Файл: Дмитриев, В. Н. Основы пневмоавтоматики.pdf

вает давление воздуха в заданных пределах. Установка объеди­ няет в себе компрессор, фильтр для пыли, дегидратор, ресивер и систему автоматики, обеспечивающую периодичность протека­ ния всех процессов. Максимальная производительность 1 ее невелика и составляет всего 22 л/мин при влажности осушен­ ного воздуха не более 0,3 г/м3 и давлении в пределах 0,25—0,3 МПа.

Схема установки приведена на рис. 3. Атмосферный воздух засасывается через фильтр 25 мембранным компрессором 26 и

находящейся в воздухе. Адсорбционная колонка является второй ступенью, где воздух проходит более глубокую осушку.

Колонка с холодильником образуют так называемый дегид­ ратор. Колонка представляет собой полый цилиндр, заполнен­ ный адсорбентом, в качестве которого применяют вещества, имеющие пористую капиллярную структуру, как, например, активированный уголь, силикагель, алюмогель и феррогель. Конденсация пара в капиллярах адсорбента объясняется тем, что парциальное давление пара в капиллярах ниже давления пара в окружающем адсорбенте воздух. Благодаря разности давлений происходит диффузия пара в капилляры и его конден­ сация.*1

1 Здесь и далее объемный расход воздуха определяют при нормальных условиях.

14

В адсорбционных колонках установки АД-220 применен силикагель (Si02) в виде зерен диаметром 3—4 мм. Чтобы пред­ ставить себе, насколько сильно развита сеть капилляров в си­ ликагеле, достаточно сказать, что их боковая поверхность для 1 кг массы этого вещества составляет 4- ІО5 м2. Это обеспечивает высокую влагоемкость адсорбента и позволяет осушать воздух до относительной влажности 2—3% при температуре воздуха 15—20° С, что соответствует точке росы при температуре минус 30—40° С.

Адсорбированную силикагелем влагу можно легко удалить, пропуская через него часть осушенного воздуха, составляющего 5—7% от общего количества и нагретого до 150—200° С. Такой способ восстановления силикагеля носит название горячей реге­ нерации. Помимо этого существует еще способ холодной реге­ нерации, состоящий в том, что через насыщенный влагой сили­ кагель пропускается часть осушенного холодного воздуха, составляющего 20—25% от общего количества, с пониженным давлением.

Условия для регенерации адсорбента в колонке установки АД-220 обеспечиваются за счет нагрева силикагеля электриче­ скими спиралями 13 или 22 и продувки через него нагретого воздуха. Воздух нагревается при прохождении по спиральным змеевикам 3 или 23. На конце змеевиков установлены фильтры 1 и 18, состоящие из двух металлических сеток, между которыми предусмотрен слой прессованной металлической стружки, предотвращающий проникновение частичек силикагеля на дни­ ще колонки. Пройдя этот фильтр, воздух направляется вверх, минуя слой силикагеля и фильтр 4, заполненный стеклянной тканью, задерживающей силикагелиевую пыль. После этого воздух выходит из колонки. Описанная конструкция колонки характерна для дегидраторов небольшой производительности, так как в адсорбере большого размера равномерно нагреть адсорбент нагревателями рассмотренного типа невозможно.

Правая и левая колонки взаимозаменяемы, и в процессе работы они меняются ролями. Когда силикагель насытится влагой, колонка вступает в фазу регенерации, в это время в работу включается колонка, уже прошедшая регенерацию и остывшая.

В колонках имеются температурные реле 12 и 21, которые регулируют температуру колонок в стадии регенерации. Если температура силикагеля превышает 190° С, реле выключают нагреватели.

Выйдя из колонки 2, воздух проходит через открытый соле­ ноидный клапан 14, фильтр 10, обратный клапан 9 и попадает в воздухосборник 11. Соленоидный клапан 15 при этом закрыт. Далее воздушная линия разветвляется. Одна магистраль ведет к потребителю. Здесь воздух проходит через игольчатый кла­ пан 8, редуктор 7 и индикатор влажности 5. Давление воздуха,

15

поступающего к потребителю, контролируется манометром 6. Линия, идущая из воздухосборника 11 вниз, подводит воздух к мембране реле давления. Если давление превысит заданное, реле отключит двигатель компрессора и выпустит лишний воздух из линии.

Воздух, идущий от холодильника 27 по правому трубопро­ воду, попадает в колонку 24, в которой происходит восстановле­ ние силикагеля. Силикагель, нагретый до 190° С, интенсивно испаряет влагу, которая уходит с воздухом через соленоидный клапан 20, отключающий колонку 24 от магистрали, идущей к потребителю, и открытый соленоидный клапан 19 и выбрасы­ вается в атмосферу. Во время регенерации производительность установки сокращается, что, естественно, является недостатком. По описанному циклу установка работает в течение 7 ч. После этого силикагель в правой колонке 24 полностью освобождает­ ся от влаги, и электрическое командное устройство закрывает соленоидный клапан 19 и отключает нагреватель. Левая осуши­ тельная колонка 2 продолжает еще работу в течение 5 ч. Пра­ вая регенерированная колонка за это время успевает полностью остыть. По прошествии 12 ч колонка 24 включается командным устройством на осушку воздуха, а колонка 2 — на регенерацию. Таким образом, полный рабочий цикл осуществляется за 24 ч.

Индикатор 5, с помощью которого контролируют влажность воздуха, поступающего к потребителю, представляет собой стек­ лянную трубку, заполненную индикаторным веществом — си­ ликагелем, обработанным 10%-ным раствором хлористого кобальта. По цвету индикаторного вещества, пользуясь специ­ альной шкалой цветности, определяют относительную влаж­ ность осушенного воздуха.

Как уже указывалось, автоматическая установка АД-220 имеет недостаток, заключающийся в том, что воздух, идущий на регенерацию колонки, сбрасывается в атмосферу, в резуль­ тате чего снижается производительность колонки. В некоторых других подобных установках такая непроизводительная потеря воздуха устранена. Воздух, расходуемый на регенерацию, в этих устройствах не сбрасывается в атмосферу, а засасывается газоструйным насосом и возвращается на вход . установки, осушается и снова поступает к пневматическим приборам.

Фильтры и стабилизаторы давления (редукторы). Как уже отмечалось ранее, одним из необходимых условий обеспечения стабильной и надежной работы технических средств пневмоав­ томатики является высококачественная очистка воздуха от масла и пыли. В настоящее время для очистки воздуха приме­ няют различные фильтры. Фильтры по принципу действия делят на сухие, мокрые, центробежные и др. В пневмоавтоматике применяют исключительно сухие пористые фильтры. В качестве фильтрующих материалов используют фетр, войлок, шерстяную вату и т. д. Однако в последнее время все большее применение

16

в фильтрах находит ткань марки ФПП (ткань И. В. Петряко­ ва). Эта ткань представляет собой слой ультратонких волоком, изготовляемых из различных полимеров. Ткань длительно выдерживает нагрев до температуры 60° С, не смачивается во­ дой и нечувствительна к агрессивным средам. Однако под воз­ действием масел ткань разбухает. Самым положительным свойством этой ткани является способность задерживать части­ цы пыли с размерами не менее 10 мкм.

В сухих пористых фильтрах применяют керамические фильтрующие элементы из шамотной массы. Сам фильтрую­ щий элемент выполняют в форме пустотелого цилиндра. Диаметр пор керамических фильтров составляет примерно 20—30 мкм и поэтому качество очистки воздуха такими филь­ трами невелико. Кроме того, качество ухудшается из-за неоднородности пористости по всей поверхности фильтрующего цилиндра, а также из-за хрупкости керамики, что влечет за собой отрыв проходящим воздухом мельчайших частиц и транспортировку их в устройства пневмоавтоматики. Эти недо­ статки отсутствуют у металлокерамических фильтров, которые отличаются большей прочностью и меньшим диаметром филь­ трующих пор. В системе пневмоавтоматики металлокерамиче­ ские фильтры используют для предварительной очистки воздуха во влагоотделителях.

Принцип действия такого влагоотделителя состоит в том, что под действием центробежных сил мелкие частички жидкости отбрасываются на стенки стакана и собираются в капли, сте­ кающие в нижнюю отделенную отражателем спокойную зону. Затем воздух проходит через фильтр и выходит через отверстие. Очень интересным является оценка фильтрующих свойств раз­ личных материалов, проведенная на основе сравнительных испытаний. В результате испытаний, проведенных Бюро взаимо­ заменяемости совместно с лабораторией аэрозолей Физико­ химического института им. Л. Я. Карпова [13], был установлен ряд фильтрующих материалов, которые по степени качества очистки воздуха можно расположить следующим образом: фильтрующая ткань ФПП, шерстяная вата, ультратонкое стек­ лянное волокно, капроновое волокно, металлокерамика, фетр и войлок.

Бюро взаимозаменяемости разработан весьма совершенный фильтр, выпускаемый заводом «Калибр». Фильтр обеспечивает двухступенчатую очистку воздуха (рис. 4). Первая ступень очистки задерживает масло и состоит из слоя 6 стеклянной ваты и слоя 7 ультратонкого стеклянного волокна. Эти мате­ риалы хорошо задерживают масло. Чтобы воздух не проходил через щель между фильтрующим материалом и стенкой цилин­ дра 5, на его внутреннюю поверхность наносят слой жидкого стекла. Ткань марки ФПП обладает наибольшей эффективно­ стью очистки воздуха и очень малым сопротивлением потоку.

2 Заказ 993

Поэтому в качестве материала второй ступени 4 используют ткань марки ФПП-15-1,5*. Ею обернута в три слоя наружная поверхность двухслойного фильтрующего патрона. Ткань за­ крыта сеткой 8, патрон прижимается к корпусу 2 пружиной 9, упирающейся в отражатель 11, под которым образуется спо­ койная зона, заполняемая конденсатом. Для удаления кон­ денсата служит вентиль 10. Прозрачный колпак 1 укрепляется на корпусе с помощью гайки 3, герметичность соединения обе­ спечивается резиновым кольцом. Наибольший расход воздуха через фильтр равен 120 л/мин, избыточное давление, подводи­ мое к фильтру, составляет 0,2—0,6 МПа.

Как известно, давление воздуха, подводимого к пневматиче­ ским приборам, должно быть постоянным или мало изменяться

настройки этого давления. Для этой цели служат стабилизато­ ры давления (редукторы), представляющие собой пропорцио­ нальные регуляторы прямого действия. Причем до последнего времени промышленностью выпускались однокаскадные стаби­ лизаторы [13, 37], имеющие значительную статическую погреш­ ность. В последние годы Бюро взаимозаменяемости был разра­ ботан, а заводом «Калибр» освоен выпуск двухкаскадных ста­

* Последние цифры обозначают диаметр волокна ткани в десятых долях микрона и величину перепада давления на одном слое ткани в мм вод. ст.

18