ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ДЛЯ УСТАНОВКИ ОСУШКИ ВОЗДУХА СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ
NOISE SUPPRESSOR FOR INSTALLATION OF AIR DRYING SYSTEM FOR COMPRESSED AIR SUPPLY

Изобретение относится к глушителю шума для установки осушки воздуха системы обеспечения сжатым воздухом, содержащему корпус, на котором расположено впускное отверстие для подачи выпускаемого из установки осушки воздуха, насыщенного конденсатом сжатого воздуха, а также выпускное отверстие для отведения сжатого воздуха наружу.
Область применения изобретения распространяется, главным образом, на рельсовые транспортные средства, система обеспечения сжатым воздухом которых, в первую очередь, предназначена для подачи тормозного усилия на тормозные колодки транспортного средства. Для выработки максимально осушенного тормозного воздуха приводимая в действие посредством компрессора система обеспечения сжатым воздухом включает в себя для подготовки воздуха установку осушки воздуха, которая способствует отведению влажности, имеющейся в закачанном извне и сжатом воздухе. Для этого при производстве рельсовых транспортных средств используются, главным образом, однокамерные и двухкамерные влагоотделители, посредством которых удаляется влажность из сжатого воздуха и отводится в виде насыщенного конденсатом сжатого воздуха наружу.
Из публикации DE 3445699 А1 известен однокамерный влагоотделитель, который предусмотрен для системы обеспечения сжатым воздухом, выполненной с возможностью зарядки в условиях прерывистого режима работы, и который имеет один-единственный, выполненный с возможностью регенерации, сушильный патрон и измеряющий преобладающую в воздухе влажность измеритель влажности. Электронное устройство оценки результатов во время фазы холостого хода компрессора и при превышении определенного порогового значения влажности воздуха в резервуаре с запасом воздуха инициирует регенерацию сушильного патрона. В ходе регенерации сжатый воздух таким образом проводится в обратном направлении через сушильный патрон, что выходящий из него насыщенный конденсатом сжатый воздух попадает на спускной клапан для отведения наружу. Спускной клапан снабжен не вставленным в опору соединительным элементом для отведения отработанного воздуха, так что насыщенный конденсатом сжатый воздух с сильным шумом выходит наружу. Вследствие переключения в режим регенерации этому шуму выходящего потока предшествует воздушный удар, способный достичь колоссального уровня звука. В частности, при работе с рельсовыми транспортными средствами, которые ставятся на запасной путь на вокзалах вблизи жилых районов это может приводить к вредным шумовым воздействиям, в частности, тогда, когда рельсовые транспортные средства должны быть приведены в готовность за ночь.
Из публикации DE 3533893 А1 известен двухкамерный влагоотделитель системы обеспечения сжатым воздухом для рельсовых транспортных средств, который имеет два сушильных резервуара, выполненных с возможностью приведения в действие попеременно, с целью обеспечения непрерывной подачи сжатого воздуха. В то время, когда в одном сушильном резервуаре выработанный компрессором поток сжатого воздуха подвергается осушке, осушитель другого сушильного резервуара подвергается регенерации. Посредством подсоединенного к обоим сушильным резервуарам клапана переключения осушаемый сжатый воздух в заданном по времени периодическом цикле вводится в один из сушильных резервуаров и соответственно используемый при регенерации в другом сушильном резервуаре воздух отводится из него. Клапан переключения имеет далее выпускное отверстие для отведения насыщенного конденсатом сжатого воздуха, который скапливается во время регенерации находящегося в режиме регенерации сушильного резервуара. Из этого же выпускного отверстия отработанный воздух выходит наружу.
Уже были предприняты попытки снабдить выпускные отверстия известной установки осушки воздуха для рельсовых транспортных средств глушителем шума, который, как правило, выполнен в виде элемента из металлокерамики или из полимерного материала или в виде резервуара, заполненного шумопоглощающим материалом. Такие решения, однако, весьма громоздки и обеспечивают лишь ограниченное поглощение шума.
Известные из уровня техники глушители шума имеют далее тот недостаток, что содержащийся в сжатом воздухе конденсат замерзает в глушителе шума и тем самым может блокироваться выход сжатого воздуха наружу.
Поэтому задачей предложенного на рассмотрение изобретения является создание глушителя шума для установки осушки воздуха системы обеспечения сжатым воздухом, в частности для рельсовых транспортных средств, который при использовании режима регенерации для сушильного резервуара и при выбросе насыщенного конденсатом сжатого воздуха обеспечивает высокий уровень шумопоглощения посредством простых и не громоздких технических средств, причем и конденсат из сжатого воздуха надежным образом выводится наружу.
Задача решается исходя из глушителя шума в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения в сочетании с его отличительным признаком.
Последующие зависимые пункты формулы изобретения описывают предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Изобретение включает в себя техническую идею о том, что впускное отверстие корпуса глушителя шума входит, по меньшей мере, в одну внутреннюю переднюю камеру, которая входит в несколько параллельно подсоединенных задних камер, располагающихся вокруг установленного в центре корпуса глушителя шума нагревательного стержня. Для обеспечения высокого КПД нагрева нагревательный стержень и задние камеры в предпочтительном варианте должны быть соединены с одним и тем же элементом корпуса.
Преимущество решения в соответствии с изобретением состоит, в частности, в том, что подвергаемые замерзанию задние камеры активно обогреваются, так что замерзание собирающегося в них и предназначенного для отведения наружу конденсата может быть предотвращено. Так как конструкция глушителя шума представляет собой систему камер, то возможно беспрепятственное прохождение конденсата через служащие в первую очередь для глушения шума передние и задние камеры. За счет конструкции в соответствии с изобретением в форме камер корпус глушителя шума может быть выполнен действительно небольшим, так что для него необходимо наличие лишь небольшого конструктивного пространства в установке осушки воздуха.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения предлагается задние камеры выполнять соответственно в виде цилиндров и с образованием перегородок корпуса располагать их на одинаковом удалении друг от друга, а также вдоль окружности вокруг коаксиально расположенного, к тому же, в корпусе глушителя шума нагревательного стержня. Перегородки корпуса ограничивают выход тепла наружу и способствуют тому, что лишь небольшое количество тепловой энергии нагревательного стержня не используется и отводится наружу, то есть тепловая энергия нагревательного стержня остается сконцентрированной внутри корпуса глушителя шума. Это приводит к тому, что, хотя при неблагоприятных условиях могут наблюдаться обледенения во внешней зоне задней камеры, внутренние зоны задних камер, ввиду повышенных температур конструктивных элементов, остаются, однако, свободными ото льда. Опыты показали, что такое оптимальное использование энергии нагрева происходит тогда, когда перегородки корпуса перекрывают менее 40% окружности (19), которая проложена в самой тонкой зоне перегородок корпуса.
В соответствии со следующим осуществлением изобретения предлагается, чтобы количество передних камер и количество задних камер находилось, по меньшей мере, в соотношении 1:2. То есть для достижения действенного эффекта шумопоглощения должно иметься, по меньшей мере, вдвое больше задних камер, чем передних камер.
F
f
Обеспечивающая то же самое преимущество мера состоит в том, чтобы, по меньшей мере, одна передняя камера, в зависимости от производительности P, была осуществлена как свободный резонансный объем V в соответствии с математической формулой V=0,8×P+/-60%. При этом резонансный объем V измеряется в см, а производительность в л/мин. Благодаря осуществленному таким образом свободному резонансному объему V, в предпочтительно большей, по сравнению с задними камерами, передней камере уже за счет передней камеры можно добиться высокой степени шумопоглощения.
В альтернативном варианте объем передней камеры может быть полностью или частично заполнен также шумопоглощающим материалом или керамическим сплавом. В предпочтительном варианте задние камеры должны быть лишь частично заполнены шумопоглощающим материалом, так что внутри задних камер образуется передняя объемная зона. Эта передняя объемная зона особо предпочтительна тогда, когда заполненный шумопоглощающим материалом объем стремится к объему передней зоны в соотношении от 2,7:1 до 1,3:1. В особо предпочтительном варианте осуществления изобретения глушитель шума в соответствии с изобретением имеет в целом четыре задних камеры. Шумопоглощающим материалом в заполненном объеме передней камеры является в предпочтительном варианте плетеное изделие из полимерного материала, в предпочтительном варианте из полиэтилена. В альтернативном варианте возможно использовать и другие материалы, такие как политетрафторэтилен или металлокерамический сплав на основе бронзы.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом осуществления изобретения передняя камера может быть оснащена также несколькими находящимися на расстоянии друг от друга разделительными пластинами, по меньшей мере, с одной прорезью в каждой. Прорези располагаются в предпочтительном варианте напротив друг друга, так что импульс давления должен иметь большую длину волны. Зазор между отдельными разделительными пластинами может быть одинаковым. Возможен также различный, увеличивающийся или уменьшающийся, зазор между пластинами, вследствие чего могут целенаправленным образом гаситься различные фазы частоты импульса давления.
В следующем предпочтительном варианте осуществления изобретения изоляционным материалом в задних камерах является плетеное изделие из полимерного материала, состоящее из скрученных полосок, длины которых рассчитаны таким образом, что трубочка как раз подходит под имеющийся периметр цилиндрической задней камеры.
За счет этого можно простым способом добиться эффективного наполнения цилиндрической задней камеры шумопоглощающим материалом.
Задние камеры глушителя шума должны быть интегрированы или встроены в нижнюю часть отделителя конденсата глушителя шума и установлены вблизи нагревательного стержня. Наряду с этим возможно и зеркальное расположение.
Далее предлагается, чтобы задние камеры через соответствующие каждой камере дроссельные стыки были соединены с соответствующей - в предпочтительном варианте расположенной над ними - передней камерой. Чтобы добиться максимально высокой степени шумопоглощения соотношение диаметра этих дроссельных стыков и диаметра задних камер должно составлять от 1:2 до 1:5.
Далее предлагается, чтобы соотношение суммы объемов задних камер и объема одной-единственной передней камеры составляло от 1:6 до 1:10, для обеспечения высокой степени шумопоглощения.
В соответствии со следующей улучшающей изобретение мерой предлагается, чтобы нагревательный стержень был осуществлен с интегрированным в него чувствительным элементом термостата, посредством которого осуществляется управление включением и выключением нагревательного стержня, в зависимости от температуры конструктивных элементов. Это управление, благодаря наличию чувствительного элемента термостата, может быть реализовано, таким образом, автоматически, без воздействия извне. Нагревательный стержень должен проходить вдоль всего в предпочтительном варианте цилиндрического корпуса глушителя шума, с целью обеспечения высокой степени теплового воздействия. Корпус глушителя шума с интегрированными в него передними и задними камерами состоит в предпочтительном варианте из алюминиевого сплава для обеспечения максимально высокой теплопроводности. В соответствии с улучшающей термические свойства глушителя шума мерой предлагается корпус глушителя шума помещать в термический изоляционный кожух. Это влечет за собой преимущество в том, что теплопроизводительность нагревательного стержня остается сконцентрированной в корпусе глушителя шума и, по большей части, не выходит наружу через поверхность корпуса глушителя шума. За счет этого при критичных минусовых температурах в местах, в которых конденсат выводится из корпуса глушителя шума, сохраняются положительные значения температуры конструктивных элементов.
Далее предлагается, чтобы между входом воздушного потока в корпус глушителя шума и его выходом изменение направления потока сжатого воздуха осуществлялось под прямым углом, что может быть реализовано посредством расположения внешних соединительных элементов, а также проведения сжатого воздуха через передние и задние камеры. Эта мера улучшает КПД шумопоглощения.
В соответствии с другой улучшающей изобретение мерой отведение воздуха от интегрированного в устройство управления магнитного клапана осуществляется через отдельный трубопровод в корпус глушителя шума для глушения шума проходящего магнитный клапан потока. Кроме того, устройство управления имеет магнитный клапан для переключения рабочих фаз установки осушки воздуха, воздух из которого сбрасывается через корпус устройства управления. Сброс воздуха приводит к дополнительному свисту, который также может быть устранен посредством глушителя шума в соответствии с изобретением.
Другие улучшающие изобретение меры совместно с описанием предпочтительного варианта осуществления будут представлены далее более детально на основании фигур, на которых показано:
фиг. 1 - вид в перспективе установки осушки воздуха для системы обеспечения сжатым воздухом с расположенным на нем глушителем шума;
фиг. 2 - детальное изображение в перспективе глушителя шума в первом варианте осуществления;
фиг. 3 - продольный разрез глушителя шума в соответствии с фиг. 2 в смонтированном состоянии;
фиг. 4 - продольный разрез другого варианта осуществления глушителя шума с модифицированной передней камерой; и
фиг. 5 - поперечное сечение в разрезе А-А глушителя шума в соответствии с фиг. 4.
В соответствии с фиг. 1 двухкамерная установка осушки воздуха состоит из двух сушильных резервуаров 1а и 1b, которые попеременно работают в двух фазах, а именно в фазе осушки и в фазе регенерации, для обеспечения осушки непрерывно проводимого влажного потока сжатого воздуха.
В то время как в одном резервуаре 1а осушки основной воздушный поток подвергается осушке, осушитель другого сушильного резервуара 1b подвергается регенерации посредством обратного хода. Эти фазы инициируются посредством клапана 2 переключения в соответствии с данными электронного устройства 3 управления. Со стороны выхода клапана 2 переключения через трубопровод 4 подсоединен глушитель шума. Для этого трубопровод 4 подсоединен к впускному отверстию 5 на корпусе глушителя шума. Впускное отверстие 5 предназначено для подачи выпускаемого из устройства осушки воздуха, насыщенного конденсатом сжатого воздуха. Глушитель шума предназначен для того, чтобы акустически гасить шумы от проходящего потока и одновременно надежным образом отводить наружу содержащийся в сжатом воздухе конденсат, а именно через четыре выпускных отверстия 7, расположенные в днище корпуса 6 глушителя шума. От электронного устройства 3 управления к корпусу 6 глушителя шума отходит электрокабель 8, по которому подается электроэнергия для работы расположенного в корпусе 6 глушителя шума - не изображенного в данном случае более детально - нагревательного стержня.
Выпускные отверстия 7 расположены со смещением под прямым углом относительно заданного посредством впускного отверстия направления вхождения потока для изменения направления проходящего через корпус 6 глушителя шума сжатого воздуха.
Отведение воздуха от интегрированного в устройство 3 управления магнитного клапана осуществляется далее через отдельный трубопровод 20 в корпус 6 глушителя шума с целью гашения шумов отводимого от магнитного клапана потока. Кроме того, - в данном случае также не видимый - нагревательный стержень через электропровод 21 снабжается электроэнергией для обогрева корпуса 6 глушителя шума.
В соответствии с фиг. 2 поданный через впускное отверстие 5, насыщенный конденсатом сжатый воздух попадает в интегрированную в корпус 6 глушителя шума переднюю камеру 9, которая со стороны днища входит в четыре параллельно подсоединенные друг к другу задние камеры, из которых в данном случае видны лишь две - 10а, 10b. Четыре задние камеры 10а-10d образуют со стороны днища, соответственно, наружное отверстие, которое является выпускным отверстием 7 корпуса 6 глушителя шума. Четыре задние камеры 10а-10d позиционированы вокруг расположенного в центре корпуса 6 глушителя шума нагревательного стержня 11. Нагревательный стержень 11 предназначен для подачи тепловой энергии с целью предотвращения замерзания конденсата в корпусе 6 глушителя шума. Нагревательный стержень 11 снабжен встроенным чувствительным элементом 12 термостата, который автоматически управляет включением и выключением нагревательного стержня 11 в зависимости от температуры конструктивных элементов.
Чтобы выработанная нагревательным стержнем 11 тепловая энергия не уходила неиспользованной наружу, корпус 6 глушителя шума окружен термическим изоляционным кожухом 13, состоящим из двух половинок и выполненным из изоляционного материала.
В соответствии с фиг. 2 видимые задние камеры 10а и 10b через соответствующие дроссельные стыки 14 (к примеру) соединены с соответствующей передней камерой 9 большого рабочего объема. За счет наличия дроссельных стыков 14 обеспечивается хороший эффект глушения глушителем шума. Задние камеры 10а, 10b в данном варианте осуществления изобретения частично заполнены шумопоглощающим материалом 15, выполненным из полимерного материала в виде спиралевидно скрученной сетчатой ткани.
Согласно другому представленному на фиг. 4 варианту осуществления изобретения в передней камере 9 расположено множество находящихся на расстоянии друг от друга разделительных пластин 16, по меньшей мере, с одной прорезью в каждой, для создания дополнительного эффекта шумопоглощения. Разделительные пластины 16 расположены в данном случае на равном расстоянии друг от друга. В этом варианте осуществления изобретения и задние камеры 10а, 10b заполнены большим количеством перпендикулярно расположенных решетчатых пластин 17 для шумопоглощения.
Как очевидно на основании представленного на фиг. 5 поперечного сечения корпуса 6 глушителя шума на уровне задних камер 10а-10d, они выполнены, соответственно, в виде цилиндров и при образовании перегородок 18 корпуса располагаются на одинаковом удалении друг от друга. Задние камеры 10а-10d располагаются далее вдоль окружности 19 коаксиально в корпусе 6 глушителя шума и вокруг расположенного в нем по центру нагревательного стержня 11. Перегородки 18 корпуса перекрывают менее 40% длины окружности 19, которая проложена в самой слабой зоне перегородок 18 корпуса. За счет этого минимизируется нежелательное отведение тепла наружу при одновременной достаточной стабильности конструктивного элемента.
Изобретение не ограничено двумя описанными выше примерами осуществления. Также возможны и другие изменения, которые охватывают объем охраны формулы изобретения. Так, к примеру, возможно также использование описанного в данном случае глушителя шума и в однокамерных осушителях воздуха.
Перечень ссылочных позиций
1 сушильный резервуар
2 клапан переключения
3 устройство управления
4 трубопровод
5 впускное отверстие
6 корпус глушителя шума
7 выпускное отверстие
8 электрокабель
9 передняя камера
10 задняя камера
11 нагревательный стержень
12 чувствительный элемент термостата
13 изоляционный кожух
14 дроссельный стык
15 шумопоглощающий материал
16 разделительные пластины
17 решетчатые пластины
18 перегородки корпуса
19 окружность
20 трубопровод
21 электропровод