ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

как он работает и как проверить клапан адсорбера

⏰Время чтения: 6 мин.

Рассмотрим на простом языке, как работает адсорбер на автомобиле, какие могут быть неисправности адсорбера, а также, как просто проверить клапан адсорбера.

Многие автолюбители не знают, что такое адсорбер и уж, тем более, зачем он нужен и установлен ли он на их авто. Также большинство недооценивают этот узел и считают его второстепенным в устройстве автомобиля.

Заблуждения встречаются и в понимании принципа работы продувочного клапана адсорбера.

Ну разберемся во всем по порядку.

Адсорбер или Абсорбер

В интернете и в автомобильных сообществах можно встретить оба этих названия. Но на самом деле это две разные системы, а на автомобиле установлен именно адсорбер. Поэтому называть сие устройство абсорбером не верно.

Адсорберы используются как в промышленности, так и в автомобилестроении.

Причем, начиная с введения норм токсичности ЕВРО 2, данные системы обязательны к установке на транспортные средства.

Для чего нужен адсорбер

Адсорбер предназначен для уменьшения загрязнения окружающей среды парами бензина. Всем известно, что бензин очень хорошо испаряется.

Это с ним происходит и в бензобаке автомобиля.

Из-за этого повышается давление в топливном баке, что является проблемой.

Чтобы решить данную проблему, бензобак необходимо сообщать с атмосферой. Благодаря этому мы сможем поддерживать давление в баке приближенным к атмосферному.

Но если мы просто соединим бак с атмосферой, тогда бензин будет испаряться прямо в окружающую среду, нанося вред экологии.

На старых авто системы адсорбера не было. Поэтому возле них практически всегда ощущался запах бензина. С введением норм ЕВРО 2, это стало недопустимо и все автомобили обязали устанавливать системы улавливания паров бензина.

На простом языке – на автомобилях без адсорбера бензин испаряется в атмосферу, а на авто с адсорбером эти пары сжигаются (окисляются) в цилиндрах двигателя.

Простыми словами, система улавливания паров топлива (EVAP) – это система вентиляции топливного бака, состоящая обычно из:

  • Гравитационного клапана
  • Адсорбера
  • Управляемого клапана продувки адсорбера
  • Трубопроводов

Гравитационный клапан адсорбера

Гравитационный клапан является обязательным элементом системы. Он предотвращает попадание топлива из бензобака в адсорбер при опрокидывании автомобиля.

Устанавливаться может как в бензобаке, так и за его пределами. Например, на Шевроле Нива он установлен возле заливной горловины, а на Шевроле Лачетти в бензобаке

Где находится адсорбер

Принцип работы адсорбера на разных авто одинаков, разница лишь в форме и расположении адсорбера и клапана продувки. У некоторых он установлен в моторном отсеке. Например, ВАЗ 2115

А, например, у Шевроле Лачетти – под днищем возле заднего колеса

Как работает адсорбер

Пары топлива из бака через гравитационный клапан попадают в адсорбер (емкость с активированным углем) через штуцер с надписью “TANK”, где накапливаются, пока двигатель не работает. Второй штуцер адсорбера с надписью “PURGE” соединен трубкой с клапаном продувки адсорбера, а третий с надписью “AIR” соединен с атмосферой.

1- вентиляционный штуцер AIR, 2 – штуцер TANK трубки подвода паров топлива из бака к адсорберу, 3 – штуцер PURGE трубки отвода паров топлива от адсорбера к клапану

Более понятно это выглядит следующим образом.

Автомобиль стоит на стоянке. Бензин в баке постепенно испаряется, повышая давление. Избыток давления стравливается по пути – гравитационный клапан-адсорбер-атмосферный штуцер адсорбера.

То есть, давление стравливается в атмосферу, но пары топлива при этом конденсируются на активированном угле адсорбера.

При остановленном двигателе электромагнитный клапан продувки закрыт, и в этом случае адсорбер не сообщается со впускным коллектором.

При работе двигателя ЭБУ, управляя электромагнитным клапаном, осуществляет продувку адсорбера свежим воздухом за счет разрежения во впускном коллекторе. То есть, пары высасываются из адсорбера, а по атмосферному штуцеру в адсорбер заходит свежий воздух.

Пары бензина смешиваются с воздухом и отводятся во впускной коллектор за дроссель и далее поступают в цилиндры двигателя.

Поэтому адсорбер можно образно сравнить с самоочищающимся фильтром отстойником.

Как работает клапан адсорбера

Многие ошибочно считают, что при запуске двигателя на клапан адсорбера сразу подаётся напряжение и он открывается, продувая адсорбер. Даже видел “пособия” и “обучающие видео” по этому поводу. На самом же деле управление клапаном продувки осуществляется ЭБУ по специальным алгоритмам, основанным на показаниях датчиков температуры, расхода воздуха и т.д.

Чем больше расход воздуха двигателем, тем больше длительность управляющих импульсов ЭБУ и тем интенсивнее продувка.

Именно импульсы, а не просто подача напряжения! Поэтому есть такое понятие, как “скважность продувки адсорбера”, которая находится в пределах от 0% до 100%.

Вот скважность продувки адсорбера в диагностической программе Chevrolet Explorer. За всю поездку это только первый сигнал ЭБУ на продувку, равный всего лишь 6%.

Клапан адсорбера образно можно сравнить с водопроводным вентилем, нежели с клапаном. То есть, клапан адсорбера не просто открывается/закрывается, а регулирует интенсивность прохождения газов.

Неисправности адсорбера

Неисправный адсорбер может привести к двум самым распространенным проблемам:

1. Так как адсорбер напрямую связан с давлением в бензобаке, то при его неисправности могут раздаваться хлопки в бензобаке, а также может слышаться характерное шипение при откручивании пробки заливной горловины.

2. При неисправности клапана адсорбера может наблюдаться очень нестабильный холостой ход. Особенно при прогреве. Именно такой случай я диагностировал в этом видео

Как проверить клапан адсорбера

Принцип проверки на большинстве автомобилей одинаков, но мы рассмотрим на примере Шевроле Лачетти.

Проблемы с клапаном продувки адсорбера можно разделить на несколько основных пунктов:

  • не приходят импульсы на клапан
  • неисправность обмотки клапана
  • заклинивание клапана в открытом положении
  • заклинивание клапана в закрытом положении

Проверить целостность проводки и работоспособность клапана можно как программными методами, так и обычным мультиметром. А вот проверить герметичность клапана можно только физически.

Проверить импульсы, проводку и обмотку клапана очень просто программой Chevrolet Explorer, во вкладочке “управление механизмами – тест клапана продувки адсорбера”. При нажатии на кнопку “ВКЛ” в диаграмме программы мы увидим вот такие сигналы

Это означает, что ЭБУ дает команду на клапан. Вместе с этим от клапана будет исходить звук щелчков в такт с этими сигналами, что, в свою очередь, означает, что импульсы до клапана доходят и обмотка целая, так как клапан срабатывает.

Кстати, если у Вас ещё нет диагностического адаптера, тогда советую обязательно прочитать рубрику диагностики и приобрести адаптер.

Электрическая часть исправна. Это мы проверили. Но чтобы быть уверенными, что клапан не заклинил физически, его можно снять и проверить. Демонтируется он очень легко и на это у меня уходит не больше 30 секунд.

К клапану подключены две трубки и разъем с двумя проводами. Сам клапан даже не прикручен, а просто вставлен в своё рабочее место.

На фото одна трубка уже снята.

Чтобы снять клапан достаточно сдёрнуть две трубки, отмеченные зелёной и красной стрелкой(красная уже снята, а зелёная плохо видна с этого ракурса). Трубки снимаются просто и легко без всяких фиксаторов.

Затем нажать на металлический фиксатор и отстегнуть колодку проводов (показано желтой стрелкой)

После этого надавить на штуцер, показанный красной стрелкой и клапан выйдет из своего посадочного места

Клапан является нормально закрытым, то есть без подачи напряжения он не пропускает воздух. Нужно это проверить любым доступным способом.

У меня для этих целей имеется шприц и кусочек вакуумной трубки, оставшейся после замены трубок датчика абсолютного давления.

Также необходима емкость с водой.

Нужно подключить шприц к тонкому штуцеру клапана, а толстый штуцер опустить в воду

Примечание. На толстый штуцер удобнее одеть отрезок шланга и опустить его в воду.

Давим на поршень шприца. Воздух при этом не должен проходить. То есть, в воде не должно быть пузырьков воздуха

При перемещении поршня шприца должно ощущаться сопротивление, а сам поршень стремится вернуться в первоначальное положение, что означает герметизацию клапана.

Осталось проверить только открытие клапана. Для этого берем два провода с такими мини-мамами

И подключаем к разъёму клапана адсорбера

Передвигаем поршень шприца и подключаем провода к аккумуляторной батарее. При подключении должен раздаться щелчок. Это значит, что клапан открылся.

В воде при этом будут видны пузыри воздуха

Можно также проверить сопротивление обмотки клапана. Оно должно составлять 25-30 Ом

Бывает такое, что клапан не открывается. Тогда его только менять на исправный.

Видео Как проверить клапан адсорбера

Посмотрите более подробно, как проверить клапан адсорбера на нашем видео

Что такое адсорбер и как он работает. Видео

Видео версия про адсорбер

Артикул клапана адсорбера Шевроле Лачетти 1.6

Номерок клапана – GM 96408210

Всем Мира и ровных дорог!!!

Что такое клапан адсорбера, признаки неисправности клапана абсорбера

По требованиям новых экологических стандартов, ограничивающих содержание вредных веществ в выхлопных газах, транспортные средства должны быть оснащены системой EVAP. Это оборудование препятствует попаданию вредных топливных испарений в атмосферу. Основную функцию в системе улавливания топливных паров выполняет адсорбер. Некоторые недооценивают важность этого элемента в работе автомобиля. Однако, неисправность этого, на первый взгляд, второстепенного узла может привести к повреждению бензонасоса и отразиться на работе всего двигателя. Поэтому, специалисты рекомендуют проверять клапан адсорбера при появлении признаков неисправности мотора. 

Содержание статьи

Назначение и принцип работы клапана продувки адсорбера

Схема клапана абсорбера

Система EVAP устанавливается на бензиновые двигатели внутреннего сгорания для предотвращения попадания паров топлива в атмосферу. Электромагнитный клапан продувки адсорбера является элементом этой системы. Поэтому, чтобы выяснить, для чего нужен клапан адсорбера и как он работает, важно понять принцип работы всей системы.
Конструкция адсорбера представляет собой емкость, заполненную адсорбентом, чаще всего активированным углем. Устройство соединено с топливным баком и управляющим клапаном автомобиля специальными трубками.

Клапан адсорбера установлен между впускным коллектором и адсорбером и выполняет функцию вентиляции.

Образующиеся в топливном баке пары бензина проникают в сепаратор, где они конденсируются и снова сливаются в бак. Какая-то часть паров не успевает конденсироваться в сепараторе и попадает через паропровод в адсорбер. В фильтрующей системе они поглощаются активированным углем, накапливаются и затем при запуске двигателя подаются во впускной коллектор.
Процесс поглощения топливных испарений проходит только при отключенном двигателе. Когда автомобиль работает, электронный блок управления открывает электромагнитный клапан продувки адсорбера, через который поступает воздух и таким образом происходит вентиляция. При этом накопившийся конденсат вместе с воздухом высасываются из адсорбера и снова попадает в двигатель, где происходит его дожигание. Клапан адсорбера обеспечивает вентиляцию всего механизма и направляет топливный конденсат назад в двигатель.

Неисправности клапана адсорбера и их устранение

Практически непрерывная работа адсорбера системы поглощения топливных паров может послужить причиной поломки клапана продувки.
Неисправность клапана адсорбера часто приводит к повреждению бензонасоса. Из-за плохой вентиляции адсорбера накапливается бензин во впускном коллекторе, двигатель теряет мощность, а расход топлива постепенно увеличивается. Это может привести к полной остановке двигателя. От того, как работает клапан адсорбера, зависит работа всего автомобиля.

Как проверить работоспособность клапана продувки адсорбера?

Проверка клапана абсорбера

Чтобы вовремя заметить и исправить неполадки, необходима регулярная проверка клапана адсорбера. При этом выявить поломку можно по определенным косвенным признакам.
При работе двигателя на холостых оборотах или в холодную погоду система поглощения паров издает характерные звуки, так щелкает клапан адсорбера. Некоторые путают этот звук с неисправностями ГРМ, роликов или других деталей. Проверить это можно, резко нажав на педаль газа. Если звук не изменился, значит это цокает клапан адсорбера. Специалисты могут объяснить, что делать, если клапан адсорбера стучит слишком сильно. Для этого необходимо закрутить регулировочный винт, при этом сначала он очищается от эпоксидной смолы.

Клапан абсорбера можно отрегулировать.

Винт поворачивается на приблизительно на пол-оборота. Если его закрутить слишком сильно, то контроллер выдаст ошибку. Такая регулировка клапана адсорбера сделает его работу мягче, а стук тише.
Однако, как проверить клапан адсорбера на наличие поломок?
Определить поломку клапана можно с помощью системы диагностики ошибок или механической проверкой.
Коды электронных ошибок записаны в памяти контроллера и свидетельствует об электрическом повреждении. Для проверки клапана рекомендуется обращать внимание на такие выдаваемые контроллером ошибки, как «обрыв цепи управления клапана продувки адсорбера».
Признаки, по которым можно механически определить неисправность клапана адсорбера:

  1. Появление провалов на холостом ходу двигателя.
  2. Очень низкая тяга двигателя.
  3. Не слышно звуков срабатывания клапана при работе двигателя.
  4. Шипение при открытии крышки бензобака свидетельствует о разрежении в системе. Это верный признак неисправности вентиляции адсорбера.
  5. Появление запаха топлива в салоне автомобиля. Однако, его появление могут вызвать и другие причины.

Замена клапана абсорбера своими руками

Клапан абсорбера

Если обнаружены признаки неисправности, требуется ремонт или замена клапана. Клапан адсорбера стоит недорого, а замену произвести несложно. Для демонтажа нужно иметь пару крестообразных отверток и знать, где находится клапан продувки адсорбера.
Порядок работы:

Маркировки старого и нового клапана должны совпадать.

  1. Открыть капот и найти цилиндрическое устройство – адсорбер.
  2. С аккумуляторной батареи снять минусовую клемму.
  3. Отсоединить колодку проводов, нажав на фиксатор и потянув на себя.
  4. Ослабить крепление клапана.
  5. Штуцеры под защёлкой убрать и отсоединить шланги.
  6. Извлечь клапан вместе с кронштейном из адсорбера.
  7. Новый клапан устанавливается в обратном порядке.

Таким образом, даже такой небольшой элемент, как клапан адсорбера, выполняет важные функции и его неисправность может серьезно нарушить работу всего двигателя. Поэтому важно следить за состоянием своего автомобиля и вовремя проводить диагностику.

Проверка клапана адсорбера Шевроле Лачетти

Как и любой современный автомобиль, Chevrolet Lacetti оснащается системой дожига паров топлива из бензобака. Важной составляющей данной системы является так называемый клапан продувки адсорбера. Вместе с другими автозапчастями для Шевроле Лачетти данный клапан формирует впускной тракт автомобиля.

Наличие топливного адсорбера является обязательным у всех транспортных средств со стандартом экологичности начиная от Евро-2 и выше.

Клапан продувки адсорбера подвержен механическому износу. С ростом автопробега нужно уделять данному узлу все больше и больше внимания. Сущность работы клапана продувки заключается в том, что при его открытии во впускной коллектор поступают пары бензина, которые накапливаются в адсорбере топливных газов.

Проходящий через клапан объем испарений учитывается ЭБУ при расчете пропорций топливно-воздушной смеси. Если клапан продувки адсорбера неисправен, то нарушаются пропорции топлива и воздуха, смесь становится либо перенасыщенной, либо обедненной. Двигатель сразу же начинает «колбасить» и троить.

В блоге по ремонту Шевроле Лачетти есть материал на тему замены клапана адсорбера. Данная же статья не является дубляжем. Это полезное дополнение к уже существующему обзору.

Диагностика клапана адсорбера Chevrolet Lacetti

На неисправность клапана топливного адсорбера у данного автомобиля могут указывать следующие ошибки Check Engine: P-0441 и P-0446. Как правило, аварийный индикатор оповещает лишь о неисправности электрической части системы адсорбции паров топлива. При заклинивании же механической части клапана сигнализировать о неисправности начнет сам двигатель.

Главная проблема диагностики клапана продувки адсорбера Шевроле Лачетти заключается в том, что симптомы неработающего клапана схожи с симптомами многих других поломок. Нестабильная работа двигателя может наблюдаться при выходе из строя:

  1. Свечей зажигания и высоковольтных проводов
  2. Регулятора холостого хода (РХХ) и датчика положения дроссельной заслонки (ДПДЗ)
  3. Датчика абсолютного давления
  4. Дроссельного узла
  5. Лямбда-зонда
  6. и пр.

Сузить круг виновников нестабильной работы мотора поможет наблюдение за холостым ходом. Клапан адсорбера вступает в работу не постоянно. ЭБУ задействует потенциал топливных испарений преимущественно только при прогреве двигателя. Если двигатель будет троить до выхода на температуру прогрева, то скорее всего клапан продувки адсорбера находится во все время закрытом положении. Но существуют и другие варианты поломок, о них будет рассказано далее по тексту.

Прежде чем проводить диагностику клапана адсорбера, его нужно демонтировать.

Как снять клапан адсорбера

Клапан продувки адсорбера Chevrolet Lacetti находится сразу за впускным коллектором. Доступ к клапану ничем не ограничен. Единственное что, так это придется извлекать клапан из держателя, который не дает ему болтаться по сторонам при передвижении автомобиля.

  • Остановив двигатель открываем капот.
  • Отключаем проводную колодку. Для безопасного извлечения разъема нужно предварительно нажать на фиксатор.

  • Отсоединяем шланг, ведущий от клапана ко впускному коллектору. Обычно шланг фиксируется самозажимным хомутом. Для ослабления хомута нужно плоскогубцами сжать его усики.

  • Отсоединяем второй шланг, соединяющий клапане с адсорбером.
  • Извлекаем клапан из держателя. Нужно просто вытянуть его. Держатель обычно фиксирует клапан не сильно плотно, выполняя функцию ограничителя хода.

Все, можно приступать ко всесторонней диагностике клапана.

Диагностика

Клапан адсорбера может перестать нормально работать по следующим причинам:

  1. Неисправность обмотки
  2. Клапан заклинил в открытом положении
  3. Клапан заклинил в закрытом положении

К перечню неисправностей можно еще добавить случаи, когда где-то оборваны или коротят сами токоведущие провода. Бывает и такое, что само ЭБУ дает клапану неправильные команды. Встречаются случаи, когда теряет герметичность шланг, ведущий от клапана к ресиверу на впускном коллекторе. Но в большинстве случаев получили распространение лишь представленные списком неисправности.

Диагностику нужно начинать с проверки работы обмотки электроклапана:

  • Настраиваем мультиметр. Необходимо включить режим измерения сопротивления. Порог чувствительности нужно поставить на 200 (Ом).

​​

  • Подключаем щупы к штекерам в гнезде для проводной колодки. Всего в гнезде находится 2 штекера. Полярность подключения роли не играет.

  • Контролируем значение сопротивления. Исправный клапан адсорбера имеет сопротивление в пределах 25-30 (Ом). В случае на видеоролике, который выложен в самом конце страницы, сопротивление клапана составило 29,5 (Ом). Данное значение вписывается в поле допуска.

Проверяем работу самого клапана. Достаточно просто продуть клапан. Если клапан исправен, то его проток будет надежно перекрыт. Мастера, у который достаточно свободного времени и желания, могут воспользоваться более интересной схемой проверки:

  • Выкачиваем шприцом воздух из клапана через патрубок, который подключается к ресиверу впускного тракта. На данном этапе проверки имитируется разрежение во впускном коллекторе. Шприц нужно соединить с патрубком клапана шлангом соответствующего диаметра. При отсутствии напряжения в проводной колодке клапан будет находиться во всегда закрытом положении. Если клапан исправный, то при выкачивании воздуха поршень шприца будет возвращаться в изначальное положение.

  • Вкачиваем воздух из шприца в клапан, со стороны патрубка, который идет от адсорбера ко впускному тракту. Обратный патрубок клапана следует опустить в емкость  с водой. Если клапан рабочий, то есть полностью герметичный, то пузырьков воздуха на выходе не будет.

  • Подаем напряжение на клапан. Нужно соединить штекеры разъема для проводной колодки с клеммами АКБ. Полярность подключения штекеров не играет особой роли. При замыкании цепи будет слышен характерный щелчок открытия клапана.

​​

  • Продуваем клапан в момент подачи напряжения. Обратный патрубок нужно опустить в воду, как на предыдущем этапе проверки. При нормально работающем клапане адсорбера в воде появятся пузырьки воздуха.

В процессе проверки рекомендуется дополнительно трусить клапан адсорбера, имитируя вибрационную нагрузку, которая создается работающим двигателем.

Если в процессе проверки было установлено, что клапан продувки адсорбера исправен, причину нестабильной работы двигателя следует искать среди других функциональных систем мотора. В блоге по ремонту Chevrolet Lacetti описано множество причин, по которым двигатель может колбасить. Там же можно найти и подробные инструкции, как устраняются неисправности.

Как проверить работоспособность адсорбера

Отключить электрическую сеть автомобиля от аккумулятора.

Проверка работоспособности автомобильного адсорбера становится необходимостью по мере увеличения пробега. При выявлении плохой работы двигателя или неисправности устройства продувки устройство необходимо заменить.

Описываю неисправность: Исключительно на прогретом авто, когда переходил на ХХ (светофор или остановка у гаража), через минуту после остановки, 1 раз в 30-50 секунд обороты резко падали до 500, сразу поднимались до 1200 и возвращались обратно на 800. Так происходило всего один раз каждые

Пытаясь разобраться с причиной этого недуга, было проведено много экспериментов. Не глуша двигатель я вышел из машины и открыл капот. Заметил, что как только начинает работать клапан адсорбера (цык-цык-цык), тут же происходит этот провал оборотов. Как только клапан адсорбера перестает работать, обороты приходят в норму. Спустя указанное время адсорбер продувается снова и обороты опять падают.
Проверял клапан на продув, когда он закрыт, то не дуется, когда открыт, то продувается легко. Работает.
Короче забил и ездил так…

Но вот пришел диагностический кабель из китая! 🙂 Продолжил опыты и победил проблему.

Диагностика выдала ошибку P0441, причем Чек не горит!

Подключил кабель к ноутбуку, запустил OpenDiag и поехал…
В течении всей поездки КПА открывался от 0 до 30% и проблем не было. Видимо зима делает своей дело, но по приезду в гараж, на ХХ машина снова «чихнула» и обороты упали до 500. В ноутбуке четко видно, что виновато открытие КПА на 90%, которое произошло резко и непредвиденно для системы.

Затем я включил принудительную 100% продувку адсорбера через режим управления. Обороты подскочили до 1200 и плавно выровнялись до 800. Спустя 10 секунд (сразу скажу, что это время неважно, можно хоть на 5 минут открыть и держать открытым) я сделал сброс, т.е. ЭБУ вернул его на тот процент, на который считает нужным. В этот момент обороты упали до 500 и машина заглохла.

Я повторял этот эксперимент снова и снова, но машина больше не глохла… В момент выключения продувки обороты падали до 500, но система успевала их подхватить.

Баловался я так минут 10, после чего открытие и закрытие клапана перестало влиять на обороты. Точнее оно влияло, но лишь незначительным временным увеличением или уменьшением.

Казалось бы адсорбер продулся? Нет. Спустя пару минут все вернулось…

Я пробовал проводить эксперимент с открытой горловиной бензобака, ничего не меняется. Сложилось ощущение, что система не успевает среагировать на внезапное изменение смеси… Но пред. владелец авто утверждает, что с покупки этой проблемы не было. В общей сложности я продувал этот адсорбер около 20 минут, если предположить, что адсорбер забит и тянет пары из бака, то они давно бы уже улетучились. Пробовал снимать штуцер с КПА. Палец добротно присасывается при продувке адсорбера и не присасывается вообще, когда продувка выключена.
Пробовал на период 100% работы КПА надевать на горловину бензобака пакет, он внутрь не затягивается, наружу не надувается, значит пары адсорбер берет не из бака. При открытии КПА воздух тянется с такой силой, что мой пакет быстро бы засосало внутрь хотя бы чуть-чуть.

Снял КПА, чтобы попробовать отрегулировать силу пружины клапана (там есть винт).

Выкрутил полностью регулировочный винт (открутил и пинцетом вытащил). В корпусе резиновое колечко, чтобы винт не травил воздух, а вот с самим винтом интереснее! Там на кончике есть прорезь а в нее залит резиновый демпфер, который практически полностью разрушился. По этой причине стучит КПА (шток бьет по металлу). И еще скорее всего из-за разрушения демпфера увеличился этот самый зазор и соответственно клапан стал шире открываться. Вот и причина… Прочистил все с помощью очистителя карбюратора и закрутил винт до упора.
Запустил двигатель и включил адсорбер на 100%. Если до упора завернуть винт, то палец не присасывает, если начать выкручивать, то по мере выкручивания присасывает сильнее и сильнее… Таким образом регулируется сила пружины. Выкрутил на 1 полный оборот и ушел домой.

Сегодня продолжил ремонт. Пришел в гараж, поездил на авто и принялся за эксперименты. При включении адсорбера на 100% заметил одну особенность. На 100% продувке он перестал Цокать (цык-цык-цык)
Похоже вчерашняя продувка КарбКлинером помогла. Снял нижний шланг, палец присасывает довольно сильно, но включение и выключение продувки на 100% почти не влияет на обороты. Провел серию из 20 тестов общей сложностью 30 минут.

Повторный замер через 2 минуты

Ни на одном из тестов обороты не упали ниже 750. Кроме того, провел тест на плавное открытие КПА. Клапан цокает при % продувки ДО 95! После 95 цоканье прекращается, клапан непрерывно открыт и продувается. Если подумать, то ведь так и должно быть, а у меня получается до прочистки (даже на 100% продувке) клапан приоткрывался не в полную силу (он цокал), а на малом проценте не цокал вообще, скорее всего и не открывался. Для тех, кто не понял, клапан работает по принципу многократного открывания и закрывания за счет импульса. Винт оставил выкрученным от закрученного состояния на один полный оборот.

И еще наблюдение, если поднять заднюю часть сидения, ухом прислониться к люку насоса бензобака и включить продувку, то слышно, как шипит воздух внутри бака. Система работает.

Последний замер (температура окружающего воздуха +15, подземный гараж):

ИТОГИ: По скринам видно, что исправилась не только работа КПА, но еще и холостые ровные стали — 820 (на скринах меньше красных точек в момент выключенной продувки). Посмотрел другие 20 скринов тестов, и вправду. Обороты везде от 818 до 830. Условия для тестов не менялись.

Мои размышления по поводу того, почему КПА перестал стучать: я думаю, что из-за разбитого резинового демпфера сменился зазор между штоком и винтом, а также из-за наличия смол и прочих отложений, его клинило при малом % продувки, пары скапливались и потом при большом % продувке клапан таки открывался резко и смесь не успевала корректироваться. Теперь буду ждать лета, чтобы повторить тест на жаре.

UPD 29.10.2015 В связи с многочисленными вопросами «Как проверить, что КПА исправен?» прикладываю выдержку из документации АвтоВАЗа.

Если кратко, то при увеличении % продувки с 0 до 96, переменная FR (Текущий коэффициент коррекции впрыска) должна измениться на 10-20%. Отклонения от этого параметра — не норма. Либо осуществляем попытки оживить клапан, либо замена.

UPD 30.11.2015
Недавно снова вышла ошибка 0441, причем уже не просто с признаком СОХР, а еще и признаком ТЕК. Проверил клапан, открыв его с 0 до 40%, потом с 0 до 20%, клапан молчал, палец не присасывается к нижнему штуцеру. Короче снова закис. Изменил метод регулировки. Включил продувку на 8,20% (эта стандартный показатель, который ЭБУ использует почти всегда на ХХ) и стал немного закручивать регулировочный винт. Клапан начал стучать, палец присасывается к штуцеру! С такой регулировкой, что при 8%, что при 40%, КПА стучит, а значит работает! Буду наблюдать дальше, уж очень не хочется брать новый клапан…
Дальше провел тест описанный выше, параметр FR без продувки 1.05, при включении продувки с 0 до 96% параметр меняет значение до 0.90, после чего плавно выравнивается и начинает чуть-чуть увеличиваться. После выключения принудительной продувки принимает значение 1.05.
Вывод: тест пройден, в 10-20% укладываемся (у меня вышло

ИМХО: У теста от АВТОВАЗа есть свои плюсы и минусы. Плюс в том, что если вы лишнего закрутите винт в КПА, то при открытии продувки с 0 до 96% вы не сможете выйти на автоматическую корректировку показателя FR в районе 10-20%. В лучшем случае будет 5%, в худшем 0%!
Недостаток этого теста в том, что он не проверяет адекватность работы клапана, а проверяет работу клапана в принципе. Почти всегда, при открытии клапана с 0 до 100% он будет открываться, это якобы говорит о том, что он рабочий… Но! В большинстве случаев КПА клинит именно при неполном открытии (клапан импульсный, увеличивается частоты импульсов — проще начать двигать шток, уменьшается — сложнее двигать шток). Например при 30% продувке КПА может не открываться, а при 60% уже открываться… Вы получите резкий провал в оборотах на ХХ. Зависит от степени изношенности узла и его регулировки винтом.
Считаю, что адекватность работы клапана нужно проверять постепенным увеличением процента продувки. Причем проверять нужно не просто постоянно увеличивая процент, а сбрасывая его в ноль после каждой проверки:
-Открыли с 0 до 90% — щелкает, ОК!
-Открыли с 0 до 70% — щелкает, ОК!
-Открыли с 0 до 40% — не щелкает! Крутим винт, чтобы начал уверенно щелкать и повторяем эксперимент.
И т.д.
Клапан должен уверенно стрекотать (при малом проценте продувки должны быть хотя бы ощутимые толчки по корпусу КПА), это признак того, что он работает!

>

Проверка и замена клапана адсорбера Лада Веста ⋆ I Love My Lada

Бензиновые пары вредны не только тогда, когда мы вдыхаем их в непосредственной близости от емкости или бака с бензином. Тысячи автомобилей в большом городе могли бы выбрасывать несметное количество не только вредных выхлопов, но и бензиновых испарений. Адсорбер отвечает за количество вредных испарений, а клапан продувки адсорбера на Лада Веста имеет некоторые особенности, от которых владельцам хотелось бы избавиться. Как заменить и отремонтировать клапан адсорбера, будем разбираться сегодня.

Адсорбер и клапан продувки на Лада Веста. Назначение и принцип работы

Научно доказано, что 300 г пролитого бензина загрязняет 200 000 квадратных метров воздуха и если бы не адсорбер и клапан его продувки в конструкции Лада Веста, нам пришлось бы туго. При концентрации бензина в воздухе в количестве 2,2%, после десяти вдохов человек теряет сознание, а при концентрации 3% — мгновенное отравление вплоть до коматозного состояния или клинической смерти. Виной всему тетраэтилсвинец, который входит в состав топлива.

Система улавливания паров топлива Лада Веста

Впрочем, достаточно страшилок. Как раз адсорбер оберегает нас и окружающих от отравления парами бензина, особенно при высокой температуре воздуха. Система улавливания паров топлива на Лада Веста состоит из адсорбера с угольным фильтрующим элементом и электромагнитного клапана продувки, которые соединяются трубопроводами. Бензиновые испарения из топливного бака поступают непосредственно в контейнер с угольным элементом (адсорбер). Его задача — удерживать пары взаперти, пока мотор не запущен.

Да, пары никуда не деваются, они заключены в контейнере с впитывающим угольным элементом до тех пор, пока двигатель вновь не запустится и не дойдет до той фазы, пока топливо начнет поступать в бак по обратному топливопроводу. В этот момент срабатывает система подачи бензина по замкнутому кругу, управляемая контроллером.

Пары бензина поступают в адсорбер по патрубку TANK, а воздух подается по патрубку AIR. После этого воздух смешивается с бензиновыми испарениями и отправляется в камеру сгорания выполнять свои основные задачи.

В зависимости от режима работы двигателя и степени его прогрева потребность в рабочей смеси может быть разной. Ее контролирует ЭБУ и дозирует воздух с помощью электромагнитного клапана продувки адсорбера, подавая на него напряжение с переменной частотой импульса от 16 до 32 Гц. Следовательно, для приготовления максимально эффективной рабочей смеси необходимо постоянно регулировать процент наполнения парами бензина, поэтому контроллер все время тестирует клапан продувки адсорбера на работоспособность. Как только меняется режим работы мотора, система полностью закрывает клапан и открывает его на столько, чтобы немного превысить номинальное значение подачи воздуха.

Принципиальная схема системы улавливания паров бензина

Если контроллер фиксирует отклонения в работе клапана, электроника тестирует уровень и характер заполняющего сигнала. В крайнем минимальном положении клапана (0% заполнения) продувка адсорбера не проводится. При 100% заполнении адсорбера продувка максимальная. Клапан срабатывает в нескольких случаях:

  • перегрев двигателя, что определяется по температуре антифриза для конкретного режима работы;
  • сигнал от катализатора (точнее, от лямбда-зонда) тоже служит поводом для активации клапана продувки;
  • при нормальной работе системы улавливания паров в штатном режиме.

Неисправности адсорбера и клапана продувки. Как проверить на Лада Веста

Более всего клапан продувки адсорбера на Лада Веста обращает на себя внимание очень шумной работой, цоканьем, вибрациями, которые прекрасно передаются в салон. Что не слишком приятно. Но это не самая страшная беда клапана и все системы улавливания паров. Очень часто при нестабильных холостых оборотах, провалах при разгоне, высокой токсичности выхлопа мы виним что угодно, только не систему улавливания паров бензина — свечи, забитые форсунки, бензонасос, электронику… А дело может быть всего лишь в системе улавливания испарений:

  • неисправность электромагнитного клапана продувки адсорбера;
  • механические повреждения корпуса адсорбера;
  • адсорбер переполнен;
  • трещины, разрезы на шлангах;
  • пережатые шланги;
  • неправильная установка шлангов.

Есть еще прямые симптомы, указывающие на неработоспособность клапана продувки адсорбера:

  • избыточное давление в топливном баке, шипение при открывании пробки заливной горловины;
  • реже загорается лампа Check Engine, сканер выдает ошибки P0443, P0444, P0458, P0459;
  • плавающие обороты, двигатель глохнет после запуска, провалы и все, о чем мы говорили до этого.

Все это можно быстро проверить своими силами.

Как проверить клапан продувки и адсорбер на Лада Веста

Открываем капот и находим клапан продувки адсорбера. Внимательно осматриваем его на предмет внешних повреждений. Также осматриваем шланги и целостность патрубков. Внимательно осматриваем корпус адсорбера. Он не должен иметь никаких видимых повреждений. После внешнего осмотра приступаем к проверке электромагнитного клапана продувки адсорбера:

  1. Отключаем разъем на корпусе клапана и осматриваем контакты на предмет появления окиси. При необходимости зачищаем контакты на клапане и на контактной колодке.
  2. Проверяем сопротивление между обмотки клапана мультиметром в режиме омметра. Номинальное сопротивление обмотки — 25-30 Ом. Если выясняется, что обмотка оборвана или закорочена, клапан подлежит замене целиком.
  3. Подаем 12 Вольт на выводы клапана принудительно, не перепутав минус с плюсом. При срабатывании слышим характерный щелчок. Щелчка нет — под замену.
  4. При поданном напряжении на клапан и после его срабатывания принудительно создаем разряжение в клапане с помощью большого шприца или груши. Клапан снова должен сработать.

Клапан адсорбера цокает, вибрации. Что делать

Если клапан громко цокает и вибрирует, это вызывает раздражение многих водителей. При этом проверка показала его исправность. Внимательно смотрим на фальшрешетку радиатора и вспоминаем, что мы ездим не на БМВ, а на автомобиле производства АвтоВАЗ. Это же Ижевск и Тольятти.

Завод, кстати, не признает шум при работе адсорбера неисправностью и говорит, что это нормально. Тем не менее смириться с этим сложно, поэтому многие водители решаются на шумовиброизоляцию клапана.

Для этого клапан снимают и оборачивают обычным шумоизоляционным самоклеящимся материалом, после чего клапан продувки адсорбера на Лада Веста ведет себя поспокойнее. Как это делается показано в фото отчете от нашего читателя. Единственное, что можно добавить — тщательно обезжириваем каждый слой шумки и по возможности аккуратно выкраиваем куски изоляции, чтобы она не мешала шлангу плотно надеваться на штуцер.

Как поменять клапан адсорбера на Лада Веста и какой ставить

Замена клапана продувки адсорбера осложняется лишь тем, что завод пожалел длины проводов для фишки разъема и снимать ее нужно аккуратно. Демонтаж проходит быстро. Для этого сдергиваем фиксатор на себя, отключаем колодку с проводами, после чего отключаем трубку паропровода, тоже нажав на фиксатор. Так же отключаем нижнюю трубку сообщения клапана с адсорбером. Снимаем клапан с кронштейна.

Штатный клапан продувки адсорбера на Лада Веста имеет артикул 82 00 248 821. Его же ставят и на X-Ray. Тем не менее подходят электромагнитные клапана от Гранты (11180-1164200-00, 11180-1164200-01), Приоры и Нивы (21103-1164200-01, 21103-1164200-02 или 21103-1164200-03) и Лады Ларгус (8200692605). С завода установлен клапан Автоваз с оригинальным каталожным номером. Его цена около 10 долларов. Клапана Renault и Valeo с такими же номерами стоят на два-три доллара дешевле. Подходят любые клапана от Логана, Сандеро, Ларгуса, максимальная цена клапана продувки производства Франции — 15 долларов.

Трубка клапана и дроссельного патрубка в сборе имеет артикул 8450006406, а кронштейн крепления клапана — 8200584324. Адсорбер в сборе имеет артикул 8450006397 и стоит около $30.

что такое клапан адсорбера и признаки неисправности

Система питания двигателя современного автомобиля является комплексом, который объединяет в себе целый ряд устройств и элементов. Среди них можно выделить основные детали  (например, топливный бак, топливные магистрали, топливный насос, форсунки и т.д.), а также вспомогательные системы. 

Среди вспомогательных элементов  отдельное место занимает адсорбер. Если коротко, данное решение позволяет улавливать пары топлива, что препятствует их попаданию в атмосферу. Данная система называется EVAP и должна в обязательном порядке устанавливаться на автомобили, которые соответствуют современным экологическим нормам и стандартам.

Что касается самого адсорбера, важным элементом в его устройстве является клапан продувки. Далее мы рассмотрим, что такое клапан адсорбера, для чего он нужен, как устроен и работает, а также какие признаки неисправности клапана адсорбера указывают на возможные неполадки.

Содержание статьи

Назначение и принцип работы клапана адсорбера

Как уже было сказано выше, адсорбер является основным элементом в системе улавливания топливных паров. При этом важную функцию также выполняет клапан адсорбера (иногда данные элементы ошибочно называют абсорбер и клапан абсорбера).

Обратите внимание, сегодня адсорберы ставятся на авто Евро-3 и выше, причем как иностранного, так и отечественного производства. Это значит, что даже в устройстве отечественного автомобиля есть подобное решение (например, клапан адсорбера ВАЗ, клапан адсорбера Калина или клапан адсорбера Приора). 

Сразу отметим, некоторые автовладельцы считают адсорбер обычным фильтром, который отвечает за экологию и никак не влияет на систему питания, работу двигателя автомобиля и т.д. На самом деле, это не так.

С одной стороны, адсорбер ВАЗ или иномарки можно считать второстепенным элементом, однако выход из строя такой системы может вывести из строя топливный насос, а также  оказывает влияние на работу ДВС автомобиля.

По этой причине необходимо периодически проверять клапан адсорбера. Также внимание данному элементу следует в случае появления определенных признаков неисправности и сбоев в работе мотора.

Давайте рассмотрим принцип работы клапана продувки адсорбера, неисправности клапана адсорбера, как проверить клапан продувки адсорбера и каким образом выполняется замена клапана абсорбера своими руками.

  • Итак, адсорбер ставится на бензиновые двигатели, а сам электромагнитный клапан продувки адсорбера является частью системы улавливания паров топлива. Чтобы понять назначение и принцип работы клапана, необходимо сначала изучить, как работает система улавливания паров горючего EVAP.

В общих чертах, адсорбер — емкость, которая заполнена адсорбентом (на деле, используется активированный уголь). Данная емкость соединяется с топливным баком при помощи трубок. Так вот, клапан адсорбера стоит между впускным коллектором и адсорбером, основной его функцией является вентиляция (продувка адсорбера).

Дело в том, что продувка необходима по причине того, что пары бензина в баке не полностью улавливаются сепаратором и затем конденсируются для повторного слива в бак. Часть топливных, которые не уловил сепаратор, по паропроводу проникает в адсорбер.

Когда пары в адсорбере накапливаются, они подаются во впускной коллектор при запуске ДВС. При этом улавливание паров происходит только тогда, когда двигатель заглушен.  Если же мотор работает, ЭБУ периодически открывает клапан продувки адсорбера для подачи воздуха в целях вентиляции.

Получается, пары выпускаются при помощи срабатывания клапана, конденсат паров топлива смешивается с воздухом и высасываются из адсорбера. Далее смесь попадает в двигатель и сгорает в цилиндрах.

Фактически, клапан адсорбера перенаправляет конденсат паров топлива в двигатель. Само собой, если возникают неисправности клапана, работа системы нарушается. При этом неполадки также отражаются на стабильности работы самого силового агрегата.

Клапан адсорбера: неисправности, диагностика и ремонт

Вполне очевидно, что на любой машине с адсорбером (адсорбер Приора, Калина или иномарка), клапан адсорбера при выходе из строя может повлиять на работу ДВС. Другими словами, как на отечественной бюджетной модели (например, клапан продувки адсорбера Калина), так и на автомобиле высокого класса указанный элемент в ряде случаев является причиной сбоев в работе двигателя. 

На деле, неполадки клапана продувки могут вывести из строя бензонасос. Также, если вентиляция адсорбера нарушена, топливо может скапливаться во впускном коллекторе, нарушается смесеобразование, силовая установка не выдает полной мощности и т.д. Часто проявляются проблемы при запуске холодного ДВС, возрастает нагрузка на стартер при попытках завести двигатель.

Основные признаки неисправности клапана адсорбера:

  • на холостом ходу двигатель работает не стабильно;
  • плавают обороты на ХХ;
  • пропала мощность двигателя;
  • увеличен расход топлива;
  • при работе ДВС клапан адсорбера не издает звуков;
  • при откручивании крышки бензобака слышно шипение;
  • возле авто и в салоне пахнет бензином;

Появление таких признаков вполне может быть вызвано и другим причинами, однако часто это говорит о нарушенной вентиляции адсорбера. Именно по этим причинам специалисты рекомендуют выполнять регулярную проверку клапана адсорбера.

Для того, чтобы проверить клапан адсорбера, на многих авто достаточно компьютерной диагностики. Также бывает не лишней и ручная проверка. Как правило, коды ошибок в памяти ЭБУ укажут на проблемы по части электрики (например, ошибка обрыв цепи управления клапана продувки адсорбера).

Механическая проверка нужна в том случае, когда во время работы мотора на холостом ходу или  «на холодную» слышно, что щелкает клапан адсорбера. При появлении посторонних звуков на ХХ можно резко нажать на педаль газа.

Если щелчки по характеру звука не меняются, тогда высока вероятность, что эти звуки издает клапан адсорбера. Так вот, если клапан адсорбера стучит, для начала можно попробовать почистить его регулировочный винт, после чего закрутить данный винт.

Далее следует выполнить регулировку клапана абсорбера. Чтобы отрегулировать клапан адсорбера, винт для регулировки  проворачивают на 0.5 оборота. При этом нужно учитывать, что если затянуть винт сильно, ЭБУ может принять это за неисправность и загорится ошибка. 

Однако если регулировка клапана адсорбера выполнена правильно, данный клапан практически без стука. Главное, учитывать индивидуальные особенности того или иного клапана на конкретной модели автомобиля.

Как заменить клапан адсорбера

Прежде всего, если на машине не работает вентиляция абсорбера, необходим ремонт. Независимо от того, на каком автомобиле произошла поломка (иномарка, Лада Приора или Калина), адсорбер и его клапан должны работать нормально. В противном случае все рассмотренные выше проблемы проявятся в большей или меньшей степени.  

При этом отметим, что замена клапана адсорбера своими руками  в большинстве случаев вполне возможна в условиях обычного гаража. Это значит, что не всегда в обязательном порядке необходимо ехать на сервис.

  • Первое, если рассматривать сам клапан адсорбера, цена на данное устройство обычно не высокая;
  • Второе, изучив устройство конкретного авто, необходимо определить, где стоит клапан продувки адсорбера.
  • Как правило, для замены клапана нужно иметь пару отверток «крест».
Замена выполняется достаточно просто. Главное, подобрать такой клапан для установки, чтобы его маркировка была точно такой же, как и на том клапане, который ранее стоял на машине. После приобретения нужного клапана, достаточно снять клеммы с АКБ, отсоединить от клапана «фишку» с проводами, выкрутить крепления клапана.

Затем потребуется убрать штуцеры под защелкой, а также выполнить отсоединение шлангов. После можно вынуть клапан и его кронштейн из адсорбера. Теперь можно установить новый клапан и осуществить обратную сборку. На этом замену можно считать завершенной.

Единственное, на некоторых авто еще может потребоваться сбросить ошибку в памяти ЭБУ. Кстати, сделать это можно при помощи простого решения типа ELM327 или другого диагностического оборудования. 

Что в итоге

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что адсорбер и клапан адсорбера выполняют важные функции. Более того, неисправности системы могут оказать серьезное влияние на работу двигателя.  Как правило, рассмотренные выше признаки и симптомы неполадок клапана зачастую указывают на необходимость проведения углубленной диагностики. При этом часто виновником оказывается именно система вентиляции паров топлива.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое адсорбер. Из этой статьи вы узнаете о том, для чего необходимо данное устройство, какие функции оно выполнят, а также какие признаки и симптомы указывают на то, что адсорбер неисправен, необходима его проверка, обслуживание или замена. По этой причине опытные специалисты рекомендуют регулярно выполнять как компьютерную диагностику автомобиля, так и периодически осуществлять механические проверки (оценка работы клапана, качество работы двигателя в разных режимах и т.п.). Такой подход позволяет избежать неожиданных поломок, а также заметно увеличить общий ресурс ДВС, КПП, других узлов, агрегатов и систем автомобиля.

Адсорбер, работа адсорбера и как проверить клапан адсорбера

Содержание

Рассмотрим на простом языке, как работает адсорбер на автомобиле, какие могут быть неисправности адсорбера, а также, как просто проверить клапан адсорбера.

Многие автолюбители совершенно не знают, что такое адсорбер и уж, тем более, зачем он нужен и установлен ли он на их авто. Также большинство недооценивают этот узел и считают его второстепенным в устройстве автомобиля.

Заблуждения встречаются и в понимании принципа работы продувочного клапана адсорбера.

Работа адсорбера

Попробую кратко и понятно объяснить принцип работы адсорбера и клапана продувки. В интернете скудно описан сей узел и очень часто встречаются ошибочные мнения по принципу его работы.

Адсорбер, в первую очередь, предназначен для уменьшения загрязнения окружающей среды парами бензина. Всем известно, что бензин очень хорошо испаряется. Так вот, на автомобилях без адсорбера бензин испаряется в атмосферу, а на авто с адсорбером эти пары сжигаются в цилиндрах двигателя.

Принцип работы адсорбера на разных авто одинаков, разница лишь в форме и расположении адсорбера и клапана продувки. У некоторых он установлен в моторном отсеке, а, например, у Лачетти — под днищем возле заднего колеса, а клапан продувки — в подкапотном пространстве.

Пары топлива из бака попадают в адсорбер (емкость с активированным углем) через штуцер с надписью «TANK», где накапливаются, пока двигатель не работает. Второй штуцер адсорбера с надписью «PURGE» соединен трубкой с клапаном продувки адсорбера, а третий с надписью «AIR» соединен с атмосферой.

При остановленном двигателе электромагнитный клапан продувки закрыт, и в этом случае адсорбер не сообщается с впускным коллектором.

При работе двигателя электронный блок, управляя электромагнитным клапаном, осуществляет продувку адсорбера свежим воздухом за счет разрежения во впускном трубопроводе. То есть пары высасываются из адсорбера.

Пары бензина смешиваются с воздухом и отводятся во впускной коллектор за дроссель и далее поступают в цилиндры двигателя.

Принцип работы адсорбера

Многие ошибочно считают, что при запуске двигателя на клапан адсорбера сразу подаётся напряжение и он открывается, продувая адсорбер. Даже видел «пособия» и «обучающие видео» по этому поводу. На самом же деле управление клапаном продувки осуществляется ЭБУ по специальным алгоритмам, основанным на показаниях датчиков температуры, расхода воздуха и т.д.

Чем больше расход воздуха двигателем, тем больше длительность управляющих импульсов ЭБУ и тем интенсивнее продувка.

Именно импульсы, а не просто подача напряжения! Поэтому есть такое понятие, как «скважность продувки адсорбера», которая находится в пределах от 0% до 100%.

Вот скважность продувки адсорбера в диагностической программе Chevrolet Explorer. За всю поездку это только первый сигнал ЭБУ на продувку, равный всего лишь 6%. Так что это сложный и важный процесс в работе двигателя.

Неисправности адсорбера

Случаи неисправностей двигателя по вине клапана адсорбера встречаются и на него обращают внимание только тогда, когда уже больше нечего менять

Поэтому диагностика и проверка работоспособности продувочного клапана адсорбера очень важна. Тем более она очень проста и не требует каких-то сверхъестественных знаний.

Клапан адсорбера. Как его проверить

Принцип проверки на большинстве автомобилей одинаков, но мы рассмотрим на примере Шевроле Лачетти.

Проблемы с клапаном продувки адсорбера можно разделить на несколько основных пунктов:

  • не приходят импульсы на клапан
  • неисправность обмотки клапана
  • заклинивание клапана в открытом положении
  • заклинивание клапана в закрытом положении

Проверить импульсы, проводку и обмотку клапана очень просто программой Chevrolet Explorer, во вкладочке «управление механизмами — тест клапана продувки адсорбера». При нажатии на кнопку «ВКЛ» в диаграмме программы мы увидим вот такие сигналы

Это означает, что ЭБУ дает команду на клапан. Вместе с этим от клапана будет исходить звук щелчков в такт с этими сигналами, что, в свою очередь, означает, что импульсы до клапана доходят и обмотка целая, так как клапан срабатывает.

Кстати, если у Вас ещё нет диагностического адаптера, тогда советую обязательно прочитать рубрику диагностики и приобрести адаптер.

Электрическая часть исправна. Это мы проверили. Но чтобы быть уверенными, что клапан не заклинил физически, его можно снять и проверить. Демонтируется он очень легко и на это у меня уходит не больше 30 секунд.

К клапану подключены две трубки и колодка с двумя проводами. Сам клапан даже не прикручен, а просто вставлен в своё рабочее место.

На фото одна трубка уже снята.

Чтобы снять клапан достаточно сдёрнуть две трубки, отмеченные зелёной и красной стрелкой(красная уже снята, а зелёная плохо видна с этого ракурса). Трубки снимаются просто и легко без всяких фиксаторов.

Затем нажать на металлический фиксатор и отстегнуть колодку проводов (показано желтой стрелкой)

После этого надавить на штуцер, показанный красной стрелкой и клапан выйдет из своего посадочного места

Клапан является нормально закрытым, то есть без подачи напряжения он не пропускает воздух. Нужно это проверить любым доступным способом — резиновой грушей, надувным шариком и т.п.

У меня под рукой оказался шприц и кусочек вакуумной трубки, оставшейся после замены трубок датчика абсолютного давления.

При перемещении поршня шприца должно ощущаться сопротивление, а сам поршень стремится вернуться в первоначальное положение, что означает герметизацию клапана. При снятии трубки со шприца должен прослушиваться характерный пшик. Значит клапан адсорбера закрыт герметично.

Осталось проверить только открытие клапана. Для этого берем два провода с такими мини-мамами

И подключаем к разъёму клапана адсорбера. Можно аккуратно и просто проводом без наконечника.

Передвигаем поршень шприца и подключаем провода к аккумуляторной батарее. При подключении должен раздаться тот самый пшик, это значит, что клапан открылся и сбросил давление.

Источник: moylacetti.ru

PSA (адсорбция при переменном давлении) | САМСОН

Адсорбция при переменном давлении (PSA) — это экономичный и надежный метод разделения широкого спектра технологических газов и доведения их до очень высокого уровня чистоты.

Обзор приложения

Адсорбция при переменном давлении — это процесс отделения отдельных газов от газовой смеси. Он в основном используется в химических и нефтехимических процессах, а также в сталелитейной промышленности, например, для извлечения водорода (H 2 ) из коксовых или конверсионных газов или для отделения кислорода (O 2 ) и азота (N 2 ). ) с воздуха.

Процесс адсорбции основан на связывании молекул газа с абсорбирующим материалом. Слой адсорбента специально выбирается в зависимости от поглощаемого газа. В идеале адсорбируется только разделяемый газ, тогда как все остальные газы в смеси проходят через слой адсорбента. Часто используются абсорбенты, содержащие углерод (например, активированный уголь или углеродные молекулярные сита) и оксидные абсорбенты (например, цеолит). Чистота абсорбированного газа зависит не только от используемого адсорбента, но также важны температура и давление во время процесса.В результате используемые регулирующие клапаны также вносят значительный вклад в качество конечного продукта.

Процесс

Установки

PSA состоят из нескольких сосудов адсорбера, содержащих один или несколько слоев адсорбента.

Давление между сосудами колеблется, и молекулы газа физически связываются с адсорбирующим материалом, вызывая разделение газовой фазы.

Процесс PSA состоит из четырех основных этапов:

  1. Адсорбция — Адсорбер запускается под давлением чистого газа.Исходный газ (нечистый газ) подается в нижнюю часть адсорбера, абсорбция происходит в емкости, а чистый газ удаляется из верхней части емкости ниже по потоку. Это происходит до тех пор, пока адсорбер не достигнет своей адсорбционной способности, затем он отключается, и исходный газ подается в следующий адсорбер в установке PSA.
  2. Сброс давления — Давление в адсорбере сбрасывается за несколько небольших шагов для извлечения дополнительного чистого газа, все еще находящегося в адсорбере. После извлечения всего чистого газа десорбированные примеси сбрасываются в линию отходящего газа PSA.
  3. Регенерация — Адсорбент продувается газом высокой чистоты при постоянном давлении отходящего газа для дальнейшей регенерации слоя адсорбента.
  4. Повторное давление — Адсорбер повторно герметизируется чистым газом, и теперь он готов принимать больше подаваемого газа, чтобы начать процесс заново. Установки PSA используются для нескольких различных применений, таких как извлечение и очистка водорода, удаление и очистка CO2, производство кислорода, производство азота, извлечение гелия, извлечение метана и другие.Установки PSA также можно найти во многих различных отраслях промышленности, включая химическую, нефтехимическую, промышленные газы (разделение воздуха), нефтепереработку и производство чугуна и стали.

САМСОН Решения

Регулирующие клапаны

играют важную роль в процессе PSA и сталкиваются с некоторыми очень уникальными проблемами. SAMSON обладает богатым опытом в области применения PSA и предлагает несколько клапанов, специально разработанных для решения этих уникальных проблем.

Клапаны 3241 и 3251 PSA
Размер: от 1/2 «до 6»
Класс ANSI: От 150 до 600
Класс утечки: Класс VI
Диапазон температур: от -20 до 430 o F (от -10 до 220 o C)

Особенности

  • Отвечает строгим требованиям по неорганизованным выбросам
  • Низкий уровень вибрации при работе
  • Простота обслуживания
Дисковый затвор PSA 14p
Размер: от 3 до 16 дюймов
Класс ANSI: От 150 до 300
Класс утечки: Класс VIl
Диапазон температур: от -4 до 356 o F (от -20 до 180 o C )

Особенности

  • Усиленная конструкция с двойным эксцентриситетом
  • Плотная двунаправленная отсечка для газов
  • Гибкие габаритные размеры
Двунаправленный поток

Как неотъемлемая часть процессов PSA, несколько регулирующих клапанов должны работать в двух направлениях.SAMSON предлагает поворотные и шаровые регулирующие клапаны, специально разработанные для работы с потоком в обоих направлениях.

Плотная отсечка

Внутренняя утечка регулирующего клапана напрямую влияет на эффективность процесса PSA. SAMSON предлагает дополнительное высокоэффективное металлическое уплотнение для соответствия требованиям класса утечки V и варианты мягкого уплотнения, обеспечивающие класс утечки VI.

Быстрое действие

Для бесперебойной работы процесса PSA часто требуется, чтобы регулирующие клапаны работали очень быстро.SAMSON предлагает широкий выбор принадлежностей для регулирующих клапанов, чтобы удовлетворить самые строгие требования по времени срабатывания даже для клапанов больших размеров.

Высокий шум клапана

В рамках процесса PSA многие регулирующие клапаны будут испытывать высокие перепады давления, вызывающие высокий уровень шума. SAMSON предлагает специальные технологии трима, предназначенные для снижения уровня шума регулирующих клапанов с двунаправленным потоком.

ХОТИТЕ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ?

Анализ производительности нового расширительного клапана и регулирующих клапанов, разработанных для адсорбционной системы охлаждения с двумя адсорбирующими слоями, управляемой отходящим теплом.

Основные моменты

Предлагаются новые идеи для расширительных и регулирующих клапанов систем адсорбционного охлаждения.

Двухслойная адсорбционная система охлаждения силикагель / CaCl 2 создана для проверки новых идей.

Регулирующие клапаны на 10,5 кг легче, чем другие конструкции, описанные в литературе.

Благодаря расположению регулирующих клапанов паразитное энергопотребление за один цикл сокращается на 50%.

Для расширительного клапана предлагается обратный клапан с давлением открытия 3,5–7 кПа.

Реферат

Предлагаются две новые идеи для расширительного клапана и регулирующих клапанов адсорбционной системы охлаждения (ACS) для систем кондиционирования воздуха в транспортных средствах, чтобы уменьшить его вес и паразитное энергопотребление, а также упростить систему управления. Для расширительного клапана предлагается обратный клапан с давлением открытия 3,5–7 кПа, а для регулирующих клапанов предлагается комбинация обратных клапанов низкого давления открытия и соленоидных клапанов с инновационной компоновкой.Эти новые конструкции устанавливаются на ACS с двумя адсорбирующими слоями силикагель / CaCl 2 -вода и испытываются в различных условиях эксплуатации. Эти конструкции позволяют снизить общую массу САУ до 10,5 кг и паразитное энергопотребление регулирующих клапанов на 50%. Результаты показывают, что расширительный клапан и регулирующие клапаны эффективно работают при температурах на входе нагревающей и охлаждающей жидкости в слои адсорбера 70–100 ° C и 30–40 ° C соответственно, при температуре охлаждающей воды на входе в конденсатор 30–30 ° C. 40 ° C, а температура охлажденной воды на входе в испаритель 15–20 ° C.Кроме того, разработана модель термодинамического цикла САУ и сравнивается с экспериментальными данными для прогнозирования и дальнейшего улучшения характеристик САУ. Результаты численного моделирования показывают, что за счет увеличения коэффициента теплоотдачи слоя адсорбера и площади поверхности удельная охлаждающая способность системы увеличивается до 6 раз.

Ключевые слова

Расширительный клапан

Регулирующий клапан

Адсорбционная система охлаждения

Силикагель / CaCl 2

Автомобильный кондиционер

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Полный текст

Copyright © 2016 Elsevier Ltd.Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Экспериментальное исследование медицинского концентратора кислорода с вращающимся клапаном, многослойным, быстрым циклом и переменным давлением.

  • Экли, М.У .: Медицинские концентраторы кислорода: обзор прогресса в технологии разделения воздуха. Адсорбция 25 , 1437–1474 (2019)

    CAS Google Scholar

  • Экли, М.В., Чжун, Г .: Медицинский концентратор кислорода. Патент США 6,551,384 B1 (2003)

  • Appel, W.S., Winter, D.P., Sward, B.K., Sugano, M., Salter, E., Bixby, J.A .: Портативная система концентрации кислорода и способ ее использования. Патент США 6,691,702 (2004)

  • Чай, С.В., Котар, М.В., Сиркар, С.: Адсорбция с быстрым изменением давления для уменьшения коэффициента размера слоя медицинского концентратора кислорода. Ind. Eng. Chem. Res. 50 , 8703–8710 (2011)

    CAS Google Scholar

  • Чай, С.W., Kothare, M.V., Sircar, S .: Численное исследование десорбции азота путем быстрой продувки кислородом для медицинского концентратора кислорода. Адсорбция 18 , 87–102 (2012)

    CAS Google Scholar

  • Чай, С.В., Котар, М.В., Сиркар, С.: Эффективность десорбции азота из цеолита LiX путем быстрой продувки кислородом в блинном адсорбере. AIChE J. 59 , 365–368 (2013)

    CAS Google Scholar

  • Гэлбрейт, С.Д., Макгоуэн К.Дж., Балдауф Э.А., Гэлбрейт Э., Уокер Д.К., ЛаКаунт Р.Б .: Портативный концентратор кислорода сверхбыстрого цикла. Патент США, 8,894, 751 B2 (2014a)

  • Гэлбрейт, С.Д., Уокер, Д.К., Макгоуэн, К.Дж., ДеПетрис, Е.Н., Гэлбрейт, Дж. К.: Портативное устройство для обогащения кислородом и способ использования. Патент США 8,888,902 B2 (2014b)

  • Hill, Th.B., Hill, Ch.C., Hansen, A.C.: Узел поворотного клапана для адсорбционной системы с переменным давлением. Патент США 6311719 (2001)

  • Hill, T.Б., Хилл, К.С., Хансен, А.К .: Узел поворотного клапана для адсорбционной системы с переменным давлением. Патент США 6,712,087 (2004)

  • Хуанг, В.К., Чжоу, К.Т .: Сравнение процессов адсорбции при быстром колебании давления с радиальным и осевым потоком. Ind. Eng. Chem. Res. 42 , 1998–2006 (2003)

    CAS Google Scholar

  • Кифер Б.Г., Маклин К.Р., Бабицки М.Л .: Кислородный концентратор жизнеобеспечения. Патент США 7,250,073 B2 (2007)

  • Ливитт, Ф.W .: Улучшенный процесс адсорбции при переменном давлении разделения воздуха. EP Patent, 461,478, A1 (1991)

  • Lopes, F.V.S., Grande, C.A., Rodrigues, A.E .: Быстроциклируемый VPSA для очистки водорода. Топливо 93 , 510–523 (2012)

    CAS Google Scholar

  • Лю, Ю.С., Чжэн, X.G., Дай, Р.Ф .: Численное исследование неправильного распределения потока и стратегий сброса давления в малогабаритном осевом адсорбере. Адсорбция 20 , 757–768 (2014)

    CAS Google Scholar

  • Моран, А., Талу, О.: Роль падения давления на быстродействующие характеристики адсорбции при изменении давления. Ind. Eng. Chem. Res. 56 , 5715–5723 (2017)

    CAS Google Scholar

  • Моран, А., Талу, О.: Ограничения портативных процессов адсорбции при переменном давлении для разделения воздуха. Ind. Eng. Chem. Res. 57 , 11981–11987 (2018)

    CAS Google Scholar

  • Мохаммади, Н., Хоссейн, М.И., Эбнер, А.Д., Риттер, Дж. А.: Новые графики цикла адсорбции при переменном давлении для получения кислорода высокой чистоты с использованием углеродного молекулярного сита. Ind. Eng. Chem. Res. 55 , 10758–10770 (2016)

    CAS Google Scholar

  • Occhialini, J.M., Whitley, R.D., Wagner, G.P., LaBuda, M.J., Steigerwalt, C.E .: портативный концентратор кислорода с оптимизированным весом. Патент США 7,473,299 B2 (2009)

  • Rama Rao, V., Фарук, С .: Экспериментальное исследование процесса адсорбции при импульсном изменении давления с очень маленькими частицами цеолита 5A для обогащения кислородом. Ind. Eng. Chem. Res. 53 , 13157–13170 (2014)

    Google Scholar

  • Рама Рао, В., Фарук, С., Кранц, У.Б .: Конструкция кислородного концентратора с двухступенчатой ​​импульсной адсорбцией с переменным давлением. Айше Дж. 56 , 354–370 (2010)

    Google Scholar

  • Рама Рао, В., Kothare, M.V., Sircar, S .: Новая конструкция и производительность медицинского концентратора кислорода с использованием концепции быстрой адсорбции при изменении давления. AIChE J. 60 , 3330–3335 (2014a)

    Google Scholar

  • Рама Рао, В., Котхаре, М.В., Сиркар, С .: Численное моделирование быстрого повышения давления и сброса давления в слое цеолита с использованием азота. Адсорбция 20 , 53–60 (2014b)

    Google Scholar

  • Рама Рао, В., Котар, М.В., Сиркар, С .: Анатомия характеристик процесса адсорбции при быстром изменении давления. AIChE J. 61 , 2008–2015 (2015a)

    Google Scholar

  • Рама Рао, В., Ву, C.W., Котхаре, М.В., Сиркар, С.: Сравнительные характеристики двух коммерческих образцов цеолита LiLSX для производства 90% кислорода из воздуха с помощью новой системы быстрой адсорбции с переменным давлением. Сен. Technol. 50 , 1447–1452 (2015)

    CAS Google Scholar

  • Рама Рао, В., Котар, М.В., Сиркар, С .: Характеристики медицинского концентратора кислорода с использованием процесса быстрой адсорбции при переменном давлении: влияние давления подаваемого воздуха. Айше Дж. 62 , 1212–1215 (2015b)

    Google Scholar

  • Рариг, Д.Л., Уитли, Р.Д., Лабуда, М.Дж .: Адсорбционная система с переменным давлением с поворотными многопортовыми клапанами с индексированными поворотами. Патент США 7,854,793 (2010)

  • Рариг, Д.Л., Уитли, Р.Д., Лабуда, М.Дж .: Адсорбционная система с переменным давлением с поворотными многопортовыми клапанами с индексируемыми поворотами.Патент США 8,603,220 (2013)

  • Скарстром, C.W .: Способ и устройство для фракционирования газовых смесей путем адсорбции. Патент США 2, 944, 627 (1960)

  • Таммера Р.Ф., Андерсон Т.Н.: Аппараты и системы, имеющие узел поворотного клапана и связанные с ним процессы качания адсорбции. Патент США 9,352,269 (2016)

  • Turnock, P.H., Kadlec, R.H .: Разделение азота и метана посредством периодической адсорбции. AIChE J. 17 , 335–342 (1971)

    CAS Google Scholar

  • Вагнер, Г.P .: Поворотный клапан последовательности с гибкой распределительной пластиной. Патент США 6,889,710 (2005)

  • Whitley, R.D., Wagner, G.P., LaBuda, M.J .: Двухрежимный медицинский концентратор кислорода. Патент США 7 273 051 B2 (2007)

  • Whitley, R.D., Wagner, G.P., LaBuda, M.J., Schiff, D.R., Byar, P.D., Weiman, A.M., Wyrick, S.G .: Портативный медицинский концентратор кислорода. Патент США 7510601 B2 (2009)

  • Wu, CW, Rama Rao, V., Kothare, MV, Sircar, S .: Экспериментальное исследование нового медицинского кислородного концентратора на основе быстрой адсорбции с переменным давлением: влияние селективности адсорбента № 2 свыше О 2 .Ind. Eng. Chem. Res. 55 , 4676–4681 (2016)

    CAS Google Scholar

  • Чжун, Г., Рэнкин, П.Дж., Экли, М.В.: Высокочастотный процесс PSA для разделения газов. Патент США 8,192,526 B2 (2012)

  • Чжэн, X., Яо, Х., Хуанг, Y .: Ортогональное численное моделирование многофакторного дизайна для быстрой адсорбции при переменном давлении. Адсорбция 23 , 685–697 (2017)

    CAS Google Scholar

  • Чжу, Х.Q., Liu, Y.S., Yang, X., Liu, W.H .: Исследование нового процесса быстрой вакуумной адсорбции при переменном давлении с промежуточным повышением давления газа для производства кислорода. Адсорбция 23 , 175–184 (2017)

    CAS Google Scholar

  • Сапун барабана

    Написано marc.hofacker .

    ИНСТРУКЦИИ ПО СБОРКЕ И ТЕХОБСЛУЖИВАНИЮ

    ПО НОРМАМ DIN 82079


    ИНФОРМАЦИЯ О ПРОИЗВОДИТЕЛЕ

    Giebel FilTec GmbH
    Carl-Zeiss-Str.5
    74626 Бретцфельд-Шваббах
    Германия

    Телефон +49 7946 944401 0
    Факс +49 7946 944401 29
    Электронная почта [email protected]


    ОБЗОР ПРОДУКЦИИ


    Размеры

    Размер 35 МС-Р 35L


    Используемые материалы:

    Нержавеющая сталь, акриловое стекло, FKM, силикагель Оранжевый

    Уведомление о REACH:
    Нет ингредиентов, раскрытие которых требуется в соответствии с Регламентом (ЕС) № 1907/2006.


    СТРОИТЕЛЬСТВО И МАТЕРИАЛЫ

    Использование Многоразовый
    Материал корпуса Нержавеющая сталь 316L
    Адсорбенты Силикагель
    Сажевые фильтры Пенопласт грубого помола
    Материал уплотнения FKM
    Рабочая температура -40 ° С — + 80 ° С
    Подключение BSP / фланец


    ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

    Адсорбер

    MS-R 35L (без клапана)

    MS-R 35L (с клапаном

    Общий вес [кг]

    86,3

    86,7

    Адсорбены [кг]

    50,0

    50,0

    Макс.водопоглощение [мл]

    20,0

    20,0

    Высота [мм]

    1105

    1105

    Диаметр [мм]

    356/420

    356/420

    Подключение

    BSP G2 «

    Клапаны [IN — OUT]

    0–0

    1–0


    СБОРКА И ПУСК В ЭКСПЛУАТАЦИЮ

    1.разместить адсорбер MS-R рядом с резервуаром на полу. Легко перемещается с помощью роликов.

    2. Снимите защитный колпачок с соединения и подсоедините бак к адсорберу с помощью трубы или шланга.


    ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

    Когда силикагель полностью пропитается, необходимо использовать запасной комплект.

    0% -> 100%

    Если цвет силикагеля полностью изменился в соответствии с используемым цветовым индикатором, его необходимо заменить.В то же время все изнашиваемые детали заменяются для обеспечения оптимальной эксплуатации.

    1. Откройте нижнюю заслонку адсорбера и полностью вылейте силикагель.

    2. Снимите поролоновый фильтр в адсорбере, открыв заглушку, и замените его новым.

    3. Ослабьте стопорные кольца на смотровом стекле, снимите смотровое стекло и плоскую прокладку.
    Вставить новое смотровое стекло и плоскую прокладку изнутри и установить стопорное кольцо.

    4. Снимите плоские прокладки на заслонках и замените их новыми.
    Untere Klappe wieder verschließen.

    5. Залейте силикагель (50 кг) через верхнюю заслонку и закройте заслонку.


    ЗАПЧАСТИ И ХРАНЕНИЕ

    Адсорбер Комплект запчастей * Осушитель
    MS-R 35L ET MS-R 35L 2x SOG 25 кг

    Пример изображения
    комплекта запчастей
    Комплект запасных частей
    — Диск фильтра
    — Комплект уплотнений
    — Смотровые диски

    индивидуально и герметично упакованы.

    Десикант
    — Силикагель

    Герметичный
    Упаковка

    Заказ запчастей

    Для постоянной готовности адсорбера и, соответственно, установки, убедитесь, что комплект запчастей или запасной адсорбер всегда есть в наличии.
    Время до полного изменения цвета и, следовательно, срок службы адсорбера зависит от различных факторов:

    • Количество и продолжительность интервалов расхода и нагрузки.
    • Объем и скорость воздушного потока, относительная влажность окружающего воздуха.
    • Температура окружающего воздуха и вентилируемой среды.

    Хранение адсорберов

    Все изделия, заполненные влагопоглотителем, герметично упакованы. Во избежание повреждения влагопоглотителя их необходимо хранить в темных и сухих помещениях при температуре от -10 ° C до + 30 ° C.


    Утилизация

    Регенерация

    На практике наиболее распространенным методом регенерации является повышение температуры.При десорбции водяного пара из силикагеля температура должна быть выше 100 ° C. Для силикагеля с цветными индикаторами необходимо поддерживать температуру регенерации 120 ° C, чтобы не повредить нанесенный цветной индикатор.
    Тем не менее рекомендуется использовать свежий силикагель.

    Выбытие

    По окончании срока службы устройство необходимо утилизировать в соответствии с применимыми правовыми нормами. Металлические и пластиковые детали следует отделить и утилизировать отдельно.
    Silicagel Orange не классифицируется как опасное вещество согласно законодательству Европейского Союза (Регламент ЕС № 1272/2008). Он не подлежит обязательной маркировке в соответствии с Директивой ЕС (67/548 / EEC или 1999/45 / EC). Силикагель Апельсин не классифицируется как вещество, опасное для здоровья или окружающей среды.


    Анализ рисков и опасностей

    1. Влажный воздух поступает в систему
    Пористые уплотнения
    Влажный воздух может поступать в адсорбер или в установку в пористых местах.Это означает, что полное высыхание невозможно, и в систему попадает влажный воздух.

    Насыщенный осушающий агент
    Когда адсорбент насыщен, он больше не может впитывать влагу. Это позволяет влажному воздуху попадать в систему.

    Слишком высокий расход воздуха
    Если скорость воздушного потока слишком высока, время контакта между влажным воздухом и адсорбентом слишком короткое. Это позволяет влажному воздуху поступать в систему.

    Масло на осушителе
    Если в адсорбер попадает слишком много частиц масла, частицы масла закрывают поры осушителя и тем самым препятствуют адсорбции.

    Слишком высокая температура окружающей среды
    Если температура окружающей среды превышает 80 ° C, силы связывания в адсорбенте уменьшаются. Это означает, что поступающий окружающий воздух осушается лишь в ограниченной степени.

    2. Повышение положительного или отрицательного давления в системе.
    Клапаны заблокированы / заблокированы.
    Если работа клапанов нарушается из-за примесей, давление в системе увеличивается.

    Слишком высокий расход воздуха
    Слишком высокий расход воздуха может вызвать избыточное или пониженное давление в системе.

    Загрязненный фильтрующий элемент
    Фильтрующий элемент может забиваться частицами грязи и, следовательно, создавать давление в системе.

    Масло на осушителе
    Если частицы масла попадут в адсорбер, полости в заливке могут быть заполнены маслом, и заливка склеится. Это может вызвать повышение давления в системе.

    3. Адсорбер поврежден
    Сопротивление материала
    При выборе адсорбера следует учитывать окружающие и рабочие условия.Агрессивная среда или жидкость в емкости могут повредить адсорбер.

    Температурный диапазон
    Окружающая и рабочая температура не должна превышать или опускаться ниже указанного диапазона, в противном случае адсорбер может быть поврежден.

    Неправильное обращение
    Неправильное или неправильное обращение может повредить адсорбер. Необходимо соблюдать рекомендованную установку.

    Сильная вибрация
    Сильная вибрация установки может повредить адсорбер.

    Диапазон давления системы
    Адсорбер не должен подвергаться воздействию положительного или отрицательного давления выше 1.0 бар, иначе корпус может быть поврежден.

    Повреждена резьба адсорбера и принадлежностей.
    При установке адсорбера в систему резьба должна быть слегка смочена маслом. Несмазывание резьбы может привести к ее истиранию и не является поводом для рекламации.


    План техобслуживания

    1. Проверить уплотнения на износ

    Чек Плоские прокладки и уплотнительные кольца, установленные на адсорбере, должны быть проверены на безупречное состояние.Для этого необходимо проверить уплотнения крышки, фильтра и соединения на хрупкость.
    Цикл Раз в полгода
    Меры В случае имеющихся повреждений следует использовать новый комплект запасных частей или новый адсорбер.

    2. Проверить фильтрующий элемент на предмет примесей

    Чек Снимите крышку и снимите диск с активированным углем.Затем опорожните осушитель. Затем фильтрующий блок можно снять. Он должен быть проверен на загрязнение и не должен содержать грязи для бесперебойной работы.
    Цикл Раз в полгода
    Меры Фильтрующий элемент входит в комплект запасных частей и в случае загрязнения подлежит замене.

    3. Визуальный осмотр силикагеля

    Чек Состояние нагрузки силикагеля должно быть определено визуальным осмотром адсорбера.Оранжевый цвет указывает на то, что силикагель все еще может адсорбировать воду, а воздух осушается. Когда силикагель полностью насыщается, цвет меняется на зеленый или бесцветный.
    Если на силикагеле есть частицы масла, они закрывают поры и адсорбционная способность снижается. Это приводит к более медленному и неравномерному обесцвечиванию силикагеля.
    Цикл Раз в полгода
    Меры Если силикагель нагружен маслом или поврежден маслом, следует использовать новый комплект запасных частей или новый адсорбер со свежим силикагелем.

    4. Обратные клапаны на заклинивание

    Чек Адсорбер необходимо визуально проверить на отсутствие загрязнений и повреждений. Для обеспечения долговременной работы необходимо проверить клапаны в адсорбере. Для этого адсорбер снимается с секции клапана, и клапаны проверяются на правильность работы.
    Цикл Ежегодно
    Меры Если клапаны не открываются и не закрываются, замените адсорбер на новый, чтобы обеспечить полную работоспособность.

    5. Визуальный осмотр адсорбера

    Чек Адсорбер, включая соединение, необходимо визуально проверить на предмет повреждений. Повреждение может произойти из-за различных условий окружающей среды или эксплуатации.
    Цикл Ежегодно
    Меры Если адсорбер поврежден, его необходимо полностью заменить, чтобы обеспечить полную работоспособность.

    6. Замена быстроизнашивающихся деталей

    Чек Изнашиваемые детали, в частности уплотнения, силикагель, а также корпус адсорбера, должны быть проверены на предмет их состояния.
    Цикл Каждые два года
    Меры Независимо от результата теста рекомендуется заменить изнашиваемые детали с помощью комплекта запасных частей или нового адсорбера для обеспечения бесперебойной работы.


    Контакты и партнер по продажам

    Свяжитесь с нашими контактными лицами и партнерами по продажам

    Патент США на адсорбционную систему разделения воздуха с реверсивным нагнетателем нагрузки после одинарного реверсивного вентилятора Патент (Патент № 10,478,768, выдан 19 ноября 2019 г.)

    ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

    Это приложение является продолжением заявки на патент США сер. № 14 / 971,062, подана 16 декабря 2015 г. и выпущена как U.С. Пат. № 9,782,715 от 10 октября 2017 г., по которому испрашиваются льготы в соответствии с разделом 35 Свода законов США § 119 (е) предварительной заявки США № 62/098052, поданной 30 декабря 2014 г.

    ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

    Следующее изобретение относится к воздухоразделительным установкам для отделения кислорода от воздуха, таким как использование однослойного реверсивного вентилятора, основанного на адсорбционном отделении воздуха. Более конкретно, это изобретение относится к блокам разделения воздуха на основе адсорбции с реверсивным вентилятором и одинарным слоем, которые могут иметь подачу кислорода оттуда, эффективно регулируемую для соответствия потребности в кислороде блока разделения воздуха.

    УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

    Производство кислорода с использованием вакуумной адсорбции с переменным потоком (VSA) хорошо известно технологам разделения воздуха. VSA предлагает простой некриогенный метод получения газообразного кислорода с чистотой от 80% до 95%. За последние 20 лет кислородные установки VSA получили широкое распространение и предлагаются в различных конфигурациях кроватей. Многослойный VSA обычно используется в размерах от 60 тонн в сутки (TPD) и выше. Однослойный процесс был принят как более простой и менее затратный процесс для более низких производственных диапазонов, обычно от 1 до 40 т / сутки.Типичные однослойные системы обычно состоят из одной компрессорной линии, которая используется как для подачи питающего воздуха, так и для вакуумной системы регенерации. Процесс обычно включает автоматические клапаны для направления потока воздуха и вакуума во время цикла. В новом варианте однослойного процесса используется реверсивный вентилятор для создания потока сырья и создания вакуума на этапе регенерации. Этот последний вариант хорошо подходит для малых и средних установок по производству кислородных VSA (от 1 до 10 т / сутки).Один пример процесса VSA с реверсивным вентилятором (SBRB) этого типа описан в патенте США No. № 8,496,738.

    Хотя процесс VSA с реверсивным вентилятором (SBRB) прост на практике, его простота требует компромиссов в производительности по сравнению с системами с несколькими слоями. Во-первых, отсутствие дополнительных слоев адсорбера не позволяет обеспечить выравнивание между слоями. Этап выравнивания давления является ключом к снижению энергопотребления и увеличению извлечения кислорода из продукта.Технологи в данной области техники преодолели этот недостаток, добавив уравнительный бак в систему SBRB (например, уравнительные баки в системах SBRB, предоставленных Air Liquide из Хьюстона, Техас).

    Еще одна потеря мощности в любом процессе адсорбции — это низкий коэффициент диапазона изменения процесса. В многоместной системе с двумя воздуходувками диапазон регулирования ограничен тем фактом, что нагнетатели должны оставаться включенными. Один из вариантов изменения параметров в таких системах состоит в том, чтобы запустить нагнетательный патрубок питающего нагнетателя во всасывающий трубопровод вакуумной системы, что фактически приведет к короткому замыканию процесса VSA.Хотя воздуходувки не особенно эффективны, они могут работать без нагрузки, что позволяет экономить электроэнергию.

    КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

    В системе с одной кроватью можно использовать частотно-регулируемые приводы для двигателя, чтобы добиться значительного и эффективного диапазона изменения, обычно до двадцати пяти — десяти процентов от заводской таблички. Однако сложно создать алгоритм для управления частотно-регулируемым приводом надлежащим образом для достижения желаемого эффективного отношения диапазона изменения. Чтобы обеспечить такой алгоритм управления в соответствии с настоящим изобретением, буферный резервуар для продукта, расположенный ниже по потоку от резервуара адсорбера, контролирует уровни давления в нем.Адсорбционное равновесие динамически регулируется путем регулирования скорости потока на входе в адсорбционный сосуд в соответствии с обратной связью, полученной от уровней давления в буферном резервуаре для хранения.

    Следуя такому алгоритму, и с вводом давления из буферного резервуара для хранения продукта, обеспечивающего контроль скорости потока на входе в слой адсорбера, обеспечивается скорость потока и скорости потока, намного ниже расчетного центра, которые по-прежнему поддерживают высокую чистоту и адсорбционное равновесие с меньшая требуемая мощность и меньший выход газообразного продукта (обычно кислорода).Такая система может дополнительно включать в себя управление оператором, выбирающим величину диапазона изменения, который должен быть обеспечен, заставляя систему работать ближе или дальше от центра проектирования, но при этом сохраняя адсорбционное равновесие и чистоту получаемого газа, а также с меньшим потреблением энергии.

    В оптимизированном варианте осуществления этого изобретения давление измеряется в двух местах, а скорость производства кислорода и мощность, необходимая для такого производства кислорода, регулируются двумя измеренными значениями давления. Первое давление измеряется в первом месте, которое предпочтительно находится в буферном резервуаре O 2 (также называемом технологическим резервуаром O 2 ) в зоне хранения O 2 после адсорбционного слоя.Это первое давление используется для регулирования расхода через реверсивный вентилятор. В частности, если измеренное давление в первом месте превышает заданное значение давления, что указывает на избыточное давление и нехватку кислорода, скорость потока через реверсивный вентилятор снижается. В частности, вентилятор приводится в действие с меньшей скоростью, так что скорость его потока через него (вперед или назад) уменьшается. В одном варианте осуществления вентилятор приводится в действие частотно-регулируемым приводом, которым можно легко управлять для достижения более низкой скорости потока через него.При такой более низкой скорости потока кислород образуется медленнее за счет более медленного прохождения воздуха через адсорбционный слой. Таким образом, кислород течет в буферный резервуар медленнее, стремясь снизить в нем давление. Если, в качестве альтернативы, давление, измеренное в этом первом месте, уменьшается, такое уменьшение давления указывает на повышенную потребность системы в кислороде. Такое пониженное давление возвращается через контроллер в реверсивный нагнетатель для увеличения скорости потока через реверсивный нагнетатель.

    Кроме того, в предпочтительной форме изобретения давление предпочтительно измеряется во втором месте. Второе давление измеряется за компрессором, который находится за буферным резервуаром и подает сжатый кислород из системы. Второе давление, измеренное во втором месте после компрессора, сравнивается с заданным значением. Если обнаруживается, что это второе давление выше заданного значения, это указывает на потребность в резерве O 2 и возвращается в компрессор, чтобы заставить компрессор работать с меньшей мощностью и более низкой скоростью потока через него.Если, в качестве альтернативы, давление оказывается ниже заданного значения во втором месте, это указывает на повышенную потребность, и компрессор приводится в действие с более высокой скоростью потока с более высоким соответствующим потреблением энергии. Таким образом, компрессор также реагирует на потребность в кислороде.

    Эти два отдельных контура обратной связи и измеряют давление, и передают управляющий сигнал для увеличения или уменьшения расхода через вышестоящее оборудование. Чтобы оборудование работало в гармонии друг с другом и во избежание обстоятельств, когда две системы управления реагируют друг на друга, а не на фактическую нагрузку / потребность O 2 , временной интервал, в течение которого две системы управления делают паузу между измерением давления и регулировкой потока скорости, связанные с каждым контуром управления, устанавливаются отдельно друг от друга.В одном варианте осуществления система управления компрессором измеряет давление примерно каждую секунду и соответствующим образом реагирует. В то же время давление в буферном резервуаре, измеренное в первом месте, позволяет регулировать скорость потока реверсивного нагнетателя примерно каждую минуту.

    Наличие буферного резервуара и его объем гарантирует, что быстро возрастающий спрос, обнаруживаемый во втором месте, может быть обработан компрессором, и компрессор не будет истощать подачу в буферном резервуаре до того, как повышенный спрос будет обнаружен и отреагировал на в первом месте в буферном резервуаре, в результате чего реверсивный вентилятор увеличивает скорость потока и быстрее производит кислород.Соответственно, если потребность в кислороде, измеренная датчиком давления во втором месте, быстро уменьшается, заставляя компрессор работать со значительно более низкой скоростью потока, буферный резервуар достаточно велик, чтобы реверсивный вентилятор мог продолжать работу с высокой скоростью потока (примерно в течение минуту) для производства кислорода, который может накапливаться в буферном резервуаре, при этом такое избыточное количество легко абсорбируется в буферном резервуаре в течение периода времени до одной минуты, что может вызвать такое быстро уменьшающееся потребление, до того, как будет обнаружено повышенное давление в буфере. бак вызывает уменьшение расхода реверсивного нагнетателя.Таким образом достигается стабильное отслеживание нагрузки и сохраняется эффективное производство кислорода даже при пониженном коэффициенте на пятьдесят, семьдесят пять процентов или более.

    Объекты изобретения

    Соответственно, основной целью настоящего изобретения является создание однослойного реверсивного нагнетателя (SBRB) с вращающейся вакуумной адсорбцией (VSA) или другого блока разделения воздуха на основе адсорбции, который может гибко удовлетворять потребности в широком диапазоне , путем эффективного согласования потребности O 2 с расходами в блоке разделения воздуха.

    Другой целью настоящего изобретения является создание реверсивного блока разделения воздуха с однослойным реверсивным вентилятором, который поддерживает эффективную работу, даже когда потребность O 2 изменяется в широких пределах.

    Другой целью настоящего изобретения является создание блока разделения воздуха SBRB VSA, который может поддерживать непрерывную работу при переменных скоростях потока и избегать чрезмерных циклов запуска и выключения, удовлетворяя при этом переменную потребность O 2 .

    Другой целью настоящего изобретения является создание воздухоразделительного устройства, которое работает в соответствии с нагрузкой, приложенной к воздухоразделительному устройству, с высоким коэффициентом уменьшения, при этом сохраняя при этом эффективную операцию производства O 2 .

    Другой целью настоящего изобретения является обеспечение способа управления расходами оборудования в блоке разделения воздуха на основе адсорбции, чтобы эффективно реагировать на изменения нагрузки O 2 .

    Другие дополнительные цели настоящего изобретения станут очевидными при внимательном чтении прилагаемых чертежей, формулы изобретения и подробного описания изобретения.

    КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

    РИС. 1 представляет собой схему предшествующего уровня техники однослойного реверсивного вентилятора с вакуумной адсорбцией и адсорбционным разделением воздуха, типичным для которого предназначена технология настоящего изобретения.

    РИС. 2 представляет собой схему однослойной реверсивной воздуходувки с вакуумной адсорбцией и адсорбционным разделением воздуха, включающей в себя продувочный резервуар для регенерации воздуха для повышения производительности воздухоразделительной установки и описывающий модифицированный процесс вакуумного разделения адсорбционной адсорбцией воздуха, пригодный для реализации настоящего изобретения.

    РИС. 3-5 представляют собой схемы, аналогичные показанной на фиг. 2, но с различными стрелками, изображающими различные этапы работы реверсивного вентилятора с вакуумным адсорбционным разделением воздуха.

    РИС. 5 также включает систему управления, реализованную контроллером и множеством датчиков и управляющих выходов, чтобы облегчить отслеживание нагрузки для блока разделения воздуха согласно настоящему изобретению.

    РИС. 6 — график реакции уровня мощности на измеренное давление, иллюстрирующий, как давление измеряется в первом и втором положениях датчиков, показанных на фиг. 5 вызывают изменения в потребляемой мощности привода реверсивного нагнетателя и привода компрессора для автоматической и надежной требуемой нагрузки согласно настоящему изобретению.

    РИС. 7 представляет собой график относительной потребляемой мощности в зависимости от производства O 2 , иллюстрирующий, как эффективность производства воздухоразделительной установки обычно сохраняется даже при отношении диапазона изменения семьдесят пять процентов или более.

    ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

    Ссылаясь на чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции представляют одинаковые части на различных чертежах, ссылочная позиция 10 (фиг. 1) направлена ​​на сепаратор кислорода предшествующего уровня техники, сконфигурированный для разделения / концентрирования кислород из воздуха.Этот сепаратор модифицирован блоком разделения воздуха , 110, по настоящему изобретению (фиг. 2-5) и системой привода вентилятора 210 по настоящему изобретению (фиг. 4), как подробно объясняется ниже.

    По существу и со ссылкой на фиг. 1 раскрыты основные детали кислородного сепаратора 10 , модифицированного блоком разделения воздуха 110 и приводной системой 210 вентилятора согласно настоящему изобретению. Кислородный сепаратор 10 включает слой адсорбера 20 , включающий в себя адсорбирующий материал, который предпочтительно адсорбирует азот, CO 2 и воду, а не кислород.Клапан 30 расположен за слоем адсорбера 20 . После клапана 30 предусмотрен буферный резервуар 40 . Нагнетатель 50 определяет предпочтительную форму насоса, расположенного перед слоем адсорбера 20 . Контроллер 60 соединен с клапаном 30 и нагнетателем 50 (или другим насосом) для управления открытием и закрытием клапана 30 и для управления направлением, в котором нагнетатель 50 (или другой насос) работает либо для подачи воздуха в слой адсорбера 20 , либо для создания вакуума для десорбции и удаления азота из слоя адсорбера 20 .Обычно между воздуходувкой и слоем адсорбера требуется теплообменник для отвода тепла, выделяемого при сжатии воздуха. Теплообменник можно обойти во время фазы вакуумирования цикла.

    Продолжая ссылаться на фиг. 1 описаны детали слоя 20 адсорбера. Слой адсорбера 20 включает в себя кожух 22 для содержания адсорбирующего материала. Этот корпус 22 включает вход 24 , расположенный на расстоянии от выхода 26 .Вход 24 и выход 26 определяют предпочтительные формы первого и второго портов для доступа в корпус 22 . Вход 24 и выход 26 обычно встроены в заглушки или «торцевые пластины», которые можно снимать, чтобы обеспечить доступ к адсорбционным компонентам в корпусе 22 . В противном случае корпус 22 предпочтительно герметизировать для предотвращения утечки газов внутрь или из корпуса 22 .

    Материал адсорбера в слое адсорбера 20 может быть материалом любой формы, который предпочтительно адсорбирует азот, а не кислород.Одним из таких материалов является молекулярное сито, такое как нитроксисилипорит. Этот материал предпочтительно поставляется в форме шариков, которые либо имеют в целом сферическую форму, либо могут иметь неправильную форму. Поскольку шарики состоят из материала молекулярного сита внутри корпуса 22 , газовые пути проходят через адсорбирующий материал, между ним и вокруг него.

    Наиболее предпочтительно, чтобы на впускном и выпускном конце слоя адсорбера была устроена камера повышенного давления, чтобы обеспечить равномерный поток газа по поперечному сечению слоя.В предпочтительной конфигурации вход 24 расположен ниже выхода 26 , а вход 24 — в самой нижней части корпуса 22 , а выход 26 — в самой верхней части корпуса . 22 . Корпус 22 может иметь множество различных форм. В одном варианте осуществления корпус 22 может иметь в целом прямоугольную форму. Кожух может иметь форму сосуда высокого давления, чтобы максимально увеличить количество вакуума, создаваемого кожухом 22 , при минимизации прочности материала (т.е.е. толщина стенки или выбор материала), который должен быть встроен в корпус 22 . Если размер адсорбирующего материала достаточно мал, чтобы потенциально проходить через вход 24 или выход 26 , на входе 24 и выходе 26 предусмотрены фильтры для удержания адсорбирующего материала внутри корпуса 22 .

    Продолжая ссылаться на фиг. 1 описаны детали клапана 30 . Клапан 30 расположен на линии 32 , идущей от выпускного отверстия 26 слоя адсорбера 20 и до буферной емкости 40 .Эта линия 32 предпочтительно является по существу жесткой, особенно между клапаном 30 и слоем адсорбера 20 , так что, когда в слое адсорбера 20 создается вакуум, линия 32 не разрушается. Клапан , 30, предпочтительно герметизирован для предотвращения утечки любым способом в закрытом положении и для обеспечения прохождения газа только по линии 32 в открытом положении.

    Клапан 30 предпочтительно соединен с контроллером 60 , который управляет открытием и закрытием клапана 30 .По желанию, клапан 30 может иметь контроллер, встроенный в клапан 30 , который можно настроить однократно, а затем работать в соответствии с его настройками.

    В то время как клапан 30 обычно программируется один раз, а затем работает в соответствии с такими настройками, клапан 30 может дополнительно управляться, по крайней мере, частично через систему управления, включающую датчики и обратную связь с клапаном 30 . Например, датчик кислорода может быть предусмотрен рядом с клапаном 30 или вдоль линии 32 между клапаном 30 и слоем адсорбера 20 для обнаружения уровней концентрации кислорода, приближающихся к клапану 30 .Азот рядом с клапаном 30 может указывать на то, что адсорбирующий материал в слое адсорбера 30 насыщен азотом и что сепаратору кислорода 10 необходимо изменить рабочие режимы, чтобы иметь нагнетатель 50 (или другой насос ) в обратном направлении, чтобы создать вакуум и десорбировать азот из материала адсорбера, и вывести азот из слоя адсорбера 20 для перезарядки системы.

    Обычно управление циклом достигается с помощью датчиков давления, которые реверсируют вентилятор в соответствующее время.Обычно цикл продувки запускается, когда вакуум достигает определенного заданного уровня. Затем клапан 30, открывается на заданное время, чтобы продувочный слой кислорода мог удалить оставшийся азот из слоя. Таким образом, цикл давления и вакуума определяется давлением, а продувочная часть цикла рассчитывается по времени.

    Другие датчики также потенциально могут быть использованы для обеспечения наиболее эффективной работы сепаратора кислорода 10 .Клапан 30, предпочтительно относится к типу, который работает с минимумом смазки или который может работать со смазкой, совместимой с работой с кислородом. Клапан 30, и другие части сепаратора кислорода 10 также предпочтительно изготовлены из материалов, совместимых с обращением с кислородом. Например, латунь часто эффективна при работе с кислородом, и поэтому латунь является одним из материалов, из которого клапан 30 может быть соответствующим образом изготовлен, когда система 10 используется для отделения кислорода.

    Продолжая ссылаться на фиг. 1 описаны детали буферной емкости 40 . Буферный резервуар 40 не является строго обязательным для работы системы, но позволяет системе в виде сепаратора кислорода 10 по существу непрерывно подавать кислород и сдерживать скачки давления в системе. Буферный резервуар 40 включает в себя корпус 42 с входом 44 и выходом 46 на ФИГ.1. Однако обычно буферный резервуар не имеет отдельного входа и выхода. Поскольку его цель — просто быть аккумулятором и минимизировать колебания давления, присущие процессу адсорбции с переменным давлением. Вход 44 соединен с линией 32 на стороне клапана 30 ниже по потоку от слоя адсорбера 20 .

    Буферный резервуар 40 обычно имеет регулирующий клапан в той или иной форме на выходе 46 , который будет подавать кислород из буферного резервуара 40 , когда кислород требуется для систем, использующих кислород после буферного резервуара 40 .Вход 44 буферной емкости 40 может оставаться в гидравлическом сообщении с клапаном 30 . Буферный резервуар 40 может содержать кислород при давлении выше атмосферного и при давлении, соответствующем или немного ниже рабочего давления слоя адсорбера 20 , когда слой адсорбера 20 активно адсорбирует азот, а кислород течет в буферный резервуар 40 .

    Датчик может быть связан с буферным резервуаром 40 , который взаимодействует с контроллером 60 для отключения кислородного сепаратора 10 , когда буферный резервуар 40 приближается к полному состоянию.Во многих случаях компрессор расположен за буферным резервуаром 40 для заполнения кислородных баллонов. Когда сосуды наполняются, система отключается. При необходимости регулятор давления также может быть предусмотрен на выходе 46 буферного резервуара 40 , чтобы давление кислорода, подаваемого из буферного резервуара 40 , оставалось по существу постоянным. Точно так же кислородный насос может быть предусмотрен за буферным резервуаром 40 , если кислород должен был подаваться при повышенном давлении, превышающем давление внутри буферного резервуара 40 .

    Наиболее предпочтительно, чтобы буферный резервуар 40 не был резервуаром особенно высокого давления, так что сепаратор кислорода 10 , включая нагнетатель 50 (или другой насос) и слой адсорбера 20 , не должен работать при особо высокое давление при подаче кислорода в буферную емкость 40 . За счет минимизации давления буферного резервуара 40 вес буферного резервуара 40 (и других компонентов системы 10 ) может быть значительно уменьшен.Кроме того, мощность, потребляемая нагнетателем, уменьшается, поскольку уменьшается падение давления на нагнетателе.

    Продолжая ссылаться на фиг. 1 описаны детали нагнетателя 50 (или другого насоса). Этот нагнетатель 50 обычно включает в себя корпус 52 с первичным двигателем некоторой формы, соединенным с приводом, таким как электродвигатель. Корпус 52 нагнетателя 50 включает в себя вход 54 с прямым доступом к окружающей среде в предпочтительном варианте осуществления.Выпуск 56 также предусмотрен на корпусе 52 , который расположен на стороне нагнетателя 50 , ближайшей к слою адсорбера 20 .

    Воздуходувка 50 предпочтительно выполнена в виде двух- или трехлопастной роторной воздуходувки, соединенной прямым приводом с электродвигателем. В одном варианте осуществления электродвигатель представляет собой трехфазный двигатель мощностью пять лошадиных сил, а роторный вентилятор представляет собой двух- или трехлопастный вентилятор и может подавать приблизительно сто кубических футов в минуту при работе при атмосферном давлении.Этот роторный вентилятор также предпочтительно конфигурируется для обеспечения приемлемой производительности при создании вакуума в слое адсорбера 20 .

    Лепестки роторного нагнетателя предпочтительно сконфигурированы так, чтобы они имели приблизительно одинаковую эффективность при перемещении газов через нагнетатель 50 между входом 54 и выпуском 56 в любом направлении. Таким образом, в одном варианте лопасти имеют симметричную форму, так что они одинаково воздействуют на воздух в обоих направлениях вращения для нагнетателя 50 .

    Воздуходувка 50 предпочтительно по существу является вытеснительного типа, чтобы поддерживать адекватную производительность при создании вакуума в слое адсорбера 20 , чтобы азот мог эффективно десорбироваться из материала адсорбера в слое адсорбера 20 , когда нагнетатель 50 работает в обратном направлении, чтобы вытягивать азот из слоя адсорбера 20 и подавать азот через вход 54 .

    Наиболее предпочтительно вентилятор 50 соединен с электродвигателем (или через коробку передач) с прямым приводом. Наиболее предпочтительно, чтобы электродвигатель представлял собой трехфазный электродвигатель переменного тока, который можно легко реверсировать, поменяв местами две фазы. Таким образом, контроллеру 60 нужно просто поменять местами два полюса трехфазного двигателя. В другом варианте осуществления может использоваться постоянный ток, постоянный магнит, в котором направление вращения может быть изменено на обратное путем изменения полярности, которая, в свою очередь, будет обращать вращение воздуходувки.Почти все трехфазные электродвигатели могут быть реверсированы, как указано выше. Двигатели постоянного тока также легко доступны от многих производителей, которые меняют направление вращения путем изменения полярности.

    В качестве альтернативы можно использовать другие типы насосов для всасывания воздуха в слой адсорбера 20 и извлечения азота из слоя адсорбера 20 для сепаратора кислорода 10 . Например, такой насос может быть поршневым насосом прямого вытеснения, таким как поршневой насос или перистальтический насос.Могут быть также использованы другие формы поршневых насосов прямого вытеснения, включая героторные насосы, шестеренчатые насосы и т. Д. Могут быть выбраны и другие виды насосов, а не строго объемные насосы, такие как центробежные насосы или насосы с осевым потоком. Наиболее эффективная схема закачки воздуха в систему и откачки постели зависит от требований конечного пользователя.

    Продолжая ссылаться на фиг. 1 детали контроллера 60, описаны в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления.Контроллер 60 показан как отдельный блок, подключенный к нагнетателю 50 (или другому насосу) через сигнальную линию нагнетателя 62 и связанный с клапаном 30 через сигнальную линию клапана 64 . Контроллер 60 фактически может быть интегрирован в клапан 30 или интегрирован в нагнетатель 50 (или другой насос), или быть предоставлен как автономный блок, такой как изображенный на фиг. 1. Также понятно, что контроллер 60 может быть разделен на два (или более) отдельных устройства, либо отдельно от нагнетателя 50 и клапана 30 , либо интегрированного в нагнетатель 50 и клапан 30 .

    Контроллер 60 обеспечивает основную функцию управления направлением работы нагнетателя 50 и тем, является ли клапан 30 открытым или закрытым. Были использованы системы управления, которые просто рассчитывают время цикла. Чаще всего контроллер настроен на реакцию на давление или какой-либо другой ввод.

    Предпочтительная последовательность для управления направлением нагнетателя 50 и открытия и закрытия клапана 30 подробно описана ниже.Контроллер , 60, может быть в форме программируемого логического устройства или может быть в виде специализированной интегральной схемы, или может быть в форме ЦП специального компьютера или универсального персонального компьютера или другого вычислительное устройство. Контроллер , 60, может быть сконфигурирован так, чтобы рабочие параметры были установлены в центральном контролируемом месте, например, во время производства, или может быть сконфигурирован для обеспечения возможности программирования в полевых условиях до и / или во время работы.

    При использовании и работе, особенно со ссылкой на фиг. 1 описаны детали работы кислородного сепаратора 10 предшествующего уровня техники. Следует понимать, что сепаратор 10 будет работать аналогично при разделении других газов, чем при отделении кислорода от воздуха, и работа в качестве сепаратора 10 кислорода приведена только в качестве одного примера.

    Первоначально система 10 сконфигурирована с закрытым клапаном 30 и вращением нагнетателя 50 (или другого насоса) в направлении, вытесняющем газы из слоя адсорбера 20 (по стрелке E ).Это вакуумный цикл, используемый для десорбции азота из шариков в слое 20 . В частности, нагнетатель 50 вращается, заставляя газы втягиваться во вход 54 (по стрелке E). Этот газ удаляется из слоя 20 нагнетателем 50 и проходит через выпускное отверстие 54 от слоя адсорбера 20 по стрелке F в окружающую атмосферу.

    Азот (или другой нежелательный газ) адсорбируется материалом адсорбера в слое адсорбера 20 .Чаще всего адсорбирующий материал также адсорбирует водяной пар и диоксид углерода, а также потенциально следовые количества других газов, включая загрязняющие вещества.

    Во время последней части вакуумного цикла клапан 30, открывается, позволяя ввести небольшое количество содержимого буферного резервуара в слой адсорбера. Этот шаг называется «фазой очистки». Фаза продувки используется для удаления азота (а также некоторого количества углекислого газа и воды из трубопроводов и свободного пространства между клапаном 30 и вентилятором 50 , но не в значительной степени в окружающую атмосферу.Эта короткая фаза продувки обычно рассчитывается по времени, чтобы соответствовать количеству, рассчитанному или определенному экспериментально, но также может быть завершена на основании показаний датчика. Эта фаза продувки завершает вакуумный цикл и предшествует последующему циклу адсорбции.

    Затем вентилятор реверсируется, чтобы начать цикл адсорбции. Воздух втягивается в нагнетатель на входе 54 порта нагнетателя 50 (в направлении, показанном стрелкой A). Воздух течет (по стрелке B) в слой адсорбера 20 , где преимущественно адсорбируются азот, диоксид углерода и вода.Не адсорбированный в слое адсорбера газ (обычно смесь кислорода и аргона) проходит через клапан 30 в буферную емкость 40 .

    Слой адсорбера 20 также может до некоторой степени адсорбировать кислород. Однако материал адсорбера выбирается таким образом, чтобы он предпочтительно адсорбировал азот больше, чем кислород. Из-за присутствия материала адсорбера в слое адсорбера 20 , по существу, только кислород (или другой желаемый газ) может покидать слой адсорбера 20 через выпускное отверстие 26 .Обычно аргон также остается с кислородом. Поскольку воздух состоит примерно из 1% аргона и примерно 20% кислорода, это соотношение двадцать к одному обычно приводит к тому, что газы, выпускаемые из слоя адсорбера 20 на выходе 26 , составляют примерно 95% кислорода и 5% аргона.

    Поскольку клапан 30 открыт, этот кислород может течь (по стрелке C) через клапан 30 в буферную емкость 40 . Таким образом, буферный резервуар 40 заполняется кислородом.Если кислород желателен, он может быть выгружен из буферной емкости 40 выход 46 (по стрелке D). Материал адсорбера в слое адсорбера 20 в конечном итоге насыщается азотом и другими соединениями, такими как водяной пар и диоксид углерода. Точка такого насыщения может быть рассчитана заранее и откалибрована в сепараторе 10 . В качестве альтернативы может быть предусмотрен датчик, например, вдоль линии 32 рядом с клапаном 30, , для определения азота или других загрязняющих веществ, которые должны быть, по существу, только кислородом и аргоном.Такой датчик может заставить систему обнаруживать такое насыщение адсорбирующего материала в слое 20 адсорбера и, таким образом, изменять режим работы кислородного сепаратора 10 с цикла адсорбции на цикл вакуума. Другими датчиками, запускающими изменение, могут быть датчики давления или датчики объемного расходомера либо отдельно, либо в сочетании с часами или калибровочной таблицей. Цель состоит в том, чтобы предотвратить прохождение азота или других загрязнений через клапан 30 после насыщения адсорбционного слоя 20 .

    Когда такое насыщение было обнаружено или предсказано, сепаратор 10 меняет режимы работы, закрывая клапан 30 . Затем нагнетатель 50 (или другой насос) меняет направление своего действия. Например, контроллер 60, может реверсировать две из трех фаз трехфазного электродвигателя, подключенного к воздуходувке. Затем нагнетатель 50 поворачивается в противоположном направлении и начинает вытягивать газ (по стрелке E) из слоя адсорбера 20 в нагнетатель 50 из выпускного отверстия 56 и из нагнетателя . 50 через вход 54 и наружу в окружающую среду, как повторение цикла вакуумирования, описанного выше.

    Контроллер 60 может быть запрограммирован на типичное время, необходимое для эффективной десорбции азота из адсорбирующего материала в слое адсорбера 20 . Обычно контроллер 60 определяет пороговое низкое давление в слое адсорбера 20 . Затем работа системы продолжается, как описано выше, с короткой фазой продувки с последующим возвратом в цикл десорбции.

    Эта последовательность действий для кислородного сепаратора 10 может повторяться потенциально бесконечно.Когда буферный резервуар 40 становится полным (или сосуды, наполняемые из буферного резервуара 40 , заполнены), соответствующий датчик, связанный с буферным резервуаром 40 , может указать, что он заполнен, и отключить сепаратор кислорода 10 . По мере того, как дополнительные количества кислорода воспринимаются как необходимые, например, по падению давления в буферном резервуаре 40 , на контроллер 60 может быть отправлен сигнал, чтобы снова запустить систему.

    В соответствии с данным изобретением, модифицированный блок разделения воздуха , 110, реализует модификацию предшествующего уровня техники однослойного реверсивного нагнетателя (SBRB), вакуумно-качающегося адсорбционного (VSA) кислородного сепаратора 10 через блок разделения воздуха 110 настоящего изобретения и Приводная система , 210, более подробно описана ниже. Блок разделения воздуха (ASU) SBRB VSA 110 модифицирован в этом примерном ASU 110 и включает в себя бак регенерации продувки 160 .Многие другие части ASU , 110, имеют аналоги в технологии SBRB VSA предшествующего уровня техники, например, показанной на фиг. 1.

    По существу и со ссылкой на фиг. 2 описаны основные детали ASU , 110, согласно предпочтительному варианту осуществления, при этом ASU , 110, также обычно включает многие детали кислородного сепаратора 10 , как описано выше. Единственная емкость адсорбера 120 питается от заборника 130 , который подает воздух в емкость 120 .После сосуда 120 линия подачи O 2 125 ведет к технологическому резервуару O 2 140 , который может содержать избыток O 2 до того, как он будет использован оборудованием и / или для процессов после технологического резервуара O 2 140 . Реверсивный нагнетатель 150 расположен между емкостью адсорбера 120 и впускным отверстием 130 . Бак регенерации продувки 160 соединен с линией подачи O 2 125 ниже по потоку от емкости 120 , предпочтительно через регулирующий клапан 165 , чтобы контролировать, открыт или закрыт бак регенерации продувки 160 .Компрессор 170 предпочтительно устанавливается после технологического резервуара O 2 , который может регулировать давление O 2 , подаваемое из ASU 110 .

    Более конкретно и со ссылкой на фиг. 2 описаны конкретные детали ASU 110 . Емкость с одним адсорбером 120 проходит между входом 122 и выходом 124 , причем вход 122 определяет сторону сосуда 120 , ближайшую к входу 130 и выходному отверстию 124 на борт сосуда 120 напротив входа 122 .Этот сосуд , 120, может иметь любую из множества конфигураций. Хотя этот сосуд 120 описан как единый сосуд адсорбера 120 , возможно, что коллектор перед и после единственного сосуда адсорбера 120 может быть предусмотрен, так что несколько сосудов 120 могут быть установлены параллельно, но работает в унисон, так что ASU , 110, по-прежнему функционирует как система реверсивного нагнетателя с одной станиной (SBRB), но с опциональными дополнительными сосудами 120 просто для регулировки размера сосуда 120 .

    Сосуд 120 содержит адсорбционный материал, который предпочтительно адсорбирует N 2 , а не O 2 . Этот материал обычно предоставляется в форме шариков или другой твердой среды, которая позволяет газу течь вокруг твердой среды, когда газ проходит от входа 122 к выходу 124 и проходит мимо поверхностей адсорбционного материала. Поверхности адсорбционного материала адсорбируют на себе азот, позволяя O 2 проходить через сосуд 120 .Обычно материал внутри сосуда , 120, также адсорбирует водяной пар и различные другие газы, тогда как обычно аргон в воздухе не адсорбируется, а выходит из сосуда , 120, вместе с кислородом. Сосуд , 120, включает стенку контейнера, которая является достаточно прочной, чтобы она могла сохранять свой объем при воздействии давления в диапазоне от почти вакуума на нижнем конце до приблизительно атмосферного (но потенциально немного выше атмосферного) на верхнем конце.

    Воздухозаборник , 130, в простейшей форме просто включает в себя отверстие, открытое в окружающую атмосферу, для забора воздуха в ASU 110 . В изображенном варианте осуществления всасывающий патрубок , 130, может включать в себя фильтрующий элемент некоторой формы, такой как фильтр для улавливания твердых частиц, и включает воздушный канал , 132, , расположенный на расстоянии от отверстия для продувки , 134, . Клапан во впускном отверстии 130 заставляет воздух втягиваться через воздушный канал 132 , когда нагнетатель 150 втягивает воздух в емкость 120 , а продувочный порт 134 выпускает газ (в основном, N 2 ), когда вентилятор 150 реверсировал и вытягивает газ из сосуда 120 .Отверстие для продувки , 134, предпочтительно расположено на расстоянии от отверстия для воздуха , 132, , чтобы минимизировать возможность выхода азота обратно в воздушный канал 132 . При желании, продувочный порт , 134, может вести к другому оборудованию, например к оборудованию для извлечения азота.

    Области ниже по потоку от сосуда 120 вместе обычно называются выходом O 2 в том, что газ в основном O 2 остается в этих частях ASU 110 .O 2 технологический резервуар 140 можно было бы избежать в системах, где кислород используется по мере его производства или где сброс избытка O 2 сверх того, который используется оборудованием после ASU 110 , можно просто сбрасывать в атмосферы, или этого можно избежать в системах, где оборудование, расположенное ниже по потоку от ASU , 110, , само включает соответствующий объем, например, в форме резервуаров или другого оборудования, так что технологический резервуар 140 O 2 не требуется.Однако обычно предусмотрен технологический резервуар O 2 140 для хранения излишков O 2 , произведенных, когда реверсивный вентилятор 150 нагнетает воздух в емкость 120 , а ASU 110 производит O 2 , так что, когда нагнетатель 150 реверсирует и сосуд 120 находится в режиме восстановления и выпускает из него азот, O 2 может продолжать подавать из технологического резервуара O 2 140 для подачи кислорода ниже по потоку используя оборудование (ФИГ.4).

    Наиболее предпочтительно, чтобы обратный клапан продукта 145 был предусмотрен перед технологическим резервуаром O 2 140 . Этот обратный клапан 145 удерживает сжатый кислород внутри технологического резервуара O 2 140 и предотвращает обратный поток кислорода обратно в емкость 120 . Этот обратный клапан продукта 145 также обеспечивает одну форму клапана в линии подачи 125 O 2 , с которой работает реверсивный нагнетатель 150 , так что на резервуаре может создаваться как минимум частичный вакуум 120 , без существенной утечки каких-либо газов в емкость 120 из подводящего трубопровода О 2 125 .Такой вакуум необходим, чтобы обеспечить извлечение материала внутри сосуда 120 , заставляя материал отдавать N 2 и возвращаться в состояние, когда он снова готов предпочтительно адсорбировать N 2 и подавать O 2 в технологический резервуар O 2 140 . Технологический резервуар O 2 140 включает вход 142 напротив выхода 144 с входом 142 рядом с обратным клапаном продукта 145 и выход 144 , ведущий дальше в оборудование после ASU 110 , которые используют кислород.

    Реверсивный вентилятор 150 включает вход 152 на стороне реверсивного вентилятора 150 , ближайший к входу 130 и выход 154 на стороне реверсивного вентилятора 150 напротив входа 152 . Этот реверсивный нагнетатель , 150, предпочтительно представляет собой поршневой насос прямого вытеснения, чаще всего с роторно-лопастным насосом, который может как эффективно продувать воздух через сосуд , 120, для производства кислорода, так и эффективно создавать разрежение в сосуде , 120, при обратном .Двигатель, соединенный с лопастным первичным двигателем реверсивного нагнетателя , 150, , наиболее предпочтительно представляет собой тип электродвигателя, направление которого можно легко изменить, например, изменив полярность электрического поля, связанного с электродвигателем, или электродвигатель другого типа, который можно легко реверсировать в том направлении, в котором он работает, с минимальной нагрузкой на оборудование, связанное с реверсивным вентилятором 150 . Обычно контроллер соединен с реверсивным нагнетателем , 150, , который посылает сигнал в подходящее время реверсивному нагнетателю , 150, , чтобы заставить его реверсировать от нагнетания воздуха в сосуд 120 на вытягивание газа из сосуда 120 .

    Бак регенерации продувки 160 предпочтительно снабжен отверстием для соединения с линией подачи O 2 125 , предпочтительно на стыке 162 между выпускным отверстием 124 сосуда 120 и обратный клапан продукта 145 . В качестве альтернативы продувочный резервуар для регенерации 150 может быть соединен непосредственно с резервуаром адсорбера 120 , как правило, на части резервуара адсорбера 120 на стороне резервуара 120 , противоположной входному отверстию 122 .

    Регулирующий клапан 165 расположен между резервуаром 160 и подводящей линией O 2 125 . В качестве альтернативы, этот регулирующий клапан 167 может быть расположен между резервуаром 160 и сосудом 120 . В любой конфигурации регулирующий клапан 165 , 167 переходит из закрытого состояния, в котором бак регенерации продувки 160 изолирован от линии подачи O 2 125 и емкости адсорбера 120 и открытого состояние, в котором бак регенерации продувки 160 открыт для линии подачи O 2 125 и / или емкости адсорбера 120 .Регулирующий клапан , 165, , , 167, обычно соединен с серводвигателем, так что он имеет форму сервоклапана (SV).

    Регулирующий клапан , 165, соединен с контроллером, который может быть соединен с реверсивным вентилятором , 150 или таким же, как контроллер, связанный с реверсивным вентилятором , 150 , так что открытие и закрытие резервуара для регенерации продувки 160 происходит синхронно. мода с реверсированием нагнетателя реверсивная 150 . При желании такой контроллер или группа контроллеров также могут быть соединены с датчиками, такими как датчик азота, который может обнаруживать следовые количества N 2 ниже по потоку от сосуда 120 и указывать на то, что материал внутри сосуда 120 приближение насыщения и необходимость входа в фазу восстановления путем реверсирования реверсивного вентилятора , 150, и откачки азота из сосуда , 120, посредством создания вакуума внутри сосуда , 120, .Контроллер может дополнительно включать часы и реверсировать вентилятор (и открывать / закрывать клапан 165 , 167 ) по прошествии заданного времени.

    Компрессор 170 опционально устанавливается после линии подачи O 2 125 и после любого технологического резервуара O 2 140 . Предпочтительно перед компрессором 170 устанавливается обратный клапан компрессора 175 . Компрессор 170 позволяет регулировать давление, необходимое для O 2 , подаваемого от ASU 110 .Обратный клапан компрессора 175 помогает удерживать O 2 после компрессора 170 от дублирования в ASU 110 .

    В частности, со ссылкой на фиг. 3-5 описаны основные этапы работы ASU 110 . ИНЖИР. 3 изображен этап подачи для ASU 110 . На этом этапе реверсивный вентилятор 150 всасывает воздух из воздухозаборника 130 через воздушный канал 132 по стрелке G.Воздуходувка 150 нагнетает воздух по стрелке H в емкость 120 . Воздух проходит через сосуд , 120, (по стрелке I), где азот избирательно адсорбируется. Газ, состоящий в основном из O 2 , выходит из сосуда 120 (по стрелке J) и по линии подачи O 2 125 . Регулирующий клапан 165 продувочного резервуара для регенерации 160 закрыт в начале этапа подачи, так что поток O 2 продолжается мимо соединения 162 и через линию подачи O 2 125 ( по стрелке К).Затем кислород проходит через обратный клапан продукта 145 и в технологический резервуар O 2 140 (по стрелке L). Кроме того, O 2 может протекать через обратный клапан компрессора 175 и через компрессор 170 для выпуска из ASU 110 (по стрелке M).

    Такая стадия подачи (как показано на фиг. 3) продолжается до тех пор, пока материал внутри сосуда , 120, имеет избыточную емкость для адсорбции азота.Когда этот адсорбционный материал внутри сосуда , 120, становится насыщенным азотом, ASU 110 необходимо подготовить для повторной загрузки адсорбционного материала внутри сосуда , 120, . Чтобы обнаружить, что такая подзарядка / восстановление материала внутри сосуда , 120, необходима, ASU , 110, может следовать схеме синхронизации или следить за клапанами потока газа, которые измеряют количество потока газа, или может включать датчик азота или другой датчик после сосуда , 120, , который показывает, что газ после сосуда , 120, указывает на то, что необходима подзарядка / восстановление материала внутри сосуда , 120, .

    Подготовка к извлечению материала из емкости 120 может происходить несколькими немного разными, но тесно связанными способами. В одном варианте такая подготовка начинается с открытия регулирующего клапана 165 (или клапана 167 ). Внутреннее пространство резервуара для восстановления давления 160 предпочтительно имеет давление ниже атмосферного, так что газ, состоящий в основном из кислорода (но, возможно, с некоторым присутствием азота), быстро течет в резервуар для восстановления продувки 160 через регулирующий клапан 165 .

    Когда бак регенерации продувки 160 заполнен, или когда бак регенерации продувки 160 достигает уровня заполнения, который достаточно высок, чтобы удовлетворять его целям восстановления продувки для сосуда 120 , регулирующий клапан 165 закрыт. Резервуар для продувки 160 , таким образом, содержит и удерживает заряд в основном O 2 (но обычно с некоторым количеством N 2 и другими загрязнениями) в качестве продувочного заряда, который может иметь давление, близкое к атмосферному, или, возможно, выше атмосферного. если давление за сосудом 120 выше атмосферного.

    Реверсивный нагнетатель 150 получает указание на реверс, чтобы воздух больше не поступал в сосуд 120 , но нагнетатель 150 реверсирует, и газы начинают вытягиваться из сосуда 120 через реверсивный нагнетатель 150 и обратно на всасывающий 130 . Точный момент начала реверсирования реверсивного нагнетателя 150 может быть до закрытия регулирующего клапана 165 , связанного с продувочным резервуаром для регенерации 160 , или может быть одновременно с закрытием регулирующего клапана , 165, , или может быть немного после закрытия регулирующего клапана 165 .Реверсивному нагнетателю , 150, обычно требуется некоторое время, чтобы перестать двигаться в прямом направлении, а затем начать движение в обратном направлении. Это замедление до нулевой скорости и ускорение в обратном направлении также определяют период времени, в течение которого регулирующий клапан 165, закрывается или непосредственно перед или сразу после закрытия регулирующего клапана 165, .

    Реверсивный вентилятор 150 затем работает в обратном направлении, создавая вакуум в емкости адсорбера 120 и на участках линии подачи O 2 125 между емкостью адсорбера 120 и обратным клапаном продукта 145 или другой клапан на линии подачи O 2 125 , который сопротивляется вытяжке вакуума в линии подачи O 2 125 .Таким образом, давление снижается в линии подачи O 2 125 и емкости адсорбера 120 . Поток газа через сосуд , 120, происходит по стрелке R на фиг. 5. По мере снижения давления внутри емкости адсорбера способность материала внутри емкости 120 удерживать N 2 уменьшается. Таким образом, N 2 высвобождается из материала адсорбера и течет по стрелке S (фиг.5) через реверсивный вентилятор 150 и выходит из продувочного порта 134 всасывающего отверстия 130 (по стрелке T на фиг. .5). После достаточного количества времени и достижения достаточно низкого давления внутри емкости 120 для удовлетворительного восстановления материала внутри емкости 120 , ASU 110 затем проходит подготовку для реверсирования реверсивного вентилятора 150 и возвращение ASU , 110, обратно в режим подачи (фиг. 3). Эта подготовка обычно первоначально включает открытие регулирующего клапана 165 (или клапана 167 ), связанного с резервуаром для продувки 160 .Таким образом, в основном хранившийся в нем газ O 2 (с некоторым количеством N 2 ) выпускается через регулирующий клапан 165 в линию подачи O 2 125 (или непосредственно в емкость 120 через клапан 167 фиг.2).

    Эта продувка в основном O 2 с другими газами в сосуд низкого давления 120 позволяет быстро восстановить давление внутри сосуда 120 , а также для продувочного газа низкого качества, который содержит некоторое количество N 2 и другие загрязняющие газы в нем, чтобы снова контактировать с адсорбирующим материалом внутри сосуда , 120, для удаления из него N 2 и других загрязняющих веществ.Такой продувочный поток обычно обозначен стрелкой P, а также стрелкой Q для возврата обратно в емкость адсорбера , 120, (фиг. 5).

    Таким образом, емкость 120 полностью подготовлена ​​к возврату на стадию подачи. Реверсивный вентилятор , 150, затем может быть реверсирован, чтобы снова направить воздушный поток (по стрелке H на фиг. 3) из впускного отверстия , 130, (по стрелке G) и через сосуд , 120, (по стрелке I). Регулирующий клапан 165 с баком регенерации продувки 160 может быть закрыт непосредственно перед реверсированием реверсивного нагнетателя 150 , в то же время, когда реверсивный нагнетатель 150 реверсирует, или вскоре после реверсивного нагнетателя 150 реверсирует.

    Различные факторы, такие как объем газа, который может находиться в различных линиях, примыкающих к продувочному резервуару для регенерации 160 , и необходимость оптимизации ASU 110 для обеспечения чистоты O 2 , энергоэффективности или производительности , могут быть учтены при точном определении того, когда регулирующий клапан 165 (или 167 ) должен быть возвращен в его закрытое состояние. Подобная оптимизация может происходить при определении того, когда следует сначала открыть регулирующий клапан 165, , а также когда сначала закрыть регулирующий клапан 165, .Регулирующий клапан , 165, повторно закрывается, чтобы поддерживать в нем вакуум, чтобы сделать резервуар для продувки 160 наиболее эффективным, когда он снова используется в следующей итерации цикла, выполняемого ASU 110 .

    Что касается фиг. 5, детали системы , 210, , отслеживающей нагрузку, раскрыты в предпочтительном варианте осуществления, который позволяет блоку разделения воздуха , 110, или аналогичным блокам разделения воздуха на основе адсорбции (например, системе 10 на фиг.1) должны контролироваться для поддержания эффективной и надежной работы даже при переменном потреблении O 2 , например, для обеспечения коэффициента диапазона изменения в пятьдесят процентов, семьдесят пять процентов или более. Система отслеживания нагрузки , 210, включает в себя контроллер , 220, , который соединен, по меньшей мере, с одним датчиком давления 230 , расположенным в зоне хранения O 2 после адсорбционного слоя, изображенного одиночным сосудом адсорбера 120 . Наиболее предпочтительно, второй датчик давления , 240, также предусмотрен ниже по потоку в области хранения O 2 и ниже по потоку от емкости 120 адсорбера.

    Эта область хранения O 2 270 , как правило, может рассматриваться как включающая O 2 потоковых линий после емкости адсорбера 120 , любой продувочный резервуар для регенерации 160 , технологический резервуар O 2 140 или другой буферный резервуар, компрессор 170 и различные линии обработки O 2 между ними и после них. Второй датчик давления 240 предпочтительно расположен после компрессора 170 и вдоль производственной линии 244 , по которой O 2 выводится из воздухоразделительной установки 110 .

    Первый датчик давления 230 включает канал данных 232 , который передает данные датчика давления в контроллер 220 . Второй датчик давления , 240, включает в себя канал данных , 242, , по которому данные второго датчика давления поступают от второго датчика давления , 240, в контроллер , 220, . Контроллер , 220, выдает управляющие сигналы, включая сигнал управления вентилятором 250 и сигнал управления компрессором 260 .В то время как в простейших формах этого изобретения единственный датчик давления где-нибудь в хранилище O 2 мог бы быть подан на контроллер 220 , и один сигнал управления, такой как сигнал управления вентилятором 250 , мог бы использоваться, наиболее предпочтительно контроллер 220 принимает, по крайней мере, два сигнала датчика давления в двух отдельных местах в хранилище O 2 270 после адсорбционного резервуара 120 и подает два отдельных сигнала управления 250 , 260 для управления скорости потока в блоке разделения воздуха с реверсивным вентилятором, например в блоке разделения воздуха SBRB VSA 110 .

    Что касается фиг. 6 показаны примерные подробности измеренного давления в двух местах расположения датчиков , 230, , , 240, вместе с сигналами управления уровнем мощности, генерируемыми контроллером , 220, в ответ. ИНЖИР. 6 — график зависимости потребляемой мощности и измеренного давления от времени. Потребляемая мощность — это фактически мощность, потребляемая реверсивным вентилятором, а также мощность, потребляемая компрессором 170 . Хотя эти элементы имеют существенно различающуюся потребляемую мощность, потребляемая мощность изображается как отношение «используемой мощности» к «полной мощности».«Таким образом, значения потребляемой мощности похожи друг на друга. Например, реверсивный вентилятор может иметь полную потребляемую мощность в десять киловатт. Когда вентилятор работает на семь киловатт, значение 0,7 будет показано на графике фиг. 6. На том же графике, если компрессор имеет полную мощность в один киловатт и в настоящее время работает на семисотах ватт, он также будет отображать потребляемую мощность 0,7 на графике фиг. 6.

    Аналогичным образом, данные о давлении, представленные на общем графике, представлены не с точки зрения фактического измеренного давления, а с точки зрения «целевого давления», также называемого уставкой для типичного давления, которое должно быть измерено в первую очередь. и вторые локации.Эта уставка не является максимально допустимым давлением, а скорее оптимальным давлением или некоторым другим произвольным значением давления, при этом система способна выдерживать давление выше целевого давления или ниже целевого давления. В одном варианте осуществления вместо этого может использоваться приемлемый диапазон давлений, при этом заданная точка является средней точкой в ​​этом диапазоне или какой-либо другой точкой в ​​этом диапазоне. Опять же, первое и второе давления обычно отличаются друг от друга (хотя они могут быть похожими), но нормализованы относительно их уставок.Например, если первая уставка давления составляет 10 фунтов на квадратный дюйм, а измеренное давление составляет 7,5 фунтов на квадратный дюйм, на графике фиг. 6. Соответственно, если заданное значение давления во втором месте составляет 5 фунтов на квадратный дюйм, а фактическое измеренное давление составляет 3,75 фунта на квадратный дюйм, давление, нанесенное на график для второго местоположения, также будет на уровне «двадцати пяти процентов низкого».

    Изучение графика фиг. 6 показывает, как измеренное давление в первом и втором местах может несколько отличаться в конкретном случае.Значения давления, изображенные здесь, представляют собой давление в технологическом резервуаре 140 (или другом буферном резервуаре) и давление на выходе / подаче, например, в производственной линии 244 . Факторы, влияющие на давление в этих местах, включают потребность в O 2 . Поскольку давление на выходе / подачи находится ближе всего к источнику нагрузки O 2 , давление на выходе / подачи, вероятно, будет больше всего зависеть от потребности O 2 . Другие факторы, которые влияют на давление на выходе / подаче, включают текущий расход O 2 , подаваемого из компрессора, и до некоторой степени то, работает ли блок разделения воздуха SBRB VSA , 110, в настоящее время в режиме подачи или в режиме подачи. режим восстановления, и заполненность технологического резервуара 140 .Давление в технологическом резервуаре 140 во втором месте в некоторой степени зависит от потребности O 2 , но поскольку оно находится ближе к резервуару адсорбера 120 и реверсивному нагнетателю 150 , он более чувствителен к тому, блок , 110, разделения воздуха в настоящее время находится в режиме подачи, в режиме восстановления, в режиме продувки или в некотором переходе между ними.

    Для обеспечения надежной работы сигнал управления мощностью нагнетателя, действующий в ответ на давление технологического резервуара, и сигнал управления мощностью компрессора, действующий в ответ на давление на выходе / подачи, представляют собой два отдельных контура управления, имеющих разные временные интервалы.Временные интервалы — это время, прошедшее между тем, когда контур управления отправляет новый сигнал нагнетателю или компрессору об изменении энергопотребления. В примере, изображенном на фиг. 6, регулировка мощности компрессора имеет постоянную времени порядка одной секунды, в то время как сигнал управления мощностью нагнетателя имеет постоянную времени порядка одной минуты. На графике фиг. 6, уровень мощности вентилятора, таким образом, регулируется каждую минуту, но в остальном поддерживает относительно постоянное энергопотребление. Напротив, мощность компрессора, по-видимому, изменяется непрерывно, примерно раз в секунду.

    Когда постоянная времени обозначается как приблизительно одна секунда или приблизительно одна минута, предполагается, что такое приблизительное значение может быть в пять раз больше или меньше этих значений. Например, что касается постоянной времени, равной приблизительно одной секунде, предполагается диапазон от 0,2 секунды до пяти секунд. Для постоянной времени, равной приблизительно одной минуте, предполагается диапазон от 0,2 до пяти минут.

    Сохранение этих постоянных времени отдельно друг от друга дает множество преимуществ.Во-первых, чрезмерная чрезмерная реакция реверсивного нагнетателя , 150, для определения потребности может вызвать чрезмерную реакцию VSA ASU 110 и слишком быстрое замедление процесса разделения и привести к потере чистоты O 2 . Если постоянные времени слишком малы, возможность быстрого падения спроса может привести к тому, что O 2 необходимо будет высвободить из порта избыточного давления, прежде чем система 210 , следующая за нагрузкой, сможет эффективно отреагировать и снизить скорость производства.Кроме того, поддержание одинаковых постоянных времени имеет тенденцию к тому, что нагнетатель следует за компрессором, а не за фактическим потреблением. Таким образом, увеличивается вероятность нестабильности в системе управления. Такая нестабильность может потребовать многократных изменений в потребляемой мощности, которые не являются необходимыми, или для того, чтобы система управления полностью вышла из строя и снова переключилась на схему аварийного отключения или другие схемы, которые потенциально могут отключить ASU , 110, .

    Наиболее предпочтительно, двигатели, приводящие в действие компрессор 170 и вентилятор 150 , являются приводами переменной частоты.Такие приводные двигатели могут легко регулировать потребляемую мощность, и соответствующие скорости потока также могут быть легко отрегулированы, при этом эффективность может поддерживаться. Поскольку нагнетатель , 150, и компрессор , 170, предпочтительно являются устройствами для создания потока прямого вытеснения, приводные двигатели с частотно-регулируемым приводом могут просто изменять скорость вращения выходного вала и соответственно изменять скорость потока, в то время как эффективность сохраняется в значительной степени. . Например, уменьшение расхода на пятьдесят процентов сопровождается уменьшением потребляемой мощности на пятьдесят процентов.Таким образом, эффективная работа может поддерживаться даже тогда, когда для удовлетворения изменений спроса требуется коэффициент уменьшения на пятьдесят, семьдесят пять или более процентов. ИНЖИР. 7 изображает график зависимости потребляемой мощности от производства O 2 и иллюстрирует, как может происходить сокращение производства O 2 при точно соответствующем снижении потребления энергии при сохранении эффективности.

    Во многих установках снабжения O 2 желательно согласовать предложение O 2 с ожидаемым спросом.Кроме того, есть преимущества в использовании стандартизированных единиц, чем в том, что большое количество единиц разного размера сгруппированы вместе. В некоторых случаях это может привести к неоптимальной установке. Например, если объекту требуется шестьдесят тонн кислорода в день (TPD), и предусмотрены блоки разделения воздуха SBRB VSA, каждый из которых обеспечивает подачу сорока TPD в день, потребуется два блока разделения воздуха. Однако система могла бы производить больше, чем обычно требовалось.Хотя возможно, чтобы один из агрегатов работал неполный рабочий день или сконфигурировать агрегаты таким образом, чтобы они разделяли рабочий цикл и чередовали выключение, также полезно, если бы агрегаты могли следовать за нагрузкой и иметь коэффициент диапазона изменения, в то время как все еще сохраняя эффективность. Таким образом, с помощью этого изобретения потребность в 60 т / сутки может быть удовлетворена с помощью двух блоков по сорок т / д, при этом одна установка работает на полную мощность, а другая — с диапазоном диапазона изменения в пятьдесят процентов. Поскольку спрос колеблется в сторону увеличения и уменьшения, это отношение диапазона может аналогичным образом регулироваться в сторону увеличения и уменьшения в зависимости от нагрузки.В качестве альтернативы, каждый из блоков может быть сконфигурирован аналогичным образом, чтобы иметь высокий коэффициент диапазона изменения при сохранении эффективности, чтобы каждый из них мог работать примерно на семидесяти пяти процентах мощности при нормальном спросе и мог действовать вместе или поочередно. для удовлетворения изменений спроса с использованием раскрытого здесь изобретения.

    Это раскрытие предназначено для раскрытия предпочтительного варианта осуществления изобретения и наилучшего способа практического применения изобретения. Таким образом, описав изобретение таким образом, должно быть очевидно, что в предпочтительный вариант осуществления могут быть внесены различные различные модификации, не выходящие за рамки объема и сущности этого раскрытия.Когда структуры идентифицируются как средство для выполнения функции, идентификация предназначена для включения всех структур, которые могут выполнять указанную функцию.

    Патент США на разделение азота и кислорода с использованием вакуумно-поворотной адсорбции Патент (Патент № 8,496,738, выданный 30 июля 2013 г.)

    ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ЗАЯВКИ

    Эта заявка испрашивает льготы в соответствии с разделом 35 Свода законов США §119 (e) предварительной заявки США № 61/336 923, поданной января.27, 2010.

    ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

    Следующее изобретение относится к адсорбционным системам при переменном давлении и колебании вакуума для разделения смешанных газов, таких как воздух, друг от друга. Более конкретно, это изобретение относится к системам адсорбции с переменным давлением и адсорбционным системам с переменным давлением, в которых используется адсорбционная среда, которая преимущественно адсорбирует азот, и с системой, сконфигурированной для сбора азота, а также, необязательно, для сбора кислорода.

    ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

    Когда газы объединяются, они почти всегда демонстрируют по существу однородное распределение в ограниченном пространстве.Даже неограниченные пространства, такие как атмосфера, содержат практически однородную смесь газов. Часто желательно, чтобы газы собирались в чистом или практически чистом виде. Один из способов сбора таких газов — отделить их от гомогенной смеси газов, в которой один желаемый газ смешивается с другими газами. Например, часто желательно концентрировать кислород до практически чистой формы путем отделения кислорода от воздуха.

    Воздух в атмосфере представляет собой практически однородную смесь примерно 79% азота, 20% кислорода и 1% аргона.Воздух также содержит водяной пар в разной степени в зависимости от влажности воздуха. Воздух также включает долю диоксида углерода и следовые количества других газов, таких как водород, гелий, другие благородные газы и небольшие следовые количества газообразных соединений.

    Один из известных способов отделения кислорода от воздуха (или отделения других желаемых газов от газовой смеси) заключается в использовании преимуществ различных точек конденсации для разных газов, в которых газы конденсируются в жидкость.Такое «сжижение» особенно эффективно, когда газы в газовой смеси имеют сильно различающиеся точки конденсации, и особенно когда по меньшей мере одна из точек конденсации находится около температуры окружающей среды. Например, конденсатор для конденсации водяного пара из воздуха эффективно работает, часто с небольшой потребляемой мощностью или без нее, для удаления больших порций газообразной воды (то есть пара или водяного пара) из воздуха.

    Однако, когда разделяемые газы имеют близкие температуры конденсации или температуры конденсации значительно ниже, чем в условиях окружающей среды, для эффективного разделения газов требуются значительная мощность и потенциально сложное оборудование.Когда нужно отделить кислород от воздуха, возникают такие трудности. Кислород и азот имеют очень похожие температуры конденсации, и эти температуры конденсации значительно ниже, чем в условиях окружающей среды (например, -320 ° F для азота и -297 ° F для кислорода). Таким образом, сжижение для эффективного отделения кислорода от воздуха требует значительных затрат энергии. и сложное оборудование, делающее такое сжижение во многих случаях нежелательным.

    Другой широко используемый метод разделения воздуха (особенно когда желаемым продуктом является азот) — это мембранная технология.Мембранная технология также может использоваться для концентрирования кислорода, но обычно используется только тогда, когда желаемым продуктом является азот, потому что трудно получить диапазон чистоты, обычно требуемый для кислорода, с использованием мембранной технологии. В большинстве случаев, когда используется мембранная технология, аргоновый компонент воздуха остается с азотом, тогда как углекислый газ и вода остаются с кислородом.

    Другой метод отделения газов от газовой смеси заключается в использовании уникальных свойств или определенных материалов, которые предпочтительно адсорбируют один газ по сравнению с другим.Например, известно использование молекулярного сита в качестве адсорбента, который предпочтительно адсорбирует азот, а не кислород. Когда воздух проходит через слой такого адсорбирующего материала, азот адсорбируется на поверхности адсорбирующего материала. Остальные части воздуха практически полностью состоят из кислорода. Если давление в слое будет колебаться, это обеспечит периоды десорбции, чтобы повторить процесс. Такой адсорбирующий материал также адсорбирует диоксид углерода и водяной пар. Хотя аргон обычно не адсорбируется и поэтому остается с кислородом, кислород часто можно эффективно использовать, даже когда аргон из исходной газовой смеси воздух все еще присутствует.

    Такие адсорбционные системы с переменным давлением можно разделить на два основных типа, включая адсорбцию с переменным давлением (PSA) и адсорбцию с переменным давлением (VSA). Основное различие между PSA и VSA заключается в давлении, при котором материал адсорбера десорбирует газообразные молекулы или соединения, которые ранее адсорбировались, для обновления материала адсорбера. При использовании PSA адсорбция происходит при давлении выше атмосферного, а десорбция происходит при более низком давлении, обычно при атмосферном давлении или близком к нему.При использовании VSA адсорбция происходит при атмосферном давлении или выше, а десорбция происходит при давлении ниже атмосферного, по крайней мере, в частичном вакууме.

    Системы VSA предшествующего уровня техники, известные для коммерческого использования, представлены системами, такими как системы, предоставляемые Praxair, Air Products Company, Pacific Consolidated Industries и другими. Примерная система описана в патенте США No. № 4 194 890, McCombs. В таких системах обычно предусмотрены один или несколько адсорбционных слоев. Часто используются две кровати. В системе с двумя слоями один слой адсорбирует азот и другие нежелательные газы, а другой находится в процессе десорбции (регенерации)

    Простейшим примером современного уровня техники является система VSA с одним слоем.В этих системах с односпальной кроватью вентилятор вращается в одном направлении. Воздух в постель подается с напорной стороны воздуходувки. Когда слой насыщается азотом, затем срабатывают клапаны, чтобы изменить входное отверстие слоя с выходной стороны воздуходувки на входную сторону воздуходувки. Таким образом, тот же вентилятор загружает слой технологическим воздухом и создает вакуум для десорбции слоя.

    В системах с переменным давлением (PSA и VSA) обычно включается буферный резервуар, чтобы обеспечить постоянную подачу кислорода.В большинстве случаев между нагнетателем и адсорбционным слоем используется теплообменник (или другой метод охлаждения газов) для отвода части тепла, генерируемого нагнетателем. Почти всегда для доставки кислорода используется процесс PSA или VSA. Это изобретение описывает адаптацию процесса качания давления для получения азота.

    СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

    В этом изобретении предусмотрена система адсорбции с переменным вакуумом (или необязательно с возможностью модификации для работы в качестве системы адсорбции с переменным давлением) для сбора азота и, возможно, также кислорода из воздуха (или сбора, по меньшей мере, одного другого составляющий газ из газовой смеси).Базовая система включает впускное отверстие для воздуха из окружающей среды или другого источника. Этот вход соединен с элементом сжатия газа, предпочтительно в виде реверсивного нагнетателя. На стороне нагнетателя, противоположной входному отверстию, предусмотрена камера. На стороне камеры, противоположной воздуходувке, предусмотрена вытяжка. Выпускной клапан предпочтительно предусмотрен между камерой и выпускным отверстием. На стороне нагнетателя, противоположной камере, предусмотрена зона для сбора азота, и предоставляется разветвление, которое можно избирательно открывать вместе с закрытием впускного отверстия, так что при реверсировании нагнетателя азот, адсорбированный внутри камеры, втягивается в азот. регион сбора.

    Камера сконфигурирована так, чтобы содержать материал молекулярного сита, обычно в форме шариков из среды, которая избирательно адсорбирует азот, предпочтительно, чем кислород. Таким образом, когда нагнетатель нагнетает воздух из впускного отверстия в камеру, азот адсорбируется внутри камеры, и компоненты, не являющиеся азотом, имеют тенденцию предпочтительно выбрасываться из выхлопных газов через выпускной клапан. По прошествии периода времени, совпадающего с периодом насыщения среды внутри камеры азотом, вентилятор реверсируется.Выпускной клапан закрывается, так что в камере создается разрежение.

    Когда давление падает, среда внутри камеры высвобождает азот. Затем этот азот проходит через воздуходувку в обратном направлении, как правило, к впускному отверстию. Впускной клапан сконфигурирован и управляется таким образом, чтобы он предпочтительно был первоначально открыт после того, как нагнетатель реверсирует, так что воздух между камерой и впускным отверстием может выталкиваться обратно из впускного отверстия. После того, как эта продувка произведена, впускной клапан закрывается, и соединение облегчает отвод в зону сбора азота.

    Это соединение и соответствующая функция отвода могут быть обеспечены путем настройки впускного клапана как трехходового клапана, который одновременно открывает путь к зоне сбора азота, когда впускное отверстие закрыто, или могут быть предусмотрены два отдельных клапана, которые заставляют открываться и близко друг к другу. В оптимальном случае выпускной клапан открывается на короткое время, чтобы очистить камеру от азота, прежде чем вентилятор будет реверсирован, чтобы повторить цикл, выполняемый системой во второй раз. Предусмотрено устройство управления для управления клапанами и направлением работы нагнетателя для выполнения функции сбора азота.

    В более сложном варианте изобретения кислород или другой второй составляющий газ также может собираться. В частности, описанная выше система дополнительно модифицирована и включает в себя зону сбора кислорода на стороне камеры, противоположной воздуходувке. Предпочтительно выпускное отверстие для кислорода предусмотрено отдельно от выпуска, а трехходовой клапан расположен после обратного клапана на стороне камеры, противоположной воздуходувке. Этот трехходовой клапан может выборочно выпускать газ, состоящий в основном из кислорода, из камеры и от вентилятора либо в выхлоп, либо в область сбора кислорода.

    В обычном рабочем режиме этот трехходовой клапан изначально был бы ориентирован на выхлопные газы внутри системы. После того, как система проработает достаточно, чтобы удалить все оставшиеся газы внутри системы и так, что газ, состоящий из практически чистого кислорода (обычно также с некоторым количеством аргона в нем), выходит из камеры, трехходовой клапан можно настроить для отвода газа. покидая камеру, чтобы перейти в кислородный баллон или другую зону сбора. Таким образом, кислород собирается в кислородном резервуаре, в то время как азот одновременно адсорбируется внутри камеры.

    Затем нагнетатель реверсируется и обратный клапан закрывается, задерживая кислород в кислородном баллоне. В камере создается вакуум, и азот десорбируется и доставляется в зону сбора азота обратно через воздуходувку, как подробно описано выше. Перед реверсированием воздуходувки можно открыть отдельную продувочную линию и продувочный клапан, чтобы позволить кислороду пройти от источника кислорода в камеру. Затем вентилятор можно реверсировать, чтобы снова завершить цикл. В такой системе с практически таким же энергопотреблением, что и в системе азота, впервые описанной выше, и азот, и кислород могут собираться одновременно.

    Хотя это основное описание изобретения представлено в контексте системы, которая разделяет воздух на азот и кислород, другие смеси отдельных газов могут быть подобным образом разделены путем выбора различных адсорбционных сред и регулирования продолжительности цикла. Другие параметры системы могут включать теплообменники для отвода тепла сжатия, связанного с работой воздуходувки, а также действовать как конденсаторы для удаления водяного пара. Конденсаторы и другие фильтры также могут быть предусмотрены рядом с впускным отверстием, чтобы в систему мог поступать воздух, который более сухой, чем окружающий воздух, и воздух, который в противном случае менее загрязнен нежелательными компонентами, вводился в систему.Глушители также могут быть предусмотрены рядом с различными входами и выходами из системы для уменьшения шума, связанного с работой системы.

    ОБЪЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

    Соответственно, основной задачей настоящего изобретения является создание системы для отделения азота и кислорода от воздуха.

    Другой целью настоящего изобретения является отделение газов от газовой смеси для получения, по меньшей мере, одного по существу чистого составляющего газа.

    Другой целью настоящего изобретения является создание относительно недорогой системы и способа разделения воздуха для подачи азота и, возможно, также кислорода.

    Другой целью настоящего изобретения является создание системы разделения газов, которая может производить, по меньшей мере, два отдельных собранных составляющих газа с количеством энергии, необходимой, аналогичной количеству энергии, связанной со сбором только одного газа, так что используется меньше энергии. для количества собранного составляющего газа.

    Другой целью настоящего изобретения является создание системы разделения газов, которая имеет минимум движущихся частей, чтобы обеспечить прочную и надежную систему разделения газов.

    Другие дополнительные цели настоящего изобретения станут очевидными при внимательном чтении прилагаемых чертежей, формулы изобретения и подробного описания изобретения.

    КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

    РИС. 1 представляет собой схему первого варианта осуществления этого изобретения, в котором собирают один составляющий газ, такой как азот, из газовой смеси, такой как воздух.

    РИС. 2 представляет собой схему второго варианта осуществления системы, которая сконфигурирована для сбора двух составляющих газов, таких как азот и кислород, из газовой смеси, такой как воздух.

    РИС. 3 — деталь газокомпрессионного элемента согласно первому варианту осуществления.

    РИС. 4 — схематическое изображение альтернативного расположения нагнетателя в системе согласно настоящему изобретению.

    РИС. 5 — схематическое изображение второго альтернативного расположения нагнетателя в системе согласно настоящему изобретению.

    ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

    Ссылаясь на чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции представляют одинаковые части на различных чертежах, ссылочная позиция 10 (ФИГ.1) относится к варианту осуществления системы отделения азота сепаратора газовой смеси по настоящему изобретению. В этом первом примерном варианте осуществления система вводит воздух во входное отверстие 20 и хранит азот в буферном резервуаре , 90, в качестве одной из форм области сбора азота, которую затем можно выпускать по желанию для полезного использования.

    По существу и со ссылкой на фиг. 1 основные детали этого изобретения проиллюстрированы в контексте этого первого варианта осуществления.Система 10 включает вход 20 для воздуха, поступающего в систему 10 . Впускной патрубок 20, соединен с воздуходувкой или другим элементом сжатия газа. По крайней мере, один клапан расположен между впускным отверстием 20 и нагнетателем 40 . В этом варианте осуществления впускной клапан 24 и подающий клапан 34 расположены на впускной стороне 20 нагнетателя 40 . Теплообменник 50 факультативно предусмотрен на стороне нагнетателя 40 напротив входа 20 .

    Камера 60 также предусмотрена на стороне нагнетателя 40 напротив входа 20 . Эта камера 60 сконфигурирована для поддержки среды, которая избирательно адсорбирует азот. Обратный клапан 70 или другой клапан предусмотрен на стороне камеры 60 напротив нагнетателя 40 и рядом с выпускным отверстием 80 . Буферный резервуар , 90, предусмотрен после подающего клапана 34 для сбора в нем азота, обычно как часть системы подачи азота.

    Во втором варианте осуществления, показанном на фиг. 2, система отделения азота и кислорода , 110, снабжена элементами, аналогичными элементам системы 10 на фиг. 1. В частности, вход , 120, предусмотрен перед нагнетателем 140 с по меньшей мере одним клапаном (в этом варианте осуществления предусмотрен как впускной трехходовой клапан 130 ), расположенным между впускным отверстием , 120, и нагнетателем. 140 . Теплообменники 150 опционально предусмотрены с обеих сторон нагнетателя 140 .Камера 160 расположена на стороне нагнетателя 140 напротив входа 120 . Обратный клапан 170 предусмотрен на стороне камеры 160 напротив нагнетателя 140 . Выпускной трехходовой клапан 190 расположен после обратного клапана 170 , который ведет как к выпускному отверстию 180 , так и к буферному резервуару для кислорода 200 . С помощью этой системы отделения азота и кислорода 110 кислород и азот одновременно отделяются друг от друга и собираются в буферном резервуаре для кислорода 200 или в буферном резервуаре для азота 210 .

    Более конкретно и со ссылкой на фиг. 1 описаны конкретные детали первого варианта осуществления этого изобретения, изображающие систему отделения азота 10 . Хотя эта система 10 проиллюстрирована примерной конфигурацией, в которой газовая смесь в виде воздуха разделяется, чтобы позволить собирать азот, другие исходные газовые смеси могут быть разделены, и газы, отличные от азота, могут быть целевыми компонентами, которые необходимо избирательно собирать путем предоставления отдельной исходной газовой смеси и использования соответствующей составляющей адсорбционной среды внутри камеры 60 для сбора желаемого составляющего газа.Целевая смесь также может быть смесью более чем одного газа, но меньше, чем все газы в воздухе или другой исходной газовой смеси.

    В этой системе 10 впускное отверстие 20 предусмотрено рядом с источником обрабатываемого воздуха. Этим источником воздуха может быть окружающий воздух, окружающий систему 10 , или может быть некоторый замкнутый источник воздуха или какая-либо другая газовая смесь, как минимум, содержащая азот, так что система в этом проиллюстрированном варианте осуществления может эффективно отделять азот от этого газа. смесь.На фиг. 1 впускной клапан 24 изображен рядом с впускным отверстием 20 . Такой впускной клапан 24 может быть предусмотрен отдельно от подающего клапана 34 или может быть использован одиночный трехходовой впускной клапан (см. Фиг.2, изображающую впускной трехходовой клапан , 130, ), который будет расположен в тройник после входа 20 и между входом 20 и нагнетателем 40 .

    Этот впускной клапан 24 или соответствующее устройство управления потоком предпочтительно относится к типу клапана, который имеет в основном два положения, включая открытое положение и закрытое положение.Обычно эти положения могут быть выбраны с помощью электрического сигнала, например, с помощью соленоида.

    Контроллер 100 предпочтительно предусмотрен для подачи управляющего электрического сигнала в подходящее время, чтобы заставить впускной клапан 24 открываться или закрываться в соответствии с желаемой операцией для системы 10 . Тройник , 26, или другое соединение предпочтительно предусмотрено после впускного клапана 24 .Если после впускного отверстия 20 используется трехходовой клапан, этот трехходовой клапан обычно располагается в месте расположения тройника 26 или другого соединения, так что тройник 26 или другое соединение может быть объединено. внутри такого трехходового клапана. Этот тройник , 26, или другое соединение имеет два отдельных прохода, один из которых ведет к нагнетателю 40 или другому элементу сжатия газа, а другой — к буферной емкости , 90, или другой области сбора азота.Подающий клапан 34 предпочтительно расположен между тройником 26 и буферным резервуаром 90 , если питающий клапан 34 не интегрирован в трехклапанный вместе с впускным клапаном 24 .

    Соединение впускного отверстия 20 с клапанами, тройниками и другими элементами в системе 10 , а также соединение других элементов в системе 10 друг с другом обычно обеспечивается трубчатыми каналами, выполненными из материалов, которые обычно совместимы с обрабатываемыми газами.Размер этих трубопроводов выбирается в соответствии с массовыми расходами, связанными с конкретной конструкцией, на основе системы 10 настоящего изобретения. Эти трубопроводы предпочтительно по существу закрыты, так что утечка в систему и из нее ограничена определением входов, выхлопов и выходов, специально предусмотренных для ввода или вывода газов из системы 10 .

    Воздуходувка 40 соединена с тройником 26 для обеспечения прохождения газа между ними.Воздуходувка 40 является предпочтительной формой элемента сжатия газа. Этот нагнетатель 40 или другой элемент сжатия газа имеет сторону низкого давления и сторону высокого давления, и эти стороны низкого и высокого давления являются двусторонними. Одна из конфигураций воздуходувки представляет собой поршневой насос прямого вытеснения с лопастным рабочим колесом шестеренчатого типа. Как показано на фиг. 3, ведущая шестерня 42 и ведомая шестерня 44 вращаются внутри корпуса 45 с зубьями 46 шестерни в зацеплении, чтобы пропустить через них воздух.В наиболее предпочтительной форме изобретения нагнетатель 40, выполнен в виде реверсивного нагнетателя. В одном варианте осуществления вентилятор приводится в действие (через ведущую шестерню , 42, на фиг. 3) трехфазным двигателем, и путем смены полюсов трехфазного двигателя элементы внутри вентилятора , 40, могут перемещаться в противоположном направлении. направления, меняя местами стороны высокого и низкого давления нагнетателя и заставляя газ двигаться в противоположном направлении через нагнетатель 40 .

    Можно использовать другие методики для изменения направления потока и сторон высокого и низкого давления нагнетателя 40 или других элементов сжатия газа. Например, элемент сжатия газа может быть сконфигурирован как компрессор, который всегда имеет одну и ту же сторону высокого и низкого давления, но с трубопроводами и клапанами, сконфигурированными для выборочного изменения того, какая сторона такого компрессора расположена ближе к камере 60 , а какая сторона такого компрессора B 3 на фиг.5 находится ближе ко входу 20 . См., Например, фиг. 5 с изображением нагнетателя 340 с управлением клапанами V 3 , V 4 , V 5 и V 6 для направления потока либо по стрелке J, либо в обратном направлении по стрелке K.

    В качестве другой альтернативы , показанный на фиг. 4 в качестве узла нагнетателя 240 , несколько нагнетателей B 1 , B 2 или другие элементы для сжатия газа предусмотрены параллельно друг другу, а клапаны V 1 , V 2 открываются и закрываются для изменения расхода воздуха от камеры 60 или от камеры 60 относительно нагнетателя 40 или другого элемента сжатия газа.Этот нагнетатель 40 или другой элемент сжатия газа соединен с контроллером 100 таким образом, чтобы контроллер мог заставить вентилятор 40 реверсировать, когда это необходимо, в соответствии с программой работы системы 10 .

    Дополнительный теплообменник 50 предусмотрен на стороне нагнетателя 40 напротив входа 20 . Этот теплообменник 50 может эффективно отводить тепло сжатия, связанное с нагнетателем 40 .Такой теплообменник 50 также может быть выполнен с возможностью, по меньшей мере, до некоторой степени конденсировать влагу из воздуха или других газов, проходящих через теплообменник 50 . Наиболее предпочтительно воздух сушат либо посредством работы теплообменника , 50, , либо с помощью других средств, так что камера 60 и содержащаяся в ней среда могут работать наиболее эффективно для адсорбции азота.

    Камера 60 расположена на стороне теплообменника 50 напротив нагнетателя 40 .Эта камера 60 представляет собой закрытый сосуд, который содержит среду молекулярного сита или другую среду, которая избирательно адсорбирует азот (или какой-либо другой целевой газ) над кислородом и другими составляющими воздуха (или другими газами, подлежащими разделению). Среда предпочтительно представлена ​​в виде сферических шариков, но может быть материалом других размеров и форм. В предпочтительном варианте камера 60 включает нижнюю камеру повышенного давления 62 рядом с теплообменником 50 , область молекулярного сита 64 и верхнюю камеру 66 на стороне камеры 60 , противоположной дну. пленум 62 .Вентиляционные камеры 62 , 66 способствуют равномерному распределению газов при их прохождении в камеру 60 и через нее. Если желательно, перегородки или другие элементы управления потоком могут быть включены в камеру , 60, , чтобы максимизировать эффективность содержащейся в ней среды, чтобы гарантировать контакт с составляющими газами, которые должны быть избирательно адсорбированы.

    Верхняя камера статического давления 66 расположена рядом с обратным клапаном 70 или другим выпускным клапаном, ведущим к выпускному отверстию 80 .Если обратный клапан 70 имеет форму клапана с неавтоматическим управлением, такой клапан будет связан с контроллером 100 для управления в соответствии с рабочей программой для системы 10 . Когда он сконфигурирован как обратный клапан 70 , такой обратный клапан 70 может автоматически закрываться, когда давление указывает на обратный поток, или может управляться так, чтобы действовать аналогично автоматическому обратному клапану, чувствительному к давлению.

    Работа системы 10 предпочтительно происходит следующим образом.Первоначально камера 60 загружена адсорбционной средой, которая избирательно адсорбирует азот по сравнению с другими составляющими воздуха. Затем включается нагнетатель 40 и заставляет его работать в направлении, в котором воздух поступает на впускное отверстие 20 , через нагнетатель 40 и через камеру 60 и выходит из выпускного отверстия 80 (по стрелке A РИСУНОК 1). На этой первой начальной стадии впускной клапан 24 открыт, позволяя воздуху проходить от впускного отверстия 20 к нагнетателю 40 .Этот первый этап работы системы 10 продолжается до тех пор, пока адсорбционная среда в камере 60 не будет насыщена азотом. Такое насыщение может быть обнаружено с помощью какого-либо детектора, такого как детектор азота после камеры 60 , или может быть предсказано или установлено экспериментально и коррелировано со временем, так что контроллер 100 просто отслеживает время работы ступени системы 10 .

    После того, как в камере произошло такое существенное насыщение 60 .Воздуходувка 40 перевернута. При реверсировании нагнетателя 40 давление в камере 60 начинает падать, и обратный клапан 70 автоматически закрывается. Если обратный клапан 70 вместо этого является регулирующим клапаном, контроллер 100 заставляет закрывать клапан, примыкающий к выпускному отверстию 80 . Таким образом, давление внутри камеры 60 снижается до давления ниже атмосферного, а давление ниже, чем существовало, когда азот адсорбировался средой внутри камеры 60 .Когда это давление падает, среда выделяет азот.

    Незадолго до того, как нагнетатель 40 будет реверсирован, предпочтительно, чтобы клапаны 24 , 34 были заряжены (или был заправлен эквивалентный трехходовой клапан), чтобы азот из буферного резервуара азота 90 подавался через вентилятор 40 в камеру 60 . Это очищает линию от воздуха. Затем, когда вентилятор 40 переключается, десорбированный азот и продувочный азот возвращаются в резервуар 90 .В одном варианте осуществления, когда нагнетатель 40 реверсируется, клапан 24 открывается, а клапан 34 закрывается (или регулируется эквивалентный трехходовой клапан) на короткий период продувки. Такой короткий период продувки позволяет удалить диоксид углерода и влагу, которые обычно десорбируются чаще всего, когда камера 60 впервые испытывает снижение давления, так что содержание диоксида углерода и влаги наиболее эффективно сводится к минимуму в буферном резервуаре для азота 90 .

    В качестве альтернативы этой продувке азотом после такого реверсирования нагнетателя 40 впускной клапан 24 может оставаться открытым, а подающий клапан 34 может оставаться закрытым, так что газ перемещается по стрелке B из камеры 60 , через нагнетатель 40 и выход на вход 20 . Такое реверсирование потока из впускного отверстия 20 происходит для удаления воздуха, а также углекислого газа и влаги в трубопроводах между камерой 60 и впускным отверстием 20 из системы.

    После завершения такой продувки (либо с использованием детекторного оборудования, либо путем измерения прогнозируемого количества времени, необходимого для такой продувки воздуха, углекислого газа и влаги) вентилятор 40 продолжает работать в обратном направлении, но впускной клапан 24 закрыт, а подающий клапан 34 открыт. Таким образом, поток продолжается по стрелке C в буферный резервуар 90 области сбора азота системы 10 под действием нагнетателя 40 во время фазы производства.Резервуар для азотного буфера , 90, продолжает собирать азот до тех пор, пока в камере 60 не будет достигнута желаемая доля азота, десорбированного из адсорбционной среды. Предпочтительно и для максимального удаления азота из камеры 60 и направления азота в буферный резервуар для азота 90 , клапан рядом с выпускным отверстием 80 может открываться на короткое время, в то время как нагнетатель 40 продолжает работать. работают в обратном направлении и позволяют кислороду или другим газам, прилегающим к выхлопу 80 , течь обратно в камеру 60 и продувать азот из камеры 60 в направлении буферного резервуара с азотом 90 .

    После завершения такой продувки камеры 60 такой обратный клапан 70 рядом с выпускным отверстием 80 может оставаться открытым, а нагнетатель 40 возвращается в исходное направление потока. Воздух снова втягивается во впускное отверстие 20 , и впускной клапан 24 снова открывается с повторно закрытым подающим клапаном 34 , так что поток происходит от впускного отверстия 20 через нагнетатель 40 и далее в камеру . 60 и через выхлоп 80 , чтобы повторить процесс.Таким образом, система 10 может работать до тех пор, пока требуется подача азота.

    Буферный резервуар 90 обеспечивает относительно стабильную подачу, даже если система 10 производит только азот для подачи азота периодически. Если желательна непрерывная подача азота, две или более системы 10 могут быть предусмотрены параллельно, каждая из которых соединена с общей подачей азота, которая в таком случае может быть по существу непрерывной подачей. Подающий клапан / выпускной клапан 92 предпочтительно предусмотрен после буферной емкости 90 .Такой клапан может быть клапаном с регулируемым давлением или другим дроссельным клапаном для выпуска азота только при необходимости и с расходом и / или давлением, желательными для оборудования, расположенного ниже по потоку, в котором используется азот. Хотя азот и воздух в первую очередь относятся к этому варианту осуществления, другие газы могут быть отделены от газовых смесей с соответствующим регулированием адсорбирующего материала внутри камеры 60 .

    Что касается фиг. 2 описаны детали второго варианта осуществления этого изобретения, в котором и азот, и кислород одновременно отделяются от воздуха (или одновременно собираются другие многочисленные составляющие газовой смеси).В этой системе разделения азота и кислорода , 110, многие части системы , 110, аналогичны системе 10 , подробно описанной выше, с отдельными деталями системы , 110, , подчеркнутыми здесь. В этом варианте осуществления впускной клапан , 120, показан как впускной трехходовой клапан , 130, , который одновременно выполняет функции как впускного клапана 24 , так и подающего клапана 34 варианта осуществления, показанного на фиг.1, а также включает в себя соединение, а не между двумя отдельными клапанами, как показано на фиг. 1. Глушитель 122 также показан рядом с впускным отверстием 120 для снижения шума. Несколько теплообменников 150 и глушитель 152 расположены вдоль линии, включая нагнетатель 140 между входом 120 и камерой 160 . Обратный клапан 170 предусмотрен на стороне камеры 160 напротив нагнетателя 140 .Контроллер 111 управляет направлением работы нагнетателя 140 , а также клапанами 130 , 190 и 204 . Также поставляется аналогичный буферный резервуар для азота 210 .

    Однозначно, вместо того, чтобы истощать кислород, как в первом варианте осуществления на фиг. 1, описанный выше, в этом варианте осуществления по фиг. 2 выхлоп через клапан 190 подается после обратного клапана 170 , который питает выхлоп 180 и буферный резервуар для кислорода 200 или другую зону сбора второго составляющего газа.Кислородный буферный резервуар 200 также питает подающий клапан 202 для удаления кислорода из системы 110 , а также продувочный клапан 204 и продувочную линию 206 , ведущую обратно в камеру 160 и перепускной обратный клапан 170 .

    Работа системы 110 на ФИГ. 2 происходит следующим образом. Первоначально впускной трехходовой клапан 130 сконфигурирован так, чтобы пропускать поток от впускного отверстия 120 к нагнетателю 140 .Воздуходувка , 140, сконфигурирована для втягивания воздуха во входное отверстие , 120, и в направлении нагнетателя , 140, и далее в камеру , 160, . Выпускной трехходовой клапан 190 сконфигурирован для направления газов, выходящих из камеры 160 , к выпускному отверстию 180 или другому выпускному отверстию. Таким образом, воздух сначала течет по стрелке D в камеру , 160, , а неазотные компоненты воздуха продолжают течь по стрелке D из выхлопной трубы 180 .Глушитель 182 опционально предусмотрен рядом с выхлопной трубой 180 для снижения шума.

    Такая конфигурация, включающая выпуск через выхлоп 180 , продолжается до тех пор, пока не будут удалены газообразные компоненты, не являющиеся кислородом, из частей системы 110 на стороне камеры 160 напротив нагнетателя 140 . Затем можно переключить выпускной трехходовой клапан , 190, , чтобы кислород, выпускаемый из камеры 160 , направлялся в буферный резервуар для кислорода , 200, или другую область сбора кислорода.Таким образом, кислород собирается в кислородном буферном резервуаре 200 , поскольку азот одновременно адсорбируется в камере 160 . Аргон также обычно собирается в кислородном буферном резервуаре 200 , но только в относительно небольших количествах. При желании кислород можно отводить из источника кислорода через подающий клапан , 202, . Стрелка E показывает эту фазу, когда кислород отводится из выпускного трехходового клапана 190 в буферный резервуар для кислорода 200 .

    Затем контроллер 111 заставляет нагнетатель 140 изменять направление, так что поток идет по стрелке F из камеры 160 через нагнетатель 140 к впускному трехходовому клапану 130 . Этот обратный поток вызывает закрытие обратного клапана , 170, и создание вакуума в камере , 160, . Как и в варианте по фиг. 1, перед таким реверсированием потока клапан , 130, регулируется так, чтобы азот из резервуара с азотом 210 очищал трубопроводы.После реверсирования потока клапан , 130, предпочтительно переключается дважды, так что продувка диоксида углерода и влаги может происходить из впускного отверстия , 120, . В качестве альтернативы, продувочный воздух из впускного отверстия 120 со стороны камеры 160 удаляется из впускного отверстия 120 , оставляя впускной трехходовой клапан 130 первоначально в его исходной конфигурации, так что выпуск воздуха между камерой 160 и вход 120 продувается по стрелке F.

    После завершения такой продувки впускной трехходовой клапан 130 переключается, чтобы позволить потоку проходить из камеры 160 через нагнетатель 140 , через трехходовой клапан 130 в азотный буфер резервуар 210 по стрелке G. После того, как желаемое количество азота было десорбировано из среды внутри камеры 160 (обычно максимально доступное количество), продувочный клапан 204 может быть необязательно открыт, чтобы кислород мог покинуть кислород буферный резервуар 200 и байпас обратного клапана 170 , чтобы вернуться в камеру 160 и удалить азот из камеры 160 и направить этот азот в буферный резервуар с азотом 210 .После такой продувки продувочный клапан 204 закрывается, и вентилятор 140 может быть возвращен в исходную конфигурацию, направляя воздух во входное отверстие 120 , через вентилятор 140 и в камеру 160 повторить процесс.

    При наличии буферных резервуаров, предпочтительно предусмотренных для кислорода 200 и азота 210 , азот и кислород могут подаваться по запросу из системы 110 . Если желательна непрерывная подача азота и кислорода или если желательно минимизировать или исключить резервуары 200 , 210 , несколько систем 110 могут работать параллельно, оставляя общий узел подачи азота и / или подачу кислорода. подсборка.Клапаны 202 , 212 могут быть дроссельными клапанами, которые открываются и закрываются на количество, необходимое для подачи желаемого количества азота и / или кислорода из системы 110 .

    Это раскрытие предназначено для раскрытия предпочтительного варианта осуществления изобретения и наилучшего способа практического применения изобретения. Таким образом, описав изобретение таким образом, должно быть очевидно, что в предпочтительный вариант осуществления могут быть внесены различные различные модификации без отклонения от объема и сущности раскрытия настоящего изобретения.Когда структуры идентифицируются как средство для выполнения функции, идентификация предназначена для включения всех структур, которые могут выполнять указанную функцию. Когда структуры по настоящему изобретению идентифицируются как связанные вместе, такой язык следует интерпретировать широко, чтобы включать в себя структуры, непосредственно связанные вместе или связанные вместе через промежуточные структуры. Такое соединение может быть постоянным или временным и либо жестким, либо таким образом, чтобы допускать поворот, скольжение или другое относительное движение, в то же время обеспечивая некоторую форму крепления, если специально не ограничено.

    Как азотные спринклерные системы борются с коррозией

    Переход на газообразный азот может продлить срок службы сухих спринклерных систем

    Сухие спринклерные системы могут обойти проблемы холодной погоды, которые влияют на трубы влажных спринклерных систем, но их большая вероятность ржаветь изнутри представляет собой отдельную проблему. Растущая тенденция к замене сжатого воздуха азотом в сухих спринклерах может стать ключом к остановке коррозии и значительному увеличению срока службы сухих труб.

    В этом выпуске нашей серии статей о сухих спринклерных системах мы исследуем, почему они более подвержены коррозии и как использование азота под давлением может предотвратить ее. Следите за новостями в будущих блогах о требованиях к испытаниям спринклерных систем.

    Вы хотите купить компоненты для спринклерной системы здания? QRFS предлагает широкий выбор головок для сухого дождевания, доступных по специальному заказу. Просто позвоните нам по телефону 888.361.6662 или по электронной почте [адрес электронной почты защищен] .

    Вы также можете просмотреть наш ассортимент из спринклерных манометров , клапанов , контрольных переключателей и других принадлежностей .

    Захваченная вода является источником коррозии спринклерных систем.

    На протяжении всего существования пожарных спринклеров коррозия была серьезной проблемой. Но хотя проблемы могут возникнуть во всех системах, в спринклерах с сухим спринклером потенциал коррозии резко возрастает, и повреждение может начаться сразу после установки системы. Это потому, что сжатый воздух, исторически используемый для заполнения сухих труб, делает их идеальной питательной средой для того, что в противопожарной индустрии называют «треугольником коррозии»: трех элементов — железа, воды и кислорода — которые должны присутствовать для электрохимической коррозии. происходить.

    При правильных температурах эти элементы могут также вызвать микробиологическую коррозию (MIC) в спринклерных трубах. Бактерии MIC воздействуют на металл, вызывая образование небольших узлов, называемых бугорками, образование ямок в трубах и ухудшение характеристик потока, если окалина или ржавчина закупоривают спринклеры и клапаны.

    Специально разработанные для объектов, подверженных воздействию очень низких температур, в сухих спринклерах используется сжатый воздух или азот, чтобы держать сухой клапан закрытым, блокируя попадание воды в неотапливаемые трубы и замерзание.Когда тепло от огня вызывает активацию одного или нескольких спринклеров, давление воздуха падает, и клапан открывается, выпуская воду в трубы и на огонь.

    Но даже несмотря на то, что сухие спринклерные трубы должны заполняться воздухом только в нормальных условиях эксплуатации, практически невозможно сохранить их полностью сухими. Смесь газов с воздухом способствует образованию конденсата внутри труб. Небольшое количество воды легко может попасть в ловушку во время ежегодного теста на поездку, требуемого NFPA 25: Стандарт для проверки, тестирования и обслуживания систем противопожарной защиты на водной основе , даже несмотря на то, что дренаж также требуется после теста.

    Издание NFPA 13 от 2019 года: Стандарт для установки спринклерных систем устанавливает особые рекомендации по правильной укладке труб спринклерных систем сухого типа — не менее ½ дюйма на 10 футов для ответвлений и не менее ¼ дюйма на 10 футов для например, магистральные линии в неохлаждаемых помещениях — чтобы предотвратить скопление воды внутри труб ( 16.10.3 ).

    Но когда некоторые неизбежно это делают, вода вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя оранжево-красную ржавчину, разъедающую металлические трубы, в конечном итоге создавая дыры размером с булавку или даже пенни.

    Коррозия может вызвать образование и накопление небольших узлов, называемых бугорками, которые ограничивают поток воды, когда разбрызгиватели открываются для тушения пожара. Источник: Пожарная служба

    Материал сухой трубы: черная сталь по сравнению с оцинкованной сталью

    В то время как NFPA 13 ( 16,3 ) допускает несколько вариантов спринклерных труб, включая медные и (в некоторых случаях) ХПВХ, спринклерные системы сухого типа обычно устанавливаются с оцинкованными или черными стальными трубами.

    Оцинкованная сталь, более дорогой вариант, имеет стены, покрытые цинком.Поскольку цинк более реакционноспособен, чем сталь, он предназначен для использования в качестве жертвенного материала, который создает защитный слой накипи и одновременно защищает находящуюся под ним трубу. Но концентрированное коррозионное воздействие вокруг небольших отверстий в цинке может на самом деле привести к тому, что оцинкованные трубы разрушатся быстрее, чем черная сталь. Исследования показывают, что утечки с точечными отверстиями могут образовываться в оцинкованной стали в течение двух лет после установки и разрывы в течение четырех лет, согласно Potter Corrosion Solutions .

    Бытовые сухие системы и системы, работающие в средах с небольшой опасностью, могут использовать преимущества трубопровода из хлорполивинилхлорида (ХПВХ), внесенного в список UL, от Tyco, у которого мало шансов на коррозию, но более прочные стальные трубы лучше подходят для требуемых больших спринклерных систем. для коммерческого использования.Из-за того, что ХПВХ может стать хрупким при низких температурах, он не подходит для многих коммерческих систем сушки. Серьезная угроза безопасности может возникнуть, если труба разорвется и внезапно высвободит энергию сжатого газа.

    Влияние коррозии на спринклеры сухого типа

    Поскольку крошечные отверстия, вызванные коррозией, вызывают потерю давления в сухих спринклерах, срабатывает воздушный компрессор системы. Но если воздух утекает быстрее, чем компрессор может удержать, система сработает, и вода потечет в трубы и через отверстия. — начинается как капля, которая в конечном итоге начнет хлестать по мере увеличения отверстий.

    NFPA 25, издание 2017 г., устанавливает требования к осмотрам на предмет точечной коррозии, которые описаны в наших предыдущих двух блогах:

    Руководство по сухим спринклерным системам: ежедневные, еженедельные и ежемесячные проверки

    Руководство по системам сухого дождевания: ежеквартальные, ежегодные и более длительные проверки

    Эти проверки направлены на выявление повреждений на самых ранних стадиях, прежде чем они приведут к дорогостоящему ремонту или повреждению имущества в результате утечки воды или, что еще хуже, потенциально катастрофическим потерям, если спринклер выйдет из строя во время пожара.Коррозия также может повлиять на гидравлику системы и снизить эффективность конструкции системы пожаротушения.

    Если вовремя обнаружена коррозия, можно отремонтировать или заменить части вышедшей из строя трубы. Но не только приводит к повторным затратам на техническое обслуживание, но и внимательно прочтите это.

    Отчет Potter Corrosion Solutions, продвигаемый NFPA, утверждает, что 73 процента спринклерных систем сухого типа имеют серьезные проблемы с коррозией после 12 лет.5 лет.

    Когда существует «треугольник коррозии», ржавчина может разъедать стальные спринклерные трубы и существенно влиять на их работу. Источник: Sprinkler Возраст

    Предотвращение коррозии в спринклерах сухого типа: раствор азота

    Новый стандарт появляется среди владельцев зданий и проектировщиков систем, стремящихся опережать коррозию спринклерных систем: замена подачи воздуха в спринклерных системах сухого типа на раствор азота.

    Азот — инертный газ, что означает, что он не подвергается химическим реакциям, приводящим к электрохимической коррозии.Когда 98% азота или больше используется для создания бескислородной атмосферы, окисления или ржавчины не происходит — продлевает срок службы сухих спринклерных труб в среднем в 5,3 раза независимо от наличия воды , по словам Поттера Исследования коррозионных решений.

    Поскольку сухие системы обычно служат от 10 до 15 лет, это означает, что удаление кислорода из труб и введение чистого азота теоретически может продлить срок службы спринклеров сухого типа примерно до 50-80 лет.

    Сведение к минимуму коррозии спринклерных труб также приводит к значительному увеличению затрат на долгосрочное обслуживание и замену в течение всего срока службы здания. Sprinkler Age сообщает, что генератор азота для спринклерной системы объемом от 250 до 500 галлонов требует предварительных затрат, которые в среднем составляют около 10 000 долларов.

    Средняя стоимость ремонта труб из-за коррозии составляет от 1500 до 2000 долларов, что может быстро превзойти затраты на переход на систему на основе азота, если коррозия является постоянной проблемой.Хотя наилучшие результаты обычно достигаются при заполнении новых систем азотом, продувка сжатым воздухом существующих систем и замена его азотом имеет большое значение для сохранения целостности спринклерных труб.

    NFPA 13 разрешает использовать воздух, азот или другие разрешенные газы в системах сухого спринклера, но раздел 5.1.5.2 рекомендует выбирать азот, когда водоснабжение и условия окружающей среды «способствуют необычным коррозионным свойствам.«Азот можно генерировать на месте или из контейнеров для хранения, размер которых обеспечивает надежную поставку, которая покрывает как минимум шесть месяцев ожидаемого использования для технического обслуживания ( A.8.2.6.8.1 ).

    NFPA 13 содержит следующие рекомендации по использованию азота в сухих системах:

    Из издания NFPA 13

    от 2019 г.

    8.2.6.8 Азот или другой разрешенный газ

    8.2.6.8.1 * Если используется азот или другой разрешенный газ, подача должна осуществляться из надежного источника.

    8.2.6.8.2 Если используется хранимый азот или другой разрешенный газ, газ должен подаваться через регулятор давления и соответствовать требованиям 8.2.6.6.

    8.2.6.8.3 На контейнерах для хранения газа должна быть предусмотрена сигнализация низкого давления для уведомления о необходимости повторного наполнения.

    8.2.6.8.4 * Если азот или другой разрешенный газ является единственным источником газа для создания давления в системе, он должен иметь емкость, способную восстанавливать нормальное давление газа в системе в течение 30 минут.

    8.2.6.8.5 Требования пункта 8.2.6.8.4 не должны применяться в охлаждаемых помещениях, в которых поддерживается температура ниже 5 ° F (-15 ° C), где нормальное давление воздуха в системе должно быть восстановлено в течение 60 минут.

    Слева: стальная труба после 20-месячного испытания в сжатом воздухе. Справа: стальная труба после 20-месячного испытания с 98-процентным азотом. Источник: Potter Corrosion Solutions

    Вот как работают спринклеры на основе азота

    Азотные спринклерные системы можно заполнять из резервуаров или баллонов со сжатым азотом, но обычно предпочтительнее использовать азотный генератор.Многие владельцы зданий беспокоятся о наличии резервуаров высокого давления на объекте, а также сопротивляются дополнительной головной боли, связанной с мониторингом уровней в резервуарах и планированием поставок от поставщика промышленного газа.

    Напротив, генераторы азота поддерживают уровень азота в спринклерной системе с меньшими текущими затратами, чем доставка азота. Два типа генераторов азота обычно используются для производства газообразного азота высокой чистоты на месте путем извлечения его из воздуха, который на 78 процентов состоит из газообразного азота: мембранные генераторы азота , генераторы азота и генераторы азота с переменной адсорбцией под давлением (PSA) .

    Мембранные генераторы азота используют присоединенный воздушный компрессор, который нагнетает воздух в генератор через специальную мембрану, состоящую из тысяч полых волокон, предназначенных для отделения чистого азота от кислорода и других газов. Стенки каждого волокна проницаемы для молекул газа, но одни проходят сквозь них легче, чем другие.

    «Быстрые» газы, включая кислород, углекислый газ и водяной пар, проходят через стенки волокон и выбрасываются обратно в атмосферу в виде отходов.Поток «медленного» газа — азота — высокой чистоты проходит через выпускное отверстие мембраны, улавливается и хранится в резервуаре, соединенном с устройством поддержания воздуха спринклерной системы, которое направляет его в сухой стояк.

    Принцип селективной газопроницаемости питает мембранные генераторы азота. Источник: Holtec Gas Systems

    Генераторы азота с адсорбцией при переменном давлении (PSA) разделяют различные типы газа под высоким давлением, а затем периодически выпускают их с колебанием до низкого давления.Сжатый воздух вытягивается из атмосферы и направляется в адсорбирующий материал, такой как углеродное молекулярное сито (CMS). Когда воздух проходит через CMS, более мелкие молекулы кислорода адсорбируются в порах, в то время как более крупные молекулы азота проходят беспрепятственно.

    Есть загвоздка: материал адсорбента со временем насыщается молекулами кислорода, и разделение прекращается. Когда это происходит, адсорбер можно «протереть», сбросив давление, чтобы кислород вернулся в атмосферу.

    По этой причине генераторы PSA всегда проектируются как минимум с двумя адсорберами, гарантируя, что один всегда активно производит азот, а другой — регенерирует. Но даже в этом случае существует короткий период во время повторного повышения давления, когда азот не производится, что делает буферный резервуар с азотом необходимым для поддержания постоянного давления в спринклерной системе. Переключение между двумя адсорберами также создает потребность в нескольких автоматических регулирующих клапанах, что увеличивает количество потенциальных точек отказа.

    Типичный технологический процесс генератора азота PSA. Источник: Holtec Gas Systems

    Оба типа генераторов предлагают дополнительное преимущество, способствуя высыханию систем сушки с течением времени. Азот, производимый в генераторе, очень сухой, с точкой росы около -71 ° F. За несколько недель работы сухие системы на основе азота должны стать полностью сухими, что устраняет две стороны треугольника коррозии.

    Размер спринклерной системы и производительность отдельных зон определяют размер и количество необходимых генераторов азота.

    Дополнительным преимуществом генераторов азота является то, что спринклерные системы сухого типа остаются более сухими. Источник: Sprinkler Возраст

    Тенденция к использованию азота в системах сухого дождевания

    Как и в случае с любой развивающейся технологией, образование является ключом к широкому распространению систем осушения на основе азота. Хотя знания об этом решении постоянно растут, многие подрядчики по спринклерным системам не обучены технологиям производства азота, поэтому они не продвигают их при проектировании систем противопожарной защиты или во время обращения в службу поддержки.

    Внутренняя коррозия спринклерных систем сухого типа представляет серьезную проблему для отрасли спринклерных систем пожаротушения. Традиционно текущие проблемы требуют дорогостоящей и крупномасштабной замены спринклерных труб и фитингов. Но замена агрессивного сжатого воздуха азотом может продлить срок службы существующих систем и потенциально обеспечить немедленную окупаемость инвестиций за счет сокращения количества обращений в службу поддержки.

    Следите за обновлениями в следующих частях нашего обзора систем сухого дождевания и их применения, в которых мы начнем изучать требования к тестированию.

    Если вы хотите купить компоненты для своей спринклерной системы с сухими трубами, QRFS предлагает широкий выбор головок для сухих спринклерных систем, доступных по специальному заказу. Просто позвоните нам по телефону 888.361.6662 или по электронной почте [адрес электронной почты защищен], и мы будем рады помочь.

    Мы также предлагаем датчики для спринклерных систем, клапаны, переключатели и другие аксессуары, которые могут применяться в сухих системах.

    Ознакомьтесь с предыдущими частями серии:

    Руководство по системам сухого дождевания, часть 1: Обзор системы

    Руководство по сухим спринклерным системам, часть 2: Компоненты и требования к установке

    Руководство по сухим спринклерным системам, часть 3: Установка компонентов

    Руководство по сухим спринклерным системам, часть 4: Установка воздушных компрессоров и устройств поддержания воздуха

    Руководство по сухим спринклерным системам, часть 5: Требования к ежедневным, еженедельным и ежемесячным проверкам

    Руководство по системам сухого дождевания, Часть 6: Ежеквартальные, ежегодные и более длительные проверки

    Материал, представленный на тему «Мысли о пожаре» и QRFS.com, включая весь текст, изображения, графику и другую информацию, предоставляется только в рекламных и информационных целях. Каждое обстоятельство имеет свой уникальный профиль риска и требует индивидуальной оценки. Содержание этого веб-сайта никоим образом не исключает необходимости в оценке и совете специалиста по безопасности жизнедеятельности, услуги которого следует использовать во всех ситуациях.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.