Локомотивная пневматическая система
Использование: в электровозе- и тепловозостроении. Решаемая задача: стабилизация работы пневматического оборудования локомотива и поезда за счет улучшения охлаждения и очистки сжатого воздуха от вредных примесей. Сущность изобретения: поставленная задача решается тем, что локомотивная пневматическая система, состоящая из последовательно соединенных компрессора, предназначенного для работы в повторно-кратковременном режиме, с приводным электродвигателем, с разгрузочным и предохранительными клапанами, обратного клапана, промежуточного теплообменника, главных воздушных резервуаров с клапанами продувки и питательной магистрали, дополнительно содержит размещенный в герметичной теплоизолированной оболочке концевой теплообменник, на выходе из которого установлен воздухоочиститель с клапаном продувки, заключенный в кожух, параллельно питательной магистрали после воздухоочистителя через нормально-закрытый отсечной клапан подключена вихревая труба, холодным выходом соединенная с входом под оболочку концевого теплообменника, а горячим выходом - с пространством под кожухом клапана продувки воздухоочистителя, при этом выход из оболочки концевого теплообменника сообщен со всасывающим коллектором компрессора. В предложенной пневматической системе поступающий из компрессора подогретый в процессе сжатия воздух и содержащий пары влаги и масла, а также твердые примеси, направляется через промежуточный теплообменник в главные воздушные резервуары, которых может быть несколько, и далее в концевой теплообменник, выполненный по принципу «труба в трубе». Охлаждающим агентом в нем является холодный воздух, поступающий из вихревой трубы и затем направляющийся во всасывающий коллектор компрессора, т.е. утилизирующийся. По мере продвижения по пневмосистеме сжатый воздух охлаждается и после достижения температуры точки росы водяные и масляные пары конденсируются, конденсат и твердые частицы отделяются в воздухоочистителе. Параметры концевого теплообменника выбираются такими, чтобы на выходе из него температура сжатого воздуха была не выше окружающей, т.е. чтобы была исключена сама возможность конденсации паров. 1 илл.
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается пневматических систем локомотивов, предназначенных для приготовления сжатого воздуха и его распределения по потребителям (для работы тормозов, системы пескоподачи, контакторов, сигналов и другого пневматического оборудования).
Известна локомотивная пневматическая система, состоящая из последовательно соединенных компрессора с приводным электродвигателем, управляемым реле давления, с разгрузочным и предохранительными клапанами, обратного клапана, промежуточного теплообменника, главных воздушных резервуаров с клапанами продувки и питательной магистрали (Магистральные электровозы: Общие характеристики. Механическая часть / В.И.Бочаров, И.Ф.Кодинцев, А.И.Кравченко и др. - М.: Машиностроение, 1991.-224 с).
Недостатком этой пневматической системы является то, что температура сжатого воздуха, повышенная в процессе сжатия в компрессоре и понижающаяся затем в промежуточном теплообменнике и в главных воздушных резервуарах, не достигает температуры атмосферного воздуха. В связи с этим, начавшаяся конденсация водомасляных паров не заканчивается в главных резервуарах, а продолжается за пределами питательной магистрали - в тормозной магистрали, во вспомогательных цепях и другом пневматическом оборудовании локомотива и поезда, что усложняет их нормальную работу.
Наиболее близким техническим решением является локомотивная пневматическая система, состоящая из последовательно соединенных компрессора с приводным электродвигателем, управляемым реле давления, с разгрузочным и предохранительными клапанами, обратного клапана, промежуточного теплообменника, главных воздушных резервуаров с клапанами продувки и питательной магистралью (Электровоз ЭП1. Руководство по эксплуатации, т.2 - Ростов-на-Дону: Бел Русь, 2006).
Недостатком этой локомотивной пневматической системы, как и аналога, является недостаточное охлаждение и засоренность сжатого воздуха примесями влаги и масла, что нарушает нормальное функционирование пневматических устройств и, в первую очередь, тормозного оборудования локомотива и поезда.
Задачей полезной модели является стабилизация работы пневматического оборудования локомотива и поезда за счет улучшения охлаждения и очистки сжатого воздуха от вредных примесей.
Поставленная задача решается тем, что локомотивная пневматическая система, состоящая из последовательно соединенных компрессора, предназначенного для работы в повторно-кратковременном режиме, с приводным электродвигателем, с разгрузочным и предохранительными клапанами, обратного клапана, промежуточного теплообменника, главных воздушных резервуаров с клапанами продувки и питательной магистрали, дополнительно содержит размещенный в герметичной теплоизолированной оболочке концевой теплообменник, на выходе из которого установлен воздухоочиститель с клапаном продувки, заключенный в кожух, параллельно питательной магистрали после воздухоочистителя через нормально-закрытый отсечной клапан подключена вихревая труба, холодным выходом соединенная с входом под оболочку концевого теплообменника, а горячим выходом - с пространством под кожухом клапана продувки воздухоочистителя, при этом выход из оболочки концевого теплообменника сообщен со всасывающим коллектором компрессора.
В предложенной пневматической системе поступающий из компрессора подогретый в процессе сжатия воздух и содержащий пары влаги и масла, а также твердые примеси, направляется через промежуточный теплообменник в главные воздушные резервуары, которых может быть несколько, и далее в концевой теплообменник, выполненный по принципу «труба в трубе». Охлаждающим агентом в нем является холодный воздух, поступающий из вихревой трубы и затем направляющийся во всасывающий коллектор компрессора, т.е. утилизирующийся. По мере продвижения по пневмосистеме сжатый воздух охлаждается и после достижения температуры точки росы водяные и масляные пары конденсируются, конденсат и твердые частицы отделяются в воздухоочистителе. Параметры концевого теплообменника выбираются такими, чтобы на выходе из него температура сжатого воздуха была не выше окружающей, т.е. чтобы была исключена сама возможность конденсации паров.
Таким образом, в заявляемой локомотивной пневматической системе достигается охлаждение сжатого воздуха до температуры атмосферного воздуха, полная конденсация водяных и масляных паров, отделение конденсата и твердых примесей в воздухоочистителе. Вследствие этого, к исполнительным механизмам потребителя сжатый воздух поступает удовлетворительного качества.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором предоставлена принципиальная электропневматическая схема локомотивной пневматической системы.
Пневматическая система содержит компрессор 1, предназначенный для работы в повторно-кратковременном режиме, с приводным электродвигателем 2, управляемым реле давления 3, имеющим размыкающий контакт 4. Последовательно компрессору 1 подсоединен обратный клапан 5, на входе в который параллельно ему установлен разгрузочный 6 и предохранительный 7 клапаны. На выходе из обратного клапана 5 также параллельно ему установлен второй предохранительный клапан 8. Далее в системе подсоединены промежуточный теплообменник 9, главные воздушные резервуары 10 (их может быть несколько) с клапанами продувки 11, концевой теплообменник 12 типа «труба в трубе» в виде змеевика 13, заключенного в термоизолированную оболочку 14, на выходе из концевого теплообменника 12 подключен воздухоочиститель 15 с клапаном продувки 16, размещенным в кожухе 17, и магистраль потребителя 18. Параллельно магистрали потребителя 18 через нормально-закрытый отсечной клапан 19 подсоединена вихревая труба 20, предназначенная для энергетического разделения сжатого воздуха на холодный и горячий потоки. Вихревая труба 20 холодным выходом 21 подключена к входу под оболочку 14, что предназначено для охлаждения змеевика 13, а горячим выходом 22 - к пространству под кожухом 17 для обогрева клапана продувки 16 воздухоочистителя 15. Электромагнитный вентиль 23, управляющий отсечным клапаном 19, подключен к размыкающему контакту 4 реле давления 3. К всасывающему коллектору 24 компрессора 1 подсоединен трубопровод 25, соединяющий его с подоболочным пространством концевого теплообменника 12. Приводной электродвигатель 2 получает управляющее питание от источника 26 через кнопку 27, размыкающий контакт 4 реле давления 3 и контактор 28.
Локомотивная пневматическая система работает следующим образом.
При нажатии кнопки 27 от источника 26 через замкнутый контакт 4 реле давления 3 получает питание катушка контактора 28, запускается электродвигатель 2 и приводится в работу компрессор 1. Подогретый в процессе сжатия воздух и содержащий твердые примеси, водяные и масляные пары в перегретом состоянии через обратный клапан 5 поступает в промежуточный теплообменник 9 и группу главных воздушных резервуаров 10, где частично охлаждается. С достижением в них температуры сжатого воздуха, равной или ниже температуры точки росы, происходит конденсация паров воды и масла. Водомасляный конденсат собирается на дне резервуаров и периодически через клапаны продувки 11 удаляется в атмосферу. Как показывает опыт эксплуатации локомотивов, в главных резервуарах 10 температура сжатого воздуха не достигает атмосферной и конденсация продолжается в оборудовании и магистралях потребителя. В данной системе сжатый воздух из резервуаров 10 для дальнейшего охлаждения предпочтительно до температуры атмосферного воздуха направляется в концевой теплообменник 12, из которого поступает в воздухоочиститель 15 и далее в магистраль потребителя 18.
Одновременно с запуском компрессора 1 получает электрическое питание катушка вентиля 23, открывается отсечной клапан 19 и сжатый воздух проходит в вихревую трубу 20 и разделяется в ней на горячий и холодный потоки. Холодный поток из холодного выхода 21 проходит под оболочку 14, следует вдоль змеевика 13, охлаждает его и по трубопроводу 25 идет во всасывающий коллектор 24 компрессора 1 для повторного использования. Горячий поток отводится под кожух 17, обогревает клапан продувки 16 и сбрасывается в атмосферу.
При достижении в магистрали потребителя 18 максимального рабочего давления срабатывает реле давления 3, размыкается его контакт 4, теряет питание катушка контактора 28 и катушка вентиля 23. Компрессор 1 останавливается, закрывается отсечной клапан 19 и прекращается работа вихревой трубы 20. После достижения в магистрали потребителя минимального рабочего давления реле давления 3 замыкает свой контакт 4, получают питание катушка контактора 28 и катушка 23 отсечного клапана 19. Запускается компрессор 1, включается вихревая труба 20 и цикл повторяется.
Предлагаемая локомотивная пневматическая система более совершенна, так как в ней достигается более полная конденсация водомасляных паров за счет улучшенной системы охлаждения сжатого воздуха.
Локомотивная пневматическая система, содержащая последовательно соединенные компрессор, предназначенный для работы в повторно-кратковременном режиме, с приводным электродвигателем, разгрузочный и предохранительные клапаны, обратный клапан, промежуточный теплообменник, главные воздушные резервуары с клапанами продувки и питательную магистраль, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена размещенным в герметичной теплоизолированной оболочке концевым теплообменником, на выходе из которого установлен воздухоочиститель с клапаном продувки, заключенным в кожух, параллельно питательной магистрали после воздухоочистителя через нормально закрытый отсечной клапан подключена вихревая труба, холодным выходом соединенная со входом под оболочку концевого теплообменника, а горячим выходом - с пространством под кожухом клапана продувки воздухоочистителя, при этом выход из оболочки концевого теплообменника сообщен со всасывающим коллектором компрессора.
