RU2062905C1

RU2062905C1 - Device for obtaining compressed dried air in vehicle

Info

Publication number: RU2062905C1
Application number: RU93003332A
Authority: RU
Inventors: Ю.Н. Арбузов; В.П. Рязанкин; П.П. Артемов; В.И. Копшаков; С.В. Шелухин
Original assignee: Акционерное общество открытого типа - Холдинговая компания "Коломенский завод"
Priority date: 1993-01-19
Filing date: 1993-01-19
Publication date: 1996-06-27

Abstract

FIELD: transport mechanical engineering. SUBSTANCE: device has compressor whose delivery line is provided with an adsorber with a drain valve, check valves, air intake, and compressor pressure regulator connected with the compressor through a drain valve. The device is also provided with a pressure regulator that is mounted in the line for control of the control valve. The pressure regulator is made up as an apparatus of discrete action, provides stability and abrupt shutting down, and operates synchronously with the compressor pressure regulator, The inlet of the regulator is connected with the delivery line. The outlet is connected with the line for control of the control valve. EFFECT: enhanced reliability and efficiency. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для получения сжатого воздуха и предназначено для использования на транспортном средстве, преимущественно на локомотиве. The invention relates to a device for producing compressed air and is intended for use on a vehicle, mainly on a locomotive.

Известна установка для получения сжатого осушенного воздуха на транспортном средстве, содержащая компрессор, адсорбер с дренажным клапаном, обратный клапан, параллельно которому установлен трубопровод продувочного воздуха с дросселем, воздухосборники и регулятор давления (ав.св.СССР N 787720, кл. F 04 В 41/02, 1980). A known installation for producing compressed dried air in a vehicle, comprising a compressor, an adsorber with a drain valve, a check valve, in parallel with which a purge air pipe with a throttle is installed, air collectors and a pressure regulator (ATS.SSSR N 787720, class F 04 B 41 / 02, 1980).

В известной установке расход воздуха на регенерацию осуществляется в течение всего периода холостого хода компрессора и значительно превышает требуемый. In the known installation, the air flow for regeneration is carried out during the entire period of idling of the compressor and significantly exceeds the required.

Наиболее близкой по технической сути к предлагаемому изобретению является установка, содержащая компрессор, на линии нагнетания которого установлены адсорбер с дренажным клапаном, обратный клапан, параллельно которому подключен к линии нагнетания трубопровод подвода продувочного воздуха, с размещенным на нем дросселем и регулирующим клапаном, воздухозаборники и регулятор давления компрессора (ав.св.СССР N 1011988, F 04 В 41/02, 1981). The closest in technical essence to the proposed invention is the installation comprising a compressor, on the discharge line of which an adsorber with a drain valve is installed, a check valve parallel to which a purge air supply pipe is connected to the discharge line, with a throttle and a control valve placed on it, air intakes and a regulator compressor pressure (av.St.SSSR N 1011988, F 04 B 41/02, 1981).

Данное устройство с точки зрения его схемного решения по расходу воздуха на регенерацию адсорбера, является экономичным. Однако существенными его недостатками являются: нестабильность регулировки регулирующего клапана на его открытие для подачи продувочного воздуха в адсорбер; требуется частое подрегулирование; кроме того предложенный клапан имеет замедленный цикл открытия и поэтому часть воздуха в процессе открытия расходуется неэффективно при скорости ниже критической, необходимой для регенерации, имеет место также излишняя утечка воздуха через трубопровод продувочного воздуха и далее через компрессор при остановленном компрессоре, что в целом снижает надежность и эффективность устройства. This device from the point of view of its circuit design for air consumption for the regeneration of the adsorber, is economical. However, its significant disadvantages are: instability of adjustment of the control valve to open it for supplying purge air to the adsorber; frequent adjustment is required; in addition, the proposed valve has a slowed open cycle and therefore part of the air during the opening process is consumed inefficiently at a speed lower than the critical rate necessary for regeneration, there is also excessive air leakage through the purge air pipeline and then through the compressor when the compressor is stopped, which generally reduces reliability and device efficiency.

Техническая задача изобретения повышение надежности и эффективности устройства. The technical task of the invention is to increase the reliability and efficiency of the device.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для получения сжатого осушенного воздуха, содержащее компрессор с приводом, на линии нагнетания которого установлен адсорбер с дренажным клапаном, обратные клапаны, параллельно которым подключен к линии нагнетания трубопровод продувочного воздуха с размещенными на нем дросселем и регулирующим клапаном, связанным линией управления с линией нагнетания, воздухосборники и регулятор давления компрессора, связанный с компрессором и с дренажным клапаном снабжено регулятором давления, установленным на линии управления регулирующим клапаном, при этом регулятор давления выполнен в виде аппарата дискретного действия с обеспечением стабильности и резкости срабатывания (см. книгу "Автоматические тормоза подвижного состава" В.И.Крылов, В.В.Крылов, М, "Транспорт", 1972. Регуляторы давления усл. N ЗРД и усл. N АК-IIБ) и работает синхронно с регулятором давления компрессора, имея уровни настройки, определяемые соотношениями:
P $\binom{II}{вн}$ =P $\binom{I}{вн}$ -ΔP_т и P $\binom{II}{нн}$ = P $\binom{I}{нн}$ +ΔP_рег= P_пр,
где:
P $\binom{II}{вн}$ давление верхнего уровня настройки регулятора давления, установленного на линии управления регулирующим клапанами;
P $\binom{I}{вн}$ давление верхнего уровня настройки регулятора давления компрессора;
ΔP_т технологический допуск по давлению, необходимый для срабатывания регулятора в процессе повышения давления, определяющий закрытие регулирующего клапана;
P $\binom{II}{нн}$ давление нижнего уровня настройки регулятора давления, установленного на линии управления регулирующим клапаном;
P $\binom{I}{нн}$ давление нижнего уровня настройки регулятора давления компрессора;
ΔP_рег диапазон изменения давления, необходимый для выполнения этапа регенерации;
P_пр давление начала продувки, определяющее открытие запорного органа.This object is achieved in that a device for producing compressed dried air, comprising a compressor with a drive, on the discharge line of which an adsorber with a drain valve is installed, check valves, parallel to which a purge air pipeline is connected to the discharge line with a throttle and a control valve connected to it a control line with a discharge line, air collectors and a compressor pressure regulator connected to the compressor and with a drain valve are equipped with a pressure regulator mounted on the control line of the control valve, while the pressure regulator is made in the form of a discrete device with stability and sharpness of response (see the book "Automatic brakes of rolling stock" V.I. Krylov, V.V. Krylov, M, "Transport" , 1972. The pressure regulators are conventional NR SAM and conditional N AK-IIB) and works synchronously with the compressor pressure regulator, having settings levels determined by the relations:
P $\binom{II}{vn}$ = P $\binom{I}{vn}$ -ΔP _t and P $\binom{II}{nn}$ = P $\binom{I}{nn}$ + ΔP _reg = P _CR
Where:
P $\binom{II}{vn}$ the pressure of the upper level settings of the pressure regulator installed on the control line of the control valves;
P $\binom{I}{vn}$ pressure of the upper level of the compressor pressure regulator;
ΔP _{t is the} technological tolerance for pressure necessary for the regulator to operate during the pressure increase, which determines the closure of the control valve;
P $\binom{II}{nn}$ low level pressure of the pressure regulator set on the control line of the control valve;
P $\binom{I}{nn}$ low level pressure of the compressor pressure regulator;
ΔP _{reg the} range of pressure changes necessary to perform the regeneration phase;
P _{ol the} pressure of the start of the purge, which determines the opening of the locking element.

Величина ΔP_т определяется классом точности регулятора давления компрессора.The value ΔP _t is determined by the accuracy class of the compressor pressure regulator.

Диапазон изменения давления, необходимый для выполнения этапа регенерации ΔP_рег может быть рассчитан по известной формуле для определения Р_пр (авт. св. СССР N 1011898, кл. F 04 В 41/02, 1981) или определен в результате испытаний.Pressure change range required for performing regeneration step _reg ΔP may be calculated using the known formula for determining P _ave (auth. Binding. USSR N 1011898, cl. F 04 B 41/02, 1981) or determined by testing.

Вход регулятора подключен к линии нагнетания (возможно через регулятор давления компрессора), а выход к линии управления регулирующим клапаном; при выполнении регулятора давления компрессора пневматическим, трубопровод продувочного воздуха подключен к выходу из упомянутого регулятора и снабжен обратным клапаном. The input of the regulator is connected to the discharge line (possibly through the compressor pressure regulator), and the output to the control line of the control valve; when the compressor pressure regulator is pneumatic, the purge air pipe is connected to the outlet of the said regulator and is equipped with a check valve.

Таким образом, регулятор давления, установленный на линии управления регулирующим клапаном обеспечивает его стабильное и резкое срабатывание, дозируя этим оптимальное количество воздуха на регенерацию адсорбента; трубопровод продувочного воздуха, подключенный к выходу из регулятора давления компрессора и снабженный обратным клапаном отключается от линии нагнетания самим регулятором при падении давления ниже уровня включения компрессора, чем уменьшает утечку воздуха из устройства при остановленном компрессоре (это важно при аварийных ситуациях на локомотиве) и исключает утечку воздуха через дренаж регулятора давления компрессора при работающем компрессоре (благодаря установке обратного клапана). Thus, the pressure regulator installed on the control line of the control valve ensures its stable and sharp response, thereby dosing the optimal amount of air for regeneration of the adsorbent; a purge air pipeline connected to the outlet of the compressor pressure regulator and equipped with a check valve is disconnected from the discharge line by the regulator itself when the pressure drops below the compressor on level, which reduces air leakage from the device when the compressor is stopped (this is important in case of emergency on the locomotive) and eliminates leakage air through the drainage of the compressor pressure regulator with the compressor running (thanks to the installation of a non-return valve).

Целесообразно при наличии регулятора управления регулирующим клапаном пневмоэлектрического типа регулирующий клапан выполнить в виде электропневматического вентиля, пневматическая часть которого размещена на трубопроводе продувочного воздуха, а электрическая катушка подсоединена к электрической части регулятора. It is advisable in the presence of a pneumatic-electric type control valve control regulator that the control valve is in the form of an electro-pneumatic valve, the pneumatic part of which is located on the purge air pipeline, and the electric coil is connected to the electric part of the regulator.

На фиг. 1 представлена схема устройства для получения сжатого осушенного воздуха на транспортном средстве, содержащая компрессор с электроприводом и регуляторы давления пневматического и пневмоэлектрического типа; на фиг. 2 - схема устройства, содержащая компрессор с механическим приводом и регуляторы давления пневматического типа; на фиг. 3 схема устройства, содержащая компрессор с электрическим приводом и регуляторы пневмоэлектрического типа. In FIG. 1 is a diagram of a device for producing compressed, dried air in a vehicle, comprising an electric compressor and pressure regulators of a pneumatic and pneumoelectric type; in FIG. 2 is a diagram of a device comprising a compressor with a mechanical drive and pneumatic type pressure regulators; in FIG. 3 is a diagram of a device comprising an electric drive compressor and pneumatic-electric type regulators.

Устройство, представленное на фиг.1, содержит компрессор 1 с электроприводом, на линии 2 нагнетания которого расположены адсорбер 3 с дренажным клапанам 4, обратные клапаны 5, параллельно которым размещен трубопровод 6 подвода продувочного воздуха, на котором установлены дроссель 7, регулирующий клапан 8 в виде электропневматического вентиля и обратный клапан 9, воздухосборники 10, регулятор давления 11, связанный с электроприводом компрессора 1 через преобразователь управляющего сигнала 12 и с дренажным клапаном 4, и регулятор давления 13, размещенный на линии управления регулирующим клапаном 8 и соединенный с ним электрической связью. Кроме того, устройство содержит запорные краны 15 и 16, размещенные, соответственно, перед регулятором 11 и на линии между адсорбером 3 и дренажным клапаном 4. The device shown in figure 1, contains a compressor 1 with an electric actuator, on the discharge line 2 of which there is an adsorber 3 with drain valves 4, check valves 5, parallel to which there is a purge air supply pipe 6, on which a throttle 7, a control valve 8 in in the form of an electro-pneumatic valve and a non-return valve 9, air collectors 10, a pressure regulator 11 connected to the compressor electric drive 1 through a control signal converter 12 and with a drain valve 4, and a pressure regulator 13, size enny on control line 8 and control valve connected to it an electrical connection. In addition, the device contains shut-off valves 15 and 16, located, respectively, in front of the regulator 11 and on the line between the adsorber 3 and the drain valve 4.

Отличие устройства, показанного на фиг.2, состоит в том, что при наличии механического привода компрессора, регуляторы 11 и 13 и регулирующий клапан 8 выполнены пневматического типа, при этом сигнал на управление клапанов 4 и 8 поступает непосредственно от регуляторов давления, соответственно 11 и 13. The difference between the device shown in figure 2 is that in the presence of a mechanical compressor drive, the regulators 11 and 13 and the control valve 8 are made of pneumatic type, while the control signal for valves 4 and 8 comes directly from the pressure regulators, respectively 11 and 13.

На фиг. 3 показано устройство, содержащее компрессор с электроприводом, регуляторы 11 и 13 пневмоэлектрического типа, управляющие соответственно: электроприводом компрессора и одновременно через электропневматический вентиль 18 дренажным клапаном 4 и регулирующим клапаном 8, выполненным в виде электропневматического вентиля. In FIG. 3 shows a device containing an electric compressor, regulators 11 and 13 of a pneumatic type, respectively controlling: a compressor electric drive and simultaneously through an electro-pneumatic valve 18 with a drain valve 4 and a control valve 8 made in the form of an electro-pneumatic valve.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В период подачи воздуха компрессором 1 сжатый воздух, охлаждаясь в трубопроводе линии 2 нагнетания или специальном теплообменнике поступает в адсорбер 3, в котором очищается от взвешенных частиц воды и масла и осушается на слое адсорбента. During the air supply period by compressor 1, the compressed air, being cooled in the pipeline of the discharge line 2 or a special heat exchanger, enters the adsorber 3, in which it is cleaned of suspended particles of water and oil and dried on the adsorbent layer.

Из адсорбера 3 осушенный воздух через обратные клапаны 5 поступает в воздухосборники 10 и далее к потребителям. From the adsorber 3, the dried air through the check valves 5 enters the air collectors 10 and then to the consumers.

При достижении в воздухосборниках 10 значения давления воздуха, равного на ΔP_т меньше верхнего рабочего уровня, срабатывает регулятор 13 и подает сигнал на закрытие регулирующего клапана 8.When the air pressure in the air collectors 10 is ΔP _t less than the upper working level, the regulator 13 is activated and sends a signal to close the control valve 8.

Как только давление в воздухосборниках 10 достигает верхнего рабочего уровня, срабатывает регулятор 11 и подает сигнал на отключение компрессора через преобразователь управляющего сигнала 12 (см.фиг.1) или непосредственно (см. фиг. 2 и 3) и на открытие дренажного клапана 4. В результате открытия клапана 4 осуществляется сброс давления в адсорбере 3 и удаление скопившегося на его дне конденсата в атмосферу. As soon as the pressure in the air collectors 10 reaches the upper working level, the regulator 11 is activated and sends a signal to turn off the compressor through the control signal converter 12 (see figure 1) or directly (see figures 2 and 3) and to open the drain valve 4. As a result of opening the valve 4, the pressure in the adsorber 3 is released and the condensate accumulated at its bottom is removed to the atmosphere.

После сброса давления в адсорбере 3 в нем начинается первый этап регенерации слоя адсорбента, а именно, без подачи продувочного воздуха, т.к. регулирующий клапан 8 закрыт, происходит выравнивание парциальных давлений водяного пара, содержащегося в порах адсорбента в воздушном пространстве между его гранулами. Этот этап продолжается до тех пор, пока давление воздуха в воздухосборниках 10 не понизится до значения равного на ΔP_рег выше нижнего уровня настройки регулятора давления компрессора. При данном давлении срабатывает регулятор 13 и подает сигнал на открытие регулирующего клапана 8.After depressurization in the adsorber 3, the first stage of regeneration of the adsorbent layer begins in it, namely, without supplying purge air, because the control valve 8 is closed, the partial pressures of the water vapor contained in the pores of the adsorbent in the air space between its granules are equalized. This step continues until the air pressure in the air collectors 10 decreases to a value equal to ΔP _reg above the lower level of the compressor pressure regulator. At this pressure, the regulator 13 is activated and gives a signal to open the control valve 8.

С момента открытия регулирующего клапана 8 начинается второй этап регенерации слоя адсорбента в адсорбере 3, а именно, продувка адсорбера 3 частью осушенного воздуха при давлении близком к атмосферному, поступающего из воздухосборников 10 через фильтр 17 (на фиг.3), регулирующий клапан 8, обратный клапан 9 (на фиг.1 и 2) и дроссель 7. В этот период происходит досушивание слоя адсорбента, продувка фильтрующего материала, размещенного перед слоем адсорбента и удаление водяных паров из адсорбера 3 в атмосферу через открытый клапан 4. From the moment the control valve 8 is opened, the second stage of regeneration of the adsorbent layer in the adsorber 3 begins, namely, the adsorber 3 is purged with part of the dried air at a pressure close to atmospheric, coming from the air collectors 10 through the filter 17 (in Fig. 3), the control valve 8 valve 9 (FIGS. 1 and 2) and a throttle 7. During this period, the adsorbent layer is dried out, the filter material placed in front of the adsorbent layer is purged and water vapor is removed from the adsorber 3 into the atmosphere through the open valve 4.

При снижении давления в воздухосборниках 10 до нижнего установленного рабочего уровня, на который настроен регулятор 11, последний подает команду на закрытие клапана 4 и включение компрессора 1 в режим подачи воздуха на подпитку воздухосборников 10. Далее циклы повторяются. When the pressure in the air collectors 10 decreases to the lower set operating level, to which the regulator 11 is set, the latter gives a command to close the valve 4 and turn on the compressor 1 in the air supply mode to feed the air collectors 10. Then the cycles are repeated.

При нормальном функционировании краны 14, 15 и 16 находятся в открытом состоянии и перекрываются лишь при аварийных ситуациях соответствующих узлов. During normal operation, the taps 14, 15 and 16 are in the open state and are closed only in emergency situations of the respective nodes.

Использование предлагаемого устройства для получения сжатого осушенного воздуха на транспортном средстве выгодно отличается от использования известного устройства, так как повышается эффективность и надежность: за счет экономии воздуха путем стабильной подачи оптимально требуемого количества воздуха на регенерацию адсорбента и уменьшения утечки воздуха при остановленном компрессоре за счет уменьшения эксплуатационных затрат на обслуживание вследствие исключения частых поднастроек регулирующего клапана. ЫЫЫ2 The use of the proposed device for producing compressed dried air in a vehicle compares favorably with the use of the known device, since it improves efficiency and reliability: by saving air by stably supplying the optimum amount of air required to regenerate the adsorbent and reducing air leakage when the compressor is stopped due to a decrease in operating maintenance costs due to the exclusion of frequent adjustments to the control valve. YYY2

Claims

1. A device for producing compressed dried air in a vehicle, comprising a compressor with a drive, an adsorber with a drain valve installed on the discharge line, check valves, in parallel with which a purge air pipeline is connected to the discharge line with a throttle and a control valve connected by a line control with a discharge line, an air collector and a compressor pressure regulator associated with the compressor and the drain valve, characterized in that it is equipped with a regulator for detecting mounted on the control valve the control line, wherein the pressure regulator is in the form of discrete unit ensuring stability and actuation field and is synchronized with the compressor pressure regulator, having the setting levels defined by the relations
P

\binom{II}{vn}

= P

\binom{I}{vn}

-ΔP _t ;
P

\binom{II}{nn}

= P

\binom{I}{nn}

+ ΔP _reg = P _ex
where p

\binom{II}{vn}

the pressure of the upper level settings of the pressure regulator installed on the control line of the control valve;
P

\binom{I}{vn}

pressure of the upper level of the compressor pressure regulator;
ΔP _{t is the} technological tolerance for pressure necessary for the regulator to operate during the pressure increase, which determines the closure of the control valve;
P

\binom{II}{nn}

low level pressure of the pressure regulator set on the control line of the control valve;
P

\binom{I}{nn}

low level pressure of the compressor pressure regulator;
ΔP _{reg the} range of pressure changes necessary to perform the regeneration phase;
P _{ol the} pressure of the start of the purge, which determines the opening of the control valve;
the input of the regulator is connected to the discharge line, and the output to the control line of the control valve.

2. The device according to claim 1, characterized in that the purge air pipe is connected to the output of the compressor pressure regulator and is equipped with a check valve