CN103874611B - 用于压缩空气供应系统的空气干燥设备的消声装置 - Google Patents

用于压缩空气供应系统的空气干燥设备的消声装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于压缩空气供应系统的空气干燥设备的消声装置，其包括消声器壳体(6)，在该消声器壳体上设置有用于输入要从空气干燥设备中排放的含冷凝物的压缩空气的进入口(5)以及至少一个用于将含冷凝物的压缩空气向外排出的排放口(7)，其中，所述进入口(5)通入所述消声器壳体(6)的至少一个前室(9)内，该前室通入多个并联的后室(10a-10d)中，这些后室围绕设于所述消声器壳体(6)内中心处的加热棒(11)设置，所述后室(10a-10d)通过各配属的节流位置(14)与配属的前室(9)相连。

Description

用于压缩空气供应系统的空气干燥设备的消声装置
技术领域
本发明涉及一种用于压缩空气供应系统的空气干燥设备的消声装置，其包括消声器壳体，在该消声器壳体上设置有进入口以及排放口，所述进入口用于输入要从空气干燥设备中排放的含冷凝物的压缩空气，所述排放口用于将压缩空气向外排出。
背景技术
本发明的应用领域主要涉及轨道车辆，其压缩空气供应系统主要是用来提供车辆制动用的制动压力。为了产生尽可能干燥的制动空气，由压缩机驱动的、用于准备空气的压缩空气供应系统包括一个空气干燥设备，该空气干燥设备从由外部吸入的并且经压缩的压缩空气中将其内含有的湿气抽走。为此，在轨道车辆构造中主要是使用单室和双室空气干燥器，该空气干燥器将湿气从压缩空气中抽走并将其以含冷凝物的压缩空气的形式向外排出。
由DE3445699A1可知一种单室空气干燥器，该单室空气干燥器设置为用于间歇式运行中可增压的压缩空气供应系统，并具有唯一一个可再生的干燥芯筒和一个测量存在于空气贮备容量中的空气湿度的湿度传感器。当压缩机空转运行阶段期间以及在空气贮备容器内的空气湿度超过一定的阈值时，分析处理电子系统便引发对干燥芯筒的再生。在再生运行期间，将压缩空气往回引导，向后穿过干燥芯筒，使得从中出来的含冷凝物的压缩空气到达一个用于向外排出的排放阀。该排放阀配有一个开放的(ungefasst)排气端口，因而含冷凝物的压缩空气伴以响声很大的流出噪音被向外释放。在该流出噪音之前先是由于切换进入再生运行而产生压缩空气冲击，该压缩空气冲击可达到极大的声级。这一点特别是对于在居住区附近的火车站中停靠的轨道车辆来说，会造成噪音污染，尤其在轨道车辆应该整夜保持准备状态的情况下更是如此。
由DE3533893A1可知一种用于轨道车辆的压缩空气供应系统的双室空气干燥器，该双室空气干燥器具有两个干燥容器，这两个干燥容器可交替运行，以保证连续提供压缩空气。当由压缩机所产生的压缩空气流在其中一个干燥容器内进行干燥之时，另一干燥容器的干燥剂被再生。通过与两干燥容器相连接的开关阀，以一种在时间上可预先确定的交替顺序将待干燥的压缩空气引入干燥容器之一内，并将相应地在另一个干燥容器内再生时所使用的空气从该干燥容器中导出。另外，该开关阀还具有一个排放口，用于排出在处于再生运行中的干燥容器再生过程中所产生的、含冷凝物的压缩空气。开放的(ungefasst)排出气也同样由这个排放口到达外部。
已经有人尝试过为用于轨道车辆的已知空气干燥设备的排放口设置一个消声器，该消声器通常构造成烧结金属件或塑料件或者一种填充有隔离材料的容器。然而这样的解决方案结构相当庞大，并且仅仅起到有限的消声作用。
另外，现有技术已知的消声器还有下述缺点，即，压缩空气中含有的冷凝物在消声器中发生冻结，因此可能堵塞压缩空气向外的出口。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种用于压缩空气供应系统的空气干燥设备的消声装置，特别是用于轨道车辆，该消声装置在执行用于干燥容器的再生运行时以及在排放含冷凝物的压缩空气时以简单而构造小型的技术措施来产生很好的消声作用，同时，冷凝物也从压缩空气中被可靠地向外导出。
此目的通过一种用于压缩空气供应系统的空气干燥设备的消声装置得以实现，其包括消声器壳体，在该消声器壳体上设置有进入口以及至少一个排放口，所述进入口用于输入要从空气干燥设备中排放的含冷凝物的压缩空气，所述排放口用于将含冷凝物的压缩空气向外排出，所述进入口通入所述消声器壳体的至少一个前室中，该前室通入多个并联的后室中，这些后室围绕设于所述消声器壳体内中心处的加热棒设置，所述后室通过各配属的节流位置与配属的前室相连。
本发明包含如下技术教导：消声器壳体的进入口通入至少一个内部的前室中，该前室通入多个并联的后室中，这些后室围绕设于消声器壳体内中心处的加热棒设置。为了确保加热的高效率，加热棒和后室应优选与同一个壳体件保持接触。
本发明的解决方案的优点特别是在于：有冻结危险的后室得到主动加热，从而能够防止聚集在其内和需向外排出的冷凝物冻结。该消声器是以一种特殊的空室技术(Kammertechnik)为基础，能够实现使冷凝物畅通无阻地流过前室和后室(该前室和后室主要是用于消声)。通过本发明的空室设置结构，消声器壳体能够构造得结构相当小型，因而在空气干燥设备的安装位置处为此仅需很少的空间需求。
按照一种优选的实施方式，提出：后室分别构造成圆柱形的，并且彼此等距地沿着一个圆线围绕加热棒定位，而构成了壳体中间隔片，加热棒与所述圆线同轴地设于消声器壳体内。所述壳体中间隔片抑制向外的热传递，并使得加热棒的热能只有很少被未加利用地向外排出，也就是说，使加热棒的热能保持集中于消声器壳体的内部。这一点可实现如下效果：尽管在不利条件下在后室的外部区域内可能发生冰冻，然而在各后室的内部区域中却由于部件温度高而保持不结冰状态。试验结果表明：若壳体中间隔片覆盖着位于所述壳体中间隔片的最薄区域内的圆线的小于40％，则可达到热能的这种最佳利用。
按照另外一种改善本发明的措施，提出：前室的数量与后室的数量之比至少为1：2。为了实现极为有效的消声效果，就应该存在至少两倍于前室那么多的后室。
对同样优点有益的措施在于：所述至少一个前室与输送能力PF相关地、按照数学公式V＝0.8×PF+/－60％构成为自由的共振容积V。在此，共振容积V的计量单位是cm3，输送能力的计量单位为l/min。由于在相对后室优选构造得更大的前室中这样实现的自由共振容积，便已能够通过该前室实现很好的消声。
作为此外的可选方案，前室的容积也可以用隔离材料或烧结材料填充或者部分填充。优选地，后室应该仅仅部分地用隔音材料填充，从而在后室内部产生一前腔。若填充了隔音材料的容积相对于所述前腔的容积之比例在2.7：1至1.3：1之间变动，则这个前腔是特别有益的。在一种特别优选的实施方式中，本发明的消声装置具有总共四个后室。在前室的被填充的容积内的隔音材料优选为塑料制成的编织物，优选为聚乙烯。或者，作为此外的可选方案，也可以考虑其他的材料，如聚四氟乙烯(PTFE)或粉末冶金青铜。
按照本发明的另一种优选的实施方式，前室也可以配置多个彼此间隔开的、各有至少一个缺口的分隔板。各缺口优选彼此对置，使得压力冲击必须经过大的波长。各个分隔板彼此之间的间距可以是均匀的。然而也可以考虑采取不同的、递增的或递减的板间距，由此可以有针对性地消减压力冲击的不同的频率组分。
在另一种有益的设计中，后室内的隔离材料为塑料编织物，由盘成卷的条状物构成，其长度设计为：使得所述卷恰好准确配合到圆柱形后室的可供使用的圆周之中。通过这种方式，能够实现以简单的方式用隔音材料极为有效地填充圆柱形后室。
消声装置的后室应该整合或安置在消声装置的冷凝物分离机构(Kondensatabschalter)的下部部分中并且设置在靠近加热棒处。此外也可以考虑采取镜像布置。
另外提出：后室通过各配属的节流位置与配属的-优选位于其上方的-前室相连。为了实现尽可能好的隔音效果，所述节流位置的直径相对于后室的直径之比应该在1：2至1：5之间。
另外提出：为了实现高的隔音效果，后室的容积的总和相对于单独一个前室的容积的容积比为1：6至1：10。
按照另一种改善本发明的措施，提出：加热棒设计有一个整合的恒温元件，该恒温元件与部件温度相关地控制所述加热棒的接通和断开。该控制由于恒温元件之故便能够自动实现，而无需从外部施加影响。为了发挥高的加热效应，加热棒应该沿着整个优选圆柱形的消声器壳体延伸。为了实现尽可能高的导热能力，带有整合在其内的前室和后室的消声器壳体优选由铝合金构成。按照一种改善消声装置的热特性的措施，提出：将消声器壳体包封在热绝缘带之内。这一点提供了下述优点，即，加热棒的加热功率保持集中于消声器壳体内，并且没有太大的部分经由消声器壳体的表面向外辐射。通过这种方式，即使在冷凝物从消声器壳体中被导出的位置上出现临界负(零下)温度的情况下，依然保持正(零上)的部件温度。
另外还提出：在进入消声器壳体内的进气口与排气口之间使压缩空气流进行一个直角转向，这一点可通过外部接头以及穿过前室和后室的压缩空气导引的布置来实现。该措施提高了消声效率。
按照另一种改善本发明的措施，提出：将整合在控制装置内的电磁阀的排气通路经由独立的管道引入到消声器壳体中，以便对电磁阀的流出噪音进行消声。控制装置具有用于转换空气干燥设备的运行阶段的电磁阀，其空气消耗从该控制装置的壳体中吹出。控制气体的吹出会导致附加的啸叫，该啸叫同样能够通过本发明的消声装置得以消除。
附图说明
下文将参照附图结合对优选实施例的说明详细地阐述其他一些改善本发明的措施。附图中：
图1为用于具有布置在其上的消声装置的压缩空气供应系统的空气干燥设备的透视图；
图2为第一实施方式的消声装置的透视分解图；
图3为图2所示消声装置在组装状态的纵剖视图；
图4为具有改型的前室的另一实施方式的消声装置的纵剖视图；和
图5为图4所示的消声装置在剖面A-A的横剖视图。
具体实施方式
按照图1，一个双室空气干燥设备包括两个干燥容器1a和1b，这些干燥容器以两种状态，亦即一个干燥状态和一个再生状态，交替地运行，以保证对连续通过的潮湿的压缩空气流进行干燥。
在其中一个干燥容器1a内主气流被干燥的同时，另一干燥容器1b的干燥剂通过反向运行被再生。这些状态阶段通过一个开关阀2按照电子控制装置3的指令来实施。在开关阀2的出口侧，通过管道4连接着一个消声装置。为此，管道4接合在消声器壳体上的一个进入口5上。这个进入口5用来输入要从空气干燥设备中排放的含冷凝物的压缩空气。所述消声装置用来在声学上衰减流出噪音并且同时将压缩空气内含有的冷凝物可靠地向外排出，确切地说，是通过四个设置在消声器壳体6的底部上的排放口7排出。另外，从电子控制装置3出发有一电缆8引向消声器壳体6，通过该电缆，为设于消声器壳体6内的-此处未进一步示出的-加热棒的运行供给电能。
排放口7设置为相对由进入口限定的流入方向成直角偏移，以使流过消声器壳体6的压缩空气发生转向。
另外，整合在控制装置3内的电磁阀的排气通路经由一根独立的管道20被引入到消声器壳体6中，用以实现对电磁阀的流出噪音的消声。此外，通过电线21为一个-此处同样无法看到的-加热棒供应电能以便对消声器壳体6进行加热。
根据图2，通过进入口5输入的含冷凝物的压缩空气到达一个整合在消声器壳体6内的前室9中，该前室在底侧通入四个彼此并联的后室10a、10b中–这里只能看到其中的两个后室。四个后室10a至10d在底侧分别形成一个向外的开口，该开口为消声器壳体6的排放口7。四个后室10a-10b围绕一个设置在消声器壳体6内中心处的加热棒7定位。该加热棒7用来输入热能，以防止冷凝物在消声器壳体6内冻结。加热棒11设置有一个整合的恒温元件12，该恒温元件与部件温度相关地自动控制加热棒11的接通与断开。
为使由加热棒11产生的热能不会未加利用地到达外部，消声器壳体6用一个两壳的、由绝缘材料构成的热绝缘外罩13包围。
根据图2，可以看到的后室10a和10b通过配属的节流位置14(示范性的)与配属的大容积的前室9相联。通过节流位置9实现了消声装置的很好的消声效果。在这个实施方式中，后室10a、10b部分地用隔音材料15填充，该隔音材料构造成塑料制螺旋状缠绕的网状织物的形式。
根据图4中示出的本发明解决方案的另一实施方式，为了实现进一步的消声效果，在前室9中设置有多个彼此间隔开的、各有至少一个缺口的分隔板16。这些分隔板16在此相互等间距地设置。在这个实施方式中，后室10a和10b还填充有多个横向延伸的用于消声的筛板17。
如从图5中示出的消声器壳体6在后室10a至10d高度上的横剖面所看到的那样，这些后室分别构造成圆柱形的并且在构成壳体中间隔片18的情况下彼此等距地设置。另外，后室10a至10d沿着消声器壳体6内同轴的一圆线19以及围绕设于其内中心处的加热棒11设置。壳体中间隔片18按照长度占据圆线19的少于40％的圆周，该圆线位于壳体中间隔片18的最薄区域内。由此，在部件稳定性充分的同时使得不希望有的向外散热降至最低限度。
本发明并不局限于上述两个实施例。确切地说还可以考虑那些一同包含于权利要求书的保护范围内的变动。因而，例如同样可能的是：在此介绍的消声装置同样也可应用于单室空气干燥器中。
附图标记列表
1干燥容器
2开关阀
3控制装置
4管道
5进入口
6消声器壳体
7排放口
8电缆
9前室
10后室
11加热棒
12恒温元件
13绝缘外罩
14节流位置
15隔音材料
16分隔板
17筛板
18壳体中间隔片
19圆线
20管道
21电线

Claims (11)

1.用于压缩空气供应系统的空气干燥设备的消声装置，其包括消声器壳体(6)，在该消声器壳体上设置有进入口(5)以及至少一个排放口(7)，所述进入口用于输入要从空气干燥设备中排放的含冷凝物的压缩空气，所述排放口用于将含冷凝物的压缩空气向外排出，其特征在于：所述进入口(5)通入所述消声器壳体(6)的至少一个前室(9)中，该前室通入多个并联的后室(10a-10d)中，这些后室围绕设于所述消声器壳体(6)内中心处的加热棒(11)设置，所述后室(10a-10d)通过各配属的节流位置(14)与配属的前室(9)相连。
2.如权利要求1所述的消声装置，其特征在于：所述后室(10a-10d)分别构造成圆柱形的，并且所述后室彼此等距地沿着一个圆线(19)围绕所述加热棒(11)设置，在每两个相邻的后室之间构成一个壳体中间隔片(18)，加热棒与所述圆线同轴地设于消声器壳体(6)内。
3.如权利要求1所述的消声装置，其特征在于：所述前室(9)的数量与所述后室(10a-10d)的数量之比至少为1：2。
4.如权利要求2所述的消声装置，其特征在于：所述壳体中间隔片(18)对所述圆线(19)的覆盖小于所述圆线的40％，该圆线位于所述壳体中间隔片(18)的最薄区域内。
5.如权利要求1所述的消声装置，其特征在于：所述至少一个前室(9)与输送能力(PF)相关地、按照公式：
V＝0.8×PF+/－60％
构成为自由的共振容积(V)，其中，V表示计量单位为cm3的共振容积，PF表示计量单位为l/min的输送能力。
6.如权利要求1所述的消声装置，其特征在于：所述至少一个前室(9)至少部分地用隔音材料或烧结材料填充。
7.如权利要求1所述的消声装置，其特征在于：在所述至少一个前室(9)内设置有多个彼此间隔开的、各有至少一个缺口的分隔板(16)。
8.如权利要求1所述的消声装置，其特征在于：所述后室(10a-10d)的容积的总和相对于单独一个前室(9)的容积的容积比为1：6至1：10。
9.如权利要求1至8之任一项所述的消声装置，其特征在于：整合在控制装置(3)内的电磁阀的排气通路经由管道(20)被引入到所述消声器壳体(6)内的所述至少一个前室(9)中或者所述后室(10a-10d)之一中。
10.如权利要求1至8之任一项所述的消声装置，其特征在于：所述消声器壳体(6)被包封在热绝缘外罩(13)内。
11.如权利要求1至8之任一项所述的消声装置，其特征在于：所述排放口(7)设置为，相对压缩空气进入消声器壳体(6)的流入方向成直角地偏移，以使流过所述消声器壳体(6)的压缩空气发生转向，所述流入方向由所述进入口(5)限定。
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