CN109432967B - 具有油气分离功能的干燥罐 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气干燥装置领域，公开了具有油气分离功能的干燥罐，包括罐体，罐体上开设有用于空气进入罐体的进气口和罐体内空气出气的出气口，罐体内设置有第一壳体，第一壳体包括用于盛放干燥剂的干燥壳体，其特征在于：第一壳体还包括安装壳体，安装壳体上装配有可上下滑动的聚结过滤器，第一壳体、聚结过滤器与罐体内壁之间形成热交换通道；聚结过滤器的下方、干燥壳体的上方与安装壳体内壁之间围成导向腔，空气依次经进气口、热交换通道、聚结过滤器、导向腔、干燥壳体后从出气口排出。该干燥罐具有止回阀成本低，过滤效果好，适用于多种安装空间，同时不会产生振荡系统，使用寿命长，成本低。

Description

具有油气分离功能的干燥罐

技术领域

本发明涉及车辆压缩空气干燥清洁装置领域，尤其涉及了具有油气分离功能的干燥罐。

背景技术

美国专利公开号为US20080289505A5的发明专利申请文献以及欧洲专利授权公告号EP1495934B1的授权文献公开了一种空气干燥器，该种类型的空气干燥器代表了用于全球大部分车辆市场的现有技术的空气干燥筒，具体结构如图1所示。该种空气干燥筒具有如下缺陷。

第一、由于空气系统由空气压缩机供应。压缩过程中，压缩空气被油滴和硬碳颗粒污染。空气中的水分也会凝结并形成水滴。这些水滴可以与油滴形成乳液。所有上述污染对车辆空气系统的部件都是有害的，因此必须在压缩空气进入车辆的空气系统之前将其过滤掉。在现有技术的解决方案中，压缩空气通过底部的入口1进入筒内，并立即与过滤系统2相遇。该过滤器2由聚结材料制成。该解决方案的缺点是过滤器2必须阻拦所有的固体和液体微粒，并且固体颗粒不断减小过滤器2的有效流通面积，降低了干燥器的干燥效率。

第二、油进入干燥剂材料7之前将油从压缩空气中分离出来，因为油会破坏干燥剂7的小孔。由凝聚过滤器完成滤油，现有技术的干燥筒中，压缩空气直接流过凝聚滤芯2。由于压缩，空气温度高，并且还有个缺点，就是聚结滤芯的过滤效果随着温度升高而降低。聚结滤芯2由小胶体粒度油粒形成宏观液滴，这些宏观液滴从过滤器流出侧排出。在现有技术产品中，这些宏观液滴通过重力收集在油池区域10中。由于重力用于收集油，因此它也限定了干燥筒安装需接近竖直。

第三、凝聚滤芯2在过滤的过程中可能因为颗粒堵塞或由于结冰而堵塞。在这种情况下，对于包括制动系统的车辆空气系统，空气输送也被阻止。为了避免这种危险情况，如果滤芯2之前的压力产生比第一弹簧15更大的力并且第一止回阀16能够从底板17升起，则现有技术产品的内部壳体14可以向上移动，压缩空气可以在其下面流动并到达干燥剂材料。但现有技术存在以下缺陷，移动部件过滤器2，内部壳体14和干燥剂材料18的质量约为1公斤，该质量与第一弹簧15形成振荡系统，该系统将保持整个结构位置。该振荡系统具有大约20Hz的固有频率，远低于通常的汽车极限90Hz。由于自然频率低，如果外部振动处于临界范围并与O形环19分离，则内壳14从其原始位置移出。通过这种方式，在入口1和出口之间打开旁路通道，并且未过滤的压缩空气可以直接流向车辆空气系统，造成部件损伤。在过滤器堵塞的情况下，压力升高整个内部壳体14直到第一止回阀16与底板17分离，此时压力突然下降并且第一弹簧15将将壳体14推回移动到其原始位置并且整个过程再次重复，引起振荡运动。在运动期间，壳体14移动并扭转O形圈19，并且通常在几个循环后制动。破碎的O形圈使未经过滤的压缩空气直接流入车辆空气系统，并对其部件造成损坏。

第四、收集在油池区域10中的油必须在达到临界水平后清除。在现有技术的解决方案中，在入口1和油池区域10之间安装第一止回阀16，通过从车辆空气系统回流压缩空气可以打开油池区域10。收集的油将通过进口1排放到大气中。但是该种方式存在以下缺陷，第一止回阀16的位置存在一些缺点：第一止回阀16直接与进入的热空气接触，因此它必须由耐热材料制成，这使得它更昂贵。O形圈19和第一止回阀16承受第一弹簧15的力，因此需要第一止回阀16承力，造价更高。由于第一弹簧15的制造公差对第一止回阀16的打开压力有影响，因此会不太准确，也不可靠。

所以申请人根据现有技术存在的上述缺陷提供了一种新型的干燥筒。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述缺陷，提供了一种具有油气分离功能的干燥罐。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

具有油气分离功能的干燥罐，包括罐体，罐体上开设有用于空气进入罐体的进气口和罐体内空气出气的出气口，罐体内设置有第一壳体，第一壳体包括用于盛放干燥剂的干燥壳体，第一壳体还包括安装壳体，安装壳体上装配有可上下滑动的聚结过滤器，第一壳体、聚结过滤器与罐体内壁之间形成热交换通道；聚结过滤器的下方、干燥壳体的上方与安装壳体内壁之间围成导向腔，空气依次经进气口、热交换通道、聚结过滤器、导向腔、干燥壳体后从出气口排出。本方案创造性的将聚结过滤器安装在干燥罐的顶部，这种方式不仅可以保证第一壳体和聚结过滤器不会产生晃动，更重要的是，进入到聚结过滤器的压缩空气已经经热交换通道进行了换热，所以不会出现高温对聚结过滤器的过滤性能造成影响。更重要的是压缩空气从顶部向下进入干燥给第一滤芯出现堵塞时提供了另一种响应方式，控制开关在打开的过程中，第一壳体不用上下移动，所以不会形成振荡系统，也不会对干燥罐造成伤害，干燥罐使用更加稳定，使用寿命更长。

作为优选，壳体盖上设置有储油槽，导向腔的侧壁上开设有出油口，储油槽内的油液经出油口进入热交换通道。储油槽用于将聚结过滤器中流出的油滴进行储油，并从排油口排出。

作为优选，聚结过滤器上设置有出气的第一气流通道，导向腔内安装有导流板，聚结过滤器流出的油液经第一气流通道到达导流板再经导流板进入储油槽。导油板的作用在于防止油液经过壳体盖进入干燥剂内，对干燥剂造成污染。

作为优选，热交换通道内设置有用于防止压缩空气经出油口进入导向腔的止回阀。由于止回阀安装在罐体的上端，所以压缩空气的温度相对于下端具有明显的降低，所以对止回阀的材质不必有较大的要求，同时止回阀不再承受整个第一壳体以及弹簧的压力，所以能够设计精确的开启压力。

作为优选，导流板上开设有用于弹性支撑元件穿出的第一通孔，导流板上端面设置有防止油液进入第一通孔的挡油台。挡油台能够防止油液通过第一通孔进入壳体上的非储油槽表面。

作为优选，导向腔内设置有弹性支撑单元，弹性支撑单元的一端将聚结过滤器抵牢在罐体的顶部，另一端将第一壳体抵牢在罐体的底部，罐体内还设置有控制热交换通道与导向腔连通的控制开关，用于当气流无法从聚结过滤器进入导向腔，热交换通道内的气流能够打开控制开关进入导向腔。

作为优选，聚结过滤器上开设有第一透气通道，导向腔的侧壁上开设有第二透气通道，第一透气通道位于第二透气通道的上方，聚结过滤器抵牢在罐体的上端时，第一透气通道位于第二透气通道的上方，热交换通道和导向腔断开连通起到控制开关关的作用，气流使聚结过滤器下移到第一透气通道和第二透气通道具有重合部分时，热交换通道和导向腔连通起到控制开关开的作用。第一透气通道和第二透气通道在压力罐正常使用条件下，两者相互密封，装置正常使用，压缩空气不会从安装壳体的侧壁流入导向腔，在第一滤芯被堵塞的情况下，过滤壳体在压缩空气的作用下下移，然后第一透气通道和第二透气通道重合或部分重合，从而热交换通道内的空气能够通过第一透气通道和第二透气通道进入导向腔进行干燥。

作为优选，第一壳体还包括底盖，底盖上开设有仅用于与出气口连通的出气通道，底盖的外侧面设置有离心分离器，进气口的气流经离心分离器离心后进入热交换通道。离心分离器能够保证气体在进入罐体时在离心力的作用将固体颗粒和较大的水和油滴从气流中分离出来，所以聚结过滤器不会被大颗粒的固体以及油滴堵塞，提高了产品的聚结过滤器滤芯的使用寿命。

作为优选，离心分离器为沿底盖中心离心分布的加强肋。加强肋的设计保证了底盖具有离心功能的同时，减少了产品的成本以及占用空间。

本发明还提供一种车辆，该车辆装配有上述的带有油气分离的干燥罐。

本发明由于采用了以上技术方案，具有如下显著的技术效果：

1、本发明通过结构设计，止回阀位于热交换通道和导向腔之间。在这个位置，它不会与输入的热气流接触，并且它不需要与任何额外的力量保持平衡，因此它可以由更便宜的材料制成而不需要强制受力，并且可以设计成精确的开启压力。

2、本发明中，在聚结过滤器和该流动将宏观液滴传送到油池之后，通过导流板将流体引导到径向方向。其优点是，干燥筒安装的方向不受重力限制，因此它也可以以水平位置安装到车辆中。这对只有有限的空气干燥机空间的公共汽车来说非常重要。

3、本发明中，安全打开功能通过可以独立于固定的内部壳体移动的单独的过滤器壳体来实现。在由污染或结冰堵塞的情况下，过滤器和过滤器壳体一起相对于通常为弹簧的弹性元件相对于内壳体一起移动，直到过滤器壳体上的穿孔与内壳体上的穿孔相遇并打开从热交换器到干燥剂的旁路通道。过滤器和过滤器外壳仅具有质量关闭，确保固有频率远高于通常的汽车限制。内部壳体的盖在安装后固定在其位置上，因此干燥剂材料不能相对于内部壳体移动，并且其质量不能形成振荡系统。

4、本发明中底盖上设置有离心分离器，离心分离器能够将固体颗粒和较大的水、油滴从气流中分离出来，从而防止固体颗粒和较大的水、油滴从气流到达聚结过滤器，防止聚结过滤器被完全阻塞或部分阻塞。

附图说明

图1是背景技术中的现有干燥罐的结构示意图。

图2是具体实施方式中干燥罐的立体结构示意图。

图3是图2的仰视图。

图4是图3A-A视角剖视图的立体结构示意图。

图5是图4I部分的放大图。

图6是第一壳体底盖的结构示意图。

附图中各数字标号所指代的部位名称如下：30—罐体、31—进气口、32—出气口、33—底板、34—壳体盖、35—第一壳体、36—底盖、37—安装壳体、38—聚结过滤器、39—弹性支撑元件、40—气口、41—热交换通道、42—导向腔、43—过滤壳体、44—支撑架、45—第一气流通道、46—支撑壳体、47—配合壳体、48—安装腔室、49—第一透气通道、50—第二透气通道、51—聚结滤芯、52—插管、53—出气通道、54—支撑腿、55—导流区域、56—离心分离器、57—加强肋、58—加强环、59—储油槽、60—出油口、61—凸台、62—第二气流通道、63—止回阀、64—导流板、65—第一通孔、66—挡油台、67—干燥壳体、68—支撑板。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图2至图6所示，具有油气分离功能的干燥罐，包括罐体30，罐体30上开设有用于空气进入罐体30的进气口31和罐体30内空气出气的出气口32，进气口31和出气口32开设在罐体30下端的底板33上，其中出气口32位于底板33的中部。其中进气口31的数量至少为1个。本实施例中，为了保证进入罐体30的气流对罐体30作用稳定，进气口31均匀分布在出气口32的周围，进气口31的数量为8个。

罐体30内设置有带有壳体盖34的第一壳体35，该第一壳体35为筒型壳体，当然第一壳体35也包括底盖36，底盖36与壳体盖34之间放置有干燥剂用于干燥过滤后的气体，为了便于描述本实施例中将放置干燥剂的腔室命名为干燥腔。罐体30内设置有第一壳体35，第一壳体35包括用于盛放干燥剂的干燥壳体67，第一壳体35还包括安装壳体37，干燥壳体67和安装壳体37为一体式的壳体。本实施例中，第一壳体35内设置有壳体盖34，壳体盖34上开设有用于气流进入干燥腔的第二气流通道62。壳体盖34与第一壳体35的底盖36之间围成所述的干燥壳体67。安装壳体37上装配有可上下滑动的聚结过滤器38，为了实现上下滑动，过滤器壳体和壳体盖34之间支撑有弹性支撑元件39，弹性支撑元件39为弹簧，弹簧的下端抵触在壳体盖34上，上端抵触在聚结过滤器38上。第一壳体35在弹簧作用下抵牢在罐体30的下端，具体的为抵牢在罐体30的底板33上从而防止第一壳体35上下跳动，而聚结过滤器38在弹簧作用下抵牢在罐体30的上端，聚结过滤器38上开设有用于气体进入罐体30内腔顶部的气口40，安装壳体37、聚结过滤器38与罐体30内壁之间形成热交换通道41，使得压缩空气在热交换通道41中与外界环境进行换热降温，从而减小高温气体对聚结过滤器38的影响，提高聚结过滤器38的过滤效果；聚结过滤器38的下方、干燥壳体67的上方与安装壳体37内壁之间围成导向腔42。该干燥罐空气的气路为空气依次经进气口31、热交换通道41到达罐体30内腔的顶部，然后经聚结过滤器38过滤微观的小胶体油粒等其他杂质后进入导向腔42，再穿过壳体盖34经干燥剂干燥后从底部的出气口32排出。

其中聚结过滤器38用于过滤空气中微观小胶体油粒，包括环形的过滤壳体43，过滤壳体43插接在安装壳体37的内侧并与安装壳体37的内壁密封贴合，过滤壳体43的中部设置有用于放置聚结滤芯51的支撑架44，其中本实施例中支撑架44为设置在过滤壳体43中部的板件，为了保证空气能穿过板件，所以板件上开设有第一气流通道45，本实施例中的气流通道为沿支撑架44中心向外分布的透气孔。过滤壳体43侧壁的顶面上沿圆周方向均匀开设有槽口形成用于空气进入聚结滤芯51上侧的气口40。为了便于空气通过气口40进入聚结滤芯51的上方，本实施例中，过滤壳体43包括支撑架44上侧的环状的支撑壳体46和支撑架44下侧的环状的配合壳体47，配合壳体47与安装壳体37的内壁滑动接触，所以导向腔42的侧壁由配合壳体47的内壁、配合壳体47与壳体盖34之间的安装壳内壁组成。支撑壳体46与配合壳体47同轴线设置且支撑壳体46的直径小于配合壳体47的直径，很显然气口40开设在支撑壳体46的上端。

为了保证弹簧的稳定支撑，支撑架44的下端面中部设置有向上凸起的安装腔室48，弹簧插接在安装腔室48内。

壳体盖34上设置有储油槽59，导向腔42的侧壁上开设有出油口60，储油槽59内的油液经出油口60进入热交换通道41。其中壳体盖34的中部设置有凸台61，凸台61上均匀设置有用于气流进入干燥剂干燥的第二气流通道62，位于凸台61周围的壳体盖34上端面、凸台61的侧面和导向腔42内侧面之间围成所述的储油槽59，出油口60具体的开设在位于导向腔42内的安装壳体37的内壁上，其中出油口60沿安装壳体37内壁圆周方向分布。为了防止压缩空气从出油口60进入导向腔42内，热交换通道41内设置有用于防止压缩空气经出油口60进入导向腔42的止回阀63，具体的为止回阀63设置在安装壳体37的外侧面上且与油口配合。止回阀63位于热交换通道41的上端。止回阀63具有开启压力，当反吹气时压力达到止回阀63开启压力时，止回阀63开启，油液从出油口60排入热交换通道41。

为了防止从第一气流通道45内流出的空气直接从壳体盖34上的第二气流通道62进入干燥腔，所以在导向腔42内设置导流板64，油液经第一气流通道45流入导流板64再经导流板64进入储油槽59。由于导流板64设置在导向腔42内，所以导流板64上开设有用于弹簧穿出的第一通孔65，为了防止油液从第一通孔65到达壳体盖34上，导流板64上端面设置有防止油液进入第一通孔65的挡油台66，本实施例中挡油台66为沿第一通孔65边沿设置有导向环。为了防止气流从安装腔室48直接进入第一通孔65，安装腔室48的顶盖为密封顶盖。导流板64通过支撑板68固定在壳体盖34上，为了减少支撑板68对气流的阻挡，所述支撑板68的放置方向为沿壳体盖34中心向壳体盖34边部延伸方向。所述支撑板68的数量为8个沿圆周方向均匀分布。

为了防止当聚结过滤器38堵塞时，压缩空气不能及时从出气口32排出造成安全隐患，本实施例提供了一种安全打开结构。罐体30内还设置有控制热交换通道41与导向腔42连通的控制开关，具体的为聚结过滤器38上开设有第一透气通道49，导向腔42的侧壁上开设有第二透气通道50，第一透气通道49位于第二透气通道50的上方，聚结过滤器38上下运动的过程中，第一通道透气和第二透气通道50连通或者断开构成控制开关。很显然第二透气通道50开设在位于组成导向腔42的安装壳体37的侧壁上，第一透气通道49开设在配合壳体47的侧壁上，第一透气通道49为沿配合壳体47侧壁圆周方向均匀设置的通气孔，第二透气通道50为沿导向腔42侧壁圆周方向均匀设置的通气孔，很显然第一透气通道49和第二透气通道50一一对应能够获得最大的通气量。当聚结过滤器38发生堵塞时，气压作用在聚结过滤器38的上端使聚结过滤器38克服弹簧的作用力下移，当第一透气通道49和第二透气通道50发生重合或者部分重合时，热交换通道41内的压缩空气从第一透气通道49和第二透气通道50进入导向腔42，然后再从干燥腔内干燥后从出气口32排出，该种结构第一壳体35以及干燥剂材料不用移动，不会形成振荡系统，装置使用寿命更长。

很显然第一壳体35包括有底盖36，底盖36下端面的中部设置有用于与出气口32配合的插管52，插接管的底面开设有用于第一壳体35内气流通过的出气通道53，出气通道53与出气口32连通。底盖36的下端面设置有支撑腿54，底盖36与底板33通过支撑腿54形成用于气流通过的导流区域55，导流区域55与热交换通道41、进气口31连通。

该干燥罐在使用过程中工作如下，气流从进气口31进入然后从导流区域55进入热交换通道41，气流从热交换通道41底部流向罐体30顶部的过程中，通过罐体30的侧壁与外界环境换热降温，气流再经聚结过滤器38进行过滤微观的胶状的油粒及其他较大颗粒的杂质，聚结滤芯51内由微观油粒形成的宏观油滴流入导流板64经导流板64导流流入储油槽59，当储油槽59内的油液达到临界时，通过车辆空气系统回流压缩空气进行打开止回阀63将油液从油口排入热交换通道41，再从进气口31排出。

实施例2

具有油气分离功能的干燥罐，本实施例与实施例1的区别之处在于：底盖36的外侧面设置有离心分离器56，具体的为离心分离器56为沿底盖36中心离心分布的加强肋57，支撑腿54设置在加强肋57上，本实施例支撑腿54设置在加强肋57的外端，底盖36上设置有与底盖36同心的加强环58，加强环58的数量为两个。进气口31设置在底盖36的正下方，进气口31的空气作用在底盖36上时，气流在加强肋57的离心作用下，较大颗粒的固体以及液滴被阻拦，从而避免了这些大颗粒的污染物流入聚结过滤器38造成聚结滤芯51的阻塞影响其使用寿命。

实施例3

具有油气分离功能的干燥罐，本实施例与实施例1和实施例2的区别之处在于，导流板64的上侧面为向外侧高度逐渐减低的斜面，从而便于油滴流入储油槽59。

实施例4

具有油气分离功能的干燥罐，本实施例与上述实施例的区别之处在于，止回阀63与第一壳体35一体设置。

实施例5

具有油气分离功能的干燥罐，本实施例中聚结滤芯51为环状的吸油棉，吸油棉套在安装腔室48的外壁周围。

实施例6

具有油气分离功能的干燥罐，本实施例与上述实施例的区别之处在于，导流板64上未开设第一通孔65及挡油台66，弹簧的下端抵触在导流板64的上端面上。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (8)

1.具有油气分离功能的干燥罐，包括罐体（30），罐体（30）上开设有用于空气进入罐体（30）的进气口（31）和罐体（30）内空气出气的出气口（32），罐体（30）内设置有第一壳体（35），第一壳体（35）包括用于盛放干燥剂的干燥壳体（67），其特征在于：第一壳体（35）还包括安装壳体（37），安装壳体（37）上装配有可上下滑动的聚结过滤器（38），第一壳体（35）、聚结过滤器（38）与罐体（30）内壁之间形成热交换通道（41）；聚结过滤器（38）的下方、干燥壳体（67）的上方与安装壳体（37）内壁之间围成导向腔（42），空气依次经进气口（31）、热交换通道（41）、聚结过滤器（38）、导向腔（42）、干燥壳体（67）后从出气口（32）排出；导向腔（42）内设置有弹性支撑单元，弹性支撑单元的一端将聚结过滤器（38）抵牢在罐体（30）的顶部，另一端将第一壳体（35）抵牢在罐体（30）的底部，罐体（30）内还设置有控制热交换通道（41）与导向腔（42）连通的控制开关，用于当气流无法从聚结过滤器（38）进入导向腔（42），热交换通道（41）内的气流能够打开控制开关进入导向腔（42）；导向腔（42）内设置有壳体盖（34），壳体盖（34）上设置有储油槽（59），导向腔（42）的侧壁上开设有出油口（60），储油槽（59）内的油液经出油口（60）进入热交换通道（41）。

2.根据权利要求1所述的具有油气分离功能的干燥罐，其特征在于：聚结过滤器（38）上设置有出气的第一气流通道（45），导向腔（42）内设置有导流板（64），聚结过滤器（38）流出的油液经第一气流通道（45）到达导流板（64）再经导流板（64）进入储油槽（59）。

3.根据权利要求1所述的具有油气分离功能的干燥罐，其特征在于：热交换通道（41）内设置有用于防止热交换通道（41）内的气流经出油口（60）进入导向腔（42）的止回阀（63）。

4.根据权利要求3所述的具有油气分离功能的干燥罐，其特征在于：导流板（64）上开设有用于弹性支撑元件（39）穿出的第一通孔（65），导流板（64）上端面设置有防止油液进入第一通孔（65）的挡油台（66）。

5.根据权利要求4所述的具有油气分离功能的干燥罐，其特征在于：聚结过滤器（38）上开设有第一透气通道（49），导向腔（42）的侧壁上开设有第二透气通道（50），第一透气通道（49）位于第二透气通道（50）的上方，聚结过滤器（38）抵牢在罐体（30）的上端时，第一透气通道（49）位于第二透气通道（50）的上方，热交换通道（41）和导向腔（42）断开连通起到控制开关关的作用，气流使聚结过滤器（38）下移到第一透气通道（49）和第二透气通道（50）具有重合部分时，热交换通道（41）和导向腔（42）连通起到控制开关开的作用。

6.根据权利要求1所述的具有油气分离功能的干燥罐，其特征在于：第一壳体（35）还包括底盖（36），底盖（36）上开设有仅用于与出气口（32）连通的出气通道（53），底盖（36）的外侧面设置有离心分离器（56），进气口（31）的气流经离心分离器（56）离心后进入热交换通道（41）。

7.根据权利要求6所述的具有油气分离功能的干燥罐，其特征在于：离心分离器（56）为沿底盖（36）中心离心分布的加强肋（57）。

8.一种车辆，其特征在于：包括权利要求1至7所述的任意一种具有油气分离功能的干燥罐。