УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СЖАТОГО ВОЗДУХА
COMPRESSED AIR PREPARATION UNIT

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается установок для очистки и осушки сжатого воздуха транспортного средства.
Известен патрон для осушителя воздуха, содержащий основание с входным и выходным отверстиями и кожух, соединенный с основанием и ограничивающий полость, содержащую фильтр и влагопоглатитель, причем фильтр установлен по ходу потока перед влагопоглатителем таким образом, что при нормальной работе патрона поток текучей среды, входящий в патрон через входное отверстие, проходит через фильтр, а затем через влагоотделитель до поступления в выходное отверстие, а во время продувки патрона продувочный поток, входящий через выходное отверстие, проходит через влагоотделитель до поступления в фильтр, при этом патрон снабжен клапаном, обеспечивающим обход фильтра частью продувочного потока; клапан содержит золотник, переводимый в запирающее положение под действием потока текучей среды, поступающего в патрон через входное отверстие, тем самым предотвращающий прохождение текучей среды через клапан; золотник клапана выполнен в виде эластичного элемента; патрон содержит отстойник, сообщающийся с фильтром; отстойник расположен вблизи клапана, в результате чего направляемый через клапан продувочный поток уносит скопившуюся в отстойнике жидкость; патрон дополнительно содержит контейнер, в котором помещен влагоотделитель, и пружину, установленную с прижимом контейнера и фильтра к основанию, причем фильтр расположен между контейнером и основанием, так что усилие, приложенное пружиной к контейнеру и влагопоглатителю, передается на основание через фильтр; фильтр имеет цилиндрическую форму и содержит кольцевой конструктивный элемент, несущий фильтрующий материал, соответственно скомпонованный кольцевым образом.
(RU, патент на изобретение №2351387 C2, кл. B01D 53/26, опубл. 2006 г.).
Недостатками патрона с влагоотделителем для осушки воздуха являются:
- сложность конструкции патрона, состоящего из кольцевых и цилиндрических элементов с фильтрами и влаготделителями различного назначения;
- затруднена операция замены фильтрующих элементов, что увеличивает трудоемкость обслуживания патрона;
- повышенные габариты патрона из-за параллельного расположения фильтрующих элементов.
Известна система подготовки сжатого воздуха СПВ 4,5/1, содержащая раму с установленной на ней аппаратурой, включающей клапан для удаления конденсата, фильтр предварительной очистки, циклонный масловоздушный сепаратор, адсорбционные осушители, клапаны, переключающие адсорбционные осушители, фильтр тонкой очистки воздуха, при работе системы сжатый влажный воздух из компрессора поступает на вход в циклонный масловоздушный сепаратор, в котором происходит первичное отделение капельной влаги и масла, после сепаратора воздух проходит через фильтр, где из него отделяются все масло и оставшаяся капельная влага. Далее сжатый воздух, содержащий только пары воды, проходит через клапан переключения осушителей и поступает на первый осушитель. При прохождении через слой адсорбента снизу вверх, воздух осушается, одновременно с этим часть осушенного воздуха из первого осушителя через дроссель направляется сверху вниз во второй осушитель, где происходит восстановление (регенерация) адсорбента, удаление из него влаги, которая сбрасывается в специальную емкость через открытые внизу осушителей клапаны удаления конденсата. Далее воздух из первого осушителя проходит через верхний клапан переключения осушителей и попадает в фильтр тонкой очистки, в котором происходит доочистка сжатого воздуха. Из него осушенный и очищенный воздух попадает в пневматическую систему транспортного средства (Статья «Устройства подготовки сжатого воздуха для локомотивов», Журнал «Локомотив», 2008 г., №7, с.20-22).
Недостатками известной системы подготовки сжатого воздуха локомотивов являются:
- большая масса и габариты системы в связи с установкой двух осушителей;
- сложность обслуживания осушителей при замене адсорбента, так как он находится непосредственно в корпусе осушителей;
- отсутствует контроль уровня конденсата в емкости и автоматическое его удаление;
- при регенерации адсорбента возможно перемешивание его слоев различного состава и размеров, снижающее эффективность системы.
Известен адсорбер (установка) для осушки сжатого воздуха транспортного средства, принятый в качестве прототипа, и содержащий корпус с входным патрубком и патрубком для отвода регенерационного воздуха, крышку с выходным патрубком, гранулированную адсорбирующую насадку (адсорбент), размещенную между фильтрующими сетками и перфорированными дисками, гранулированная адсорбирующая насадка выполнена в виде моноблока, расположенного в цилиндрическом патроне и состоящего по объему из 72-78% цеолита общего назначения и 22-28% полиэтилена (RU, свидетельство на полезную модель №33034 U1, кл. B01D 53/26, опубл. 2003 г.).
Недостатками адсорбера для осушки сжатого воздуха транспортного средства являются:
- расположение входного патрубка для подвода сжатого воздуха в средней части корпуса адсорбера снижает его эффективность по влагооделению, так как уменьшается путь и сопротивление движению потока воздуха;
- расположение выходного патрубка в крышке адсорбера затрудняет демонтаж цилиндрического патрона с адсорбирующей насадкой и ухудшает условия обслуживания адсорбера;
- выполнение адсорбирующей насадки в виде единого моноблока снижает эффективность ее работы, уменьшает качество регенерации;
- плоская конструкция перфорирующих дисков и фильтрующих сеток снижает сопротивление их деформации и уменьшает рабочую площадь протока воздуха и снижает эффективность адсорбера.
Техническим результатом изобретения является повышение качества очистки и регенерации адсорбента, улучшение условий обслуживания установки для подготовки сжатого воздуха, замены адсорбента и повышение эффективности работы установки.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для подготовки сжатого воздуха транспортного средства, содержащей раму установки с закрепленной на ней аппаратурой для очистки воздуха, связанной с адсорбером, содержащим корпус с входным патрубком и патрубком для отвода регенерационного воздуха и конденсата, крышку, выходной патрубок, цилиндрический патрон с адсорбентом, размещенным между фильтрующими сетками и перфорированными дисками; входной патрубок для подвода воздуха расположен в верхней части корпуса и разница внутреннего диаметра корпуса и наружного диаметра цилиндрического патрона в зоне расположения входного патрубка больше, чем в нижней части корпуса; выходной патрубок для отвода воздуха расположен в верхней части корпуса и не связан с крышкой; адсорбент выполнен в виде гранулированных частиц различного размера и состава и размещен в отдельных слоях, разделенных фильтрующими сетками с перфорированными дисками; перфорированные диски или только крайние, верхний и нижний, выполнены выпуклой формы; патрубок для отвода регенерационного воздуха и конденсата содержит резервуар с клапанами контроля уровня отвода конденсата; рама установки с закрепленной на ней аппаратурой для очистки воздуха выполнена поворотной из транспортного положения в положение замены цилиндрического патрона с адсорбентом, настройки и поворота обратно - в транспортное положение, с жесткой фиксацией ее на раме транспортного средства; подвод сжатого воздуха к аппаратуре для очистки воздуха выполнен посредством поворотного распределителя, закрепленного на раме транспортного средства соосно с осью поворота рамы или стационарного, закрепленного на раме установки с использованием гибкого подвода к нему.
На фиг.1 изображена установка для подготовки сжатого воздуха, общий вид, на фиг.2 - адсорбер с выпуклыми перфорированными дисками цилиндрического патрона.
Установка для подготовки сжатого воздуха транспортного средства содержит раму установки 1 (фиг.1 и 2) с закрепленной на ней аппаратурой 2 для очистки воздуха, связанной с адсорбером 3, содержащим корпус 4 с входным патрубком 5 и патрубком 6 для отвода регенерационного воздуха и конденсата, крышку 7, выходной патрубок 8, цилиндрический патрон 9 с адсорбентом 10, размещенным между фильтрующими сетками и перфорированными дисками 11 и 12; входной патрубок 5 для подвода воздуха расположен в верхней части корпуса 4 и разница внутреннего диаметра d1 корпуса 4 и наружного диаметра d2 цилиндрического патрона 9 в зоне расположения 13 входного патрубка 5 больше, чем в нижней части корпуса 4; выходной патрубок 8 для отвода воздуха расположен в верхней части корпуса 4 и не связан с крышкой 7; адсорбент 10 выполнен в виде гранулированных частиц различного размера и состава и размещен в отдельных слоях 14 и 15, разделенных фильтрующими сетками с перфорированными дисками 16; перфорированные диски 11, 12 и 16 (фиг.2) или только 11 и 12 выполнены выпуклой формы, в центре вдоль оси цилиндрического патрона 9 установлен стягивающий стержень 17, сжимающий посредством пружины 18 с гайкой 19 слои 14 и 15 адсорбента 10 между перфорированными дисками 11 и 12; патрубок 6 для отвода регенерационного воздуха и конденсата содержит резервуар 20 с клапанами 21 контроля уровня и отвода конденсата; рама установки 1 с закрепленной на ней аппаратурой 2 для очистки воздуха выполнена поворотной относительно оси 22 с опорами 23 рамы транспортного средства на угол α, составляющий 90-180° из транспортного положения в положение замены цилиндрического патрона 9 с адсорбентом 10, содержащего монтажные отверстия 24. Крышка 7 закреплена на корпусе 4 посредством поворотных винтов 25 и гаек 26. Подвод сжатого воздуха к аппаратуре 2 для его очистки через патрубок 27 и отвод от нее через патрубок 28 выполнен посредством поворотного распределителя 29, закрепленного на раме транспортного средства соосно с осью 22 поворота рамы установки 1 с использованием жестких труб 30 для подвода к нему через патрубок 31 от компрессора транспортного средства (на чертеже не указано) и отвода через патрубок 32 очищенного воздуха или стационарного распределителя 33 (фиг.2), закрепленного на раме установки 1 с использованием гибкого подвода и отвода 34.
Установка для подготовки сжатого воздуха работает следующим образом.
При работе установки сжатый влажный воздух из компрессора (на чертеже не показан) поступает через трубы 30 и 34 (фиг.1 и 2), входной патрубок 31 в распределитель 29 и 33 и через выходной патрубок 27 в аппаратуру 2 для очистки воздуха, в которой происходит первичное отделение капельной влаги и масла. Далее, сжатый воздух, содержащий только пары воды, проходит через входной патрубок 5, расположенный в верхней части корпуса 4 и поступает в кольцевую канавку 13 адсорбера 3 и далее в щель, образованную внутренним диаметром корпуса 4 и наружным диаметром d2 цилиндрического патрона 9. В кольцевой канавке 13 происходит равномерное распределение сжатого воздуха по всему наружному диаметру d2 и более интенсивное отделение оставшейся влаги при дальнейшем движении воздуха в щели, что повышает эффективность работы установки.
При прохождении через слой адсорбента 10 снизу вверх, воздух осушается, при этом в первом слое 14 происходит более интенсивное отделение влаги, масел и других загрязнителей, а во втором слое 15 очистка воздуха. Выполнение перфорированных дисков 11, 12 и 16 (фиг.2) или только 11 и 12 выпуклой формы повышает их жесткость при стяжке стержнем 17 посредством пружины 18 с гайкой 19 слоев 14 и 15 адсорбента 10, повышает надежность работы и увеличивает активную площадь адсорбера 3 и эффективность установки. Очищенный воздух через выходной патрубок 8 поступает в аппаратуру 2 для окончательной очистки воздуха и через патрубок 28, распределитель 29, 33 и патрубок 32 поступает в магистраль и воздухосборник транспортного средства (на чертеже не показаны) и при достижении необходимого давления часть осушенного воздуха через аппаратуру 2 очистки воздуха направляется через выходной патрубок 8 в адсорбер 3 сверху вниз, где происходит восстановление (регенерация) адсорбента 10, удаление из него влаги, которая сбрасывается в специальную емкость через открытые внизу адсорбера 3 клапаны 21 удаления конденсата. По истечении срока эксплуатации адсорбента 10 предусмотрена его замена, которую выполняют поворотом рамы поворотной 1 относительно оси 22 на опорах 23 рамы транспортного средства на угол α, составляющий 90-180° из транспортного положения в положение замены цилиндрического патрона 9 с адсорбентом 10; при помощи монтажных отверстий 24 выполняют замену цилиндрического патрона 9 с адсорбентом 10, настройку и поворот обратно - в транспортное положение, с жесткой фиксацией на раме транспортного средства; выполнение выходного патрубка 8 для отвода воздуха в верхней части корпуса 4, не связанного с крышкой 7 позволяет производить замену всего цилиндрического патрона 9 на новый без демонтажа выходного патрубка 8, введение поворотных винтов 25 и гаек 26 позволяет улучшить условия и уменьшить трудоемкость и время монтажа-демонтажа крышки 7 и замены адсорбента 10.