ТРАНСПОРТНАЯ АДСОРБЦИОННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2007 года по МПК B60T13/26 B60T17/02 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается систем снабжения сухим сжатым воздухом пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта.

Известна транспортная адсорбционная установка, содержащая компрессор с приводным двигателем, управляемым реле давления, подключенные последовательно к компрессору обратный клапан, теплообменник, два подсоединенных параллельно адсорбера с отсечными клапанами на входе, клапанами продувки в нижней части, управляемыми электромагнитными вентилями, и обратными клапанами на выходе из каждого адсорбера, подключенные после обратных клапанов магистраль сухого воздуха с воздухосборником и параллельную обратным клапанам магистраль регенерации адсорберов с дросселем и отсечным клапаном, управляемым электромагнитным вентилем, электронный блок управления установкой (а.с. СССР №1675140, М. К³ В60Т 17/02, 1991, Бюл. №33).

Недостатком этой установки является следующее. При работе компрессора воздух осушается в одном из адсорберов, а в другом осуществляется регенерация абсорбента сухим воздухом. Для качественной регенерации его расход определяется величиной в 15...20% от количества осушенного в цикле воздуха, что в условиях дефицита сжатого воздуха на железнодорожном транспорте удорожает его производство.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является транспортная адсорбционная установка, содержащая компрессор с приводным электродвигателем, управляемым реле давления, подключенные последовательно к компрессору теплообменник, два подсоединенных параллельно адсорбера с отсечными клапанами на входе и клапанами продувки в нижней части, управляемыми электромагнитными вентилями, и обратными клапанами на выходе из каждого адсорбера, подключенную после обратных клапанов магистраль сухого воздуха с воздухосборником и параллельную обратным клапанам установленную между ними и адсорберами магистраль регенерационного воздуха с дросселем, электронный блок управления установкой. (Головач Ю.Н. Повышение надежности пневматических сетей локомотивов / Ю.Н.Головач, И.В.Скогорев, В.О.Кубил (Вестник Всеросс. н.-и. и проектно-конструкт. ин-та электровозостроения // ОАО "ВЭл-НИИ". - Новочеркасск, 2005, №2 (49). С.204-208).

Недостатком прототипа, как и рассмотренной выше установки, является неизбежный в соответствии с принципом действия установки значительный расход сухого воздуха на регенерацию адсорбера. Кроме того, в установке на момент включения компрессора и начала очередного цикла осушки сжатого воздуха отрегенерированный адсорбер находится под атмосферным давлением и его заполнение до рабочего происходит с большой скоростью, ухудшая качество осушки и интенсифицируя износ адсорбента. Это снижает эффективность установки и ее эксплуатационную надежность.

Задачей изобретения является повышение экономичности, эффективности и надежности адсорбционной установки.

Поставленная задача решается тем, что транспортная адсорбционная установка, содержащая компрессор с приводным электродвигателем, управляемым реле давления, подключенные последовательно к компрессору обратный клапан, теплообменник, два подсоединенных параллельно адсорбера с нормально открытыми отсечными клапанами на входе и нормально закрытыми клапанами продувки в нижней части, управляемыми электромагнитными вентилями, и обратными клапанами на выходе из каждого адсорбера, подключенную после обратных клапанов магистраль сухого воздуха с воздухосборником и параллельную обратным клапанам установленную между ними и адсорберами магистраль регенерационного воздуха с дросселем, электронный блок управления установкой, выполнена таким образом, что магистраль регенерации снабжена со стороны выхода из каждого адсорбера по одному нормально закрытому отсечному клапану, управляемому электромагнитным вентилем, а параллельно ей между отсечными клапанами установлена вихревая труба, горячим концом подключенная через дроссель к отсечным клапанам, холодным концом - к всасывающему патрубку компрессора, а патрубком подачи в вихревую трубу сжатого воздуха подсоединенная через нормально закрытый отсечной клапан к магистрали сухого воздуха. Кроме того, установка снабжена уравнительной магистралью, подключенной параллельно адсорберам и содержащей нормально закрытый отсечной клапан с дросселем.

В предложенной транспортной адсорбционной установке сжатый воздух из компрессора осушается в одном из адсорберов и направляется в магистраль сухого воздуха для использования потребителем. Одновременно в другом адсорбере осуществляется регенерация адсорбента. Для этого из магистрали сухого воздуха сжатый воздух подается в вихревую трубу, в которой разделяется на горячий и холодный потоки. Горячий поток поступает в регенерирующийся адсорбер. Поскольку повышенная температура и низкая относительная влажность являются движущей силой, то происходит более глубокая регенерация адсорбента и последующая более эффективная осушка воздуха. Холодная составляющая воздуха из вихревой трубы всасываются компрессором. Более низкая температура всасываемого воздуха снижает температурную напряженность компрессора, что улучшает его работу и повышает массовую производительность.

При остановке компрессора сорбционные процессы в адсорберах прекращаются, а порожний адсорбер, прошедший регенерацию, сообщается через отсечной клапан и дроссель с другим адсорбером, находящимся под полным рабочим давлением. За время стоянки компрессора отрегенерированный адсорбер наполняется сжатым воздухом с более низкой скоростью, чем если бы он был порожним, а второй адсорбер, заполненный лишь наполовину, перед началом регенерации разряжается в атмосферу. Это экономит воздух и уменьшает износ адсорбента из-за знакопеременных скоростей при наполнении и опорожнении адсорберов, что повышает экономичность, эффективность и надежность адсорбционной установки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная пневматическая схема транспортной адсорбционной установки.

Установка содержит компрессор 1 с приводным электродвигателем 2, управляемым реле давления 3, подключенные к компрессору 1 обратный клапан 4, теплообменник 5, два подсоединенных параллельно адсорбера 6 и 7 с нормально открытыми клапанами 8 и 9 на входе и нормально закрытыми клапанами продувки 10 и 11 в нижней части, управляемыми электромагнитными вентилями соответственно 12...15, и обратными клапанами 16 и 17 на выходе из адсорберов соответственно 7 и 6. После обратных клапанов 16 и 17 подключена магистраль 18 сухого воздуха с воздухосборником 19. Между адсорберами 6 и 7 и обратными клапанами 17 и 16 параллельно им установлена магистраль 20 регенерационного воздуха с дросселем 21. Магистраль 20 регенерационного воздуха снабжена со стороны выхода из адсорбера 6 нормально закрытым отсечным клапаном 22, управляемым электромагнитным вентилем 23, а со стороны адсорбера 7 - нормально закрытым отсечным клапаном 24, управляемым электромагнитным вентилем 25. Параллельно магистрали 20 регенерационного воздуха между отсечными клапанами 22 и 24 подключена вихревая труба 26. Горячим концом вихревая труба 26 подсоединена через дроссель 21 к отсечным клапанам 22 и 24, холодным концом - к всасывающему патрубку компрессора 1, а патрубком 27 подачи в вихревую трубу 26 сжатого воздуха - к магистрали 18 сухого воздуха через нормально закрытый отсечной клапан 28, управляемый электромагнитным вентилем 29. Адсорбционная установка также оборудована уравнительной магистралью 30, подключенной к выходам из адсорберов 6 и 7 и содержащей дроссель 31 и нормально закрытый отсечной клапан 32, управляемый электромагнитным вентилем 33. Работа адсорбционной установки регламентируются электронным блоком управления 34.

Транспортная адсорбционная установка работает следующим образом. При первоначальном запуске компрессора 1, работающего в повторно-кратковременном режиме, или при его запуске при минимальном рабочем давлении с включением компрессора 1 по команде электронного блока управления 34 включаются, например, электромагнитные вентили отсечных клапанов 8, 24 и 28 и клапана продувки 11. Названные клапаны открываются и сжатый воздух от компрессора 1 через обратный клапан 4, теплообменник 5 и отсечной клапан 8 направляется в адсорбер 6, осушается там в слое адсорбента и через обратный клапан 17 поступает в магистраль 18 сухого воздуха и в воздухосборник 19 для использования потребителем. Одновременно сухой сжатый воздух поступает через открывшийся отсечной клапан 28 и через дроссель 21 в вихревую трубу 26, разделяется в ней на холодный и горячий потоки. Горячий поток с низкой относительной влажностью через отсечной клапан 24 направляется в адсорбер 7, регенерирует в нем адсорбент и отводится через клапан продувки 11 в атмосферу. Холодный поток поступает во всасывающий патрубок компрессора 1 и смешивается со всасываемым атмосферным воздухом, то есть утилизируется. Поскольку всасываемый воздух теперь имеет более низкую температуру, уменьшается температура сжатия и увеличивается массовая производительность компрессора. По достижении в магистрали 18 сухого воздуха максимального рабочего давления срабатывает реле давления 3, останавливается компрессор 1, блок управления 34 закрывает отсечные клапаны 28, 24 и 11, прекращая в адсорбере 7 процесс регенерации адсорбента, а открывает отсечной клапан 32. Адсорбер 6 уравнительной магистралью 30 через дроссель 31 и отсечной клапан 32 сообщается с адсорбером 7 и за время стоянки компрессора 1 давление в них медленным темпом выравниваются.

При достижении в магистрали 18 сухого воздуха минимального рабочего давления запускается компрессор 1, а блок управления 34 подает электрическое питание на вентили 13, 14, 23 и 29. Открываются клапан продувки 10, отсечные клапаны 9, 22 и 28. Теперь сжатый воздух от компрессора 1 поступает в адсорбер 7, осушается в нем и через обратный клапан 16 направляется в магистраль 18 сухого воздуха и в воздухосборник для использования потребителем. Одновременно сжатый воздух из магистрали 18 приходит в вихревую трубу 26, разделяется в ней и горячий поток через отсечной клапан 22 поступает в адсорбер 6, регенерирует адсорбент и через клапан продувки 10 отводится в атмосферу. Холодный поток направляется во всасывающий коллектор компрессора 1. При достижении максимального рабочего давления реле давления 3 останавливает компрессор 1, блок управления закрывает отсечные клапаны 9, 22 и 28 и клапан продувки 10, а открывает отсечной клапан 32. Адсорберы 6 и 7 сообщаются уравнительной магистралью 30 и во время стоянки компрессора давление в них выравнивается. В дальнейшем циклы работы компрессора и адсорберов повторяются по описанной схеме.

Предлагаемая транспортная адсорбционная установка более эффективна, поскольку в ней достигается более полная регенерация адсорбента за счет подогрева регенерационного воздуха в вихревой трубе. Одновременно за счет всасывания компрессором холодного воздуха из вихревой трубы уменьшается его тепловая напряженность и возрастает массовая производительность. Кроме того, в адсорбционной установке во время стоянки компрессора давление в адсорберах уравнивается. Вследствие этого после очередного включения компрессора и переключения адсорберов на противоположные режимы заполнение адсорбера до максимального рабочего давления и опорожнение второго адсорбера происходит с более низкими скоростями, что также повышает эффективность осушки и срок службы адсорбента.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается снабжения сжатым воздухом пневматических систем подвижного состава. Адсорбционная установка содержит компрессор (1) с приводным электродвигателем (2), управляемым реле давления (3). К компрессору (1) последовательно подключены обратный клапан (4), теплообменник (5), два подсоединенных параллельно адсорбера (6, 7) с нормально открытыми отсечными клапанами (8, 9) на входе, нормально закрытыми клапанами продувки (10, 11) в нижней части и обратными клапанами (16, 17) на выходе из каждого адсорбера (7, 6). Установка также содержит магистраль (18) сухого воздуха с воздухосборником (19), магистраль (20) регенерационного воздуха с дросселем, электронный блок управления (34). Магистраль (20) регенерационного воздуха снабжена со стороны выхода из каждого адсорбера (6, 7) по одному нормально закрытому отсечному клапану (22, 24). Параллельно магистрали (20) регенерационного воздуха между отсечными клапанами (22, 24) установлена вихревая труба (26), горячим концом подключенная через дроссель к отсечным клапанам (22, 24), холодным концом - к всасывающему патрубку компрессора (1), а патрубком (27) подачи сжатого воздуха через нормально закрытый отсечной клапан (28) - к магистрали (18) сухого воздуха. Установка снабжена уравнительной магистралью (30), подключенной параллельно адсорберам (6, 7) и содержащей нормально закрытый отсечной клапан (32) с дросселем (31). Технический результат заключается в повышении экономичности, эффективности и надежности адсорбционной установки. 1 ил.

Транспортная адсорбционная установка, содержащая компрессор с приводным электродвигателем, управляемым реле давления, подключенные последовательно к компрессору обратный клапан, теплообменник, два подсоединенных параллельно адсорбера с нормально открытыми отсечными клапанами на входе и нормально закрытыми клапанами продувки в нижней части, управляемыми электромагнитными вентилями, и обратными клапанами на выходе из каждого адсорбера, подключенную после обратных клапанов магистраль сухого воздуха с воздухосборником и параллельно обратным клапанам установленную между ними и адсорберами магистраль регенерационного воздуха с дросселем, электронный блок управления установкой, отличающаяся тем, что магистраль регенерационного воздуха снабжена со стороны выхода из каждого адсорбера по одному нормально закрытому отсечному клапану, управляемому электромагнитным вентилем, а параллельно ей между нормально закрытыми отсечными клапанами установлена вихревая труба, горячим концом подключенная через дроссель к нормально закрытым отсечным клапанам, холодным концом - к всасывающему патрубку компрессора, а патрубком подачи в вихревую трубу сжатого воздуха подсоединенная через нормально закрытый отсечной клапан, управляемый электромагнитным вентилем, к магистрали сухого воздуха, кроме того адсорбционная установка снабжена уравнительной магистралью, подключенной параллельно адсорберам и содержащей нормально закрытый отсечной клапан с дросселем.