как влага или не сгоревшее топливо. В связи с указанным, предлагается использовать для удаления твердых частиц фильтрующие средства, а для удаления влаги и других летучих веществ, которые ухудшают эффективность масла, - средства испарения.

Известны устройства, в которых использована комбинация указанных двух функций. Например, в патенте США N 4189351 приведена комбинация фильтра и блока испарителя. Масло, которое должно подвергаться фильтрации для удаления из него твердых частиц, и нагреванию в испарительной камере для удаления из него летучих веществ, вводится прежде всего в коробку фильтра, заполненную фильтрующим материалом. После прохождения через фильтрующую среду масло вводится в испарительную камеру, где оно растекается тонким слоем и нагревается для ускорения его испарения. Вентиляционное отверстие позволяет удалить в атмосферу испарившиеся летучие вещества.

В описанном устройстве имеются два недостатка. Прежде всего, испарение производится неэффективно, потому что нагревательный элемент испарительной камеры расположен в кожухе устройства и поэтому тепло для осуществления процесса испарения поступает в виде излучения; кроме того, устройство слишком громоздкое, чтобы его можно было использовать под капотом автомобиля.

Другим примером устройства для регенерации жидкостей, в котором объединены фильтр и испаритель, является патент США N 4354946.

В указанном патенте описано устройство для регенерации жидкости, содержащее корпус, имеющий открытую верхнюю часть, нижнюю стенку, выступающие вверх боковые стенки, съемную крышку для закрывания открытой верхней части корпуса, испарительную камеру, образованную в пространстве между крышкой, нижней стенкой и выступающими вверх боковыми стенками, причем крышка содержит средства для выпуска пара из испарительной камеры, корпус содержит средство для выпуска жидкости из испарительной камеры, средства с вытяжными трубами, выступающие вверх в направлении открытой верхней части корпуса во внутрь испарительной камеры, проход, образованный в указанных средствах с вытяжными трубами, для отвода выходящей из вытяжных труб жидкости в виде тонкой пленки, причем указанный проход проходит через нижнюю стенку корпуса, кожух фильтра со средствами для впуска и выпуска, размещенную внутри кожуха фильтра фильтрующую среду, переходник для взаимного соединения кожуха фильтра и корпуса, средство для отвода отфильтрованной жидкости, вытекающей их фильтра в полость испарительной камеры. Устройство, выполненное согласно изобретению отличается от описанного в патенте США N 4354946 прежде всего тем, что корпус имеет выступающие вверх боковые стенки, выполненные в виде единого целого с нижней стенкой корпуса, и спускающиеся вниз боковые стенки, выполненные в виде единого целого с указанной нижней стенкой, средство для выпуска жидкости из испарительной камеры в выступающих вверх боковых стенках корпуса, средства с вытяжными трубами выполнены в виде единого целого с указанной нижней стенкой, проход, образованный в указанных средствах с вытяжными трубами, выполнен таким образом, что жидкость, выходящая из труб, растекается в виде тонкой пленки на боковых стенках средства с вытяжными трубами и над указанной нижней стенкой, за счет чего усиливается испарение летучих загрязненных веществ в указанной жидкости, указанные средства с вытяжными трубами выполнены в виде пары полукольцевых по конфигурации вытяжных трубчатых органов, которые размещены концентрично относительно центра указанной нижней стенки, в нижней части указанной нижней стенки образована полость, причем переходник для взаимного соединения кожуха фильтра и корпуса прикреплен к нижней стенки корпуса с перекрытием указанной полости, средство для ввода отфильтрованной жидкости, вытекающей из фильтра, выполнено в виде измерительной проточки, сформированной в указанном переходнике таким образом, чтобы отфильтрованная жидкость, вытекающая из фильтра, вводилась в указанную полость через указанную измерительную проточку и принудительно выводилась из указанной полости через проход, образованный в указанных средствах с вытяжными трубами.

Другие конструктивные особенности устройства будут ясны из дальнейшего описания примера его осуществления.

В конструкции нового устройства предусмотрено прохождение поступающего в блок масла прежде всего через коробку фильтра, а затем через испарительную камеру блока. Фильтрующая коробка соединена с испарительным блоком при помощи переходника. Коробка фильтра имеет полое цилиндрическое основное тело, в котором содержится фильтрующая среда, и имеет образованную в верхней стенке тела полость, которая имеет резьбу для введения винта с резьбой переходника. Таким образом, когда фильтрующая среда становится неэффективной для дальнейшего удаления загрязняющих твердых частиц, коробка фильтра просто-напросто отвинчивается от переходника и производится установка нового фильтра; при этом не требуется разборка устройства в целом.

Небольшое измерительное отверстие образовано в переходнике, которое позволяет прошедшему через коробку фильтра маслу поступать в испарительный блок. В предпочтительном варианте осуществления изобретения диаметр отверстия выбран таким образом, чтобы масло могло протекать через это отверстие со скоростью около 20-23 дм³/ч, хотя возможна и другая скорость истечения.

Вытекающее из измерительного отверстия масло вводится в испарительную камеру через множество проходов, образованных в вытяжных трубах и после этого растекается тонким слоем по основанию испарительной камеры.

Основным техническим результатом от использования изобретения является усовершенствование комбинации блоков фильтра и испарителя за счет создания устройства с легкосменяемым фильтром и более эффективным испарителем.

Другим важным результатом является развитие известного состояния техники за счет создания устройства, которое достаточно компактно, чтобы его можно было использовать в двигателях автомобилей, тягачей и в других небольших двигателях.

Таким образом, изобретение включает в себя конструктивные элементы, сочетание элементов и определенное построение конструктивных узлов, которое показано далее в качестве примера, причем объем патентных притязаний изобретения указан в его формуле изобретения.

На фиг. 1 приведен вид в перспективе нового устройства в разобранном виде, причем подсоединяемый к нему фильтр не показан; на фиг. 2 - вид в перспективе устройства в сборе, с подключенным к нему фильтром; на фиг. 3 - продольное сечение устройства на фиг. 2; на фиг. 4 - вид сверху испарителя со снятой крышкой по линии 4-4 на фиг. 6; на фиг. 5 - вид снизу испарителя со снятым фильтром по линии 5-5 на фиг. 6; на фиг. 6 - разрез по линии 6-6 на фиг. 4; на фиг. 7 - вид сверху переходника, при помощи которого осуществляется соединение испарителя с фильтром; на фиг. 8 - вид сбоку указанного переходника.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 1-3, на которых пример осуществления устройства в соответствии с изобретением в целом обозначен позицией 10.

Устройство для регенерации жидкости 10 содержит фильтр, в общем виде обозначенный позицией 12 (фиг. 2 и 3) и испаритель, в общем виде обозначенный позицией 14. В соответствии с предпочтительным видом осуществления изобретения, как фильтр 12, так и испаритель 14 имеют цилиндрическую конфигурацию с одинаковым диаметром, однако различие в форме или размерах указанных узлов не выходит за рамки изобретения. Твердые частицы из подлежащей регенерации жидкости удаляются при помощи фильтра 12, а летучие вещества удаляются из нее при помощи испарителя 14. Можно видеть, что фильтр 12 может быть легко отделен от испарителя 14, причем при замене фильтра 12 совершенно исключена разборка испарителя 14.

Фильтр 12 имеет полое основное тело 16, внутри которого располагается фильтрующая среда 18, причем в верхней стенке 17 имеется множество отверстий 20 (фиг. 3), которые в совокупности образуют впуск фильтра, а также имеется центральный выпускной проход 22. Поступающая через впускные отверстия 20 жидкость, как это показано стрелками 21, должна проходить через фильтрующую среду 18 ранее поступления в выпускной проход 22; фильтрующая среда выбрана таким образом, чтобы размер частиц, которые могут поступать в этот выпускной проход 22, не превышал одного ангстрема. Отверстия 23, образованные в цилиндрических боковых стенках выпускного прохода 22, позволяют отфильтрованному маслу входить в указанный проход 22, как это показано на фиг. 3 стрелками 25.

Как это лучше всего видно на фиг. 3 и 6, испаритель 14 имеет корпус 24 с нижней стенкой (днищем) 26 и верхними боковыми стенками 28, идущими по периферии днища, и выступающими в верхнем направлении для образования открытой верхней части; самый верхний край идущих вверх боковых стенок обозначен позицией 30.

Корпус 24 дополнительно содержит нижние боковые стенки 32, которые идут по периферии нижней стенки 26 и вместе с ней образуют открытое днище. Самый нижний край нижних боковых стенок обозначен позицией 34.

Крышка 36 (фиг. 2) закрывает открытую верхнюю часть указанного корпуса. Винты, которые обозначены вместе позицией 38, позволяют осуществлять легкое снятие и установку указанной крышки, а вентиляционное отверстие 40 осуществляет функцию, которая содержится в его названии. Самый верхний край 30 (фиг. 6) идущих вверх боковых стенок 28 имеет отверстия с резьбой 39 для ввинчивания указанных винтов 38 (фиг. 2) через бобышки 42, образованные на крышке 38. Однако, за рамки изобретения не выходит использование и других различных средств крепления с возможностью съема крышки 36 к корпусу 24.

Испарительная камера 44 (фиг. 6) образована внутри указанного корпуса, причем указанная крышка 36 (фиг. 2) определяет верхнюю границу указанной испарительной камеры, а указанная нижняя стенка 26 определяет нижнюю границу испарительной камеры, причем указанные выступающие вверх боковые стенки 24 ограничивают периферию этой камеры.

Показанный на фиг. 1, 3, 7 и 8 переходник 46 обеспечивает взаимное подсоединение испарителя 14 и фильтра 12; он содержит основную плоскую часть 48 и трубчатую шейку 50, выходящую из нее. Трубчатая шейка 50 выполнена с возможностью легкого ее ввода в полость 52 (фиг. 3), которая образована в центральной части верхней стенки 17 указанного фильтра. Более конкретно, шейка 50 имеет внешнюю резьбу, а полость 52 имеет внутреннюю резьбу, однако за рамки изобретения не выходит и любое другое построение средств крепления с возможностью быстрой расстыковки, которые могут быть использованы для взаимного подключения шейки переходника 50 и полости 52 фильтра. Следует также указать, что фильтр 12 может также иметь форму бутылки, т.е. он может иметь вместо полости 52 горлышко с внешней резьбой, выступающее в верхнем направлении, а переходник 46 может иметь внутреннюю полость с резьбой вместо шейки 50.

Кольцеобразная ступень 54 (фиг.6) образована в нижней стенке 26, причем по ее окружности размещено со смещением друг от друга множество проточек 56 с внутренней резьбой. Аналогичным образом смещенные проточки 57 образованы вблизи периферического края основного тела переходника 46, причем винты 55 обеспечивают крепление указанного переходника к указанной ступени 54, как это показано на фиг. 3.

На нижней поверхности нижней стенки 26 (фиг. 6) образована полость 49, в направлении вовнутрь и с меньшим радиусом относительно указанной кольцевой ступени. Таким образом образуется емкость 58 (фиг. 3) между нижней стенкой 26 корпуса и основным телом 48 переходника, когда указанное основное тело крепится к кольцевой ступени 54. Более конкретно, указанная емкость образуется потому, что основное тело 48 переходника плоское и перекрывает указанную полость.

Измерительная проточка 59 образована в центральной части основного тела переходника для обеспечения прохода жидкости между выпускным проходом 22 фильтра 12 и емкостью 58.

Множество отверстий, в совокупности обозначенных позицией 60, образовано в нижней стенке 26 корпуса 24. Эти отверстия осуществляют впуск жидкости из емкости 58 в испарительную камеру 44, как это показано стрелками 61 на фиг. 3.

Более конкретно, отверстия 60 представляют собой удлиненные, идущие на конус проточки, образованные в вертикальных полукольцевых по форме органах с вытяжными трубами 70, которые диаметрально смещены друг от друга, как это лучше всего видно на фиг. 4. Следует понимать, что отверстия 60, образованные в нижней стенке 26, и проточки 60, образованные в указанных вытяжных трубах, совмещены (сливаются) друг с другом и образуют одну и ту же деталь, так как указанные вытяжные трубы образованы в виде единого целого с указанной нижней стенкой.

Выступающий вверх центральный сердечник 76 также образован в виде единого целого с нижней стенкой 26; он имеет полую конструкцию и в него со скольжением устанавливается нагревательный элемент 78 (фиг. 3). Следует отметить, что нагревательный элемент 78 осуществляет прямой нагрев центрального сердечника и нижней стенки 26, причем электрические провода 80 проходят через трубчатое отверстие 82, образованное в боковой стенке кожуха. Указанные провода 80 обеспечивают подключение нагревательного элемента к внешнему источнику электрической энергии (не показан). Как изображено на фиг. 1 и 2, трубчатое отверстие 82 образовано при посредстве трубчатого органа, имеющего такое же позиционное обозначение, причем этот трубчатый орган 82 образован в виде единого целого с крышкой 36. Указанный трубчатый орган выходит наружу в радиальном направлении из указанной крышки копланарно ей (в одной плоскости с крышкой). Оболочка 81, в которой идут провода 80, соединяется с трубчатым органом 82, как это лучше всего видно на фиг. 2 и 3.

Могут быть также предусмотрены вставки (не показаны) для увеличения площади поверхности, через которую протекает масло; они устанавливаются между центральным сердечником 76 и вытяжными трубами 70.

Подлежащая регенерации жидкость входит в устройство 10 через ввод 90, который образован в нижней боковой стенке 32 корпуса 24, как это лучше все видно на фиг. 3. Средства принудительного создания потока подлежащей регенерации жидкости, от указанного впуска 90 в полую внутреннюю часть фильтра 12, затем через фильтрующую среду 18, которая там содержится, через измерительную проточку 59 после прохождение выпускного прохода 22 фильтра, в испарительную камеру 44 через множество проточек 60, образованных в нижней стенке 26 корпуса, предусмотрены в соответствующих узлах устройства и в средствах соединения указанного фильтра 12 с указанным корпусом 24.

Более конкретно, верхняя стенка 17 основного тела 16 фильтра упирается в самые нижние края 34 боковых стенок 32 при навинчивании коробки фильтра на переходник 46, причем прокладка 94 (фиг. 3) установлена между указанной верхней стенкой 17 и указанным самым нижним концом 34 указанных боковых стенок 32 корпуса. Такое построение узлов устройства позволяет создать замкнутое пространство 96, так что когда жидкость под давлением вводится через впуск 90, то остается открытым для прохода входящей жидкости только путь, показанный стрелками 21, т. е. жидкость может проходить только через впускные отверстия 20, протекать через фильтрующую среду 18 и выходить через выпускной проход 22.

Затем отфильтрованная жидкость проходит через измерительную проточку 59 в емкость 58 и затем через отверстия 60 в нижней стенке 26 испарителя и через проточки 60 в вытяжных трубах 70, как это упоминалось ранее. После того, как произведена отгонка летучих веществ через вентиляционный канал 40, отфильтрованное и прошедшее операцию испарения, т. е. регенерированное масло покидает испарительную камеру 44 через патрубок 99 и возвращается в систему смазки двигателя. Дифференциальное давление, создаваемое за счет работы двигателя, обеспечивает постоянное втекание масла в блок 10 через впуск 90, который расположен ниже нижней стенки 26, и вытекание масла из блока 10 через выпускной патрубок 98, который расположен над указанной стенкой.

Легко понять, что использованный фильтр 12 может быть легко отсоединен от шейки 50 переходника 46, причем также просто может быть установлен новый фильтр. Ни одна из частей корпуса 24 при замене фильтра не требует разборки.

Блок 10 может быть установлен на двигателе или рядом с ним при помощи любых подходящих средств. На фиг. 2 показана крепежная скоба 100 в форме плоской пластины, которая крепится на стенке вблизи двигателя болтами 102. Жесткий кронштейн составляет единое целое с указанной плоской пластиной 100 и выходит из нее в радиальном направлении, причем на своем противоположном конце этот кронштейн входит в плоский кольцевой поясок (бандаж) 106, который идет вокруг верхних боковых стенок 28; причем обычные средства (не показаны) использованы для затягивания этого пояска вокруг указанных боковых стенок 28. Преимущественно в этих боковых стенках 28 образована кольцевая выточка 108 (фиг. 3) для ввода пояска и предотвращения таким образом его скольжения вдоль стенок.

На практике может потребоваться добавка масла в результате потери части масла, содержащегося в фильтрующей среде 18 при замене фильтра 12, однако в двигателях, оборудованных новым блоком 10, имеющим коммерческое название PREMO PLUS, никогда не требуется производить (полную) замену масла.

Изобретение вне всякого сомнения является новым и полезным. Более того, оно не являлось очевидным для специалистов в данной области в момент его создания, если рассматривать в целом известные устройства, как это требуется в соответствии с (патентным) законодательством.

Совершенно очевидно, что изобретение позволяет эффективно разрешить указанные выше и ставшие ясными из приведенного в описании изобретения анализа задачи, при этом в предлагаемое в изобретении конструктивное решение могут быть внесены определенные изменения, которые не выходят за рамки изобретения, причем следует понимать, что все элементы конструкции, описанные в изобретении или показанные на чертежах, следует понимать только как пример осуществления изобретения, не имеющий ограничительного характера.

Также следует иметь ввиду, что приведенная далее формула изобретения перекрывает все общие и специфические отличительные особенности описанного изобретения, а также все другие положения в объеме притязаний изобретения, которые могут подпадать под ее рамки.

Формула изобретения

1. Устройство для регенерации жидкости, содержащее корпус, имеющий открытую верхнюю часть, нижнюю стенку, выступающие вверх боковые стенки, съемную крышку для закрывания открытой верхней части корпуса, испарительную камеру, образованную в пространстве между крышкой, нижней стенкой и выступающими вверх боковыми стенками, крышка содержит средства для выпуска пара из испарительной камеры, корпус содержит средство для выпуска жидкости из испарительной камеры, средства с вытяжными трубами, выступающие вверх в направлении открытой верхней части корпуса вовнутрь испарительной камеры, проход, образованный в указанных средствах с вытяжными трубами, для отвода выходящей из вытяжных труб жидкости в виде тонкой пленки, причем указанный проход проходит через нижнюю стенку корпуса, кожух фильтра со средствами для впуска и выпуска, размещенную внутри кожуха фильтра фильтрующую среду, переходник для взаимного соединения кожуха и корпуса, средство для ввода отфильтрованной жидкости, вытекающей из фильтра в полость испарительной камеры, отличающееся тем, что корпус имеет выступающие вверх боковые стенки, выполненные в виде единого целого с нижней стенкой корпуса, и спускающиеся вниз боковые стенки, выполненные в виде единого целого с нижней стенкой, средства для выпуска жидкости из испарительной камеры выполнено в выступающих вверх боковых стенках корпуса, средства с вытяжными трубами выполнены в виде единого целого с нижней стенкой, проход, образованный в средствах с вытяжными трубами, выполнен так, что жидкость, выходящая из вытяжных труб, растекается в виде тонкой пленки на боковых стенках средств с вытяжными трубами и над нижней стенкой, за счет чего усиливается испарение летучих загрязняющих веществ в жидкости, средства с вытяжными трубами выполнены в виде пары полукольцевых по конфигурации вытяжных трубчатых органов, которые размещены концентрично относительно центра нижней стенки, в нижней части нижней стенки образована полость, причем переходник для взаимного соединения кожуха фильтра и корпуса прикреплен к нижней стенке корпуса с перекрытием полости, средство для ввода отфильтрованной жидкости, вытекающей из фильтра, выполнено в виде измерительной проточки, сформированной в переходнике так, чтобы отфильтрованная жидкость, вытекающая из фильтра, вводилась в полость через измерительную проточку и принудительно выводилась из полости через проход, образованный в средствах с вытяжными трубами.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя стенка содержит центральный сердечник, представляющий с ней единое целое, который выступает вверх в направлении к крышке и который установлен в радиальном направлении внутри пары органов с вытяжными трубами.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что центральный сердечник является полым и в него со скольжением вводится нагревательный элемент, причем этот нагревательный элемент подключен к источнику электрической энергии так, что он производит нагрев центрального сердечника и нижней стенки.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит трубчатый элемент, единый с указанной крышкой, причем этот трубчатый элемент простирается в радиальном направлении наружу относительно крышки компланарно ей, при этом в него введены электрические провода, идущие от источника электроэнергии, причем эти провода подключены к нагревательному элементу.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит кольцевую уплотнительную прокладку, расположенную между верхней стенкой фильтра и самым нижним концом вниз боковых стенок, что принуждает жидкость, втекающую в корпус, протекать через кожух фильтра.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что корпус и кожух фильтра являются цилиндрическими и имеют одинаковые диаметры.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит кольцевую степень, образованную в нижней части нижней стенки, и полость, образованную в нижней части в направлении вовнутрь радиально относительно кольцевой ступени.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит емкость, образуемую в полости, когда переходник закрепляется на кольцевой ступени и перекрывает полость.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит измерительную проточку, образованную в переходнике для обеспечения прохода жидкости между полой внутренней частью фильтра и емкостью.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит средства принудительного создания потока жидкости, подлежащей регенерации, от впуска через полую внутреннюю часть фильтра, через фильтрующую среду, которая содержится внутри фильтра, через выпускной проход фильтра и через измерительное отверстие в емкость и далее в испарительную камеру через множество отверстий, сформированных в нижней стенке корпуса.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что переходник дополнительно содержит трубчатую часть, выступающую из него, причем фильтр приспособлен для сочленения с возможностью съема с трубчатой частью для облегчения замены фильтра.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что основное тело фильтра имеет верхнюю стенку, которая с упором прилегает к нижним концам стенок корпуса, когда фильтр соединяется с переходником.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит прокладку, установленную между верхней стенкой основного тела фильтра и нижними концами стенок корпуса, когда фильтр соединяется с трубчатой частью переходника, для предотвращения утечки жидкости, когда жидкость, подлежащая регенерации, вводится через впуск корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8