CN101044047B - 改进的空气干燥器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆空气系统的空气干燥器(10)。所述空气干燥器(10)包括体部(12)和干燥剂罐(14)，所述体部(12)具有用于接收来自空气源的空气的入口(16)、用于将空气供应到车辆空气系统的出口(18)、净化出口和用于接收来自车辆空气系统的再生空气流的再生入口(24)。所述体部(12)还设有包含定位在所述入口(16)和所述干燥剂罐(14)之间的聚集装置(38)的室(28)，和定位在所述室(28)和净化出口之间的旁通阀(34)。所述聚集装置(38)和旁通阀(34)设置成使得在正常操作期间通过入口(16)进入的空气在到达干燥剂罐(14)之前穿过聚集装置(38)，并且在干燥剂再生期间再生流的一部分穿过聚集装置(38)并且其余的再生流通过旁通阀(34)绕过聚集装置(38)。所述室(28)和聚集装置(38)完全设置在空气干燥器体部(12)内。

Description

改进的空气干燥器

技术领域

本发明涉及一种车辆空气干燥器，特别地但非排他地涉及适合于用于公路车辆的气动制动系统中的空气干燥器。

背景技术

已知在车辆空气系统中设置空气干燥装置，下文称之为空气干燥器。空气干燥装置通常定位在例如压缩机的空气源和贮存器之间。该空气干燥器包括干燥剂材料，例如诸如硅胶的吸湿材料，所述材料除去由压缩机供应的空气中的湿气以便防止所述湿气沉积在车辆空气系统的下游，在那里随着时间的流逝它可能损坏该空气系统的组件。为了处理在干燥剂材料中积累的湿气，干燥器被周期性地用来自贮存器的干燥空气净化排放至大气。通常在压缩机空闲并且贮存器没有对于干燥空气的重要要求的期间里进行干燥剂的净化。干燥剂材料通常设置在可拆卸的罐中，下文称为筒，该筒可释放地附连于空气干燥器。该筒周期性地替换，以便顾及到干燥剂材料随着时间的性能退化。

发明内容

已知由压缩机供应的空气包括非常细油滴的油雾。油滴通过压缩机的往复运动由存在于压缩机中的润滑油产生。油雾通常穿过空气干燥器并且基本上沉积在贮存器或者车辆空气系统中的更下游。虽然以这种方式沉积的油很不可能以如湿气相同的方式损坏空气系统组件，但是它的沉积随着时间的流逝会导致这样的问题，例如在空气系统组件中窄通道的收缩、弹性密封件的退化、以及存在于空气系统内的非油基润滑剂的退化。本发明的目的在于提供一种改进的空气干燥器，该空气干燥器设法防止油在其中传输。

根据本发明的第一方面，提供一种用于车辆空气系统的空气干燥器，所述空气干燥器包括体部和干燥剂罐，所述体部具有用于接收来自空气源的空气的入口、用于将空气供应到车辆空气系统的出口、净化(purge)出口和用于接收来自车辆空气系统的再生空气流的再生入口，其中所述体部还设有包含定位在所述入口和所述干燥剂罐之间的聚集装置的室，和定位在所述室和所述净化出口之间的旁通阀，所述聚集装置和旁通阀设置成使得在正常操作期间通过入口进入的空气先穿过聚集装置，然后到达干燥剂，并且在干燥剂再生期间再生流的一部分穿过聚集装置，而其余的再生流通过旁通阀绕过聚集装置，其中所述室和聚集装置完全设置在空气干燥器体部内。

旁通阀的设置确保了在正常操作期间进入空气干燥器的所有流体的路线先通过聚集装置然后到达干燥剂，但允许再生流被分开使得一部分流沿相反的方向被导向穿过聚集装置，而其余的再生流绕过聚集装置。

旁通阀优选地包括阀构件，所述阀构件由通过入口进入空气干燥器的流体流被压迫到关闭位置，从而防止流体流穿过旁通阀。所述旁通阀包括其中包含有可移动阀构件的流体通道。在这样的实施例中，所述流动通道可设有座并且所述阀构件可以在与所述座接触的位置和与所述座隔开的位置之间移动。所述流动通道和所述阀构件设置成使得在一定的操作情况下阀构件在重力的作用下移离座的位置。所述阀构件可包括分离的组件，所述组件能从流动通道分开并且在其中自由地移动。或者所述阀构件可被限制在流动通道的一部分内移动。例如所述阀构件可连接至链(tether)或者位于适当地构造的止挡之间。

在一个备选的实施例中，所述阀构件可以采取柔性构件的形式。在这样的实施例中，所述柔性构件可设置有固定于干燥器体部的零件的近端部分和可移动的远端部分。在这样的实施例中，所述柔性构件可定位在所述聚集装置和所述室的基部之间的所述室的较低的区域中。应该理解的是旁通阀的不同的布置是可以的。

所述室还包括与聚集装置相连的贮槽。所述贮槽用于收集从进入筒的引入空气中所除去的流体。优选地，所述贮槽如此设置在所述旁通阀的附近，使得通过所述阀导向的净化流带有包含于所述贮槽中的任何流体。在一个优选的实施例中，所述室设置有两个贮槽，所述两个贮槽分别设置在所述聚集装置的上游侧和下游侧。所述聚集装置优选地是圆柱形的。优选地，所述聚集装置可以从所述室中拆卸。在这样的实施例中，所述室设置有可拆卸的盖以允许进入并且拆卸/安装所述聚集装置。在一个优选的实施例中，所述聚集装置被保持在所述盖和所述室的壁之间。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于车辆空气系统的空气干燥器的体部，所述空气干燥器体部具有用于干燥剂罐的安装(mounting)布置，所述体部还具有用于接收来自空气源的空气的入口、用于将空气供应到车辆空气系统的出口、净化出口和用于接收来自车辆空气系统的再生空气流的再生入口，其中所述体部还设有包含定位在所述入口和所述干燥剂罐安装布置之间的聚集装置的室，和定位在所述室和净化出口之间的旁通阀，所述聚集装置和旁通阀设置成使得在正常操作期间通过入口进入的空气先穿过聚集装置，然后到达设置在所述安装布置处的干燥剂，并且在干燥剂再生期间再生流的一部分穿过聚集装置，而其余的再生流通过旁通阀绕过聚集装置，其中所述室和聚集装置完全设置在空气干燥器体部内。

根据本发明的另一个方面，提供一种阀，该阀包括球形阀构件和环绕孔的阀座，所述阀构件可以在第一位置和第二位置之间移动，其中在第一位置所述阀构件接触所述座并且关闭所述孔，在第二位置所述阀构件与座隔开从而打开所述孔，其中所述阀构件设置在室中，所述室具有入口、出口和在所述入口和出口之间的流动重定向(redirection)装置，所述入口可以如此连接于加压空气源，使得经过入口进入所述室且冲击流动重定向装置的空气流导致阀构件移动到所述第一位置并且保持在其中。

在一个优选的实施例中，流动重定向装置设置成使得从入口到出口的流经它的空气流导致阀构件的转动。在这样的实施例中，流动重定向装置优选地设置成沿切向将空气流引导经过所述阀构件的表面部分。流动重定向装置可以由在所述室的表面的零件限定。流动重定向装置可以由在所述室的基部的零件限定。流动重定向装置可以包括基部的凸起。所述凸起可以由安装于基部的构件或由基部的至少一部分的变形限定。在一个优选的实施例中，所述凸起通过基部的以凸起方式突入到所述室中的部分限定。

在一个优选的实施例中，所述室和座设置成使得当朝向所述室入口的空气流停止时，所述阀构件在重力的作用下从第一位置移动到第二位置。所述阀构件优选地由轻的塑料材料制造。所述阀构件可以是多孔的以便能够接收和保持在经过所述入口进入所述室的空气流中存在的诸如油的预定特征的液滴。

附图说明

现在参考附图描述本发明的实施例，其中：

图1示出根据本发明的空气干燥器的横截面视图；

图2示出干燥器的横截面视图，表示出穿过干燥器的再生流；

图3示出根据本发明的干燥器的可选实施例的横截面视图；以及

图4示出球阀的横截面视图。

具体实施方式

参照附图一般用10表示所示车辆空气干燥器。空气干燥器基本上包括体部12和干燥剂筒14。体部12设置有可连接于诸如压缩机的加压空气源的入口16，可连接于系统贮存器的出口18，系统保护阀20和置于体部的净化端口23内的排气阀(purge valve)22。体部12还设置有可连接于再生贮存器的再生端口24和可连接于用于致动排气阀22的加压空气源的控制端口26。干燥剂筒14是传统的类型并且包含干燥剂基体48，该干燥剂基体包括诸如硅胶颗粒的吸湿材料。干燥剂筒14借助于可释放的连接件50可释放地保持与体部12结合。连接件50例如可以是有螺纹的。

在体部12的上面部分中设有环形室28，该环形室具有入口30、出口32和旁通阀34。干燥器入口16经过体部12的导管29与室入口30连通。出口32设置在盖36中，该盖安装到体部12上以便基本上封闭环形室28。在室28内设有定位在入口30和出口32之间的油聚集元件38。旁通阀34设置在元件38的出口侧并且定位在环形室28和排出通道40之间，该排出通道40与体部入口16和设置在排气阀22上方的贮槽42流体连通。旁通阀34设置在室28和导管29之间延伸的通道35中并且包括球形阀构件44和阀座46。阀构件44通过在阀34上施加压差可移动地与阀座46接触和不接触。在下面参照图4详细地描述旁通阀34的操作。在阀构件44与阀座46脱离期间，通过导管29的圆形凸起37的设置防止了该阀构件离开通道35。通道35在其下部设置有多个槽口(castellations)39，该槽口允许在阀构件44从阀座46中脱离时通过通道35且绕阀构件44的流体连通。

在室28的基部设有内贮槽65和外贮槽66。参照干燥器10的纵向轴线解释术语内和外。贮槽65、66设置成接收从进入干燥器10的空气中除去的流体，如将在下面详细说明。在干燥器10的一定操作条件下，内贮槽65能够通过旁通阀34排放，并且先排放到导管29中，然后向下排放到排出阀贮槽42。外贮槽66在干燥器10的一定操作条件下也能够向排出阀贮槽42排放。

元件38包括由多孔套筒43载有的过滤材料41的环形管。在这样的实施例中，元件38可以是易于更换过滤材料41的标准化组件。在这样的实施例中，套筒43可以作为承载构件，该承载构件在使用中传递由干燥剂筒14通过盖36施加到元件38的力。应该理解的是可以使用备选的方式以将元件38设置在室28内，例如盖36可以螺接于体部12。在备选的实施方式中，元件38可以设有多个套筒43，例如过滤材料41可以夹在内、外套筒43之间。过滤材料41可以包括多层多孔材料并且构造成使得它既能聚集诸如油和水的液滴也能聚集进入体部12的所携带的颗粒物质。过滤材料优选地也包括吸液层(wicking layer)，该吸液层有助于在流体重力下从过滤材料41中排放。为了处理颗粒物质，空气干燥器10另外可以设有位于空气干燥器入口16和压缩器之间的预滤器。预滤器可以与聚集元件38关联，例如包括设置在元件38的径向外侧上的过滤材料层。元件38设置有端部密封件52、54，它们防止绕过元件38的端部的流体的流动。密封件52、54可以是任意合适的类型，例如弹性材料的“O”形环类型密封件或者可压缩的垫圈型密封件。端部密封件52、54可以是径向类型的。

排出阀22包括阀构件56和阀座58。阀构件56设有活塞部分60，该活塞部分接收在体部12的圆柱形部分62中，该圆柱形部分与控制端口26流体连通。阀构件56被弹簧64压迫与阀座58接触。阀构件56可以移动离开阀座58，从而通过引入加压空气到控制端口26来使排出阀22通向大气。系统保护阀20允许在空气干燥器10和系统贮存器之间的单向流动。系统保护阀20防止在干燥剂筒被刺穿或拆除的情况下系统贮存器的降压。

现在参照图1描述空气干燥器10的正常的操作。用箭头表示从入口16到出口18的空气路径。从压缩机引入的湿空气和油雾在入口16处被接收并且经过室入口30被导向到环形室28中。当排出阀22关闭时，在贮槽42和排放管道40中建立起背压，该背压用于将旁通阀34的阀构件44压抵阀座46从而关闭旁通阀34。因此引入的湿空气和油雾被导向并且通过元件38。当通过元件38的过滤材料时，油雾的大部分被从空气流中除去。过滤材料用于通过将形成雾的各个液滴聚集成较大的液滴来除去油雾，该较大的液滴不能被通过元件38的空气流携带。较大的液滴或者保持在过滤材料上或者被其保持，或者从过滤材料排放到设置在元件38任一侧上的环形室28的基部中的外围贮槽65、66。有利地，过滤材料还用于以类似的聚集的方式除去包含于引入空气中的湿气的一部分。如同油雾一样，引入空气的水滴被聚集并且保持在过滤材料中或者排放到贮槽65、66。

外贮槽也用于接收和保持由引入空气流所携带的由于空气流穿过在压缩机和空气干燥器10之间的管道系统而冷凝的液滴、冷凝在室28的外壁27上的液滴、由于进入空气干燥器和到达室入口30的空气流方向的改变而从引入的空气流中释放的液滴、以及由于空气流在进入干燥器10时经受的速度改变而从引入的空气流中分离的液滴。

在穿过元件38时，引入的空气流经受略微的压力下降。该压力下降导致越过在导管29和内贮槽65之间的旁通阀34的阀构件44经受压差，并且确保阀构件44保持在位且旁通阀34关闭。在穿过元件38之后，现在基本上无油的空气被导向通过室出口32并且进入到干燥机筒14中。空气穿过干燥剂基体48，从而基本上除去所有剩余的湿气。在穿过干燥剂基体48之后，空气再次进入体部12，穿过保护阀20并且通过出口18排出到系统贮存器。

一旦来自压缩机的空气供应停止，例如当系统贮存器已经达到所需的压力，可以理解的是在旁通阀构件44上的压差被除去。因此在重力的作用下，阀构件44能够移动离开阀座46，从而打开阀。因此可以理解保持在内贮槽65中的流体能够通过旁通阀34排放并且先进入排出通道40，然后最后到达在排出阀构件56上方的贮槽42。保持在室28的入口侧上的外贮槽中的流体也能够通过室入口30排放到通向排出阀贮槽42的排放通道40。在没有从压缩机供应空气的持续期间内，保持在聚集元件38的过滤材料中和/或上的液滴可以先排放到贮槽65、66，然后通到排出阀贮槽42。

如在上面介绍性的段落中所述，筒14的干燥剂材料要求周期性地用干燥空气再生以防止它变得饱含湿气并且因此造成失效。用在图2上的箭头表示再生的干燥空气流过空气干燥器。干燥的再生空气流经过再生端口24进入空气干燥器。再生流通过体部12被导向干燥剂筒14，在那里它穿过干燥剂基体48并且除去包含在其中的湿气。然后现在的湿气再生空气经过室出口32返回到体部12，并且在那里它分成两股。第一股穿过旁通阀34并且进入到排放通道40，而第二股穿过聚集元件38并且经过室入口30进入排放通道40。应该理解的是，第一股压迫任何存在于内贮槽65中的流体通过旁通阀34，而第二股可以有利地带走保持在元件38中的流体并且与位于外贮槽66中的任何流体一起将其输送经过室入口30而进入排放通道40。

在再生空气流开始的同时，控制压力被施加于控制端口26以打开排出阀22。控制压力作用于排放阀构件56的活塞部分60使得阀构件抵抗弹簧64的力移动离开阀座58。任何位于贮槽42的流体因此能够通过排出阀22排放并且排出空气干燥器之外。排出阀22保持打开，此时再生流穿过空气干燥器并且从而允许从元件38和室贮槽66中除去的湿空气和流体从空气干燥器10中排出。一旦干燥剂的再生已经完成，那么减小施加于控制端口26的控制压力使得排出阀22关闭，空气不再供应给再生端口24并且空气干燥器10再次准备好接收来自压缩机的空气。

图3示出通常标记为100的空气干燥器的横截面视图，其符合本发明的备选的实施方式。与参照图1和2所述的实施方式相同的组件和零件用同样的附图标记表示。图3的空气干燥器与图1和2中的空气干燥器的区别在于旁通阀34与球形阀布置相比包括环形的阀构件102。阀构件102构造成装配至凸缘104，该凸缘设置在内贮槽65的下方、室28的下部。阀构件102包括具有从其伸出的柔性唇缘108的环形体106。阀构件102借助于扣环(retaining ring)110保持在凸缘104上。如可以从图3中看出，唇缘108延伸横过在内贮槽65和导管29之间延伸的通道35。唇缘108以基本相同的方式用作参照图1和2所述的干燥器10的阀构件44。所有进入的空气流经过入口30导向到室28中，而允许再生流的一部分穿过通道35从而绕过聚集元件38。

现在参考图4，示出根据本发明的一个方面通常用200表示的阀的横截面视图。阀200类似于参照图1和2所述的干燥器10的旁通阀34。阀200包括环绕孔214的环形座212，通过该孔设置流动路径，还包括可移动地与座212接触和不接触的球形阀构件或球216。球216由低密度的塑料材料构成。图4示出与座212接触的球216从而阻塞孔214并且关闭流动路径。球216包含于具有基部220和壁222的室218。壁222在其下部设置有入口224和出口226。座212和孔214设置在室218的上部中。室218的宽度大于球216的直径并且因此球216在室218中自由地移动。

入口224和出口226小于球216的横截面直径并且因此球216保持在室218内。在所示的实施方式中，座212和孔214与壁222一体形成，而室基部220由安装于壁/座布置的分开的组件限定。可以理解的是其他的用于室218的座212、基部220和壁222的布置是可能的。基部220以凸起的形式突入到室218中并且因此将球216在室218内的纵向运动限制在座212和基部220的顶点228之间的空隙中。室入口224相对于基部成角度使得穿过其中的空气被导向基部的侧部230。

球216通过从入口224到出口226穿过室218的空气的移动可以朝向座212移动并且与该座接触。当从入口224到出口226穿过室218的空气流停止时，球216在重力的作用下可以移动脱离与座212的接触。通过向孔214供应加压的流体可以辅助球216离开座212的运动。

例如在入口224和出口226之间不存在空气流时，可以理解的是球216将离开座212而被定位并且因此孔214会被打开。经过入口224随后进入室218的空气遇到基部220的侧部230，该侧部导致空气流的方向改变。由方向改变导致的紊流产生压力的略微增加，足以将球216从基部220举起并且朝向座212。在从基部220举起球216时，在球的下表面和基部220之间产生流动通道232，该流动通道提供在入口224和出口226之间用于空气流的畅通的路径。通过流动通道232的空气连续的流动确保球216被压抵在座上并且孔214关闭。

空气流被基部220重定向和它的随后继续通过流动通道232会导致球216如箭头234所示地旋转。球216以这种方式旋转可以将与重复接触座212相关的磨损分配到球216的基本上整个表面并且还可以用于除去在阀静止期间在球216和座212的表面上收集的碎片。可以理解的是具有上述构造的阀200可以用于除空气干燥器体部之外的位置处或者位置中，例如该阀可以用在干燥剂筒内。

Claims (22)

1.一种用于车辆空气系统的空气干燥器，所述空气干燥器包括体部和干燥剂罐，所述体部具有用于接收来自空气源的空气的入口、用于将空气供应到车辆空气系统的出口、净化出口和用于接收来自车辆空气系统的再生空气流的再生入口，其中所述体部还设有包含定位在所述入口和所述干燥剂罐之间的聚集装置的室，和定位在所述室和净化出口之间的旁通阀，所述聚集装置和所述旁通阀设置成使得在正常操作期间通过所述入口进入的空气先穿过所述聚集装置，然后到达干燥剂，并且在干燥剂再生期间再生流的一部分穿过所述聚集装置，而其余的再生流通过所述旁通阀绕过所述聚集装置，其中所述室和所述聚集装置完全设置在所述空气干燥器体部内。

2.如权利要求1所述的空气干燥器，其中所述旁通阀包括阀构件，所述阀构件由通过所述入口进入所述空气干燥器的流体流压迫到关闭位置，从而防止流体流穿过所述旁通阀。

3.如权利要求2所述的空气干燥器，其中所述旁通阀包括其中包含有可移动阀构件的流体通道。

4.如权利要求3所述的空气干燥器，其中所述流动通道设有座，并且所述阀构件能够在与所述座接触的位置和离开所述座的位置之间移动。

5.如权利要求4所述的空气干燥器，其中所述流动通道和所述阀构件设置成使得在一定的操作情况下所述阀构件在重力的作用下能够移离座的位置。

6.如权利要求3-5中任一项所述的空气干燥器，其中所述阀构件包括组件，所述组件能从所述流动通道中分开并且在其中自由地移动。

7.如权利要求3-5中任一项所述的空气干燥器，其中所述阀构件被限制在所述流动通道的一部分内移动。

8.如权利要求7所述的空气干燥器，其中所述阀构件连接至链。

9.如权利要求7所述的空气干燥器，其中所述阀构件位于适当地构造的止挡之间。

10.如权利要求2-5中任一项所述的空气干燥器，其中所述阀构件是柔性构件。

11.如权利要求10所述的空气干燥器，其中所述柔性构件设置有固定于所述干燥器体部的近端部分和可移动的远端部分。

12.如权利要求10所述的空气干燥器，其中所述柔性构件定位在所述聚集装置和所述室的所述基部之间的所述室的下部区域中。

13.如权利要求1所述的空气干燥器，其中所述室还包括与所述聚集装置相关联的贮槽。

14.如权利要求13所述的空气干燥器，其中所述贮槽如此设置在所述旁通阀的附近，使得通过所述阀导向的净化流带有包含于所述贮槽中的任何流体。

15.如权利要求13所述的空气干燥器，其中所述室设置有两个贮槽，所述两个贮槽分别设置在所述聚集装置的上游侧和下游侧。

16.如权利要求1所述的空气干燥器，其中所述聚集装置是圆柱形的。

17.如权利要求1所述的空气干燥器，其中所述聚集装置能够从所述室中拆卸。

18.如权利要求17所述的空气干燥器，其中所述室设置有可拆卸的盖以允许够到并且拆卸/安装所述聚集装置。

19.如权利要求18所述的空气干燥器，其中所述聚集装置被保持在所述盖和所述室的座之间。

20.如权利要求11所述的空气干燥器，其中所述柔性构件定位在所述聚集装置和所述室的所述基部之间的所述室的下部区域中。

21.如权利要求14所述的空气干燥器，其中所述室设置有两个贮槽，所述两个贮槽分别设置在所述聚集装置的上游侧和下游侧。

22.一种用于车辆空气系统的空气干燥器的体部，所述空气干燥器体部具有用于干燥剂罐的安装结构，所述体部还具有用于接收来自空气源的空气的入口、用于将空气供应到车辆空气系统的出口、净化出口和用于接收来自车辆空气系统的再生空气流的再生入口，其中所述体部还设有包含定位在所述入口和所述干燥剂罐安装结构之间的聚集装置的室，和定位在所述室和所述净化出口之间的旁通阀，所述聚集装置和所述旁通阀设置成使得在正常操作期间通过所述入口进入的空气先穿过所述聚集装置，然后到达设置在所述安装结构处的干燥剂，并且在干燥剂再生期间再生流的一部分穿过所述聚集装置，而其余的再生流通过所述旁通阀绕过所述聚集装置，其中所述室和所述聚集装置完全设置在所述空气干燥器体部内。

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