БЛОК ОСУШКИ СЖАТОГО ВОЗДУХА

Полезная модель относится к области промышленного компрессорного оборудования, и, в частности, к устройствам для осушки сжатого воздуха и других газов.
Настоящая полезная модель может быть использована для осушки сжатого воздуха в различных отраслях промышленности в пневматических системах, например в системе осушки воздуха при подготовке воздуха низкого давления для обеспечения создания требуемой влажности при работе лабораторного аналитического оборудования.
Известна короткоцикловая безнагревная установка для осушки газов, содержащая два параллельно установленных адсорбера с неподвижным слоем адсорбента, два обратных клапана и два трехходовых электро - или пневмоуправляемых крана на входе в адсорберы, два обратных клапана на выходе из адсорберов, регулировочный вентиль на выходе установки, редуцирующий вентиль и два обратных клапана в системе регенерации, в которой осушка воздуха обеспечивается попеременно двумя адсорберами, переключение адсорберов осуществляется через короткий промежуток времени, не превышающий, как правило, несколько минут, трехходовыми клапанами, регенерация осуществляется частью осушенного воздуха, отбор которого производится с помощью регулировочного и редуцирующего вентилей, а дросселирование до давления, более низкого, чем давление при адсорбции (обычно до атмосферного), осуществляется обратным клапаном системы регенерации и трехходовым клапаном (Лукин В.Д., Анцыпович И.С. Регенерация адсорбентов. Л., Химия, 1983, с. 106).
Недостатками известной установки являются низкая надежность, вследствие большого количества арматуры, отсутствие индикации о некорректной работе, а именно о некачественной регенерации адсорбента, что может привести к чрезмерному насыщению влагой адсорбента и ухудшению процесса осушки. Из-за отсутствия индикации о некачественной регенерации адсорбента также невозможно корректировать параметры процесса регенерации во время работы установки.
Известна установка для осушки сжатого воздуха, включающая в себя два попеременно работающих адсорбера, содержащих адсорбент, регенерация которого осуществляется продувкой адсорбера частью осушенного воздуха, трубопровод воздуха управления, подключенный к выходу осушенного воздуха, линию регенерации, подключенную к выходам адсорберов, систему продувки, включающую продувочные трубопроводы, подключенные к входам адсорберов и содержащие два пневмоуправляемых клапана для обеспечения сброса воздуха регенерации из адсорберов, и прибор управления, при этом на линии регенерации установлен дроссель двухстороннего действия, выполненный с возможностью регулировки, а на продувочных трубопроводах установлены индикаторы влажности для контроля процесса регенерации в адсорберах (патент РФ №83712, МПК B01D 53/02, F16K 31/12, публ. 20.06.2009).
Конструкция известной установки не обеспечивает возможность наблюдения процесса адсорбции влаги адсорбентом, регулировка работы установки посредством дроссельного клапана не позволяет эффективно корректировать процесс осушки в широком диапазоне рабочих параметров, необходимо изменение времени между открытием и закрытием клапанов (сокращение или увеличение циклов адсорбции и регенерации), что требует корректировки прибора системы управления. Недостатком известной установки является необходимость отбора воздуха управления для привода устройств, что ведет к увеличению потери воздуха.
Известен многоразовый адсорбер с фильтром с активированным углем, с клапанами и встроенным фильтрующим элементом 3 мкм, который используется для приточной и вытяжной вентиляции гигроскопических веществ любого рода. В основе проектирования лежит воздухообмен или изменяемый объем бака. В адсорбере молекулы воды, содержащиеся в воздухе, связываются в порах адсорбента (силикагель). Насыщение (заполнение) и необходимость замена фильтрующего патрона обозначается изменением цвета с оранжевого на зеленый. Конструкция многоразового адсорбера обеспечивает в сочетании с активированным углем неограниченное количество регенераций используемых адсорбентов. Дополнительно система клапанов защищает от ненужного поглощения воды из окружающего воздуха во время простоев (сайт компании http://cat.hansa-flex.com/ru/Гидравлические компоненты/Фильтр/Адсорбирующие фильтры/ Адсорбирующие фильтры 1/HKFIADMVVARIOPA).
Недостатком известной установки является небольшая пропускная способность и низкое рабочее давление адсорбера, не позволяющее его использовать для сжатого воздуха, а также недостаточное удобство использования, связанное с необходимостью замены фильтрующих элементов, и отсутствие возможности регенерации адсорбента непосредственно в составе установки.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение контроля качества осушки сжатого воздуха путем непосредственной визуализации процессов адсорбции и десорбции воды в адсорбере.
Технический результат достигается тем, что в блоке осушки сжатого воздуха, содержащем два попеременно работающих вертикально расположенных адсорбера, каждый из которых содержит корпус с входом и выходом и с размещенным в корпусе неподвижным слоем адсорбента, трубопроводы подвода и отвода воздуха, подключенные к входам и выходам каждого адсорбера, и управляемую арматуру, корпус каждого адсорбера выполнен из прозрачного материала, а в качестве адсорбента использован индикаторный силикагель.
Корпус каждого адсорбера может быть выполнен из монолитного поликарбоната. Корпус каждого адсорбера также может быть выполнен из стекла, либо из органического стекла.
В качестве адсорбента в блоке осушки использован индикаторный силикагель синего цвета, изменяющий при поглощении воды окраску на контрастную розовую. Также в качестве адсорбента может быть использован индикаторный силикагель оранжевого цвета, изменяющий при поглощении воды окраску на контрастную сине-зеленую.
В качестве управляемой арматуры в блоке осушки использованы электромагнитные клапаны, установленные на трубопроводе подвода воздуха, при этом для возможности корректировки времени работы и регенерации адсорберов каждый электромагнитный клапан содержит регулируемый индивидуальный таймер.
На чертеже представлена принципиальная схема блока осушки сжатого воздуха.
Блок осушки сжатого воздуха содержит трубопровод подвода воздуха 1, трубопровод отвода воздуха 2, два вертикальных попеременно работающих адсорбера 3 и 4, каждый из которых содержит корпус с входом и выходом, и с размещенным в корпусе неподвижным слоем адсорбента 5. Корпуса адсорберов 3 и 4 изготовлены из прозрачного материала, например, из поликарбоната или стекла, а в качестве адсорбента 5 используется индикаторный силикагель. Индикаторный силикагель, например, может иметь в сухом состоянии синий цвет, а при насыщении влагой менять цвет на контрастный розовый. Также индикаторный силикагель может иметь в сухом состоянии оранжевый цвет, а при насыщении влагой менять цвет на контрастный сине-зеленый.
На трубопроводе подвода воздуха 1 установлены управляемые клапаны 6 и 7, обеспечивающие подачу воздуха на вход в адсорберы 3 и 4 соответственно. На трубопроводе между входом в адсорбер 3 и управляемым клапаном 6 и на трубопроводе между входом в адсорбер 4 и управляемым клапаном 7 предусмотрены тройники с установленными управляемыми клапанами 8 и 9 соответственно, обеспечивающими сброс воздуха при регенерации из адсорберов 3 и 4.
На выходе из клапанов 8 и 9 для снижения шума предусмотрены глушители 10.
На выходе из адсорберов 3 и 4 установлены обратные клапаны 11 и 12 соответственно, которые подключены непосредственно к трубопроводу отвода воздуха 2.
Между выходами адсорберов 3 и 4 и клапанами 11 и 12 установлен регулируемый дроссель 13, обеспечивающий отбор и снижение давления части осушенного воздуха при регенерации адсорбента.
Управляемые клапаны 6-9 представляют собой электромагнитные клапаны, каждый из которых содержит регулируемый индивидуальный таймер, который можно настраивать во время работы, для корректировки времени работы и регенерации адсорберов.
Работает блок осушки сжатого воздуха следующим образом.
Сжатый воздух поступает в трубопровод подвода воздуха 1, откуда попадает через один из управляемых клапанов 6 (7) в адсорбер 3 (4) с прозрачным корпусом.
В адсорбере 3 (4) с помощью адсорбента (силикагеля-индикатора) 5 осуществляется осушка сжатого воздуха. В процессе адсорбции адсорбент насыщается водой, меняется его цвет и его необходимо регенерировать. Регенерация осуществляется продувкой насыщенного влагой адсорбента частью осушенного воздуха (от 5 до 25%). После адсорбера осушенный газ проходит через обратный клапан 11 (12) и выходит через трубопровод 2 к потребителю. Часть осушенного воздуха через регулируемый дроссель 13 направляется в регенерируемый адсорбер, при этом с помощью дросселя 13 давление осушенного воздуха снижается. При регенерации осушенный воздух низкого давления (близкого к атмосферному) проходит через адсорбент и насыщается парами воды до состояния полного насыщения при данной температуре, после чего через управляемый клапан 9 (8) и глушители 10 выбрасывается в атмосферу. Контроль степени насыщения и регенерации адсорбента 5 производится визуально по окраске силикагеля индикатора. С помощью регулируемого дросселя 13 и управляемых клапанов 6-9 по цвету адсорбента может осуществляться настройка параметров работы блока осушки сжатого воздуха (обеспечение более полной регенерации адсорберов, регулировка влажности продуктового воздуха). Переключение адсорберов осуществляется посредством управляемых клапанов 6-9, которые содержат регулируемые индивидуальные таймеры.
Одновременно с осушкой в одном адсорбере производится регенерация другого адсорбера, при регенерации адсорбента открывается управляемый клапан 8 (9), обеспечивающий выход воздуха регенерации из адсорбера 3 (4), при этом происходит регенерация адсорбера 3 (4) и осушка воздуха в адсорбере 4 (3), открывается управляемый клапан 7 (6), направляющий сжатый воздух в адсорбер 4 (3). Перед переключением адсорберов происходит закрытие управляемого клапана 8 (9) для обеспечения выравнивания давления, давление в адсорбере 3 (4) после регенерации вырастает до рабочего, после чего происходит переключение адсорбера - открываются управляемые клапаны 7 (6) и 9 (8) и происходит регенерация адсорбера 4 (3) и осушка воздуха в адсорбере 3 (4). Воздух после регенерации адсорберов для снижения пневматического шума сбрасывается в атмосферу через глушители 10.
Предлагаемый блок осушки сжатого воздуха позволяет повысить удобство эксплуатации за счет возможности непосредственного визуального контроля процесса осушки сжатого воздуха. Кроме того,
предлагаемый блок осушки может быть адаптирован к различным условиям работы непосредственно в процессе работы для обеспечения осушки сжатого воздуха.
Предложенное устройство может быть также использовано в учебных и исследовательских лабораториях в качестве учебного пособия при изучении адсорбционных процессов осушки воздуха.