CN113613973A - 分离装置以及用于分离和收集制动灰尘的装置的用途 - Google Patents

Abstract

分离装置(1)经由下部入口(E)接收充满杂质，即由制动器总成的刹车片产生的灰尘的气流(F)，并且可以分离且收集重灰尘(PS)。所述装置的外壳(2)包含多旋风器集群，其中旋风器(6)环形地分布且由中心收集器(11)切向地供应，所述中心收集器覆盖在与所述入口(E)连通的轴向导管(4)的顶上。离心和分离的液体和固体颗粒直接在所述旋风器下方收集在所述导管(4)周围的捕集区(Z4)中，所述集群形成以密封方式连接到所述导管(4)的横向屏障(BT)，以便防止收集在所述捕集区(Z4)中的液体朝向下游区(Z2)升高，仅所述旋风器(6)的重力排放孔口(O6)允许在所述装置的操作期间填充所述捕集区(Z4)。

Description

分离装置以及用于分离和收集制动灰尘的装置的用途

技术领域

本发明涉及用于通常通过刹车片对围绕轴线旋转的转子盘的作用而分离在制动期间产生的污染物的装置。本发明的应用领域具体来说涉及灰尘和水的分离，以便在道路车辆(例如，汽车、重型货车、摩托车)或轨道车辆(火车、有轨电车、地下火车)的制动期间使制动器总成无污染。

背景技术

如本身已知，需要处理由摩擦制动系统的磨损产生的灰尘和颗粒。可以例如文献DE 42 40 873 C2或文献FR 3 046 644中所描述首先通过抽吸捕获灰尘和颗粒，然后利用滤膜/壁过滤流。

根据文献DE 20 2008 009 717 U1，收集和保持例如具有U形截面的过滤介质中的灰尘和颗粒也是已知做法，所述过滤介质安装在尽可能靠近卡钳支架的位置。

文献DE 10 2017 201736描述简单旋风器的安装以分离制动颗粒。然而，分离效果仍然有限。

实际上，涉及过滤介质的系统从长远来看并不特别有效。当过滤介质太靠近制动区时，温度可能达到约600℃，这样会限制过滤介质的选择并且减少污染物减少性能。

另外，捕获的灰尘和颗粒通常形成不同混合物，尤其当还存在水时。例如，滤膜的液体饱和会导致过早堵塞。

因此，需要可靠且稳健的解决方案，所述解决方案在分离装置的整个寿命期间针对待分离的灰尘和颗粒类型的复杂性在有效性与适用性之间提供良好的折衷。

当待净化的空气流充满水时，还希望限制堵塞或压降的风险。

发明内容

本发明的目标是通过提出用于适当地将从在制动区中收集的混合物产生的污染物分离的更有效分离装置来减少上述缺点中的一个或多个。

为此，本发明涉及一种用于分离制动灰尘和颗粒、用于收集由制动器总成的一个或多个刹车片产生的灰尘和颗粒的装置，所述装置包括：

-壳体，所述壳体具有用于进入充满制动灰尘和颗粒的空气流的入口，以及用于排出净化空气的出口，所述壳体包括围绕纵轴和端壁延伸的管状侧壁，

-分离构件，所述分离构件与端壁轴向间隔开以保留通过入口进入的至少一些制动灰尘和颗粒，

-捕集区，用于捕集通过分离构件分离的灰尘和颗粒，以及

-下游区，所述下游区通过壳体中的分离构件定界，所述下游区至少部分地轴向位于入口和/或捕集区的相对端处，

具有以下特定特征：分离构件包括旋风器群组，所述旋风器容纳在壳体中并且能够分离灰尘和颗粒以及存在于通过入口进入的空气流中的水/液滴，每个旋风器包括在向下方向上渐缩的主体，具有经由重力排放孔口通向所述捕集区的下端，所述主体定界分离室，所述群组包括：

-轴向供应入口，所述轴向供应入口是所述群组中的旋风器共用的并且配备有用于轴向导管的连接器，从而允许经由入口进入的空气流从下方循环至旋风器群组；

-多个排气管，每个排气管从分离室排放空气并且通向壳体内的下游区；以及

-进气歧管，所述进气歧管具有多个管状分支以分配充满灰尘和颗粒的空气流，从而在轴向供应入口与旋风器的各个相应分离室之间延伸，每个管状分支径向通向对应分离室，旋风器的所有主体放置成在纵轴与侧壁之间径向远离纵轴。

通常，旋风器群组形成以流体密封方式连接到轴向导管的横向屏障，所述横向屏障和轴向导管防止非均质液体-固体混合物在装置的操作期间朝向下游区返回。作为优选，仅重力排放孔口能够在装置的操作期间用非均质液体-固体混合物填充捕集区。因此，在车辆运行阶段期间发生颠簸的情况下，避免下游区的污染。

有利地，装置的入口形成于壳体的底部处，并且轴向导管使流优选地线性循环，直到进气歧管的连接区。通过这种类型的布置，通过将流分成与旋风器单元(这些单元并联安装)一样多的流，可以形成宽度紧凑、壳体横截面较小的装置。此外，当结合集中或设置在壳体中(离心分离构件下游)的过滤级时，装置能够非常有效地处理所有制动灰尘，以及具体来说，一方面金属颗粒，而另一方面，即使在有水时，灰尘和大小不同的细小颗粒。

通过使所有重灰尘或颗粒更容易在重力作用下落下，旋风器群组所允许的分离或预分离因此可以是有效的，从而可以提高位于这些分离构件下游的过滤级的寿命。在下文中，重灰尘或颗粒应理解为是指相对较大尺寸的灰尘或颗粒，因此在重力作用下会迅速落下。依靠用于切向引导围绕旋风器的每个基本竖轴的流的分支提供施加离心力的可能性，所述离心力一方面通过附聚有助于增加被推向外部的灰尘的尺寸，并且另一方面，用于使此灰尘更容易通过重力排放孔口在重力作用下落下。

根据一个特定特征，旋风器群组形成可以作为单件插入到壳体的内部体积中的结构单元。

作为优选，旋风器群组形成多旋风器结构单元，所述多旋风器结构单元可以以流体密封且居中方式装配到轴向导管上，所述轴向导管形成为属于壳体的碗状物中的内部轴向突起。

进气歧管允许流对称地分布。因此，在了解流径向分布(通过紧接在旋风效应之前的第一偏差效应)到大量旋风器，例如大约十个旋风器的情况下，分离装置可以限制旋风器群组中待处理的流所遵循的循环路径的长度，同时具有良好的效果。

装置的入口优选地制造为轴向导管的轴向端，所述轴向导管通常是圆柱形导管。

根据一个特定特征，排气轴/烟囱相对于群组的凸缘向上突出，从而允许安装在壳体中。

根据一个选项，排气管相对于定界进气歧管的顶部的群组的凸缘向上突出，所述排气管具有会聚出口定向，以便远离壳体的侧壁移动离开旋风器的空气。

在根据本发明的装置的实施例选项中，还可以依赖以下布置中的一个或多个；

-所述群组中的旋风器包括至少六个旋风器。

-装置的入口位于装置的下部轴向端处并且低于重力排放孔口中任一个的水平面，并且优选地低于捕集区的低点。

-捕集区具有用于收集液体，特别是水的子隔室，过滤介质(任选地具有聚结效应)插入隔室与捕集区的其余部分之间。

-子隔室包含用于排放通过过滤介质过滤的液体的端口，所述端口布置在壳体的底部点处。

-旋风器以环形配置分布在旋风器共用的轴向供应入口周围。

-每个管状分支径向地(向外/离心地)通向对应分离室。

-所有重力排放孔口通向的捕集区由壳体的端壁定界。

-捕集区以环形配置围绕轴向导管延伸，其中径向延伸部从轴向导管延伸至侧壁。

-轴向导管穿过捕集区以形成入口和/或使入口通过轴向供应入口与进气歧管的连接区连通。

-旋风器的数目可以大于6，例如约8或10个旋风器。

-轴向导管形成阳部件，所述阳部件通常在分支区的轴向延伸部中接合在形成为进气歧管的组成部分的阴连接器中。

-轴向导管形成阴部件，所述阴部件通常在分支区的轴向连续部中接合在与进气歧管形成为组成部分的阳连接器中。

-分离构件制造为两个部分或三个部分，每个部分模制在塑料材料中。

-在模制塑料材料中，每个主体选择性地连接到进气歧管的分支，从而形成为其组成部分。

-旋风器群组包括具有用于固定在壳体中的环形固定部分的横向上部凸缘，上部凸缘在每个旋风器的主体的顶部处形成上部径向部分。

-每个排气管在上部凸缘的每一侧上作为轴向突起延伸。

-沿着进气歧管形成环形区，并且所述环形区本身由所述群组中的旋风器环绕，轴向导管与进气歧管的供应入口的流体密封连接防止空气在此环形区中径向地循环，所述环形区在捕集区的正上方延伸。

-捕集区是由壳体的端壁定界的区。

-壳体含有过滤元件，所述过滤元件例如基于多孔泡沫包括打褶介质以及任选地预滤器。

根据一个特定特征，每个排气管具有：

-管状插入件，所述管状插入件相对于上部凸缘轴向向下突出，其中至少一部分面向进气歧管的其中一个分支的径向口，从而延伸到分离室中；以及

-减速部件，所述减速部件具有在出口方向上变宽的喇叭形状，所述减速部件相对于上部凸缘的径向部分轴向向上突出。

通常，减速部件相对于壳体的端壁在相反方向上定向，例如面向放置于下游区中的壳体中的过滤元件的过滤介质的入口面。

任选地，过滤元件与壳体的轴向出口轴向地间隔开/远离，以便在壳体的盖子的中空部中定界洁净区。

根据一个选项，分离器装置可以任选地进一步包括聚结构件，所述聚结构件在内部布置在通过弯管从下方连接到轴向导管的管状元件内，以便在其进入轴向导管之前和/或在其进入旋风器之前分离出液体。通常，具有聚结器的管状元件水平地延伸，而轴向导管竖直地延伸(就像垂直伸长的旋风器的主体一样)。

在了解过滤元件在内部并入到容纳旋风器群组的壳体内，或否则放置于在壳体出口下游的独立壳体中的情况下，还提出一种与制动灰尘收集线串联安装/安装在制动灰尘收集线下游的空气分离单元，所述分离单元包括根据本发明的制动灰尘和颗粒分离装置且进一步包括配备有过滤介质的至少一个过滤元件。

通常，分离单元的每个过滤元件在壳体内部的下游区中延伸，从而定界：

-与排气管连通的用于使离开旋风器的净化空气循环的中间区；以及

-与出口连通的洁净区。

这产生一种紧凑布置，所述布置在配备有装置的车辆运行的阶段期间，在制动灰尘回收回路中组合多个分离功能。

根据一个特定特征，过滤元件具有穿过的空气流，所述空气流平行于纵轴循环通过过滤介质。

根据另一特定特征，过滤元件具有围绕中空内部空间的环形区的形状，空气流此处穿过所述中空内部空间，所述空气流从包含在中间区中的外围环形区向心地循环，直到包含在洁净区中的中空内部空间。

根据一个选项，分离构件和壳体的端壁在它们之间轴向地定界捕集区，所述捕集区呈壳体的环形下隔室的形式。

作为优选，至少一个过滤元件构成固体颗粒的捕集器，所述固体颗粒比存储在捕集区中的灰尘和颗粒更精细，过滤元件在壳体的上隔室中延伸，轴向地阻挡在壳体组件接合边缘以及盖子的环形端上。接合边缘可以任选地由壳体组件的内部环形肩部组成。

根据一个选项，旋风器群组在壳体的碗状物中内部延伸，而过滤元件完全在碗状物上方延伸，壳体的出口轴向地或径向地位于壳体的可移除顶盖中，顶盖优选地可从碗状物移除，所述碗状物构成直接连接到车辆的固定部分。

通过此布置，可以独立于旋风器群组容易地装配和移除过滤元件，而可能无需专用工具。在优选选项中，可以提供夹子或螺纹来附接盖子。在一个选项中，过滤器被设计为不可拆卸单元，并且过滤器组合件在维护操作期间改变。

通常，过滤介质打褶，从而形成垂直于纵轴或平行于纵轴的折叠线。

任选地，支撑过滤元件的支撑结构形成防错/防呆构件，所述防错/防呆构件被设计且被布置成使得在没有过滤元件的情况下不可以保持盖子关闭(处于锁定状态)，然后没有任何东西对抗盖子的移除。

在一个选项中，第一固定部件从壳体外部不可接入，并且包括可弹性变形的夹子紧固部件或由可弹性变形的夹子紧固部件组成，所述可弹性变形的夹子紧固部件能够在支撑结构的修改定向上从壳体组件松开。

在洁净区中，壳体可以任选地包含涡轮转子，所述涡轮转子能够抽吸经由壳体的入口进入的空气流。

根据一个特定特征，提供形成于排气管与过滤介质的入口面之间的偏转器构件。任选地，偏转器构件包括：

-通道孔，所述通道孔相对于排气管径向地偏移，

-和/或凹形偏转部分，所述凹形偏转部分具有用于使离开排气管的空气流旋转的凹面，所述凹形偏转部分毗邻或面向旋风器的每个排气管。

偏转器构件可以潜在地由横向壁支撑或平行于横向壁延伸，所述横向壁平行于旋风器群组的上部凸缘。

每个偏转器构件可以是具有面向排气管的减速部件(从旋风器分离构件的上部凸缘轴向向上突出的喇叭形部件)的凹面的类型。

根据一个选项，分离的颗粒捕集在壳体中且收集在捕集区中，从旋风器测量的捕集区的高度大于在形成重力排放孔口的上部凸缘与环形端之间测量的旋风器的主体的高度。通常，考虑到一个或多个过滤元件所占据的体积，在旋风器下方的捕集区的高度小于由壳体定界的下游区Z2的高度。

更一般来说，可以有利地获得无污染的制动器总成，包括：

-根据本发明的空气分离单元，

-卡钳支架，

-转子盘，所述转子盘围绕轴线旋转，

-至少两个移动刹车片，所述移动刹车片预期压在转子盘上，以便在由卡钳提供的制动施加力下制动转子盘，所述刹车片包括易于因磨损而释放颗粒的摩擦材料，

-至少部分地布置在卡钳支架附近的收集器装置，所述收集器装置包括：

-至少一个入口，以及

-连接元件，所述连接元件连接到收集器装置的出口并且与空气分离单元的壳体的入口连通。

根据一个选项，收集器装置具有至少部分地布置在卡钳支架附近的抽吸/吸力构件，使得收集器装置的每个入口由形成于每个刹车片附近且由偏转器定界的抽吸区限定。

根据另一方面，提出根据本发明的分离装置在产生制动灰尘和颗粒的车辆或移动设备中的用途，所述分离装置具有以下特定特征：由壳体形成的入口限定插管，连接元件(优选地柔性管)出于连接到制动灰尘收集器装置的目的而固定到所述插管，壳体通过固定构件附接到悬架减震器的支柱。

根据另一方面，提出根据本发明的分离装置在产生制动灰尘和颗粒的车辆或移动设备中的用途，所述分离装置具有以下特定特征：捕集区由分离装置的下部级形成且用于容纳制动灰尘和颗粒以及液滴，这些液滴由旋风器群组围绕轴向导管分离，从而将原始气流向上直接载送到进气歧管中。

装置的旋风器群组允许的固体灰尘/颗粒和水的分离可以是相对粗略的分离，特别是针对最重的灰尘或颗粒，从而允许随后使用过滤级，其中的一个或多个介质将较慢地变成饱和(因为水不是可压缩的流体，并且大尺寸的灰尘保留在捕集区)。

附图说明

本发明的其它特征和优点将参考附图在仅通过非限制性实例的方式给出的多个实施例的以下描述中变得明显，在附图中：

[图1]图1说明根据第一实施例的用于将颗粒与气流分离的装置的纵向截面图，所述装置包含在装置的壳体中的旋风器群组。

[图2]图2是示出图1的装置的设置的实例的分解透视图，其中过滤介质位于旋风器群组与装置的出口之间的壳体内部。

[图3A]图3A是从下方示出透视图，更详细地示出可以用于图1的分离装置中的旋风器群组的纵向截面图，在此实例中，其中旋风器的主体以环形配置分布在进气歧管周围。

[图3B]图3B是示出旋风器群组的凸缘的下侧以及由进气歧管的多个分支形成的旋风器的相应切向入口的截面图。

[图4A]图4A是根据根据本发明的变体实施例的在所述群组中的旋风器下游的过滤布置的纵向截面细节图。

[图4B]图4B是根据根据本发明的另一实施例变体的在所述群组中的旋风器下游的过滤布置的纵向截面细节图。

[图5]图5示出根据本发明的分离装置的顶部，其中过滤组合件包含若干打褶介质，每个打褶介质围封在可渗透空气流的容器中。

[图6]图6是类似于图5的视图，其示出用于在旋风器群组与出口之间产生过滤的另一实施例。

[图7]图7说明图1的分离装置在具有制动灰尘抽吸功能的制动器总成中的用途的实例。

[图8]图8以纵向截面图示意性地说明用于引导离开旋风器群组的出口的相应空气流的引导元件的实施例细节，此引导和/或冲击元件能够从到达上部过滤级的空气流排放灰尘的颗粒。

[图9]图9以纵向截面图示意性地说明在此实例中在旋风器群组的下游将电动抽吸构件并入壳体中的实例。

具体实施方式

下面描述本发明的多个实施例的具体实施方式，并附有实例且参考附图。在各个图式中，相同的附图标记指示相同或相似的元件。

参考图1和7，提供分离装置1，所述分离装置预期分离且收集由制动器总成7的刹车片72a、72b制造的灰尘和颗粒。装置1包括壳体2，所述壳体具有上壁和下壁。

如在图7中清楚地可见，壳体2互换地连接到供应充满制动灰尘的空气的回路的一个或可能多个导管。此回路连接到属于制动器总成7的收集器装置100。在此实例中，收集器装置100具有至少部分地布置在与转子盘D相关联的卡钳支架71附近的抽吸构件，使得收集器装置100的每个入口由形成于与转子盘D接合的每个刹车片72a、72b附近的抽吸区限定。收集器装置100的入口可以由偏转器定界，例如在文献FR 3 046 644中所描述的。

由壳体2形成的入口E可以限定插管C3，连接元件13，在此实例中柔性软管固定到所述插管上以连接到收集器装置100。软管任选地由两个分支13a、13b复制，以便能够收集来自分别与两个刹车片72a、72b相关联的摩擦区的灰尘。

壳体2可以固定到组件，所述组件安装在配备有制动器总成7的车辆或移动设备的底部部分中。在所说明的实例中，壳体2借助于固定构件92(可能借助于螺钉/螺栓)附接到悬架减震器90的支柱91。

如图1的纵向截面图所示，壳体2包括横向外壁P2，所述横向外壁围绕纵轴A从端壁3延伸到壳体2的上壁。在装置1的下端E处，端壁3具有穿过其的形成轴向导管4的管道或类似管道部件。任选地，可以提供开口以允许水在端壁3中的重力流下进行净化。

装置1的壳体2可以具有围绕纵轴A基本上管状的形状，所述纵轴可以是基本上垂直的中心轴。在图式的非限制性实例中，壳体2的端壁3由图2中可见的碗状物2a限定或形成碗状物2a的一部分，所述碗状物通常由金属或塑料制成。在所描绘的实例中，此碗状物2a可以任选地形成固定部分。在这些图1和2的非限制性实例中使用碗状物2a的横向部分的圆柱形设计。

参考图2，壳体2的其余部分相对于此碗状物2a以可拆卸方式固定，以便以流体密封方式关闭碗状物2a的开口O。上壁此处由盖子2c以及任选地中间壳体组件或环形部分2b形成，它们在此实例中通过例如在图4A到4B和5中的螺钉V、V′所说明的旋拧以流体密封方式连接到碗状物2a(直接地或间接地)。碗状物2a可以具有用于使用螺钉固定的环形凸缘B。或者，外螺纹可以设置在盖子2c上以与形成于碗状物2a的侧壁的上端中的内螺纹接合。通过插管在此盖子2c中形成上部开口。更一般来说，可以看出，壳体2具有可以相对于端壁3定位的出口8。仅通过非限制性实例给出具有用于形成此出口8的中心插管的图1中所说明的实例。

在实施例选项中，盖子2c可以具有扁平形状，而不是圆顶形状。此外，出口8可以对应于可以直接形成涡轮的内部通道的开口。借助于实例，碗状物2a或类似壳体组件可以通过电涡轮32、33、34关闭。

图9示意性地说明用于在过滤元件20的下游将涡轮转子33并入到洁净区Z3(所述区通常邻近于出口区)的一个选项。然后，壳体2可以具有足够大的上隔室以将这种类型的功能组件容纳在例如高于固定区23的位置中，以保持过滤元件20的环形边缘固定到壳体2。盖子2c可以有助于通过附接到壳体2的其余部分，同时轴向地阻挡过滤元件2而将过滤元件20保持在适当位置。作为替代方案或另外，在另一选项中，涡轮转子33可以位于过滤级的上游。

在图9中，提供通过呈现的支撑构件SM保持在盖子2c内的电动机32，所述支撑构件固定到盖子2c的组成部分和/或形成为盖子2c的组成部分。纵轴A可以与任选的过滤元件20、电动机32和涡轮转子33相交。旋转轴34为涡轮33提供旋转驱动，所述旋转轴限定平行于纵轴A或与纵轴A重合的旋转轴。此轴杆34可以在内部在壳体2内(例如，完全在壳体2内，在此实例中，通过位于过滤元件20的过滤介质25上方)延伸。区Z3的净化空气可以经由围绕转子33的叶片形成的径向通道36逸出。

无论是否存在涡轮，优选地存在至少一个过滤元件20，以便限定壳体2内部的洁净区Z3。图9的实例示出横向地安装、由壳体2的肩部或凸缘B支撑的过滤元件20。无论是否存在电涡轮机，由于过滤介质25的打褶，过滤元件20的宽度可能大于其高度(其中直径大于其高度)，同时此介质25的入口表面积大于壳体2中横向可用的表面积。

在任何情况下，通过旋风器类型的分离构件5提供颗粒和灰尘与进入流F的主要分离，此分离构件5在壳体2内定界与装置1的入口E连通的上游区Z1以及下游区Z2，在所述下游区中预期用于出口8的净化流可以循环。

因此，参考图1，分离装置1在用于进入充满制动灰尘和颗粒的空气流F的入口E与用于排放净化空气F8的出口8之间具有分离构件5，所述分离构件与端壁3轴向地间隔开并且能够截留通过入口E进入的制动灰尘和颗粒中的至少一些，从而导致此灰尘和这些颗粒PS落入捕集区Z4中。以某种方式设计和布置分离构件5，以使空气流在离心作用下旋转，在这些分离构件5中没有任何移动部分并且没有任何过滤壁(因此简化了这些构件5的设计并且限制压降)。

在此实例中，捕集区Z4由在分离构件5下方延伸的端壁3和侧壁P2的底部定界。由分离构件5定界的下游区Z2完全在壳体中的分离构件5上方延伸，与入口E轴向相对。如果一个或多个过滤元件20存在于下游区Z2中，则应了解，过滤后空气在其中循环的洁净区Z3构成下游区Z2的(通常上部)子区。

现在将更详细地描述分离构件5，所述分离构件细分进入流F并且使用离心作用恢复捕集区Z4中的最密集颗粒。

参考图1、2和3A到3B，分离构件5包括旋风器6群组或由旋风器6群组组成，所述旋风器群组容纳在壳体2中并且能够分离灰尘和颗粒，从而经由重力排放孔口O6去除灰尘和颗粒。旋风器6可以围绕由入口E形成或直接连接到入口E的一个相同共同供应入口10分布。在所说明的实例中，入口E由轴向向下突出的插管C3形成，出口可以任选地形成在壳体2的顶部中并且轴向地从盖子2c开口。分离构件5的入口E和供应入口10可以垂直对准，从而使纵轴A穿过它们。

每个旋风器6包括在向下方向上渐缩的主体15，下端16经由重力排放孔口O6通向由壳体2的下隔室C1定界的捕集区Z4。主体15围绕纵轴A并且围绕群组中的所有旋风器6共用的供应入口10在环形区中分组在一起。提供进气歧管11以将流F分配到各个旋风器6，在附图的非限制性实例中，存在十个旋风器，此数目通常大于六。供应入口10具有管状连接器10a，用于通过将进气歧管11轴向地装配在一起而将这些进气歧管连接到包含入口E的导管4。在一个优选实施例中，形成壳体2的端壁3的导管4和碗状物2a可以制造为单件。

连接群组中的成对相邻主体15的加强壁P可能够形成围绕限定入口E的轴向导管4同心地延伸的管状内部分区。此非穿孔分区延伸到旋风器6群组的环形下端E6。轴向导管4与供应入口10的管状连接器10a(在此实例中，中心连接器)装配在一起，并且以流体密封的方式将与形成此导管4的管道内部相对应的下游区Z1以及在旋风器6群组下方形成的捕集区Z4分离。

通过旋风器6和加强壁P形成连续的管状内部分区可以防止收集在隔室C1底部的非均质混合物朝向环形密封件飞溅(如果在装有装置1的车辆行驶过程中发生颠簸)，从而有助于密封旋风器6群组与壳体2的侧壁P2之间的连接。因此，可以避免密封件过早老化的风险和/或者这为要使用的密封件提供更大的选择范围。应了解，这种设计有利于获得防止原料回流的屏蔽效果，壁P此处与旋风器6的主体15一体形成。

在连接器10a的圆柱形轴承表面F10与装配到轴向导管4的上端的环形密封件J之间也实现环形密封接触，例如在为此目的而设置的凹槽中。在此实例中，轴向导管4形成阳部件，通常在进气歧管11的分支区的轴向连续部中，所述阳部件装配到与进气歧管11一体形成的阴型连接器中。在变体中，轴向导管4还可以形成阴部件，通常在分支区的轴向延伸部中，所述阴部件接合在与进气歧管11一体地形成的阳型管状连接器10a中。

由旋风器6、共同凸缘16和歧管11形成的分离构件5可以制造为两个或三个部分，每个部分模制在塑料材料中。例如，包含属于歧管11的中心部分17的凸缘16可以制造为单件。任选地，所有或一些排气轴/管50也与凸缘16形成为一体。

具体来说，如可以在图3A和3B中看到，每个旋风器6通过设计为11的一个管状分支12的端部(相对于纵轴A的远端)的入口22供应有未处理的空气。分支12在构成进气歧管11的共同供应入口10的管状部分内包含的共同分支点处合并。(部分)净化的空气可以沿着连接到旋风器6群组的顶壁的排气管50经由顶部离开旋风器6的分离室18。此壁可以构成属于群组且用于固定群组的凸缘16。

在图3A和3B中，可以看出，每个主体15包括圆柱形部分15a和基本上圆锥形的会聚部分15b，至少一个入口22切向地安装在圆柱形部分15a上，下环形端15c能够从顶部圆柱形地延伸基本上圆锥形的会聚部分15b的较窄底部以及覆盖圆柱形部分15a的上壁径向元件。因此，由主体15定界的分离室18在向下方向上逐渐变窄。形成于环形端15c中的旋风器6的底部处的孔口O6可以与旋风器6的出气口垂直对齐，所述出口由排气管50中的一个形成。

此处，任选地提供上部凸缘16以允许旋风器6群组安装在壳体2的接纳边沿或边缘B2上。可以制造为单件的上部凸缘16配备有用于使空气在旋风器6的相应排气管50中上升的通道。上部凸缘16还可以在由排气管50环绕的中心部分17中形成拱形的冠部16a，从而形成每个分支12的相应顶部和进气歧管11的分支区(发散区)的顶部。中心部分17形成拱形弧。中心部分17形成进气歧管11的顶部。此处，相应分支12的轮廓基本上是环形区的四分之一，就其在装置1的纵向截面中观察到的轮廓而言。分支12的拱形下部部分形成在与弧的冠部16a基本相同的高度水平上，并且轴向连接圆柱形连接器10a。

分支区例如在中心，以便在至少六个不同方向上(例如，在所说明的图式的情况下在十个不同方向上)离心地分布流。因此，进气歧管11可以形成对应数目的入口22，以离心地输送切向流。

旋风器6的每个排气管50包含管状插入件50a，所述管状插入件相对于上部凸缘16轴向向下突出，其中至少一部分面向进气歧管11的其中一个分支12的径向口12b。径向口12b相对于管状插入件50a的中心轴线向一侧偏移，如图3B中清楚可见(对于围绕每个管状插入件50a的循环路径具有“b”字形状)，以便促进通过分支12进入的空气的旋转方向。这允许由此分支12切向传送的空气流部分在分离室18的入口22处偏转，空气围绕由插入件50a形成的圆柱体或管道旋转，所述插入件(具有离心作用)引导灰尘和固体颗粒抵靠主体15的内表面，使它们落向孔口O6。

在图1和3B中，可以看到旋风器6群组相对于收集在捕集区Z4中的固体杂质PS形成横向屏障BT。旋风器6的密集分布(此处存在十个，而在此分布中没有明显的分离/连续性中断)改进分离的紧凑性与有效性之间的折衷。

在图式的非限制性实例中，上部凸缘16通过相对于捕集区Z4定界下游区Z2来提供流体密封分离。另外，进气歧管11和轴向导管4的管状壁提供上游区Z相对于捕集区Z4的流体密封分离。仅已连续通过以下项的流：

-单个供应入口10(通过入口E进入的所有负载流F被传送到其中)和歧管11的离心式偏转分支12，

-分离室18，以及

-排气管50，

可以穿过凸缘16。

可以注意到，在了解流通过第一偏转效应朝向大量旋风器6，例如十个旋风器6离心地径向分布的情况下，装置1能够限制待处理流的循环路径的长度，同时具有良好的有效性。

碗状物2a的凸缘B形成例如接纳边缘B2。在一个选项中，凸缘16的环形边界16b截留/夹在接纳边缘B2与叠加在碗状物2a上的壳体组件2b之间的两个平坦密封件JP1、JP2(图1中可见)之间。

排气管50可以具有允许以减速效果去除经由分离室18的顶部自然逸出的空气的轮廓。例如，每个排气管50作为上部凸缘16的每一侧上的轴向突起延伸，从而形成具有在出口8的方向上变宽的喇叭形的管状减速部件T。减速部件T突出超过上部凸缘16的基本上平面环形径向部分16r的顶部，并且能够通过略微向内弯曲，例如围绕偏离垂直线20°至50°的轴线X延伸来偏转离开分离室18的空气流，如尤其在图3A中可见。

在采用容纳在壳体2的内部体积中的过滤元件20的实施例中，由减速部件T限定的相应轴线X在壳体2的内部体积内包含的相交中心点处相交。优选的是，当轴向导管4是壳体2的中心导管时，旋风器6关于纵轴A对称。

下文将更详细地描述通常将一个或多个过滤元件20并入到壳体2的内部体积中的方法。

在图1和2的情况下，设计成过滤充满细颗粒的空气流的过滤元件20放置于由十个旋风器6群组形成的旋风器分离器的下游。所述过滤元件能够暂停尚未在捕集区Z4中分离/收集的其余制动颗粒。介质25在此实例中打褶，其中折叠线垂直于纵轴A延伸。此过滤元件20具有穿过其的空气流F2，所述空气流平行于纵轴A循环通过过滤介质25，所述空气流经由面向排气管50的出口的入口面20a进入且经由过滤元件20的出口面20b从此处离开。此处，出口面20b平行于入口面20a延伸。

在外围接触区中获得在位于凸缘16正上方的中间区Z50与由出口面20b轴向定界且与出口8(在此实例中，轴向出口)连通的洁净区Z3之间的环形密封。例如，在用于支撑介质25的凸缘的边缘与侧壁P2的叠加部分之间实现此环形接触。在此实例中，内部接合边缘B3设置在中间组件2b中，并且凸缘边缘的下部面邻接此边缘。当盖子2c固定(在此实例中，旋拧)到中间组件2b时，盖子2c随后覆盖凸缘的此边缘并且可以插入并压缩在两个密封件之间。在图4A、4B、5和6中还说明盖子2c到中间组件2b的这种类型的固定，从而获得过滤元件20(经由凸缘的环形边界)与侧壁P2之间的外围密封。当然，可能使用形成在凸缘上并设计成以流体密封方式接合侧壁P2的内部面的至少一个柔性密封唇，可以通过某一其它方式实现密封。

更一般来说，归因于减速部件T的喇叭形结构，任何类型的过滤元件20在此实例中可以设置在壳体2中，以分离以比进入相应旋风器6的速度低的速度传送的细颗粒。排气管50的口部的组合式总截面面积可以表示形成于插入件50a中的圆柱形通道15a的组合式总横截面积的至少140％。作为优选，排气管50的顶端的扩口允许每个旋风器6的出口通道横截面逐渐增加180％至250％。这导致非常显著地降低在面向排气管50的过滤元件20的入口面20a上在空气流F2中传送的颗粒的速度。

现在参考图4A和4B，至少一个过滤元件20具有包封在可渗透空气流的容器中的类型。这种类型的容器能够形成用于打褶介质25'的刚性支撑结构，在此实例中，所述打褶介质用垂直于纵轴A的折叠线打褶。此过滤元件20具有穿过其的平行于纵轴A循环的空气流F2，如在图1的情况下并且功能上类似。容器的环形凸缘提供用于流体密封的外围附接。

如图5中所说明，可以堆叠容器格式类型的至少两个过滤元件20，每个过滤元件形成外围环形密封件。还可能堆叠形成壳体的一部分的若干中间组件2b。还可以提供过滤元件20的安装环，然后所述环具有简单的外围凸缘，所述外围凸缘可以如在图4A到4B的情况下安装，而不形成壳体2的外部部分。

参考图6，壳体2可以含有过滤元件20，所述过滤元件具有围绕中空内部空间24的环形区的总体形状，从而在其安装位置围绕纵轴A延伸。用于过滤细尘的这种过滤元件具有打褶的过滤介质25"，所述过滤介质可以围绕穿孔的加强圆柱形管定位。介质25″具有穿过其的空气流，所述空气流从包含在中间区Z50中的外围环形区RP向心地循环，直到包含在洁净区Z3中的中空内部空间24。两个轴向凸缘27、28(其中一个是环形上部凸缘28)能够支撑/固定过滤介质25″的相对轴向端。这些凸缘27、28中的一个通常通过抵靠着中间组件2b的环形触点以流体密封方式抵靠着侧壁P2安装，所述中间组件位于盖子2c与形成捕集区Z4且容纳分离构件5的碗状物2a之间。

在此实例中，净化空气F8在其中循环的中空空间24通过上部凸缘28的开口朝向洁净区的其余部分出现，以便朝向壳体2的出口8移除，从而优选地保持纵向向上方向。下部凸缘27可以是盲凸缘，因此允许离开排气管50的空气流在到达区RP之前首先离心地偏转，然后通过介质25″向心地过滤。

在某些实施例中，壳体2具有在排气管50上方的中间内部隔室(在此实例中，在隔室C1与C2之间)，隔室偏转器构件42、44安装在所述中间内部隔室中。图8示出在放置于上隔室中的过滤元件20与分离构件5之间，例如在与盖子2c的接合点处并入偏转器构件42、44的实例。

为了避免残余灰尘被直接抛到过滤元件20的入口面20a上，可以提供遮阳伞形式的壁，所述壁用于将离开排气管50的空气流引导到壳体2的侧壁P2的内部面上。作为变体，此偏转壁可以由充当冲击器的简单平盘组成。更一般来说，可以选择面向上或面向下的凹面，或类似于凸缘16的中心部分17的拱形形状，以形成面向排气管50的出口孔口的偏转壁。

参考图4A，还可以提供在此实例中呈多孔泡沫M块形式的预滤器，所述预滤器固定到过滤元件20。这种类型的预滤器可以避免偏转器构件42、44的使用和/或可以在冲击和/或偏转壁的下游使用。

在图4B的非限制性实例中，采用简单的冲击效应板42，所述冲击效应板在壳体2的内部体积中横向地延伸，从而迫使离开排气管50的空气流进入孔口43，所述孔口相对于沿着来自排气管50的空气流的轴线X的定向朝向外部偏移(或以任何其它方式偏移)。面向旋风器6的板42可以迫使空气流快速地移动远离减速部件T，并因此有助于确保由于在减速部件T的孔口处排放的涡流空气中的残余灰尘而在排气管顶部积聚较少灰尘。这种类型的布置与使用预滤器兼容，如图4A所示。当然，板42可以包含偏移的在孔口43处的第一偏转器构件，所述第一偏转器构件可能由例如与板42间隔开/轴向地间隔开的第二偏转器构件44补充。

参考图8，提供横向组件，所述横向组件并入有在此实例中呈凹形部分44形式的偏转器构件。此组件的目的是使流体旋转，以便排出其余灰尘(径向地)。涉及倒置中心锥体的结构可能有利于补充横向组件并且就在用于接近过滤介质25的入口面20a之前形成最后一个偏转壁。涉及倒置中心锥体的此结构能够加速流体的转速，因此随时间提高分离有效性。

在此情况下，可以仅使用一个组件来形成图8中所示的偏转壁和/或可以省略部分42、43。在不存在壁42的情况下，优选地类似于图8中的孔口43定位排气管50，使得它们与构成偏转器构件的凹形偏转壁44一起工作。此处存在与排气管50一样多的凹形壁，每个凹形壁可能由外壳的一半或四分之一组成。

在操作中，如图1和3B中所说明，装置1在抽吸模式下操作(归因于安装在下游且可以或可以不并入壳体2中的涡轮33、34)，并且负载空气流F经由下部入口E进入壳体2。旋风器6分离存在于流F中的固体颗粒PS，所述固体颗粒然后在捕集区中隔离。如果存在任何液体L，则也将其向上抽吸，以便将液体直接传送到供应入口10(与入口E垂直对齐)并且在径向口12b处在液体离开进气歧管11的分支12时立即受到离心力。分离的此部分仅在下隔室C1中执行。

具有较小粒度的残余灰尘和细颗粒然后通过排气管50与空气一起传送到上隔室C2中并且可以在将过滤级在内部并入到壳体2之前偏转。可以提供插入件，例如以预过滤或避免减速部件T与过滤介质25、25′之间的直接路径。更一般来说，无论用于将过滤级并入上隔室C2的结构如何，由此形成随时间保持有效并且非常适合于处理制动灰尘的空气分离单元。插入件可以是偏转器、泡沫或类似预滤器，或穿孔网。

分离装置1的一个优点是所述分离装置提供有效分离并且在相对紧凑的壳体中将若干分离级分组在一起，所述分离级包含使用多个旋风器6的主要分离。实际上，大于80％的固体制动颗粒(和灰尘)可以通过旋风器6群组分离。使用在此旋风器群组下游的一个或多个过滤元件通过阻止最细颗粒有利地完成分离。

在了解(至少就西方而言)20％的道路交通细颗粒排放来自制动器的情况下，通过通常在一个相同壳体2内组合旋风器6和过滤介质25的分离单元，可以减少道路交通的极细颗粒。

本领域的技术人员应明白，在不脱离所要求的本发明的应用领域的情况下，本发明可以以多个其它特定形式实施。

例如，尽管壳体2已描述为相对于其侧壁P2基本上为圆柱形形状，可以采用其它几何形状。而且，盖子2c可以具有不同形状和/或并入有尚未说明的某些功能，例如通过经由固定突片或具有用于锚定过滤元件20的框架(例如，凸缘28或其它合适的部分)的类似部件支撑过滤元件20。应了解，装置1在并入过滤级的方式方面允许大量多功能性，然后上隔室C2的尺寸可以根据需要而变化。

Claims (16)

1.一种用于分离制动灰尘和颗粒、用于收集由制动器总成(7)的一个或多个刹车片产生的灰尘和颗粒的装置(1)，所述装置(1)包括：

-壳体(2)，所述壳体具有用于进入充满制动灰尘和颗粒的空气流(F)的入口(E)以及用于排放净化空气(F8)的出口(8；36)，所述壳体(2)包括围绕纵轴(A)延伸的管状侧壁(P2)以及端壁(3)，

-分离构件(5)，所述分离构件与所述端壁(3)轴向间隔开以保留通过所述入口(E)进入的至少一些制动灰尘和颗粒，

-捕集区(Z4)，用于捕集通过所述分离构件(5)分离的灰尘和颗粒，以及

-下游区(Z2)，所述下游区通过所述壳体(2)中的分离构件(5)定界，所述下游区(Z2)至少部分地轴向位于所述入口(E)和/或所述捕集区(Z4)的相对端处，

其特征在于，所述分离构件(5)包括旋风器(6)群组，所述旋风器容纳在所述壳体(2)中并且能够分离灰尘和颗粒以及存在于通过所述入口(E)进入的空气流(F)中的水滴，每个旋风器(6)包括在向下方向上渐缩的主体(15)，具有经由重力排放孔口(O6)通向所述捕集区(Z4)的下端(15c)，所述主体(15)界定分离室(18)，所述群组包括：

-轴向供应入口(10)，所述轴向供应入口是所述群组中的旋风器(6)共用的并且配备有用于轴向导管(4)的连接器(10a)，从而允许经由所述入口(E)进入的空气流从下方循环至所述旋风器(6)群组；

-多个排气管(50)，每个排气管从分离室(18)排放空气并且通向所述壳体(2)内的下游区(Z2)；以及

-进气歧管(11)，所述进气歧管具有多个管状分支(12)以分配充满灰尘和颗粒的空气流(F)，从而在所述轴向供应入口(10)与所述旋风器(6)的各个相应分离室(18)之间延伸，每个所述管状分支(12)径向通向对应分离室(18)，所述旋风器(6)的所有主体(15)放置成在所述纵轴(A)与所述侧壁之间(P2)径向远离所述纵轴(A)；

且其中，所述旋风器(6)群组形成以流体密封方式连接到所述轴向导管(4)的横向屏障，所述横向屏障(BT)和所述轴向导管(4)防止非均质液体-固体混合物在所述装置(1)的操作期间朝向所述下游区(Z2)返回。

2.根据权利要求1所述的分离装置(1)，其特征在于，所述群组中的旋风器(6)包括至少六个旋风器，所述装置(1)的入口(E)低于所述重力排放孔口(O6)中任一个的水平面，并且优选地低于所述捕集区(Z4)的低点，

和/或其中所述旋风器(6)以环形配置分布在所述旋风器(6)共用的轴向供应入口(10)周围，每个管状分支(12)径向地通向对应分离室(18)，所有重力排放孔口(O6)通向的捕集区(Z4)由所述壳体(2)的端壁(3)定界，所述捕集区(Z4)以环形配置围绕所述轴向导管(4)延伸，其中径向延伸部从所述轴向导管(4)延伸到所述侧壁(P2)。

3.根据权利要求1或2所述的分离装置(1)，其特征在于，所述旋风器(6)群组形成多旋风器结构单元，所述多旋风器结构单元能作为单件插入所述壳体(2)的内部体积中并且能以流体密封且居中方式装配在所述轴向导管(4)上，所述轴向导管形成为属于所述壳体(2)的碗状物(2a)中的内部轴向突起。

4.根据权利要求1、2或3所述的分离装置(1)，其特征在于，所述分离构件(5)制造为两个部分或三个部分，每个部分模制在塑料材料中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的分离装置(1)，其特征在于，在模制塑料材料中，每个主体(15)选择性地连接到所述进气歧管(11)的分支(12)，从而形成为其组成部分。

6.根据前述权利要求中任一项所述的分离装置(1)，其特征在于，所述旋风器(6)群组包括具有用于固定在所述壳体(2)中的环形固定部分的横向上部凸缘(16)，上部凸缘(16)在每个旋风器(6)的主体(15)的顶部处形成上部径向部分，

并且其中每个排气管(50)在上部凸缘(16)的每一侧上作为轴向突起延伸。

7.根据权利要求6所述的分离装置(1)，其特征在于，每个排气管(50)具有：

-管状插入件(50a)，所述管状插入件相对于所述上部凸缘(16)轴向向下突出，其中至少一部分面向所述进气歧管(11)的其中一个分支(12)的径向口(12b)，从而延伸到分离室(18)中；以及

-减速部件(T)，所述减速部件具有在所述出口(8)的方向上变宽的喇叭形状。

8.一种空气分离单元，所述空气分离单元包括根据前述权利要求中任一项所述的用于分离制动灰尘和颗粒(1)的装置(1)，并且所述空气分离单元进一步包括：

-至少一个过滤元件(20)，所述过滤元件配备有在所述壳体(2)内部在所述下游区(Z2)中延伸的过滤介质(25；25′；25″)，其定界：

-与所述排气管(50)连通的用于使离开所述旋风器(6)的净化空气循环的中间区(Z50)；以及

-与所述出口(8；36)连通的洁净区(Z3)。

9.根据权利要求8所述的空气分离单元，其特征在于，所述过滤元件(20)具有穿过其的空气流，所述空气流平行于所述纵轴(A)循环通过所述过滤介质(25)。

10.根据权利要求8所述的空气分离单元，其特征在于，所述过滤元件(20)具有围绕中空内部空间(24)的环形区的形状，空气流此处穿过所述中空内部空间，所述空气流从包含在所述中间区Z50中的外围环形区向心地循环，直到包含在所述洁净区(Z3)中的中空内部空间(24)。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的空气分离单元，其特征在于，所述壳体在所述洁净区(Z3)中含有涡轮转子(33)，所述涡轮转子能够抽吸经由所述壳体(2)的入口(E)进入的空气流(F)。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的空气分离单元，其包括形成于所述排气管(50)与用于接近所述过滤介质(25)的横向入口面(20a)之间的偏转器构件，所述偏转器构件(42、44)包括：

-通道孔(43)，所述通道孔相对于所述排气管(50)径向地偏移，

-和/或凹形偏转部分(44)，所述凹形偏转部分具有用于使离开排气管的空气流旋转的凹面，所述凹形偏转部分(44)毗邻或面向所述旋风器(6)的每个排气管(50)。

13.一种无污染的制动器总成(7)，其包括：

-根据权利要求8至12中任一项所述的空气分离单元，

-卡钳支架(71)，

-转子盘(D)，所述转子盘围绕轴线(Y)旋转，

-至少两个移动刹车片(72a、72b)，所述移动刹车片预期压在所述转子盘(D)上，以便在由卡钳提供的制动施加力下制动所述转子盘，所述刹车片(72a、72b)包括易于因磨损而释放颗粒的摩擦材料，

-至少部分地布置在所述卡钳支架(71)附近的收集器装置(100)，所述收集器装置(100)包括：

-至少一个入口，以及

-连接元件(13)，所述连接元件连接到所述收集器装置(100)的出口并且与所述空气分离单元的壳体(2)的入口(E)连通。

14.根据权利要求13所述的制动器总成，其特征在于，所述收集器装置(100)具有至少部分地布置在所述卡钳支架(71)附近的抽吸构件，使得所述收集器装置(100)的每个入口由形成于每个刹车片(72a、72b)附近且由偏转器定界的抽吸区限定。

15.一种根据权利要求1至7中任一项所述的分离装置(1)在产生制动灰尘和颗粒的车辆或移动设备中的用途，其特征在于，由所述壳体(2)形成的入口(E)限定插管(C3)，连接元件(13)，优选地柔性软管出于连接到制动灰尘收集器装置(100)的目的而固定到所述插管，所述壳体(2)通过固定构件(92)附接到悬架减震器(90)的支柱(91)。

16.一种根据权利要求1至7中任一项所述的过滤装置(1)在产生制动灰尘和颗粒的车辆或移动设备中的用途，其特征在于，所述捕集区(Z4)由所述分离装置(1)的下部级形成且用于容纳所述制动灰尘和颗粒以及液滴，这些液滴由所述旋风器(6)群组围绕轴向导管(4)分离，从而将原始气流向上直接载送到所述进气歧管(11)中。

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