Принципиальная схема адсорбционной установки фирмы "Wabco Westinghause" (Италия) приведена на рисунке 4.12.

Работает установка следующим образом. Сжатый воздух от компрессора поступает через теплообменник 1 и клапан 3 в адсорбер 7, где осушается в слое адсорбента и через обратные клапаны 5 и 4 направля­ется в магистраль сухого воздуха и далее к потребителю. Одновременно часть сухого воздуха через дроссель 10 приходит в адсорбер 8, расширяется до давления, близкого к атмосферному, регенерирует в нем адсор­бент и через спускной тракт клапана 3 отводится в атмосферу. По исте­чении определенного промежутка времени срабатывает электронное ре­ле времени 12, подает сигнал на переключение клапана 3. Клапан 3 разобщает компрессор с адсорбером 7, который сообщается с атмосферой и сообщает с ним адсорбер 8, в свою очередь, разобщающийся с атмосферой. Теперь уже в процессе работы компрессора в адсорбере 8 про­изводится осушка сжатого воздуха, а в адсорбере 7 - регенерация адсорбента.

Достоинством рассматриваемой установки является равенство циклов адсорбции и десорбции, а также возможность установления оп­тимальных расходов регенерационного воздуха.

Значительный недостаток схемы - в переключении адсорберов под нагрузкой (во время работы компрессора). Это ухудшает динамику адсорберов, снижая их надежность, и уменьшает экономичность уста­новки ввиду потерь воздуха, содержащегося в магистрали от компрессо­ра до обратных клапанов на выходе из адсорберов, при смене режимов работы установки.

Установка фирмы "Nippon Air Brake Co. Ltd" (Япония) применена на электровозах 8G. Её принципиальная пневматическая схема приведена на рис. 4.8. Принцип действия: жатый воздух от компрессора 5 поступает в теплообменник 3 и далее в резервуар 13, где охлаждается и направляется в адсорбер 8 или 17 в зависимости от того, какой из магнитных вентилей 9 или 20 находится в данный момент под напряжением. Пусть, например, возбужден вентиль 9. В этом случае воздух через нормально-открытый отсечной клапан 19 проходит в адсорбер 17, осушается в нем и через обратный клапан 16 направляется в магистраль сухого воздуха и главные резервуары 15 для использования потребителем. Одновременно часть сухого воздуха через дроссель 14 поступает в адсорбер 8, регенерирует в нем адсорбент и через открыв­шийся после срабатывания магнитного вентиля 20 клапан продувки 6 отводится в атмосферу.

Рисунок 4.13 - Адсорбционная установка фирмы "Nippon Air Brake Co. Ltd"

Работа адсорбционной установки регламентируется электронным таймером (на схеме не показан). Переключение адсорберов на противоположные режимы в установке производится через 45 с. В дальнейшем характер работы адсорберов зависит от длительности работы компрессора. При продолжительности включения компрессора выше 30%, когда компрессор работает более 45 с, но менее 90 с, адсорбер 17 работает 45 с в режиме осушки воздуха, а адсорбер 8- в режиме регенерации адсорбента. После этого по команде программного переключателя ад­сорберы переключаются на противоположные режимы и в адсорбере 17 в оставшееся до остановки компрессора время происходит регенерация адсорбента, а в адсорбере 8 - осушка воздуха. В этом случае адсорбционная установка обеспечивает осушку сжатого воздуха с запасом по температуре точки росы, равном 3-5 °С. Расход воздуха установкой на собственные нужды составляет 20,5%.

Рисунок 4.14 - Адсорбционная установка с регулировкой температуры осушаемого воздуха

Таким образом эффективная осушка воздуха будет обеспечиваться только при работе компрессора длительностью менее 30 с, что, как установлено, соответствует ПВ=30%. При более высоких нагрузках компрессора установка неэффективна, а такие режимы наиболее вероятны при ведении грузовых поездов.

В адсорбционной установке, схема которой изображена на рис. 4.9, в напорную магистраль включён отсечной клапан, а параллельно ей установлен вынесенный на крышу транспортного средства теплообменник с отсечными клапанами на входе и выходе. Там же размещён датчик-реле температуры, управляющий этими отсечными клапанами в зависимости от забортной температуры. Адсорбционная уста­новка действует так. Нажатием кнопки 2 через замкнутые контакты 4 реле давления 3 включается приводной двигатель 6 и приводит в работу компрессор 7. Одновременно блоком управления 5 подается электрическое питание на электромагнитные вентили 9 и 14 или на 27 и 20, например на 9 и 14.

При снижении в магистрали сухого воздуха 30 давления сжатого воздуха до величины уставки включения реле давления 3, оно срабатывает, замыкаются его контакты 4, включается приводной двигатель 6, за­пускается компрессор 7. Одновременно по команде блока управления 5 обесточиваются электромагнитные вентили 9 и 14, закрывается отсеч­ной клапан 10, открывается отсечной клапан 15, включаются электро­магнитные вентили 20 и 27, открывая отсечной клапан 28 и закрывая от­сечной клапан 19. Теперь сжатый воздух поступает в адсорбер 21, реге­нерирует в нем адсорбент, затем приходит в группу резервуаров 17, где конденсируются водяные пары, и идет на осушку в адсорбер 16, затем в магистраль сухого воздуха 30 и далее к потребителю. В дальнейшем циклы повторяются

Установка (рисунок 4.14) работает по следующему принципу. После разрядки адсорбера начинает действовать блок 13 автоматического регулирования параметров процесса регенерации. При этом часть воздуха (5-10% от общего объема осушенного воздуха) через дроссель 1 и регулятор продолжительности цикла горячей регенерации 12 проходит в теплообменник 11, встроенный в выхлопной тракт дизеля, нагревается в нем и поступает в адсорбер, где регенерирует адсорбент и через клапан продувки отводится в атмосферу. Продолжительность цикла нагревной регенерации автоматически задается регулятором 12. Его целесообразно настраивать таким образом, по мнению авторов, чтобы цикл горячей регенерации продолжался в течение времени падения давления воздуха в магистрали на 50-80% от установленного в ней периода давлений, на который отрегулировано реле давления. При дальнейшем снижении давления воздуха в магистрали регулятор 12 перекрывает по­ступление воздуха в теплообменник 11. После этого регенерирующий воздух проходит в адсорбер через клапан 2 холодной регенерации, минуя теплообменник 11 и продолжая обезвоживать и одновременно охлаждать адсорбент. При снижении давления воздуха в магистрали до нижнего установленного предела, на который отрегулировано реле давления 4, оно подает команду на включение компрессора и отключение клапана продувки, который закрывается и разобщает адсорбер с атмосферой, компрессор начинает работать и цикл повторяется.

Рисунок 4.15 - Адсорбционная установка с подогревом регенерационного воздуха теплом выхлопных газов ДВС на тепловозах

При работе в условиях отрицательных температур окружающей среды возможно промерзание днища адсорбера и клапана продувки, что создает аварийную ситуацию в работе адсорбционной установки. Более надежно работает установка, схема которой показана на рисунке 4.15.

При установлении устойчивой отрицательной температуры окружающей среды закрывают разобщительный орган перед теплообменни­ком, а открывают перед шунтирующим трубопроводом, перекрывают воздушное и электрическое питание электромагнитного вентиля отсечного клапана. Теперь теплый воздух от компрессора поступает в кожух, омывает днище адсорбера и клапан продувки, предохраняя их от промерзания, и по трубопроводу уходит в адсорбер для осушки.

Установка работает следующим образом. Включением кнопки 1 через замкнутые контакты 27 включается приводной двигатель 9 и за­пускается компрессор 10. При положительных температурах окружаю­щей среды разобщительный кран 7 открыт, кран 8 закрыт, кран 21 закрыт, кран 5 открыт, выключатель 3 включен.

Рисунок 4.16 - Адсорбционная установка с защитой клапана продувки адсорбера от замерзания

Сжатый воздух от ком­прессора 10 через открытый кран 7, теплообменник 11, нормально-открытый отсечной клапан 12, обратный клапан 14, поступает в адсор­бер 15, осушается в слое адсорбента и через обратный клапан 17 направляется в магистраль сухого воздуха 19, в воздухосборник 20 и далее к потребителю. При достижении в воздухосборнике 20 максимального рабочего давления срабатывает реле давления 25, размыкаются его контакты 27, а замыкаются контакты 26. Приводной двигатель 9 выключается, останавливается компрессор 10, срабатывает электромагнитный вентиль 13, закрывается отсечной клапан 12, разобщая теплообменник 11 с адсорбером 15. Одновременно подается питание на вентиль 24, от­крывается клапан продувки 23, сообщая адсорбер 15 с атмосферой. После опорожнения адсорбера 15 часть воздуха из воздухосборника 20 через дроссель 18 и магистраль продувки адсорбера 16 поступает в адсорбер, регенерирует в нем адсорбент и отводится в атмосферу. При достижении в воздухосборнике 20 минимального рабочего давления срабатывает реле давления 25, размыкаются его контакты 26 и замыкаются контакты 27, открывается отсечной клапан 12, закрывается клапан продув­ки 23, включается компрессор 10 и цикл повторяется. При отрицатель­ных температурах окружающей среды во избежание промерзания клапана продувки 23 и днища адсорбера 15 закрывают разобщительные краны 7 и 5, а открывают краны 8 и 21, выключают выключатель 3. Те­перь теплый сжатый воздух от компрессора 10 направляется по шунтирующему трубопроводу 6 в кожух 4, обогревает днище адсорбера и клапан продувки 23 и по трубопроводу 22 поступает в адсорбер для осушки. Далее все происходит по описанной выше схеме.

4.5 Масловлаго отделение фильтрацией

Отделение масла и влаги при фильтрации осуществляется вследствие взаимодействия сжатого газа с элементами пористой перегородки, в которых влага и масло могут удерживаться поверхностями фильтрующего материала.

В последние годы были разработаны и начали широко применяться в промышленности волокнистые и сеточные фильтры-туманоуловители, принцип действия которых основан на захвате жидких частиц во­локнами или проволоками при пропускании туманов через волокнистый слой или сетки с непрерывным выводом из них уловленной жидкости [15].

Отличительной особенностью волокнистых фильтров-туманоуловителей является коалесценция уловленных жидких частиц при контакте с поверхностью волокон и образование на них пленки жидкости, уда­ляющейся из слоя по мере накопления в виде струек или крупных ка­пель, перемещающихся внутри слоя с тыльной стороны под действием силы тяжести, увлечения газовым потоком, капиллярными силами. Саморегенерирующийся фильтр для очистки газов от масла и влаги состоит из цилиндрического корпуса с патрубками ввода и вывода газового потока, внутри которого перпендикулярно направлению газового потока последовательно установлены размещенные между решетками слои стекловолокнистой насадки с зазором между ними. Уда­ление уловленных жидких частиц происходит за счет действия капил­лярных сил, возникающих в уплотненных капиллярных зонах. Повыше­ние эффективности очистки воздуха достигается за счет исключения контакта

Плотность набивки волокна составляет 180-200 кг/м³. Стекловолокно приклеивается к стенкам корпуса.

Рисунок 4.16 - Локомотивный масловлагоотделитель контактного действия типа Э-120/Т

В аппаратах, использующих эффект проницающей фильтрации, в качестве фильтрующего агента применяются керамика и металлокерамика. Фильтры, изготовленные из этих материалов, лучше задерживают твердые и жидкие частицы благодаря своему жесткому, неподвижно фиксированному строению, извилистому и многослойному расположе­нию пор. Такие фильтры могут быть сделаны коррозионно- и жаростойкими. При больших расходах газа конструкция отделителя с фильтрами из керамики и металлокерамики получается более компактной по срав­нению с фильтрами из волокнистых материалов. Кроме этого, эти фильтры более просты в обслуживании при смене и регенерации фильтрующих элементов и могут работать при значительных перепадах давления.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мурзин В.А. Рудничные пневматические установки: учеб. Пособие для вузов. - М.: Недра, 1974. 306 с.

2. Иноземцев В.Г. Тормоза железнодорожного подвижного состава. – М.: Транспорт, 1979. – 424 с.

3. Шаурин А.А. Повышение качества сжатого воздуха в пневматической системе локомотива. – М.: Транспорт, 1989. - 116 с.

4. Крылов В.И. Справочник по тормозам. – М.: Транспорт, 1975. - 447 с.

5. Бродянский В.М. Производство кислорода. – М.: Металлургия, 1970. – 384 с.

6. Хлумский В.И. Поршневые компрессоры. М.: Машизд. 1962. – 403.

7. Парфенова И.Ф. Повышение эксплуатационной надежности пневмосистем подвижного состава. ОМИЖТ. – Омск, 1989. – 22 с.

8. Хаит Э.И. Порча локомотивов. ЭТТ. – 2015. № 2. с. 36-39.

9. Ламба П.Д. Исследование локомотивных воздухораспределителей. Ростов н/Д ИИЖТ. 1983. – 25 с.

10. Виноходов И.Я. Исследование осушения сжатого воздуха на локомотивах способом звуковой коагуляции. Ростов н/Д ИИЖТ. 1983. – 183 с.