CN104147895B - 一种吸附式双塔干燥装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及吸附式双塔干燥装置，组成包括：两个干燥塔、电磁阀、换向阀；电磁阀为三位五通先导电磁阀，其具有一个与干燥塔出气口相连的进气口，两个出气口，以及两个与大气连通的排泄口；换向阀为三位五通先导气动换向阀，其具有一个与压缩空气源连接的进气口，两个分别与两干燥塔进气口相连的出气口，两个与电磁阀出气口相连的先导压力输入口，以及两个与大气连通的排泄口；两干燥塔的出气口分别经单向阀后连接最小压力阀和电磁阀的进气口，两个干燥塔的出气口之间通过装有节流阀的独立气道相连。利用电磁阀与气动换向阀的组合实现干燥塔之间气路的切换，从而使两塔处于不同的工作状态，并且能够轻松转换。

Description

一种吸附式双塔干燥装置

技术领域

本发明涉及一种吸附式双塔干燥装置，特别适用于轨道交通风源的干燥，属于轨道车辆风源干燥技术领域。

背景技术

空压机输出的压缩空气中含有较高的水分、油分和机械杂质等，若不去除会造成铁道车辆制动系统产生锈蚀、堵塞、凝结水、结冰等现象，从而引发列车制动故障。因此，压缩空气必须经过干燥过滤，才能达到列车制动用空气质量要求。为了对下游用气设备实现不间断供气，几乎所有的吸附式干燥装置都设计成双塔结构，干燥与再生需同时进行，即其中一个塔在进行吸附操作时，另一个塔同时对吸附剂进行再生操作，经过一定时间后双塔工况进行自动切换。

受控制方法及产品实现限制，目前轨道交通用吸附式双塔干燥器普遍存在结构复杂、使用器件较多、体积及重量较大、线上及线下维护不方便的缺点。主要体现在进气及排气方式上，如有的产品采用四个切换阀实现双塔的进气、排气，也有的采用一个进气阀和一个排气阀实现上述功能。这样的缺点是使用的阀较多，在使用成本、维护及可靠性方面均不够理想，特别是进气阀和排气阀的特点是通过的压缩空气湿度高，为防止低温结冰，需要增加更多的加热装置。

除此之外，在各实现部件间的集成方式上，现有的产品多采用双气路板结构（上下各一），实现干燥塔的进气及出气，中间的控制气体通过外接管路连接起来。这样的方式不利于结构的紧凑性，占用空间较大、成本较高，外露的连接管路在使用维护及安全保障上也存在较大的隐患。尤其是各部件之间在结构上相互关联，无法独立完成更换，这在讲究快速安全、维护简便的轨道交通行业，是一个极大的挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的上述缺点，提供一种吸附式双塔干燥装置，其集成方式简单、使用维护方便。

为了解决以上技术问题，本发明提供的吸附式双塔干燥装置，组成包括：两个干燥塔、电磁阀、换向阀；所述电磁阀为三位五通先导电磁阀，其具有一个与干燥塔出气口相连的进气口，两个出气口，以及两个与大气连通的排泄口；换向阀为三位五通先导气动换向阀，其具有一个与压缩空气源连接的进气口，两个分别与两干燥塔进气口相连的出气口，两个与电磁阀出气口相连的先导压力输入口，以及两个与大气连通的排泄口；两干燥塔的出气口分别经单向阀后连接最小压力阀和电磁阀的进气口，所述两个干燥塔的出气口之间通过装有节流阀的独立气道相连。

为了解决以上技术问题，本发明进一步的改进在于：

1、所述换向阀包括阀体，设置于阀体的两个阀组件，每个阀组件均具有可滑动的活塞、先导压力输入口、以及设置于阀体上的互相连通的进气口、出气口、排泄口，活塞的第一端设置有模板和压簧，所述模板与先导压力输入口之间形成密封的先导压力腔，活塞的第二端设置有阀芯，当压簧处于释放状态时，阀芯的外侧面封闭排泄口，进气口与出气口之间为通路；当压簧处于压缩状态时，阀芯的内侧面封闭进气口与出气口之间的气路，出气口和排泄口之间为通路。

2、两个阀组件共用一个设置于阀体上的进气口，所述阀体内具有腔室，该腔室具有与两个阀组件进气口连通的进气口、以及分别与两个阀组件的出气口和排泄口连通的两个出气口，腔室的出气口与对应阀组件出气口和排泄口形成一个三通管路；当某一侧阀组件的压簧处于释放状态时，腔室相应侧的出气口与该阀组件的出气口之间为通路，此时，该侧阀组件的进气口与出气口连通；当某一侧阀组件的压簧处于压缩状态时，腔室相应侧的出气口被封闭，此时，该侧阀组件的出气口和排泄口之间为通路。

3、所述腔室开设有两组容阀芯穿过的通孔，靠近阀芯一端的通孔为腔室的出气口，远离阀芯的通孔内壁嵌有包裹在活塞上的密封圈，用于隔断腔室与先导压力腔。

4、具有集成气路板，所述干燥塔、电磁阀、换向阀、单向阀、节流阀、最小压力阀安装在集成气路板上，所述集成气路板设置有供上述器件之间通气的气道。

5、换向阀的排泄口连接有消音器。

6、所述集成气路板上安装有用于检测电磁阀进气口气压的测试接头，用于检测干燥塔内压力的压力指示器，以及用于检测干燥塔出气湿度的湿度指示器。

7、所述换向阀的排泄口上设置有压力传感器，用于监测装置运行状态。

8、所述气路板固定有电控器，所述电磁阀受控于该电控器，所述测试接头、压力传感器与电控器连接。

9、所述换向阀上设置有与电控器相连的温度开关和加热器。

需要说明的是，最小压力阀的最小通过压力应当大于电磁阀自身的先导压力，同时也应当大于换向阀的先导压力。也就是说内部系统压力建立后，在气体压力增大至通过最小压力阀之前，系统内压力应当大于电磁阀的先导压力和抵抗压簧的张力而将阀组件的模板顶起。

本发明双塔干燥装置，利用电磁阀与气动换向阀的组合实现干燥塔之间气路的切换，从而使两塔处于不同的工作状态，并且能够轻松转换。与传统单纯利用电磁阀进行切换相比，本发明具有流量大、响应快、对使用空气质量无特殊要求、且使用维护方便的特点。本装置的气动换向阀结构巧妙，取代了传统多个进气阀和排气阀的复杂结构，简化了执行机构，从而使双塔干燥装置的结构更紧凑，质量更好。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本实施例吸附式双塔干燥装置结构示意图。

图2是本实施例吸附式双塔干燥装置的集成气路板结构示意图。

图3是本实施例吸附式双塔干燥装置的换向阀外形图。

图4为本实施例吸附式双塔干燥装置的换向阀内部结构示意图（第一状态）。

图5是本实施例吸附式双塔干燥装置的换向阀使用状态示意图（第二状态）。

图6是本实施例吸附式双塔干燥装置的换向阀使用状态示意图（第三状态）。

图7是本实施例吸附式双塔干燥装置的气路原理图。

图中标号示意图下：

1-换向阀，2-消音器，3-活塞，4-先导压力输入口，5-进气口，6-出气口，7-排泄口，8-模板，9-压簧，10-先导压力腔，11-阀芯，12-腔室，13-第一干燥塔，14-第二干燥塔，15-电磁阀，16-第一单向阀，17-第二单向阀，18-测试接头，19-最小压力阀，20-节流阀，21-压力传感器，22-集成气路板，23-电控器，24-第一压力指示器，25-第二压力指示器，26-湿度指示器，27-温度开关，28-加热器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1，吸附式双塔干燥装置，组成包括：第一干燥塔13、第二干燥塔14、电磁阀15、换向阀1、集成气路板22、电控器23。

如图1、图2所示，集成气路板上固定有第一干燥塔13、第二干燥塔14、电磁阀15、换向阀1、电控器23、第一单向阀16、17-第二单向阀17、节流阀20、最小压力阀19、测试接头18、第一压力指示器24、第二压力指示器25、湿度指示器26。

其中，电磁阀15、测试接头18与电控器23相连接。

本实施例中，电磁阀15为选用诺冠VR61Z711A型三位五通先导式电磁阀，其具有一个与两干燥塔出气口相连的进气口，两个用于输出先导压力的出气口（工作口），以及两个与大气连通的排泄口。当不得电时，电磁阀15的进气口是封闭的，排泄口与出气口相连通；当左侧线圈得电且输入的压力大于自身的先导压力，则右侧的进气口与出气口导通，且排泄口关闭，左侧气路保持不变。右侧线圈得电气走向与左侧得电的情形相反。需要说明的是，该款电磁阀只能有一侧线圈得电，两线圈不能同时得电。

如图3、图4所示，本例中换向阀为三位五通先导气动换向阀，换向阀1的排泄口设置有用来检测装置工作状态的压力传感器21和用于消除排气噪声的消音器2；换向阀上还设置有与电控器相连的温度开关27和加热器28，用于防止低温结冰。

如图4所示，阀体内设置有两个结构相同的阀组件，下面以左侧阀组件为例进行说明。

左侧阀组件具有可滑动的活塞3、先导压力输入口4、以及设置于阀体上的互相连通的进气口5、出气口6、排泄口7。本例中，两个阀组件共用一个设置于阀体上的进气口5。本换向阀为一个五通换向阀。如图4所示，依旧以左侧阀组件为例，活塞3的第一端设置有模板8和压簧9，压簧9两端分别抵住阀体和活塞3的第一端外壁，压簧9提供预紧力，当不受力时，活塞3位于的低位状态，见图4、图6中左侧阀组件。模板8与先导压力输入口4之间形成密封的先导压力腔10，先导压力腔10接受控制压力气体，可上推模板8克服压簧9的弹力，从而带动活塞3向上运动，见图5左侧阀组件。活塞3的第二端设置有阀芯11，当压簧9处于释放状态时，阀芯11的外侧面封闭排泄口7，进气口5与出气口6之间为通路。如图4所示，此时进入换向阀的气体经过通路分别从阀体的2个出气口吹出。如图5所示，当压簧处9于压缩状态时，阀芯11的内侧面封闭进气口5与出气口6之间的管路，出气口6和排泄口7之间为通路，两个阀组件中连接进气口与出气口的管路相互连通。

如图4所示，本实施例中，阀体内具有腔室12，该腔室12具有与两个阀组件进气口连通的进气口、以及分别与两个阀组件的出气口和排泄口连通的两个出气口，腔室12的出气口与对应阀组件出气口和排泄口形成一个三通管路。当某一侧阀组件的压簧处于释放状态时，腔室相应侧的出气口与该阀组件的出气口之间为通路，此时该阀组件的进气口与出气口连通；当某一阀组件的压簧处于压缩状态时，腔室相应侧的出气口被封闭，此时该阀组件的出气口和排泄口之间为通路。如图4-6所示，腔室12开设有两组容阀芯穿过的通孔，靠近阀芯一端的通孔为腔室的出气口，远离阀芯的通孔内壁嵌有包裹在活塞上的密封圈，用于隔断腔室与先导压力腔。

为了保证阀芯关闭阀口的密封性，可在每个阀组件中，阀芯的外侧面嵌入与阀组件排泄口相适应的环形橡胶；阀芯的内侧面嵌有与腔室对应出气口相适应的环形橡胶。也可以在每个阀组件中，排泄口的内侧设置有环形橡胶；腔室出气口的外侧设置有环形橡胶。利用环形橡胶具有一定弹性的特点，使阀芯与阀口之间以及阀芯与腔室出气口之间达到较好的气密性。

下面结合图7，对本双塔干燥装置的工作过程进行说明。

初始状态时，压缩机不工作，电磁阀15的两个线圈都不得电，电磁阀15处于“中泄”状态。此时，电磁阀15的出气口与排泄口相连通，从而使两个阀组件的先导压力腔与大气相连通，使两个阀组件的先导压力腔内无压力，两阀组件的排泄口被封闭，换向阀1的进气口与两个出气口之间导通。换向阀状态见图4。该状态为初始状态，换向阀的两个阀组件排泄口均处于关闭状态，这样一来，干燥装置对外的两个气路接口就均与大气隔离，杜绝了装置在运输、存放或工作间歇过程中外界潮湿空气的侵入，防止吸附剂受潮变质。

空压机启动后，装置开始工作，向换向阀进气口输送压缩空气。当供给的高压湿空气从双塔干燥器进气通道P1进入换向阀1后，对左右两个干燥塔同时充气，由于最小压力阀19的蓄压止回作用，优先建立系统内的控制气压力。

上半周期时，电磁阀15的右侧线圈得电，电磁阀15右侧出气口和右侧排泄口仍保持连通，确保换向阀1右侧先导压力腔不充压；当系统内压力超过电磁阀15的先导压力时，电磁阀15进气口与右侧的出气口导通，右侧排泄口被关闭；电磁阀15右侧的出气口对换向阀1右侧阀组件的先导压力输入口充压，使得换向阀1右侧阀组件动作，令换向阀右侧出气口与排泄口导通。进入换向阀的气体从左侧阀组件的出气口吹出通往第一干燥器13进行干燥，此时左侧干燥塔作为“吸附塔”。第一干燥塔13的出气一部分经过第一单向阀16、最小压力阀19后向气缸供气，同时向电磁阀15提供先导压力；另一部分经由节流阀20反向吹入第二干燥塔14，此时与第二干燥塔14连接的右侧阀组件的排泄口和出气口与大气相通，这样反向吹入的高压气体在减压环境下膨胀，自上而下地吹扫塔内的干燥剂，并带走干燥剂内的湿空气，最终通过消音器2降噪处理后排出，从而实现对第二干燥塔14的脱附再生。此时，右侧干燥塔为“再生塔”。换向阀状态见图5。

当工作一段时间后，进入下半周期。电磁阀进行先导压力气体的切换，及右侧线圈失电，左侧线圈得电，原先的“干燥塔”转换为“再生塔”，原先的“再生塔”转换为“干燥塔”。气路走向相反，本例中不再详细描述。换向阀状态见图6。

如此，上半周期与下半周期交替循环，周而复始，可保证双塔干燥器的正常工作。

上述过程，可以通过安装在气路板的压力指示器实时观察。即当一塔充压干燥时，压力指示器的阀杆迅速外推突出，而一旦干燥塔转换到再生状态，压力指示器的阀杆会在弹簧力作用下迅速复位。

当装置发生干燥剂劣化或再生故障时，通过湿度指示器可以实时获取。即当干燥装置输出气体湿度较高时，填充在湿度指示器内的变色硅胶会逐渐改变颜色，提示操作者应及时检查控制系统及装置。

此外，为准确监测双塔切换状况，通过压力传感器采集换向阀排泄口的压力值，然后送入电控器处理分析，对外输出状态信号。一旦采集的压力值未在设定周期内改变，即被判定为故障信号。

因此，本发明双塔干燥装置具有故障监测的功能。通过监控再生排泄口的压力变化，实时掌握整个装置运行状况，一旦发生故障，及时反馈至主系统，大大提高了产品的可靠性。

可见，本发明结构紧凑，主要由5个互相独立的组件构成，各组件可以实时、独立更换，便于维护管理。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种吸附式双塔干燥装置，组成包括：两个干燥塔、电磁阀、换向阀；所述电磁阀为三位五通先导电磁阀，其具有一个与干燥塔出气口相连的进气口，两个出气口，以及两个与大气连通的排泄口；换向阀为三位五通先导气动换向阀，其具有一个与压缩空气源连接的进气口，两个分别与两干燥塔进气口相连的出气口，两个与电磁阀出气口相连的先导压力输入口，以及两个与大气连通的排泄口；两干燥塔的出气口分别经单向阀后连接最小压力阀和电磁阀的进气口，所述两个干燥塔的出气口之间通过装有节流阀的独立气道相连；所述换向阀包括阀体，设置于阀体的两个阀组件，每个阀组件均具有可滑动的活塞、先导压力输入口、以及设置于阀体上的互相连通的进气口、出气口、排泄口，活塞的第一端设置有模板和压簧，所述模板与先导压力输入口之间形成密封的先导压力腔，活塞的第二端设置有阀芯，当压簧处于释放状态时，阀芯的外侧面封闭排泄口，进气口与出气口之间为通路；当压簧处于压缩状态时，阀芯的内侧面封闭进气口与出气口之间的气路，出气口和排泄口之间为通路。

2.根据权利要求1所述的吸附式双塔干燥装置，其特征在于：两个阀组件共用一个设置于阀体上的进气口，所述阀体内具有腔室，该腔室具有与两个阀组件进气口连通的进气口、以及分别与两个阀组件的出气口和排泄口连通的两个出气口，腔室的出气口与对应阀组件出气口和排泄口形成一个三通管路；当某一侧阀组件的压簧处于释放状态时，腔室相应侧的出气口与该阀组件的出气口之间为通路，此时，该侧阀组件的进气口与出气口连通；当某一侧阀组件的压簧处于压缩状态时，腔室相应侧的出气口被封闭，此时，该侧阀组件的出气口和排泄口之间为通路。

3.根据权利要求2所述的吸附式双塔干燥装置，其特征在于：所述腔室开设有两组容阀芯穿过的通孔，靠近阀芯一端的通孔为腔室的出气口，远离阀芯的通孔内壁嵌有包裹在活塞上的密封圈，用于隔断腔室与先导压力腔。

4.根据权利要求1所述的吸附式双塔干燥装置，其特征在于：具有集成气路板，所述干燥塔、电磁阀、换向阀、单向阀、节流阀、最小压力阀安装在集成气路板上，所述集成气路板设置有供上述器件之间通气的气道。

5.根据权利要求1所述的吸附式双塔干燥装置，其特征在于：换向阀的排泄口连接有消音器。

6.根据权利要求4所述的吸附式双塔干燥装置，其特征在于：所述集成气路板上安装有用于检测电磁阀进气口气压的测试接头，用于检测干燥塔内压力的压力指示器，以及用于检测干燥塔出气湿度的湿度指示器。

7.根据权利要求6所述的吸附式双塔干燥装置，其特征在于：所述换向阀的排泄口上设置有压力传感器，用于监测装置运行状态。

8.根据权利要求7所述的吸附式双塔干燥装置，其特征在于：所述集成气路板固定有电控器，所述电磁阀受控于该电控器，所述测试接头、压力传感器与电控器连接。

9.根据权利要求1所述的吸附式双塔干燥装置，其特征在于：所述换向阀上设置有与电控器相连的温度开关和加热器。