CN101972585A - 冷冻式压缩空气干燥器的三机一体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冷冻式压缩空气干燥器的三机一体装置，包括预冷器、蒸发器与气液分离器，所述预冷器、蒸发器与气液分离器为一体式结构，预冷器上方设置有暖湿空气进口与扩散腔；预冷器与蒸发器采用整体的换热器，所述换热器上部为预冷部，下部为蒸发部；所述换热器具有水平通道与竖直通道，所述竖直通道为暖湿空气通道，所述预冷部水平通道为低温干燥空气通道，所述蒸发部水平通道为冷媒通道；气液分离器设置于蒸发器底部，由滤网与导向挡板腔两部分组成，侧部管路连接所述预冷部水平通道入口，在所述预冷部水平通道出口设置有干燥空气出口。本发明结构合理、空间紧凑，生产制造成本低，安装维护费用省，干燥效率高。

Description

冷冻式压缩空气干燥器的三机一体装置
技术领域
本发明涉及空气干燥设备领域，尤其是预冷、蒸发与气液分离一体式冷冻式压缩空气干燥器。
背景技术
空气干燥器用于干燥与净化压缩空气，使后续压缩空气使用设备获得洁净干燥的气源，在工业生产中得到广泛的应用。冷冻式压缩空气干燥器是利用冷媒换热将潮湿的压缩空气进行降温，过饱和的水份从空气中析出并分离，从而实现空气的干燥，一般包括预冷器、蒸发器与气液分离器三个主要的部件。
现有技术的预冷器200与蒸发器300一般采用壳管式的换热器结构，如图1所示，暖湿空气101从预冷器壳体203一侧的暖湿空气入口201通入多根平行设置的换热管204内部，与壳体内腔的低温干燥空气104作热交换实现预冷，预冷后空气102集中在预冷后空气腔207并且进入蒸发器300；低温干燥空气104从预冷器壳体203另一侧的冷空气入口206通入内腔，在壳体内腔多块折流板205的作用下曲折前进，热交换之后从干燥空气出口202排出为干燥空气105。进入蒸发器300的预冷后空气102继续在蒸发器壳体301内腔绕过折流板302曲折前进，而此时换热管303内部通的是冷媒106，例如氟利昂等，对预冷后空气102进行进一步冷却后形成低温空气103从低温空气出口304输出至气液分离器400。
现有技术的气液分离器400通常采用旋风分离式结构，如图2所示，在圆柱形的压力容器的壳体403侧壁上部设置有切向的进气管401，顶部设置有出气口402，底部设置有排水口405，冷却后带有液体颗粒的低温空气103从压力容器切向冲入，在容器内形成高速旋转的气流，由于气体与液体的密度不同，因此较重的液体被分离下沉流出排水口405，而脱水后的气体盘旋下降后在底部锥底404的转向后沿中央上升，通过中央管道与出气口排出低温干燥空气104，再进入预冷器200的冷空气入口206，对暖湿空气101进行预冷。
现有技术的冷冻式压缩空气干燥器三个主要的部件预冷器、蒸发器与气液分离器各自独立，体积非常庞大，生产成本高，安装维护复杂。壳管式换热器结构的热交换效率低，而且隔板与壳体之间的间隙容易导致气流短路，严重影响了热交换的效率。旋风式气液分离器不易分离出气流中质量较小的雾珠，也降低了干燥的效率。
发明内容
本申请人针对上述现有冷冻式压缩空气干燥器的预冷器、蒸发器与气液分离器各自独立，结构复杂，占地空间大、工作效率低等缺点，提供一种结构合理、空间紧凑的冷冻式压缩空气干燥器的三机一体装置，从而降低生产制造成本，节约安装维护费用，同时有效提高干燥的工作效率。
本发明所采用的技术方案如下：
一种冷冻式压缩空气干燥器的三机一体装置，包括预冷器、蒸发器与气液分离器，所述预冷器、蒸发器与气液分离器为一体式结构，预冷器上方设置有暖湿空气进口与扩散腔；预冷器与蒸发器采用整体的换热器，所述换热器上部为预冷部，下部为蒸发部；所述换热器具有水平通道与竖直通道，所述竖直通道为暖湿空气通道，所述预冷部水平通道为低温干燥空气通道，所述蒸发部水平通道为冷媒通道；气液分离器设置于蒸发器底部，由滤网与导向挡板腔两部分组成，导向挡板腔设置有斜向挡流板将空气导向至侧部管路，侧部管路连接所述预冷部水平通道入口，在所述预冷部水平通道出口设置有干燥空气出口。其进一步特征在于：
所述换热器采用连续交错的梯形通道的金属板材堆叠，相邻层梯形通道相互垂直并且用隔板间隔；
所述换热器的金属板材采用铝制板材；
所述滤网采用不锈钢滤网；
所述冷冻式压缩空气干燥器底部设置有排水口。
本发明采用预冷、蒸发与气液分离一体式结构，大大减小了设备体积，对于同样的干燥空气容量，本发明的体积仅为现有技术各自独立结构体积的2/5，从而降低生产制造成本，节约安装维护费用。预冷器与蒸发器采用整体的蜂巢式换热器，不仅显著提高了换热效率，而且可以有效的防止气流短路，露点温度有效提高，功耗大大降低，JB/T10526-2005《一般用冷冻式压缩空气干燥器》标准规定出口压力露点不大于3℃，本发明达到2.1℃左右；标准规定压力降不大于0.035MPa，本发明仅为0.0024MPa。气液分离器由滤网与导向挡板腔两部分组成，综合采用拦截、惯性等多种手段，有效的拦截细小水珠与雾珠，除水率大于98％。
附图说明
图1为现有技术的预冷器与蒸发器主视图；
图2为现有技术的气液分离器主视图；
图3为本发明的主视图，局部剖视；
图4为图3的俯视图；
图5为本发明的蜂巢式换热器立体图；
图6为图5的A部放大爆炸图。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式与工作原理。
如图3、图4所示，本发明所述的冷冻式压缩空气干燥器采用预冷、蒸发与气液分离一体式结构，干燥器壳体内部分隔为多个腔体，内部通过管路连接；在干燥器顶部设置有暖湿空气进口9与扩散腔1，暖湿空气101从进口9进入，在扩散腔1内均匀扩散分布进入扩散腔1下部的预冷腔2与蒸发腔3，在预冷腔2与蒸发腔3中设置有如图5所示的蜂巢式换热器10，蜂巢式换热器10采用如图6所示的铝质板材15经过冲压加工为连续交错的类似于梯形城墙垛口形状，在铝质板材15的上下两侧采用隔板13与梯形的顶边粘合，从而形成了多路通道11；每一层的梯形通道相互垂直堆叠，从而形成如图5所示的互相间隔且垂直的多路水平通道11与竖直通道12，水平通道11与竖直通道12内通入不同温度的物质进行热交换。如图3所示，换热器10为整体结构，上部执行预冷功能，下部执行蒸发功能；预冷腔2内换热器10水平通道11内流通的是低温干燥空气104，竖直通道12内顶部进入暖湿空气101，经过热交换后降温为预冷后空气102进入蒸发腔3内换热器10的竖直通道12，蒸发腔3内换热器10水平通道11内流通的是冷媒106，将预冷后空气102进一步冷却为低温空气103。在蒸发腔3底部设置有气液分离器，气液分离器由不锈钢滤网4与导向挡板腔5两部分组成，低温空气103中过饱和的水份析出为微细水珠，在通过不锈钢滤网4时大部分水珠被滤网拦截，凝结在滤网上并沉降至干燥器底部；极少量通过滤网4的雾珠夹杂在低温空气103中，冲击在底部导向挡板腔5设置的斜向挡流板7上，空气在挡流板7的导向下转向至右侧曲折流出，而雾珠由于质量大于气体，因此残留在挡流板7上并沉降至干燥器底部，沉积在干燥器底部的水份通过排水口6排出；低温干燥空气104被挡流板7导向至侧部管路14上升并通过预冷腔2内换热器10的水平通道11，对竖直通道12内的暖湿空气101进行预冷，最终形成干燥空气105通过干燥空气出口8排出，进入后续压缩空气使用设备。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改，例如蜂巢式换热器采用铜制板材等其他导热性能较好的材料。

Claims (5)

1.一种冷冻式压缩空气干燥器的三机一体装置，包括预冷器、蒸发器与气液分离器，其特征在于：所述预冷器、蒸发器与气液分离器为一体式结构，预冷器上方设置有暖湿空气进口与扩散腔；预冷器与蒸发器采用整体的换热器，所述换热器上部为预冷部，下部为蒸发部；所述换热器具有水平通道与竖直通道，所述竖直通道为暖湿空气通道，所述预冷部水平通道为低温干燥空气通道，所述蒸发部水平通道为冷媒通道；气液分离器设置于蒸发器底部，由滤网与导向挡板腔两部分组成，导向挡板腔设置有斜向挡流板将空气导向至侧部管路，侧部管路连接所述预冷部水平通道入口，在所述预冷部水平通道出口设置有干燥空气出口。
2.按照权利要求1所述的冷冻式压缩空气干燥器的三机一体装置，其特征在于：所述换热器采用连续交错的梯形通道的金属板材堆叠，相邻层梯形通道相互垂直并且用隔板间隔。
3.按照权利要求2所述的冷冻式压缩空气干燥器的三机一体装置，其特征在于：所述换热器的金属板材采用铝制板材。
4.按照权利要求1所述的冷冻式压缩空气干燥器的三机一体装置，其特征在于：所述滤网采用不锈钢滤网。
5.按照权利要求1所述的冷冻式压缩空气干燥器的三机一体装置，其特征在于：所述冷冻式压缩空气干燥器底部设置有排水口。
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