BRPI0509935B1 - sistema de preparação de ar com separador de óleo, e sistema de alimentação de ar comprimido - Google Patents

Abstract

sistema de preparação de ar com separador de óleo, e sistema de alimentação de ar comprimido. a presente invenção refere-se a um sistema de preparação de ar (12) com um separador de óleo (10). de acordo com a invenção está previsto que, o separador de óleo (10) apresente uma primeira câmara (26) e uma segunda câmara (30), que são projetadas como câmaras anulares, em essência, simétricas axialmente, com eixo comum, pelo fato de que, na primeira câmara pode ser introduzido ar comprimido a ser limpo, sendo que, na primeira câmara estão dispostos meios de condução do ar (28), através dos quais a velocidade de corrente do ar que passa pode ser alterada e, que, à segunda câmara pode ser conduzido ar limpo na primeira câmara, sendo que, através da segunda câmara, o ar limpo pode ser conduzido a uma unidade de filtro (18). além disso, a invenção refere-se a um sistema de alimentação de ar comprimido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE PREPARAÇÃO DE AR COM SEPARADOR DE ÓLEO, E SISTEMA DE A-LIMENTAÇÃO DE AR COMPRIMIDO”. A presente invenção refere-se a um sistema de preparação de ar com um separador de óleo, bem como, a um sistema de alimentação de ar comprimido.

Sistemas de preparação de ar servem, em primeira linha, para desumidificar o ar comprimido fornecido por um compressor antes que este ar seja conduzido aos consumidores de ar comprimido, em particular, a um sistema de freio. Uma vez que o ar fornecido pelo compressor está sujo, é desejável que este ar seja limpo antes que ele seja conduzido à unidade de filtro; deste modo, o acúmulo de sujeira na unidade de filtro deverá ser retardado. O ar comprimido fornecido pelo compressor fica sujo, por exemplo, com o óleo usado como lubrificante no compressor; outros tipos de sujeiras se originam, por exemplo, da atmosfera. Para a remoção de sujeiras deste tipo e de outros tipos é conhecido empregar um denominado separador de óleo, que deverá ser percorrido pelo ar comprimido, antes de sua entrada na unidade de filtro.

Um exemplo para um equipamento de limpeza deste tipo está indicado na patente US 6,071,321. Os separadores de óleo indicados ali, ou construídos de modo comparável operam, em geral, com o auxílio da força centrífuga. Uma corrente de ar é conduzida a uma câmara, em essência, cilíndrica com componente tangencial, de tal modo que, as partículas arrastadas com o ar através da força centrífuga são impelidas para fora de acordo com sua massa maior, e finalmente estas partículas se separam na parede da câmara. As partículas podem, então, ser recolhidas no fundo da câmara e ser retiradas dali.

Em geral empenha-se em integrar em poucos componentes o máximo possível de funções, que um sistema de preparação de ar comprimido precisa atender. Com isso, na patente US 6,071,321 já foi sugerido montar o separador de óleo na unidade de filtro. Adicionalmente âs tarefas, com relação à filtragem do ar comprimido, além disso, modernos sistemas de preparação de ar do estado da técnica atendem, de acordo com o desejo de integração mencionado, as tarefas que estão em ligação com a regula-gem da pressão e com a segurança dos circuitos de consumidores de ar comprimido. Neste ponto, além da unidade de filtro, um regulador de pressão e uma válvula de proteção de vários circuitos são componentes centrais de um sistema de preparação de ar, sendo que, o regulador de pressão e a válvula de proteção de vários circuitos estão dispostos em uma carcaça da válvula. À presente invenção refere-se a tarefa de colocar à disposição um sistema de preparação de ar com um separador de óleo integrado, e um sistema de alimentação de ar comprimido, sendo que, o separador de óieo deverá ser aperfeiçoado com respeito ao seu modo de funcionamento.

Esta tarefa é solucionada com as características das reivindicações independentes.

Formas de execução vantajosas da invenção estão indicadas nas reivindicações dependentes. A invenção se baseia no sistema de preparação de ar de acordo com o gênero pelo fato de que, o separador de óleo apresenta uma primeira câmara e uma segunda câmara, que são projetadas como câmaras anulares, em essência, simétricas axialmente, com eixo comum, que, na primeira câmara pode ser introduzido ar comprimido a ser limpo, sendo que, na primeira câmara estão dispostos meios de condução do ar, através dos quais a velocidade de corrente do arque passa pode ser alterada e, que, à segunda câmara pode ser conduzido ar limpo na primeira câmara, sendo que, através da segunda câmara, o ar limpo pode ser conduzido a uma unidade de filtro. A separação de partículas externas pode ser apoiada através dos meios de condução de ar. Pelo fato de que, o ar comprimido flui com velocidades alternadas através do separador de óleo podem ocorrer acúmulos precoces de partículas desse tipo. Acúmulos desse tipo aumentam a massa das partículas, o que em virtude da força centrífuga, favorece seu transporte para o lado externo do separador de óleo. Separada da câmara equipada com os meios de condução de ar está prevista uma outra câmara, através da qual o ar limpo, então, pode ser conduzido à unidade de filtro; uma ligação direta da unidade de filtro com a primeira câmara que leva as sujeiras, portanto, não é necessária. É particularmente preferido que, a primeira câmara e a segunda câmara sejam projetadas como câmaras anulares, em essência, simétricas axialmente, com eixo comum. No que refere-se a isso, o ar a ser limpo percorre, em primeiro lugar, uma câmara anular que fica radíalmente externa, antes que ele seja conduzido à unidade de filtro, na forma limpa, através da câmara anular que fica radialmente interna. É particularmente útil que, o ar comprimido possa ser conduzido à primeira câmara com um componente tangencial. O componente tangen-cial dentro da primeira câmara é necessário, a fim de aproveitar a força centrífuga para uma separação das sujeiras. Embora o componente tangencial possa ser produzido, em princípio, somente através dos meios de condução de ar dispostos na primeira câmara, é bem útil conduzir desde o início o ar comprimido à primeira câmara com componente tangencial.

Com respeito ao projeto de construção do sistema de preparação de ar de acordo com a invenção é particularmente preferido que, os meios de condução de ar apresentem vários elementos de condução de ar, cujos planos principais estejam dispostos em diversas coordenadas axiais, que os elementos de condução de ar apresentem seções de condução de ar, que se estendem além de seus respectivos pianos principais, e que seções de condução de ar adjacentes de elementos de condução de ar adjacentes não sejam paralelas.

Elementos de condução de ar desse tipo podem ser fabricados de forma simples, pelo que, por exemplo, os elementos em forma de anel circular são estampados e, então, são dobrados de modo correspondente. Devido à disposição não paralela das seções de condução de ar adjacentes, no trajeto do ar, em essência, em forma de espiral através da primeira câmara, surgem passagens estreitas de corrente e tais áreas, nas quais fica disponível uma grande seção transversal de corrente. Com isto resultam alterações de velocidade que, de modo vantajoso, favorecem a aglomera- ção das partículas.

De modo útil está previsto que, o ângulo entre as seções de condução de ar e os planos principais esteja entre 10 e 20 graus, de preferência, seja de 15 graus.

De acordo com uma forma de execução, do mesmo modo, particularmente preferida da presente invenção essa forma é aperfeiçoada pelo fato de que, os elementos de condução de ar são executados idênticos, pelo menos, parcialmente, sendo que, o não paralelismo das seções de condução de ar de elementos de condução de ar adjacentes é realizado por uma torção relativa dos elementos de condução de ar opostos. Portanto, é possível empregar elementos de condução de ar idênticos, o que configura a fabricação do separador de óleo particularmente econômica e confiável. Somente por meio da torção relativa dos elementos de condução de ar opostos é possível variar as seções transversais de corrente no trajeto de corrente do ar comprimido através da primeira câmara. É particularmente preferido que, o diâmetro interno dos elementos de condução de ar corresponda ao diâmetro externo de uma parede, em essência, cilíndrica, que separa a primeira câmara da segunda câmara. Dessa forma, os elementos de condução de ar podem ser assentados na parede cilíndrica com fecho devido à forma e/ou com fecho devido à força, sendo que podem ser previstos meios de fixação adicionais entre os elementos de condução de ar e a parede cilíndrica.

Além disso, é particularmente preferido que, a primeira câmara apresente uma área de fundo, na qual é coletado o óleo separado e, na qual está disposta uma saída para a remoção do óleo coletado. O óleo separado ou, formulado de modo geral, as sujeiras separadas se acumulam, por conseguinte, na primeira câmara em um ponto, a partir do qual o óleo coletado pode ser drenado diretamente.

Nesse contexto é particularmente útil que, a parede, em essência, cilíndrica seja executada graduada na área de fundo da primeira câmara. Uma execução graduada desse tipo da parede cilíndrica na área do fundo da primeira câmara impede um arrastamento do óleo para cima dentro da primeira câmara ou um arrastamento do óleo para o outro lado da primeira câmara para a segunda câmara. Dessa forma, é evitado um novo acúmulo de sujeira no ar comprimido que flui através da segunda câmara.

Por motivos comparáveis está previsto que, a passagem entre a primeira câmara e a segunda câmara seja formada por, pelo menos, um tubo que se projeta na primeira câmara, que tem em seu lado externo, pelo menos, um prolongamento em forma de gola. O prolongamento em forma de gola ou, de preferência, os vários prolongamentos em forma de gola impedem, da mesma forma, um arrastamento de óleo da primeira para a segunda câmara. A invenção refere-se, além disso, a um sistema de alimentação de ar comprimido com um sistema de preparação de ar de acordo com a invenção. O sistema de alimentação de ar comprimido de acordo com a invenção é aperfeiçoado de forma particularmente preferida pelo fato de que, o separador de óleo apresenta uma saída, que para o transporte de substâncias separadas, está acoplado com uma abertura de saída empregada na conexão oom uma regeneração de uma unidade de filtro do sistema de preparação de ar. Sistemas de preparação de ar de acordo com o gênero apresentam uma abertura de saída para a regeneração da unidade de filtro. Para a regeneração da unidade de filtro de ar, o ar proveniente de recipientes de reserva do veículo utilitário percorre a unidade de filtro na direção contrária, e o ar deixa a sistema de preparação de ar, então, através da a-bertura de saída. De acordo com a invenção, então, pode estar previsto empregar essa abertura de saída também para retirar desse separador de óleo as substâncias separadas no separador de óleo. Nesse caso, sob circunstâncias pode ser assegurado que, as substâncias frequentemente problemáticas com respeito ao meio ambiente, que se acumulam no separador de óleo, não são expelidas sem dificuldades para a atmosfera.

Em seguida, com referência aos desenhos que a acompanham, a invenção será esclarecida a título de exemplo, por meio de formas de execução particularmente preferidas.

Neste caso, é mostrado: Na figura 1 uma representação em perspectiva de um sistema de preparação de ar de acordo com a invenção;

Na figura 2 uma vista lateral do interior de um separador de ó-leo;

Na figura 3 uma vista em corte lateral de um separador de óleo;

Na figura 4 uma representação em perspectiva de um elemento de condução de ar; e Na figura 5 uma representação esquemática de um sistema de alimentação de ar comprimido de acordo com a invenção.

Na descrição da invenção detalhada, a seguir, com auxílio dos desenhos anexos os números de referência iguais designam os componentes iguais ou comparáveis. A figura 1 mostra uma representação em perspectiva de um sistema de preparação de ar de acordo com a invenção. O sistema de preparação de ar 12 de acordo com a invenção abrange uma unidade de filtro 18 executada como cartucho de secagem, uma carcaça da válvula 14 e um separador de óleo 10 integrado. O separador de óleo 10 possui uma conexão de entrada 20, através da qual pode ser conduzido ar comprimido de um compressor para o separador de óleo 10 e, com isto, para o sistema de preparação de ar 12. Neste caso, o ar comprimido a ser limpo pode ser conduzido ao separador de óleo 10 pelo trajeto mais curto. No separador de óleo 10 está prevista uma outra conexão 22, que pode ser usada como conexão de entrada de enchimento externo, bem como, como conexão de saída de enchimento de pneus. A esta conexão pode ser conduzido, por exemplo, de uma fonte externa ao veículo, ar comprimido a ser limpo, ou pode ser retirado ar comprimido não limpo para quaisquer finalidades, por exemplo, para o enchimento de pneus. Além disso, está prevista uma válvula de segurança 24. No lado externo da carcaça 60 do separador de óleo 10 estão previstas nervuras de resfriamento 70, que servem para a dissipação do calor do separador de óleo. A figura 2 mostra uma vista lateral do interior de um separador de óleo. A figura 3 mostra uma vista em corte lateral de um separador de óleo. A figura 4 mostra uma representação em corte de um elemento de condução de ar. No interior do separador de óleo 10 estão previstas uma primeira câmara 26 e uma segunda câmara 30, que estão em iigação entre si através de tubos 46. Na primeira câmara 26 estão dispostos meios de condução de ar 28. Na operação do sistema de preparação de ar 12, ao separador de óleo 10 é conduzido ar comprimido através de uma conexão de entrada 20. O ar comprimido consegue chegar, primeiramente na primeira câmara 26 do separador de óleo 10, sendo que ao ar, de imediato, durante a entrada na primeira câmara 26 é transmitido um componente de corrente tangencial. Através da força centrífuga as sujeiras são impelidas para a parede interna da carcaça 60. As sujeiras se acumulam, então, na área do fundo 42 da primeira câmara 26. Na área do fundo 42 da primeira câmara 26 está prevista uma saída 44 para a retirada das sujeiras separadas. O ar comprimido pode transbordar da primeira câmara 26 através dos tubos 46 para a segunda câmara 30, de onde ele pode entrar na unidade de filtro a-través de abertura de saída 56. Após a secagem do ar comprimido na unidade de filtro, esse ar passa através de um caminho de corrente 58 central do separador de óleo 10 para a unidade de válvula, de onde ele é distribuído, de forma conhecida, para os diversos circuitos de consumidores.

Na carcaça 60 do separador de óleo 10 está prevista uma peça intercalada 62, que apresenta uma parede cilíndrica 40 e uma gola 64 que se estende dessa parede 40. A peça intercalada 62 está fixada na carcaça através de ligações por rosca 80. A gola 64 apresenta uma ranhura 66 com vedação 80 embutida, de tal modo que a peça intercalada 62 em seu estado embutido na carcaça 60 veda a primeira câmara 26. Através de uma outra vedação 82, a segunda câmara 30 é vedada contra a parede interna 84 da segunda câmara. A parede cilíndrica 40 termina em sua extremidade afastada da gola 64 com uma área 68 graduada. Uma vez que na operação do sistema de preparação de ar o óleo separado se acumula na área dessa execução graduada, essa execução tem o efeito de impedir um arrastamen-to para cima do óleo na parede cilíndrica 40. Para o transbordamento do ar comprimido da primeira câmara 26 para a segunda câmara 30 estão previstos tubos 46, que apresentam em sua circunferência externa prolongamentos 48 em forma de gola. Os prolongamentos 48 também estão previstos para a finalidade de impedir um arrastamento de óleo ao longo da circunferência externa dos tubos 46 e, assim, em última análise, eliminar um trans-bordamento de óleo na segunda câmara 30. Os meios de condução de ar 28 são realizados como vários elementos de condução de ar 32 executados idênticos. O diâmetro interno dos elementos de condução de ar 32 corresponde, em essência, ao diâmetro externo da parede cilíndrica 40, de tal modo que, os elementos de condução de ar 32 podem ser assentados na peça intercalada 26 com fecho devido à forma e/ou com fecho devido à força. Com cada elemento de condução de ar 32 é definido um plano principal 34. Deste plano principal 34 se estendem seções de condução de ar 36 alterna-damente em diversas direções radiais, sendo que, estas seções de condução de ar formam com o plano principal 34, de preferência, um ângulo de cerca de 15 graus. Certamente os elementos de condução de ar 32 são formados idênticos, contudo eles são colocados na peça intercalada 62 de modo "invertido". Com isto ficam disponíveis seções transversais distintas para o ar que passa através da primeira câmara 26, do que resultam velocidades variáveis. Estas velocidades variáveis favorecem um acúmulo de sujeiras, de tal modo que, seu transporte para a parede interna da carcaça 60 é favorecido em virtude da força centrífuga. Os elementos de condução de ar 32 podem ser fabricados de modo simples, por exemplo, através de um processo de estampagem e de um posterior processo de dobramento, sendo que, estes processos podem ser reunidos também em uma única etapa de trabalho com uma ferramenta apropriada. A integração do separador de óleo no sistema de preparação de ar pode ser realizada através de conexões, desmontáveis ou não desmon-táveis, do separador de óleo com a carcaça da válvula, e com a unidade de filtro. Do mesmo modo, é possível prever uma carcaça comum para o separador de óleo e a unidade de válvula e/ou para a unidade de filtro. A figura 5 mostra uma representação esquemática de um siste- ma de alimentação de ar comprimido de acordo com a invenção. No sistema de preparação de ar 12 de acordo com a invenção está integrado um separador de óleo 10. De uma fonte de ar comprimido 52 é conduzido ar comprimido ao sistema de preparação de ar 12 através do separador de óleo 10. O ar comprimido limpo e seco pode, então, ser conduzido aos consumidores de ar comprimido 50. Para retirar do separador de óleo 10 as sujeiras acumuladas no separador de óleo 10, está prevista uma condução 72, através da qual a saída 44 do separador de óleo 10 está conectada com uma ventilação 74 do sistema de preparação de ar 12. A conexão ocorre através de uma válvula 76, que pode ser projetada, por exemplo, como válvula de 2/2. Para a retirada das sujeiras do sistema de preparação de ar 12, é conectada uma válvula 78 disposta no condutor do consumidor que, da mesma forma, pode ser projetada como válvula de 2/2. Esta válvula 78 também pode ser disposta dentro do sistema de preparação de ar 12. A válvula 76 pode, então, ser aberta, de tal modo que, através do ar comprimido fornecido pela fonte de ar comprimido 52, as sujeiras podem ser expelidas do separador de óleo através da ventilação 74. Esta ventilação 74 é, de preferência, a mesma ventilação que também é empregada para o propósito da regeneração da unidade de filtro 18.

As características da invenção publicadas na presente descrição, nos desenhos, bem como, nas reivindicações podem ser essenciais tanto individualmente como também em qualquer combinação, para a realização da invenção.

Claims (11)

1. Sistema de preparação de ar (12), caracterizado pelo fato de que apresenta um separador de óleo (10) sendo que, - o separador de óleo (10) apresenta uma primeira câmara (26) e uma segunda câmara (30), que são projetadas como câmaras anulares simétricas axialmente, com eixo comum, - na primeira câmara pode ser introduzido ar comprimido a ser limpo, sendo que, na primeira câmara estão dispostos meios de condução do ar (28), através dos quais a velocidade de corrente do ar que passa pode ser variada, - à segunda câmara pode ser conduzido ar limpo na primeira câmara, sendo que, através da segunda câmara, o ar limpo pode ser conduzido a uma unidade de filtro (18), e - a primeira câmara (26) e a segunda câmara (30) envolvem um caminho de corrente (58) central para uma corrente de ar comprimido seco de uma unidade de filtro (18) para consumidores de ar comprimido (50).

2. Sistema de preparação de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, o ar comprimido pode ser conduzido à primeira câmara (26) com componente tangencial.

3. Sistema de preparação de ar de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de - que, os meios de condução de ar (28) apresentam vários elementos de condução de ar (32), cujos planos principais (34) estão dispostos em diversas coordenadas axiais, - que, os elementos de condução de ar apresentam seções de condução de ar (36, 38), que se estendem além de seu respectivo plano principal (34), e - que seções de condução de ar (36, 38) adjacentes de elementos de condução de ar (32) adjacentes não são paralelos.

4. Sistema de preparação de ar de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que, o ângulo entre as seções de condução de ar (36, 38) e os planos principais (34) está entre 10 e 20 graus, de preferên- cia, é de 15 graus.

5. Sistema de preparação de ar de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que, os elementos de condução de ar (32) são executados idênticos, pelo menos, parcialmente, sendo que, o não paralelismo das seções de condução de ar (36, 38) de elementos de condução de ar (32) adjacentes é realizado por uma torção relativa dos elementos de condução de ar opostos.

6. Sistema de preparação de ar de acordo com uma das reivindicações de 3 a 5, caracterizado pelo fato de que, o diâmetro interno dos elementos de condução de ar (32) corresponde ao diâmetro externo de uma parede (40) cilíndrica, que separa a primeira câmara (26) da segunda câmara (30).

7. Sistema de preparação de ar de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que, a primeira câmara (26) apresenta uma área de fundo (42), na qual é coletado o óleo separado e, na qual está disposta uma saída (44) para a remoção do óleo coletado.

8. Sistema de preparação de ar de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que, a parede (40) cilíndrica é executada graduada na área de fundo (42) da primeira câmara (26).

9. Sistema de preparação de ar de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que, a passagem entre a primeira câmara (26) e a segunda câmara (30) é formada por, pelo menos, um tubo (46) que se projeta na primeira câmara, que tem em seu lado externo, pelo menos, um prolongamento (48) em forma de gola.

10. Sistema de alimentação de ar comprimido, caracterizado por compreender um sistema de preparação de ar (12) conforme definido nas reivindicações 1 a 9.

11. Sistema de alimentação de ar comprimido de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que, o separador de óleo apresenta uma saída (44), que para o transporte de substâncias separadas, está acoplado com uma abertura de saída empregada na conexão com uma regeneração de uma unidade de filtro do sistema de preparação de ar.