УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СЖАТОГО ВОЗДУХА И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ УКАЗАННОГО УСТРОЙСТВА
COMPRESSED AIR PREPARATION DEVICE AND OPERATING METHOD OF SAID DEVICE

Настоящее изобретение относится к устройству для подготовки сжатого воздуха, в частности к устройству для подготовки сжатого воздуха в рельсовых транспортных средствах или в грузовых автомобилях, и к способу эксплуатации указанного устройства.
Устройства для подготовки сжатого воздуха выполняют в рельсовых транспортных средствах или в грузовых автомобилях много задач. К ним относится, в частности, обеспечение сухим очищенным сжатым воздухом тормозной системы и других потребителей сжатого воздуха. Сжатый воздух, используемый его потребителями, обеспечивает компрессор, а его подготовку обеспечивает, как правило, устройство для подготовки сжатого воздуха. В процессе подготовки сжатый воздух осушивают и удаляют из него частицы масла и грязи перед его подачей к потребителям сжатого воздуха.
С началом работы компрессоров с противодавлением необходимо преодолевать высокие моменты. За счет этого могут возникать большие механические нагрузки, и поэтому необходим, в частности, достаточно мощный привод компрессора. Особенно при низких температурах недостаточная мощность приводит к незапуску компрессора с противодавлением. У компрессоров с масляной смазкой возникает проблема недостаточной смазки при запуске под нагрузкой. Для предотвращения запуск под нагрузкой целесообразно после останова снизить давление на выходе компрессора до такого уровня. Чтобы при повторном запуске компрессор заработал без или только с малым противодавлением.
В этой связи, например, в DE 10 2006 043 863 A1 и DE 30 42 069 A1 соответственно раскрыт компрессор с встроенным устройством воздухоудаления для возможности запуска компрессора с максимально возможным отсутствием противодавления.
Кроме этого, например, в DE 81 09 217 U1 и DE 10 2010 054 712 A1 соответственно раскрыто устройство подачи сжатого воздуха, напорный трубопровод которого между компрессором и воздухоосушителем выполнен с возможностью воздухоудаления через дополнительный трубопровод воздухоотведения с дополнительно установленной системой воздушных клапанов для обеспечения возможности запуска компрессора с максимально возможным отсутствием противодавления.
Задача настоящего изобретения – создать усовершенствованное устройство подготовки сжатого воздуха и усовершенствованный способ эксплуатации устройства подготовки сжатого воздуха, обеспечивающие возможность воздухоудаления из напорного трубопровода для обеспечения возможности запуска подключенного со стороны входа воздушного нагнетателя с максимально возможным отсутствием противодавления.
Эта задача решена посредством технического решения, охарактеризованного признаками независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Устройство подготовки сжатого воздуха по данному изобретению включает место входа сжатого воздуха, выполненное с возможностью подключения воздушного нагнетателя, место выхода сжатого воздуха, соединенное напорным трубопроводом с местом входа сжатого воздуха, и установленный в напорном трубопроводе воздухоосушитель. Согласно изобретению установлен также блок управления, предназначенный для воздухоудаления из напорного трубопровода вверх по потоку от воздухоосушителя после выключения воздушного нагнетателя.
При способе эксплуатации устройства подготовки сжатого воздуха, включающего место входа сжатого воздуха, выполненное с возможностью подключения воздушного нагнетателя, место выхода сжатого воздуха, соединенное напорным трубопроводом с местом входа сжатого воздуха, и установленный в напорном трубопроводе воздухоосушитель, из напорного трубопровода вверх по потоку от воздухоосушителя при выключенном воздушном нагнетателе осуществляют воздухоудаление.
Согласно данному изобретению предложено удалять воздух из напорного трубопровода устройства подготовки сжатого воздуха посредством блока управления устройства подготовки сжатого воздуха через имеющиеся места выхода и клапаны после выключения воздушного нагнетателя. В устройстве подготовки сжатого воздуха по данному изобретению для этого воздухоудаления не нужны дополнительные элементы. Кроме этого обеспечена возможность быстрого и полного воздухоудаления из напорного трубопровода. В результате обеспечена возможность запуска соединенного с устройством подготовки сжатого воздуха воздушного нагнетателя, главным образом, без противодавления. При этом воздухоудаление осуществляют при выключенном воздушном нагнетателе, в частности, сразу после останова воздушного нагнетателя.
Понятия «вверх по потоку» и «вниз по потоку» относятся соответственно к направлению потока сжатого воздуха в режиме осушения воздухоосушителя. В режиме регенерации воздухоосушителя или части воздухоосушителя воздушный поток направлен, по меньшей мере, в одной части устройства подготовки сжатого воздуха в обратном направлении.
Предпочтительно в напорном трубопроводе выше по потоку воздухоосушителя сначала продолжают воздухоудаление или оставляют его без воздуха в момент повторного включения воздушного нагнетателя. Это обеспечивает возможность запуска и набора оборотов воздушного нагнетателя без значительного противодавления, т.е. с противодавлением только от потерь с выходящим потоком. Воздухоудаление осуществляют предпочтительно в течение заданного времени после запуска воздушного нагнетателя до набора им заданных оборотов и тому подобно.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения устройство подготовки сжатого воздуха включает место выхода для воздухоудаления в режиме регенерации воздухоосушителя, соединенное воздухоудаляющим трубопроводом с напорным трубопроводом выше по потоку воздухоосушителя. Предпочтительно в воздухоудаляющем трубопроводе установлен также блок выпускных клапанов.
При таком варианте выполнения воздухоудаление из напорного трубопровода осуществляют предпочтительно через место выхода удаляемого воздуха после выключения воздушного нагнетателя.
При таком варианте выполнения блок выпускных клапанов открывают предпочтительно при выключенном воздушном нагнетателе. Если блок выпускных клапанов включает несколько выпускных клапанов, для воздухоудаления открывают, по меньшей мере, один выпускной клапан. Если при таком варианте выполнения в напорном трубопроводе установлен также блок впускных клапанов, этот блок впускных клапанов предпочтительно открывают при выключенном воздушном нагнетателе. Блок впускных клапанов предназначен предпочтительно для переключения между обычным режимом или режимом осушения и режимом регенерации воздухоосушителя. Если блок впускных клапанов включает несколько впускных клапанов, для воздухоудаления открывают, по меньшей мере, один впускной клапан.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения в устройстве подготовки сжатого воздуха в напорном трубопроводе выше по потоку воздухоосушителя установлен также блок предварительной очистки, соединенный выпускным трубопроводом с место выхода удаляемого воздуха. Предпочтительно в этом спускном трубопроводе блока предварительной очистки установлен также блок спускных клапанов.
При таком варианте выполнения воздухоудаление из напорного трубопровода осуществляют предпочтительно после выключения воздушного нагнетателя.
При таком варианте выполнения блок выпускных клапанов открывают предпочтительно после выключения воздушного нагнетателя. Если блок выпускных клапанов включает несколько выпускных клапанов, для воздухоудаления открывают, по меньшей мере, один выпускной клапан.
Воздухоудаление из напорного трубопровода осуществляют либо через место выхода удаляемого воздуха в режиме регенерации воздухоосушителя, либо через выпускной выход блока предварительной очистки или как через выход для воздухоудаления, так и через выпускной выход.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство подготовки сжатого воздуха включает, по меньшей мере, один из обратных клапанов напорного трубопровода ниже по потоку воздухоосушителя или ниже по потоку блока предварительной очистки. Этот обратный клапан предназначен для предотвращения обратного тока сжатого воздуха из подключенной к устройству подготовки сжатого воздуха пневмосистемы.
Объектом данного изобретения является также система снабжения сжатым воздухом с одним из описанных устройств подготовки сжатого воздуха по данному изобретению и подключенным к нему или подключаемым к нему воздушным нагнетателем.
Указанные выше и другие предпочтения, признаки и возможности применения данного изобретения более подробно раскрыты далее в описании примера осуществления изобретения с привлечением приложенной фигуры. На фиг. 1, главным образом, в виде схемы показана конструкция системы снабжения сжатым воздухом согласно примеру осуществления данного изобретения.
На основе фиг. 1 подробно раскрыты конструкция и образ действия системы снабжения сжатым воздухом согласно примеру осуществления данного изобретения. При этом для простоты понимания не показаны некоторые дополнительные компоненты, как например фильтры, клапаны, дроссели, датчики и т.д., присутствующие, как правило, в такой системе снабжения сжатым воздухом, но не обязательные для понимания данного изобретения.
Система снабжения сжатым воздухом включает устройство 10 подготовки сжатого воздуха и подключенный к нему воздушный нагнетатель 14, выполненный, например, в виде компрессора. Устройство 10 подготовки сжатого воздуха имеет вход 12 сжатого воздуха, выполненное с возможностью подключения воздушного нагнетателя 14 и соединенное напорным трубопроводом 16 с выходом 18 сжатого воздуха, выполненным с возможностью подключения к нему одного или нескольких потребителей сжатого воздуха.
Сжатый воздух, подаваемый от входа 12 через напорный трубопровод 16, осушают в воздухоосушителе и предпочтительно также очищают, в частности от частиц масла, сажи и загрязнений, содержавшихся ранее в воздухе или привнесенных в процессе компрессии в воздушном нагнетателе 14. Для этого воздухоосушитель включает воздухоосушительный блок 22 и различные блоки 26, 28 впускных и выпускных клапанов. В примере осуществления изобретения по фиг.1 воздухоосушительный блок 22 включает первый осушительный резервуар 22а и второй осушительный резервуар 22b, установленные аэрогидродинамически параллельно друг другу. Ниже по потоку осушительных резервуаров 22а, 22b соответственно установлена параллельная схема из одного обратного клапана и одной регенерационной форсунки или дросселя 29а, 229b.
Ниже по потоку воздухоосушительного блока 22 в напорном трубопроводе 16 установлен обратный клапан 24. Этот обратный клапан 24 предназначен для предотвращения обратного тока сжатого воздуха из подключенной к выходу 18 сжатого воздуха пневмосистемы назад в устройство 10 подготовки сжатого воздуха.
Выше по потоку воздухоосушительного блока 22 в напорном трубопроводе 16 установлен блок 26 впускных клапанов. Соответственно двум осушительным резервуарам 22а, 22b воздухоосушительного блока 22 такой блок 26 впускных клапанов включает в этом примере осуществления изобретения первый впускной клапан 26а выше по потоку первого осушительного резервуара 22а и второй впускной клапан 26b выше по потоку второго осушительного резервуара 22b.
В других вариантах осуществления изобретения осушительный блок 22 может включать также и только один осушительный резервуар или более двух осушительных резервуаров.
Между блоком 26 впускных клапанов и осушительным блоком 22 от напорного трубопровода 16 ответвлен воздухоудаляющий трубопровод 27. В примере выполнения по фиг.1 воздухоотводящий трубопровод 27 включает первое ответвление 27а воздухоотводящего трубопровода, состыкованное с первым осушительным резервуаром 22а воздухоосушительного блока 22, и второе ответвление 27b, состыкованное со вторым осушительным резервуаром 22b. Воздухоотводящий трубопровод 27 соединен с местом 30 выхода удаляемого воздуха устройства 10 подготовки сжатого воздуха.
Кроме этого в воздухоотводящем трубопроводе 27 установлен блок 28 выпускных клапанов. В примере выполнения по фиг.1 этот блок 28 выпускных клапанов включает первый выпускной клапан 28а, установленный в первом ответвлении 27а воздухоотводящего трубопровода, и второй выпускной клапан 28b, установленный во втором ответвлении 27b воздухоотводящего трубопровода.
Блоком 26 впускных клапанов и блоком 28 выпускных клапанов управляют посредством встроенного или соединенного с ними блока 40 управления.
Работающий воздушный нагнетатель 14 создает в напорном трубопроводе 16 сжатое давление, подаваемое к месту 18 выхода сжатого воздуха. Блок 40 управления подает команды на оба впускных клапана 26а, 26b блока 26 впускных клапанов предпочтительно инверсивно относительно друг друга, за счет чего оба осушительных резервуара 22а, 22b воздухоосушительного блока 22 пропускают сжатый воздух встречно-параллельно. Таким образом, осушительный резервуар (в режиме по фиг.1 – первый осушительный резервуар 22а) работает в обычном режиме осушения сжатого воздуха, а другой осушительный резервуар (в режиме по фиг.1 - второй осушительный резервуар 22b) работает в режиме регенерации. Оба выпускных клапана 28a, 28b блока 28 выпускных клапанов получают команды от блока 40 управления также предпочтительно на противоход относительно друг друга, причем первый выпускной клапан 22а закрывают, если открывают первый впускной клапан 26а и наоборот, второй выпускной клапан 28b открывают, если закрывают второй впускной клапан 26b.
В показанном на фиг.1 рабочем режиме первый впускной клапан 26а блока 26 впускных клапанов открыт, за счет чего сжатый воздушным нагнетателем 14 воздух проходит через первый осушительный резервуар 22а воздухоосушительного блока 22 и готов для выхода через выход 18 сжатого воздуха. Часть очищенного и осушенного в осушительном резервуаре 22а сжатого воздуха отводят и направляют посредством второй регенерирующей форсунки 29b через второй осушительный резервуар 22b воздухоосушительного блока 22 для регенерации сушильного агента во втором осушительном резервуаре 22b. Этот сжатый воздух подают по второму ответвлению 27b воздухоотводящего трубопровода через открытый второй выпускной клапан 28b в место 30 выхода отводимого воздуха. В заключении блок 40 управления изменяет коммутационное состояние блоков 26, 28 впускных и выпускных клапанов для очистки и осушения сжатого воздуха во втором осушительном резервуаре 22b осушительного блока 22 во время регенерации сушильного агента в первом осушительном резервуаре 22а.
Чтобы предотвратить при запуске работу воздушного нагнетателя 14 с высоким противодавлением в напорном трубопроводе 16, осуществляют максимально быстрое и максимально полное воздухоудаление из системы снабжения сжатым воздухом при отключении воздушного нагнетателя 14, предпочтительно после останова воздушного нагнетателя 14. Для этого не нужны дополнительные элементы, а блок 40 управления подает команды на блоки 26, 28 впускных и выпускных клапанов, и так имеющихся в устройстве 10 подготовки сжатого воздуха, для работы в особом режиме воздухоудаления. В этом режиме воздухоудаления, например, все выпускные клапаны 26а, 26b блока 26 впускных клапанов и все выпускные клапаны 28а, 28b блока 28 выпускных клапанов открывают или открываю первый впускной клапан 26а и второй выпускной клапан 28b или второй впускной клапан 26b и второй выпускной клапан 28b для обеспечения возможности выхода сжатого воздуха из напорного трубопровода 16 через воздухоудаляющий трубопровод 27 к месту 30 выхода удаляемого воздуха.
При повторном запуске воздушного нагнетателя 14 впускные и выпускные клапаны 26, 28 оставляют предпочтительно сначала в этом режиме воздухоудаления или временно переводят их снова в этот режим. Таким образом, запуск воздушного нагнетателя 14 осуществляют только с противодавлением от потерь при выходящем потоке, а не с противодавлением сжатого воздуха из напорного трубопровода 16. Рабочий режим воздухоудаления получает команды управления, например, до истечения заданного срока после запуска воздушного нагнетателя 14 или до набора воздушным нагнетателем 14 заданных оборотов.
Информация о рабочем режиме воздушного нагнетателя 14 поступает на блок 40 управления устройства 10 подготовки сжатого воздуха, например, непосредственно от воздушного нагнетателя 14, от его блока управления или от системы управления транспортного средства.
В примере выполнения изобретения по фиг.1 в напорном трубопроводе 16 выше по потоку осушительного блока 22 и блока 26 впускных клапанов, т.е. выше по потоку воздухоосушителя, установлен блок 32 предварительной очистки для предварительной фильтрации сжатого воздуха. Блок 32 предварительной очистки предназначен, например, для удаления жидкости и паров из сжатого воздуха перед его поступлением в воздухоосушитель. Блок 32 предварительной очистки соединен спускным трубопроводом с местом 36 выхода спуска для непрерывного спуска выделяемой в блоке 32 предварительной очистки жидкости (например, масла, воды и т.д.). Для этого в спускном трубопроводе 33 установлен блок 34 спускных клапанов, получающих команды также от блока 40 управления.
Как показано на фиг.1, в напорном трубопроводе 16 установлены также дополнительный обратный клапан 32 и воздухоосушитель.
Альтернативно или дополнительно к описанному выше процессу воздухоудаления из напорного трубопровода 16 без использования дополнительных элементов воздухоудаление из напорного трубопровода 16 возможно, в том числе и через блок 32 предварительной очистки. При осуществлении воздухоудаления только через блок 32 предварительной очистки блок 40 управления закрывает оба впускные клапаны 26а, 26b блока 26 предварительной очистки открывает блок 34 спускных клапанов. При воздухоудалении из напорного трубопровода 16 через выход 30 удаляемого воздуха и выход 36 спуска блок 40 управления открывает оба впускные клапаны 26а, 26b блока 26 впускных клапанов, оба выпускные клапаны 28а, 28b блока 28 выпускных клапанов и блок 34 спускных клапанов.
Удаление влаги из блока 32 предварительной очистки после простоя воздушного нагнетателя 14 предпочтительно также для предотвращения замерзания при низких рабочих температурах.
Время спада давления в напорном трубопроводе 16 можно дополнительно изменять или регулировать посредством дросселей или форсунок (не показано) в воздухоудаляющем трубопроводе 27 или спускном трубопроводе 33.
Изобретение не ограничено вышеописанным примером его выполнения по фиг.1. В рамках данного изобретения специалист без труда сможет сделать выводы о возможности многочисленных модификаций.
Например, блок 32 предварительной очистки выше по потоку воздухоосушителя может включать и больше (например, два) фильтров предварительной очистки, установленных последовательно в напорном трубопроводе 16 в направлении потока сжатого воздуха. Соответственно спускной трубопровод 33 включает соединенное с первым фильтром предварительной очистки первое выпускное ответвление и соединенное со вторым фильтром предварительной очистки второе выпускное ответвление. Кроме этого блок 34 спускных клапанов в этом варианте осуществления изобретения может включать первый спускной клапан в первом спускном ответвлении и второй спускной клапан во втором спускном ответвлении.
Воздухоудаление из напорного трубопровода 16 можно осуществлять посредством соответствующих команд управления блоком 34 спускных клапанов от блока 40 управления через одно из двух спускных ответвлений или через все имеющиеся спускные ответвления.
При наличии в блоке 22 воздухоосушителя только одного осушительного резервуара устанавливают соответственно только один воздухоудаляющий трубопровод 27 и блок 28 выпускных клапанов только с одним выпускным клапаном в этом воздухоудаляющем трубопроводе 27. В этом случае параллельно блоку 22 воздухоосушителя предпочтительно устанавливают трубопровод регенерации. Блок 26 впускных клапанов в этом варианте осуществления изобретения включает один или несколько впускных клапанов.
Кроме этого в рамках изобретения возможны варианты его осуществления без установки блока 22 предварительной очистки с соответствующим блоком 34 спускных клапанов и с ответствующим выходом 36 спуска.