Сепаратор для компрессора и компрессорный агрегат, содержащий указанный сепаратор

Изобретение относится к сепаратору для компрессора, который предназначен для производства сжатого газа, и к компрессорному агрегату, содержащему указанный сепаратор. Сепаратор (6) для компрессора содержит емкость (11) и крышку (12) для емкости, которая содержит как неотъемлемую часть корпус (20) клапана, ограничивающий трубчатый канал (27) сепаратора (6), головку (28) коалесцентного фильтра (17), корпус противоконденсатного клапана (13), трубчатого элемента (31) клапана (14) минимального давления и связанные с ними соединительные каналы. Задачей изобретения является снижение размеров и веса компонентов для компрессора. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

ЗАЯВЛЕНИЕ ОБ УСТАНОВЛЕНИИ ПРИОРИТЕТА

Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно заявке на полезную модель № 202017000044768, поданной 24 апреля 2017 года в Италии, и заявке на патент Италии № 102017000086560, поданной 27 июля 2017 года, раскрытие которой включено посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к сепаратору для компрессора, который предназначен для производства сжатого газа, и к компрессорному агрегату, содержащему указанный сепаратор. Данное изобретение считается предпочтительным (но не исключительным) для применения в области компрессоров для транспортных средств, в частности, для грузовиков, хотя оно также может быть использовано в любой отрасли промышленности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Как известно, компрессоры обычно связаны со вспомогательными устройствами, такими как сепаратор для отделения смазочного масла от сжатого воздуха, который также действует в качестве масляного бака, противоконденсатного клапана, клапана минимального давления, а также имеет дополнительные вспомогательные элементы и каналы для соединения вышеуказанных элементов.

Снижение размеров и веса компонентов является широко распространенной потребностью, особенно для применения в транспортных средствах. Дополнительная потребность состоит в уменьшении количества компонентов и упрощении сборочных циклов, чтобы ограничить производственные издержки.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача данного изобретения заключается в предоставлении сепаратора для компрессора, который позволяет решить указанные выше проблемы.

Обозначенная выше задача решена при помощи сепаратора по пункту 1 формулы изобретения.

Дополнительная задача данного изобретения заключается в предоставлении компактного компрессорного агрегата, который легко мог бы устанавливаться на транспортное средство.

Обозначенная выше задача решена при помощи компрессорного агрегата по пункту 9 формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Данное изобретение будет понято наилучшим образом при прочтении следующего подробного описания предпочтительного варианта его осуществления, которое представлено в качестве неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:

на Фиг. 1 показан компрессорный агрегат, содержащий сепаратор согласно данному изобретению;

на Фиг. 2 показан сепаратор компрессорного агрегата, показанного на Фиг. 1; и

на Фиг. 3 показан подробный вид сепаратора, показанного на Фиг. 2, в увеличенном масштабе;

на Фиг. 4 и 5 показаны вид сверху и вид спереди, соответственно, крышки сепаратора, показанного на Фиг. 2;

на Фиг. 6, 7 и 8 показаны разрезы по линиям VI-VI, VII-VII и VIII-VIII на Фиг. 4;

на Фиг. 9 и 10 показаны разрезы по линиям IX-IX и X-X на Фиг. 5; и

на Фиг. 11 показан разрез по линии XI-XI на Фиг. 10.

НАИЛУЧШИЙ СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ссылаясь на Фиг. 1, цифра 1 обозначает в целом компрессорный агрегат, содержащий следующие основные компоненты:

воздушный фильтр 2, который предназначен для фильтрации поступающего в него окружающего воздуха;

мотор-компрессор 3, содержащий лопастной компрессор 4 и электродвигатель 5, приводящий в действие компрессор 4;

сепаратор 6, который соединен с выходом компрессора 4 и предназначен для отделения смазочного масла компрессора от сжатого воздуха;

масляный фильтр 7, который расположен между сепаратором 6 и компрессором 4; и

теплообменник 8, который может быть последовательно соединен с масляным фильтром 7 через термостатический клапан 10, и может быть выборочно активирован при помощи последнего.

Компрессорный агрегат 1 имеет модульную конструкцию. Упомянутые выше пять основных компонентов (воздушный фильтр 2, мотор-компрессор 3, сепаратор 6, масляный фильтр 7, теплообменник 8) выполнены в виде отдельных модулей, которые могут автономно устанавливаться на борту транспортного средства и могут быть соединены друг с другом при помощи гибких каналов. Такая модульная конструкция позволяет производителям более эффективно использовать пространство, имеющееся на борту транспортного средства, и, в частности, не требует большого доступного пространства для размещения всего устройства.

Ссылаясь на Фиг. 2, сепаратор 6 содержит емкость 11, которая предпочтительно (хотя и не обязательно) имеет цилиндрическую форму с горизонтальной осью, и крышку 12 для закрытия переднего отверстия емкости 11.

Сепаратор 6 содержит следующие вспомогательные устройства, которые более подробно описаны ниже:

- противоконденсатный клапан 13; функцией этого известного устройства является предотвращение аномального образования конденсата внутри компрессора 4;

- клапан 14 регулировки минимального давления (клапан минимального давления);

- предохранительный клапан 15 (клапан максимального давления);

- выпускной электромагнитный клапан 16; это устройство активируется при выключении машины и позволяет выпускать воздух, содержащийся внутри системы, тем самым определяя снижение давления, которому подвергается компрессор. Это позволяет привести условия нагрузки к уровням, оптимальным для последующего запуска машины в условиях полной безопасности; а также

- коалесцентный фильтр 17.

На крышке 12 выполнены в виде неотъемлемых частей (Фиг. 1 и 2):

- первый штуцер 18 для присоединения к компрессору 4 при помощи первой гибкой трубы 19; через первый штуцер 18 смесь сжатого воздуха и масла попадает в емкость 11;

- корпус 20 клапана сложной формы, который рассмотрен более подробно ниже;

- второй штуцер 21 для присоединения к масляному фильтру 7 при помощи второй гибкой трубы 23;

- первый впуск 24 для загрузки масла в емкость 11; и

- орган 25 индикации давления.

Для удобства первый штуцер 18 и второй штуцер 21 расположены в верхней и нижней области крышки 12, соответственно, и, следовательно, сообщаются с верхней и нижней областью емкости 11, соответственно.

Корпус 20 клапана содержит трубчатый канал 27 с осью А, который выступает из крышки 12 спереди и ограничивает выход емкости 11; на конечном участке трубчатого канала 27 расположен предохранительный клапан 15 (Фиг. 3 и 9).

Корпус 20 клапана дополнительно ограничивает верхнюю головку 28 коалесцентного фильтра 17, в целом имеющую форму закругленной в передней части полки, выступающей из крышки 12 спереди. Коалесцентный фильтр содержит полый чашеобразный корпус 40, в целом цилиндрической формы, с вертикальной осью B, которая ограничивает изнутри объем 41. Этот объем 41 сообщается с трубчатым каналом 27 через вертикальный проток 42 внутри корпуса 20 клапана (Фиг. 8 и 9).

Головка 28 имеет центральное отверстие с осью B, которая ограничивает выходной канал 30 для воздуха коалесцентного фильтра 17, в который вкручен полый штуцер 44.

Штуцер 44 вставлен, с радиальным зазором, в трубу 45 отвода масла, которая проходит вниз до тех пор, пока не сблизится с нижней частью чашеобразного корпуса 40, и которая сообщается на верхнем конце со штуцером 29 рециркуляции, расположенным на передней части корпуса 20 клапана, и предназначена для присоединения к компрессору (Фиг. 1), предпочтительно через нормально-закрытый электромагнитный клапан с таймером, который открывается на определенный промежуток времени с заданным интервалом (например, на 2 с каждые 5 минут).

Наконец, корпус 20 клапана ограничивает, как неотъемлемые части, соответствующие трубчатые элементы 31, 32 клапана 14 минимального давления и противоконденсатного клапана 13.

Более конкретно, трубчатый элемент 31 клапана 14 минимального давления имеет вид цилиндрического выступа головки 28 коалесцентного фильтра 17, и имеет полость 46 с горизонтальной осью С, перпендикулярной осям А и В и пересекающей последнюю. Полость 46 (Фиг. 8) содержит первый сегмент 47, имеющий больший диаметр, и второй сегмент 48, имеющий промежуточный диаметр и образующий вместе с первым сегментом 47 упорный элемент 49. Осевое отверстие 50 обеспечивает сообщение между вторым сегментом 48 и выходом 30 коалесцентного фильтра 17.

Второй сегмент 48 сообщается с выходным каналом 37 (Фиг. 3 и 9), радиально выходящим из полости 46 в переднем направлении и предназначенным для присоединения к общей сети.

На Фиг. 8 и 9 показано, как полость 46 заключает в себе подвижное оборудование 52 клапана 14 минимального давления. Это подвижное оборудование содержит первый полый цилиндрический ползун 53, который заключен в первом сегменте 47 и предназначен для взаимодействия, вместе с передним уплотнением, с упорным элементом 49 под действием первой пружины 54, упругое усилие которой можно регулировать при помощи винта 55.

Второй полый цилиндрический ползун 56 может скользить внутри первого ползуна 53, из которого он выступает своим концом 57; между первым ползуном 54 и вторым ползуном 56 расположена вторая пружина 58, ориентированная в осевом направлении. При недеформированном состоянии второй пружины 58 конец 57 второго ползуна 56 находится в промежуточной области второго сегмента 48 полости 46.

Внутри второго ползуна 56 установлена заслонка 59 с возможностью скольжения, которая предназначена для изоляции второго сегмента 48 от отверстия 50 под действием третьей пружины низкой жесткости.

Корпус 32 противоконденсатного клапана 13 (Фиг. 10) представляет собой дополнительное цилиндрическое утолщение корпуса 20 клапана, ограничивающее полость 33 с осью D, параллельной оси С, в которой содержится, с обеспечением герметизации и в промежуточном положении, термочувствительная головка 34. Головка 34 ограничивает первую камеру 60 полости 33, которая сообщается с выходом 30 коалесцентного фильтра 17 и со штуцером для присоединения выпускного электромагнитного клапана 16.

Термочувствительная головка 34 действует на ползун 64, который установлен таким образом, чтобы скользить во второй камере 65 полости 33, против действия пружины 66.

Вторая камера 65 сообщается через осевое отверстие 67 с вертикальным дренажным каналом 69 (Фиг. 11), который, в нижней части, выходит из корпуса 20 клапана, на выходе которого установлен спеченный фильтр 36. Вторая камера 65 дополнительно сообщается со вторым сегментом 48 полости 46 клапана 14 минимального давления через вертикальный канал 69 (Фиг. 11).

Ползун 64 содержит концевую часть 68, которая предназначена для вхождения в контакт, с обеспечением герметизации, с осевым отверстием 67.

Работа компрессорного агрегата 1, которая уже частично очевидна из приведенного выше описания, происходит следующим образом.

Сжатый воздух, вырабатываемый компрессором 4 и содержащий взвешенные частицы масла, направляется в сепаратор 6 через трубу 19.

Первое отделение масла происходит вследствие соударения внутри емкости 11.

Затем сжатый воздух поступает в узел клапана через канал 27 и, если не достигнуто максимальное безопасное давление, которое определяет переключение предохранительного клапана 15 в положение, при котором сжатый воздух сбрасывается наружу, в коалесцентный фильтр 17.

Здесь оставшееся масло отделяется и возвращается в компрессор 4 через штуцер 29, в то время как воздух через выходной канал 30 поступает в первую камеру 60 полости 33 противоконденсатного клапана 13 и во входное отверстие 50 клапана 14 минимального давления.

Смазывание компрессора 4 происходит под действием давления воздуха в емкости 11 сепаратора 6, благодаря чему масло повторно подается из сепаратора 6 в компрессор 4 через фильтр 7 и, если необходимо, теплообменник 8.

Когда компрессор 4 запущен, заслонка 59 клапана 14 минимального давления открывается, но до тех пор, пока не будет достигнуто заранее заданное минимальное давление (например, 5,5 бар), второй ползун 56 остается в положении блокировки воздушного потока по направлению к общей сети. Таким образом, на этом этапе клапан 14 минимального давления определяет локальный перепад давления, который позволяет быстро достичь минимального уровня давления в сепараторе 6, чтобы обеспечить надлежащее смазывание компрессора 4.

Когда давление в сепараторе 6 достигает упомянутого выше минимального уровня, результирующая сила давления, действующая на второй ползун 56 клапана 14 минимального давления, преодолевает силу пружины 54, и второй ползун 56 перемещается (влево на Фиг. 8 и 9), и поток воздуха, создаваемый компрессором 4, свободно течет в сторону общей сети.

Когда давление достигает второй пороговой величины (например, равной 8-9 бар), которая определяется калибровкой первой пружины 54 и которая меньше максимального давления общей сети (например, 10 бар, достижение которого приводит к тому, что работу компрессора прерывает реле давления в штатном режиме), открывается первый ползун 53 (а именно, перемещается влево на фиг. 8 и 9), таким образом позволяя сжатому воздуху поступать во вторую камеру 65 противоконденсатного клапана 13.

До достижения устойчивого теплового режима, определяемого термочувствительной головкой 34, противоконденсатный клапан 13 открыт и отводит часть воздуха наружу через дренажный канал 35 и фильтр 36. Как вариант, отводимый поток воздуха может быть непосредственно перенаправлен в компрессор, чтобы уменьшить время, необходимое системе для достижения устойчивого теплового режима.

После достижения стабильного теплового режима противоконденсатный клапан 13 закрывается, и сжатый воздух полностью направляется в общую сеть через выходной канал 37.

Задача противоконденсатного клапана заключается в том, что сброс части расхода обеспечивает задержку момента достижения максимального давления, что позволяет убедиться в том, что компрессор 4 достигает установившегося теплового режима перед прекращением работы; при этом, поскольку температура воздуха в устойчивом тепловом режиме находится выше точки росы, образования конденсата не происходит.

Анализ свойств сепаратора 6 четко выявляет преимущества данного изобретения.

Корпус 20 клапана, который выполнен как часть крышки 12, ограничивает ряд вспомогательных компонентов и каналов, интегрированных друг с другом; следовательно, уменьшаются размеры, общий вес и количество компонентов, а значит, упрощается цикл сборки.

Кроме того, благодаря встраиванию различных вспомогательных компонентов и каналов в крышку 12 сепаратора 6, большая часть точной механической обработки выполняется для одной отдельной части, что способствует оптимизации производственного цикла и позволяет добиться снижения производственных затрат.

Наконец, благодаря модульной конструкции компрессорного агрегата, его установка на транспортном средстве упрощается даже при наличии небольшого свободного пространства.

1. Сепаратор (6) для компрессора, содержащий емкость (11) и крышку (12) для емкости, отличающийся тем, что крышка (12) содержит корпус (20) клапана, выполненный с возможностью ограничения трубчатого канала (27) сепаратора (6), головки (28) коалесцентного фильтра (17), корпуса противоконденсатного клапана (13), трубчатого элемента (31) клапана (14) минимального давления и связанных с ними соединительных каналов.

2. Сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что трубчатый канал (27) сепаратора (6) содержит клапан (15) максимального давления.

3. Сепаратор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что корпус (20) клапана выполнен с возможностью ограничения нагнетательного канала (35) для нагнетания сжатого воздуха из противоконденсатного клапана (13) и выходного канала (37), предназначенного для присоединения к общей сети.

4. Сепаратор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что корпус (32) противоконденсатного клапана (13) выполнен с возможностью ограничения первой камеры (60), содержащий термочувствительную головку (34) клапана, и соединенную с выходным воздушным каналом (30) коалесцентного фильтра (17), и вторую камеру (65), содержащую пружину (66), управляемую упомянутой термочувствительной головкой, и предназначенной для прерывания сообщения между вертикальным каналом (69), который соединяет вторую камеру (65) с клапаном (14) минимального давления и выходным каналом (30), когда температура воздуха в первой камере достигает предварительно заданной пороговой величины.

5. Сепаратор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что упомянутый клапан (14) минимального давления ограничивает первую пороговую величину давления, которая обеспечивает смазывание компрессора (4); причем упомянутый клапан ограничивает потери сосредоточенной нагрузки между выходным каналом (30) коалесцентного фильтра (17) и выходным каналом (37) при величинах давления, меньших, чем первая пороговая величина.

6. Сепаратор по п. 5, отличающийся тем, что упомянутый клапан (14) минимального давления ограничивает вторую пороговую величину давления, достаточную для питания общей сети, причем упомянутая вторая величина превышает первую величину давления, но меньше максимального давления, ограничиваемого реле давления компрессора (4), при этом упомянутый клапан (14) минимального давления предназначен для соединения выходного канала (30) упомянутого коалесцентного фильтра (17) с упомянутым коалесцентным клапаном при величинах давления, превышающих упомянутую пороговую величину.

7. Сепаратор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он содержит выпускной электромагнитный клапан (16), установленный на упомянутую крышку (12).

8. Сепаратор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что упомянутая крышка (12) ограничивает первый штуцер (18) для присоединения к компрессору (4) и второй штуцер (21) для присоединения к масляному фильтру (7).

9. Компрессорный агрегат (1), содержащий, по меньшей мере, следующие компоненты:

воздушный фильтр (2) для входящего воздуха;

компрессор (4);

сепаратор (6) по любому из предшествующих пунктов, выполненный с возможностью отделения масла от сжатого воздуха, производимого компрессором (4); и

масляный фильтр (7), который расположен между сепаратором (6) и компрессором (4); и

теплообменник (8) для охлаждения масла перед тем, как оно попадает в компрессор.

10. Компрессорный агрегат (1) по п. 9, отличающийся тем, что упомянутые компоненты изготовлены как отдельные модули, которые могут автономно устанавливаться на транспортном средстве в свободных местах.