CN113663467A - 用于从待处理气体混合物中吸附气体的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于从待处理气体混合物中吸附气体的装置和方法。一种用于从待处理气体混合物中吸附气体的装置，具有用于待处理气体的入口(2)和用于已处理气体的出口(3)，装置(1)包括填充有可再生吸附剂(5)的至少两个容器(4a、4b)和将入口(2)和出口(3)连接到容器(4a、4b)的可调节阀系统(6)；可调节阀系统(6)配置成使得至少一个容器(4a)将处理压缩气体，而另一容器(4b)再生；通过调节可调节阀系统(6)，容器(4a、4b)进而各自相继处理压缩气体；其特征在于，可调节阀系统(6)组装在单个阀块(12)中。

Description

用于从待处理气体混合物中吸附气体的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于从待处理气体混合物中吸附气体的装置。

例如，该气体可以是来自压缩机设备的压缩气体。

例如，被吸附的气体也可以是水蒸气，因此装置实质上是干燥机。

更具体地，本发明涉及用于从待处理气体混合物中吸附气体的装置，装置设置有用于待干燥气体的入口和用于已干燥气体的出口，干燥机包括填充有可再生吸附剂的至少两个容器和将入口和出口连接到容器的可调节阀系统；调节可调节阀系统，使得至少一个容器将处理压缩气体，而另一容器相继再生和冷却；通过调节可调节阀系统，容器各自将进而处理压缩气体。

可再生吸附剂是指可以通过吸附来从气体混合物中吸附气体的吸附剂或干燥剂，当被气体饱和时可以通过使所谓的再生气体传输通过来进行再生。在这种情况下，再生气体是例如通过喷嘴、膨胀阀或类似物膨胀的高压气体。

尽管这是吸附原理，但是本发明也可以应用于吸收原理。

背景技术

当容器处理气体混合物时，它将从待处理气体混合物中吸附气体，从而使干燥剂饱和。

然后，一般通过使经由喷嘴、膨胀阀或类似物膨胀的干燥压缩空气通过容器来使容器再生。该气体将从吸附剂中提取被吸附的气体，从而使其再生。

然后，可以在再次用于处理压缩气体之前冷却容器。

这种类型的装置是已知的，其中，采用可调节阀系统在处理和再生/冷却之间切换容器。

由于装置总体的几何形状并且尤其是容器的几何形状，显然要在两个所谓的阀块中实现可调节阀系统，一个阀块连接上述入口，并且第二阀块将上述出口连接到容器。

因此，一个阀块装配在容器底部处，并且一个阀块装配在容器顶部处。

此类众所周知的装置(带有可调节阀系统，阀系统具有两个独立的阀块，以用于实现容器的切换)的优点是相对较为紧凑，因为所有类型的通道、导管和阀都被分组在两个阀块中。

对于小型装置(即具有约10升的干燥剂体积)来说，与有效的干燥剂相比，这种阀系统仍占据很大的空间。

此外，对于小型装置来说，更重要的是要非常紧凑，因为在大多数情况下小型装置用于没有太大空间或不想在干燥机上占据很多空间的应用场合。

但对于其他更大的装置来说，将阀系统设计得尽可能小也是有利的，因为这与材料成本降低和重量减轻相关联。

发明内容

本发明的目的是提供具有非常紧凑阀系统的装置。

为此目的，本发明涉及一种用于从气体混合物中吸附气体的装置，具有用于待处理气体混合物的入口和用于已处理气体的出口，装置包括填充有可再生吸附剂的至少两个容器和将入口和出口连接到容器的可调节阀系统；调节可调节阀系统使得至少一个容器将处理压缩气体，而另一容器相继再生和冷却；通过调节可调节阀系统，容器各自将进而处理压缩气体，其特征在于，可调节阀系统集成到单个阀块中。

术语“容器”在此应作广义解释。容器本身不必是装置的单独部件，而是也可以实现为外壳中的空腔，该空腔包含呈所谓干燥剂芯形式的干燥剂。

优点在于，通过将可调节阀系统集成到单个阀块中，可以使其非常紧凑。

此外，制造阀块需要较少的材料，并且电和/或气用的管道的数量也可以大大减少，这是因为：与每个阀块配备有必要阀的已知干燥机不同，现在各个阀可以集成。

这样做的额外优点是使装置更便宜且更轻。

在最优选的实施例中，容器都设置有两个气体通路，气体通路彼此相邻定位或位于容器的同一端处并且被布置成使得通过一个通路进入容器的气体只能在穿过吸附剂之后通过另一通路离开容器。

这样做的优点在于，上述通路在容器的同一侧或同一端部上，因此阀块可以放置在容器的该侧或该端部上。

实际上，通过将通路彼此相邻设置，可调节阀系统可以作为单个阀块实施。

为了确保通过一个通路进入容器的气体只能在穿过吸附剂之后通过另一通路离开容器，可以采取几种措施。

优选地，这是通过将延伸到容器中并穿过吸附剂的导管、管道或类似物连接到所述一个通路来实现。

因此，为了经由具有管道的该通路离开容器，气体必须穿过吸附剂(或其一部分)；或者相反，在气体已经通过具有管道的该通路进入之后，气体首先必须穿过吸附剂(或其一部分)，然后通过另一通路离开容器。

这也可通过其他方式实现。例如，如果容器通过装置壳体中的空腔实现，则可以在该空腔中设置隔板或类似物，在隔板的每侧上都有通路。

在实践的实施例中，该阀块设置有：

一个或多个控制阀；

从入口延伸到控制阀的供应通道；

从容器延伸到出口的出口通道；

从控制阀延伸到泄放开口的泄放通道；

从出口通道延伸到容器的再生通道。

由于阀块的设计或布局，在大多数情况下是这样的情况，例如：上述各通道(或一部分)的功能一致，或者在切换容器之后两个通道切换功能。

优选地，控制阀包括两个二位三通阀或一个二位五通阀。当然，本发明不限于此。

本发明还涉及一种从待处理气体混合物中吸附气体的方法，使用的装置具有用于待处理气体的入口和用于已处理气体的出口，装置包括填充有可再生吸附剂的至少两个容器，方法使用将入口和出口连接到容器的可调节阀系统，方法包括以下步骤：布置可调节阀系统，使得至少一个容器将处理压缩气体，而另一容器再生，容器进而各自相继处理压缩气体，其特征在于，方法包括将可调节阀系统集成到单个阀块中的步骤。

在最优选的变型中，方法还包括以下步骤：

为容器都提供相邻定位或位于容器的相同端部处的两个通路，

以使气体通过一个通路进入容器并且只能在穿过吸附剂之后通过另一通路离开容器的方式来使气体穿过容器。

在实践的实施例中，方法包括以下步骤：将延伸到容器中并穿过干燥剂的导管、管道或类似物连接到上述一个通路。

优选地，方法包括以下步骤：每隔十至三十秒在吸附和再生之间切换容器。

应当理解，根据本发明的方法具有与根据本发明的用于从待处理气体混合物中吸附气体的装置相同的优点。

附图说明

为了更好地表明本发明的特点，以下参考附图通过非限制性示例来描述根据本发明的用于从待处理气体混合物中吸附气体的装置和方法的多个优选实施例，其中：

图1示意性地示出根据本发明的装置；

图2示出图1的实施例；

图3示出图1的另一个替代实施例。

图4至图8示出图1中的装置的实践实施例；

图9至图12示出图1中的装置的另一不同的实践实施例。

具体实施方式

在图1中示意性示出了根据本发明的用于从待处理气体混合物中吸附气体的装置，在这种情况下将是从气体中吸附水蒸气。

换句话说，装置是干燥机1。

根据本发明的干燥机1主要包括用于待干燥气体的入口2、用于已干燥气体的出口3、具有可再生吸附剂5的两个容器4a、4b、和可调节阀系统6。

由于这是干燥机1，在下文中吸附剂5也将被称为干燥剂5。

在这种情况下，容器4a、4b在干燥机1的壳体7中实现，更具体地是通过为此目的专门设置的铸件8实现，铸件8附接到干燥机1的壳体7的其余部分上。

在该铸件8中，提供了两个空腔9或空间，在其中引入了可再生的干燥剂5或除湿剂。

通过将铸件8附接到壳体7的其余部分上，创建了彼此分离的容器4a、4b。这意味着气体不能从一个容器4a流向另一容器4b。

在所示的示例中，每个容器4a、4b设置有用于气体的两个通路10a、10b，它们彼此相邻定位或定位于容器4a、4b的相同端部处。

设计应使得通过一个通路10a进入容器4a、4b的气体在经过干燥剂5之后只能通过另一个通路10b离开容器4a、4b。

为此，隔板11或分隔壁在两个通路10a、10b之间设置在容器4a、4b中。

如从图中可以看出，通过一个通路10a进入容器4a、4b的气体在可以通过另一通路10b离开容器4a、4b之前必须始终流过干燥剂5。

尽管在所示的示例中，干燥剂5仅存在于隔板11的一侧上，但是不排除干燥剂5存在于隔板11的两侧上，即上述空腔9或空间完全填充有干燥剂5。

在这种情况下，容纳在容器4a、4b中的干燥剂5是陶瓷干燥剂5。当然，本发明不限于此。

吸附剂5或干燥剂5优选为固体形式，其包括由陶瓷材料、纸、玻璃纤维或金属丝网制成的固体载体。

干燥剂5进一步采取颗粒的形式，颗粒一起被保持在图中未示出的筛或格栅中。这样做的优点是，干燥剂5按其原样固定在容器4a、4b中，并且干燥机1的取向原则上不会有影响。

根据本发明，可调节阀系统6包括一个且仅一个阀块12。

借助于该阀块12，上述入口2和出口3将连接到容器4a、4b。

正如所知，可调节阀系统6设定成使得一个容器4a将对压缩气体进行干燥，同时另一容器4b相继被再生和冷却，其中，通过调节阀系统6，容器4a、4b各自进而相继对压缩气体进行干燥。

所示示例中的阀块12设置有：

一个或多个控制阀13；

从入口2延伸到上述控制阀13的供应通道14；

从容器4a、4b延伸到出口3的出口通道15；

从上述控制阀13延伸到泄放开口17的泄放通道16；

从出口通道15延伸到容器4a、4b的再生通道18。

这些通道14、15、16和18中的一些的一部分在功能上一致或切换，主要是容器4a、4b在干燥阶段和再生阶段之间切换的结果。

在所示的示例中，阀块12设置有在出口通道15中的两个止回阀19。

每个容器4a、4b设有一个止回阀19。当然，这不一定必须是止回阀19，而是容器4a、4b可以设置有其他类型的出口阀。

此外，阀块12包括两个二位三通阀13a作为控制阀13，其将控制容器4a、4b的切换。

也可以使用一个二位五通阀13b代替两个二位三通阀13a。这在图2中示出。图2的实施例在其他方面与图1的实施例相同。

此外，在这种情况下，再生通道18包括节流阀20，以控制穿过再生通道的气体量。

在图1中，提供了两个节流阀20，这在某些情况下更实用或更节省空间，在图2中提供了一个节流阀20。

此外，消声器21连接到泄放通道16的出口，或者因此连接到泄放开口17。它也可以集成到阀块12中。

此外，阀块12还设置有用于控制二位三通阀13a的控件22或控制单元以及设置有露点传感器23，这两者也可以集成到阀块12中。

露点传感器23也可以是湿度传感器、压力传感器和/或温度传感器。当装置1不是干燥机1而是气体分离装置时，它也可以是针对氧气、二氧化碳或挥发性有机化合物的气体品质传感器。

此外，不排除阀块12还设置有散热片等。

干燥机1的操作非常简单并且如下所述。

在干燥机1的操作期间，待干燥气体(例如来自压缩机的压缩气体)通过入口2被供应，并通过供应通道14被输送到控制阀13。

通过控制阀13将其输送到对气体进行干燥的容器4a。在图1和图2的情况下，这是左侧容器4a。

气体将穿过干燥剂5并被干燥；之后，气体通过沿隔板11反转、通过通路10a、并且然后通过出口通道15，从而离开干燥机1。

再生通道18将已干燥气体的一部分分支为再生气体，并将其带到控制阀13；之后，该再生气体将进入正在再生的容器4b。在图1和图2的情况下，这是右侧容器4b。

在穿过该容器4b(其中，气体必须再次通过隔板11反转，并且因此被迫穿过干燥剂)之后，气体将通过泄放通道16和消声器21离开干燥机1。

当左侧容器4a中的干燥剂完全饱和时，两个控制阀13将如所知的切换，并且容器4a、4b的功能也将被切换。

为此，控件22或控制器将基于例如露点传感器23的测量值来适当地控制控制阀13。

在小型干燥机1的情况下，阀系统6的控制器或控件22将每隔十至三十秒在干燥和再生之间切换容器4a、4b。也可在几分钟后进行切换。

确切的切换时间取决于干燥机1类型以及环境条件和活性干燥剂的量。

左侧容器4a将在切换后进行再生，而右侧容器4b将进行干燥，如上所述的整个方法照此重复。

用两个容器4a、4b一起工作将确保已干燥气体的连续流动。

如图1和图2所示，在这种情况下并且优选地，在干燥机1的操作过程中阀块12位于容器4a、4b的下方。

这样做的优点是，任何出现的冷凝水都可以容易地通过泄放通道16排出。

应当理解，上述泄放通道16是可选的。

图3示出图1和图2的容器的变型，在这种情况下，一个容器4a被实施为圆柱体，并且另一容器4b被实施为同轴地围绕上述一个容器4a放置的中空圆柱体。

一体的布置节省了空间。

而且，通过将延伸到容器4a、4b中并穿过干燥剂5的导管24、管道或类似物连接到上述的一个通路10a来替代隔板11。

通过这种导管24、管道或类似物，通过一个通路10a进入容器4a、4b的气体在穿过干燥剂5之后将仅能够通过另一通路10b离开容器4a、4b。

此外，不排除导管24、管道或类似物也包含干燥剂5。

图4至图8示出根据本发明的干燥机1的实践实施例的一些视图和剖视图，指示了相关的部件和通道。

在这种情况下，干燥剂5是块状或束状的。然而，对于本设计来说干燥剂5的形状不受限制。

同样，包含有干燥剂5的容器4a、4b的一个通路10a居中地位于容器4a、4b的下方。与其连接的是导管24、管道或类似物，导管24、管道或类似物因此居中地延伸穿过干燥剂5。

图9至图12示出另一个实践实施例，在这种情况下，干燥剂5采取圆柱体的形式。

需注意，在该实施例中，与图4至图8不同，阀块12位于干燥剂5的上方。然而，如果使用固体干燥剂5，或者如果干燥剂5的颗粒固定在筛或格栅中，则干燥机1的取向不是重要因素。

尽管上面描述和示出的示例各自涉及仅两个容器4a、4b，但是不排除可以有多于三个的容器4a、4b，这些容器4a、4b彼此两两上下堆叠。

然后，可以将容器4a、4b两两串联连接。可替代地，每个容器4a、4b的循环可以随着时间推移而切换，并且可以为每个容器4a、4b提供控制阀13和止回阀19。

本发明决不限于作为示例描述并在附图中示出的实施例；在不超出本发明范围的情况下，根据本发明的用于从待处理气体混合物中吸附气体的装置和方法可以在所有形状和大小方面实施。

Claims (21)

1.一种用于从待处理气体混合物中吸附气体的装置，具有用于待处理气体的入口(2)和用于已处理气体的出口(3)，装置(1)包括填充有可再生吸附剂(5)的至少两个容器(4a、4b)和将入口(2)和出口(3)连接到容器(4a、4b)的可调节阀系统(6)；可调节阀系统(6)配置成使得至少一个容器(4a)将处理压缩气体，而另一容器(4b)再生；通过控制可调节阀系统(6)，容器(4a、4b)进而各自相继处理压缩气体，其特征在于，可调节阀系统(6)组装在单个阀块(12)中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，容器(4a、4b)都设置有用于气体的两个通路(10a、10b)，通路(10a、10b)彼此相邻定位或位于容器(4a、4b)的同一端处并且布置成使得通过一个通路(10a)进入容器(4a、4b)的气体只能在穿过吸附剂(5)之后通过另一通路(10b)离开容器(4a、4b)。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，这是通过将延伸到容器(4a、4b)中并穿过吸附剂(5)的导管(24)、管道或类似物连接到所述一个通路(10a)来实现的。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，吸附剂(5)存在于导管(24)、管道或类似物中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，阀块(12)设置有：

一个或多个控制阀(13)；

从入口(2)延伸到控制阀(13)的供应通道(14)；

从控制阀(13)延伸到泄放开口(17)的泄放通道(16)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，阀块(12)设置有：

从容器(4a、4b)延伸到出口(3)的出口通道(15)；

从出口通道(15)延伸到容器(4a、4b)的再生通道(18)。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，出口通道(15)设置有止回阀(19)。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，其特征在于，控制阀(13)是两个二位三通阀(13a)或一个二位五通阀(13b)。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的装置，其特征在于，消声器(21)连接到泄放开口(17)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，一个容器(4a)被实施为圆柱体，另一容器(4b)被实施为同轴地围绕所述一个容器(4a)放置的中空圆柱体。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，吸附剂(5)为固体形式，其包括由陶瓷材料、纸、玻璃纤维或金属丝网制成的固体载体。

12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，吸附剂(5)为被一起保持在筛或格栅中的颗粒形式。

13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，阀块(12)还设置有：

露点传感器(23)；和/或

散热片；和/或

控件(22)或控制单元。

14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，装置(1)设置有三个容器(4a、4b)。

15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，可调节阀系统(6)的控件(22)配置成使得容器(4a、4b)每隔十至三十秒在吸附和再生之间切换。

16.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在装置(1)的操作期间阀块(12)位于容器(4a、4b)下方。

17.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，再生的另一容器(4b)随后被冷却。

18.一种从待处理气体混合物中吸附气体的方法，使用的装置(1)具有用于待处理气体的入口(2)和用于已处理气体的出口(3)，装置(1)包括填充有可再生吸附剂(5)的至少两个容器(4a、4b)，方法包括使用将入口(2)和出口(3)连接到容器(4a、4b)的可调节阀系统(6)，其中，方法包括以下步骤：控制可调节阀系统(6)，使得至少一个容器(4a)将处理压缩气体，而另一容器(4b)再生，容器(4a、4b)进而各自相继处理压缩气体，其特征在于，方法包括将可调节阀系统(6)集成在单个阀块(12)中的步骤。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，方法包括以下步骤：

为容器(4a、4b)都提供彼此相邻定位或位于容器(4a、4b)的相同端部处的两个通路(10a、10b)，

以使气体通过一个通路(10a)进入容器(4a、4b)并且只有在穿过吸附剂(5)之后才能通过另一通路(10b)离开容器(4a、4b)的方式来使气体穿过容器(4a、4b)。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，方法包括以下步骤：将延伸到容器(4a、4b)中并穿过吸附剂(5)的导管(24)、管道或类似物连接到所述一个通路(10a)。

21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其特征在于，方法包括以下步骤：每隔十至三十秒在吸附和再生之间切换容器(4a、4b)。

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