Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КОНДЕНСАТА ИЗ ГЛАВНОГО РЕЗЕРВУАРА ЛОКОМОТИВА

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано пневмосистемах локомотивов.

Известно устройство для удаления конденсата из главного резервуара локомотива (см. патент РФ на полезную модель №82648, МПК В60Т 17/06 от 10.05.2009. Бюл. №13), содержащее расположенный в нижней части главного резервуара конденсатоотводчик, в корпусе которого установлены электрический нагреватель и электромагнитный запорный клапан, полый направляющий стержень с размещенным в нем герметичным электроконтактом, кольцевой поплавок с закрепленным магнитом, причем кольцевой поплавок установлен с возможностью осевого перемещения вдоль направляющего стержня, а электроконтакт включен в цепь питания электромагнитного клапана на кольцевом поплавке с закрепленным магнитом на торцевой поверхности со стороны движения конденсата, в корпусе выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от меньшей к большей цилиндрическим поверхностям кольцевого поплавка.

Недостатком устройства является снижение надежности при длительной эксплуатации, обусловленной закупориванием отверстия для удаления конденсата из-за специфики контакта кожуха конденсатоотводчика и данного отверстия с твердыми частицами пыли и мелкодисперсной влаги, постоянно находящихся над насыпным полотном железнодорожного пути, особенно при движении локомотива, а также ржавчиной и окалиной, поступающей из главного резервуара с конденсатом.

Известно устройство для удаления конденсата из главного резервуара локомотива (см. патент РФ №2437785, МПК В60Т 17/06, опубл. 27.12.2011. Бюл.№36), содержащее расположенный в нижней части главного резервуара конденсатоотводчик, в корпусе которого установлены электрический нагреватель и электромагнитный запорный клапан, полый направляющий стержень с размещенным в нем герметичным электроконтактом, кольцевой поплавок с закрепленным магнитом, причем кольцевой поплавок установлен с возможностью осевого перемещения вдоль направляющего стержня, а электроконтакт включен в цепь питания электромагнитного клапана, на кольцевом поплавке с закрепленным магнитом по торцевой поверхности со стороны движения конденсата в корпус выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от меньшей к большей цилиндрическим поверхностям кольцевого поплавка, при этом электромагнитный запорный клапан соединен с отверстием удаления в атмосферу скопившейся смеси из продуктов конденсации и твердых частиц, внутренняя поверхность которого выполнена из биметалла, причем материал биметалла со стороны продуктов конденсации имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем материал биметалла со стороны пробки, которая закрывает корпус конденсатоотводчика.

Недостатком является снижение эффективности удаления конденсата при отрицательных температурах наружного воздуха, особенно при перемещении локомотива с остановками в пути в процессе длительного переезда.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение безопасной работы локомотива при отрицательных температурах наружного воздуха путем поддержания эффективного удаления конденсата из главного резервуара за счет обеспечения постоянства тепловлажностного режима в корпусе конденсатоотводчика при покрытии его наружной поверхности тонковолокнистым базальтовым материалом, расположенным в виде закрученных жгутов, расположенным на высоте от отверстия удаления в атмосферу конденсирующейся смеси до корпуса главного резервуара.

Технический результат достигается тем, что устройство для удаления конденсата из главного резервуара локомотива содержит расположенный в нижней части главного резервуара конденсатоотводчик, в корпусе которого установлены электрический нагреватель и электромагнитный запорный клапан, полый направляющий стержень с размещенным в нем герметичным электроконтактом, кольцевой поплавок с закрепленным магнитом, причем кольцевой поплавок установлен с возможностью осевого перемещения вдоль направляющего стержня, а электроконтакт включен в цепь питания электромагнитного клапана, на кольцевом поплавке с закрепленным магнитом по торцевой поверхности со стороны движения конденсата в корпус выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от меньшей к большей цилиндрическим поверхностям кольцевого поплавка, при этом электромагнитный запорный клапан соединен с отверстием удаления в атмосферу скопившейся смеси из продуктов конденсации и твердых частиц, внутренняя поверхность которого выполнена из биметалла, причем материал биметалла со стороны продуктов конденсации имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем материал биметалла со стороны пробки, которая закрывает корпус конденсатоотводчика, при этом наружная поверхность корпуса конденсатоотводчика покрыта тонковолокнистым базальтовым материалом, расположенным в виде закрученных жгутов, продольно-вытянутых от пробки по высоте корпуса.

На фиг.1 изображено устройство для удаления конденсата из главного резервуара локомотива, на фиг.2 - торцевая поверхность кольцевого поплавка с криволинейными канавками, на фиг.3 - электромагнитный запорный клапан с отверстием удаления в атмосферу скопившейся смеси.

Устройство состоит из корпуса 1 конденсатоотводчика, присоединенного к главному резервуару 2 при помощи штуцера 3. Корпус 1 закрыт пробкой 4, имеющей полый направляющий стержень 5, в котором герметично расположен электроконтакт 6. По направляющему стержню 5 перемещается кольцевой поплавок 7 с вмонтированным в него постоянным магнитом 8. В пробке 4 смонтирован электромагнитный запорный клапан 9. Корпус конденсатоотводчика покрыт слоем теплоизоляции, в котором смонтирован электрический нагреватель 10. Конденсатоотводчик защищен кожухом 11, который крепится винтами 12 к резервуару 2. Между кожухом 11 и корпусом главного резервуара 2 расположено резиновое уплотнение 13. Кольцевой поплавок 7 имеет стальной кожух, который выполняет роль магнитного экрана. На кольцевом поплавке 7 с закрепленным постоянным магнитом 8 по торцевой поверхности 14 со стороны движения конденсата в корпус 1 из главного резервуара 2 выполнены криволинейные канавки 15, продольно расположенные от меньшей 16 к большей 17 цилиндрическим поверхностям кольцевого поплавка 7. Внутренние поверхности 18 отверстия 19, соединяющего полости накопления конденсата 20 корпуса 1 конденсатоотводчика, покрыты биметаллом 21, при этом материал 22 биметалла 21 со стороны перемещающегося в сторону электромагнитного запорного клапана конденсата имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше (например, алюминий с коэффициентом теплопроводности 204 Вт/(м·град); см. стр.319, Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа, 1975, 496 с., ил.), чем материал 23 биметалла 21 со стороны материала пробки 4 (например, латунь с коэффициентом теплопроводности 85 Вт/(м·град); см. там же). Внутренняя поверхность 24 отверстия 25, соединяющего электромагнитный запорный клапан 9 с окружающей кожух 11 средой, покрыта биметаллом 26, при этом материал 27 биметалла 26 со стороны перемещающегося в окружающую среду конденсата имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше (например, алюминий), чем материал 28 биметалла 26 со стороны материала пробки 4 (например, латунь). Наружная поверхность 29 корпуса 1 конденсатоотводчика покрыта тонковолокнистым базальтовым материалом 30, расположенным в виде закрученных жгутов 31, продольно вытянутых от пробки 4 по высоте корпуса 1.

Устройство для удаления конденсата из главного резервуара локомотива работает следующим образом.

При остановках локомотива сжатый воздух с повышенной температурой из компрессора поступает в главный резервуар 2 со значительно меньшим расходом, обусловленным лишь по длине пневмосети, чем во время движения локомотива (см., например, Тепловоз 2 ТЭ 10 М, 3 ТЭ 10 М. Устройство и работа. С.Г. Филатов и др. Транспорт, 1986. 288 см. их). Следовательно, сконденсировавшаяся жидкость в главном резервуаре 2 имеет более низкую температуру, и электрический нагреватель 10 не обеспечивает поддержание ее нормированного значения, что приводит к замерзанию конденсата.

Покрытие наружной поверхности 24 с электрическим нагревателем 10 тонковолокнистым базальтовым материалом 30 обеспечивает дополнительную теплоизоляцию корпуса 1 конденсатоотводчика. А выполнение тонковолокнистого базальтового материала 30 в виде закрученных жгутов 31, продольно вытянутых от пробки 4 по высоте корпуса 1, приводит к аккумулированию суммарной теплоты перемещающегося из штуцера 3 конденсата и теплоты, выделяемой энергичным нагревателем 10 (см., например, Волокнистые материалы из базальтов, «Техника», 1973-1976 с., ил.). В резервуаре отдачи теплоты с аккумулированной в закрученных жгутах 31 тонковолокнистого базальтового материала 30 по мере поступления конденсата во внутреннюю полость конденсатоотводчика, поддерживается нормированный тепломассообменный режим, устраняющий замерзание конденсата перед отверстием 25, сброс его в окружающую среду как при движении, так и остановках локомотива.

При движении локомотива по железнодорожным путям над насыпным полотном образуется вихреобразное движение потока воздуха, которое приводит к «витанию» мелких твердых частиц пыли и при наличии, например, определенных погодно-климатических условий, мелкодисперсной влаги данная смесь оседает на кожух 11 конденсатоотводчика и стремится налипать на внутреннюю поверхность 24 отверстия 25. Наличие кожуха 11 приводит к тому, что корпус 1 конденсатоотводчика имеет более высокую температуру, чем окружающая кожух 11 среда летом, на 3-5° за счет эффекта Джоржда-Томсона под воздействием завихрений, особенно при движении локомотива, и зимой на 5-10° за счет работы электрического нагревателя 10. В результате на биметалле 26 наблюдаются температурные градиенты, наличие которых приводит к образованию термовибрации (см., например, Дмитриев В.П. Биметаллы. Пермь, 1991, 369 с., ил.). Тогда твердые частицы пыли и мелкодисперсной влаги из-за термовибрации биметалла 26 отверстия 25 практически полностью стряхиваются с внутренней поверхности 24.

Продукты конденсации поступают в конденсатоотводчик из главного резервуара 2 через штуцер 3 вместе с твердыми частицами в виде ржавчины. Поток данной смеси под действием сжатого воздуха контактирует с торцевой поверхностью 14 кольцевого поплавка 7 и попадает в криволинейные канавки 15, где перемещается от меньшей 16 к большей 17 цилиндрическим поверхностям кольцевого поплавка 7. В результате наблюдается вихревое движение смеси, состоящей из продуктов конденсации и твердых частиц, что практически устраняет возможность налипания загрязнений на торцевую поверхность 14 кольцевого поплавка 7 (см., например, Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в промышленности. - Куйбышев, 1969, 369 с., ил.).

Продукты конденсации и твердые частицы смещаются с торцевой поверхности 14 по цилиндрической поверхности 17 кольцевого поплавка 7 и поступают в нижнюю часть корпуса 1 конденсатоотводчика, где по мере накопления воздействуют на кольцевой поплавок 7, в результате чего он поднимается, при этом постоянный магнит 8 приближается к герметичному контакту 6. При определенном положении магнита контакт замыкается, что приводит к срабатыванию электромагнитного клапана 9 и удалению через него в атмосферу скопившейся смеси из продуктов конденсации и твердых частиц. После сброса данной смеси понижается уровень конденсата, и кольцевой поплавок 7 опускается, разрывая контакт постоянного магнита 8 с герметично расположенным электромагнитом 6, в результате отключается электромагнитный клапан 9 и конденсатоотводчик вновь находится в режиме накопления продуктов конденсации и твердых частиц в нижней части корпуса.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что обеспечение безопасности эксплуатации локомотива, использующего при торможении сжатый воздух, осуществляется при эффективном удалении конденсата из главного резервуара в условиях отрицательных температур наружного воздуха, особенно при кратковременных остановках, когда возможно замерзание жидкости в корпусе конденсатоотводчика, что предотвращается покрытием его тонковолокнистым базальтовым материалом, выполненным в виде закрученных жгутов, продольно-вытянутых от отверстия удаления в атмосферу конденсирующейся смеси до корпуса главного резервуара.