Система вологовідділення у пневматичних приводах

Изобретение относится к области транспорта и промышленности, а точнее к системам влагоотделения из пневматического привода, и может быть использовано на всех вида х транспорта и промышленных установках различного назначения. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является известная система влагоотделения пневматического тормоза содержащая последовательно соединенные теплообменник, выполненный в виде оребренной охлаждающей трубки, динамический влагоотделитель с автоматическим сбросом конденсата и редукционный клапан постоянного перепада давления, имеющий клапанный'эле-мент, взаимодействующий с седлом на корпусе клапана и нагруженный пружиной, усилие которой регулируется винтом. Для прототипа и заявляемой системы влагоотделения в пневматических приводах общими являются следующие существенные признаки: теплообменник, влагоотделитель с клапаном автоматического сброса конденсата, дросселирующее устройство и датчик давления. Получение требуемого технического результата при использовании прототипа невозможно из-за его конструктивных особенностей, которые предусматривают следующий принцип работы системы, основанный на конденсации влаги при изменении термодинамических параметров сжатого воздуха, а конкретно давления и температуры. Сжатый воздух из компрессора поступает в oребренную охлаждающую тр убку (теплообменник), где происходит конденсация паров влаги с последующим отделением конденсата в динамическом влагоотделителе. При дальнейшем прохождении через редукционный клапан давление сжатого воздуха понижается, что должно приводить по описанию к понижению относительной влажности воздуха. Однако из литературы известно (Д.Воронец, Д.Козич. Влажный воздух. Термодинамические свойства и применение. М., Энергоатомиздат, 1984, с. 135), что понижение давления влечет за собой снижение температуры сжатого воздуха и дальнейшую конденсацию паров влаги в пневмоприводе; Это приводит к снижению надежности выходу из строя пневмопривода за счет замерзания его при низких температурах. Таким образом, к недостаткам прототипа относится то, что в исполнительных механизмах трубопроводов пневмопривода происходит выпадение влаги, приводящее к его замораживанию при низких температурах и выходу из строя всей системы, а также вызывает коррозию трубопроводов и пневмоаппаратов и способствует смыванию смазки с трущихся поверхностей пневмоаппаратов. В основу настоящего изобретения поставлена задача создания системы влагоотделения в пневматических приводах, в которой новое расположение конструктивных элементов и формы выполнения одного из элементов обеспечивает исключение конденсации влаги в исполнительных -механизмах и трубопроводах, предотвращение выхода из строя их при низких температурах, что повышает надежность и безотказность работы системы влагоотделения. Поставленная задача решается тем, что в системе влагоотделения в пневматических приводах, содержащей соединенные последовательно теплообменник, влагоотделитель с клапаном автоматического сброса конденсата, дросселирующее устройство и датчик давления, согласно изобретению дросселирующее устройство расположено между теплообменником и влагоотдеяителем и выполнено в виде соплового аппарата. От прототипа заявленное техническое решение отличается тем, что дросселирующее устройство расположено между теплообменником и влагоотделителем и выполнено в виде соплового аппарата, В результате использования данного изобретения обеспечивается получение технического результата, заключающегося в исключении конденсации влаги в исполнительных механизмах и трубопроводах. Между существенными признаками заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существуе т следующая причинно-следственная связь. Выполнение дросселирующего устройства в виде соплового аппарата и его расположение между теплообменником и влагоотделителем с клапаном автоматического сброса конденсата приводит к полному выведению конденсата из системы влагоотделения и исключению попадания влаги в пневмопривод за счет изменения термодинамических параметров сжатого воздуха (давления и температуры) и обеспечения запаса по точке, росы. Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена принципиальная схема системы влагоотделения в пневматических приводах. Система влагоотделения содержит соединенные последовательно теплообменник 1, выполненный, например, в виде оребренной охлаждающей трубки, дросселирующее -устройство 2 выполненное в виде экономичного соплового аппарата (см. например, кн. А.И. Кудрявцева, А.П. Пятидверного, С.А. Рогулина. Монтаж, наладка и эксплуатация пневматических приводов и устройств. М., Машиностроению, 1990, с. 178), влагоотде-литель с клапаном автоматического сброса конденсата 3 (например, динамический) и датчик давления 4 (например, пневмоэлектрический). Принцип работы заявляемой системы влагоотделения основан на конденсации влаги при изменении термодинамических параметров сжатого воздуха, а конкретно -давления и температуры. Источником содержащейся в сжатом воздухе воды является водяной пар, засасываемый компрессором в пневматическую систему вместе с атмосферным воздухом. Влагосодержание воздуха зависит от температуры и относительной влажности паровоздушной смеси. Для атмосферного воздуха эти параметры определяются климатическими условиями и временам года. Сжатие поступившего в компрессор воздуха сопровождается повышением температуры. Например, при сжатии до 0,8 МПа от атмосферного давления, температура возрастает на 140 - 160°С (см., например, кн. Н.И. Френкеля. Поршневые компрессоры, Л., Машиностроение, 1969, с. 655). В процессе сжатия содержание влаги в удельном объеме воздуха увеличивается пропорционально повышению давления, но при этом, вследствие роста температуры, его относительная влажность в значительной степени снижается. Так, придавлений в системе 0,7 МПа и относительной влажности всасываемого воздуха равной 80%, сжатый воздух на выходе из компрессора имеет относительную влажность 6-10%. При движении по трубопроводам и другим элементам пневмосистемы воздух о хлаждается за счет теплообмена с окружающей средой, происходит перенасыщение воздуха водяными парами и их конденсация. Способность сжатого воздуха удерживать пары воды уменьшается с понижением температуры и повышением давления. При этом его относительная влажность возрастает, а после достижения состояния насыщения происходит конденсация избыточного количества паров и появляется вода (конденсат). Температура, при которой это происходит, называется точкой росы. При более высокой температуре (и том же давлении) конденсация водяных паров не происходит. Заявляемая система влагоотделения в пневматических приводах работает следующим образом. Засасываемый в компрессор (на чертеже не показан) атмосферный воздух имеет температур у, давление и влажность определяемые* климатическими условиями и временем года. В процессе сжатия в компрессоре давление и температура воздуха возрастают, а относительная влажность понижается. Конденсации влаги на этом участке не происходит (см., например, статью В.Н. Зуборева и В.А. Норкина 1-d диаграмма влажного воздуха для давлений от 1 до 15 кг/см 2. - Теплоэнергетика, 1961, №7), Затем сжатый воздух попадает в теплообменник 1, где постепенно охлаждается до температуры окружающей среды. При этом в момент достижения сжатым воздухом точки росы начинается конденсация избыточного количества паров. Этот процесс прекращается при достижении сжатым воздухом температуры окружающей среды. Однако если не применить дальнейшее осушение воздуха, при понижении температуры окружающей среды процесс конденсации возобновляется но уже в пневмоприводе. Для исключения этого негативного явления в качестве дросселирующего устройства применен сопловый аппарат 2. При прохождении соплового аппарата 2 воздух расширяется, что приводит к понижению давления, определяемого конфигурацией сопла, и температуры в соответствии с зависимостью где Τ1 и Т2 - температура во входном и выходном сечении сопла, соответственно. К; P1 и Р2 - давление воздуха на входе и выходе соплового аппарата, соответственно, МПа; n - показатель политропы. В результате изменения давления и температуры происходит дальнейшая конденсация влаги при температуре ниже температуры окружающей среды. Количество конденсата можно определить no 1-d диаграмме влажного воздуха. Влага, образующаяся в теплообменнике 1 и в сопловом аппарате 2 в результате описанных процессов, вместе с потоком сжатого воздуха попадает в динамический влагоотделитель 3, накапливается там и периодически выводится через клапан автоматического сброса конденсата влагоотделителя 3. Датчик давления 4 поддерживает постоянство давления в пневмоприводе. Далее сжатый воздух, при прохождении пневмосистемы (на чертеже не показана), постепенно нагревается до температуры окружающей среды и приобретает запас по точке росы равный где Τокр - температура окружающей среды, Т2 - температура в выходном сечении сопла, К. Это приводит к исключению выпадения влаги в исполнительных механизмах и трубопроводах при суточных колебаниях температуры, что способствует повышению надежности и безопасности работы всего пневматического привода.