Способ осушения воздуха для дегидрации волновода антенны и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к устройствам защиты волноводов антенн от воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды путем подачи осушенного воздуха под избыточным давлением в защищаемые полости. Технический результат заключается в повышенной надежности и в снижении себестоимости за счет конструктивного упрощения. Сущность изобретения заключается в поочередном включении одного и другого абсорберов соответственно в режим поглощения влаги из продуваемого через него воздуха и в режим осушения поглотителя влаги путем его нагрева, осушение поглотителя одного абсорбера осуществляют частью осушенного потока другим абсорбером с предварительным его подогревом. В устройстве выход осушенного воздуха одного абсорбера подключен между одной парой выходов перепускных клапанов, а между другой парой их выходов подключен выход осушенного воздуха другого абсорбера, между входами перепускных клапанов последовательно по направлению движения воздуха включены воздушный насос и электронагреватель воздуха, между входами которого и выходом упомянутого насоса подключена магистраль подачи осушенного воздуха. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике и предназначено для защиты волновода антенны от воздействия факторов окружающей среды (влаги, пыли) путем подачи в защищаемые полости осушенного воздуха под избыточным давлением.

Известно устройство климатической защиты телескопического волноводного тракта (A. Traeger. Aufbuu von Hohlkabel Uber tragungs wegen. Der Fermelde-Ingenieur, Zeitschrift fur Ausbildung und Fortbilding. ISSN 0015-01x, 1976, май, №5, v.30, s.10), содержащее складной гофрированный воздухонепроницаемый кожух вокруг телескопической волноводной секции, снабженной фланцами, и источник осушенного воздуха.

Недостатками названного устройства являются повышенные требования к точности и чистоте обработки поверхностей телескопической волноводной секции в местах крепления к ней складного гофрированного воздухонепроницаемого кожуха и отсутствие замкнутой системы осушенного воздуха между полостью телескопического волноводного тракта и полостью складного гофрированного воздухонепроницаемого кожуха. Устройство является сложным в изготовлении из-за применения в нем сильфонов и телескопических деталей. Изготовление сильфонов требует специальной технологии и особого металла, а производство телескопических деталей обеспечивается применением прецизионной технологии. Естественно, что в таком сложном при изготовлении устройстве нельзя не предполагать применения несовершенного источника осушенного воздуха, в противном случае не было бы необходимости так сложно обеспечивать высокую герметичность устройства для защиты от влаги и пыли.

В качестве прототипа выбрана “Установка для осушки сжатого воздуха” (а.с. СССР №243769, кл. F 25 В 21/02, опубл. 22.10.1969).

Прототип содержит регенеративный теплообменник для предварительного охлаждения воздуха и одновременного выделения капельной влаги, охладитель-вымораживатель для окончательной сушки воздуха, выполненный в виде термоэлектрического холодильника.

Влажный сжатый газ предварительно охлаждают осушенным холодным газом в регенеративном теплообменнике. Выпавшая при этом капельная влага сепарируется во влагоотделителе. Окончательная осушка воздуха производится в полупроводниковом холодильнике-вымораживателе путем дальнейшего охлаждения воздуха. Осушенный воздух поступает в отделитель влаги, затем в фильтр и регенеративный теплообменник.

В прототипе осуществлен способ сжатого воздуха, включающий его предварительное охлаждение в регенеративном теплообменнике при одновременном выделении капельной влаги, окончательную сушку воздуха путем вымораживания и отделения влаги в термоэлектрическом холодильнике.

Недостаток этого способа и устройства для его реализации заключается в осуществлении выделения влаги путем конденсации ее в процессе охлаждения воздуха с помощью термоэлектрического холодильника, работа которого осуществляется с высоким относительным энергопотреблением, так как применяемые в нем термоэлектрические батареи имеют низкий коэффициент полезного действия (кпд) со значением на уровне (10±3)%. Кроме того, термобатареи относятся к изделиям высоких технологий со сложным производством, дорогие и не обладают достаточно высокой эксплуатационной надежностью. При изготовлении и эксплуатации прототипа, при замене термоэлектирической батареи в случае выхода ее из строя необходимо предприятие-смежник, выпускающее термоэлектрические батареи. Это приводит к усложнению и удорожанию изготовления и эксплуатации прототипа.

Кпд прототипа обеспечивается на уровне 5-10%. Так, например, для обеспечения выпадания 1 кг воды в конденсат из влажного воздуха на уровне рабочей температуры термоэлектрического холодильника 0°С требуется отводимое количество тепла от воздуха, обеспечивающее фазовый переход паров воды в жидкость, равное (25·10⁵) Дж/кг (см. Н.И.Кошкин и М.Г.Ширкевич. Справочник по элементарной физике. Издание седьмое стереотипное. М.: Наука, Главная редакция физико-математаической литературы, 1976, с.61-64). При кпд термоэлектрического холодильника 10% потребляемое количество энергии прототипом составит (25·10⁵·100/10) Дж/кг.

Если осушение производить нагревом воздуха до 100°С с помощью электронагревателя при непосредственном его контакте с воздухом, тепловой кпд такой установки составит не менее 90%. При этом затрачиваемая мощность на фазовый переход воды массой в 1 кг (из жидкости в пар) составит 22,5·10⁵·100/90) Дж/кг. Из сравнения рассмотренных способов видно, что применение термоэлектрического холодильника для осушения воздуха энергетически невыгодно, так как при этом требуется расход электроэнергии более чем в 10 раз больше, чем в случае применения электронагревателя воздуха.

Цель предлагаемого решения - снижение энергопотребления и упрощение изготовления.

Поставленная цель достигнута за счет следующего:

1. Осушение поглотителя одного абсорбера осуществляют частью осушенного другим абсорбером потока с предварительным его подогревом.

2. Выход осушенного воздуха одного абсорбера подключен между одной парой выходов перепускных клапанов, а между другой парой их выходов подключен выход осушенного воздуха другого абсорбера, между входами перепускных клапанов последовательно по направлению движения воздуха включены воздушный насос и электронагреватель воздуха, между входом которого и выходом упомянутого насоса подключена магистраль подачи осушенного воздуха к волноводу антенны.

Предложенный способ и устройство для его осуществления позволили эффективно обеспечить защиту волновода антенны от воздействия влаги и пыли, при этом оно потребляет электроэнергии в 10 раз меньше, чем прототип, и проще в изготовлении и эксплуатации (любое механическое предприятие самостоятельно может его изготовить и эксплуатировать с высокой надежностью).

Среди информационных материалов по данному классу техники, а также среди устройств данного типа авторами не обнаружены осушители воздуха для дегидрации волновода антенны с подобными существенными признаками, как у заявленного объекта.

Предлагаемое изобретение показано на чертеже. Предложенное устройство содержит воздушную магистраль 1 с выходом 2 для подачи осушенного воздуха к волноводу антенны и включающую воздушный насос 3, два абсорбера 4 и 5, выполненных с продуваемыми поглотителями влаги 6, с выходами 7 и 8 для осушенного воздуха, два перепускных клапана 9 и 10, каждый из которых выполнен соответственно с одним входом 11 и 12 и с двумя выходами 13, 14 и 15, 16, электронагреватель воздуха 17, временной блок управления (ВБУ) 18. В устройстве выход осушенного воздуха 7 одного абсорбера 4 подключен между одной парой выходов 13, 15 перепускных клапанов 9, 10, а между другой парой их выходов 14, 16 подключен выход 8 осушенного воздуха другого абсорбера 5, между входами 11 и 12 перепускных клапанов 9 и 10 последовательно по направлению движения воздуха включены воздушный насос 3 и электронагреватель воздуха 17, между входом которого и выходом упомянутого насоса 3 подключена воздушная магистраль 2 подачи сухого воздуха к волноводу антенны.

Предложенное устройство работает следующим образом. Воздушный насос 3 постоянно включен в работу. Если у перепускного клапана 9 его вход 11 соединен с его выходом 14, а у перепускного клапана 10 его вход 12 соединен с его выходом 15, то в этом случае абсорбер 4 работает в режиме осушения воздуха, а абсорбер 5 - в режиме просушки своего поглотителя влаги 6 (движение воздуха показано сплошными стрелками). Насос 3 втягивает воздух из окружающей среды через абсорбер 4, проходя через поглотитель влаги 6 которого воздух осушается, проходит через перепускной клапан 10 и под избыточным давлением подается насосом 3 одновременно на выход 2 для подачи осушенного воздуха к волноводу антенны и на вход в электронагреватель 17. После нагрева сухого воздуха в электронагревателе 17 он поступает через перепускной клапан 9 на выход 8 абсорбера 5, в котором осуществляет просушку его поглотителя влаги 6 и далее влажный воздух выходит из абсорбера 5. По истечении, например, суток ВБУ 18 подает команду на перекладку перепускных клапанов 9 и 10, в положения, при которых их входы соответственно 11 и 12 соединяются с их выходами 13 и 16 и режимы работы абсорберов 4 и 5 меняются на противоположные (движение воздуха показано штриховыми стрелками).

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает защиту волновода антенны от неблагоприятных климатических воздействий (влаги, пыли) путем непрерывной подачи осушенного воздуха в полость волновода антенны. При этом устройство обладает более чем в 10 раз пониженным энергопотреблением по сравнению с прототипом, значительно проще в изготовлении и эксплуатации.

Предложенное устройство прошло отработку на серийно выпускаемых антеннах разработки предприятия-заявителя данного изобретения.

Формула изобретения

1. Способ осушения воздуха для дегидрации волновода антенны, включающий поочередное включение одного и другого абсорберов, соответственно в режим поглощения влаги из продуваемого воздуха и в режим осушения поглотителя влаги путем его нагрева, отличающийся тем, что осушение поглотителя одного абсорбера осуществляют частью осушенного другим абсорбером потока с предварительным его подогревом.

2. Устройство осушения воздуха для дегидрации волновода антенны, содержащее воздушную магистраль с выходом для подачи осушенного воздуха к волноводу антенны и включающую воздушный насос, два абсорбера, выполненных с продуваемыми поглотителями влаги, с выходами осушенного воздуха, два перепускных клапана, каждый из которых выполнен с одним входом и двумя выходами, электронагреватель воздуха, отличающееся тем, что выход осушенного воздуха одного абсорбера подключен между одной парой выходов перепускных клапанов, а между другой парой их выходов подключен выход осушенного воздуха другого абсорбера, между входами перепускных клапанов последовательно по направлению движения воздуха включены воздушный насос и электронагреватель воздуха, между входом которого и выходом упомянутого насоса подключена магистраль подачи осушенного воздуха к волноводу антенны.

РИСУНКИ

Рисунок 1