КОМПРЕССОРНАЯ УСТАНОВКА И СИСТЕМА СНАБЖЕНИЯ СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ, СОДЕРЖАЩАЯ КОМПРЕССОРНУЮ УСТАНОВКУ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к системам питания сжатым воздухом рабочих органов грузовых вагонов с пневматической разгрузкой (хоппер-дозаторов и думпкаров), а также к компрессорным установкам железнодорожных транспортных средств, предназначенным для снабжения сжатым воздухом рабочей магистрали данного типа вагонов.
В настоящее время на железной дороге для строительства, ремонта или текущего содержания железнодорожного пути используют железнодорожные составы, состоящие только из хоппер-дозаторных и думпкарных вагонов. Снабжение сжатым воздухом тормозной системы железнодорожного состава, обеспечивающей работу пневматических тормозов железнодорожных вагонов, и снабжение сжатым воздухом рабочей магистрали железнодорожного состава, служащей для питания рабочих органов хоппер-дозаторов и вагонов-самосвалов (думпкаров), используется одна компрессорная установка, располагаемая в тяговом локомотиве, при этом распределение сжатого воздуха, производимого компрессорной установкой, между магистралями производится через кран машиниста. Это приводит к замедлению темпов работы по выгрузке балласта из грузовых вагонов (хоппер-дозаторов и думпкаров) из-за срабатывания пневматических тормозов в результате падения давления в тормозной магистрали, что в свою очередь не обеспечивает безостановочную выгрузку балласта (например, щебня) при строительстве железнодорожного пути и угрожает безопасности движения поездов.
Для ускорения процесса выгрузки и обеспечения работы более семи грузовых вагонов на железных дорогах используют дополнительный локомотив, который предназначен только для питания сжатым воздухом рабочих органов вагонов с пневматической разгрузкой (хоппер-дозаторов и вагонов-самосвалов (думпкаров). В дополнительном локомотиве устанавливается компрессорное оборудование, подключаемое к рабочей магистрали железнодорожного состава, электрический привод которого питается через систему питания первого локомотива.
Недостатком данной системы снабжения сжатым воздухом рабочих органов хоппер-дозаторов и думпкаров является высокая стоимость обслуживания, так как компрессорная установка, занимая целый локомотив, требует дополнительной бригады для его обслуживания.
Предпосылкой разработки данной полезной модели в настоящее время послужило сокращение количества выделяемых для путевых работ, например, для строительства железнодорожного пути, локомотивов с передачей их в поездную работу, т.е. использование их в качестве тягового локомотива, и в связи с этим возникшими проблемами по обеспечению рабочих органов хоппер-дозаторов и думпкарных вагонов сжатым воздухом.
Известна компрессорная установка локомотива, принятая в качестве прототипа (SU 1397333, кл. В60Т 17/02, F04B 41/02, опубл. 23.05.1988 г.), содержащая компрессор (компрессорная установка), подключенный через напорную магистраль к воздухосборнику, соединенному с рабочей магистралью и через кран машиниста с тормозной магистралью, и запорно-регулирующую аппаратуру, контролирующую подачу сжатого воздуха в рабочую магистраль в основном (поездном) и повышенном (разгрузочном) режимах и работу компрессора.
Таким образом, система для питания рабочих органов вагонов с пневматической разгрузкой включает тяговый локомотив, соединенный с железнодорожным составом, имеющим общую рабочую и тормозную магистрали.
Недостатком данной системы, как это было описано выше, является использование компрессорной установки локомотива для питания и рабочей и тормозной магистрали железнодорожного состава.
Кроме того, используемая на локомотиве компрессорная установка, имеет ряд недостатков: является стационарной, не имеет собственного источника питания приводного двигателя, в связи с чем затрудняется работа системы снабжения сжатым воздухом пневматических устройств грузовых вагонов на участках железнодорожного пути с отсутствующим электропитанием. Отсутствие очищения и осушения производимого установкой сжатого воздуха приводит к раздаче в рабочую систему воздуха низкого качества, содержащего примеси, влагу, что приводит к снижению срока службы пневматических устройств грузовых вагонов.
Задачей полезной модели является повышение надежности функционирования, экономичности и эффективности работы системы снабжения сжатым воздухом пневматических устройств грузовых вагонов, содержащей компрессорную установку, а также улучшение условий обслуживания компрессорной установки.
Решение поставленной задачи в системе снабжения сжатым воздухом пневматических устройств грузовых вагонов, состоящей из тягового локомотива и железнодорожного состава, соединенных общей тормозной магистралью, питаемой сжатым воздухом от источника сжатого воздуха локомотива, грузовые вагоны железнодорожного состава, объединенные общей рабочей магистралью, связанной с пневматическими устройствами каждого грузового вагона, компрессорную установку, выход сжатого воздуха которой соединен с рабочей магистралью через, по крайней мере, один воздухосборник, запорно-регулирующую аппаратуру, достигается размещением компрессорной установки на необслуживаемой железнодорожной платформе или в железнодорожном вагоне, входящей в состав железнодорожного состава.
Железнодорожный вагон или платформа прицеплена, как правило, в конце железнодорожного состава.
Решение поставленной задачи в компрессорной установке, содержащей компрессор с приводным двигателем и запорно-регулирующую аппаратуру, управляющую работой компрессора, достигается тем, что она дополнительно содержит систему очистки и осушки воздуха, систему предпускового подогрева и блок охлаждения, при этом приводной двигатель выполнен дизельным, компрессорная установка размещена в мобильном корпусе с возможностью установки на любую горизонтальную поверхность.
Система очистки и осушки воздуха включает маслоотделитель, патрон-фильтр, сообщающийся с внутренней полостью маслоотделителя, фильтр воздушный всасываемого воздуха, установленный на компрессоре, и сепаратор.
Блок охлаждения выполнен в виде центробежного вентилятора, насаженного на вал компрессора, теплообменника и, по крайней мере, двух вентиляционных решеток, образованных в корпусе.
Также, блок охлаждения может быть выполнен в виде центробежного вентилятора, насаженного на вал компрессора и, по крайней мере, двух вентиляционных решеток, образованных в корпусе.
Корпус компрессорной установки выполнен шумоизолированным.
Корпус компрессорной установки снабжен элементами для его транспортировки.
Корпус компрессорной установки снабжен, по крайней мере, одной откидывающейся панелью.
Предпусковой подогреватель компрессорной установки соединен теплообменником с системой циркуляции охлаждающей жидкости дизельного двигателя, выход отработанных газов которого соединен через диффузор с компрессором, маслоотделителем и картером дизельного двигателя.
В корпус интегрирована панель управления установкой, сигнализирующая об аварийных состояниях в установке.
Использование вместо дополнительного локомотива с размещенной в нем компрессорной установкой, приводной двигатель которой питается через контактную сеть первого локомотива, компрессорную установку, установленную на стандартную железнодорожную платформу позволяет экономить на обслуживающей бригаде второго локомотива, и как следствие, снижает себестоимость всех видов путевых работ (например, ремонт железнодорожного пути), где применяются хоппер-дозаторные и думпкарные вагоны.
Компрессорная установка, являющаяся независимым источником сжатого воздуха благодаря выполнению приводного двигателя дизельным, позволяет работать системе снабжения сжатым воздухом в местах отсутствия сети электропитания, обеспечивая бесперебойную разгрузку вагонов.
Снабжение компрессорной установки системой очистки и осушки и блоком охлаждения позволяет получить сжатый воздух, поступающий в рабочую магистраль железнодорожного состава, более высокого качества, очищенный от масла, примесей и влаги, это приводит к увеличению срока эксплуатации пневматических устройств грузовых вагонов.
Размещение всего технологического оборудования в одном транспортабельном шумоизолированном корпусе, имеющем откидывающиеся панели для доступа к оборудованию установки, размещение панели управления на корпусе установки позволяет улучшить условия обслуживания установки персоналом.
Снабжение компрессорной установки предпусковым жидкостным подогревателем обеспечивает нормальный запуск дизельного двигателя и винтового компрессора при отрицательной температуре окружающей среды, повышая срок их службы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг.1 - принципиальная пневматическая схема системы снабжения сжатым воздухом пневматических устройств грузовых вагонов, на фиг.2 - общий вид компрессорной установки, на фиг.3 - изометрическая проекция компрессорной установки с убранными панелями корпуса, на фиг.4 - принципиальная пневматическая схема компрессорной установки.
Система снабжения сжатым воздухом пневматических устройств грузовых вагонов содержит тяговый локомотив 1, присоединенный к железнодорожному составу, состоящему из грузовых вагонов 2 с пневматической разгрузкой. Грузовые вагоны 2 с пневматической разгрузкой предназначены для перевозки, механизированной разгрузки, дозировки и разравнивания балласта (например, щебня) на путевой решетке при всех видах ремонта железнодорожного пути, а также при его текущем содержании. Грузовые вагоны 2 и тяговый локомотив 1 имеют общую тормозную магистраль 3, размещенную под рамой вагонов 2, служащую для снабжения сжатым воздухом, нагнетаемым компрессорной установкой 4 тягового локомотива 1, пневматических тормозов вагонов 2. Грузовые вагоны 2 соединены общей рабочей магистралью 5, снабжающей сжатым воздухом пневматические цилиндры устройств, обеспечивающих разгрузку вагонов 2. Воздух в рабочую магистраль 5 нагнетается через, по крайней мере, один воздухосборник (на чертеже не показан), от компрессорной установки 6, размещенной на необслуживаемой железнодорожной платформе 7 или в железнодорожном вагоне 7, как правило, присоединяемой в конце железнодорожного состава.
Компрессорная установка 6 размещена в мобильном транспортабельном шумоизолированном корпусе 8, выполненном из листовой стали. Корпус 8 имеет, по крайней мере, одну откидывающуюся панель 9, обеспечивающую доступ к оборудованию установки 6. В противоположных вертикальных панелях корпуса 8 со стороны размещения компрессора 10 и дизельного двигателя 11 выполнены вентиляционные решетки 12 для входа и выхода охлаждающего воздуха, нагнетаемого вентилятором 13, установленным на валу компрессора 10. В корпус 8 интегрирована панель управления установкой 14, показывающая приборы, отображающие давление сжатого воздуха, масла, температуру масловоздушной смеси и т.д., аварийные ситуации в установке, связанные с перегревом винтового компрессора 10. Корпус 8 снабжен ручками и выполненной на верхней панели траверсой 15 для удобства ее транспортировки всеми видами транспорта.
В корпусе 8 компрессорной установки 6 размещены винтовой компрессор 10, соединенный посредством упругой муфты сцепления 16 с приводным дизельным двигателем 11, система очистки воздуха от примесей и масла, включающая монтируемый на компрессоре клапан впускной 17 с воздушным фильтром 18, установленный на разъеме всасывания компрессора 10, маслоотделитель 19, являющийся емкостью для хранения масла и осуществляющий первичную сепарацию сжатого воздуха от масла, и фильтр-патрон 20.
Клапан впускной 17, управляемый электромагнитным клапаном 21, обеспечивает регулирование объемного потока всасываемого компрессором 10 воздуха. Воздушный фильтр 18 всасываемого воздуха, установленный на впускном клапане 17, снабжен датчиком засоренности. Напорная магистраль компрессора 10 подключена к маслоотделителю 19, снабженному предохранительным клапаном 22, открывающимся при определенном давлении масла в маслоотделителе 19, не позволяющим давлению повыситься до недопустимой величины. Маслоотделитель 19 сообщается внутренней полостью с компрессором 10 через фильтр масляный 23, установленный на линии после охладителя масляного 24 и термостатического клапана 25, измеряющего температуру масла, поступающего из маслоотделителя 19 во внутреннюю полость винтового компрессора 10 для смазки винтовой пары. Фильтр масляный 23 обеспечивает очистку масла, поступающего в винтовой компрессор 10, от загрязнения. Открытие и закрытие термостатического клапана 25 определяется температурой масла, поступающего из маслоотделителя 19 в винтовой компрессор 10.
В корпусе маслоотделителя 19 установлен фильтр-патрон 20, служащий для окончательной очистки сжатого воздуха после инерционного отделения масла из воздуха в маслоотделителе 19. В фильтр-патроне 20 осуществляется коалисцентная очистка масловоздушной смеси, при которой капли масла и влаги объединяются, укрупняются и выделяются из масловоздушной смеси. На выходе фильтр-патрона 20 установлен клапан минимального давления 26, предотвращающий падение давления в маслоотделителе 19 при падении давления в рабочей магистрали 5 ниже минимального уровня, кроме того, предотвращает обратный поток сжатого воздуха из рабочей магистрали 5 или воздухосборника в компрессор 10, что дает возможность разгружать корпус винтового компрессора 10 при его отключении. Поддержание давления масла в маслоотделителе 19 на требуемом уровне обеспечивает циркуляцию масла всей системы компрессорной установки 6 независимо от режима выработки компрессором 10 сжатого воздуха.
Выход клапана минимального давления 26 подключен к выходу компрессорной установки 6 и далее к воздухосборнику или рабочей магистрали 5.
Управление работой винтового компрессора 10 осуществляется датчиком, передающий сигнал на работу компрессора 10 на холостой ход в случае достижения в напорной магистрали регламентированного значения давления.
Выход выхлопной трубы 27 для выброса отработанных газов дизельного двигателя 11 выведен на корпусе 8 компрессорной установки 6. Управление работой дизельного двигателя 11 осуществляется через пневмоцилиндры 28 и 29, управляющие оборотами двигателя 11 и его глушением, сигнал на которые подается в случае достижения в напорной магистрали регламентированного значения давления.
Компрессорная установка 6 может содержать дополнительно теплообменник и сепаратор (на чертеже не показаны), установленные в линии нагнетания до клапана минимального давления 26, осуществляющие охлаждение сжатого воздуха и выделение из него оставшейся влаги. Блок охлаждения, выполненный в виде теплообменника, снабжен системой циркуляции охлаждающего воздуха, представляющей собой нагнетательный вентилятор 13 центробежного типа, установленный на одном валу с винтовым компрессором 10, обеспечивающий движение охлаждающего воздуха через теплообменник и систему вентиляционных решеток 12, образованных в корпусе 8.
В корпусе 8 компрессорной установки 6 установлен предпусковой жидкостный подогреватель 30, обеспечивающий запуск дизельного двигателя 11 и винтового компрессора 10 компрессорной установки 6 при отрицательных температурах окружающей среды (до -40°С). Теплообменник предпускового жидкостного подогревателя 30 присоединен к охлаждающему контуру двигателя 11, производя подогрев охлаждающей жидкости дизельного двигателя 11 при его работе. Система подачи дизельного топлива в предпусковой подогреватель 30 присоединена к топливному баку дизельного двигателя 11. Продукты переработки дизельного топлива в предпусковом подогревателе 30 - выхлопные газы выбрасываются по диффузору (на чертеже не показан) на винтовой компрессор 10, маслоотделитель 19 и картер двигателя 11, осуществляя их подогрев.
Система снабжения сжатым воздухом пневматических устройств грузовых вагонов и компрессорная установка для нее работают следующим образом.
Компрессорная установка 6 запускается обслуживающим персоналом на панели управления 14 корпуса 8, сжатый воздух подается через, по крайней мере, один воздухосборник в рабочую магистраль 5 железнодорожного состава. Из рабочей магистрали 5 сжатый воздух раздается в пневматические цилиндры, действующие на крышки, открывающие и закрывающие дозаторные устройства хоппер-дозаторных вагонов 2, осуществляющие наклон кузова думпкарных вагонов 2. Разгрузка грузовых вагонов 2 на ремонтном участке железнодорожного пути осуществляется непосредственно через систему управления, размещенную на каждом вагоне 2, протекает без остановки железнодорожного состава, т.е. при движении вагона 2 со скоростью не более 3-5 км/ч.
При отрицательных температурах окружающей среды, для того, чтобы избежать нежелательного запуска холодного двигателя 11 и компрессора 10, включается предпусковой жидкостный подогреватель 30, осуществляющий подогрев охлаждающей жидкости дизельного двигателя 11, при этом выхлопные газы подогревателя через диффузор направляются непосредственно на маслоотделитель 19, винтовой компрессор 10 и картер дизельного двигателя 11, подогревая их.
После прогрева двигателя 11, компрессора 10 и маслоотделителя 19, предпусковой жидкостный подогреватель 30 выключается и компрессорная установка 6 приводится в работу. При включении дизельного двигателя 11 крутящий момент с вала двигателя 11 передается на вал винтового компрессора 10, приводя его в работу.
Атмосферный воздух через фильтр воздушный 19 и клапан впускной 17 за счет разряжения, создаваемого на всасывании работой винтового компрессора 10, поступает в компрессор 10, где осуществляется его сжатие. Одновременно в рабочую полость винтового компрессора 10 из маслоотделителя 19 подается масло для смазки винтов, отвода тепла, выделяющегося в процессе сжатия, и уменьшения внутренних перетечек сжимаемого воздуха.
Из компрессора 10 масловоздушная смесь, поступает в маслоотделитель 19 для первичной сепарации, где происходит отделение основной части масла из сжатого воздуха. Отделившееся в маслоотделителе 19 масло поступает в термостатический клапан 25, который, в зависимости от температуры масла, направляет его через охладитель масляный 24 в масляный фильтр 23 при температуре масла, превышающей рабочую температуру, или, минуя масляный охладитель 24, сразу в масляный фильтр 23. Из масляного фильтра 23 очищенное масло поступает в компрессор 10.
Далее масловоздушная смесь поступает в фильтр-патрон 20, где происходит более тонкая очистка сжатого воздуха от масла и влаги. Основная часть отделившегося здесь из сжатого воздуха масла стекает в маслоотделитель 19, а часть - по трубопроводу поступает в компрессор 10 для смазки подшипников.
Очищенный от масла сжатый воздух из фильтр-патрона через клапан минимального давления по трубопроводу поступает к выходу компрессорной установки и далее через воздухосборник в рабочую магистраль.
При необходимости получения сжатого воздуха более высокого качества производится охлаждение сжатого воздуха и выделение из него оставшейся влаги. Таким образом, из фильтр-патрона 20 сжатый воздух проходит в теплообменник, где охлаждается нагнетаемым вентилятором 13 воздухом, далее поступает в сепаратор, очищаясь от капельной влаги, и через клапан минимального давления 26 подается в воздухосборник или рабочую магистраль 5.
Охлаждающий воздух посредством нагнетательного вентилятора 13 забирается через вентиляционную решетку 12 со стороны компрессора и, проходя через теплообменник, выбрасывается наружу через вентиляционную решетку 12 со стороны дизельного двигателя.
Управление работой дизельного двигателя 11 осуществляется через пневмоцилиндры 28 и 29, управляющие оборотами двигателя 11 и его глушением, сигнал на которые подается в случае достижения в напорной магистрали регламентированного значения давления.
Поддержание необходимой температуры оборудования компрессорной установки 6 осуществляется автоматически.
При достижения в напорной магистрали регламентированного значения давления подается сигнал на электромагнитный клапан 21, впускной клапан 17 закрывается, компрессор 10 переходит в работу на холостой ход, а дизельный двигатель 11 притормаживается. При падении давления сжатого воздуха в напорной магистрали, подается сигнал, впускной клапан 17 открывается, компрессор 10 и дизельный двигатель 11 переходят на работу в номинальном режиме.