(73) Uprawniony z patentu: Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów "M E R A - P IA P ", Warszawa, PL

Transkrypt

1 R Z E C Z P O S P O L I T A (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) P O L S K A (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51)IntCl5: B 0 1 D 5 3 / 2 6 Urząd Patentowy (22) Data zgłoszenia: Rzeczypospolitej Polskiej (54)Osuszacz sprężonego powietrza (43)Zgłoszenie ogłoszono: BUP 04/90 (45)O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 08/92 (73) Uprawniony z patentu: Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów "M E R A - P IA P ", Warszawa, PL (72)Twórcy wynalazku: Wojciech Krechowiecki, Warszawa, PL Dariusz Stawiarski, Warszawa, P L Tadeusz Żurek, Warszawa, PL Grzegorz Kobyłecki, Warszawa, PL PL B1 (57)1. Osuszacz sprężonego powietrza, zwłaszcza do układów sterowania i napędu pneumatycznego, składający się z agregatu chłodniczego oraz dwóch jednakowych zbiorników ciśnieniowych w kształcie walca o pionowej osi, z których jeden jest rekuperatorem, a drugi chłodnicą, znamienny tym, ze wewnątrz ciśnieniowego zbiornika (3) rekuperatora (19) i ciśnieniowego zbiornika (3) chłodnicy (20) są umieszczone przewody przepływu czynnika chłodzącego w kształcie wielozwojowej i wielowarstwowej spirali (11), której wlot (1) jest usytuowany w górnej części zbiornika (3), a jej oś jest równoległa do osi zbiornika (3), korzystnie pokrywa się z nią, wewnątrz spirali (11) jest umieszczona rura wylotowa (10) powietrza ze zbiornika (3), której górny koniec z otworem wylotowym (7) jest zamocowny w pokrywie (9) zbiornika (3), a jej oś pokrywa się z osią zbiornika (3), przy czym średnica zewnętrzna (Dz) warstwy spirali (11) usytuowanej bliżej rury wylotowej (10) jest większa od średnicy wewnętrznej (Dw) następnej warstwy spirali (11) bardziej oddalonej od rury wylotowej (10), pomiędzy dolnym końcem rury wylotowej (10) i dnem zbiornika (3) jest umieszczona przegroda (12) o średnicy mniejszej od średnicy zbiornika (3), korzystnie w kształcie stożka, z wycięciami(13), nad którymi znajdują się przesłony (4) pochylone pod kątem 0<α<30 do powierzchni przegrody (12), przy czym wycięcia (13) są usytuowane na okręgach, których środek pokrywa się z osią zbiornika (3), w dnie zbiornika (3) jest zamocowany przewód odpływowy (16) wody z zabudowanym czujnikiem (5)...

2 OSUSZACZ SPRĘŻO NEGO POWIETRZA Z a s t r z e ż e n i a p a t e n t o w e 1. Osuszacz sprężonego powietrza, zwłaszcza do układów sterowania i napędu pneumatycznego, składający się z agregatu chłodniczego oraz dwóch j ednakowych zbiorników ciśnienio wych w kształcie walca o pionowej osi, z których j eden j est rekuperatorem, a drugi chłodnicą, z n a m i e n n y t y m, że wewnątrz ciśnieniowego zbiornika / 3 / rekuperatora /1 9 / i ciśnieniowego zbiornika / 3 / chłodnicy /2 0 / są umieszczone przewody przepływu czynnika chłodzącego w kształcie wielozwojowej i wielowarstwowej spirali / 11/, której wlot / 1/ jest usytuowany w górnej części zbiornika / 3 /, a jej oś jest równoległa do osi zbiornika / 3 /, korzystnie pokrywa się z nią, wewnątrz sp irali / 11/ j est umieszczona rura wylotowa / 10/ powietrza ze zbiornika / 3 /, której górny koniec z otworem wylotowym / 7 / jest zamocowany w pokrywie / 9 / zbiornika / 3 /, a j ej oś pokrywa się z osią zbiornika / 3 /, przy czym średnica zewnętrzna /D z / warstwy spirali / 11/ usytuowanej b liż e j rury wylotowej / 10/ jest większa od średnicy wewnętrznej /D w / następnej warstwy sp irali / 11/ bardziej oddalonej od rury wylotowej / 10/, pomiędzy dolnym końcem rury wylotowej / 10/ i dnem zbiornika / 3 / j est umieszczona przegroda / 1 2 / o średnicy mniejszej od średnicy zbiornika / 3 /, korzystnie w kształcie stożka, z wycięciami / 1 3 /, nad którymi znajdują się przesłony / 4 / pochylone pod kątem 0 < α < 30 do powierzchni przegrody / 1 2 /, przy czym wycięcia / 1 3 / są usytuowane na okręgach, których środek pokrywa się z osią zbiornika / 3 /, w dnie zbiornika / 3 / jest zamocowany przewód odpływowy / 16 / wody z zabudowanym czujnikiem / 5 / poziomu wody i elektrozaworem / 6 /, element wlotowy / 2 / kierujący strumień sprężonego powietrza stycznie do wewnętrznej ścianki zbiornika / 3 / j est umieszczony w górnej części zbiornika / 3 /, wylot / 7 / rekuperatora / 19 / jest połączony z elementem wlotowym / 2 / chłodnicy / 20 /, której wylot / 7 / jest połączony z wlotem / 1 / sp ir a li / 11/ rekuperatora / 1 9 /, wyjście czujnika / 5 / poziomu wody jest połączone z elektrozaworem / 6 /, wlot / 1/ spirali / 11/ chłodnicy / 2 0 / jest połączony z wyjściem agregatu chłodniczego / 18/, którego wejście j est połączone z wylotem / 8 / spirali / 11/ chłodnicy / 2 0 /. 2. Osuszacz powietrza według za strz. 1, z n a m i e n n y t y m, że elektroda ujemna / 1 5 / czujnika / 5 / j est osadzona w tu le i izolującej / 1 4 /, która z kolei jest osadzona w przewodzie odpływowym / 1 6 / wody. * * * Przedmiotem wynalazku jest osuszacz sprężonego powietrza, zwłaszcza do układów sterowania i napędu pneumatycznego. Znane j est z polskiego opisu patentowego nr laboratoryjne urządzenie do osuszania powietrza stanowiące ciśnieniowy zbiornik cylindryczny wyposażony w dno sitowe charakteryzujące się tyra, że w dolnej części zbiornika pod dnem sitowym znajduje się króciec doprowadzający wilgotne powietrze, usytuowany stycznie do korpusu zbiornika oraz bezpośrednio pod dnem sitowym na obwodzie zbiornika rozmieszczone są promieniowo pionowe szykany, a nad dnem sitowym umieszczona jest warstwa adsorbentu fizycznego w postaci zgranulowanej, przy czym górna część zbiornika połączona j est za pomocą połączenia szybkozłącznego z głowicą zawierającą wskaźnik optyczny, nad którym umieszczony jest olejowy łapacz pyłów wyposażony w sprężynowy zawór płytkowy oraz zamknięcie syfonowe i pierścieniowy odbojnik. Wilgotne powietrze doprowadzone j est przez króciec wlotowy do dolnej części urządzenia, w której w wyniku zderzeń z szykanami oddzielane są kropelki porwanej wody, która po spłynięciu do dolnej dennicy odprowadzana j est okresowo przez króciec. Pozbawione kropel wody powietrze po prze-

3 158 4 O7 3 dostaniu się przez dno sitowe przechodzi przez umieszczoną na nim warstwę zgranulowanego adsorbentu fizycznego, gdzie następuje pochłanianie w ilgoci. Następnie powietrze przechod zi przez warstwę wskaźnika optycznego, który poprzez zmianę barwy sygnalizuje ewentualne osiągnięcie stanu nasycenia adsorbentu wilgocią, co wskazuje na konieczność przeprowadzenia regeneracji złoża. Po przejściu przez warstwę wskaźnika optycznego, osuszone powietrze dostaje się do olejowego łapacza pyłu, gdzie następuje oddzielenie porwanych przezeń cząstek fazy stałej. Po przejściu przez warstwę oleju na odbojniku oddzielane są porwane przez powietrze kropelki cieczy, a osuszone powietrze opuszcza urządzenie przez króciec kierując się do olejowej pompy próżniowej. Wadą powyższego urządzenia są duże opory przepływu wynikające z przepływu powietrza przez dno sitowe, adsorbent, wskaźnik optyczny i olejowy łapacz pyłów, oraz konieczność wymiany warstwy wskaźnika optycznego i adsorbentu fizycznego. Znane są również osuszacze powietrza w których wykraplanie wody następuje w wyniku wstępnego oziębienia powietrza w rekuperatorze a. następnie w chłodnicy. W osuszaczach tych rekuperator i chłodnica wykonane są j ako zbiorniki ciśnieniowe w kształcie walców o poziomej o si, w których czynnik chłodzący przepływa w przewodach rurowych podzielonych na odcink i dla uzyskania odpowiedniej powierzchni wymiany ciepła i osiach równoległych do osi zbiorników. Sprężone powietrze opływa przewody z czynnikiem chłodzącym równolegle do przepływu czynnika chłodzącego. Wadą tych osuszaczy są duże opory przepływu zarówno czynnika chłodzącego jak i sprężonego powietrza w rekuperatorze i chłodnicy spowodowane wielokrotną gwałtowną zmianą kie runku ich przepływu, niezbędną do uzyskania właściwego oziębienia sprężonego powietrza oraz osadzanie się skroplonej wody na powierzchniach przewodów z czynnikiem chłodzącym, co pogarsza współczynnik przewodności cieplnej między czynnikiem chłodzącym i sprężonym powietrzem. Celem wynalazku jest opracowanie osuszacza powietrza w którym zmniejszone byłyby do minimum opory przepływu czynnika chłodzącego jak również sprężonego powietrza. Cel ten osiągnięto przez wyeliminowanie w rekuperatorze i chłodnicy gwałtownych zmian kierunku przepływu powietrza i czynnika chłodzącego. Według wynalazku wewnątrz ciśnieniowego zbiornika rekuperatora i ciśnieniowego zbiornika chłodnicy w kształcie walca o pionowej osi, są umieszczone przewody przepływu czynnika chłodzącego w kształcie wielozwojowej i wielowarstwowej sp ir a li, której wlot jest usytuowany w górnej części zbiornika, a j e j oś j est równoległa do osi zbiornika, korzystnie pokrywa się z nią. Wewnątrz sp irali j est umieszczona rura wylotowa powietrza ze zbiornika, której górny koniec, z otworem wylotowym, j est zamocowany w pokrywie zbiornika, a j ej oś pokrywa się z osią zbiornika, średnica zewnętrzna warstwy sp irali usytuowanej b liżej rury wylotowej jest większa od średnicy wewnętrznej następnej warstwy s p ir a li, bardziej oddalonej od rury wylotowej. P omiędzy dolnym końcem rury wylotowej i dnem zbiornika jest umieszczona przegroda o średnicy mniejszej od średnicy zbiornika, korzystnie w kształcie stożka, z wycięciami nad którymi znajdują się przesłony pochylone pod kątem 0 < α < 30 do powierzchni przegrody, przy czym wycięcia te są usytuowane na okręgach, których środek pokrywa się z o sią zbiornika. W dnie zbiornika j est zamocowany przewód odpływowy wody z zabudowanym czujnikiem poziomu wody i elektrozaworem, przy czym elektroda ujemna czujnika j est osadzona w tu le i izolującej, która z kolei jest osadzona w przewodzie odpływowym wody. Element wlotowy, kierujący strumień sprężonego powietrza stycznie do wewnętrznej ścianki zbiornika, j est umieszczony w górnej części zbiornika. Wylot rekuperatora jest połączony z elementem wlotowym chłodnicy, której wylot jest połączony z wlotem sp irali rekuperatora. Wyjście czujnika poziomu wody j est połączone z elektrozaworem. Wlot sp irali chłodnicy jest połączony z wyjściem agregatu chłodniczego, którego wejście j est połączone z wylotem spirali chłodnicy. Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym f l g. 1 przedstawia zbiornik rekuperatora i zbiornik chłodnicy w przekroju wzdłużnym, uwidacznia-

4 jącym schematycznie rozmieszczenie elementów w zbiorniku, fig. 2 zbiornik w przekroju poprzecznym A - A, zaznaczonym na fig. 1, f i g. 3 fragment przegrody w przekroju B-B zaznaczonym na fig. 2, a fig. 4 schemat połączeń osuszacza. Wewnątrz c iś n ie n io w e g o zbiornika 3 rekuperatora 19 i ciśnieniowego zbiornika 3 chłodnicy 20, w kształcie walca o pionowej osi, są umieszczone przewody przepływu czynnika chłodzącego w kształcie wielozwojowej i wielowarstwowej sp ir a li 11, której wlot 1 i wylot 2 są zamocowane w pokrywie 9 zbiornika 3, a j ej oś pokrywa się z osią zbiornika 3. Wewnątrz sp i rali 11 jest umieszczona rura wylotowa 10 powietrza ze zbiornika 3, której górny koniec z otworem wylotowym 7 jest zamocowany w pokrywie 9 zbiornika 3, a j e j oś pokrywa się z osią zbiornika 3. Średnica zewnętrzna Dz warstwy spirali 11 usytuowanej b liż ej rury wylotowej 10 jest większa od średnicy wewnętrznej Dw następnej warstwy sp irali 11 bardziej oddalonej od rury wylotowej 10. Pomiędzy dolnym końcem rury wylotowej 10 i dnem zbiornika 3 j est umieszczona przegroda 12 o średnicy mniejszej od średnicy zbiornika 3, korzystnie w k ształcie stożka, przymocowana do ścianki zbiornika 3 występami 17, z wycięciami 13, nad którymi znajdują się przesłony 4 pochylone pod kątem O <α <3 0 do powierzchni przegrody 12, przy czym wycięcia 13 są usytuowane na okręgach, których środek pokrywa się z osią zbio r nika 3. W dnie zbiornika 3 jest zamocowany przewód odpływowy 16 wody z zabudowanym c zu jn i kiem 5 poziomu wody i elektrozaworem 6, przy czym elektroda ujemna 15 czujnika 5 jest osadzona w tulei izolującej 1 4, która z kolei jest osadzona w przewodzie odpływowym 16 wody. Element wlotowy 2, kierujący strumień sprężonego powietrza stycznie do ścianki wewnętrznej zbiornika 3 jest umieszczony w górnej części bocznej ścianki zbiornika 3. Wylot 7 rekuperatora 19 jest połączony z elementem wlotowym 2 chłodnicy 20, której wylot 7 j est połączony z wlotem 1 spirali 11 rekuperatora 19. Wlot 1 sp ir a li 11 chłodnicy 20 jest połączony z wyjściem agregatu chłodniczego 18, którego wejście Jest połączone z wylotem 8 sp irali 11 chłodnicy 20. Wyjście czujnika 5 poziomu wody jest połączone z elektrozaworem 6. Doprowadzone do rekuperatora 19, poprzez element wlotowy 2, wilgotne sprężone powietrze przemieszczając się ruchem wirowym do dolnej części rekuperatora 19 jest wstępnie oziębiane i osuszane, a następnie kierowane przez przegrodę 12 do rury wylotowej 10 i przesyłane poprzez otwór wylotowy 7 rekuperatora 19 do chłodnicy 20 poprzez je j element wlotowy 2. W chłodnicy 2 0, podobnie j ak w rekuperatorze 19, powietrze przemieszczając się ruchem wirowym do jej dolnej części ulega dalszemu oziębieniu i osuszeniu, a następnie j est kierowane przez przegrodę 12 do rury wylotowej 10 i przesyłane poprzez otwór w y lo to w y 7 do wlotu 1 spirali 11 rekuperatora 19, na której wylocie 8 otrzymuje się osuszone powietrze. W chłodnicy 20 do oziębienia powietrza wykorzystywany j est agregat chłodniczy 18, natomiast w rekuperatorze 19 do wstępnego oziębiania powietrza Jest wykorzystywane powietrze oziębione w chłodnicy 2 0, doprowadzone na wlot 1 sp irali 11 rekuperatora 19. D zię k i wirowemu ruchowi powietrza i związanej z tym sile odśrodkowej, skroplona woda nie osiada na zewnętrznych ściankach sp i r a li 11 lecz j est odrzucana na wewnętrzną ściankę zbiornika 3 i przegrodę 12 skąd spływa do przewodu odpływowego 16 wody, co znacznie poprawia sprawność wymiany cieplnej oraz znacznie zmniejsza porywanie skroplonej wody przez powietrze wypływające ze zbiornika 3 rekuperatora 19 i chłodnicy 2 0. Gdy poziom wody w przewodzie odpływowym 16 osiągnie poziom ujemnej elektrody 15, z czujnika 5 jest przesyłany do elektrozaworu 6 sygnał powodujący jego otwarcie i wypływ wody do atmosfery. Zaletą osuszacza powietrza według wynalazku są małe opory przepływu sprężonego powietrza i czynnika chłodzącego uzyskane przez wyeliminowanie wielokrotnych gwałtownych zmian k ie runku ich przepływu, wysoka jakość osuszanego sprężonego powietrza oraz automatyczny wypływ skroplonej wody do atmosfery.

5

6 A-A 6-8 Fig3 Zakład Wydawnictw U P RP. Nakład 90 egz Cena 5000 zł.