СИСТЕМА ПОДАЧИ ВОЗДУХА СО СНИЖЕННЫМИ УРОВНЯМИ ВЫТЕКАНИЯ МАСЛА В КОМПРЕССОРЕ Российский патент 2009 года по МПК F04B41/00 B60T17/02 F04B49/03 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в целом, к системам подачи воздуха, использующим поршневые воздушные компрессоры, и более конкретно к системам разгрузки компрессоров, используемым в таких системах подачи воздуха, например в системах подачи воздуха для пневматических тормозов грузовых автомобилей и других средств.

Уровень техники

Из уровня техники известно, что в системах подачи воздуха, например в системах подачи воздуха для пневматических тормозов грузовых автомобилей и подобных средств, воздушный компрессор работает в режиме накачки только относительно короткий период времени и что примерно 70-90% времени он работает в так называемом холостом режиме. В уровне техники уже давно существует проблема, как разгрузить воздушный компрессор, чтобы сэкономить мощность, когда он не работает в режиме накачки, не создавая при этом других проблем.

Воздушные компрессоры, используемые в системах подачи воздуха транспортных средств средней и высокой мощности, например, которые используются в грузовых автомобилях, пассажирских автобусах и других транспортных средствах, которые обычно имеют воздушный компрессор, приводимый в действие непосредственно с помощью автомобильного двигателя и обеспечиваемый поступающим воздухом при атмосферном давлении, или, как во многих современных грузовых автомобилях, воздухом с турбонаддувом, поступающим из турбонагнетателя двигателя через воздухозаборный коллектор двигателя.

Такие воздушные компрессоры обычно бывают одноцилиндровыми, двухцилиндровыми или четырехцилиндровыми. Самые первые попытки внутренней разгрузки воздушного компрессора применительно к двухцилиндровым компрессорам заключались в том, чтобы просто открывать впускные клапаны для обоих цилиндров и прокачивать воздух взад и вперед между цилиндрами, и этот способ был относительно приемлемым, когда не существовало проблем, связанных со стоимостью топлива или потерями мощности.

Что касается одноцилиндровых воздушных компрессоров, то самый первый способ разгрузки предусматривал просто открытие впускного клапана, для того чтобы прокачивать воздух взад и вперед через впускное отверстие компрессора.

В европейских странах существовал несколько иной подход к решению данной проблемы, когда впускной клапан оставался закрытым, а компрессор все время работал в режиме накачки, при этом функция разгрузки выполнялась за пределами компрессора с помощью отдельной отводной системы, называемой разгрузочным клапаном. В настоящее время этот способ разгрузки обычно считается неудовлетворительным вследствие создаваемого шума и возникающих потерь мощности. Поэтому основные усилия конструкторов и разработчиков были направлены на нахождение более эффективных способов разгрузки воздушных компрессоров, не связанных с простым открытием впускных клапанов.

Во многих случаях, когда в одноцилиндровом воздушном компрессоре впускной клапан находился в открытом положении и воздух поступал в компрессор без наддува, что было обычным в то время, так как впускное отверстие компрессора было снабжено отдельным воздухоочистителем, прокачка воздуха вперед и назад через воздухоочиститель во многих случаях приводила к выходу из строя или снижению эффективности воздухоочистителя, поэтому он не выполнял поставленной перед ним задачи.

Поэтому некоторые производители грузовых машин стали использовать систему, снабжаемую поступающим воздухом с турбонаддувом, поступающим из турбонагнетателя двигателя, чтобы избежать проблем с воздухоочистителем и гарантировать подачу чистого поступающего воздуха, однако впоследствии было обнаружено, что при разгрузке обычным способом, путем открытия впускного клапана, с увеличением скорости двигателя возрастает плотность воздуха и увеличиваются потери мощности, обусловленные разгрузкой. Поэтому поиски приемлемого решения проблемы продолжались.

Был разработан компрессор с муфтами сцепления, однако оказалось, что и он не решает проблемы потери мощности, поскольку вал компрессора обычно получает вращение посредством компрессора и часто приводит в действие другие вспомогательные устройства, такие как усилитель рулевого управления или топливный насос двигателя, а выведение из рабочего состояния усилителя рулевого управления и других устройств в период разгрузки компрессора недопустимо. К тому же компрессор с муфтами сцепления значительно увеличивает стоимость системы подачи воздуха, а это было неприемлемо. Таким образом, в разработке более эффективной системы разгрузки компрессора не было достигнуто значительных успехов, и какое-то время приемлемым способом разгрузки воздушного компрессора считалось простое открытие впускного клапана для обеспечения разгрузки либо через атмосферу либо посредством турбонагнетателя двигателя.

Позднее были предприняты попытки решения вышеуказанных давних проблем в данной области техники, которые обеспечивали более эффективную систему разгрузки компрессора для использования с системами подачи воздуха в тяжелых режимах работы. Результатом одной из таких попыток является патент США № 4,993,992 на имя Lauterbach и др., в котором раскрывается система, использующая механические или пневматические средства для эффективного предотвращения срабатывания во время цикла разгрузки впускного и выпускного клапанов, которые обычно являются устройствами пружинного типа, работающими под давлением. В описанной системе механическое средство препятствует срабатыванию пружинного впускного клапана, работающего под давлением, путем блокирования впускного отверстия компрессора, а пневматическое средство, включающее запорный клапан для использования с пневматическими системами, снабженными осушителями воздуха, эффективно препятствует срабатыванию выпускного клапана воздушного компрессора, создавая тем самым «пневматическую пружину».

Хотя устройство, раскрытое в патенте США № 4,993,992, имеет явные преимущества перед уже известными устройствами, оно, тем не менее, обладает своими недостатками. Один из таких недостатков заключается в том, что в то время как система использует повышенное давление на стороне выпуска компрессора, для того чтобы предотвратить срабатывание выпускного клапана, давление на стороне впуска остается относительно низким. Таким образом, на поршнях компрессора создается перепад давления, при этом более высокое давление поддерживается на стороне выпуска, а более низкое давление - на стороне впуска. Этот перепад давления, в свою очередь, приводит к повышенным уровням вытекания масла, что, как известно, приводит к дополнительным проблемам в системе.

Следовательно, необходимо создать систему подачи воздуха, которая является эффективной в работе и экономичной в производстве, которая снижает уровень мощности, потребляемой воздушными компрессорами в ненагруженном режиме по сравнению с обычными системами, которая автоматически приводится в действие в ненагруженном режиме, которая обеспечивает поддержание относительно одинакового давления на обеих сторонах поршней компрессора и которая обеспечивает сниженные уровни вытекания масла в поршневых кольцах компрессора, когда компрессор работает в ненагруженном режиме.

Сущность изобретения

Следовательно, целью настоящего изобретения является создание системы подачи воздуха, которая является эффективной в работе и экономичной в производстве.

Другой целью настоящего изобретения является создание системы подачи воздуха, имеющей вышеуказанные характеристики и которая уменьшает мощность, потребляемую воздушными компрессорами в их ненагруженном режиме, по сравнению с обычными устройствами.

Дополнительной целью настоящего изобретения является создание системы подачи воздуха, имеющей вышеуказанные характеристики и которая автоматически приводится в действие в ненагруженном режиме.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание системы подачи воздуха, имеющей вышеуказанные характеристики и которая обеспечивает поддержание относительно одинакового давления на обеих сторонах поршней компрессора.

Еще одной дополнительной целью настоящего изобретения является создание системы подачи воздуха, имеющей вышеуказанные характеристики и которая обеспечивает сниженные уровни вытекания масла в поршневых кольцах компрессора, когда компрессор работает в ненагруженном режиме.

Эти и другие цели настоящего изобретения достигаются в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, путем создания системы подачи воздуха, содержащей компрессор, имеющий камеру сжатия, впускное отверстие, через которое воздух поступает в камеру сжатия, и выпускное отверстие, через которое воздух выходит из камеры сжатия, разгрузочное устройство, которое заставляет компрессор находиться в ненагруженном состоянии в ответ на пневматический сигнал, полученный в сигнальном отверстии, и запорный клапан. Запорный клапан имеет впускное отверстие, выпускное отверстие и сигнальное отверстие, причем впускное отверстие запорного клапана сообщается по текучей среде с источником поступающего воздуха, а выпускное отверстие запорного клапана сообщается по текучей среде с впускным отверстием компрессора. Запорный клапан обеспечивает прохождение воздуха от впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана и таким образом обеспечивает прохождение воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора, когда в сигнальное отверстие запорного клапана не поступает пневматический сигнал, и препятствует прохождению воздуха от впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана и таким образом препятствует прохождению воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора, когда в сигнальное отверстие запорного клапана поступает пневматический сигнал. Система подачи воздуха также содержит управляющее устройство, имеющее разгрузочное отверстие, сообщающееся по текучей среде с сигнальным отверстием запорного клапана и с сигнальным отверстием разгрузочного устройства, причем управляющее устройство передает пневматический сигнал в сигнальное отверстие запорного клапана и в сигнальное отверстие разгрузочного устройства, когда поддерживается требуемое давление воздуха в системе, и источник сжатого воздуха подает сжатый воздух во впускное отверстие компрессора, по крайней мере, когда запорным клапаном получен пневматический сигнал.

В некоторых вариантах осуществления сжатый воздух, подаваемый источником сжатого воздуха во впускное отверстие компрессора, имеет давление, примерно равное давлению воздуха в картере компрессора. В некоторых вариантах осуществления источник сжатого воздуха содержит воздушный резервуар, сообщающийся по текучей среде с впускным отверстием компрессора. В конкретных вариантах осуществления система подачи воздуха также содержит регулятор давления, установленный с сообщением по текучей среде между воздушным резервуаром и впускным отверстием компрессора, этот регулятор давления регулирует давление воздуха, подаваемого резервуаром таким образом, что сжатый воздух, подаваемый резервуаром к впускному отверстию компрессора, имеет давление примерно равное давлению воздуха в картере компрессора.

В некоторых вариантах осуществления разгрузочное отверстие управляющего устройства сообщается по текучей среде с впускным отверстием компрессора таким образом, что источник сжатого воздуха содержит разгрузочное отверстие управляющего устройства. В конкретных вариантах осуществления система подачи воздуха также содержит регулятор давления, установленный с сообщением по текучей среде между разгрузочным отверстием управляющего устройства и впускным отверстием компрессора, причем регулятор давления регулирует давление воздуха, подаваемого разгрузочным отверстием управляющего устройства таким образом, что сжатый воздух, подаваемый разгрузочным отверстием управляющего устройства к впускному отверстию компрессора, имеет давление примерно равное давлению воздуха в картере компрессора. В конкретных вариантах осуществления управляющее устройство дополнительно содержит отверстие резервуара, и система подачи воздуха дополнительно содержит резервуар, имеющий отверстие, сообщающееся по текучей среде с отверстием резервуара управляющего устройства.

В некоторых вариантах осуществления запорный клапан содержит корпус клапана, выполненный с возможностью перемещения в ответ на пневматический сигнал, поступающий в сигнальное отверстие запорного клапана, между открытым положением, в котором запорный клапан обеспечивает прохождение воздуха от впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана, и таким образом обеспечивает прохождение воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора, и закрытым положением, в котором запорный клапан препятствует прохождению воздуха от впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана, и таким образом препятствует прохождению воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора. В конкретных вариантах осуществления корпус клапана смещен к открытому положению и выполнен с возможностью перемещения в закрытое положение, когда в сигнальное отверстие запорного клапана поступает пневматический сигнал.

В соответствии с другим вариантом осуществления система подачи воздуха содержит компрессор, имеющий камеру сжатия, впускное отверстие, через которое воздух поступает в камеру сжатия, и выпускное отверстие, через которое воздух выходит из камеры сжатия, разгрузочное устройство, которое заставляет компрессор находиться в ненагруженном состоянии, когда поддерживается требуемое давление воздуха в системе, причем запорный клапан препятствует прохождению поступающего воздуха во впускное отверстие компрессора, когда компрессор находится в ненагруженном состоянии, и источник сжатого воздуха, подающий сжатый воздух к впускному отверстию компрессора, по крайней мере, когда запорный клапан препятствует прохождению поступающего воздуха во впускное отверстие компрессора.

В некоторых вариантах осуществления сжатый воздух, подаваемый источником сжатого воздуха к впускному отверстию компрессора, имеет давление примерно равное давлению воздуха в картере компрессора. В некоторых вариантах осуществления источник сжатого воздуха содержит воздушный резервуар, сообщающийся по текучей среде с впускным отверстием компрессора. В конкретных вариантах осуществления система подачи воздуха дополнительно содержит регулятор давления, установленный с сообщением по текучей среде между воздушным резервуаром и впускным отверстием компрессора, причем этот регулятор давления регулирует давление воздуха, подаваемого резервуаром таким образом, что сжатый воздух, подаваемый резервуаром к впускному отверстию компрессора, имеет давление примерно равное давлению воздуха в картере компрессора.

В некоторых вариантах осуществления система подачи воздуха дополнительно содержит управляющее устройство, сообщающееся по текучей среде с запорным клапаном и разгрузочным устройством, причем управляющее устройство передает сигналы в разгрузочное устройство, чтобы заставить компрессор находиться в ненагруженном состоянии, когда поддерживается требуемое давление воздуха в системе, и передает сигналы в запорный клапан, чтобы препятствовать прохождению поступающего воздуха во впускное отверстие компрессора, когда поддерживается требуемое давление воздуха в системе. В конкретных вариантах осуществления управляющее устройство сообщается по текучей среде с впускным отверстием компрессора таким образом, что источник сжатого воздуха содержит это управляющее устройство. В конкретных вариантах осуществления система подачи воздуха дополнительно содержит регулятор давления, установленный с сообщением по текучей среде между управляющим устройством и впускным отверстием компрессора, причем этот регулятор давления регулирует давление воздуха, подаваемого управляющим устройством таким образом, что сжатый воздух, подаваемый управляющим устройством к впускному отверстию компрессора, имеет давление примерно равное давлению воздуха в картере компрессора. В некоторых вариантах осуществления система подачи воздуха дополнительно содержит резервуар, сообщающийся по текучей среде с управляющим устройством.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения система подачи воздуха содержит компрессор, имеющий камеру сжатия, впускное отверстие, через которое воздух поступает в камеру сжатия, и выпускное отверстие, через которое воздух выходит из камеры сжатия, разгрузочное устройство, которое заставляет компрессор находиться в ненагруженном состоянии в ответ на пневматический сигнал, поступающий в сигнальное отверстие, и запорный клапан. Запорный клапан имеет впускное отверстие, выпускное отверстие и сигнальное отверстие, причем впускное отверстие запорного клапана сообщается по текучей среде с источником поступающего воздуха, а выпускное отверстие запорного клапана сообщается по текучей среде с впускным отверстием компрессора. Запорный клапан также содержит корпус клапана, выполненный с возможностью перемещения между открытым положением, в котором запорный клапан обеспечивает прохождение воздуха от впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана, и таким образом обеспечивает прохождение воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора, и закрытым положением, в котором запорный клапан препятствует прохождению воздуха от впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана, и таким образом препятствует прохождению воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора. Корпус клапана смещен в открытое положение и выполнен с возможностью перемещения в закрытое положение, когда в сигнальное отверстие запорного клапана поступает пневматический сигнал. Система подачи воздуха дополнительно содержит управляющее устройство, имеющее разгрузочное отверстие, сообщающееся по текучей среде с сигнальным отверстием запорного клапана и с сигнальным отверстием разгрузочного устройства, причем управляющее устройство передает пневматический сигнал в сигнальное отверстие запорного клапана и сигнальное отверстие разгрузочного устройства, когда поддерживается требуемое давление воздуха в системе. Кроме того, система подачи воздуха содержит воздушный резервуар, сообщающийся по текучей среде с впускным отверстием компрессора, причем воздушный резервуар подает сжатый воздух к впускному отверстию компрессора, по крайней мере, когда запорным клапаном получен пневматический сигнал.

В некоторых вариантах осуществления система подачи воздуха дополнительно содержит регулятор давления, установленный с сообщением по текучей среде между воздушным резервуаром и впускным отверстием компрессора, причем регулятор давления регулирует давление воздуха, подаваемого резервуаром таким образом, что сжатый воздух, подаваемый резервуаром к впускному отверстию компрессора, имеет давление примерно равное давлению воздуха в картере компрессора.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения система подачи воздуха содержит компрессор, имеющий камеру сжатия, впускное отверстие, через которое воздух поступает в камеру сжатия, и выпускное отверстие, через которое воздух выходит из камеры сжатия, разгрузочное устройство, которое заставляет компрессор находиться в ненагруженном состоянии в ответ на пневматический сигнал, поступающий в сигнальное отверстие, и запорный клапан. Запорный клапан имеет впускное отверстие, выпускное отверстие и сигнальное отверстие, причем впускное отверстие запорного клапана сообщается по текучей среде с источником поступающего воздуха, а выпускное отверстие запорного клапана сообщается по текучей среде с впускным отверстием компрессора. Запорный клапан дополнительно содержит корпус клапана, выполненный с возможностью перемещения между открытым положением, в котором запорный клапан обеспечивает прохождение воздуха от впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана, и таким образом обеспечивает прохождение воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора, и закрытым положением, в котором запорный клапан препятствует прохождению воздуха из впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана, и таким образом препятствует прохождению воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора. Корпус клапана смещен в открытое положение и выполнен с возможностью перемещения в закрытое положение, когда в сигнальное отверстие запорного клапана поступает пневматический сигнал. Система подачи воздуха также содержит управляющее устройство, имеющее разгрузочное отверстие, сообщающееся по текучей среде с сигнальным отверстием запорного клапана и с сигнальным отверстием разгрузочного устройства, причем это управляющее устройство передает пневматический сигнал в сигнальное отверстие запорного клапана и в сигнальное отверстие разгрузочного устройства, когда поддерживается требуемое давление воздуха в системе. Разгрузочное отверстие управляющего устройства сообщается по текучей среде с впускным отверстием компрессора таким образом, что разгрузочное отверстие управляющего устройства подает сжатый воздух к впускному отверстию компрессора, по крайней мере, когда поддерживается требуемое давление в системе.

В некоторых вариантах осуществления система подачи воздуха дополнительно содержит регулятор давления, установленный с сообщением по текучей среде между разгрузочным отверстием управляющего устройства и впускным отверстием компрессора, причем регулятор давления регулирует давление воздуха, подаваемого разгрузочным отверстием управляющего устройства таким образом, что сжатый воздух, подаваемый разгрузочным отверстием управляющего устройства к впускному отверстию компрессора, имеет давление примерно равное давлению воздуха в картере компрессора. В некоторых вариантах осуществления управляющее устройство содержит также отверстие резервуара, и устройство подачи воздуха дополнительно содержит резервуар, имеющий отверстие, сообщающееся по текучей среде с отверстием резервуара управляющего устройства.

Настоящее изобретение и его характерные особенности и преимущества станут более понятными из следующего подробного описания, рассматриваемого со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схематичный вид системы подачи воздуха в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.2 представляет собой схематичный вид системы подачи воздуха в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание одного из вариантов осуществления настоящего изобретения

Со ссылкой на Фиг.1 показана система 10 подачи воздуха в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Система 10 подачи воздуха содержит компрессор 12, имеющий камеру 14 сжатия, компрессорную головку 15 и впускное отверстие 16, через которое воздух проходит в камеру 14 сжатия, и выпускное отверстие 18, через которое воздух выходит из камеры сжатия 14. Компрессор 12 обычно представляет собой поршневой компрессор и может иметь любую из множества известных или еще только разрабатываемых конфигураций, поэтому для понимания сущности раскрываемого здесь изобретения конкретная конфигурация обычно не важна. Поскольку в области техники известно множество таких компрессоров, конкретная конструкция и работа компрессора 12 здесь подробно не рассматриваются.

Разгрузочное устройство 20 заставляет компрессор 12 находиться в ненагруженном состоянии в ответ на пневматический сигнал, поступающий в сигнальное отверстие 22. Разгрузочное устройство 20 может быть выполнено за одно целое как часть компрессора 12 (как показано на чертежах) или может быть отдельным элементом. Кроме того, поскольку в области техники известно большое количество таких разгрузочных устройств, конкретная конструкция и работа разгрузочного устройства 20 здесь подробно не рассматриваются.

Система 10 подачи воздуха также содержит запорный клапан 24, имеющий впускное отверстие 26, выпускное отверстие 28 и сигнальное отверстие 30. Впускное отверстие 26 запорного клапана 24 сообщается по текучей среде с источником поступающего воздуха (показанным стрелкой А). Источником поступающего воздуха может быть просто атмосфера или же это может быть турбонагнетатель, подающий воздух под давлением. При необходимости может быть установлен воздушный фильтр или подобное устройство (не показано), или какой-нибудь другой элемент или элементы, не оказывающие влияния на работу настоящего изобретения. Выпускное отверстие 28 запорного клапана 24 сообщается по текучей среде с впускным отверстием 16 компрессора 12 через трубопроводы 32, 34.

Запорный клапан 24 обеспечивает прохождение воздуха от впускного отверстия 26 запорного клапана 24 к выпускному отверстию 28 запорного клапана 24 и таким образом обеспечивает прохождение воздуха от источника поступающего воздуха А к впускному отверстию 16 компрессора 12, когда в сигнальное отверстие 30 запорного клапана 24 не поступает пневматический сигнал, и препятствует прохождению воздуха от впускного отверстия 26 запорного клапана 24 к выпускному отверстию 28 запорного клапана 24 и таким образом препятствует прохождению воздуха от источника поступающего воздуха А к впускному отверстию 16 компрессора 12, когда в сигнальное отверстие 30 запорного клапана 24 поступает пневматический сигнал. При более подробном рассмотрении показанных примеров осуществления запорный клапан 24 содержит корпус клапана 36, выполненный с возможностью перемещения в ответ на пневматический сигнал, поступающий в сигнальное отверстие 30 запорного клапана 24, между открытым положением (показанным на чертежах), в котором запорный клапан 24 обеспечивает прохождение воздуха от впускного отверстия 26 запорного клапана 24 к выпускному отверстию 28 запорного клапана 24 (показанному стрелкой В), и таким образом обеспечивает прохождение воздуха от источника поступающего воздуха А к впускному отверстию 16 компрессора 12 через запорный клапан 24 и трубопроводы 32, 34, и закрытым положением (когда корпус клапана перемещается вниз относительно расположения, показанного на чертежах, таким образом, что корпус клапана 36 плотно садится на седло клапана 38), в котором запорный клапан 24 препятствует прохождению воздуха от впускного отверстия 26 запорного клапана 24 к выпускному отверстию 28 запорного клапана 24, и таким образом препятствует прохождению воздуха от источника поступающего воздуха А к впускному отверстию 16 компрессора 12. Предпочтительно, когда корпус клапана 36 смещен в направлении открытого положения пружиной 40 или подобным устройством и выполнен с возможностью перемещения в закрытое положение, когда в сигнальное отверстие 30 запорного клапана 24 поступает пневматический сигнал.

Система 10 подачи воздуха также содержит управляющее устройство 42 обычного типа, имеющее разгрузочное отверстие 44, сообщающееся по текучей среде с сигнальным отверстием 30 запорного клапана 24 (через трубопроводы 46, 48) и с сигнальным отверстием 22 разгрузочного устройства 20 (через трубопроводы 46, 50). Управляющее устройство 42 также содержит выпускное отверстие 52, сообщающееся по текучей среде со средой низкого давления (такой как атмосфера), и отверстие 54 резервуара, сообщающееся по текучей среде с сигнальным отверстием 56 резервуара 58 через трубопроводы 60, 62.

Сигнальное выпускное отверстие 56 резервуара 58 также сообщается по текучей среде с впускным отверстием 16 компрессора 12 через трубопроводы 62, 64, 34. Регулятор 66 давления расположен с сообщением по текучей среде между сигнальным выпускным отверстием 56 резервуара 58 и впускным отверстием 16 компрессора 12, предпочтительно в трубопроводе 64.

Выпускное отверстие 18 компрессора 12 сообщается по текучей среде с впускным отверстием 67 резервуара 58 посредством одного или более трубопроводов 68. Как показано позицией 70, такое сообщение необязательно должно быть прямым сообщением и может содержать один или более элементов, таких как осушитель воздуха или даже целую систему для регулирования выпускной стороны компрессора 12 (такая система описана в патенте США № 4,993,922), расположенная между выпускным отверстием 18 компрессора 12 и впускным отверстием 67 резервуара 58. Выпускное отверстие 72 резервуара 58 подает сжатый воздух (показанный стрелкой С) в различные другие элементы тормозной системы или в какую-либо другую систему, использующую сжатый воздух для работы.

Далее будет описана работа системы 10 подачи воздуха. Когда компрессор 12 находится в своем нагруженном состоянии в режиме накачки, запорный клапан 24 находится в своем открытом положении, и воздух всасывается из источника поступающего воздуха А через впускное отверстие 26 запорного клапана 24, выпускное отверстие 28 запорного клапана, трубопроводы 32, 34 и впускное отверстие 16 компрессора 12 в камеру 14 сжатия. Из камеры 14 сжатия сжатый воздух выходит через выпускное отверстие 18 компрессора 12 и проходит во впускное отверстие 67 резервуара 58 через трубопровод 68 и любые промежуточные элементы 70.

Сжатый воздух из резервуара 58 проходит через сигнальное выпускное отверстие 56 резервуара 58, через трубопроводы 62, 60 в отверстие 54 резервуара управляющего устройства 42 и через трубопроводы 62, 64, 34 и регулятор давления 66 к впускному отверстию 16 компрессора 12. На этом этапе пневматический сигнал из управляющего устройства 42 в запорный клапан 24 или разгрузочное устройство 20 не поступает.

Когда давление в резервуаре 58, а следовательно, в отверстии 54 резервуара управляющего устройства достигает порогового уровня, пневматический сигнал (т.е. сжатый воздух) поступает из управляющего устройства 42 через разгрузочное отверстие 44, известным из уровня техники образом, в сигнальное отверстие 30 запорного клапана 24 (через трубопроводы 46, 48) и одновременно в сигнальное отверстие 22 разгрузочного устройства 20 (через трубопроводы 46, 50). Пневматический сигнал, полученный разгрузочным устройством 20, заставляет компрессор 12 перейти в ненагруженный режим работы, при этом сигнал, полученный запорным клапаном 24, заставляет запорный клапан 24 перейти в закрытое положение, разрывая тем самым сообщение между впускным отверстием 16 компрессора 12 и источником поступающего воздуха А.

Одновременно сжатый воздух продолжает поступать из резервуара 58 через сигнальное выпускное отверстие 56 резервуара 58, через трубопроводы 62, 64, 34 и через регулятор 66 давления к впускному отверстию 16 компрессора 12, обеспечивая тем самым поддержание давления во впускной стороне компрессора 12. Регулятор 66 давления предпочтительно регулирует давление пневматического сигнала таким образом, что сжатый воздух, подаваемый резервуаром 58 к впускному отверстию 16 компрессора 12, имеет давление примерно равное давлению воздуха в картере компрессора 12.

Регулятор 66 давления обеспечивает также, чтобы корпус 36 запорного клапана 24 не поднимался с седла раньше, чем нужно. Более конкретно, если давление в трубопроводе 32 станет равным давлению в трубопроводе 48, то давление в выпускном отверстии 28 запорного клапана 24 в сумме с давлением, оказываемым пружиной 40, превысит давление в сигнальном отверстии 30 запорного клапана 24 таким образом, что корпус клапана 36 может выйти из своего закрытого положения. Эта проблема может быть устранена путем уменьшения в достаточной мере давления пневматического сигнала с помощью регулятора 66 давления. Проблема, конечно, может быть также решена путем установки обратного клапана или подобного ему устройства в трубопроводе 32 или выпускном отверстии 28 запорного клапана 24.

Со ссылкой на Фиг.2 показан другой вариант системы 10' подачи воздуха. Система 10′ подачи воздуха во многом аналогична системе 10 подачи воздуха, и одинаковые элементы в этих системах обозначены одинаковыми позициями. Основное различие между системой 10 подачи воздуха и системой 10′ подачи воздуха заключается в том, что вместо использования резервуара 58, непосредственно подающего сжатый воздух к впускному отверстию 16 компрессора 12, в системе 10′ подачи воздуха сжатый воздух подается к впускному отверстию 16 компрессора 12 через управляющее устройство 42.

Более конкретно сигнальное выпускное отверстие 56 резервуара 58 напрямую сообщается по текучей среде только с отверстием резервуара 54 управляющего устройства 42 (через трубопровод 74) и не сообщается с впускным отверстием 16 компрессора 12. Разгрузочное отверстие 44 управляющего устройства 42 сообщается по текучей среде с сигнальным отверстием 30 запорного клапана 24 (через трубопроводы 46, 48) с сигнальным отверстием 22 разгрузочного устройства 20 (через трубопроводы 46, 74, 76) и с впускным отверстием 16 компрессора 12 (через трубопроводы 46, 74, 78, 34 и регулятор 66 давления).

Далее будет описана работа системы 10' подачи воздуха. Когда компрессор 12 находится в своем нагруженном состоянии в режиме накачки, запорный клапан 24 находится в своем открытом положении, и воздух всасывается от источника поступающего воздуха А через впускное отверстие 26 запорного клапана 24, выпускное отверстие 28 запорного клапана, трубопроводы 32, 34 и впускное отверстие 16 компрессора 12 в камеру 14 сжатия. Из камеры 14 сжатия сжатый воздух выходит через выпускное отверстие 18 компрессора 12 и проходит во впускное отверстие 67 резервуара 58 через трубопровод 68 и любые промежуточные элементы 70.

Сжатый воздух из резервуара 58 проходит через сигнальное выпускное отверстие 56 резервуара 58, через трубопровод 74, в отверстие резервуара 54 управляющего устройства 42. На этом этапе пневматический сигнал из управляющего устройства 42 в запорный клапан 24, разгрузочное устройство 20 или впускное отверстие 16 компрессора 12 не поступает.

Когда давление в резервуаре 58, а следовательно, в отверстии резервуара 54 управляющего устройства достигает порогового уровня, пневматический сигнал (т.е. сжатый воздух) поступает из управляющего устройства 42 через разгрузочное отверстие 44, известным из уровня техники образом, в сигнальное отверстие 30 запорного клапана 24 (через трубопроводы 46, 48), в сигнальное отверстие 22 разгрузочного устройства 20 (через трубопроводы 46, 74, 76) и впускное отверстие 16 компрессора 12 (через трубопроводы 46, 74, 78, 34 и регулятор 66 давления). Пневматический сигнал, полученный разгрузочным устройством 20, заставляет компрессор 12 перейти в ненагруженный режим работы, при этом сигнал, полученный запорным клапаном 24, заставляет запорный клапан 24 перейти в закрытое положение, разрывая тем самым сообщение между впускным отверстием 16 компрессора 12 и источником поступающего воздуха А.

Одновременно давление поддерживается на впускной стороне компрессора 12 благодаря сжатому воздуху, поступающему из разгрузочного отверстия 44 управляющего устройства 42 к впускному отверстию 16 компрессора 12 (через трубопроводы 46, 74, 78, 34 и регулятор 66 давления). Регулятор 66 давления предпочтительно регулирует давление пневматического сигнала таким образом, что сжатый воздух, подаваемый управляющим устройством 42 к впускному отверстию 16 компрессора 12, имеет давление примерно равное давлению воздуха в картере компрессора 12. Регулятор 66 давления обеспечивает также, чтобы корпус 36 запорного клапана 24 не поднимался с седла раньше, чем нужно, как было описано выше.

Как следует понимать из вышеприведенного подробного описания работы системы, система 10 подачи воздуха, поскольку сжатый воздух поступает непосредственно из резервуара 58 в компрессор 12, минуя управляющее устройство 42, обеспечивает поступление сжатого воздуха в компрессор, независимо от того, в каком режиме находится компрессор: нагруженном или ненагруженном. Однако поскольку в системе 10′ подачи воздуха сжатый воздух поступает в компрессор 12 через разгрузочное отверстие 44 управляющего устройства 42, сжатый воздух подается только в том случае, если компрессор 12 находится в ненагруженном состоянии.

Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает систему подачи воздуха, которая является эффективной в работе и экономичной в производстве, которая уменьшает уровень мощности, потребляемой воздушными компрессорами в их ненагруженном режиме по сравнению с обычными устройствами, которая автоматически приводится в действие в ненагруженном режиме, которая обеспечивает поддержание относительно одинакового давления на обеих сторонах поршней компрессора и которая обеспечивает снижение уровней вытекания масла в поршневых кольцах компрессора, когда компрессор находится в ненагруженном режиме.

Несмотря на то, что настоящее изобретение описано со ссылками на конкретную схему размещения элементов, детали и т.п., оно не исчерпывает всех возможных вариантов схем или деталей, и специалисты в данной области техники смогут осуществить большое количество модификаций и изменений.

Устройство предназначено для использования в системах подачи воздуха для пневматических тормозов грузовых автомобилей и других средств. Система подачи воздуха содержит компрессор, имеющий камеру сжатия, впускное отверстие, через которое воздух поступает в камеру сжатия, и выпускное отверстие, через которое воздух выходит из камеры сжатия. Разгрузочное устройство позволяет компрессору находиться в ненагруженном состоянии, когда поддерживается требуемое давление воздуха в системе. Запорный клапан препятствует прохождению поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора, когда компрессор находится в ненагруженном состоянии. Источник сжатого воздуха подает сжатый воздух к впускному отверстию компрессора, по крайней мере, когда запорный клапан препятствует прохождению поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система подачи воздуха, содержащая компрессор, имеющий камеру сжатия, впускное отверстие, через которое воздух поступает в камеру сжатия, и выпускное отверстие, через которое воздух выходит из камеры сжатия, разгрузочное устройство, которое заставляет компрессор находиться в ненагруженном состоянии в ответ на пневматический сигнал, поступающий в сигнальное отверстие, запорный клапан, имеющий впускное отверстие, выпускное отверстие и сигнальное отверстие, причем впускное отверстие запорного клапана сообщается по текучей среде с источником поступающего воздуха, а выпускное отверстие запорного клапана сообщается по текучей среде с впускным отверстием компрессора, при этом запорный клапан обеспечивает прохождение воздуха от впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана и, таким образом, обеспечивает прохождение воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора, когда в сигнальное отверстие запорного клапана не поступает пневматический сигнал, и препятствует прохождению воздуха от впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана и, таким образом, препятствует прохождению воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора, когда в сигнальное отверстие запорного клапана поступает пневматический сигнал, управляющее устройство, имеющее разгрузочное отверстие, сообщающееся по текучей среде с сигнальным отверстием запорного клапана и с сигнальным отверстием разгрузочного устройства, причем управляющее устройство передает пневматический сигнал в сигнальное отверстие запорного клапана и сигнальное отверстие разгрузочного устройства, когда поддерживается требуемое давление воздуха в системе, и источник сжатого воздуха, подающий сжатый воздух к впускному отверстию компрессора, по крайней мере, когда запорным клапаном получен пневматический сигнал.2. Система по п.1, в которой сжатый воздух, подаваемый источником сжатого воздуха к впускному отверстию компрессора, имеет давление, примерно равное давлению в картере компрессора.3. Система по п.1, в которой источник сжатого воздуха содержит воздушный резервуар, сообщающийся по текучей среде с впускным отверстием компрессора.4. Система по п.3, дополнительно содержащая регулятор давления, установленный с сообщением по текучей среде между воздушным резервуаром и впускным отверстием компрессора, причем регулятор давления регулирует давление воздуха, подаваемого резервуаром таким образом, что сжатый воздух, подаваемый резервуаром к впускному отверстию компрессора, имеет давление, примерно равное давлению воздуха в картере компрессора.5. Система по п.1, в которой разгрузочное отверстие управляющего устройства сообщается по текучей среде с впускным отверстием компрессора таким образом, что источник сжатого воздуха содержит разгрузочное отверстие управляющего устройства.6. Система по п.5, дополнительно содержащая регулятор давления, установленный с сообщением по текучей среде между разгрузочным отверстием управляющего устройства и впускным отверстием компрессора, причем регулятор давления регулирует давление воздуха, подаваемого разгрузочным отверстием управляющего устройства таким образом, что сжатый воздух, подаваемый разгрузочным отверстием управляющего устройства к впускному отверстию компрессора, имеет давление, примерно равное давлению воздуха в картере компрессора.7. Система по п.5, в которой управляющее устройство дополнительно содержит отверстие резервуара и в которой система подачи воздуха дополнительно содержит резервуар, имеющий отверстие, сообщающееся по текучей среде с отверстием резервуара управляющего устройства.8. Система по п.1, в которой запорный клапан содержит корпус клапана, выполненный с возможностью перемещения в ответ на пневматический сигнал, поступающий в сигнальное отверстие запорного клапана, между открытым положением, в котором запорный клапан обеспечивает прохождение воздуха от впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана и, таким образом, обеспечивает прохождение воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора, и закрытым положением, в котором запорный клапан препятствует прохождению воздуха от впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана и, таким образом, препятствует прохождению воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора.9. Система по п.8, в которой корпус клапана смещен в открытое положение и выполнен с возможностью перемещения в закрытое положение, когда в сигнальное отверстие запорного клапана поступает пневматический сигнал.10. Система подачи воздуха, содержащая компрессор, имеющий камеру сжатия, впускное отверстие, через которое воздух проходит в камеру сжатия, и выпускное отверстие, через которое воздух выходит из камеры сжатия, разгрузочное устройство, которое заставляет компрессор находиться в ненагруженном состоянии, когда поддерживается требуемое давление воздуха в системе, запорный клапан, препятствующий поступлению воздуха, поступающего во впускное отверстие компрессора, когда компрессор находится в ненагруженном состоянии, и источник сжатого воздуха, подающий сжатый воздух к впускному отверстию компрессора, по крайней мере, когда запорный клапан препятствует прохождению приточного воздуха во впускное отверстие компрессора.11. Система по п.10, в которой сжатый воздух, подаваемый источником сжатого воздуха к впускному отверстию компрессора, имеет давление, примерно равное давлению воздуха в картере компрессора.12. Система по п.10, в которой источник сжатого воздуха содержит воздушный резервуар, сообщающийся по текучей среде с впускным отверстием компрессора.13. Система по п.12, дополнительно содержащая регулятор давления, установленный с сообщением по текучей среде между воздушным резервуаром и впускным отверстием компрессора, причем регулятор давления регулирует давление воздуха, подаваемого резервуаром таким образом, что сжатый воздух, подаваемый резервуаром к впускному отверстию компрессора, имеет давление, примерно равное давлению воздуха в картере компрессора.14. Система по п.10, дополнительно содержащая управляющее устройство, сообщающееся по текучей среде с запорным клапаном и с разгрузочным устройством, причем указанное управляющее устройство передает сигнал в разгрузочное устройство, чтобы заставить компрессор находиться в ненагруженном состоянии, когда поддерживается требуемое давление воздуха в системе, и передает сигнал в запорный клапан, чтобы препятствовать прохождению поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора, когда поддерживается требуемое давление воздуха в системе.15. Система по п.14, в которой управляющее устройство сообщается по текучей среде с впускным отверстием компрессора таким образом, что источник сжатого воздуха содержит управляющее устройство.16. Система по п.15, дополнительно содержащая регулятор давления, установленный с сообщением по текучей среде между управляющим устройством и впускным отверстием компрессора, причем регулятор давления регулирует давление воздуха, подаваемого управляющим устройством таким образом, что сжатый воздух, подаваемый управляющим устройством к впускному отверстию компрессора, имеет давление, примерно равное давлению воздуха в картере компрессора.17. Система по п.15, дополнительно содержащая резервуар, сообщающийся по текучей среде с управляющим устройством.18. Система подачи воздуха, содержащая компрессор, имеющий камеру сжатия, впускное отверстие, через которое воздух проходит в камеру сжатия, и выпускное отверстие, через которое воздух выходит из камеры сжатия, разгрузочное устройство, которое заставляет компрессор находиться в ненагруженном состоянии в ответ на пневматический сигнал, поступающий в сигнальное отверстие, запорный клапан, имеющий впускное отверстие, выпускное отверстие и сигнальное отверстие, причем впускное отверстие запорного клапана сообщается по текучей среде с источником поступающего воздуха, а выпускное отверстие запорного клапана сообщается по текучей среде с впускным отверстием компрессора, причем запорный клапан дополнительно содержит корпус клапана, выполненный с возможностью перемещения между открытым положением, в котором запорный клапан обеспечивает прохождение воздуха от впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана и, таким образом, обеспечивает прохождение воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора, и закрытым положением, в котором запорный клапан препятствует прохождению воздуха от впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана и, таким образом, препятствует прохождению воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора, при этом корпус клапана смещен в открытое положение и выполнен с возможностью перемещения в закрытое положение, когда в сигнальное отверстие запорного клапана поступает пневматический сигнал, управляющее устройство, имеющее разгрузочное отверстие, сообщающееся по текучей среде с сигнальным отверстием запорного клапана и с сигнальным отверстием разгрузочного устройства, причем управляющее устройство передает пневматический сигнал в сигнальное отверстие запорного клапана и сигнальное отверстие разгрузочного устройства, когда поддерживается требуемое давление воздуха в системе и воздушный резервуар, сообщающийся по текучей среде с впускным отверстием компрессора, причем воздушный резервуар подает сжатый воздух к впускному отверстию компрессора, по крайней мере, когда запорным клапаном получен пневматический сигнал.19. Система по п.18, дополнительно содержащая регулятор давления, установленный с сообщением по текучей среде между воздушным резервуаром и впускным отверстием компрессора, причем регулятор давления регулирует давление воздуха, подаваемого резервуаром таким образом, что сжатый воздух, подаваемый резервуаром к впускному отверстию компрессора, имеет давление, примерно равное давлению воздуха в картере компрессора.20. Система подачи воздуха, содержащая компрессор, имеющий камеру сжатия, впускное отверстие, через которое воздух проходит в камеру сжатия, и выпускное отверстие, через которое воздух выходит из камеры сжатия, разгрузочное устройство, которое заставляет компрессор находиться в ненагруженном состоянии в ответ на пневматический сигнал, поступающий в сигнальное отверстие, запорный клапан, имеющий впускное отверстие, выпускное отверстие и сигнальное отверстие, причем впускное отверстие запорного клапана сообщается по текучей среде с источником поступающего воздуха, а выпускное отверстие запорного клапана сообщается по текучей среде с впускным отверстием компрессора, причем запорный клапан дополнительно содержит корпус клапана, выполненный с возможностью перемещения между открытым положением, в котором запорный клапан обеспечивает прохождение воздуха от впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана и, таким образом, обеспечивает прохождение воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора, и закрытым положением, в котором запорный клапан препятствует прохождению воздуха от впускного отверстия запорного клапана к выпускному отверстию запорного клапана и, таким образом, препятствует прохождению воздуха от источника поступающего воздуха к впускному отверстию компрессора, при этом корпус клапана смещен в открытое положение и выполнен с возможностью перемещения в закрытое положение, когда в сигнальное отверстие запорного клапана поступает пневматический сигнал, управляющее устройство, имеющее разгрузочное отверстие, сообщающееся по текучей среде с сигнальным отверстием запорного клапана и с сигнальным отверстием разгрузочного устройства, причем управляющее устройство передает пневматический сигнал в сигнальное отверстие запорного клапана и в сигнальное отверстие разгрузочного устройства, когда поддерживается требуемое давление воздуха в системе, и в которой разгрузочное отверстие управляющего устройства сообщается по текучей среде с впускным отверстием компрессора таким образом, что разгрузочное отверстие управляющего устройства подает сжатый воздух к впускному отверстию компрессора, по крайней мере, когда поддерживается требуемое давление воздуха в системе.21. Система по п.20, дополнительно содержащая регулятор давления, установленный с сообщением по текучей среде между разгрузочным отверстием управляющего устройства и впускным отверстием компрессора, причем регулятор давления регулирует давление воздуха, подаваемого разгрузочным отверстием управляющего устройства таким образом, что сжатый воздух, подаваемый разгрузочным отверстием управляющего устройства к впускному отверстию компрессора, имеет давление, примерно равное давлению воздуха в картере компрессора.22. Система по п.20, в которой управляющее устройство дополнительно содержит отверстие резервуара и в которой система подачи воздуха дополнительно содержит резервуар, имеющий отверстие, сообщающееся по текучей среде с отверстием резервуара управляющего устройства.