УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАРАЦИИ КОНДЕНСАТА, ВХОДЯЩЕЕ В СОСТАВ КОМПРЕССОРНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ВЫРАБОТКИ СЖАТОГО ВОЗДУХА
DEVICE FOR CONDENSATE SEPARATION, INCLUDED IN COMPRESSOR UNIT FOR GENERATING COMPRESSED AIR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для сепарации конденсата, которое входит в состав компрессорной установки для выработки сжатого воздуха и содержит корпус сепаратора, имеющий впускной патрубок со стороны компрессора и выпускной патрубок для отвода обезвоженного сжатого воздуха, при этом на стороне дна корпуса сепаратора предусмотрен дренажный клапан для слива конденсата, скапливающегося в корпусе сепаратора, через сливное отверстие во внешнюю среду, и этот дренажный клапан выполнен в виде седельного клапана, имеющего пневматическое пилотное управление от электропневматического клапана управления.
Область применения настоящего изобретения распространяется, прежде всего, на транспортное машиностроение, в частности рельсовое транспортное машиностроение. Обычно для подачи сжатого воздуха к тормозным устройствам рельсовых транспортных средств применяются компрессорные установки с устройствами доохлаждения. В устройстве доохлаждения конденсируется влага, которая содержится в воздухе, поступающем от компрессора. Далее влага в форме капель подается к осушителю воздуха. Традиционные осушители воздуха рассчитаны на удаление из сжатого воздуха газообразной водной составляющей. Каплеобразные же водные составляющие, напротив, должны быть удалены из сжатого воздуха до их поступления в осушитель воздуха. Однако эти жидкие водные составляющие имеют тенденцию к заледенению при низких температурах. Функция устройства для сепарации конденсата, установленного выше осушителя воздуха по потоку, направлена на сепарацию жидкой фазы из сжатого воздуха, поэтому риск промерзания в этой части установки сжатого воздуха наибольший. Как правило, на участках, подверженных риску промерзания, стремятся устанавливать нагревательные элементы. Однако устройство для сепарации конденсата постоянно охлаждается сжатым воздухом, поступающим от доохладителя. Особенно уязвимыми перед промерзанием оказываются область сливного отверстия, а также электрическое исполнительное устройство, которое часто выполняется в виде электромагнитного клапана. При этом проблему являет собой, в частности, сочетание электрического исполнительного устройства и конденсата. Конденсат может проникнуть через исполнительные элементы в электрическое исполнительное устройство и тут же вывести его из строя или же проморозить его при установлении низких температур.
Уровень техники
Из DE 102009054064 A1 известно родственное устройство для сепарации конденсата. Оно состоит из сепаратора масла/влаги с расположенным на стороне дна клапаном для конденсата, служащим дренажным клапаном, который управляется посредством электромагнитного клапана открытия и закрытия, и выпускной канал дренажного клапана ведет в сборник конденсата.
Электромагнитный клапан может открывать и закрывать пропускное отверстие, и когда оно открыто, конденсат может вытекать через него наружу. Пропускное отверстие и магнитный клапан при этом размещены в виде единого узла в устройстве для сепарации конденсата. Если устройство для сепарации конденсата используется в диапазоне низких температур без отдельных нагревательных элементов, то конденсат может заледеневать.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для сепарации конденсата, которое входит в состав компрессорной установки для выработки сжатого воздуха и предотвращает поступление жидкого конденсата в область осушения, так чтобы исключалось, в частности, при низких внешних температурах промерзание электрических исполнительных элементов.
Эта цель достигается посредством устройства для сепарации конденсата, которое соответствует ограничительной части пункта 1 формулы настоящего изобретения, в соотнесении с его отличительными признаками. Последующие зависимые пункты отражают предпочтительные усовершенствованные варианты осуществления настоящего изобретения.
В соответствии с одним из технических решений настоящего изобретения электропневматический клапан управления дренажным клапаном размещен за пределами корпуса сепаратора устройства для сепарации конденсата и соединен через линию передачи давления управления с присоединительным патрубком дренажного клапана, имеющего в данном случае пневматическое пилотное управление.
Другими словами, в соответствии с настоящим изобретением электрическое исполнительное устройство, а именно электропневматический клапан управления дренажным клапаном, расположено раздельно от чисто пневматических компонентов дренажного клапана. Управление дренажным клапаном осуществляется посредством электронного управления электропневматическим клапаном управления.
Преимущество решения по настоящему изобретению заключается, в частности, в том, что конденсат, скапливающийся в корпусе сепаратора устройства для сепарации конденсата, никоим образом не может воздействовать на электрические компоненты устройства для сепарации конденсата. Ведь электропневматический клапан управления можно разместить на таком участке установки для выработки сжатого воздуха, который никогда не подвержен промерзанию.
Предпочтительно, чтобы в качестве среды, подаваемой в электропневматический клапан управления, использовался сухой сжатый воздух, который может отбираться от подсоединенного ниже по потоку устройства для осушения воздуха, или хотя бы обезвоженный сжатый воздух, который имеется на стороне выхода устройства для сепарации конденсата. Таким образом, к дренажному клапану всегда подается сухой или, по меньшей мере, соответствующим образом обезвоженный сжатый воздух через линию передачи давления управления, и электрические исполнительные элементы, а также электронные узлы контактируют исключительно с сухим или, по меньшей мере, обезвоженным сжатым воздухом, что обеспечивает дополнительную защиту от промерзания. То есть решение по настоящему изобретению позволяет целенаправленно отделить функцию дренажа конденсата из корпуса сепаратора от функции электрического управления дренажным клапаном.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения дренажный клапан выполнен по типу поршневого клапана и - что предпочтительно - оснащен конусообразным седлом. Благодаря этому подвижные механические элементы дренажного клапана особенно надежны в работе и подвержены меньшему риску промерзания.
В соответствии с дополнительной мерой по оптимизации настоящего изобретения предлагается встроить устройство нагрева в область дренажного клапана с пневматическим пилотным управлением. Устройство нагрева может снабжаться электроэнергией непрерывно или в случае понижения температуры ниже некого минимального порога, так что эта активная мера позволяет дополнительно защитить область дренажного клапана от промерзания. Устройство нагрева следует располагать как можно ближе к подвижным механическим элементам дренажного клапана.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения дренажный клапан с пневматическим пилотным управлением и устройство нагрева необходимо размещать в нижней части цилиндрического корпуса сепаратора, выполненной из легкого металла. Выбор подходящего материала нижней части позволяет оптимизировать передачу тепла, генерируемого устройством нагрева, к дренажному клапану.
Для предотвращения бесполезного рассеяния тепла, генерируемого устройством нагрева, во внешнюю среду предлагается окружить, по меньшей мере, нижнюю часть корпуса сепаратора термоизоляцией. Такая термоизоляция может состоять, к примеру, из изолирующих оболочек, которые окружают весь корпус сепаратора или только его нижнюю часть. Это является преимуществом, поскольку тепловая мощность, вырабатываемая устройством нагрева, остается сосредоточенной в области корпуса сепаратора и лишь незначительно рассеивается наружу через внешнюю поверхность корпуса сепаратора. Предпочтительно выполнять изолирующие оболочки раздельными, и чтобы эти оболочки только частично прилегали к внешней металлической поверхности корпуса сепаратора. В результате образованы воздушные полости, разделенные между собой перегородками, что обеспечивает дополнительный слой изоляции воздуха.
Преимущественно цилиндрический корпус сепаратора может иметь не только такую нижнюю часть, но и верхнюю часть, которая закрывает противоположную торцевую часть корпуса. В такой верхней части можно разместить впускной патрубок со стороны компрессора и выпускной патрубок для выпуска обезвоженного сжатого воздуха.
При таком конструктивном исполнении возможно выполнить корпус сепаратора по типу вихревого сепаратора конденсата, содержащегося в сжатом воздухе. В случае вихревого сепаратора сжатый воздух, поступающий от компрессора, втекает через впускной патрубок в корпус сепаратора, где завихряется по специальной канальной направляющей, в результате чего водяные капли, содержащиеся в сжатом воздухе, отбрасываются к внутренней стенке корпуса сепаратора. С этого момента водяные капли стекают в направлении нижней части и скапливаются там. Скопившийся конденсат затем сливается наружу через дренажный клапан.
В соответствии с другой мерой по оптимизации настоящего изобретения предлагается оснастить корпус сепаратора средствами гашения пульсаций. Пульсации сжатого воздуха, создаваемые подсоединенным выше по потоку поршневым компрессором, поддаются гашению в корпусе сепаратора. В целях гашения пульсаций объем корпуса сепаратора рассчитывают в зависимости от производительности компрессора таким образом, чтобы пульсации сжатого воздуха существенно сглаживались. Кроме того, в корпус сепаратора можно встроить средства перенаправления сжатого воздуха, чтобы дополнительно усилить эффект гашения.
Краткое описание чертежа
Далее подробно изложены другие меры по оптимизации настоящего изобретения и приведено описание предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертеж. На единственной фигуре представлен вид в перспективе с разрезом устройства для сепарации конденсата с установленным на удалении от него электропневматическим клапаном управления.
Осуществление изобретения
В соответствии с фигурой устройство для сепарации конденсата состоит по существу из цилиндрического корпуса 1 сепаратора, который закрыт на своем верхнем торце верхней частью 2, а на своем нижнем торце - нижней частью 3. Верхняя часть 2 и нижняя часть 3 соединены с цилиндрическим корпусом 1 сепаратора посредством фланцевого соединения.
В данном примере осуществления настоящего изобретения цилиндрический корпус 1 сепаратора выполнен по типу вихревого сепаратора. Сжатый воздух, поступающий через впускной патрубок 4 от компрессора, приводится в вихревое движение через кольцевую канальную конструкцию, в результате чего водяные капельки, содержащиеся в сжатом воздухе, скапливаются на внутренней стенке корпуса 1 сепаратора и стекают в направлении нижней части 3. Обезвоженный таким образом сжатый воздух выходит через выпускной патрубок 6, расположенный в верхней части 2, и затем подается к устройству для осушения воздуха (не показано).
Конденсат, скапливающийся внутри корпуса 1 сепаратора в области нижней части 3, сливается через расположенный в нижней части дренажный клапан 7 и затем через сливное отверстие 8 во внешнюю среду.
Дренажный клапан 7 выполнен в виде седельного клапана и имеет конусообразное седло 9. Дренажный клапан 7 имеет пневматическое пилотное управление, и давление управления подается от электропневматического клапана 11 управления, расположенного за пределами корпуса 1 сепаратора, через линию передачи давления управления.
Электропневматический клапан управления выполнен соответственно в виде пилотного клапана, который удален от корпуса 1 сепаратора настолько, чтобы находиться в области транспортного средства, защищенной от промерзания. Линия 10 передачи давления управления соединена с присоединительным патрубком 12 дренажного клапана 7. Электропневматический клапан 11 управления снабжается сухим сжатым воздухом, который отбирается от устройства для осушения воздуха, расположенного за пределами изображенной области.
Кроме того, нижняя часть 3 устройства для сепарации конденсата оборудована устройством 13 нагрева, которое встроено в нижнюю часть 3 вблизи дренажного клапан 7. Для того чтобы предотвратить бесполезное рассеяние во внешнюю среду теплоты, генерируемой устройством 13 нагрева, нижняя часть 3 устройства для сепарации конденсата окружена термоизоляцией 14, которая изображена здесь только схематически. Термоизоляция 14 при этом может быть образована двумя полистирольными полуоболочками, которые можно смонтировать вокруг нижней части 3 устройства для сепарации конденсата, к примеру, посредством склеивания. Для дополнительного увеличения эффекта изоляции теплоты в полистирольных полуоболочках могут быть предусмотрены воздушные полости, которые предпочтительно разместить в области, примыкающей к нижней части 3. Для защиты полистирольных полуоболочек от неблагоприятных внешних воздействий они могут, в свою очередь, быть защищены пластиковым корпусом.
Настоящее изобретение не сводится к вышеописанному предпочтительному варианту его осуществления. Более того, возможны отклонения от него, которые подпадают под объем правовой охраны, определенный нижеприведенной формулой настоящего изобретения. Так, к примеру, дренажный клапан может иметь и другое конструктивное исполнение.
Список ссылочных обозначений
1 Корпус сепаратора
2 Верхняя часть
3 Нижняя часть
4 Впускное отверстие
5 Кольцевая канальная конструкция
6 Выпускное отверстие
7 Дренажный клапан
8 Сливное отверстие
9 Седло клапана
10 Линия передачи давления управления
11 Клапан управления
12 Присоединительный патрубок
13 Устройство нагрева
14 Термоизоляция