CN112473329A - 一种电控压缩空气干燥设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆压缩空气干燥领域，公开了一种电控压缩空气干燥设备，其中电磁阀装置正常工作时，控制气口的压缩空气可通过依次经电磁阀装置、两位三通安全阀进入再生节流装置的进气端；电磁阀无法正常工作时，增压后的压缩空气打开两位三通安全阀的第二气路，压缩空气流入再生节流装置的进气端；卸荷阀包括控制端口D和控制端口E，控制端口D与控制气口通过旁通管道连接，控制端口E通过管道连接在再生节流装置进气端与两位三通安全阀出气端之间的气路上。该阀装置能够根据变压吸附的实际阶段来控制通过空气干燥罐的气流。阀门的布置方案能够使空气干燥罐即使在无电源或故障的情况下也能够控制变压吸附过程。

Description

一种电控压缩空气干燥设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及车辆压缩空气干燥领域，尤其涉及了一种电控压缩空气干燥设备及其控制方法。

背景技术

商用车的压缩空气消耗装置需要清洁干燥的压缩空气。一种从压缩空气中去除水分的实用方法是变压吸附法。由空气压缩机提供的压缩空气通过由多孔材料干燥剂填充的空气干燥罐。空气在通过滤筒的过程中，水分子被吸附在干燥剂的孔中，使得压缩空气的相对湿度较低。该阶段称为负载阶段。压缩机完成空气输送后，需要从干燥剂中清除残留的水分子。此过程由一部分压缩干燥的空气通过节流口来实现的。通过压缩空气的压差，经过干燥的空气的相对湿度也会从根本上降低。极干燥的空气会通过干燥罐，清除干燥剂中残留的水分子，并通过卸载阀排放到环境中。这是空气干燥罐的再生阶段。再生完成后，无需为空气消耗装置输送更多压缩空气，空气干燥罐便会切换到锁定阶段。在锁定阶段，通过压缩机控制端口提供的气动信号将空气压缩机切换到节能模式。

在WO2019223971中描述的空气干燥罐在无电源或故障的情况下不能控制变压吸附过程，并且该空气干燥罐也不能控制空气压缩机的所谓的封闭气室节能系统。而且，该空气干燥罐不能利用空气压缩的热量来加热空气干燥罐。

在无电源或故障的情况下，DE102010024893中描述的空气干燥罐无法控制变压吸附过程。DE102017011606A1中描述的空气干燥还具有以下缺点：在缺少电源或故障的情况下，它不能控制变压吸附。

发明内容

本发目的是提供一种电控压缩空气干燥设备及空气干燥罐的控制器方法，其在电源缺失或故障的情况下可以安全运行并具有控制变压吸附过程的功能；并且能够控制空气压缩机各种节能系统以及利用空气压缩的热量加热空气干燥罐。

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：

一种电控压缩空气干燥设备，包括用于输入空压机压缩空气的进气口，用于干燥罐再生的再生节流装置，还包括用于切换干燥罐设备工作状态的控制装置，控制装置包括用于输入控制压缩空气的控制气口以及用于切换干燥罐设备工作状态的电磁阀装置，还包括卸荷阀以及具有预设或者可调节开关压力的两位三通安全阀；两位三通安全阀的第一气路连接在电磁阀装置与再生节流装置进气端之间的气路上，两位三通安全阀的第二气路旁通连接在干燥罐输出端与再生节流装置进气端之间；电磁阀装置正常工作时，控制气口的压缩空气可通过依次经电磁阀装置、两位三通安全阀进入再生节流装置的进气端；电磁阀无法正常工作时，增压后的压缩空气打开两位三通安全阀的第二气路，压缩空气流入再生节流装置的进气端；卸荷阀包括控制端口D和控制端口E，控制端口D与控制气口通过旁通管道连接，控制端口E通过管道连接在再生节流装置进气端与两位三通安全阀出气端之间的气路上；单独加压的控制端口D可使处于打开状态的卸荷阀处于打开状态。

作为优选，当控制气口处于加压状态，卸荷阀可通过控制电磁阀装置控制卸荷阀的打开或者关闭。

作为优选，还包括用于输出干燥后的压缩空气的出气口，用于干燥压缩空气的干燥罐，干燥罐设置在进气口与再生节流装置的出气端之间。

作为优选，电磁阀装置包括串联的第一电磁阀和第二电磁阀，控制气口和第一电磁阀连接，第二电磁阀的出气端和两位三通安全阀的第一气路连接，第一气路为常开气路，第一电磁阀和第二电磁阀上电，控制气口的压缩空气可依次经过第一电磁阀、第二电磁阀、两位三通安全阀流入再生节流装置以及卸荷阀的控制端口E。

作为优选，还包括主单向阀，主单向阀设置在再生节流装置出气端与两位三通安全阀第二气路的进气端之间，再生节流装置出气端向两位三通安全阀第二气路的进气端为主单向阀的通路方向。

作为优选，进气口与干燥罐进气端之间旁通有气路连接至卸荷阀，卸荷阀处于打开状态时，进气口的压缩空气可从卸荷阀排入大气，干燥罐处于再生阶段时，干燥罐再生后的压缩空气可通过该气路从卸荷阀排入大气。

作为优选，再生节流装置包括再生节流阀和再生单向阀。

本发明还公开了一种空气干燥罐的控制方法，包括所述的一种电控压缩空气干燥设备，空气干燥罐工作包括负载模式、再生模式、锁定节能模式以及备份再生模式；

负载模式：电磁阀装置不工作，控制气口不输入压缩空气，卸荷阀关闭，空气压缩机将压缩空气从进气口输入经干燥罐干燥后从出气口输出；

再生模式：电磁阀装置工作，控制气口输入压缩空气，控制气口的压缩空气一路直接作用在卸荷阀的控制端口D，一路经电磁阀装置流出经两位三通安全阀作用在卸荷阀的控制端口E，打开卸荷阀；经两位三通安全阀流出的压缩空气另一路经再生节流装置反吹干燥罐带走干燥罐内的水分，从干燥罐排出的空气从卸荷阀排出；

锁定节能模式：电磁阀装置包括串联的第一电磁阀和第二电磁阀，控制气口和第一电磁阀连接，第二电磁阀的出气端和两位三通安全阀的第一气路连接，第一气路为常开气路；第一电磁阀处于通电打开状态，第二电磁阀在再生模式后由打开状态转换为关闭状态，卸荷阀保持打开状态，空压机的压缩空气从卸荷阀排出；

备份再生模式：当第一电磁阀和第二电磁阀无法通过电气实现控制时，进气口的压缩空气增压直至达到两位三通安全阀的开启压力，两位三通安全阀的第二气路处于连通状态，压缩空气分别进入干燥罐进行再生以及进入控制端口E打开卸荷阀。

作为优选，还包括加热模式：将干燥罐调至负载模式，并打开第二电磁阀，进气口的压缩空气打开卸荷阀，压缩空气在管道内移动加热卸荷阀以及管道。

作为优选，还包括锁定节能模式二：在再生模式后关闭第一电磁阀和第二电磁阀，然后打开第一电磁阀，控制气口具有气压，卸荷阀处于关闭状态，空压机处于节能模式，空压机管道加压，无空气输送。

本发明所设计的空气干燥罐装置中的阀装置，该阀装置能够根据变压吸附的实际阶段来控制通过空气干燥罐的气流。阀门的布置方案能够使空气干燥罐即使在无电源或故障的情况下也能够控制变压吸附过程，能够控制所有类型的空气压缩机节能系统，并且在低温情况下，压缩空气产生的热量还会对空气干燥罐进行加热。

附图说明

图1为设备的系统示意图。

图2为负载阶段的示意图。

图3为再生阶段的示意图。

图4是锁定节能模式的示意图。

图5是锁定节能模式的示意图。

图6是加热模式的控制示意图。

图7是备份再生模式的示意图。

图8是两位三通安全阀的示意图。

图9是卸荷阀的结构示意图。

附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—进气口、2—再生节流装置、5—卸荷阀、6—两位三通安全阀、7—控制气口、8—出气口、9—控制端口D、10—控制端口E、11—第一电磁阀、12—第二电磁阀、13—主单向阀、14—再生单向阀、15—节流阀、16—干燥罐、17—排气口、18—第一气路、19—第二气路。

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

一种电控压缩空气干燥设备，包括用于输入空压机压缩空气的进气口1，用于干燥罐16再生的再生节流装置2，还包括用于切换干燥罐16设备工作状态的控制装置，控制装置包括用于输入控制压缩空气的控制气口7以及用于切换干燥罐16设备工作状态的电磁阀装置，还包括卸荷阀5以及具有预设或者可调节开关压力的两位三通安全阀6；其中两位三通安全阀6，包括两个进口和一个出口，其中一个进口连接到出口的气路通过设置调节组件来控制打开或者关闭，该气路在本实施例中定义为第二气路19，另一个进口到出口的气路为第一气路18，两位三通安全阀6处于关闭状态时，第一气路18为通路，第二气路19通，两位三通安全阀6打开时，第二气路19为通路，第一气路18不通。两位三通安全阀6的第一气路18连接在电磁阀装置与再生节流装置2进气端之间的气路上，经电磁阀装置流出的压缩空气可经第一气路18进入到再生节流装置2的进气端；两位三通安全阀6的第二气路19旁通连接在干燥罐16输出端与再生节流装置2进气端之间，经干燥罐16出气端流出的压缩空气当压力达到一定值时可以克服两位三通安全阀6的开启压力，则第二气路19处于通路，气体可流入再生节流装置2的进气端；电磁阀装置正常工作时，控制气口7的压缩空气可通过依次经电磁阀装置、两位三通安全阀6进入再生节流装置2的进气端；电磁阀无法正常工作时，增压后的压缩空气打开两位三通安全阀6的第二气路19，压缩空气流入再生节流装置2的进气端；卸荷阀5包括控制端口D9和控制端口E10，控制端口D9与控制气口7通过旁通管道连接，控制端口E10通过管道连接在再生节流装置2进气端与两位三通安全阀6出气端之间的气路上；单独加压的控制端口D9可使处于打开状态的卸荷阀5处于打开状态。如图8所示，两位三通安全阀6包括A口、B口、C口，其中A至C气路为第一气路18，B至C气路为第二气路，第二气路受安全阀内置的开关组件控制。

本实施例中，当控制气口7处于加压状态，卸荷阀5可通过控制电磁阀装置控制卸荷阀5的打开或者关闭。还包括用于输出干燥后的压缩空气的出气口8，其中出气口8用于和汽车的各储气室连接，用于干燥压缩空气的干燥罐16，干燥罐16设置在进气口1与再生节流装置2的出气端之间。

本实施例中，电磁阀装置包括串联的第一电磁阀11和第二电磁阀12，控制气口7和第一电磁阀11连接，第二电磁阀12的出气端和两位三通安全阀6的第一气路18连接，第一气路18为常开气路，第一电磁阀11和第二电磁阀12上电，控制气口7的压缩空气可依次经过第一电磁阀11、第二电磁阀12、两位三通安全阀6流入再生节流装置2以及卸荷阀5的控制端口E10。其中第一电磁阀11处于关闭状态时，控制气口7与第一电磁阀11的排气端连通，第二电磁阀12处于关闭状态时，第一气路18的进气端与第二电磁阀12的排气端连通。

本实施例中干燥罐16装置还包括主单向阀13，主单向阀13设置在再生节流装置2出气端与两位三通安全阀6第二气路19的进气端之间，再生节流装置2出气端向两位三通安全阀6第二气路19的进气端为主单向阀13的通路方向，即进气口1至出气口8方向为主单向阀13的通路方向，反向不通。

本实施例中进气口1与干燥罐16进气端之间旁通有气路连接至卸荷阀5，卸荷阀5处于打开状态时，进气口1的压缩空气可从卸荷阀5排入大气，干燥罐16处于再生阶段时，干燥罐16再生后的压缩空气可通过该气路从卸荷阀5排入大气。

本实施例中再生节流装置2包括再生节流阀15和再生单向阀，从而在实现节流反吹的同时避免返流。

为了清楚的表达该空气干燥罐16的工作过程，本发明还公开了一种空气干燥罐16的控制方法，包括上述的一种电控压缩空气干燥设备，空气干燥罐16工作包括负载模式、再生模式、锁定节能模式以及备份再生模式；

负载模式：电磁阀装置不工作，即第一电磁阀11和第二电磁阀12不上电，第一电磁阀11和第二电磁阀12处于断开状态，控制气口7不输入压缩空气，卸荷阀5的控制端口D9和控制端口E10均未施加压力，所以卸荷阀5处于关闭状态，空气压缩机将压缩空气从进气口1输入经干燥罐16干燥后从出气口8输出，此时压缩空气的压力低于两位三通安全阀6的开启压力，所以压缩空气不会流入至再生节流装置2的进气端；

再生模式：电磁阀装置工作，即第一电磁阀11和第二电磁阀12上电，使第一电磁阀11和第二电磁阀12处于接通状态，控制气口7输入压缩空气，控制气口7的压缩空气一路直接作用在卸荷阀5的控制端口D9，一路经电磁阀装置依次经第一电磁阀11、第二电磁阀12流出经两位三通安全阀6作用在卸荷阀5的控制端口E10，由上文可知，该气路走的是两位三通安全阀6的第一气路18，此时打开卸荷阀5；经两位三通安全阀6流出的压缩空气另一路经再生节流装置2反吹干燥罐16带走干燥罐16内的水分，具体为清除残留的干燥剂内的水分子，使干燥剂仍处于干燥状态，清洁干燥罐16后的气体从卸荷阀5的排气口17排出；

锁定节能模式：其中锁定后的节能模式有两种，一种是空压机的空气进行排出，第二种是空压机对管内进行建压，气体不排除。下文为第一种压缩空气排出的模式，锁定模式在再生模式之后，锁定模式下第一电磁阀11处于通电打开状态，第二电磁阀12在再生模式后由打开状态转换为关闭状态，由于控制端口D9仍存在压缩空气，所以可以保持卸荷阀5处于打开状态，空压机处于节能模式进气口1的压缩空气从卸荷阀5排出；

备份再生模式：当第一电磁阀11和第二电磁阀12无法通过电气实现控制时，比如线路出现问题或者电磁阀本身出现故障等，控制气口7的压缩空气无法经过第一电磁阀11和第二电磁阀12到达两位三通安全阀6的第一气路18；为了为了实现再生模式，所以需要打开两位三通安全阀6的第二气路19，进气口1的压缩空气增压直至达到两位三通安全阀6的开启压力，两位三通安全阀6的第二气路19处于连通状态，压缩空气分别进入干燥罐16进行再生以及进入控制端口E10打开卸荷阀5。

还包括加热模式：将干燥罐16调至负载模式，并打开第二电磁阀12，进气口1的压缩空气打开卸荷阀5，压缩空气在管道内移动加热卸荷阀5以及管道。

本发明所设计的空气干燥罐16装置中的阀装置，该阀装置能够根据变压吸附的实际阶段来控制通过空气干燥罐16的气流。阀门的布置方案能够使空气干燥罐16即使在无电源或故障的情况下也能够控制变压吸附过程，能够控制所有类型的空气压缩机节能系统，并且在低温情况下，压缩空气产生的热量还会对空气干燥罐16进行加热。

本实施例中，卸荷阀5包括阀体41和阀芯40，阀芯40装配在阀体41的阀腔42内，阀芯40的一端设置有第一进气口，第一进气口为控制端口D9，阀体41上开设有第二进气口，第二进气口为控制端口E10，阀芯40包括轴芯411和与轴芯411同轴设置的阀片一412、阀片二413和阀片三420，阀片一412、阀片二413和阀片三420将阀腔42沿轴线依次分为F腔414、H腔415、G腔416和P腔421，P腔421内设置有弹簧417；初始状态下G腔416与排气口17连通，H腔415内成型有隔板450，隔板450将H腔415分为隔板450左侧的第一腔4151和隔板450右侧的第二腔4152，阀体41上开设有用于和进气口1以及干燥罐16进气端连接的连接气口430，阀片三420密封该气口，隔断其与G腔416的连通，第二腔4152和控制端口E10连通，F腔414和控制端口D9连通，控制端口D9的内径小于F腔414的内径，当卸荷阀5处于打开状态时，阀芯40压缩弹簧417右移，阀片三420脱离对连接气口430的密封，连接气口430与排气口17连通。

实施例2

本实施例与实施例1的区别之处在于：其中锁定节能模式还包括锁定节能模式二：在再生模式后关闭第一电磁阀11和第二电磁阀12，然后打开第一电磁阀11，控制气口7具有气压，卸荷阀5处于关闭状态，空压机处于节能模式，空压机管道加压，无空气输送。

实施例3

本实施例与实施例1的区别之处在于，还包括汽车，汽车采用上述的压缩空气干燥器设备。

Claims (10)

1.一种电控压缩空气干燥设备，包括用于输入空压机压缩空气的进气口(1)，用于干燥罐(16)再生的再生节流装置(2)，其特征在于：还包括用于切换干燥罐(16)设备工作状态的控制装置，控制装置包括用于输入控制压缩空气的控制气口(7)以及用于切换干燥罐(16)设备工作状态的电磁阀装置，还包括卸荷阀(5)以及具有预设或者可调节开关压力的两位三通安全阀(6)；两位三通安全阀(6)的第一气路(18)连接在电磁阀装置与再生节流装置(2)进气端之间的气路上，两位三通安全阀(6)的第二气路(19)旁通连接在干燥罐(16)输出端与再生节流装置(2)进气端之间；电磁阀装置正常工作时，控制气口(7)的压缩空气可通过依次经电磁阀装置、两位三通安全阀(6)进入再生节流装置(2)的进气端；电磁阀无法正常工作时，增压后的压缩空气打开两位三通安全阀(6)的第二气路(19)，压缩空气流入再生节流装置(2)的进气端；卸荷阀(5)包括控制端口D(9)和控制端口E(10)，控制端口D(9)与控制气口(7)通过旁通管道连接，控制端口E(10)通过管道连接在再生节流装置(2)进气端与两位三通安全阀(6)出气端之间的气路上；单独加压的控制端口D(9)可使处于打开状态的卸荷阀(5)处于打开状态。

2.根据权利要求1所述的一种电控压缩空气干燥设备，其特征在于：当控制气口(7)处于加压状态，卸荷阀(5)可通过控制电磁阀装置控制卸荷阀(5)的打开或者关闭。

3.根据权利要求1所述的一种电控压缩空气干燥设备，其特征在于：还包括用于输出干燥后的压缩空气的出气口(8)，用于干燥压缩空气的干燥罐(16)，干燥罐(16)设置在进气口(1)与再生节流装置(2)的出气端之间。

4.根据权利要求1所述的一种电控压缩空气干燥设备，其特征在于：电磁阀装置包括串联的第一电磁阀(11)和第二电磁阀(12)，控制气口(7)和第一电磁阀(11)连接，第二电磁阀(12)的出气端和两位三通安全阀(6)的第一气路(18)连接，第一气路(18)为常开气路，第一电磁阀(11)和第二电磁阀(12)上电，控制气口(7)的压缩空气可依次经过第一电磁阀(11)、第二电磁阀(12)、两位三通安全阀(6)流入再生节流装置(2)以及卸荷阀(5)的控制端口E(10)。

5.根据权利要求1所述的一种电控压缩空气干燥设备，其特征在于：还包括主单向阀(13)，主单向阀(13)设置在再生节流装置(2)出气端与两位三通安全阀(6)第二气路(19)的进气端之间，再生节流装置(2)出气端向两位三通安全阀(6)第二气路(19)的进气端为主单向阀(13)的通路方向。

6.根据权利要求1所述的一种电控压缩空气干燥设备，其特征在于：进气口(1)与干燥罐(16)进气端之间旁通有气路连接至卸荷阀(5)，卸荷阀(5)处于打开状态时，进气口(1)的压缩空气可从卸荷阀(5)排入大气，干燥罐(16)处于再生阶段时，干燥罐(16)再生后的压缩空气可通过该气路从卸荷阀(5)排入大气。

7.根据权利要求1所述的一种电控压缩空气干燥设备，其特征在于：再生节流装置(2)包括再生节流阀(15)和再生单向阀(14)；卸荷阀(5)包括阀体(41)和阀芯(40)，阀芯(40)装配在阀体(41)的阀腔(42)内，阀芯(40)的一端设置有第一进气口，第一进气口为控制端口D(9)，阀体(41)上开设有第二进气口，第二进气口为控制端口E(10)，阀芯(40)包括轴芯(411)和与轴芯(411)同轴设置的阀片一(412)、阀片二(413)和阀片三(420)，阀片一(412)、阀片二(413)和阀片三(420)将阀腔(42)沿轴线依次分为F腔(414)、H腔(415)、G腔(416)和P腔(421)，P腔(421)内设置有弹簧(417)；初始状态下G腔(416)与排气口(17)连通，H腔(415)内成型有隔板(450)，隔板(450)将H腔(415)分为隔板(450)左侧的第一腔(4151)和隔板(450)右侧的第二腔(4152)，阀体(41)上开设有用于和进气口(1)以及干燥罐(16)进气端连接的连接气口(430)，阀片三(420)密封该气口，隔断其与G腔(416)的连通，第二腔(4152)和控制端口E(10)连通，F腔(414)和控制端口D(9)连通，控制端口D(9)的内径小于F腔(414)的内径，当卸荷阀(5)处于打开状态时，阀芯(40)压缩弹簧(417)右移，阀片三(420)脱离对连接气口(430)的密封，连接气口(430)与排气口(17)连通。

8.一种压缩空气干燥设备的控制方法，其特征在于：包括权利要求1至7任一所述的一种电控压缩空气干燥设备，空气干燥罐(16)工作包括负载模式、再生模式、锁定节能模式以及备份再生模式；

负载模式：电磁阀装置不工作，控制气口(7)不输入压缩空气，卸荷阀(5)关闭，空气压缩机将压缩空气从进气口(1)输入经干燥罐(16)干燥后从出气口(8)输出；

再生模式：电磁阀装置工作，控制气口(7)输入压缩空气，控制气口(7)的压缩空气一路直接作用在卸荷阀(5)的控制端口D(9)，一路经电磁阀装置流出经两位三通安全阀(6)作用在卸荷阀(5)的控制端口E(10)，打开卸荷阀(5)；经两位三通安全阀(6)流出的压缩空气另一路经再生节流装置(2)反吹干燥罐(16)带走干燥罐(16)内的水分，从干燥罐(16)排出的空气从卸荷阀(5)排出；

锁定节能模式：电磁阀装置包括串联的第一电磁阀(11)和第二电磁阀(12)，控制气口(7)和第一电磁阀(11)连接，第二电磁阀(12)的出气端和两位三通安全阀(6)的第一气路(18)连接，第一气路(18)为常开气路；第一电磁阀(11)处于通电打开状态，第二电磁阀(12)在再生模式后由打开状态转换为关闭状态，卸荷阀(5)保持打开状态，空压机的压缩空气从卸荷阀(5)排出；

备份再生模式：当第一电磁阀(11)和第二电磁阀(12)无法通过电气实现控制时，进气口(1)的压缩空气增压直至达到两位三通安全阀(6)的开启压力，两位三通安全阀(6)的第二气路(19)处于连通状态，压缩空气分别进入干燥罐(16)进行再生以及进入控制端口E(10)打开卸荷阀(5)。

9.根据权利要求8所述的一种压缩空气干燥设备的控制方法，其特征在于：还包括加热模式：将干燥罐(16)调至负载模式，并打开第二电磁阀(12)，进气口(1)的压缩空气打开卸荷阀(5)，压缩空气在管道内移动加热卸荷阀(5)以及管道。

10.根据权利要求8所述的一种压缩空气干燥设备的控制方法，其特征在于：还包括锁定节能模式二：在再生模式后关闭第一电磁阀(11)和第二电磁阀(12)，然后打开第一电磁阀(11)，控制气口(7)具有气压，卸荷阀(5)处于关闭状态，空压机处于节能模式，空压机管道加压，无空气输送。

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