用于车辆空气制动充电系统的流出物处理装置和方法与流程

1.本技术涉及车辆空气制动充电系统，并且特别地针对用于车辆空气制动充电系统、诸如卡车空气制动充电系统的流出物处理装置和方法。


背景技术：

2.卡车空气制动充电系统包括构建用于空气制动系统的空气压力的车辆空气压缩机。压缩机典型地由发动机油供应装置润滑。调节器通过监控供应贮存器中的空气压力来将系统空气压力控制在预设的最大与最小压力水平之间。当供应贮存器空气压力变得大于调节器的预设“切断”设置的空气压力时，调节器控制压缩机以使压缩机停止构建空气，并且还引起压缩机下游的空气干燥器进入到吹扫模式中。当供应贮存器空气压力下降到调节器的预设“接通”设置时，调节器使压缩机返回到构建空气，并且使空气干燥器返回到空气干燥模式。
3.空气干燥器是内嵌(in
‑
line)过滤系统，该内嵌过滤系统在压缩机排放空气离开压缩机之后从压缩机排放空气中去除水蒸气和油滴两者。这导致更清洁、更干燥的空气被供应到空气制动系统，并且有助于防止空气管线和部件在冬季天气中冻结。空气干燥器典型地使用包含干燥剂材料和油分离器的可更换筒。当空气传输到空气干燥器中时，大部分油滴被油分离器去除。然后空气移动通过去除大部分水蒸气的干燥剂材料。
4.当供应贮存器中的空气压力达到调节器的预设切断设置时，调节器使压缩机停止构建空气并允许空气干燥器的“吹扫循环”开始。在吹扫循环期间，通过饱和过程的逆转而再生干燥剂材料(即，恢复该干燥剂材料去除水的能力)。少量的干燥空气传输返回通过干燥剂材料，并且已被收集的水以及由油分离器收集的任何油滴通过吹扫阀而被吹扫出以到达大气。由于来自吹扫阀的吹扫空气包含油滴，故这导致由卡车将油沉积到道路上。所以，本领域技术人员继续进行在清洁来自吹扫阀的吹扫空气方面的研究和开发工作。


技术实现要素：

5.根据一个实施例，一种流出物处理装置包括聚结元件，该聚结元件布置成从来自空气干燥器的吹扫阀的包含空气、油和水的流出物混合物中分离油和水。聚结元件包括多个构件，该多个构件限定预限定的路径图案，流出物混合物沿着该预限定的路径图案流动以从该流出物混合物中分离油和水。
6.根据另一实施例，提供一种用于车辆空气制动充电系统的流出物处理装置，该车辆空气制动充电系统具有空气干燥器吹扫阀，包含空气、油和水的混合物的流出物在流动方向上流动通过该空气干燥器吹扫阀。流出物处理装置包括聚结元件，该聚结元件布置成从流出物混合物中分离油和水，以提供基本没有油的空气流。聚结元件取向成与流出物混合物的流动方向平行，使得流出物混合物基本围绕或基本沿着聚结元件流动。
7.根据又一个实施例，提供一种操作流出物处理装置以从包含空气、油和水的流出物混合物的流中分离油和水的方法。方法包括：接收在第一方向上进入到腔室的中心部分
中的流出物混合物的流；以及使流出物混合物的流从腔室的中心部分在横向于第一方向且朝向腔室的外周部分的第二方向上重定向。方法还包括当流出物混合物从腔室的中心部分向腔室的外周部分流动时，使流出物混合物的流沿着预限定的路径图案传输以从流出物混合物中分离油和水。方法进一步包括暂时保留分离的油，以提供没有油的空气和水的清洁流，该清洁流流动到外周腔室中；以及将清洁流从腔室的外周部分排出到大气。
附图说明
8.图1是包括根据实施例构造的示例流出物处理装置的车辆空气制动充电系统的示意图。
9.图2a是图1中示出的流出物处理装置的透视图。
10.图2b是类似于图2a的透视图，其中部分被去除以示出在流出物处理装置内的聚结元件。
11.图2c是大致沿着图2b中示出的线2c
‑
2c截取的横截面视图。
12.图2d是根据实施例构造且在图2b和图2c中示出的聚结元件的放大俯视透视图。
13.图2e是从底部侧且在大致沿着图2d中示出的线2e
‑
2e的方向上略微向上观察的仰视透视图。
14.图2f是大致沿着图2e中示出的线2f
‑
2f观察的仰视正视图。
15.图3a是类似于图2b且示出具有根据另一实施例构造的聚结元件的流出物处理装置的透视图。
16.图3b是图3a中示出的聚结元件的放大俯视透视图。
17.图3c是示出根据另一实施例构造的聚结元件的放大剖面透视图。
18.图3d是类似于图3a且示出图3a中示出的聚结元件的变型的透视图。
19.图4是类似于图2f且示出根据另一实施例构造的聚结元件的仰视正视图。
20.图5是类似于图2f且示出根据另一实施例构造的聚结元件的仰视正视图。
21.图6是类似于图2f且示出根据另一实施例构造的聚结元件的仰视正视图。
22.图7是描绘根据实施例的操作流出物处理装置的方法的流程图。
具体实施方式
23.参照图1，图示包括根据实施例构造的示例流出物处理装置200的车辆空气制动充电系统100的示意图。车辆空气制动充电系统100包括以常规方式产生压缩空气的空气压缩机102。空气压缩机的结构和操作是已知的并且因此将不再描述。
24.第一排放管线109气动地连接在压缩机102与空气干燥器108之间。第二排放管线110气动地连接在空气干燥器108与供应贮存器112之间。空气供应管线114气动地连接在供应贮存器112与车辆的空气制动系统和空气附件(未示出)之间。
25.调节器120通过监控来自供应贮存器112的气动控制管线122中的空气压力来将系统空气压力控制在预设的最大和最小压力水平之间。当供应贮存器112中的空气压力变得大于调节器120的预设“切断”设置的空气压力时，调节器控制气动控制管线124上的压缩机102以使压缩机停止构建空气。调节器120还控制气动控制管线128上的吹扫阀126，以在吹扫模式下吹扫来自空气干燥器108的空气。当供应贮存器112中的空气压力下降到调节器
120的预设“接通”设置时，调节器使压缩机102返回到构建空气，并且使空气干燥器108返回到空气干燥模式。
26.参照图2a，图示图1中示出的流出物处理装置200的透视图。图2b是类似于图2a的透视图，其中部分被去除以示出在流出物处理装置200内的聚结元件250。图2c是大致沿着图2b中示出的线2c
‑
2c截取的横截面视图。
27.如图2a、图2b和图2c中所示出的，流出物处理装置200包括中心设置的入口端口202，通过该入口端口202可接收来自空气干燥器108的吹扫阀126(图1)的包含空气、油和水的混合物的流出物。备选地，可从任何收集空气、水和污染物的设备接收流出物。
28.流出物处理装置200包括顶部壳体部分204，该顶部壳体部分204限定基本圆柱形状的腔室206以及流出物通道208，流出物沿着流出物通道208从入口端口202流动到腔室206的中心部分中。流出物处理装置200还包括底部壳体部分210，该底部壳体部分210限定出口端口212和贮槽214，分离的油和水流动到该贮槽214中。贮槽214可去除且可更换，且包含油保持介质(未示出)，该油保持介质可包括例如海绵材料，以保留分离的油。可使用其它油保持介质。
29.流出物处理装置200可直接附连到空气干燥器或可远程定位。流出物处理装置200旨在竖直地安装(图2c中最佳示出)以促进分离的油和水从流出物通道208向下流动。流出物处理装置200的示例总体物理尺寸为直径约10英寸(25.4厘米)和高度约8英寸(20.3厘米)。最小直径将为约5英寸(12.7厘米)，以提供足够的流动路径并且以避免背压。
30.流出物处理装置200可如图2c中最佳示出地进一步包括被支撑在底部壳体部分210上的偏转板220。偏转板220具有如圆盘那样的形状，并且包括定位在圆盘的中心处的锥形形状突起222。锥形形状突起222指向腔室206的中心部分并且与流出物通道208中心对齐。在顶部壳体部分204与偏转板220之间限定有挡板通道224。
31.流出物处理装置200还包括聚结元件250。聚结元件250定位在腔室206中，并且由顶部壳体204支撑。更具体地，如图2c中最佳示出的，聚结元件250压配合到顶部壳体部分204中的基本圈形形状的通道226中。
32.参照图2d，图示根据实施例构造的图2b和图2c中示出的聚结元件250的放大俯视透视图。图2e是从底部侧且在大致沿着图2d中示出的线2e
‑
2e的方向上略微向上观察的仰视透视图。图2f是大致沿着图2e中示出的线2f
‑
2f观察的仰视正视图。
33.聚结元件250包括具有内部带齿锁紧垫圈的总体形状的环形构件252。环形构件252压配合到顶部壳体部分204中的基本圈形形状通道226中。齿图案的数量和宽度可随期望的设计规格而变化。环形构件252应不占据超过腔室206的体积的50%。聚结元件250布置成从来自空气干燥器108(图1)的吹扫阀126的包含空气、油和水的流出物混合物中分离油和水。大体上，聚结元件250包括多个构件260，该构件260限定预限定的路径图案，流出物混合物沿着该预限定的路径图案流动以从该流出物混合物中分离油和水。
34.更具体地，多个构件260包括预限定的刷毛图案，该刷毛布置成提供预限定的路径图案，流出物混合物沿着该预限定的路径图案流动以从该流出物混合物中分离油和水。刷毛260包括例如塑料材料(诸如具有纤维的聚酯材料)。刷毛260中的每个都是杆形形状的并且被插入到环形构件252中。因此，刷毛260中的每个从环形构件252上基本竖直地悬垂。如图2f中最佳示出的，刷毛260被装填在一起并以图案布置，以形成与环形构件252的形状相
对应的形状，该环形构件252的形状为内部带齿锁紧垫圈的形状。
35.可构想出的是，环形构件252的轮廓可具有任何形状(诸如本文中公开的齿形形状)。作为另一示例，环形构件252的轮廓可具有平滑的形状。此外，可构想出的是，不使用并消除环形构件252。在这种情况下，刷毛260可插入到直接钻入顶部壳体部分204中的孔中。
36.当流出物流进入入口端口202(图2b中标示为“流出物”)时，该流被定向成竖直向下通过通道208并进入到腔室206的中心部分中。然后，偏转板220的锥形形状突起222使流入的竖直流动的流水平向外朝向聚结元件250的刷毛260重定向。水平流动的流沿着由刷毛260限定的预限定的路径图案移动。更具体地，水平流动的流如由图2f中标示为“空气
‑
空气(清洁)”的箭头线示出地围绕刷毛260流动。
37.当水平流动的流围绕刷毛260流动时，油滴和水滴聚结到刷毛260的材料上。如图2b和图2f中所示出的，刷毛260中的一些被示出为与油(标示为“油”)聚结，并且刷毛260中的一些与水(标示为“水”)聚结。实际上，刷毛260中的每个与一些油和一些水聚结。
38.刷毛260以一定密度装填，使得当油滴和水滴聚结到刷毛260的材料上时，水平流动的流可沿着预限定的路径图案以最小背压流动。当刷毛260的材料对油和水饱和时，聚结的液体因重力而通过偏转板220中的底板开口向下流动到贮槽214中。贮槽214中的油保持介质(未示出)保持分离的油，直至油保持介质或贮槽214或两者被更换。分离的水通过出口端口212排出并向外排泄以将水返回到大气。
39.刷毛260可相对于彼此以许多不同的几何形状布置，以促进将提高刷毛260的收集效率的辅助流动。例如，刷毛260可相对于彼此以三角形形状的几何形状布置。作为另一示例，刷毛260可相对于彼此以平滑形状的几何形状布置。用于刷毛260相对于彼此的布置的其它几何形状是可能的。
40.在水平流动的流围绕刷毛260流动之后，清洁空气(即，现在基本没有油的空气)离开聚结元件250，并在流动到限定在顶部壳体部分204与偏转板220之间的挡板通道224中之前流动到腔室206的外周部分中。清洁空气具有水雾，并如由图2b中标示为“空气
‑
空气(清洁)”的箭头线最佳示出地通过挡板通道224流动到大气。结果是将更清洁的空气排出到大气，并且更少的油沉积和积聚在道路上。
41.参照图3a，示出类似于图2b的透视图。特别地，图3a示出具有根据另一实施例构造的聚结元件350的流出物处理装置300。图3b是图3a中示出的聚结元件350的放大俯视透视图。如图3a和图3b中所示出的，流出物处理装置300包括中心设置的入口端口302，通过该入口端口302可接收来自空气干燥器108的吹扫阀126(图1)的包含空气、油和水的混合物的流出物。备选地，可从任何收集空气、水和污染物的设备接收流出物。
42.流出物处理装置300包括顶部壳体部分304，该顶部壳体部分304限定基本圆柱形状的腔室306以及流出物通道308，流出物沿着该流出物通道308从入口端口302流动到腔室306的中心部分中。流出物处理装置300还包括底部壳体部分310，该底部壳体部分310限定出口端口312和贮槽314，分离的油和水流动到该贮槽314中。贮槽314可去除且可更换，且包含油保持介质(未示出)，该油保持介质可包括例如海绵材料，以保留分离的油。可使用其它油保持介质。
43.流出物处理装置200可进一步包括被支撑在底部壳体部分310上的偏转板320。偏转板320具有如圆盘那样的形状，并且包括定位在圆盘中心处的锥形形状突起322。锥形形
状突起322指向腔室306的中心部分并且与流出物通道308中心对齐。在顶部壳体部分304与偏转板320之间限定有挡板通道324。
44.聚结元件350包括预限定的褶360的图案，该褶360布置成提供预限定的路径图案，流出物混合物流动通过该预限定的路径图案以从该流出物混合物中分离油和水。更具体地，如图3b中最佳示出的，褶360中的每个形成褶皱套环的形状。褶360具有主表面362，流出物混合物沿着该主表面362平行流动以从该流出物混合物中分离油和水。
45.当流出物流进入入口端口302(图3a中标示为“流出物”)时，该流被定向成竖直向下通过通道308并进入到腔室306中。偏转器320的锥形形状突起322使流入的竖直流动的流水平向外朝向聚结元件350的褶360重定向。水平流动的流沿着由褶360的主表面362限定的预限定的路径图案移动。
46.更具体地，水平流动的流如以图3a中标记为“空气
‑
空气(清洁)”的箭头线示出地沿着褶360的主表面362流动。沿着主表面362的流的流动导致一些如由相邻于标记为“空气
‑
空气(清洁)”的大箭头线的小旋涡箭头表示的湍流。这种湍流便于通过褶360的主表面362捕获油和水颗粒。
47.当水平流动的流沿着褶360的主表面362流动时，油滴和水滴聚结到褶360的主表面362上。如图3a中所示出的，主表面362中的一些与油(标示为“油”)聚结，并且主表面362中的一些与水(标示为“水”)聚结。实际上，主表面362中的每个与一些油和一些水聚结。
48.褶360彼此充分地间隔开，使得当油滴和水滴聚结到褶360的主表面362上时，流出物流可沿着预限定路径以最小背压流动。褶360的密度可通过改变每度的折叠数量来改变。当每度的折叠数量改变时，在颗粒流动和颗粒捕获之间存在折衷。当褶360的密度增加时，颗粒流动更大程度地受限制，但是捕获的颗粒的数量更高。然而，当褶360的密度减小时，颗粒流动更小程度地受限制，但是捕获的颗粒的数量更低。
49.当褶360的主表面362对油和水饱和时，聚结的液体因重力而通过偏转板320中的底板开口向下流动到贮槽314中。贮槽314中的油保持介质(未示出)保持分离的油，直至油保持介质或贮槽314或两者被更换。分离的水通过出口端口312向外排泄。
50.在水平流动的流沿着褶360的主表面362流动之后，清洁空气(即，现在基本没有油的空气)离开聚结元件350，并在流动到限定在顶部壳体部分304与偏转板320之间的挡板通道324中之前流动到腔室306的外周部分中。清洁空气具有水雾，并如由图3a中标示为“空气
‑
空气(清洁)”的箭头线示出地通过挡板通道324流动到大气。结果是将更清洁的空气排出到大气，并且更少的油沉积和积聚在道路上。
51.褶之间的距离根据聚结元件350的半径而变化。在聚结元件350的外周处的峰
‑
峰距离比朝向聚结元件350的中心的距离更长。所以，与在朝向聚结元件350中心的更窄的流动通道处的颗粒捕获相比，在外周处的更宽的流动通道处的颗粒捕获是差的。
52.可构想出的是，多个褶皱套环串联布置以防止流动通道在聚结元件350的外周处变得太宽。例如，图3c示出根据另一实施例构造的聚结元件365的剖面透视图。聚结元件365具有三个以参考标号366、367、368标示的褶皱套环。三个褶皱套环366、367、368嵌套且同心。连续的每个褶皱套环(从中心到外周)具有增加的每度褶数量，以保持期望的最大通道宽度。虽然图3c中示出三个褶皱套环，但可构想出的是，仅使用两个褶皱套环、或者使用多于三个套环。
53.第一褶皱套环366具有第一预限定的褶370的图案，该褶370布置成提供预限定的路径图案的第一部分，流出物混合物沿着该预限定的路径图案流动以从该流出物混合物中分离油和水。第一预限定的褶370的图案中的每个褶形成第一褶皱套环366的部分。第一预限定的褶370的图案具有主表面372，流出物混合物沿着该主表面372平行流动以从该流出物混合物中分离油和水。
54.第二褶皱套环367具有第二预限定的褶380的图案，该褶380布置成提供预限定的路径图案的第二部分，流出物混合物沿着该预限定的路径图案流动以从该流出物混合物中分离油和水。第二预限定的褶380的图案中的每个褶形成第二褶皱套环367的部分。第二预限定的褶380的图案具有主表面382，流出物混合物沿着该主表面382平行流动以从该流出物混合物中分离油和水。
55.第三褶皱套环368具有第三预限定的褶390的图案，该褶390布置成提供预限定的路径图案的第三部分，流出物混合物沿着该预限定的路径图案流动以从该流出物混合物中分离油和水。第三预限定的褶390的图案中的每个褶形成第三褶皱套环368的部分。第三预限定的褶390的图案具有主表面392，流出物混合物沿着该主表面392平行流动以从该流出物混合物中分离油和水。
56.参照图3d，示出类似于图3a的透视图。特别地，图3d示出图3a中示出的聚结元件350的变型。为了避免混淆，使用图3a中的相同标号添加后缀“a”来描述图3d的变型。
57.图3d中示出的褶360a竖直布置，而图3a中示出的褶360水平布置。由于图3d中的褶竖直布置，因而流出物(即，空气、油和水的混合物)流动通过褶360a的主表面362a以从空气中分离油和水。相比之下，由于图3a中的褶360水平布置，因而流出物沿着主表面362流动以从空气中分离油和水。
58.参照图4，示出类似于图2f的仰视正视图。特别地，图4示出根据另一实施例构造的聚结元件450。聚结元件450包括多个基本z形状构件460的条，当流出物混合物围绕多个基本z形状构件460的条从聚结元件450的中心朝向外周流动时，该基本z形状构件460的条从流出物混合物中分离油和水。如图4中以标记为“空气
‑
空气(清洁)”的箭头线示出的，流出物混合物流围绕基本z形状构件460的条流动。
59.总体的流动路径是直的。然而，由z形状构件460的条的z字形施加的方向上的改变提供旋绕的流动路径，该旋绕的流动路径增加颗粒撞击z形状构件460的条以从颗粒中分离出油和水的可能性。分离的油标示为“油”，并且分离的水标示为“水”。
60.参照图5，示出类似于图2f的仰视正视图。特别地，图5示出根据另一实施例构造的聚结元件550。聚结元件550包括多个基本翼型形状构件560的条，当流出物混合物围绕多个基本翼型形状构件的条从聚结元件550的中心朝向外周流动时，该基本翼型形状构件560的条从流出物混合物中分离油和水。如图5中以标记为“空气
‑
空气(清洁)”的箭头线示出的，流出物混合物流围绕基本翼型形状构件流动。
61.总体的流动路径是直的。然而，由翼型形状构件560的条的弯曲施加的方向上的改变提供弯曲的流动路径，该弯曲的流动路径增加颗粒撞击翼型形状构件560的条以从颗粒中分离出油和水的可能性。分离的油标示为“油”，并且分离的水标示为“水”。
62.参照图6，示出类似于图2f的仰视正视图。特别地，图6示出根据另一实施例构造的聚结元件650。聚结元件650包括多个基本v形状构件660(即v形)的排，当流出物混合物围绕
多个基本v形状构件660的排流动时，该基本v形状构件660的排从流出物混合物中分离油和水。
63.v形状构件660以从聚结元件650的中心前进到外周的排布置。排彼此交错(即，偏移)。所以，每个朝向外周移动的流动路径每次与下一个v形状构件660的点相互作用时都重定向。v形状构件660的每个翼后面的低压区引起再循环。
64.如以标记为“空气
‑
空气(清洁)”的相对直的箭头线示出的，流出物混合物流围绕基本v形状构件660流动。以标记为“空气(循环)”的小旋涡箭头线示出空气循环。分离的油标示为“油”，并且分离的水标示为“水”。流动路径是非线性的，这增加了颗粒碰撞的可能性。可调节v形状构件660的密度、间隙宽度、v形状的角度和排间隔以平衡颗粒收集与背压。
65.参照图7，图示描绘根据实施例的操作流出物处理装置的方法的流程图700。特别地，提供操作流出物处理装置以从包含空气、油和水的流出物混合物中分离油和水的方法。
66.在框702中，接收在第一方向上进入到腔室的中心部分中的流出物混合物的流。然后，在框704中，使流出物混合物的流从腔室的中心部分在横向于第一方向且朝向腔室的外周部分的第二方向上重定向。可构想出的是，第二方向可与横向于第一方向不同。如框706中所示出的，当流出物混合物从腔室的中心部分向腔室的外周部分流动时，流出物混合物的流沿着预限定的路径图案传输以从流出物混合物中分离油和水。如框708中所示出的，分离的油被暂时保留，以提供没有油的空气和水的清洁流，该清洁流流动到腔室的外周部分中。在框710中，清洁流从腔室的外周部分排出到大气。然后过程结束。
67.在一些实施例中，当流出物混合物从腔室的中心部分向腔室的外周部分流动时，流出物混合物的流沿着由刷毛构件形成的预限定的路径图案传输，以从流出物混合物中分离油和水。
68.在一些实施例中，当流出物混合物从腔室的中心部分向腔室的外周部分流动时，流出物混合物的流沿着由带褶套环的主表面形成的预限定的路径图案传输，以从流出物混合物中分离油和水。
69.在一些实施例中，当流出物混合物从腔室的中心部分向腔室的外周部分流动时，流出物混合物的流沿着由(i)基本z形状构件的条、(ii)基本翼型形状构件的条和(iii)基本v形状构件的排中的选择的一种形成的预限定的路径图案传输，以从流出物混合物中分离油和水。
70.在一些实施例中，分离的水排出到大气以将水返回到大气。
71.应当显而易见的是，以上描述的聚结元件布置成从流出物混合物中分离油和水，以提供基本没有油的空气流。聚结元件取向成与流出物混合物的流动方向平行，使得流出物混合物基本围绕或基本沿着聚结元件流动。流出物混合物基本不会流动通过聚结元件。
72.还应当显而易见的是，以上描述的聚结元件以相对低的背压收集大部分微粒。通过在车辆操作期间提供相对低的背压，空气干燥器的性能最低限度地受影响。
73.进一步应当显而易见的是，以上描述的聚结元件的径向对称设计允许更容易的制造。此外，与其它设计相比，该设计更容易包装和安装且放置在车辆中。
74.尽管以上描述描述在诸如卡车的重型车辆中使用的流出物处理装置200，但可构想出的是，流出物处理装置200可在其它类型的重型车辆(例如诸如公共汽车)中使用。
75.虽然已经通过示例过程和系统部件的描述说明了本发明，并且虽然已经详细描述
了各种过程和部件，但是申请人并不旨在将所附权利要求书的范围局限或以任何方式限制到这样的细节。额外的修改对于本领域技术人员来说也将是容易显现的。因此，本发明在其最宽泛的方面不限于示出和描述的具体细节、实施方式或说明性示例。所以，在不偏离申请人的总体发明构思的精神或范围的情况下，可偏离这样的细节。