Какие существуют типы осушителей воздуха?: Практическое применение, выбор.

Грузовик въезжает в депо после ночной прогулки в сырую погоду. Водитель сообщает, что тормоза мягкие, а из воздушных баллонов сливается вода. Компрессор новый, но картридж осушителя не менялся уже два года. Быстрая проверка системы обнаруживает унос масла и насыщенный слой влагопоглотителя. Диагностика прямо указывает на неправильный тип осушителя для конкретного применения или на изношенный осушитель, который никогда не был выбран для фактической нагрузки по влажности.

Воздушным системам коммерческого транспорта не просто нужен сухой воздух. Им необходима надежная и предсказуемая точка росы под давлением при изменении нагрузок и температур. Все типы осушителей воздуха удаляют влагу, но каждый из них использует разный принцип, обеспечивает разную точку росы и подходит для разных условий эксплуатации. В этом руководстве на практике объясняются эти типы, их сравнение и почему осушитель воздуха стал стандартом для тормозных систем грузовых автомобилей и прицепов.

Четыре основных типа осушителей воздуха

Когда вы ищете осушители воздуха, большинство источников группируют их в четыре семейства: охлаждаемые, осушающие, мембранные и разжижающие. У каждой семьи свой путь прохождения воздуха и механизм удаления влаги. В таблице ниже суммированы основные различия, прежде чем мы углубимся в детали.

В некоторых продуктах эти семейства пересекаются. Адсорбционная сушилка иногда включает в себя фильтр предварительной очистки и секцию коалесценции. Рефрижераторную сушилку можно комбинировать с модулем осушителя, если требуется очень низкая точка росы. Тем не менее, основным отличием остается принцип сушки.

Охлаждающие осушители воздуха

Как они работают

Рефрижераторные осушители воздуха охлаждают сжатый воздух примерно до 3°C. При этой температуре большая часть водяного пара конденсируется в капли жидкости и отводится. Затем холодный воздух проходит через теплообменник «воздух-воздух», в результате чего входящий воздух предварительно охлаждается, а выходящий воздух восстанавливает часть энергии. Холодильный контур работает непрерывно или циклически в зависимости от тепловой нагрузки.

Поскольку воздух при температуре 3°C не может удерживать столько воды, сколько воздух при температуре 20°C, сушилка удаляет большую часть влаги. Достигаемая точка росы под давлением обычно составляет от 2°C до 10°C в зависимости от температуры на входе и скорости потока.

Сильные и слабые стороны

• Низкие эксплуатационные расходы для приложений с постоянным высоким расходом.
• Компактный для статической установки.
• Требуется постоянное электроснабжение и система охлаждения.
• Невозможно достичь точки росы ниже нуля, поэтому воздушные линии, расположенные ниже по потоку, все равно могут замерзнуть в холодном климате.
• Требуется тщательный отвод конденсата во избежание повторного испарения.

Для коммерческого транспорта рефрижераторная осушитель редко используется в качестве основной осушитель воздуха. Ограниченное пространство, вибрация, переменная частота вращения двигателя и работа на открытом воздухе в холодную погоду делают его непригодным. Однако в ремонтных мастерских или в стационарных компрессорах часто используются рефрижераторные сушилки, поскольку они обрабатывают большие потоки воздуха, используемые пневматическими инструментами и покрасочными камерами.

Осушители воздуха с осушителем

Как они работают

Осушители воздуха с осушителем пропускают сжатый воздух через слой влагопоглощающего материала, обычно активированного оксида алюминия, молекулярных сит или их смеси. Молекулы воды прилипают к поверхности влагопоглотителя или перемещаются в его пористую структуру. Воздух выходит из осушителя с очень низким содержанием влаги, часто с точкой росы под давлением -40°С или ниже.

Осушитель может удерживать определенное количество воды, прежде чем он станет насыщенным. Поэтому сушилка должна регенерировать слой. В коммерческих автомобилях небольшой объем осушенного воздуха расширяется до атмосферного давления и проходит обратно через осушитель. Это расширяет воздух, снижает относительную влажность и удаляет воду из влагопоглотителя. Затем этот сухой продувочный воздух выбрасывается в атмосферу. Вот почему вы часто слышите короткий выдох воздуха из осушителя грузовика после отключения регулятора компрессора.

Варианты одинарной башни и башни-близнеца

Осушители воздуха для коммерческих автомобилей в основном представляют собой однобашенные конструкции со встроенным продувочным объемом. Башня содержит картридж с осушителем, коалесцирующий фильтр и обратный клапан. Во время нормальной работы воздух компрессора проходит вниз через осушитель. Во время регенерации регулятор подает сигнал на открытие продувочного клапана, и накопленный сухой воздух расширяется через слой в обратном направлении.

Осушители с двойной башней более распространены в стационарных промышленных системах. Одна башня сушится, а другая регенерируется либо с помощью тепла, либо с помощью продувочного потока. Они могут обеспечить непрерывную подачу очень сухого воздуха, но их размер, вес и сложность управления делают их редкими на грузовиках.

Осушители-осушители с подогревом и без подогрева

Некоторые осушители воздуха для грузовиков имеют электрический нагреватель внутри продувочной камеры. Нагреватель нагревает продувочный воздух до того, как он расширится через осушитель. Это снижает относительную влажность продувочного воздуха, улучшает регенерацию и предотвращает замерзание осушителя зимой. Осушители с подогревом часто используются для транспортных средств, эксплуатирующихся в арктических регионах или где компрессор работает часто, но температура окружающей среды ниже нуля.

Сушильные машины без подогрева легче и не потребляют электроэнергию при нормальной работе. Они проще и чаще встречаются в теплом климате или на автомобилях с низким уровнем влажности. Выбор между обогреваемым и необогреваемым оборудованием является важной частью выбора правильного типа осушителя воздуха для автопарка.

Почему грузовики используют осушители с осушителем

Для пневматических тормозов требуется воздух, который не конденсирует воду в клапанах или резервуарах. Влага в тормозной системе может стать причиной замерзания зимой, коррозии стальных магистралей, вздутия резиновых диафрагм, заедания поршней клапанов. Осушители с влагопоглотителем — единственный практичный тип, который может обеспечить постоянную точку росы под давлением -40°C в компактном корпусе, работающем без внешнего источника питания. Они также удаляют загрязнения маслом и твердыми частицами с помощью встроенного коалесцирующего фильтра.

Мембранные осушители воздуха

Как они работают

В мембранных сушилках используются пучки полых полимерных волокон. Воздух под давлением проходит вдоль внутренней части волокон, а водяной пар проникает через стенку волокна быстрее, чем кислород или азот. Небольшой поток сухого воздуха снаружи уносит водяной пар. В результате получается устойчивый поток осушенного воздуха с точкой росы, которая зависит от соотношения продувочного потока и питающего потока.

Мембранные сушилки бесшумны, не имеют движущихся частей и не требуют электричества. Они часто используются в лабораториях, пневматических инструментах и ​​небольших пневматических системах, где требуется компактная сушилка, не требующая особого обслуживания.

Ограничения для коммерческого транспорта

Мембранные осушители обычно не обеспечивают очень низкую точку росы, необходимую для полностью пневматической тормозной системы, если только поток воздуха не очень высок, что приводит к потере большого количества воздуха. Пропускная способность также меньше, чем у осушителя того же физического размера. На практике мембранные осушители используются для небольших аксессуаров, таких как пневматические органы управления сиденьями или клапаны выравнивания подвески, а не для подачи основного тормозного воздуха. Они могут быть полезным запасным вариантом в специализированных машинах скорой помощи, где места очень мало, но они не являются прямой заменой картриджа с осушителем.

Расплывающиеся осушители воздуха

Как они работают

В сушилках с разжижающимся веществом внутри сосуда под давлением используется химическая таблетка, обычно хлорид кальция. Когда влажный воздух проходит над таблеткой, химическое вещество поглощает влагу и растворяется в жидком рассоле. Рассол стекает на дно емкости и сливается вручную или через сливной кран. Химическое вещество расходуется, поэтому таблетки необходимо регулярно пополнять.

Этот тип осушителя может снизить точку росы на несколько градусов, но результат будет не таким сухим, как при осушении осушителем. Рассол также может попасть в воздушную систему, если сливной канал заблокирован или резервуар переполнен. Поскольку химическое вещество растворяется, существует риск попадания агрессивных солей в клапаны ниже по потоку, поэтому расплывающиеся осушители не используются в тормозных системах современных коммерческих автомобилей.

Где еще появляются расплывающиеся сушилки

Вы можете столкнуться с осушителями расплывающегося вещества во временных мобильных воздушных компрессорах, горнодобывающем оборудовании или трубопроводах, где электроэнергия недоступна и сжатый воздух не используется для точного контроля. Они также используются при осушке природного газа. Однако для грузовых автомобилей и прицепов этот тип не рекомендуется.

Параллельное сравнение типов осушителей воздуха

Конфигурации осушителей-осушителей на коммерческих автомобилях

Стандартный картридж осушителя воздуха

В большинстве европейских и американских тяжелых грузовиков используется картридж осушителя воздуха, установленный на раме рядом с компрессором или встроенный в сам компрессор. Картридж содержит фиксированное количество влагопоглотителя, обычно от 1 до 2,5 кг для обычного грузовика. Интервал замены часто зависит от времени, например, каждые два года, но загрязнение маслом и высокая влажность окружающей среды могут сократить эффективный срок службы.

Интегрированные установки обработки воздуха

В современных автомобилях часто используется встроенная установка обработки воздуха (ВСУ), объединяющая в себе осушитель воздуха, клапан защиты от давления, многоконтурный предохранительный клапан и иногда обогреватель. Это уменьшает количество трубных соединений и делает воздушную систему более компактной. С точки зрения структуры продукта, эти агрегаты предназначены для конкретной платформы автомобиля, с калиброванной настройкой давления и режимом продувки. Производитель должен выбрать правильное сочетание объема осушителя, объема продувки и настроек клапана, чтобы оно соответствовало мощности компрессора.

Сигнал губернатора и регенерации

Регенерация осушителя воздуха запускается сигналом разгрузки от регулятора компрессора. Когда давление в системе достигает значения отключения, регулятор выпускает воздух из разгрузочного порта компрессора и одновременно посылает импульс на продувочный клапан осушителя. Этот импульс открывает продувочный клапан на фиксированное время, позволяя регенерировать слой влагопоглотителя. Если продувочный клапан выйдет из строя или объем продувки окажется недостаточным, в слое останется влага и точка росы повысится.

При выборе осушителя необходимо проверить объем продувки, рабочее давление продувочного клапана, совместимость с бортовой сетью автомобиля для обогреваемых версий. Осушитель, предназначенный для одного компрессора, может не обеспечить такую ​​же производительность для другого, если поток продувки не подобран.

Версии нагревателя для работы в холодном состоянии

Транспортные средства, эксплуатирующиеся при температуре ниже -10°C, должны быть оборудованы осушителем с подогревом. Нагреватель обычно представляет собой термостатируемый элемент, вставленный в канал продувочного воздуха. Он нагревает продувочный воздух перед расширением, предотвращая образование инея на влагопоглотителе и обеспечивая регенерацию даже в очень холодную погоду. По нашему заводскому опыту, использование сушилки с подогревом является одним из наиболее эффективных способов снижения жалоб на зимнюю влажность в автопарках, работающих в северных регионах.

Как выбрать правильный тип осушителя воздуха

Выбор правильного типа осушителя воздуха начинается с области применения, а не с одного показателя производительности. Для коммерческого автомобиля первый вопрос заключается в том, должен ли осушитель питать только пневматическую тормозную систему или также снабжать пневматическую подвеску и вспомогательные системы. Следующие вопросы — диапазон температуры окружающей среды, мощность компрессора, ожидаемый интервал технического обслуживания и доступное пространство.

Требования к климату и точке росы

Если автомобиль эксплуатируется в холодном климате, точка росы под давлением должна быть ниже минимальной температуры окружающей среды, чтобы предотвратить образование льда в тормозной системе. Обычно единственным вариантом является осушительная сушилка с точкой росы -40°C. Если транспортное средство эксплуатируется в основном в теплом регионе и сжатый воздух используется только для пневматических тормозов, более дешевый осушитель без нагревателя может удовлетворить этим требованиям. Рефрижераторные и мембранные осушители не могут предотвратить замерзание при температуре ниже 0°C, поэтому они неприемлемы в качестве основного осушителя тормозного воздуха зимой.

Расход воздуха и рабочий цикл

Автомобиль с частым нажатием на тормоза, пневматической подвеской или пневматическим сцеплением будет втягивать в систему больше влаги. Картриджу осушителя необходимо достаточное количество влагопоглотителя, чтобы справиться со средней нагрузкой воды между циклами регенерации. Распространенной ошибкой является установка сушилки от небольшого автомобиля в целях экономии места. Осушитель быстро насыщается, и вода попадает в резервуары. Для тяжелых условий эксплуатации используйте картридж большего размера или осушитель с большим объемом продувки.

Интервалы технического обслуживания

Некоторые сушилки имеют индикатор обслуживания, который показывает, когда картридж требует замены. Другие полагаются на фиксированный график. Для автопарка крайне важен четкий график замены, основанный на часах работы или расстоянии. Картридж, который снаружи выглядит целым, может быть насыщен изнутри, особенно если в компрессоре есть унос масла. Масло покрывает влагопоглотитель и останавливает адсорбцию влаги, хотя картридж все еще выглядит новым.

Ограничения по пространству и монтажу

Рамные сушилки наиболее ремонтопригодны, поскольку картридж можно заменить, не снимая другие детали. Для некоторых автомобильных платформ требуется компактная ВСУ, установленная непосредственно на выходе компрессора для экономии места на раме. В этом случае тип сушилки фактически выбирается в зависимости от компоновки автомобиля, а конструкция должна соответствовать спецификациям производителя автомобиля.

Производственные факторы, влияющие на производительность сушилки

Как производитель осушителей воздуха и компонентов тормозной системы мы видим проблемы с производительностью, которые часто вызваны мелкими деталями конструкции и производства, а не самим принципом сушки. Следующие факторы имеют измеримое значение для реальных транспортных средств.

Качество осушителя и плотность заполнения

Адсорбционная способность активированного оксида алюминия и молекулярных сит зависит от размера пор, площади поверхности и остаточной влажности во время наполнения. Если осушитель хранится на открытом складе, он впитает влагу из воздуха до того, как его поместят в картридж. Это снижает полезную мощность в эксплуатации. Надежный завод проверяет влагопоглотитель на потери при высыхании и обеспечивает герметизацию картриджа с помощью продувки сухим воздухом перед упаковкой.

Эффективность коалесцирующего фильтра предварительной очистки

Большинство картриджей с осушителем имеют внешний слой или отдельный коалесцирующий элемент, который удаляет масляные аэрозоли и твердые частицы. Если коалесцирующий элемент плохо спроектирован, масло попадет в слой влагопоглотителя. Как только масло смачивает активированный оксид алюминия, скорость адсорбции резко падает. В этом случае осушитель может пропускать воду через выпускное отверстие, пока автомобиль еще находится на гарантии. Вот почему в наших картриджах используется градуированный фильтрующий материал, который улавливает масло до того, как воздух попадет в зону осушителя.

Точность обратного и продувочного клапана

Обратный клапан между выпускным отверстием осушителя и воздушными резервуарами должен сидеть идеально при любых условиях давления. В случае утечки продувочный воздух уходит в резервуары, а не возвращается обратно через осушитель, поэтому регенерация сокращается. Не менее важна и синхронизация продувочного клапана. Клапан, который открывается слишком рано или слишком долго, приводит к потере воздуха; тот, который открывается слишком поздно, оставляет влагопоглотитель влажным. Для сушилок с подогревом сопротивление нагревателя и калибровка термостата должны соответствовать целевому напряжению и диапазону окружающей среды.

Защита от внутренней коррозии

Алюминиевые корпуса и крышки из штампованной стали должны быть обработаны, чтобы противостоять дорожной соли, вибрации и циклическим изменениям температуры. Небольшое внутреннее пятно ржавчины может привести к выбросу частиц, блокирующих золотник тормозного клапана. Порошковое покрытие и пассивирующие слои повышают долговечность, но их необходимо наносить без ущерба для монтажной резьбы. Эти детали не видны на фотографии изделия, но они определяют, будет ли сушилка удерживать точку росы два года или шесть месяцев.

Проблемы с влажностью и вероятные причины в зависимости от типа сушилки

Вода в резервуарах каждое утро

Если в баках автомобиля с осушителем каждое утро находится вода, скорее всего, осушитель насыщен водой или находится в обходном режиме. Проверьте клапан продувки, прислушавшись к короткому выпуску воздуха при отключении регулятора. Если продувочный воздух очень влажный или выходит постоянно, продувочный клапан негерметичен. Также проверьте, не протекает ли разгрузочный клапан компрессора, поскольку это перегружает осушитель.

Лед в тормозных клапанах зимой

Лед зимой указывает на то, что точка росы под давлением выше температуры окружающей среды. Для осушителя с влагопоглотителем причиной обычно является ненагретый картридж при температуре ниже нуля или неисправный нагреватель. Для мембранного осушителя поток выдуваемого воздуха может быть слишком низким или устройство слишком мало для потока воздуха в системе. Замена мембраны осушителем с подогревом является постоянным решением проблемы пневматических тормозов коммерческих автомобилей.

Нефтяной шлам на выходе из сушилки

Масляный шлам является явным признаком того, что коалесцирующий фильтр предварительной очистки заполнен или что компрессор пропускает слишком много масла из-за износа поршневых колец. Слой осушителя может оставаться активным, но слой масла блокирует адсорбцию влаги. Картридж необходимо заменить, а компрессор отремонтировать. В рефрижераторной осушительной машине вынос масла также может произойти, если температура нагнетания компрессора слишком высока и остатки масла конденсируются в доохладителе.

Коррозия в воздушных резервуарах

Коррозия в воздушном резервуаре обычно означает, что осушитель не регенерируется. Возможно, вышел из строя таймер продувки или клапан регенерации, или обратный клапан протекает, поэтому продувочный воздух течет вперед. В сушилках с расплывчатым веществом внутренняя коррозия резервуара часто возникает из-за переноса солевого раствора, когда таблетка расходуется слишком быстро. Это одна из причин, по которой в транспортных средствах избегают использования расплывающихся осушителей.

Часто задаваемые вопросы

Какой тип осушителя воздуха наиболее распространен на грузовых автомобилях?

Наиболее распространенным типом является осушитель воздуха со встроенной системой регенерации продувочного объема. Он монтируется на раме или интегрирован с компрессором и обеспечивает точку росы под давлением около -40°C. Картридж содержит активированный оксид алюминия или смесь молекулярных сит. Это единственный практичный тип, который отвечает требованиям надежности и неприхотливости в обслуживании пневматических тормозов коммерческих автомобилей.

Может ли рефрижераторный осушитель воздуха заменить осушитель с осушителем на грузовике?

Нет, не для основного притока воздуха. Рефрижераторные осушители не могут понизить точку росы под давлением ниже точки замерзания воды. Холодной ночью влага конденсируется и замерзает внутри тормозных клапанов и воздухопроводов. Рефрижераторные сушилки также нуждаются в постоянном электропитании и теплообменнике, который сложно безопасно разместить на движущемся транспортном средстве. Они полезны в компрессоре мастерской, но не в качестве осушителя тормозного воздуха грузовика.

Как часто следует заменять картридж с осушителем?

Большинство производителей рекомендуют каждые два года, но фактический интервал зависит от уноса компрессорного масла, влажности окружающей среды и годового пробега. Автопарку, работающему в жарком и влажном климате, может потребоваться замена картриджа каждый год. Простая проверка на месте — почувствовать продувочный воздух во время регенерации осушителя: если он кажется влажным или имеет маслянистый запах, картридж следует заменить. Вы также можете установить онлайн-монитор точки росы на автомобили с чувствительным электронным управлением подачей воздуха.

Что делает продувочный бак?

Некоторые осушители имеют внешний продувочный объем, который представляет собой отдельный небольшой воздушный резервуар, наполненный осушенным воздухом. Во время регенерации продувочный клапан открывается, и этот объем сухого воздуха расширяется через осушитель, вынося влагу из системы. Больший объем продувки обеспечивает более длительную фазу регенерации и улучшает точку росы. Если объем продувки слишком мал, осушитель не сможет полностью регенерировать, и влагопоглотитель останется влажным.

Подходят ли мембранные осушители для пневматических тормозов?

Мембранные осушители могут сушить воздух для местных аксессуаров, таких как пневматическое седло или клапан подвески, но их не рекомендуется использовать в качестве основного осушителя для полностью пневматической тормозной системы. Требование к продувочному потоку снижает эффективную производительность, а типичная точка росы недостаточно низкая для надежного зимнего торможения. Если вам необходимо добавить небольшой осушитель для вспомогательного устройства на грузовике, можно использовать мембранный осушитель, но основной тормозной воздух все равно должен проходить через влагопоглотительный осушитель.

В чем разница между точкой росы под давлением и точкой росы при атмосферном давлении?

Точка росы под давлением — это температура, при которой вода конденсируется из сжатого воздуха при давлении в системе. Точка росы в атмосфере — это температура, при которой вода конденсируется из того же воздуха, если он расширяется до атмосферного давления для образца. Точка росы под давлением всегда выше атмосферной точки росы при одинаковом содержании влаги. В спецификациях осушителей воздуха для воздушных систем транспортных средств обычно указывается точка росы под давлением, поскольку именно это число имеет значение при замерзании тормозного клапана.

Почему моя новая сушильная машина все еще пропускает воду?

Новый осушитель может пропускать воду, если таймер продувочного клапана установлен неправильно, нагреватель не работает, картридж с влагопоглотителем уже был насыщен во время хранения или в компрессоре имеется серьезная утечка масла. Другая причина – неисправный охладитель наддувочного воздуха или сливной патрубок мокрого бака, из-за которого конденсат попадает в осушитель со стороны входа при выключенном двигателе. Проверьте путь потока воздушной системы и убедитесь, что осушитель установлен так, чтобы впускное и выпускное отверстия были расположены правильно.

Контрольный список окончательного выбора

Когда вы пишете спецификацию автомобильного осушителя воздуха, включите следующие пункты:

• Убедитесь, что осушители семейства являются осушителями для всех применений в пневматических тормозных системах.
• Укажите требуемую точку росы под давлением, например -40°C при максимальном расходе.
• Укажите версию с подогревом, если автомобиль работает при температуре ниже -10°C.
• Сравните объем продувки с производительностью компрессора и потреблением воздуха в системе.
• Убедитесь, что картридж с осушителем запечатан во влагонепроницаемой упаковке с документированным интервалом замены.
• Выбирайте встроенный блок обработки воздуха только в том случае, если платформа автомобиля использует этот интерфейс; в противном случае используйте картриджную сушилку, установленную на раме, для облегчения обслуживания.
• При техническом обслуживании парка ведите учет работы продувочного клапана и проверяйте картридж при каждом ежегодном обслуживании.

Выбор правильного типа осушителя воздуха – это не просто покупка запасной части. Речь идет о согласовании технологии сушки с условиями эксплуатации автомобиля, рабочим циклом компрессора и возможностями технического обслуживания парка автомобилей. Адсорбционный осушитель остается проверенным стандартом для пневматических тормозных систем коммерческого транспорта, поскольку он обеспечивает низкую точку росы, механическую простоту и компактную форму, необходимые мобильному оборудованию.