CN104349956A - 包括具有膜片的再生空气开关装置的空气干燥器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空气干燥器，其用于能由压缩机填充的具有至少一个压缩空气容器的压缩空气设备、尤其是用于车辆的压缩空气制动设备，所述空气干燥器包括壳体(1)，在该壳体上设有要与压缩机连接的输入接口(3)和要与压缩空气容器连接的输出接口(4)，在壳体(1)中容纳有包含可再生干燥剂的干燥筒(2)，使得在输送阶段中，要干燥的压缩空气按顺序流过输入接口(3)、干燥筒(2)和在壳体(1)内设置在输出接口(4)上游的沿流动方向朝向该输出接口打开的止回阀(5)，所述空气干燥器包括集成在壳体(1)中的压力调节器(6)，该压力调节器借助其切换压力监控与输入接口(3)连接的排气阀(7)的打开和关闭以及监控再生空气开关装置(8)，使得在再生阶段中压缩空气沿相反的流动方向从压缩空气容器进入输出接口(4)中、通过再生空气开关装置(8)、正在再生中的干燥筒(2)和通过排气阀(7)经由排气口(28)流出到大气中，再生空气开关装置(8)具有一个将两个室(21、25)分隔开的能通过在至少一个所述室(21、25)中的压力克服弹力控制的操作元件(10)，用以操作与阀(12、18)的阀座(18)配合作用的在壳体(1)的孔(30)中被沿纵向可动地引导的阀件(12)，其中，阀(12、18)控制在一个与干燥筒(2)连接的压缩空气通道(24)和另一与输出接口(4)连接的压缩空气通道(20)之间的压缩空气流动连接。本发明规定，所述操作元件包括至少一个膜片(10)并且再生空气开关装置(8)的所述一个室(21)通过所述一个压缩空气通道(24)与干燥筒(2)连接以及通过至少一个沿流动方向朝向另一室(25)打开的止回阀(34)和通过至少一个节流阀(27)与另一室(25)连接。

Description

包括具有膜片的再生空气开关装置的空气干燥器

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的空气干燥器，该空气干燥器用于能由压缩机填充的具有至少一个压缩空气容器的压缩空气设备、尤其是用于车辆的压缩空气制动设备，所述空气干燥器包括壳体，在该壳体上设有要与压缩机连接的输入接口和要与压缩空气容器连接的输出接口，在壳体中容纳有包含可再生干燥剂的干燥筒，使得在输送阶段中，要干燥的压缩空气按顺序流过输入接口、干燥筒和在壳体内设置在输出接口上游的沿流动方向朝向该输出接口打开的止回阀，并且所述空气干燥器包括集成在壳体中的压力调节器，该压力调节器借助其切换压力监控与输入接口连接的排气阀的打开和关闭以及监控再生空气开关装置，使得在再生阶段中压缩空气沿相反的流动方向从压缩空气容器进入输出接口中、通过再生空气开关装置、正在再生中的干燥筒和通过排气阀经由排气口流出到大气中，其中，再生空气开关装置具有一个将两个室分隔开的能通过在至少一个所述室中的压力克服弹力控制的操作元件，用以操作与阀的阀座配合作用的在壳体的孔中被沿纵向可动地引导的阀件，在此，阀控制在一个与干燥筒连接的压缩空气通道和另一与输出接口连接的压缩空气通道之间的压缩空气流动连接。

背景技术

空气干燥器在压缩空气制动设备中用于净化和干燥由压缩机输送的空气并且用于调节压缩空气容器中的工作压力。空气的干燥借助分子筛中的吸附作用进行，该分子筛由颗粒形式的干燥剂构成。为了干燥剂的再生，一部分干燥过的空气被释放并且沿相反的方向被引导通过干燥筒和因此通过干燥剂。通过降低压力，再生空气中水蒸气的分压降低，即，极其干燥的空气形成，从而再生空气能够吸收干燥剂中所含的湿气。

在同类型的如根据EP 0 405 073 B1的空气干燥器中，再生空气通过按照气动定时开关形式的集成在空气干燥器中的再生空气开关装置来控制。在同类型的EP 0 405 073 B1中，再生空气开关装置包括一个将两个室分隔开的活塞，该活塞操作阀的与阀座配合作用的阀件。在此，其中一个室可被持续地加载大气，而另一室可通过压缩空气通道被加载压力调节器的切换压力。由于活塞相对于壳体通过密封装置密封，所以在一方面活塞/密封装置和另一方面壳体之间的摩擦引起不希望的滞后，从而在再生空气开关装置切换时可产生不精确性。此外，这种活塞的制造耗费还由于小的公差是相对高的。

发明内容

与此相对，本发明的任务在于，进一步开发开头所提类型的空气干燥器，以便该空气干燥器能够更简单且更有利地制造。

根据本发明，该任务通过权利要求1的特征得以解决。

发明的公开内容

根据本发明规定，所述操作元件包括至少一个膜片。由于使用膜片来代替如在EP 0 405 073 B1中的活塞，显著降低了滞后影响。此外，与活塞相比，这种膜片由于较小的材料成本和较低的公差要求也可更低成本地制造。

通过在从属权利要求中列出的措施也可实现在独立权利要求中给出的发明的有利扩展方案和改进方案。

优选地，例如再生空气开关装置的所述一个室通过所述一个压缩空气通道与干燥筒连接以及通过至少一个沿流动方向朝向另一室打开的止回阀和通过至少一个节流阀与所述另一室连接。这些特征可低成本地优选在再生空气开关装置本身之内实现。由此进一步降低空气干燥器的制造成本。尤其也可通过使再生持续时间还与节流孔的尺寸有关来按简单的方式调节在再生阶段中的再生持续时间，所述节流孔可容易地适配于压缩空气设备的相应规格。对此更详细的内容参见实施例说明。

特别优选，阀件从阀座穿过所述另一室延伸至所述一个室中并且被至少一个压簧加载靠到阀座上。

根据一种扩展方案，阀件在其远离阀座的端部上具有压板，在该压板上支撑有至少一个将阀件挤压靠到阀座上的并且容纳在所述一个室中的压簧。

根据一种优选的实施方式，止回阀可构造为在阀件的径向外周面和壳体的沿纵向可动地引导阀件的孔的径向内周面之间的密封装置。

于是例如所述一个压缩空气通道沿流动方向看通入一个设置在密封装置上游的环形室中，并且在密封装置下游还设置有另一环形室，该另一环形室与所述另一室连接。

替换地，止回阀可包括至少一个可通过所述一个室中的压力控制的阀体，该阀体通过弹簧加载被挤压靠到至少一个构造在阀件中的连接所述一个室与所述另一室的孔的通口上。在此，所述至少一个孔可构造在阀件的压板中。

特别优选地，所述至少一个膜片以其外边缘固定在壳体上，并且以其内边缘在阀件的压板的朝向所述另一室的一侧松动地贴靠在孔的通口上并同时形成阀体的至少一部分。替换地，所述至少一个膜片可以以其外边缘固定在壳体上并且以其内边缘固定在阀件的压板上。

所述至少一个节流阀优选构造在构成于阀件中的孔内。为此，阀件在其朝向阀座的端部上具有横向孔，该横向孔与延伸至所述一个室中的纵向孔连接，其中，从该纵向孔向所述另一室中分支出横向孔，节流阀构造在该横向孔中。

更具体的内容由下述对实施例的说明给出。在实施例中相同或作用相同的结构元件及组件用相应相同的附图标记标出。

附图说明

下面在附图中示出并且在下述说明中详细阐释本发明的实施例。在附图中：

图1示出输送阶段中的空气干燥器的示意性横截面图；

图2示出再生阶段中的空气干燥器的示意性横截面图；

图3示出根据图1和图2的空气干燥器的控制单元的按照本发明一种优选实施方式的示意性横截面图；

图4示出根据图1和图2的空气干燥器的控制单元的按照本发明另一种实施方式的示意性横截面图；

图5示出根据图1和图2的空气干燥器的控制单元的按照本发明又一种实施方式的示意性横截面图。

具体实施方式

根据图1和图2的空气干燥器包括壳体1和设置在壳体1中的干燥筒2。在此，由这里未示出的压缩机在输送阶段中经由输入接口3输入的压缩空气穿过干燥筒2并且穿过止回阀5被引导到用于至少一个这里未示出的压缩空气容器的输出接口4(参见图1中的箭头)。干燥筒2填充有吸收颗粒，所述吸收颗粒被压缩空气流过并且由此失去其所结合的绝大部分湿气。

在壳体1中还设置有压力调节器6，该压力调节器借助压缩空气控制排气阀7。当在输出接口4上或在压缩空气容器中达到预定的高的切断压力时，排气阀7被由压力调节器6控制输出的压力打开，同时止回阀5关闭。该情况在图2中示出。因此，当压缩空气容器被充分填充并且达到所述高的切断压力时，由压缩机继续输送的压缩空气借助排气阀7经由排气口28被导入大气中。

同时能实现压缩空气从压缩空气容器经由输出接口4在时间上有限的回流，而且是，围绕止回阀5，穿过再生空气开关装置8、干燥筒2和排气阀7并且从那里经由排气口28到大气中(参见图2中的箭头)。再生空气开关装置8在此设置在输出接口4和干燥筒2之间并且尤其是借助压缩空气通道20与输出接口4连接并且借助压缩空气通道24与干燥筒2和由此与排气阀7连接。压缩空气容器中的空气已被干燥并且在回流期间在再生阶段的过程中流动穿过设置在压缩空气通道20中的节流阀9，之后该空气剧烈膨胀。在此，干燥筒2中的吸收颗粒通过回流的已除湿的压缩空气被脱水。

这种空气干燥器的结构和工作原理例如由EP 0 405 073 B1充分公开，所以对此进一步的说明可从该文献获知。这里所描述的空气干燥器与EP 0 405 073 B1的不同之处主要在于再生空气开关装置8的实施方式，在图1和图2中仍以根据现有技术的实施方式示出再生空气开关装置。

再生空气开关装置8的任务在于，在再生阶段中在时间上限制压缩空气从压缩空气容器到干燥筒2中的回流，以便为再生阶段消耗存储于压缩空气容器中的压缩空气的尽可能少的压缩空气量。

在根据图3的再生空气开关装置8的第一种实施例中，控制阀体12的膜片10在其外边缘上被夹紧在壳体1和盖11之间并且具有中央开口，该开口的内边缘29优选对压缩空气密封地固定在阀体12的压板15上。膜片10将两个室21、25彼此分隔开。

阀体12具有一个中央纵向孔23，该纵向孔通过一个连接的横向孔22并且通过一个环形室31与压缩空气通道24流动连接，所述环形室构造在壳体1内的构造成孔30的阀体导向装置之间。另外，从纵向孔23分支出另一横向孔32，该另一横向孔通入室25中并且在该横向孔中设置有节流阀27。尤其也在阀体12的径向外周面上设置有密封装置26，该密封装置例如构造为槽形圈或K形圈并且相对于孔30的径向内周面密封。

该密封装置26这样构造，使得其虽然允许压缩空气从压缩空气通道24经由优选构造为阀体中的径向凹部的环形室31流入另一同样优选构造为阀体12中的凹部的环形室33中，但不允许从环形室33回流到环形室31中。由此，密封装置26用作止回阀34，该止回阀具有允许从压缩空气通道24到环形室33中的流动、但阻止与此有关的回流的特性。环形室33又与室25流动连接，因而这里由密封装置26形成的止回阀34沿从压缩空气通道24或从室21朝向室25的流动方向打开，而在反向流动方向上闭锁。

阀体12在其朝向室21、25的一个端部上具有压板15，在该压板上支撑有压簧17，该压簧在另一侧支撑于室21的底部上。压簧17的弹力将设置在阀体12的远离室21、25的端部上的密封元件19、如橡胶元件挤压靠到构造在压缩空气通道20中的阀座18上，以便关闭由阀体12或设置在那里的密封元件19和阀座18形成的阀。

因此，室21通过孔22、23和压缩空气通道24与干燥筒2的净化侧连接并且通过干燥筒2与排气阀7连接，但该室可通过阀18、19与压缩空气通道20分隔开。由壳体1、膜片10和阀体12的压板15限定的室25通过用作止回阀34并且沿该方向闭锁的密封装置26与室21分隔开，但通过节流阀27与纵向孔23连接，该纵向孔又与室21连接。换言之，这两个室21、25与压缩空气通道24连接，在室21与压缩空气通道24之间的连接通过孔22、23实现或在室25和压缩空气通道24之间的连接通过节流阀27和孔22、23实现。由此，然而室25也通过节流阀27与压缩空气通道24连接。

在从输入接口3穿过干燥筒2和穿过止回阀5朝向输出接口4输送压缩空气(参见图1)的输送阶段中，两个压缩空气通道20、24被充气。阀18、19被压簧17弹性加载地(仍)关闭，以致不能通过阀18、19在压缩空气通道20、24之间交换压缩空气。然而，一方面，压缩空气从压缩空气通道24借助孔22、23到达室21中。另一方面，压缩空气也通过孔22、23、32和节流阀27流入室25中。另外，在压缩空气通道24中存在的压缩空气然而也流入环形室31中并且经过用作沿该流动方向打开的止回阀34的密封装置26旁边流入环形室33中并且从那里流入室25中。因此，再生空气开关装置8的两个室21、25在输送阶段中被充气，其中，在室21、25中并且因此在膜片10上存在压力平衡，从而压簧17可使阀18、19保持关闭。

当压缩空气容器随后被填充压缩空气直到达到所述高的切断压力时(输送阶段结束)，压力调节器6切换并且排气阀7被由该压力调节器控制输出的压力打开。同时止回阀5关闭。图2示出该情况。于是在一方面输出接口4和压缩空气通道20(在这里出现所述高的切断压力)以及另一方面压缩空气通道24(该压缩空气通道于是通过干燥筒2和打开的排气阀7与排气口28并且因此与大气压力连接)之间存在压力降。由于该压力降，在室21中存在的压缩空气通过孔22、23、压缩空气通道24、干燥筒2和排气阀7流到排气口28，从而室21被迅速卸压。

相反，室25中的压缩空气通过横向孔32和设置在其中的节流阀27以及纵向孔23较慢地流入压缩空气通道24中并且从那里经由排气口28流出。由此，室25中的压力在一定时间上保持这样高，以致膜片10和因此阀体12克服压簧17的作用被沿打开方向挤压，其中，阀体12连同密封元件19从阀座18抬起并且能实现从压缩空气容器经由输出接口4和压缩空气通道20、24到干燥筒2中并且从那里经由打开的排气阀7进行的回流。由此，再生阶段开始。再生阶段持续如此长的时间，直到室25中的压力水平由于压缩空气的流出而下降到压簧17的弹力能够再次关闭阀18、19的程度。于是再生阶段终止。

根据图4的再生空气开关装置8的另一种实施例与根据图3的实施例的区别在于，密封装置26、在此例如为O形环在两个流动方向上进行密封。为此，在阀体12的压板15上在室21和室25之间设有止回阀34，该止回阀构成有通过支撑在壳体1上的压簧13被沿关闭方向加载的阀体14以及阀座，从而止回阀34可关闭压板15中的所述至少一个孔16的通口。阀体14在此优选由一个环形成，该环具有两个朝向压板15的环形突起，孔16的通口便设置在这两个环形突起之间。阀体被压簧13加载靠到孔16的通口上，以便关闭止回阀34。从室21、25之间的一定的压力差起，其中，室21中的压力必须高于室25中的压力，阀体14从孔16的通口抬起，以便在所述一个室21和另一室25之间建立连接。因此，止回阀34虽然允许从室21到室25中的流动，但始终闭锁与此有关的回流。

在输送阶段中，首先通过孔22、23给室21填充压缩空气，并且只有当止回阀34克服压簧13的弹力打开时，才通过阀体12的盘状压板15的孔16给室25充气。另外，压缩空气也从压缩空气通道24经由孔22、23、32并且因此经由节流阀27流入，但由于缩小的节流孔而延缓。由此，室21比室25更快地被充气，从而阀18、19在输送阶段开始时迅速关闭并且在输送阶段中总是安全地保持关闭。

在根据图5的又一种实施例中，在室21和室25之间同样设有止回阀34，其中，止回阀34从室21中的一定的压力水平起允许从室21到室25中的流动，但始终闭锁与此有关的回流。在该实施例中，膜片10以其内边缘29如此程度地径向向内延伸，以致该膜片能够以其内边缘29覆盖压板15中的孔16。在此，膜片10的内边缘29形成止回阀34的阀体14的一部分，该阀体还包括被支撑在壳体1上的压簧13加载的环形盘14。压簧13于是将环形盘14挤压靠到膜片10的内边缘29上并且于是将该内边缘挤压靠到孔16的朝向室25的通口上，由此使止回阀34保持关闭。膜片的内边缘29相对于压板15是松动的并且仅通过压簧13的作用压靠到该压板上。因此当膜片10的松动的内边缘29克服压簧13的作用从孔16的通口抬起时，在室21和室25之间产生流动连接并且止回阀34打开。

如在上述实施例中已经说明的，在输送阶段中，阀体12和因此密封元件19被压簧17挤压靠到阀座18上并且阀18、19因此关闭。因此，压缩空气通道20与压缩空气通道24通过阀18、19分隔开。

当排气阀7关闭并且再生空气开关装置8处于图5所示的位置中，即阀18、19关闭并且室21、25排气时，由输送阶段和再生阶段构成的循环开始。于是压缩机开始穿过干燥筒2来填充压缩空气容器。在两个压缩空气通道20、24中并且因此经由孔22、23也在室21中建立压力。当室21中的压力达到一定水平时，膜片10的松动的内边缘29通过室21中的压力克服压簧13的作用从压板15并且因此从孔16的通口抬起。由此，压缩空气从室21穿过孔16、流动绕过膜片10的松动的内边缘29到达室25中。另外，也可发生从室21通过节流阀27到室25中的流动。因此，在室21、25之间存在压力平衡并且压簧17保持阀18、19关闭。

当压缩空气容器中的压力在输送阶段中达到所述高的切换压力时，压力调节器6控制输出控制压力，该控制压力打开排气阀7。由此，在压缩空气通道24中和因此室21中的压力迅速下降。而在室25中压力下降缓慢，因为膜片10的内边缘29作为止回阀保持孔16关闭并且室25的排气只能通过节流阀27进行。因此，在室25中比在室21中存在更高的压力。室25中的高的压力从上方作用于膜片10，不仅使由环形盘14、压簧13和内边缘29形成的止回阀34关闭，而且也使阀体12克服压簧17的作用在图5中向下移动，以便打开阀18、19。由此，压缩空气通道20与压缩空气通道24连接，因此压缩空气从压缩空气容器经由输出接口4通过压缩空气通道20、24穿过干燥筒2朝向排气口28流入外界大气中，以使干燥筒2再生。

但在一段时间(再生时间)后，室25中的压力通过节流阀27重新下降，从而压簧27的弹力重新关闭阀18、19。该再生时间还与室25的大小、压簧17的弹力、膜片10的尺寸及节流阀27的节流孔直径有关并且优选这样调节，使得再生时间足够长，但短于排气阀7的打开时间。就是说，排气阀7的打开时间仅与压缩空气容器中的压力有关，并且在正常运行条件下、即当没有出现高的压缩空气损失时，长于再生时间。

附图标记列表

1   壳体

2   干燥筒

3   输入接口

4   输出接口

5   止回阀

6   压力调节器

7   排气阀

8   再生空气开关装置

9   节流阀

10  膜片

11  盖

12  阀体

13  压簧

14  阀体

15  压板

16  孔

17  压簧

18  阀座

19  密封元件

20  压缩空气通道

21  室

22  横向孔

23  纵向孔

24  压缩空气通道

25  室

26  密封装置

27  节流阀

28  排气口

29  内边缘

30  孔

31  环形室

32  横向孔

33  环形室

34  止回阀

Claims (12)

1.空气干燥器，用于能由压缩机填充的具有至少一个压缩空气容器的压缩空气设备、尤其是用于车辆的压缩空气制动设备，所述空气干燥器包括壳体(1)，在该壳体上设有要与压缩机连接的输入接口(3)和要与压缩空气容器连接的输出接口(4)，在壳体(1)中容纳有包含可再生干燥剂的干燥筒(2)，使得在输送阶段中，要干燥的压缩空气按顺序流过输入接口(3)、干燥筒(2)和在壳体(1)内设置在输出接口(4)上游的沿流动方向朝向该输出接口打开的止回阀(5)，并且所述空气干燥器包括集成在壳体(1)中的压力调节器(6)，该压力调节器借助其切换压力监控与输入接口(3)连接的排气阀(7)的打开和关闭以及监控再生空气开关装置(8)，使得在再生阶段中，压缩空气沿相反的流动方向从压缩空气容器进入输出接口(4)、通过再生空气开关装置(8)、正在再生中的干燥筒(2)并且通过排气阀(7)经由排气口(28)流出到大气中，再生空气开关装置(8)具有一个将两个室(21、25)分隔开的能通过在至少一个所述室(21、25)中的压力克服弹力控制的操作元件(10)，用以操作与阀(12、18)的阀座(18)配合作用的在壳体(1)的孔(30)中被沿纵向可动地引导的阀件(12)，其中，阀(12、18)控制在一个与干燥筒(2)连接的压缩空气通道(24)和另一与输出接口(4)连接的压缩空气通道(20)之间的压缩空气流动连接，其特征在于，所述操作元件包括至少一个膜片(10)。

2.根据权利要求1所述的空气干燥器，其特征在于，所述阀件(12)从阀座(18)穿过所述另一室(25)延伸到所述一个室(21)中并且被至少一个压簧(17)加载靠到阀座(18)上。

3.根据权利要求2所述的空气干燥器，其特征在于，所述阀件(12)在其远离阀座(18)的端部上具有压板(15)，在该压板上支撑有至少一个将阀件(12)挤压靠到阀座(18)上的并且容纳在所述一个室(21)中的压簧(17)。

4.根据权利要求3所述的空气干燥器，其特征在于，所述止回阀(34)构造为在阀件(12)的径向外周面和壳体(1)的沿纵向可动地引导阀件(12)的孔(30)的径向内周面之间的密封装置(26)。

5.根据权利要求4所述的空气干燥器，其特征在于，所述一个压缩空气通道(24)沿流动方向看通入一个设置在密封装置(26)上游的环形室(31)中，并且在密封装置(26)下游设置另一环形室(33)，该另一环形室与所述另一室(25)连接。

6.根据权利要求3所述的空气干燥器，其特征在于，所述止回阀(34)包括至少一个能通过所述一个室(21)中的压力控制的阀体(14)，该阀体通过弹簧加载被挤压靠到至少一个构造在阀件(12、15)中的连接所述一个室(21)与所述另一室(25)的孔(16)的通口上。

7.根据权利要求6所述的空气干燥器，其特征在于，所述至少一个孔(16)构造在阀件(12)的压板(15)中。

8.根据权利要求7所述的空气干燥器，其特征在于，所述至少一个膜片(10)以其外边缘固定在壳体(1)上，并且以其内边缘(29)在阀件(12)的压板(15)的朝向所述另一室(25)的一侧松动地贴靠在孔(16)的通口上并同时形成阀体(14)的至少一部分。

9.根据权利要求3至7之一所述的空气干燥器，其特征在于，所述至少一个膜片(10)以其外边缘固定在壳体(1)上并且以其内边缘固定在阀件(12)的压板(15)上。

10.根据上述权利要求至少之一所述的空气干燥器，其特征在于，所述至少一个节流阀(27)构造在构成于阀件(12)中的孔(32)内。

11.根据权利要求10所述的空气干燥器，其特征在于，所述阀件(12)在其朝向阀座(18)的端部上具有横向孔(22)，该横向孔与延伸至所述一个室(21)中的纵向孔(23)连接，并且从该纵向孔(23)向所述另一室(25)中分支出横向孔(32)，节流阀(27)构造在该横向孔中。

12.根据上述权利要求之一所述的空气干燥器，其特征在于，再生空气开关装置(8)的所述一个室(21)通过所述一个压缩空气通道(24)与干燥筒(2)连接以及通过至少一个沿流动方向朝向所述另一室(25)打开的止回阀(34)和通过至少一个节流阀(27)与所述另一室(25)连接。