Способ осушки сжатого воздуха и установка для его осуществления.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ цЕНтР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(54) спосов осушки СЖАТОГО ВОЗДУХАИ УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет (ВУ)(72) Авторы Галюжин Сергей Данилович Сафонов Иван Иванович Галюжин Александр Сергеевич (ВУ)(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет (ВУ)1. Способ осушки сжатого воздуха, включающий центробежное сепарирование сжатого воздуха с последующей адсорбцией воды твердым поглотителем, отличающийся тем,что перед центробежным сепарированием молекулы воды в сжатом воздухе ионизируют,а в центробежном сепараторе создают магнитное поле таким образом, чтобы сила Лоренца, действующая на ионизированную молекулу воды, совпадала по направлению с центробежной силой инерции.2. Установка для осущки сжатого воздуха, включающая компрессор, связанный через регулятор давления с центробежным сепаратором, внутри корпуса которого установлен адсорбер, связанный с основным ресивером и вспомогательным ресивером, отличающаяся тем, что содержит устройство для создания магнитного поля внутри центробежного сепаратора, на входе которого установлен ионизатор молекул воды, находящихся в сжатом воздухе.3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что устройство для создания магнитного поля выполнено в виде соленоида, установленного снаружи на выполненном из немагнитного материала корпусе центробежного сепаратора.4. Установка ПО П. 2 ИЛИ 3, ОТЛИЧЯЮЩЗЯСЯ ТСМ, ЧТО ионизатор МОЛСКУЛ ВОДЫ ВЬ 1 ПОЛНСН В ВИДВ ультрафиолетового ИЗЛУЧЗТСЛЯ С ДЛИНОЙ ВОЛНЫ ИЗЛУЧСНИЯ 7, рассчитанной ПОЕ - ЭНВРГИЯ, НСООХОДИМЗЯ ДЛЯ ионизации МОЛСКуЛЫ ВОДЫ.Изобретение относится к технике осушки сжатого воздуха центробежным сепарированием с последующей адсорбцией и может быть использовано в пневмосистемах транспортных средств, а также в пневмосистемах других машин и механизмов.Известен способ осушки сжатого воздуха, состоящий в адсорбции воды твердым поглотителем 1.Известна установка для осуществления данного способа, содержащая компрессор, адсорберь 1, ресиверы и реле давления, связанное с линией нагнетания компрессора 2.Однако данные способ и установка для его осуществления не обеспечивают высокую долговечность твердого поглотителя, т.к. поглотитель быстро засоряется каплями масла,поступающими вместе с воздухом из компрессора, и дальнейшая его регенерация становится невозможной.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ, состоящий из центробежного сепарирования капель масла и воды с последующей адсорбцией паров воды твердым поглотителем, и установка для его осуществления, содержащая компрессор, связанный через регулятор давления с центробежным сепаратором,внутри корпуса которого установлен адсорбер, связанный с основным и вспомогательным ресиверами 3.Однако данный способ и устройство для его осуществления имеют низкую эффективность центробежного сепарирования капель воды, т.к. они по размерам и массе значительно меньше капель масла из-за разных значений точек росы и, соответственно, на них действуют меньшие центробежные силы инерции. Для увеличения сил инерции необходимо увеличить окружные скорости движения капель воды, что приводит к повышенным энергозатратам.В основу изобретения положена задача повышения эффективности удаления воды при центробежном сепарировании сжатого воздуха и, соответственно, повышения степени осушки сжатого воздуха, а также повышения эффективности регенерации адсорбента.Сущность изобретения заключается в том, что в способе осушки сжатого воздуха,включающем центробежное сепарирование сжатого воздуха с последующей адсорбцией воды твердым поглотителем, согласно изобретению, перед центробежным сепарированием молекулы воды в сжатом воздухе ионизируют, а в центробежном сепараторе создают магнитное поле таким образом, чтобы сила Лоренца, действующая на ионизированную молекулу воды, совпадала по направлению с центробежной силой инерции.Установка для осущки сжатого воздуха, включающая Компрессор, связанный через регулятор давления с центробежным сепаратором, внутри корпуса которого установлен адсорбер, связанный с основным ресивером И вспомогательным ресивером, согласно изобретению, содержит устройство для создания магнитного поля внутри центробежного сепаратора, на входе которого установлен ионизатор молекул воды, находящихся в сжатом воздухе. Устройство для создания магнитного поля выполнено в виде соленоида, установленного снаружи на выполненном из немагнитного материала корпусе центробежного сепаратора. Ионизатор молекул воды выполнен в виде ультрафиолетового излучателя сдлиной волны излучения Ж, рассчитанной по формулеи Е ,Е где 11 - постоянная Планка, с - скорость света, Е - энергия, необходимая для ионизации молекулы воды.Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена схема сил, действующих на ионизированную молекулу воды, движущуюся по криволинейной траектории в магнитном поле, на фиг. 2 - схема установки для осуществления способа осущки сжатого воздуха.В способе осущки сжатого воздуха вначале производят ионизацию молекул воды в сжатом воздухе, поступающем из компрессора. При этом молекулы воды становятся положительно заряженными частицами. Затем сжатый воздух поступает в центробежный сепаратор, где заряженные молекулы движутся по криволинейной траектории, с радиусом кривизны г (фиг. 1). В центробежном сепараторе создают магнитное поле таким образом,чтобы вектор магнитной индукции В был направлен вниз перпендикулярно вектору окружной скорости У движения заряженной молекулы. При этом, в соответствии с правилом левой руки, сила Лоренца Рд будет совпадать с направлением центробежной силы инерции Рц. Суммарная сила, действующая на ионизированную молекулу, при этом возрастает. Это приводит к повыщению эффективности сепарирования, т.к. больщее число молекул воды достигнет стенок сепаратора и осядет на них.При вращательном движении ионизированной (без одного электрона) молекулы воды в центробежном сепараторе на нее действует центробежная сила инерции Рц ш У 2/г,где ш - масса молекулы ш 2,991026 кг, У - окружная скорость, г - радиус кривизны траектории (для реальной конструкции примем минимальное значение г 40 мм). В центробежном сепараторе создано магнитное поле таким образом, что на эту молекулу действует также сила Лоренца Рл (1 У В 51 п 3, где (1 - электрический заряд данной молекулы(1 1,61019 Кл, В - магнитная индукция внутри сепаратора, В - угол между векторами У и В. Магнитное поле создано соленоидом с безопасным для человека напряжением питания 24 В. Для достижения максимального значения В обмотка соленоида выполнена из медного провода. Тогда В 0,026 Тл. Соотнощение сил Е, и РЦ при У 10 м/с и 3 90 равно Рд/РЦ (1 У В 51 п 3 г/ш У 2 5,6102, т.е. сила Лоренца больще центробежной силы инерции в 560 раз. Поток воздуха в сепараторе соверщает два оборота, почти 90 воды оседает на стенках сепаратора.Установка для осущки сжатого воздуха (фиг. 2) содержит компрессор 1, связанный через регулятор давления 2 и ионизатор молекул воды 3 с центробежным сепаратором 4,внутри корпуса которого установлен адсорбер 5, связанный с основным 6 и вспомогательным 7 ресиверами. Ионизатор молекул воды 3 выполнен в виде ультрафиолетового излу 11 с чателя с длинои волны излучения Ж, рассчитываемои по формуле Ж , где 11 - постояннаяПланка, С - СКОРОСТЬ света, Е - ЭНСрГИЯ, необходимая ДЛЯ ионизации МОЛСКУЛЫ ВОДЫ.Центробежный сепаратор 4 представляет собой вертикальный цилиндрический резервуар, в котором соосно установлен адсорбер 5. На внешней поверхности адсорбера 5 расположен направляющий аппарат 8 сепаратора 4.В нижней части корпуса сепаратора 4 установлена заслонка 9, под которой расположена зона 10 для сбора конденсата и пыли. Зона 10 через отверстие 11 соединена с двухпозиционным распределителем 12, который также связан линией управления 13 с входом регулятора давления 2.Снаружи на корпусе сепаратора 4 установлен соленоид (цилиндрическая катушка) 14,а корпус выполнен из немагнитного материала, например пластика.Во внутренней полости адсорбера 5, закрытой снизу фильтром 15, а сверху - крышкой 16 с отверстиями 17, расположен твердый поглотитель (адсорбент) 18. В верхней части адсорбера 5 расположено выходное отверстие 19, которое через обратный клапан 20 связано с основным ресивером 6, а через дроссель 21 - с вспомогательным ресивером 7.Установка работает следующим образом.Атмосферный воздух нагнетается компрессором 1 через регулятор давления 2, ионизатор 3 в корпус центробежного сепаратора 4. В ионизаторе 3 под воздействием ультрафиолетового излучения происходит ионизация молекул воды, которые приобретают положительный заряд. В корпусе сепаратора 5 с помощью направляющего аппарата 8 поток неочищенного воздуха получает нисходящее вращательное движение. Капли воды и масла и твердые частицы пыли, находящиеся в сжатом воздухе, под воздействием центробежной силы инерции отбрасываются к внутренней стенке корпуса сепаратора 4, и образовавшаяся смесь стекает вниз в зону 10.С помощью соленоида 14 внутри корпуса сепаратора 4 создается магнитное поле, вектор магнитной индукции В которого направлен вниз перпендикулярно вектору окружной скорости У движения ионизированной молекулы воды. При этом на ионизированные молекулы воды, кроме центробежной силы РЦ, действует сила Лоренца Е, которая в соответствии с правилом левой руки совпадает по направлению с силой Рц (см. фиг. 1). Суммарная сила,действующая на частицу, возрастает, и ионизированные молекулы воды также достигают внутренней стенки корпуса сепаратора 4 и сливаются там с каплями воды. При этом на внутренней стенке осаждаются не только капли воды, но и ионизированные молекулы воды.Затем воздух проходит через фильтр 15, адсорбент 18, отдавая оставшуюся влагу, отверстия 17 в крышке 16 к выходному отверстию 19. Окончательно, через обратный клапан 20 воздух заполняет основной ресивер 6, а через дроссель 21 - вспомогательный ресивер 7.При достижении в пневмосистеме верхнего предела давления срабатывает регулятор давления 2 и сообщает выход компрессора 1 с атмосферой, давление в трубопроводе 13 падает практически до нуля. Запорный элемент распределителя 12 под действием пружины перемещается в новое положение и сообщает зону 10 с атмосферой. Давление внутри корпуса сепаратора 4 падает и сухой воздух из ресивера 7 проходит через дроссель 21,выходное отверстие 19, отверстия 17 и насыщенный влагой адсорбент 18, забирая поглощенную при адсорбции влагу, затем - через фильтр 15, очищая его противотоком. Далее воздух проходит через распределитель 12, очищая зону 10 от скопившейся там смеси пь 1 ли, масла и воды, полученной в результате сепарирования.При достижении давления в пневмосистеме нижнего предела срабатывает регулятор давления 2, выход компрессора 1 отключается от атмосферы, давление в трубопроводе 13 возрастает, запорный элемент распределителя 12 перекрывает сообщение зоны 10 с атмосферой и цикл осушки сжатого воздуха повторяется.Таким образом, данный способ осушки сжатого воздуха и установка для его осуществления позволяют удалить в центробежном сепараторе значительную часть загрязнителей воздуха, т.к. на ионизированные молекулы воды, кроме центробежной силы, инерции также действует сила Лоренца. При этом существенно повышается эффективность центробежного сепарирования частиц воды и, соответственно, повышается степень осушки сжатого