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技术支持

延长干燥器寿命 瀚德油水分离器解读

来源:湖北大力专用汽车制造有限公司  发布日期:2014/11/28  查看次数:

随着国内汽车行业的发展进步,车辆安全性受到社会越来越多的关注。从国家层面,继发布乘用车制动系统标准之后,2014年10月10日,国家标准化管理委员会发布了GB12676-2014《商用车和挂车制动系统技术要求及试验方法》,从法律法规角度,为汽车行业从业人员设计车辆制动系统框出了总纲。

众所周知,目前国内商用车领域,制动系统绝大多数为气压式制动系统。不管是纯电动车应用的单独的空压机系统,还是常规车辆的空压机系统,在工作过程中,不可避免地、或多或少地将油水混合物及杂质带入后续的制动系统;特别是使用常规内燃发动机的车辆,其工作过程中会将部分发动机的油污带入后续管路中。

过多的油水混合物及杂质,会造成制动系统零部件漏气或卡滞、管路锈蚀堵塞,导致零部件工作异常,影响制动系统性能并可能导致车辆安全问题。制动系统的良好性能,是靠制动系统的每个部件来保证的。任何一个部件失效或工作异常,都可能大大降低制动系统的性能,导致车辆制动安全隐患。

为制动系统提供清洁的压缩空气,能有效地保证制动系统零部件正常工作。目前市场上制动系统配置的干燥器,可以过滤压缩空气中的水气,但对油雾的分离几乎没有效果,再加上国内商用车的应用环境并不规范,干燥器维护较少,干燥罐长时间不更换很容易造成油水混合物及杂质流入后续系统,导致制动零部件的异常。基于这种现状,油水分离器作为高效的油水混合物及杂质分离过滤装置,逐渐广泛地应用于国内商用车上。

●  油水分离器功能

油水分离器,也称冷凝器,有的主机厂叫“压缩空气油水分离器”。油水分离器是保证制动系统压缩空气清洁的第一道防线,在极端的使用工况下,系统中的油水混合物及杂质会严重影响制动系统的性能和零部件的寿命。油水分离器一般安装在空气压缩机和空气干燥器之间,在其长期的使用过程中,只需要很少的维护。

在正确匹配的情况下,油水分离器可以过滤(分离)出高达90%的油水混合物及杂质,干燥器干燥筒维护周期(或寿命)可以至少延长3倍以上。油水分离器和干燥器合理匹配,可以给制动系统提供清洁的压缩空气,从而保证制动系统的性能稳定可靠。

●  油水分离器工作原理

1989年,HALDEX第一款电控式油水分离器问世(图1 左图)。2010年,HALDEX又推出了气控式油水分离器(图1 右图)。前者成熟稳定,后者结构简约、性价比高,目前这两种油水分离器在国内应用都比较广泛,前者主要用于客车,而后者主要用于卡车。

图1  电控、气控油水分离器

油水分离器由上、下两部分组成,上体部分主要负责油水混合物及杂质的分离;下体部分主要负责将油水混合物及杂质排出油水分离器。下体部分为电控式自动放水阀或气控式自动放水阀。

油水分离器的工作原理如图2所示,压缩空气由侧面的进气口流入螺旋管道。在油水分离器内部,压缩空气在一个向下的螺旋空间内流动,并在离心力作用下将油水混合物及杂质留在导流板上,压缩空气在流到螺旋轨道的底部后,会从一个竖直向上的通道并经顶端的出气口流出。同时,凝结在导流板上的油水混合物及杂质在重力的作用下会沿着向下的螺旋管流入底部收集器中。

图2  油水分离器

对于电控式油水分离器,其下部为电控自动放水阀。当排水阀通电激活后,底部收集器中的油水混合物及杂质将被排出。电控自动放水阀一般通过定时继电器或制动灯取电控制。对于气控式油水分离器,其下部为气控自动放水阀,如图3所示。

图3 气控自动放水阀

当油水分离器处于向制动系统增压供气时,图(a), 油水分离器(p1)处气压增加,从而打开进气阀膜片, 压缩空气将通过进气阀门并被储存在油水分离器收集腔 (p2)中,直到膜片两边恢复到压力平衡,此时进气阀门膜片将关闭。

当空气干燥器的卸荷阀打开后,将使空压机到干燥器之间的气压降低,排气阀膜片打开,如图(b),油水混合物及杂质通过排气阀排入大气或流入外置收集筒中,当油水分离器收集器(p2)中的压力降低到一定水平后,膜片关闭。

●  油水分离器匹配要求

油水分离器的安装支架必须有足够的强度,避免由于车辆震动造成管路连接和阀体的损坏。油水分离器需要安装在一个有足够空间进行安装服务和便于进行周期检查并且通风的地方。而且需要远离车轮位置,避免由于轮胎引起的飞溅物污染阀体,避免由于外界给车辆的小的破坏而造成的油水分离器(包括支架、管线、接头)的损坏。

油水分离器和自动放水阀的排污口必须竖直向下安装,倾斜角度不大于15°。周围热源须相对较小,环境温度-40℃ ~+80℃为宜。安装位置应尽量靠近空气干燥器,以达到最优的分离排污效果。

为了防止水分的聚集,从空压机到油水分离器的管路走势需要有一定连续的斜坡,而且不同管路之间的连接处接口内径不得小于连接管内径的1/2 。否则,就需要从空压机出口处的连接管竖直向上延伸一段高度,这样就可以形成一个到油水分离器的斜坡。

从油水分离器到干燥器同样需要这样一个倾斜的坡度。需要通过对空压机到油水分离器连接管的材料、长度、尺寸的设计与选择,使到达油水分离器的压缩空气温度介于5℃ - 65℃范围内。应避免过低的进气温度,这可能会导致在寒冷的环境下冷凝水在管路或油水分离器进气口处结冰;同时也应应避免过高的进气温度,这可能会损坏油水分离器或自动放水阀的密封元件,降低油水分离器的分离排污效果。

空压机管路不能对内部气流的流动造成过大的阻碍,因为它们会增加管路结冰的可能。同时,应尽量避免使用90° 的弯接头。

主要技术参数

●  油水分离器的维护保养

油水分离器定期保养间隔主要根据油水分离器的工作使用环境而定。如果在车辆试车或行使过中发现产品工作不正常,需要立即进行必要的检查与维修。拆开保养后,需要检查产品功能是否正常和有无漏气。如在实际使用过程中发现建议保养周期过长或过短,用户可以根据自己的实际情况进行调整。

一般建议的保养周期如下:城市公交:1 年或5 万公里;市内公交和卡车:1~2 年。

对于结碳或油污造成的漏气等,油水分离器的铝制壳体内部需要定期清洗,其他部件可以根据实际情况进行清洗或更换;自动放水阀的过滤筛、阀芯、O 型密封圈、垫圈,这些部件需要根据情况进行清洗或更换。

●  油水分离器的常见故障

在油水分离器的售后市场,主要的故障模式是排气口漏气。主要是由于长期缺少维护保养,油水混合物及杂质堆积过多,造成自动放水阀阀芯(电控式)、排气膜片(气控式)及密封件磨损导致漏气;或者是冬季时,油水混合物及杂质堆积物结冰,阀芯或排气膜片卡滞,导致漏气。

对于缺少维护保养的情况,用户须根据安装要求及时维护保养。正确的匹配和使用,以及合理的维护是保证油水分离器正常工作的根本。

对于冬季结冰出现的故障,主要集中在国内中北部地区电控式油水分离器的应用市场。笔者建议,冬季来临前对车辆油水分离器做一次维护保养,清除可能堆积的油水混合物及杂质。同时可采用下述方法,有利于避免冬季结冰导致的漏气问题。

采用加热器对油水分离器自动放水阀进行加热。一般有两种设计,采用自动放水阀本体线圈和额外线圈进行加热。笔者并不推荐额外的线圈加热,其结构复杂并且存在过热导致烧线的安全隐患。经过测试,通过给本体线圈持续供电,线圈作为发热体来加热,本身可承受室温(20℃)条件下连续加热72小时;线圈功率在12~15瓦,在-40℃环境温度下模拟车辆空压机打气工况,6分钟内可以将自动放水阀加热到0℃以上,可以满足终端客户的使用要求。

采用时间继电器对自动放水阀进行间隔排污控制。电控式油水分离器一般设定为采用刹车信号,每次刹车时进行排污一次。对于制动次数较少的长途卡客车,长时间不制动可能导致堆积的油水混合物及杂质过多,造成结冰漏气。采用时间继电器控制的方案,可以有效地增加排气次数,达到排净油水混合物和杂质的目的,避免结冰漏气。

●  总结

市场上空压机产品品质参差不齐,存在窜油量大的问题,在匹配油水分离器前,干燥器高额索赔的问题在国内各大主机厂普遍存在。这种情况也从侧面印证了制动系统零部件极有可能工作在含有油水混合物及杂质的劣环境中,车辆制动安全存在一定隐患。欧洲市场,油水分离器于1989年开始在商用车上应用,到目前为止,已经广泛应用于沃尔沃、奔驰、MAN以及依维柯等一线品牌。

国内的主要卡客车主机厂也越来越关注和配置油水分离器,针对国四车型上,很多主机厂都把油水分离器作为标配。目前国内重型和中型的商用车油水分离器的配置率仅有5%左右,作为高效的而且性价比高的这么一款产品,笔者相信在未来几年,油水分离器配置率会有一个很大的提高。


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