Компрессор и ресивер

Задача ставилась следующая: иметь в машине достаточно производительный компрессор для накачивания колес. По соображениям простоты и удобства пользования остановился на электрическом стационарном компрессоре. Модель – Quick Air 2, выбиралась по финансовым соображениям, характеристики у него так себе. В качестве места размещения выбран задний левый угол машины, почти под крышей, чтобы не мочить бродах. В комплекте к компрессору не было ничего, поэтому отдельно был куплен витой шланг (оранжевый, 8мм), пистолет для подкачки неизвестного производителя и ответная часть к быстроразъемному соединению, выход для которого был у компрессора. Все покупалось в магазине оборудования для автосервиса.
Недостатков сразу же выяснилась масса. Во-первых, пистолет устроен так, что пока не нажмешь на его кнопку, воздух через него не проходит. Если включить компрессор с подсоединенным шлангом, то, буквально через несколько секунд, давление в шланге поднималось до критического значения, и он лопался. Чтобы этого избежать приходилось при включении компрессора держать кнопку пистолета нажатой, а чтобы проверить давление в колесе отпускать кнопку очень ненадолго. Во-вторых, компрессор при работе ощутимо греется, в том числе и в районе воздушного выхода, несмотря на специальный бочонок для рассеивания тепла. Оранжевый шланг при таком нагреве становился очень мягким и часто рвался даже при обычном давлении. Эта проблема решилась достаточно просто, нужно было только вставить небольшой кусок теплостойкого шланга между оранжевым шлангом и выходом компрессора. В-третьих, паспортные характеристики компрессора не обманули – производительность его довольно невелика.
Было решено, что все проблемы разом решит воздушный ресивер. Из финансовых соображений выбор пал на ресивер от какого-то отечественного грузовика (вроде бы КамАЗа), который нашелся на разборке, ресивер был весь ржавый, без фитингов, но зато не дырявый и достался бесплатно.
Конструктивно это цилиндр, на каждом торце у него по два отверстия с резьбой М22х1.5, еще одно такое отверстие есть сбоку ближе к одному из торцов, изначально, как я понимаю, оно предназначено для крана слива конденсата, ресивер на грузовике располагался горизонтально. Объем порядка 20 литров.
Изначально я предполагал поместить ресивер на месте штатного бензобака, но при этом пришлось бы как-то защищать кран слива конденсата, который обязан быть снизу, поэтому решено установить баллон внутри машины, вертикально рядом с компрессором. Для крепления использовались два хомута из стальных пластин.
Чтобы построить систему из компрессора и ресивера были нужны:
- реле давления
- штуцера для присоединения к ресиверу шланга от компрессора, шланга подкачки колес
- кран слива конденсата из ресивера
- аварийный клапан (должен открываться, если давление в ресивере превысит максимально допустимое по какой-либо причине)
- манометр для контроля давления в ресивере
- соединительные шланги
Кроме того, нужно было заглушить ненужные дырки на баллоне.
В магазине грузовых запчастей нашелся сливной кран с резьбой М22х1.5 (больше похожий не на кран, а на колесный ниппель по конструкции) и несколько вариантов штуцеров с такой же наружной резьбой и более мелкой внутренней. Там же нашлись очень интересный аварийный датчик давления ММ124Д, по форме как обычный датчик давления от двигателя, с одним контактом. Их резьба совпала с одним из вариантов штуцеров М22х1.5.
Итак, переходим к реле давления. Задача этого реле – отключить компрессор при давлении, допустим 105 psi (максимальное по описанию компрессора) и снова включить компрессор, когда давление упадет, причем желательно чтобы разница давлений была значительной, иначе компрессор будет непрерывно включаться-выключаться на пороговом значении.
Самый простой вариант такого реле – специальное реле давления для автомобильной пневмосистемы, входит в состав фирменных китов для ресивера, выпускается, в том числе и фирмой Quick Air под каждую их модель компрессора свое. Основной плюс – не надо ни о чем заботиться, давление включения и выключения уже выставлены производителем, коммутировать необходимый ток оно точно способно. Минусы – цена порядка $100 за кит и поставка под заказ.
Следующий вариант: реле давления от промышленного/бытового компрессора, которые используют для краскопультов, пневмоинструмента и т.п. Такие реле продаются как запчасти к таким компрессорам в специализированных магазинах. Их плюсом является возможность регулировки пределов срабатывания и отпускания в широких пределах, необходимые мне давления ими перекрываются. Минусы: реле рассчитаны на напряжение 220В, поэтому максимальный коммутируемый ток невелик, даже притом что мощность их компрессора превышает мощность автомобильного. Для системы в машине нужно дополнительное обычное реле на большой ток. Цена такого решения порядка 1000р.
Также реле давления используются в сантехнике, в системах автономного водоснабжения. Принцип действия у них такой же, только срабатывают они от давления воды, а не воздуха. Недостаток тот же, что и для предыдущих реле – малый ток, но они немного дешевле, порядка 500р. Из общих соображений такое реле должно заработать и для воздушной системы, но я нигде не нашел практического опыта такого применения.
Ну и, наконец, вариант для истинных жабоводов. В автомобилях применяют различные датчики давления, которые стоят просто копейки. Я раздобыл их характеристики:

(источник: http://www.agon2002.narod.ru/katalog/m21.htm)

По такому описанию не совсем понятно, есть ли у них необходимая разница между давлениями срабатывания/отпускания, но по цифрам датчики ММ124Д и ММ129 должны подойти. Даже при отсутствии у этих датчиков дельты между срабатыванием я был готов собрать несложную схему из двух-трех реле, чтобы обеспечить нужное поведение (взяв два датчика с разными характеристиками). Но, как показал опыт, одиночный датчик ММ124Д вполне способен работать в нужном режиме с размыканием на 4,5 атм. и замыканием на 4 атм. Для коммутации питания компрессора (максимальный ток 50А) было использовано реле ВМД-1А (это реле отключателя массы 3160), просто потому что было под рукой. Коммутировать пришлось контакт с землей, так как датчик одноконтактный и замыкает на корпус.
Присоединять шланги и манометр проще с использованием стандартных фитингов с резьбой 1/4", продающихся в магазинах пневмооборудования. Штуцера с резьбы в ресивере (М22х1.5) на 1/4" я не нашел, пришлось нарезать нужную резьбу, взяв штуцер с меньшим отверстием и рассверлив его. Для упрощения это было сделано только один раз и в этот штуцер ввернут тройник с выходами на 1/4". В них вкрутил елочки под шланги и половинку быстроразъемного соединения.
Лишние отверстия в ресивере заглушил штуцерами под датчики и самими датчиками.
Аварийный клапан автомобильный представляет собой сложную отдельно стоящую деталь, взят клапан от промышленной пневматики (фото).
В целом система получилась рабочей, удобство пользования возросло на порядок, быстро подкачать колеса после болота на пару десятых стало можно от одного только ресивера, т.е. скорость подкачки стала определяться пропускной способностью ниппелей. Но нагромождение отдельно висящих реле, проводов и шлангов вызывало опасения за целостность системы, и крепление довольно тяжелого баллона хомутами было ненадежным.
Было решено заново скомпоновать систему, заодно подняв давление в ресивере ближе к максимальному. Чудесно дешевого реле ММ129 найти в продаже не удалось, выбор пал на реле от промышленной пневматики. Для коммутации компрессора использовано реле стартера 3110, оно способно коммутировать до 70А при этом по габаритам сильно выигрывает у ВМД-1А.
К баллону были приварены кронштейны из уголка для крепления насоса к ресиверу и ресивера к кузову. Точки крепления на кузове: верхнее крепление заднего ремня безопасности и два отверстия в полке заднего крыла, рядом со стыком с крышей.
Промышленное реле само является тройником, поэтому он оказался лишним, одним отверстием реле через прямой фитинг вкручено в ресивер, в другое вкручен манометр, в третье елочка для шланга от компрессора, а в четвертое – быстроразъемное соединение с самозапиранием (ответная часть к штуцеру, который был с компрессором. Это оказалось удобнее, можно отсоединять шланг, не выпуская воздух из баллона, иногда удобнее возить шланг отдельно).
Все пневмоуплотнения делались с применением отожженных медных колечек 22 и 12 мм и ФУМ ленты.
Тумблер включения и реле размещены на корпусе компрессора, тумблер там и был изначально. У реле силовые контакты по ширине больше чем стандартные, поэтому обычная колодка для реле не подошла. Клеммы нужного размера обнаружились в составе плюсового аккумуляторного провода 2106 и Нивы, вероятно они бывают и отдельно, но я не нашел в магазинах. Реле привинчено к корпусу насоса своим ухом, а на контакты надеты четыре отдельных провода с клеммами.
В результате система стала компактнее, и я думаю надежнее, без лишних болтающихся проводов и шлангов. В дальнейшем можно будет расширить пневмосистему вторым выходом, для одновременной подкачки двух колес. Также уже после сборки системы в магазине обнаружились пробки заднего моста 3304, с нужной резьбой М22х1.5, думаю, лучше будет их использовать для заглушек отверстий в ресивере, меньше деталей, меньше уплотнений.
Ну и пару слов по результату работы: проще, и, наверное, даже дешевле было бы купить дешевый бытовой компрессор на 220В и открутить от него мотор с насосом, привинтив на их место автомобильный компрессор. При этом реле, манометр, выходы на инструмент, аварийный клапан, краник слива и т.п. уже есть и стоят на своих местах. Но это скучно, как и применение фирменного кита ;)

Фотографии процесса создания последней системы