SE520559C2 - Arrangemang och förfarande vid tryckluftsystem för fordon - Google Patents

Description

25 30 35 ~ 520 559 2 uppstår vid tidigare kända tryckluftsystenl av ovannämnt slag hänför sig till det faktum att den tryckluft som genereras i kompressorn ofta är förorenad av smörjolja i aerosol- och gasform. Under drift av kompressorn uppstår en mycket hög temperatur vilket kan medföra oxidation av den i tryckluften inblandade oljan smörjoljan vilket kan leda till polymerisation av samt bildandet av aggressiva oxidationsprodukter. Om dessa föroreningar skulle tillåtas tillföras skulle beläggningar kunna bildas i nämnda systems komponenter. fordonets övriga tryckluftsystem Dessa beläggningar kan orsaka igensättning och materialupplösning av nämnda komponenter, vilket i sin tur kan medföra funktionsbortfall hos komponenterna.

I enlighet med känd teknik kan den i tryckluftskompressorn genererade tryckluften renas medelst ett mekaniskt filter, i kombination med kylning. En nackdel med denna teknik är dock att den har låg effektivitet.

Ett annat förut känt system för rening av komprimerad luft visas i patentansökan SE 9901355-9. Detta dokument visar ett systan med en kompressor och en separat oxidations- katalysator som är förbunden med kompressorn via en särskild ledning. Med hjälp av oxidationskatalysatorn kan vilket minskar risken för ansamling av föroreningar i fordonets tryckluften som genereras i kompressorn renas, tryckluftsystem.

En nackdel med detta kända system är att det kräver ett relativt stort utrymme, vilket är ett problem då det tillgängliga utrymmet i ett motorrum hos ett lastfordon är starkt begränsat. En annan faktor som måste beaktas är att oxidationskatalysatorn kräver en relativt hög temperatur för att den skall uppnå normal reningseffekt. 10 15 20 25 30 35 520 559 REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett arrangemang för effektiv rening av tryckluft vid ett tryckluftsystem för fordon, i synnerhet ett tryckluftsystem där tryckluften genereras med en kompressor som smörjes med smörjolja från en förbränningsmotorn. medelst ett särdrag framgår Ovanstående ändamål uppnås arrangemang av ovannämnt av efterföljande slag, vars patentkrav ]_ och. soul innefattar en, oxidationskatalysator som är inrättad för rening av nämnda genererade tryckluft i direkt anslutning till ett utlopp hos nämnda kompressor, samt att nämnda oxidationskatalysator är ansluten till nämnda resterande tryckluftsystem.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att tillhanda- hålla ett förbättrat förfarande vid tryckluftsystem i ett fordon. Detta uppnås medelst ett förfarande av ovannämnt slag, vars sädrag framgår av efterföljande patentkrav 9 och som innefattar rening av nämnda genererade tryckluft i en oxidationskatalysator i direkt anslutning till ett utlopp matning av den av tryckluften till hos nämnda kompressor, samt oxidationskatalysatorn renade nämnda resterande tryckluftsystem.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att tillhanda- hålla en förbättrad anordning för generering och rening av tryckluft. Detta uppnås medelst en anordning av ovannämnt slag, vars särdrag framgår av efterföljande patentkrav 10 och där nämnda oxidationskatalysator är inrättad för rening av nämnda genererade tryckluft i direkt anslutning till ett utlopp hos nämnda kompressor.

Genonl uppfinningen uppnås ett flertal fördelar. Främst kan noteras att arrangemanget enligt uppfinningen kräver ett betydligt mindre tillgängligt utrymme än tidigare 10 15 20 25 30 35 520 559 kända Detta innebär att den oxidations- katalysator som utnyttjas enligt uppfinningen kan ges en tillräckligt stor volym för att tillhandahålla en fullgod luften insikten att arrangemang. reningseffekt för den komprimerade från kompressorn. Detta baseras i sin tur på oxidationskatalysatorns reningseffekt i princip är proportionell mot dess volym.

En annan fördel med uppfinningen är att oxidations- katalysatorn i enlighet med uppfinningen kan positioneras i direkt anslutning till kompressorn, vilket innebär att oxidationskatalysatorn nödvändiga arbets- temperaturen (normalt minst 200° C) tillförlitligt sätt behöver användas. Inte heller behöver då någon särskild värmeisolering eller dylikt utnyttjas för att bibehålla den för kan uppnås på ett värmeaggregat utan att särskilda den nödvändiga höga arbetstemperaturen hos tryckluften som matas från kompressorn.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen anordnas oxidationskatalysatorn i kompressorns topplock, vilket då innebär att det uppfinningsenliga arrangemanget kan sägas utgöra en integrerad kompressor- och kata- lysatoranordning sonl utgör en kompakt och utrymmessnål enhet som innefattar funktioner både avseende kompressor och katalysator.

Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen framgår av de efterföljande beroende patentkraven.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen kommer i det följande att förklaras närmare med hänvisning till ett föredraget utföringsexempel och de .i bifogade figurern^, där principiellt visar ett arrangemang i 10 15 20 25 30 35 520 559 enlighet med den föreliggande uppfinningen, och figur 2 visar en tvärsnittsvy av en kompressor att utnyttjas i enlighet med uppfinningen.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER: I figur ]_ visas principiellt ett arrangemang enligt den föreliggande uppfinningen. Enligt en föredragen utföringsform utnyttjas arrangemanget i anslutning till ett känt kan utgöras tryckluftsystenl l av i sig förut slag, som företrädesvis men inte uteslutande av ett tryckluftsystenl för ett lastfordon. Tryckluftsystemet l, vilket innefattar exempelvis en lufttork, en trycktank samt fordonets luftfjädringssystenx och bromssystem, är endast återgivet schematiskt i figur 1.

Den tryckluft som är avsedd för tryckluftsystemet 1 genereras i en kompressor 2 som står i mekanisk förbindelse med en förbränningsmotor 3 via en transmission 4. På så vis kan den luft som strömmar från atmosfären, enligt vad som indikeras med en pil i figuren, och till kompressorn 2 via en ingående luftledning 5, komprimeras och matas ut från kompressorn 2. Kompressorn 2 försörjs av smörjolja från förbränningsmotorns 3 smörjoljesystem 7, varvid smörjoljan matas in i kompressorn 2 via en oljetilledning 8 och matas ut ur kompressorn 2 via en oljefrånledning 9.

När kompressorn 2 är i drift genereras en mycket hög temperatur' hos den i. kompressorn genererade tryckluften.

Detta leder i sin tur till oxidation av den i tryckluften därvid bildade oxidationsprodukterna, t.ex. estrar, kàdliknande substanser inblandade smörjoljan. De aggressiva och aerosol, kan förorena den i kompressorn 2 genererade tryckluften. Om denna förorenade luft skulle matas vidare till skulle det bildas tryckluftsystemet 1 kunna 10 15 20 25 30 35 520 559 beläggningar på trycktankar och liknande. Dessutom skulle det kunna orsaka exempelvis igensättning av ventiler och materialupplösning hos i systemet ingående komponenter. Av denna anledning leds den förorenade tryckluften från kompressorn 2 till en oxidationskatalysator 10 som är anordnad i anslutning till kompressorn 2. I oxidationskatalysatorn 10 kommer de föroreningar som ingår i tryckluften att omvandlas till koldioxid och vatten.

Därefter matas den renade tryckluften med hjälp av ytterligare en ledning 11 vidare till tryckluftsystemet 1.

Enligt vad som kommer att beskrivas i detalj nedan är uppfinningen baseræd på att oxidationskatalysatorn 10 är direkt Företrädesvis är oxidationskatalysatorn 10 positionerad i anordnad i anslutning till kompressorn 2. anslutning till ett utlopp för komprimerad luft hos kompressorn 2, vilket innebär att kompressorn 2 tillsammans sägas med oxidationskatalysatorn 10 kan utgöra en kombinerad kompressor- och katalysatoranordning, vilken indikeras med streckade linjer och hänvisningsbeteckningen 12 i figur 1.

Oxidationskatalysatorn 10 är konstruerad så att den har en viss minsta gränstemperatur vid vilken den förmår arbeta med fullgod reningsförmåga. Denna gränstemperatur är normalt av storleksordningen cza 200° C. Vid en normal applikation kommer temperaturen i den från kompressorn 2 utströmmande luften att uppnå denna temperatur. För att dock utföringsform - säkerställa den önskade gränstemperaturen kan uppfinningen - enligt en alternativ inrättas med särskilda medel för uppvärmning. Detta kan i sin tur realiseras genonl att oxidationskatalysatorn 10 utformas med en elektrisk uppvärmningsanordning, varigenom det kan säkerställas att den önskade temperaturen hos oxidationskatalysatorn 10 alltid kan uppnås. För att säkerställa att oxidationskatalysatorns 10 15 20 25 30 35 520 559 blir också utformas med ett alltför hög kan kylsystem, 10 temperatur inte uppfinningen alternativt t.ex. baserat på kylvatten, som utnyttjas för kylning av driftsfall där För detta ändamål oxidationskatalysatorn 10 i de dess temperatur riskerar att bli för hög. så att den luft som kan också ledningen 11 inrättas strömmar genom ledningen 11 kyls ned.

Det skall dock noteras att för de flesta applikationer kan korrekt arbetstemperatur uppnås i oxidations- katalysatorn 10 utan att någon särskild anordning för temperaturreglering behöver användas.

I figur 2 visas en något förenklad tvärsnittsvy av en kombinerad kompressor- och katalysatoranordning 12 enligt Denna anordning 12 den föreliggande uppfinningen. innefattar e¶1 kompressor 2 (jfr. figur 1J av i. huvudsak känt slag, vars huvudsakliga beståndsdelar och funktion nu kommer att beskrivas.

Kompressorn 2 innefattar ett hölje 13 med ett topplock 14.

Inuti höljet finns en cylinder 15 i vilken en uppåt- och nedåtgående kolv 16 är anordnad. Kolven 16 är på känt sätt förbunden med en vevstake 17 som i sin tur är anordnad på en vevaxel 18. Denna vevaxel 18 är roterbart infäst i höljet 13 samt är förbunden med förbränningsmotorn (jfr. figur 1) via en mekanisk transmission.

Till kompressorn 2 .matas ingående luft via den ingående luftledningen 5. Vid en nedåtgående rörelse hos kolven 16 Detta inlopp 19 täcks normalt av en lamellbaserad inloppsventil matas luft in i cylindern 15 via ett inlopp 19. 20. På känt sätt öppnas dock inloppsventilen 20 till följd av' en try ksänkning' i cylindern 15, vilket erhålles vid kolvens 16 nedåtgående rörelse. Inloppsventilens 20 öppnade tillstånd indikeras med streckade linjer i figur 2. 10 15 20 25 30 35 520 559 När kolven 16 har nått sitt lägsta läge och påbörjar sin uppàtgàende rörelse stängs först inlöppsventilen 20. Under det att kolven 16 trycks uppåt kommer den nu komprimerade luften i cylindern 15 att pressas ut via en lamellbaserad utloppsventil 21, vilken i figur 2 visas i det öppna tillstànd den antar automatiskt till följd av ett förhöjt tryck som råder i cylindern 15. I detta öppna tillstånd kan således den komprimerade luften strömma ut genom ett utlopp 22.

Den ovannämnda oljetilledningen 8 är ansluten till kompressorn 2 för tillförsel av smörjolja, medan den ovannämnda oljefrånledningen 9 också är ansluten till kompressorn 2, för bortförsel av smörjolja.

I kompressorns 2 topplock 14 definieras ett utrymme 23 genom vilket den från kompressorn 2 utgående luften strömmar innan den när den utgående ledningen 11 som leder fram till fordonets övriga tryckluftsystem 1, (jfr. figur 1). Enligt vad som nämnts ovan är det en grundprincip bakom den föreliggande uppfinningen att en oxidationskatalysator är anordnad direkt i anslutning till kompressorn 2, närmare luftutlopp 22. form. av en bestämt i Denna anslutning till dess figur 2 i luftutloppet 22.

Oxidationskatalysatorn kan i sin tur bestå av en enda oxidationskatalysator indikeras i katalysatorenhet 10 anordnad nedströms katalyatorenhet eller flera mindre katalysatorenheter vilka sammantaget motsvarar den oxidationskatalysator som indikeras schematiskt med hänvisningssiffran 10 i figur 1 och 2.

Katalysatorenheten 10 är utformad så att den passar in i det utrymme 23 som definieras i topplocket 14. Exempelvis kan katalysatorenheten 10 utgöras av ett flertal mindre enheter som är huvudsakligen cylindriska och rörliknande. 10 15 20 25 30 35 520 559 9 Uppfinningen är dock inte begränsat till denna utformning, utan katalysatorenheten 10 är utformad beroende pà tillgängligt utrymme, strömningsbetingelser för tryckluften i kompressorns topplock 14 samt servicebarhet.

Företrädesvis är oxidationskatalysatorn utformad så att den helt utnyttjar det utrymme 23 som definieras i topplocket 14 och så att den blir jämnt genomströmmad av tryckluften.

Sammantaget utgör då katalysatorenheten en oxidations- katalysator som utnyttjas för att rena den från cylindern 15 utströmmande luften ledningen 11 till tryckluftssystemet 1. På så vis minskas innan den matas vidare genom risken för att skadliga beläggningar orsakar igensättning eller skador på komponenter i tryckluftsystemet.

Grundprincipen bakom uppfinningen är att en oxidationskatalysator är anordnad i direkt anslutning till kompressorns 2 utlopp 22 så att en kombinerad kompressor- bildas. anordning innefattar en oxidationskatalysator som i sin tur och katalysatoranordning Denna kombinerade utgörs av åtminstone en, men alternativt även ett flertal, katalysatorenheter som var och en på katalytisk väg förmår rena en viss mängd komprimerad luft som genereras i kompressorn 2. Katalysatorenheten (alternativt katalysator- enheterna) kan företrädesvis utgöras av korta rörliknande enheter soul var och en är utformad med en veckad. plåt belagd med katalytiskt aktivt katalysatorenheter är positionerade i topplocket 14 så att material. Dessa luften från cylindern 15 styrs genom katalysatorenheterna. luften topplocket 14 Strömningsriktningen för den komprimerade genom katalysatorenheten 10 och utrymmet 23 i indikeras schematiskt med pilar i figur 2.

För montering av katalysatorenheten 10 (alternativt katalysatorenheterna) innefattar topplocket 14 företrädesvis (ej visade) styrmedel, som t.ex. kan utgöras 10 15 20 25 30 35 520 559 10 av lämpligt utformade urtagningar i vilka en katalysatorenhet kan skjutas på plats vid tillverkning kompressorn 2. Pà så vis kan katalysatorenheten 10 enkelt sätt i topplocket 14. I det fall ett flertal enheter utnyttjas kan eller vid service av monteras på ett de lämpligen vara utformade som små korta rör, vilket gör att de bildar enkelt utbytbara enheter som kan skjutas pà plats i motsvarande urtagningar eller liknande utrymmen i topplocket 14. Pâ så vis uppnås en fördel med uppfinningen genom att exempelvis en defekt katalysatorenhet på ett enkelt sätt kan bytas ut.

Genom uppfinningen fås en förbättrad reningsförmåga genom att oxidationskatalysatorn 10 finns anordnad direkt i anslutning till kompressorn 2, vilket gör att separata, långa förbindelseledningar mellan dessa komponenter helt kan uteslutas. Härigenom kommer också oxidations- katalysatorn. att nå sin nödvändiga» arbetstemperatur utan onödiga värmeförluster längs vägen mellan kompressorn och oxidationskatalysatorn. Genom det uppfinningsenliga arrangemanget fås också en minskad volym i förhållande till kända anordningar.

Uppfinningen är inte begränsad till att innefatta ett visst antal katalysatorenheter, utan detta antal kan varieras beroende på aktuell applikation samt beroende på aktuella dimensioner hos katalysatorenheter, topplock och andra komponenter. I princip kan uppfinningen realiseras med en enda katalysatorkropp som fyller ut topplockets 14 inre på ett lämpligt sätt. Alternativt kan uppfinningen realiseras med ett flertal katalysatorenheter som då kan monteras individuellt i topplocket.

Uppfinningen är inte begränsad till att oxidationskataly- satorn anordnas i anslutning till kompressorns 2 topplock 14. Enligt en alternativ utföringsform kan utloppsventilen 10 15 20 25 30 520 559 ll 21, särskilt dess undersida, vara belagt med ett material som tillhandahåller katalysator. Detta har en viss renande effekt hos den luft funktionen hos en oxidations- som strömmar förbi utloppsventilen 21. Även kolvens 16 ovansida kan vara belagd med ett katalytiskt material för att på detta sätt öka den katalytiska ytan utan att behöva öka kompressorns storlek. aktuell alternativt utformas med medel för kylning av den renade I beroende av applikation kan uppfinningen tryckluften, varvid nämnda medel då anordnas längs förbindelsen 11 mellan oxidationskatalysatorn och det övriga tryckluftsystemet 1 (jfr. figur 1). Pâ så vis kan tryckluftens temperatur sänkas till ett värde som är anpassat till det nedströms anordnade tryckluftsystemet 1.

Uppfinningen är inte begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna, utan kan varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan uppfinningen utnyttjas vid. olika typer av fordon, t.ex. personbilar, innefattar en till ett lastmaskiner och bussar, som tryckluft lastvagnar, kompressor för generering av tryckluftsystem.

Vidare kan lämpligen exempelvis utloppsöppningen 22 och utloppsventilen 21 vara utformade på så vis att flödet av luft genom utrymmet 23 fördelas på ett strömningsmässigt lämpligt sätt till respektive katalysatorenhet.

Uppfinningen kan implementeras med olika typer av kompressorer, t.ex. en kompressor av den typ som innefattar inlopps- och två kolvar med två uppsättningar utloppsventiler.

Claims (9)

lO 15 20 25 30 35 520 559 /a PATENTKRAV:

1. Arrangemang vid tryckluftsystenx i ett fordon, innefattande en kompressor (2) för generering av tryckluft förbindelse (ll) för tryckluft samt en matning av genererad av kompressorn (2) till resterande nämnda (10) som tryckluftsystem (l) hos fordonet, varvid arrangemang innefattar en oxidationskatalysator är inrättad för rening av nämnda genererade tryckluft i direkt anslutning till ett utlopp hos nämnda kompressor (2), samt att ansluten till nämnda resterande tryckluftsystem (1), nämnda oxidationskatalysator (10) är kännetecknatdärav,attnämnda oxidationskatalysator (10) är integrerat anordnad inuti nämnda kompressor (2) och tillsammans med kompressorn (2) utgör en kombinerad kompressor- och katalysatoranordning (12).

2. Arrangemang enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k - n a t d ä r a v , att nämnda oxidationskatalysator (10) är anordnad. så att den inryms i ett utrymme (23) som definieras i ett topplock (14) vid ett utlopp hos nämnda kompressor (2).

3. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav, kännetecknatdärav,attnämnda oxidationskatalysator (10) utgörs av ett flertal separata katalysatorenheter med katalytiskt aktivt material.

4. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att det innefattar medel för reglering av temperaturen hos den av kompressorn (2) genererade tryckluften. 10 15 20 25 30 35 520 559 /3

5. Arrangemang enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k - ri a t d ä r~ a 'v , att nämnda, medel innefattar en elektrisk uppvärmningsanordning.

6. Arrangemang enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k - n a t d. ä r a v , att nämnda medel innefattar en kylanordning.

7. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att motorn (3) utgörs av en dieselmotor.

8. Förfarande vid tryckluftsystem i ett fordon, innefattande: generering av tryckluft medelst en kompressor (2), samt matning av tryckluft genererad av nämnda kompressor (2) till resterande tryckluftsystem (1) hos fordonet, nämnda tryckluft i en rening av genererade oxidationskatalysator (10) i. direkt anslutning till ett utlopp hos nämnda kompressor (2), varvid den av oxidationskatalysatorn (10) renade tryckluften matas till nämnda resterande tryckluftsystem (1), k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att nämnda rening av tryckluft sker medelst en kombinerad kompressor- och katalysatoranordning (12) som definieras genom att nämnda oxidationskatalysator (10) är integrerat anordnad inuti nämnda kompressor (2).

9. Anordning (12) för generering och rening av tryckluft, innefattande en kompressor (2) samt en oxidationskata~ lysator (10), varvid nämnda oxidationskatalysator (10) är inrättad för rening av nämnda genererade tryckluft i direkt anslutning till ett utlopp hos nämnda kompressor (2), k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att nämnda oxidationskatalysator (10) är integrerat anordnad inuti 520 559 IV nämnda kompressor (2) och tillsammans med kompressorn (2) utgör en kombinerad kompressor- och katalysatoranordning (12).