CN101282778A - 干燥压缩气体的设备 - Google Patents

Abstract

一种以无耗散方式干燥压缩气体的设备，其主要由压缩气体供应源(2)、至少两个带有输入端(33，34)和输出端(35，36)的压力容器(31，32)以及分接点(26)组成，该设备(1)还设置有第一分配设备(3)和第二分配设备(13)，该第二分配设备(13)设置有一个或几个冷却器(30)，可以借助于九个或十个截断阀(7－12，21，22，29，38和40)控制该设备(1)。

Description

干燥压缩气体的设备

技术领域

本发明涉及一种干燥压缩气体的设备。

特别地，本发明涉及一种以无耗散方式干燥压缩气体的设备，换句话说，本发明涉及这样一种设备：压缩气体中存在的压缩热完全或部分地用于使干燥剂再生，并且全部供应气流整体流过该设备，而该气体的任何部分都不会排出到大气中或者反馈到设备的输入端，这导致该设备具有比某些现有设备更好的效率。

特别地，本发明涉及一种以无耗散方式干燥压缩气体的设备，该设备主要由如压缩空气压缩机形式的压缩气体供应源、至少两个具有输入端和输出端的压力容器、以及用于压缩气体消费者的分接点组成。

背景技术

已经已知这种设备：所述压力容器由干燥剂填充，由此待干燥的气体穿过第一再生压力容器送出，以通过使用所述压缩气体的热从干燥剂中吸收湿气，由此使该干燥剂再生，并且该气体随后由冷却器冷却，然后被引导穿过第二干燥压力容器，在该第二干燥压力容器中，该被冷却气体被干燥剂干燥。

干燥压力容器中的干燥剂是饱和的，压力容器的流动顺序就颠倒，使得第一压力容器变成干燥容器，而第二压力容器变成再生压力容器。

这样，由于所述压力容器交替用作干燥压力容器和再生压力容器，所以一个压力容器将始终通过压缩气体再生，而另一压力容器确保该压缩气体随后被干燥。

以无耗散方式干燥压缩气体的已知设备的缺点在于：这些设备设有大量管道和用于将压力容器颠倒改变为再生压力容器和干燥压力容器的阀；这些设备很大且昂贵，并且具有复杂、非模块化的设计，使得大量变量需要得到支持，这使得研发、制造和维护成本提高。

为了使现有设备不复杂，有时采用比传统二通阀更贵且更不可靠的三通阀和/或四通阀，使得设备整体的工作可靠性大大降低。

具有更大压缩气体干燥能力的设备的另外一个缺点在于：经常不能或者至少无法经济地找到满足所关心的需要温度、压力和流动要求的三通阀或四通阀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以无耗散方式干燥压缩气体的设备，该设备不存在所述以及其它缺点，并且能够以简单且廉价的方式应用于不同类型的吸附干燥设备。

为此，本发明涉及一种以无耗散方式干燥压缩气体的所述类型设备，由此该设备还设置有第一分配设备和第二分配设备，该第一分配设备与所述压缩气体供应源和分接点相连接，并且还与所述压力容器中的每一个相连接，该第二分配设备设置有一个或几个冷却器，并且与每个所述压力容器的各自输入端相连接；由此所述第一分配设备和所述第二分配设备互相连接；可以借助于九个或十个截断阀控制该设备。

截断阀是指可以手动或者自动方式控制的阀，换句话说，截断阀可以打开和关闭。因此，不能如此控制的止回阀不能看作此处所指的截断阀。

与以无耗散方式干燥压缩气体的现有设备相比，根据本发明的这种设备的实际主要优点在于：仅需要设置相对有限数量的阀，由此该设备更便宜和需要较少的维护成本。

如果以自动可控阀的形式制成所述阀，则可以用在带有有限数量输入端和输出端的相对简单的控制系统的具体结构中，与已知设备相比，也简化了控制程序。

在根据本发明的设备的优选实施例中，所述第一分配设备和所述第二分配设备均对称地和/或模块化地构造。

分配设备的对称结构在该情况下是指功能对称，而并非是严格的几何对称。这意味着分配设备的形状可以不对称，而只要该设备可以由对称功能图表示。

根据本发明的这种设备的主要优点在于：由于对称结构，所以该设备包含如管道和压力容器等大量通用零件，因此，可以更大量且更廉价地生产。

根据本发明的设备的另一优点在于：由于对称结构，所以所述分配设备可以一个安装在另一个之上，使得两个分配设备之间的连接管线的长度减小至最小，该设备的尺寸减小，节省成本。

根据本发明的设备的另一优点在于：由于分配设备的模块化结构和对称配置的结合，所以同一分配设备可以与不同直径的压力容器结合。由于与分配设备中的管道的直径相反，压力容器的直径很大程度上取决于待干燥的流量，所以通常压力容器的变量比分配设备的变量更多。

因此根据本发明，分配设备和压力容器的变量可独立地互换，因此，需要库存保持较少的不同零件，并且可以节约生产成本。

附图说明

为了更好地说明本发明的特征，参照附图给出了根据本发明的压缩气体干燥设备的以下优选实施例，这些优选实施例仅仅作为例子，并且不具有限定性，附图中：

图1示意性示出了根据本发明的设备；

图2至图5示出了根据图1的设备的工作方式；

图6示出了根据图1的设备的实际实施例；

图7和图8分别示出了根据图6中的箭头F7和F8的视图；

图9、14、19和24示出了根据图1的设备的变型例；

图10-图13、图15-图18、图20-图23以及图25-图28分别示出了根据图9、14、19和24的设备的工作。

具体实施方式

图1示出了一种根据本发明的以无耗散方式干燥压缩气体的设备1，该设备1设有压缩气体供应源2，该压缩气体供应源2在该情况下由压缩机形成并且与第一分配设备3相连接。

所述第一分配设备3在该情况下由互相连接的三个并联管道组成，即第一管道4、第二管道5和第三管道6，在这三个管道中每个分别设置两个可截止的阀7-8、11-12和9-10，在该情况下，这些阀以与图中未示出的控制系统连接的可控阀形式形成，但这种形式不是必需的。

此外，设备1包括第二分配设备13，该第二分配设备13在该情况下实际上具有与所述第一分配设备3相同的尺寸和几何形状，并且也是主要由互相连接的三个并联管道，即第一管道14、第二管道15和第三管道16组成，在第一管道14和第二管道15中每个分别设置具有相反流向的两个止回阀17-18和19-20，在第三管道16中具有两个可截止的阀21和22，在该情况下，阀21和22也以与所述控制系统连接的可控阀形式制成，但这种形式不是必需的。

在给出的例子中，将第二分配设备13的第一管道14中的所述止回阀17和18定位成允许在所涉及的管道14中沿一个止回阀到另一止回阀方向的流动，将第二分配设备13的第二管道15中的所述止回阀19和20定位成允许在所涉及的管道15中沿远离另一止回阀方向的流动。

应该注意的是，图1中的所述第一分配设备3和第二分配设备13的功能图对称地建立。这种对称也可以用在实际的实施例中，诸如图6-图8中的分配设备3和13。

在可从管道4截止的阀7和8之间连接了第一支路23，该第一支路23提供与第二分配设备13的连接，并且特别地，经由冷却器24在止回阀19和20之间与管道15连接。

在管道5中，在可截止的阀11和12之间连接了第二支路25，该第二支路25与用于压缩气体消费者的分接点26连接。

在可从管道6截止的阀9和10之间设置第三支路27和第四支路28，该第三支路27作为与所述压缩气体供应源2连接的部分，该第四支路28经由可截止的阀29与第二分配设备13连接，特别地，在管道14中的止回阀17和18之间与第二分配设备13连接。

管道14和16经由冷却器30在所述阀17-18之间和21-22之间互相连接。

此外，以无耗散方式干燥压缩气体的设备1还设置有两个压力容器31和32，这两个压力容器31和32填充有例如硅胶形式的干燥剂，并且都分别设置有输入端33、34以及输出端35、36。

很明显，还可以采用其它干燥剂来代替硅胶作为干燥剂。

所述第一分配设备3利用管道4、5和6之间的各自并联连接部与压力容器31和32的输出端35和36相连接，而第二分配设备13利用管道14、15和16之间的各自并联连接部与这些压力容器31和32的输入端33和34相连接。

根据本发明，设备1在该情况下仅具有九个可截止的阀7-12、21、22和29，比以无耗散方式干燥压缩气体的已知设备中要少，所以，部分由于对称，获得了更简单的布局，而且更不易磨损，从而需要较少的维护。

根据本发明的以无耗散方式干燥压缩气体的设备1的工作非常简单，并且借助于图2-图5来说明，在这些图中，当截断阀关闭时以黑色表示该截断阀，而在截断阀处于打开位置时以白色表示该截断阀，以粗线表示气体的流动。

在图2示出的第一阶段，压力容器31用于使该压力容器31中存在的干燥剂再生，压力容器32用于干燥来自供应源2的气体。

为此，来自供应源2的热的压缩气体经由打开的阀9被引导通过第一压力容器31。

存在于第一压力容器31中的干燥剂中的湿气被热的压缩气体吸收，使得干燥剂在该第一压力容器31中再生。

接着，气流经由止回阀17流到冷却器30，在该冷却器30处气流被冷却，处于气流中的部分湿气将冷凝，然后经由阀22被引导通过第二压力容器32，在该第二压力容器32，气体被干燥剂干燥。

第二压力容器32的输出端36此时经由阀12与分接点26相连接，在该分接点26上连接有一个或几个干燥压缩气体消费者。

很明显，来自供应源2的输出端完全且无任何损失地通过两个压力容器25流至分接点26。

在再生压力容器31中的干燥剂的再生循环的最后发生且在图3中所示的第二阶段期间，压缩气体的全部输出接连经由阀29被引导通过冷却器30，经由阀21被引导通过第一压力容器31，由此，该第一再生压力容器31被冷却。

接着，气体经由阀7和支路23流过冷却器24和止回阀20到达在那里气体被干燥剂干燥的第二压力容器32，之后经由阀12和支路25流到用于压缩气体消费者的分接点26。

在随后的第三阶段，当干燥压力容器32中的干燥剂几乎饱和和/或再生压力容器31中的干燥剂差不多冷却时，如图4所示，压缩气体经由冷却器30以及阀21和22在两个压力容器31和32上分开短时间间隔。因此再生压力容器31被稍微进一步冷却，几乎饱和的压力容器32稍微缓和。

在再生循环的最后的冷却再生压力容器31中的干燥剂的优点在于：在压力容器31和32互换时，由此再生压力容器31变成干燥压力容器，反之亦然，避免了在分接点26处压缩气体的温度和露点峰值。

在如图5所示的第四且最后阶段，压缩气体的全部输出经由阀29、冷却器30和阀22通过差不多饱和的第二压力容器32，之后被引导到所述分接点26。

在该最后阶段之后，返回到第一阶段，但是压力容器31和32互换，于是第一压力容器31变成干燥压力容器，而第二压力容器32将被再生等。

因为利用根据本发明的设备1可以以无耗散的方式进行干燥(除了在入口和出口之间的气体压降)，所以与一部分压缩气体反馈或者排出到大气中的设备相比，可以节约能量。

在图中未示出的根据本发明的设备1的实施例中，可以在压力容器31和32中或者这些压力容器31和32的外面设置加热元件，该加热元件被设计以更好地再生干燥剂，由此进一步降低气体在设备1的出口处的露点。

图6至图8示出了根据图1的设备的实际实施例，借助于形状相同且一个在另一个之上地同心设置的管结构，对称地分别制成第一分配设备3和第二分配设备13。

在给出的例子中，按照标准尺寸制成所述管结构，使得该管结构可以与不同容积的和用于不同性能的设备1的压力容器31和32结合。这样，压力容器和管结构的配置是模块化的，由此用于生产的变量数量得到限制，节约了成本。

在该情况下，可以借助于一个设置在另一个之上的管结构之间的短的管道或管线以简单的方式实现所述支路和连接部。

图9示出了根据本发明的设备1的另一实施例，在该情况下，在第一分配设备3的所述第一支路23没有设置冷却器。

这将进一步降低设备成本，然而仍然可以利用设备1获得良好输出。

该变型例的工作差不多与前一实施例的工作类似。

图10、图12和图13分别示出了第一、第三和第四阶段，这些阶段分别与图2、图4和图5中所示的前一实施例的第一、第三和第四阶段一样。

图11示出的第二阶段在该实施例中与所述实施例中的略有不同。

在该第二阶段期间，在该情况下，待干燥的全部输出气体经由阀29被引导通过冷却器30，之后该气体经由阀22流向第二干燥压力容器32的输入端34，以被干燥。

接着，被干燥的压缩气体经由阀8流动并流过第一分配设备3的第一支路23至管道15，在该管道15，该气体经由止回阀19流至再生压力容器31，然后经由支路25传送至分接点26。

因为压缩气体在流过再生压力容器31之前首先被冷却和干燥，所以该气体将使所述再生压力容器31冷却。

图14示出了以无耗散方式干燥压缩气体的本发明设备1的另一实施例，在管道4中的阀7与阀8之间以及管道16中的阀21与阀22之间设置连接管线37，在该连接管线37中设置可截断阀38。

在该情况下，借助于十个截断阀控制本发明设备1，这与可以经历相同阶段且以无耗散方式进行干燥的已知设备相比，显著减少。

根据图14的这种实施例的工作与第一实施例的工作差不多类似，在图15至图18中示出该工作。

在图15示出的第一阶段，热的压缩气体首先经由阀9被引导通过再生压力容器31，之后潮湿气体经由止回阀17、冷却器30和阀38被引导通过支路23和冷却器24，随后流过止回阀20，到达干燥压力容器32，该气体在该干燥压力容器32中被干燥。

被干燥的压缩气体经由阀12和支路25最终被传送至用于压缩气体消费者的分接点26。

因此，在该情况下，冷却器30和24串联连接，其结果是：冷却能力提高，以及可以更加有效地干燥气体。这导致干燥器的分接点处更低的压缩气体露点。

在图16示出的第二阶段期间，气体以与图3所示的在设备的第二阶段期间相同的方式流过设备1，由此再生压力容器31被冷却。

在图17和图18分别示出的第三和第四阶段期间，每次通过打开阀38和关闭阀22来串联连接所述冷却器30和24。

在第三阶段，在流过冷却器30和24之后，气体经由管道15中的止回阀19和20分成一方面到再生压力容器31，另一方面到干燥压力容器32。

接着，这些分开的气流经由支路25中的阀11和12再次会合，以被引导至分接点26。

在第四阶段期间，由冷却器30和24冷却的全部压缩气流经由干燥压力容器32被送出，之后经由支路25流到分接点26。

根据前述实施例类推，干燥压力容器31然后与再生压力容器32互换。

应该注意的是，在设备1的该实施例中，两个可用冷却器30和24可以用于干燥过程的任何阶段，这样在每个阶段，压缩气体在流入干燥压力容器31之前被最大程度地冷却，这导致分接点26处的气体最小露点。

图19示出了根据图1的设备1的另一变型例，在该情况下，在管道4中的可截止的阀7与8之间以及管道14中的止回阀17与18之间设置连接管线39，在该连接管线39中设置可截止的阀40。

这种变型例的工作与所述实施例的工作类似，然而，在该情况下，在第一、第三和第四阶段，冷却器30和24并联连接，其结果是冷却能力比采用单个冷却器显著提高，并且可以使气体更好地干燥。

而且，通过并联连接冷却器30和24，冷却器30和24上的压降将比串联连接冷却器30和24时要小。

通过打开可截止的阀40和20，可以串联连接冷却器30和24，如图20、22和23所示。

图24示出了根据图1的设备的另一实施例，其中，设置三个压力容器41、42和43，这三个压力容器的输出端与第一分配设备44相连接，而其输入端与第二分配设备45相连接。

在该情况下，所述第一分配设备44由三个主管道，即第一主管道46、第二主管道50和第三主管道54组成，其中，该第一主管道46与三个支路47至49相连接，该第二主管道50与支路51至53相连接，第三主管道54与支路55至57相连接。

所述支路47-49、51-53以及55-57中的每一个均与各自压力容器41、42和43的输出端相连接。

在支路47-49和51-53的每个中设置截断阀，而在支路55至57中的每一个中设置止回阀，将该止回阀定位成允许向与所涉及支路55至57连接的各自压力容器41、42、43的流动。

主管道46和54借助于旁路58互相连接，用于压缩气体的所述供应源2直接与主管道50相连接。

第二分配设备45以与第一分配设备44差不多相同的方式构造，也设置有三个主管道，即带有三个支路60-62的第一主管道59、带有支路64-66的第二主管道63以及带有支路68-70的第三主管道67。

所述支路60-62、64-66、68-70中的每一个均与各自压力容器41、42和43的输入端相连接。

在支路60-62和64-66的每个中设置截断阀，而在支路68-70中的每一个中设置止回阀，将该止回阀定位成允许远离与所涉及支路68-70连接的各自压力容器41、42、43的流动。

第二分配设备45的主管道63和67经由冷却器71互相连接。

借助于其中设置有可截断的阀73的第一连接管线72，所述主管道54与主管道59和用于压缩气体消费者的分接点26相连接。

借助于设置有可截断的阀75的第二连接管线74，所述主管道50与主管道67相连接。

在图25-图28中逐步地示出根据图24的设备1的工作。

在第一阶段，第一压力容器41被再生，而第二压力容器42和第三压力容器43都形成干燥压力容器。

在该第一阶段，热的压缩气体经由支路51被引导通过压力容器41，在该压力容器41中，热的气体从干燥剂中吸收湿气，其结果是该压力容器41得到再生。

接着，潮湿的压缩气体经由支路68中的止回阀流至冷却器71，之后，被冷却的气体流过支路65和66中的阀到达压力容器42和43，以被干燥。

然后，被干燥的压缩气体被引导通过支路48和49中的阀，并经由主管道46到达旁路58，然后经由连接管线72到达分接点26。

在图26示出的第二阶段，来自供应源2的热的压缩气体首先经由连接管线74和主管道67被引导通过冷却器71，随后经由支路65和66流到压力容器42和43，以在压力容器42和43中被干燥。

然后，被干燥的压缩气体经由支路48和49以及旁路58被引导通过支路55中的止回阀进入被气体冷却的第一压力容器41。

最后，气流经由支路60被引导到分接点26。

在图27示出的第三阶段，热的压缩气体首先经由连接管线74和主管道67被引导通过冷却器71，随后被分开并且经由支路64-66中的每一个被引导至各自压力容器41-43。

接着，分开的气流经由支路47-49被引导，在主管道46中再次流到一起，并经由旁路58和连接管线72传送到分接点26。

因为所供应的气体首先被引导通过冷却器71，所以在该第三阶段，第一压力容器41被进一步冷却。

在图28示出的第四且最后阶段期间，压缩气体的全部输出经由连接管线74和主管道67被引导通过冷却器71。

接着，气体流过支路65和66中的截断阀到达压力容器42和43，然后经由支路48和49以及旁路58流到连接管线72和分接点26。

带三个压力容器41、42和43以无耗散方式干燥压缩气体的设备1的实施例比所述实施例具有更多的截断阀20，但是布局比现有的带三个压力容器的设备的布局明显简化，使得可以以比较廉价的方式实现该设备1。

很明显，在根据本发明的设备1的所有实施例中，截断阀可以是可电控的，但还可以是以其它方式控制的，诸如以气动方式控制等，或者甚至可以是可手动控制的。

本发明决不仅限于作为例子描述的和在附图中示出的这些实施例；相反，以无耗散方式干燥压缩气体的根据本发明的这种设备1可以制成为各种各样的形状和尺寸，而这仍然落在本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种以无耗散方式干燥压缩气体的设备，其主要由压缩气体供应源(2)、至少两个带有输入端(33，34)和输出端(35，36)的压力容器(31，32)以及用于压缩气体消费者的分接点(26)组成，其特征在于：所述设备(1)还设置有第一分配设备(3)和第二分配设备(13)，该第一分配设备(3)与所述压缩气体供应源(2)和分接点(26)相连接，并且还与所述压力容器(31，32)的各自输出端(35，36)中的每一个相连接，该第二分配设备(13)设置有一个或几个冷却器(30)，并且与所述压力容器(31，32)的各自输入端(33，34)中的每一个相连接，由此所述第一分配设备(3)和所述第二分配设备(13)互相连接；可以借助于九个或十个截断阀(7-12，21，22，29，38和40)控制该设备(1)。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述第一分配设备(3)和所述第二分配设备(13)均对称地和/或模块化地构造。

3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述第一分配设备(3)主要由三个并联连接的管道(4，5，6)组成，这三个管道每个设置两个截断阀(7，8；9，10；11，12)，并且在两个截断阀(7，8；9，10；11，12)之间都连接有支路，第一管道(4)带有提供与第二分配设备(13)连接的第一支路(23)，第二管道(5)带有提供与所述用于压缩气体消费者的分接点(26)连接的第二支路(25)，第三管道(6)带有作为与压缩气体供应源(2)连接的第三支路(27)和经由截断阀(29)与第二分配设备(13)连接的第四支路(28)。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于：所述第二分配设备(13)主要由三个并联连接的管道(14，15，16)组成，在第一管道(14)和第二管道(15)中分别设置两个相反流向的止回阀(17，18；19，20)，在第三管道(16)设置两个截断阀(21，22)，由此该第一管道(14)和该第二管道(15)均在两个止回阀(17，18；19，20)之间分别与第一分配设备(3)的所述第四支路(28)和第一支路(23)连接；由此第二分配设备(13)的第一管道(14)和第二管道(16)经由冷却器(30)在阀(17，18；21，22)之间互相连接。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于：将第二分配设备(13)的第一管道(14)中的所述止回阀(17，18)定位成允许在所涉及的管道(14)中沿一个止回阀到另一止回阀方向的流动；将第二分配设备(13)的第二管道(15)中的所述止回阀(19，20)定位成允许在所涉及的管道(15)中沿远离另一止回阀方向的流动。

6.如权利要求3至5中的任一项所述的设备，其特征在于：所述第一支路(23)设置另一个冷却器(24)。

7.如前述权利要求中的一项或几项所述的设备，其特征在于：在第一分配设备(3)的第一管道(4)中的截断阀(7和8)之间以及第二分配设备(13)的第三管道(16)中的截断阀(21，22)之间设置连接管线(37)，在该连接管线(37)中设置截断阀(38)。

8.如权利要求1至6中的一项或几项所述的设备，其特征在于：在第一分配设备(3)的第一管道(4)中的截断阀(7，8)之间以及第二分配设备(13)的第一管道(14)中的止回阀(17和18)之间设置连接管线(39)，在该连接管线(39)中设置截断阀(40)。

9.如前述权利要求中的一项或几项所述的设备，其特征在于：所述截断阀(7-12，21，22，29，38和40)中的一个或几个以可控阀的形式制成，该可控阀与控制系统连接。

10.如前述权利要求中的一项或几项所述的设备，其特征在于：所述截断阀(7-12，21，22，29，38和40)被以二通阀的形式制成。

11.如前述权利要求中的一项或几项所述的设备，其特征在于：所述第一分配设备(3)和所述第二分配设备(13)具有差不多相同的尺寸。

12.如前述权利要求中的一项或几项所述的设备，其特征在于：所述第一分配设备(3)和所述第二分配设备(13)制成为管状结构，该管状结构在形状上相同且一个在另一个之上同心地设置。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述管状结构具有标准尺寸，使得该管状结构可以与具有不同容积和用于不同性能的设备(1)的压力容器(31和32)相结合。

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