SE0950165A1

SE0950165A1 - Device for filtration and drying of air

Info

Publication number: SE0950165A1
Application number: SE0950165A
Authority: SE
Inventors: Jenny Edberg; Roberth Harju
Original assignee: Scania Cv Abp
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2010-09-19
Also published as: SE533557C2

Description

15 20 25 30 35 punkter som måste åtgärdas vilket innebär att tiden på verkstaden förlängs. Flera olika filterenheter medför dessutom att mera plats åtgår i fordonet. På grund av platsbristen finns en strävan att packa komponenterna tätare. 15 20 25 30 35 points that must be remedied, which means that the time in the workshop is extended. Several different filter units also mean that more space is needed in the vehicle. Due to the lack of space, there is an effort to pack the components more tightly.

Det finns alltså behov av en filteranordning som kombinerar olika filterfunktioner, och som är platssparande och lätta att byta vid behov.There is thus a need for a filter device that combines different filter functions, and which is space-saving and easy to change when needed.

Några filtersystem som har olika filterfunktioner är sedan tidigare kända.Some filter systems that have different filter functions are already known.

DEl9720580 beskriver exempelvis ett kupeventilationssystem som renar och torkar luft. Ett filter, en absorbent, är anordnat for att binda fukten i den inkommande luften. Filtret torkas, regenereras, med regelbundna intervall, genom att en uppvärmd luftström får passera genom filtret och som sedan ventileras ut. Luftströmmen genom filtret åstadkoms med hjälp av en fläkt och uppvärmningen åstadkommes med värmeslingor. Den uppvärmda luftströmmen ökar luftens förmåga att upptaga fukt. Tryck- skillnaderna som man arbetar med vid filtreringen och regene- reringen är små varför en kombination av fläktstyrd luftström och en uppvärmning av luften krävs för att systemet skall fungera.DEl9720580 describes, for example, a cabin ventilation system that cleans and dries air. A filter, an absorbent, is provided to trap the moisture in the incoming air. The filter is dried, regenerated, at regular intervals, by allowing a heated stream of air to pass through the filter and which is then vented out. The air flow through the filter is effected by means of a fan and the heating is effected with heating coils. The heated air flow increases the air's ability to absorb moisture. The pressure differences that are worked with during filtration and regeneration are small, which is why a combination of fan-controlled air flow and heating of the air is required for the system to work.

Känd teknik påvisar inte någon filteranordning som behandlar luft för olika ändamål i fordonet, som tar liten plats och som på ett kostnadseffektivt regenererar torkmedlet.Prior art does not detect any filter device which treats air for various purposes in the vehicle, which takes up little space and which regenerates the desiccant in a cost-effective manner.

SAMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med uppfinningen är att lösa ovan nämnda problem och att påvisa en anordning av inledningsvis angivet slag som ger en kostnadseffektiv rening av luft som används av flera olika förbrukare i ett fordon. 10 15 20 25 30 35 Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att en kombinerad anordning skall ta mindre plats an motsvarande separata enheter.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the invention is to solve the above-mentioned problems and to demonstrate a device of the kind initially indicated which provides a cost-effective purification of air used by several different consumers in a vehicle. A further object of the invention is that a combined device should take up less space than corresponding separate units.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att torkfiltret skall kunna kylas effektivare och därmed öka sin torknings- kapacitet.A further object of the invention is that the drying filter should be able to be cooled more efficiently and thereby increase its drying capacity.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att okomprimerad luft av högst atmosfärstryck, skall kunna användas för kostnadseffektiv regenereringen av torkfiltret.A further object of the invention is that uncompressed air of the highest atmospheric pressure can be used for cost-effective regeneration of the drying filter.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att regenereringen av torkfiltret skall underlättas genom att en i fordonet be- fintlig undertryckskälla åstadkommer luftens flöde genom tork- filtret och dess torkmedel.A further object of the invention is that the regeneration of the drying filter shall be facilitated by a source of negative pressure present in the vehicle providing the flow of air through the drying filter and its drying means.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att antalet servicepunkter i fordonet skall kunna reduceras och att filtren skall vara enklare att byta vid service.A further object of the invention is that the number of service points in the vehicle should be able to be reduced and that the filters should be easier to change during service.

Ett ytterligare ändamål är att filterfunktionen enligt uppfinningen skall medföra kostnadsfördelar.A further object is that the filter function according to the invention should entail cost advantages.

Dessa och ytterligare ändamål och fördelar uppnås enligt uppfinningen genom en anordning enligt särdragen angivna i patentkravet l.These and further objects and advantages are achieved according to the invention by a device according to the features set forth in claim 1.

Enligt uppfinningen kombineras filterfunktionerna på sådant sätt att strömmen av filtrerad luft från luftfiltret passerar och kyler torkfiltret. Torkfiltret är företrädesvis placerat så att det kan utnyttja det undertryck som uppstår vid motorns insug, när motorn arbetar, för att skapa ett flöde av luft genom torkfiltrets torkmedel vid regenerering så att fukt och vatten i torkfiltret fälls ut och följer med luften ut. Detta ger en mer kostnadseffektiv regenerering av torkfiltret. 10 15 20 25 30 35 Ytterligare särdrag och fördelar med uppfinningen framgår av den följande mer detaljerade beskrivningen av uppfinningen samt av bifogade ritningar och övriga patentkrav.According to the invention, the filter functions are combined in such a way that the flow of filtered air from the air filter passes and cools the drying filter. The dryer filter is preferably positioned so that it can utilize the negative pressure that arises during the engine suction, when the engine is operating, to create a flow of air through the dryer filter's desiccant during regeneration so that moisture and water in the dryer filter precipitates and follows the air out. This provides a more cost-effective regeneration of the dryer filter. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following more detailed description of the invention and from the accompanying drawings and other claims.

KORTFATTAD RITNINGSFÖRTECKNING Uppfinningen beskrivs närmare nedan, i några föredragna utföringsexempel, med ledning av bifogade ritning.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is described in more detail below, in some preferred embodiments, with reference to the accompanying drawing.

Figur 1 visar schematiskt och i genomskärning en uppfinnings- enlig anordning för filtrering och torkning av luft.Figure 1 shows diagrammatically and in section a device according to the invention for filtering and drying air.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Figur l visar alltså schematiskt och huvudsakligen i genom- skärning en uppfinningsenlig anordning 1 för filtrering av luft till fordonets förbränningsmotor och för rening och torkning av luft till fordonets tryckluftsystem.DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS Figure 1 thus shows diagrammatically and mainly in section a device 1 according to the invention for filtering air to the vehicle's internal combustion engine and for purifying and drying air for the vehicle's compressed air system.

En förbränningsmotor till ett tungt fordon förbrukar stora mängder luft, i storleksordningen 5.000-10.000 liter per minut, som behöver renas från partiklar. Vanligen används ett cylinderformat utbytbart luftfilter 2 vars ena gavel 3 ansluts via ett till en rörledning 4, som leder till motorns insug, därför avsett fäste 5, och motstäende gavel förseglas med ett lock 6. Luftfiltrets 2 luftgenomsläppliga yta utgörs vanligen av ett filtermaterial 7 som t.ex. ytförstorats genom veckning.An internal combustion engine for a heavy vehicle consumes large amounts of air, in the order of 5,000-10,000 liters per minute, which need to be purified from particles. Usually a cylindrical replaceable air filter 2 is used, one end 3 of which is connected via a pipe 4, which leads to the engine intake, therefore intended bracket 5, and opposite end is sealed with a lid 6. The air-permeable surface of the air filter 2 is usually a filter material 7 which for example surface enlarged by folding.

Ett tungt fordon är ofta försett med ett tryckluftssystem för drivning av mekaniska funktioner i fordonet, säsom broms- system, fordonsfjädring, hyttfjädring etc och omfattar vanligen en kompressor som drivs av fordonets motor och som komprimerar omgivande luft av atmosfärstryck till exempelvis 12-15 bars tryck. Den komprimerade luften lagras i en eller flera lagringstankar för senare användning. Ett torkfilter 8 är anordnat att rena och torka den komprimerade luften och är vanligen flödesmässigt placerat mellan kompressorn och 10 15 20 25 30 35 lagringstanken/förbrukarna. Torkfiltret 8 regenereras med regelbundna intervaller.A heavy vehicle is often equipped with a compressed air system for driving mechanical functions in the vehicle, such as brake system, vehicle suspension, cab suspension, etc. and usually comprises a compressor driven by the vehicle's engine and which compresses ambient air of atmospheric pressure to, for example, 12-15 bar pressure . The compressed air is stored in one or more storage tanks for later use. A drying filter 8 is arranged to clean and dry the compressed air and is usually flow-wise placed between the compressor and the storage tank / consumers. The dryer filter 8 is regenerated at regular intervals.

Enligt uppfinningen placeras torkfiltret 8 i eller vid luft- filtret 2 på sådant satt att strömmen av luft som passerat in genom luftfiltrets 2 filtermaterial 7, bringas att passerar och kyla torkfiltret 8, dvs torkfiltret 8 placeras företrädesvis i luftfiltrets inre utrymme 9 nära dess ena gavel. Det är naturligtvis också möjligt att placera torkfiltret 8 helt eller delvis utanför luftfiltret inre utrymme 9 men fortfarande på sådant sätt att det är anordnat i luftströmmen som passerat in genom luftfiltret 2. På detta sätt sparas plats i fordonet samtidigt som en effektivare kylning av torkfiltret 8 uppnås. Dessutom kan båda filtren 2,8 lätt bytas vid service då de är anordnade på en och samma plats i fordonet, dvs de befinner sig vid en och samma servicepunkt.According to the invention, the drying filter 8 is placed in or near the air filter 2 in such a way that the flow of air which has passed through the filter material 7 of the air filter 2 is caused to pass and cool the drying filter 8, i.e. the drying filter 8 is preferably placed in the inner space 9 near its one end . It is of course also possible to place the dryer filter 8 completely or partially outside the inner space 9 of the air filter but still in such a way that it is arranged in the air stream which has passed through the air filter 2. In this way space is saved in the vehicle while more efficient cooling of the dryer filter 8 achieved. In addition, both filters 2.8 can be easily replaced during service as they are arranged in one and the same place in the vehicle, ie they are located at one and the same service point.

Det är härigenom också möjligt att integrera luftfiltret 2 och torkfiltret 8 med varandra så att de bildar en sammanbyggd luftfilterenhet 10. Torkfiltrets hölje 11 är därmed försett med en fästram 12 som håller torkfiltret 8 på plats och före- trädesvis centrerat i luftfiltret 2, företrädesvis i dess inre Fästramen 12 kan vara utformad med flänsar 13 för Luftfilterenheten utrymme 9. att underlätta kylningen av torkfiltret 8. 10 är anordnad lätt demonterbar via ett fäste 5 till vilket är anslutet en första rörledning 15 för inkommande komprimerad luft från kompressorn, en andra rörledning 16 för utgående torkad komprimerad luft som leds till en lagringstank samt en tredje rörledning 17 för avluftning, av tork- filtrets torkmedel 18. regenerering, Den andra rörledningen 16 kan också kopplas så att den, från torkfiltret 8, istället för utgående komprimerad luft kan tillföra luft av atmosfärstryck, eller lägre tryck, till torkfiltret 8 och dess torkmedel 18 under regenereringsfasen.It is hereby also possible to integrate the air filter 2 and the drying filter 8 with each other so that they form an integrated air filter unit 10. The housing 11 of the drying filter is thus provided with a fastening frame 12 which holds the drying filter 8 in place and preferably centered in the air filter 2, preferably in its inner mounting frame 12 may be formed with flanges 13 for the air filter unit space 9. to facilitate the cooling of the drying filter 8. 10 is arranged easily demountable via a bracket 5 to which is connected a first pipeline 15 for incoming compressed air from the compressor, a second pipeline 16 for outgoing dried compressed air which is led to a storage tank and a third pipeline 17 for deaeration, of the drying filter's desiccant 18. regeneration, The second pipeline 16 can also be connected so that it, from the drying filter 8, instead of outgoing compressed air can supply air of atmospheric pressure, or lower pressure, to the drying filter 8 and its desiccant 18 during the regeneration phase.

En första tätning 19 i form av en o-ring av gummi, som i storlek väsentligen motsvarar den cylindriska formen av luftfilterenhetens 10 ena gavel, är anordnad mellan fästet 5 10 15 20 25 30 35 och luftfilterenheten 10. Tätningen 19 är företrädesvis anbringad på luftfilterenheten 10 och byts således samtidigt som luftfilterenheten 10 för att alltid säkerställa att en god tätning uppnås. En andra tätning 20 är anordnad mellan fästet 5 och torkfiltret 8 för att säkerställa en tillräcklig god tätning för den komprimerade luft som befinner sig i torkfiltret 8.A first seal 19 in the form of a rubber o-ring, which in size substantially corresponds to the cylindrical shape of one end of the air filter unit 10, is arranged between the bracket 5 and the air filter unit 10. The seal 19 is preferably mounted on the air filter unit. 10 and is thus replaced at the same time as the air filter unit 10 in order to always ensure that a good seal is achieved. A second seal 20 is arranged between the bracket 5 and the drying filter 8 to ensure a sufficiently good seal for the compressed air present in the drying filter 8.

Luftfilterenheten 10 anbringas tätande mot fästet 5 exempelvis genom att den gängas fast i en gängänslutning 21 centralt anordnad i fästet 5. Gänganslutningen 21 kan vara utformad som en gängförsedd tapp 22. En mot denna passande del (ej visad) med motsvarande invändig gänga är anordnad i luftfilterenheten 10, och lämpligen i torkfiltret 8. Hela luftfilterenheten 10 skruvas alltså fast mot fästet 5 vid montering och demontering.The air filter unit 10 is applied sealingly to the bracket 5, for example by threading it in a threaded connection 21 centrally arranged in the bracket 5. The threaded connection 21 can be formed as a threaded pin 22. A fitting part (not shown) with a corresponding internal thread is arranged in the air filter unit 10, and preferably in the drying filter 8. The entire air filter unit 10 is thus screwed to the bracket 5 during assembly and disassembly.

Det är naturligtvis också möjligt att ansluta luftfilter- enheten 10 på annat sätt mot fästet 5, exempelvis via snäpplås placerade vid luftfilterenhetens 10 yttre kant.Of course, it is also possible to connect the air filter unit 10 in another way to the bracket 5, for example via snap locks located at the outer edge of the air filter unit 10.

När fordonets motor startas börjar kompressorn arbeta och leverera komprimerad luft via den första rörledningen 15 till torkfiltret 8. Temperaturen på denna luft ökar vid kompri- mering och kan uppgå till drygt l00 grader Celsius då den lämnar kompressorn och håller uppskattningsvis 60-80 grader Celsius i torkfiltret 8 som alltså i sin tur värms upp. När den komprimerade och med fukt mättade luften når in i tork- filtret 8, kalla hölje 11, rinner ned och lagras tillfälligt i därför avsedda håligheter i fästet 5, och strömmar utefter torkfiltrets 8 förhållandevis kondenserar en del fukt till vatten. Vattnet tills nästa regenereringsfas av torkfiltret 8 påbörjas. Luften passerar vidare torkmedlet 18 där återstående fukt tas upp.When the vehicle's engine is started, the compressor starts working and delivers compressed air via the first pipeline 15 to the drying filter 8. The temperature of this air increases during compression and can amount to just over 100 degrees Celsius when it leaves the compressor and is estimated at 60-80 degrees Celsius in the drying filter 8, which in turn is heated. When the compressed and moisture-saturated air reaches the drying filter 8, cold casing 11, flows down and is stored temporarily in designated cavities in the bracket 5, and flows along the drying filter 8 relatively condensing some moisture to water. The water until the next regeneration phase of the drying filter 8 begins. The air further passes the desiccant 18 where the remaining moisture is taken up.

Den luft som passerar in genom luftfilterenheten 10, på grund av det undertryck som skapas av motorn vid drift, torkfiltrets hölje 11, passerar och de eventuella kylflänsar 13 som är anordnade vid höljet 11, och kyler på detta sätt effektivt 10 15 20 25 30 35 höljet 11. Härigenom förbättras torkfiltrets 8 kapacitet att torka den komprimerade luften.The air which passes in through the air filter unit 10, due to the negative pressure created by the engine during operation, the drying filter housing 11, passes and the possible cooling flanges 13 which are arranged at the housing 11, and in this way cools efficiently. the casing 11. This improves the capacity of the drying filter 8 to dry the compressed air.

När en viss mängd luft komprimerats och passerat torkfiltret 8 blir torkmedlet 18 mättat av fukt och måste regenereras. När detta skall ske kan beräknas exempelvis utifrån motorns varv- talssignal. En ventil kan då öppna den tredje rörledningen 17 och ansluta torkmedlet 18 mot det undertryck som existerar i rörledningen 4 samtidigt som kompressorn stängs av. Samtidigt öppnas och ansluts torkmedlets 18 andra sida via den andra rörledningen 16 till atmosfärstryck. Eftersom motorn åstad- kommer ett undertryck i rörledningen 4 och i luftfiltrets inre utrymme 9 av ca -0,5 bar eller lägre kommer omgivningsluft nu och vidare ut i Luftflödet genom torkmedlet 18 att passera genom torkmedlet 18, 4 till motorn, rörledningen och in i motorn. säkerställer att fukten och vattnet förångas och följer med luften ut ur torkfiltret 8. Uppfinning utnyttjar alltså en sänkning av lufttrycket över torkmedlet 18 så att omgivnings- luft kan sugas genom torkmedlet 18 varvid fukten avges.When a certain amount of air has been compressed and passed the drying filter 8, the drying agent 18 becomes saturated with moisture and must be regenerated. When this is to take place can be calculated, for example, on the basis of the engine speed signal. A valve can then open the third pipeline 17 and connect the desiccant 18 to the negative pressure existing in the pipeline 4 at the same time as the compressor is switched off. At the same time, the other side of the desiccant 18 is opened and connected via the second pipeline 16 to atmospheric pressure. Since the engine creates a negative pressure in the pipeline 4 and in the inner space 9 of the air filter of about -0.5 bar or lower, ambient air will now and further out into the air flow through the desiccant 18 pass through the desiccant 18, 4 to the engine, pipeline and into the engine. ensures that the moisture and water are evaporated and follows the air out of the drying filter 8. The invention thus utilizes a lowering of the air pressure over the drying agent 18 so that ambient air can be sucked through the drying agent 18, whereby the moisture is released.

En anordning 1 och/eller en filterenhet 10 enligt uppfinningen innebär alltså en rad fördelar. Plats sparas i fordonet genom att det annars tomma utrymmet i luftfiltret 2 utnyttjas. En utökad kylning uppnås av torkfiltret 8, vilket ger en effek- tivitetshöjning vad gäller torkning av luft, genom att luften som strömmar från luftfiltret 2 via rörledningen 4 och in i motorn passerar torkfiltret 8. Närheten till en existerande undertryckskälla, dvs till det undertryck som skapas av motorns insug i luftfiltret 2 och rörledningen 4, gör det enklare och mer kostnadseffektivt att regenerera torkfiltret.A device 1 and / or a filter unit 10 according to the invention thus entails a number of advantages. Space is saved in the vehicle by using the otherwise empty space in the air filter 2. An increased cooling is achieved by the drying filter 8, which gives an increase in efficiency in drying air, by the air flowing from the air filter 2 via the pipeline 4 and into the engine passing the drying filter 8. The proximity to an existing source of negative pressure, ie to the negative pressure created by the engine's intake in the air filter 2 and the pipeline 4, makes it easier and more cost-effective to regenerate the drying filter.

Härigenom sjunker fordonets bränsleförbrukning. Genom att flera filter 2, 8 kombineras i en enda filterenhet 10, eller placeras nära varandra i fordonet, uppnås färre servicepunkter som gör fordonet enklare och snabbare att underhålla. Genom att kombinera flera funktioner i en och samma enhet uppnås också kostnadsfördelar vid t.ex. tillverkning.This reduces the vehicle's fuel consumption. By combining several filters 2, 8 in a single filter unit 10, or placing them close to each other in the vehicle, fewer service points are achieved which make the vehicle easier and faster to maintain. By combining several functions in one and the same unit, cost advantages are also achieved in e.g. manufacturing.

Beskrivningen ovan är i första hand avsedd att underlätta förståelsen för uppfinningen. Uppfinningen är naturligtvis 10 inte begränsad till exemplen i beskrivningen utan även andra utföringsformer av uppfinningen ar möjliga och tänkbara inom ramen för uppfinningstanken och efterföljande patentkravs skyddsomfäng.The above description is primarily intended to facilitate the understanding of the invention. The invention is of course not limited to the examples in the description but also other embodiments of the invention are possible and conceivable within the scope of the inventive idea and the scope of protection of the following claims.

Sålunda ar det också tänkbart att torkfiltret 8 istället för att vara placerat i luftfiltrets inre utrymme 9 kan vara placerat i rörledningen 4 men fortfarande i strömmen av luft som passerar frän luftfiltret 2 till motorns insug.Thus, it is also conceivable that the drying filter 8 instead of being located in the inner space 9 of the air filter may be located in the pipeline 4 but still in the flow of air passing from the air filter 2 to the engine intake.

Claims

10 15 20 25 30 35 PATENT REQUIREMENTS

An apparatus for purifying air in a vehicle comprising an air filter (2) and a drying filter (8), provided with a housing (11), and wherein the air filter (2) is arranged to filter the air to the vehicle's internal combustion engine and the drying filter ( 8) is arranged to clean and dry the air to the vehicle's compressed air system, characterized by, - that the drying filter (8) in such a way that the flow of filtered air from the air filter (8) - is arranged in or near the air filter (2) (2) passes and cools the drying filter

Device according to Claim 1, characterized in that the air filter (2) and the drying filter (8) (10). are integrated in a common and integrated filter unit

Device according to claim 1 or 2, characterized in that - the drying filter (8) is arranged that during regeneration existing in the air filter (2) between the air filter is connected to the negative pressure, internal space (9) or in the pipeline (4) (2 ) and the engine of the vehicle, to generate a flow of air through the drying filter (8) and the drying means (18) arranged therein.

Device according to Claim 2 or 3, characterized in that (10) - the assembled filter unit is fastened to the vehicle by means of a threaded connection (21).

Device according to claim 4, characterized in that (21) - that the threaded connection can be formed with a threaded pin (22).

Device according to Claim 5, characterized in that the drying filter (8) engages (10) with the assembled filter unit during assembly (10). - that the gaited pin

Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that - cooling fins (13) for cooling the housing of the drying filter are arranged at the drying filter (8) (11).

Device according to claim 7, characterized by, (13) connecting the drying filter - that the cooling flanges (12) simultaneously form part of the fixed frame (8) of the drying filter (8) with the air filter (2).