CN115532031A - 一种基于空气热交换压缩空气预冷机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于空气热交换压缩空气预冷机，包括分控盘，所述分控盘内至少设置两螺旋流道，其中一所述螺旋流道用于高压空气的流动，另一所述螺旋流道用于冷却体流动，且冷却体流动方向和高压空气流动方向相反。本发明中冷却体从螺旋流道的中心向外流动，高压空气从螺旋流道的外围向中心流动，由于进入螺旋流道时的高压空气温度最高，保证了从冷却体与高压空气热交换后出来的热量较高，由于分控盘的设置，不仅保证了冷却体与高压空气接触面较大，且冷却体于高压空气量可对等设置，避免了现有技术中大体积冷却剂冷却后大致的热量损耗，不能充分利用的问题。

Description

一种基于空气热交换压缩空气预冷机

技术领域

本发明涉及压缩空气技术领域，尤其涉及一种基于空气热交换压缩空气预冷机。

背景技术

压缩空气目前在产业上应用的十分广泛，譬如分子筛变压吸附制氧等。空气压缩后，伴随着产生的问题时，高压空气所带来的温度变化，即空气被压缩后，温度可达55°-60°，同时其内还含有较高的水汽。

现有技术中常采用干冷机对其进行降温处理，其原理是高压空气随可导热的输送管进行输送，同时干冷机内不断的进入冷凝剂，则冷凝剂通过输送管实现与其内高压空气实现热交换，从而降低高压空气中的热量。

但是在实际使用时，冷凝剂可带走高压空气的热量，但是该部分热量可回收利用的量很少，主要时因为冷凝剂填充干冷机内，导致冷凝剂较多，即冷凝剂体积较大，这样换热后的冷凝剂单位所含热量不高，则从干冷机排出的冷凝剂不具有较高的温度，其中高压空气的热量被大体积的冷凝剂所吸收，任导致热量不能被充分利用；

另外，目前的干冷机对高压空气中水汽处理，采用的是内置活性炭吸附，但是内置的活性炭不易将其取出清理所含水体，只有待机时才能更换活性炭，这样对去除高压空气中的水汽任产生不利影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中对高压空气热量被大体积冷却剂吸收后导致热量不能被充分利用问题和内置式活性炭不易取出导致对去除高压空气中的水汽任产生不利影响的问题，而提出的一种基于空气热交换压缩空气预冷机。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于空气热交换压缩空气预冷机，包括分控盘，所述分控盘内至少设置两螺旋流道，其中一所述螺旋流道用于高压空气的流动，另一所述螺旋流道用于冷却体流动，且冷却体流动方向和高压空气流动方向相反；

所述分控盘的底部中心处设置有导气外管体，且所述导气外管体与高压空气流通的所述螺旋流道连通设置；

所述导气外管体内同轴设置有内管体，且所述内管体与冷却体流通的所述螺旋流道连通设置；

所述导气外管体还包括其上可拆卸式连接的活性炭筒。

优选地，所述分控盘包括：

保温底盘，所述保温底盘的顶部设置有保温外壁，且所述螺旋流道设置于所述保温外壁内，且所述保温底盘的中心处设置有与所述导气外管体连通的导气口；

保温顶盖，通过多个锁紧螺丝连接于所述保温底盘上，用于保证所述螺旋流道顶部的密封性和保温性。

优选地，所述导气外管体包括：

上管体、呈中空设置且两端不闭合，一端固定于所述导气口出气端口处；

下管体、呈L型设置且其内流动口呈L型设置，所述内管体从所述下管体的顶部进入后，竖直穿过，且与所述下管体固定连接；

所述活性炭筒可拆卸式的连接于所述上管体和所述下管体之间。

优选地，所述活性炭筒包括两个半筒体，两个所述半筒体合成整个所述活性炭筒，所述半筒体包括：

半弧形筒、外径与所述上管体的外径相同；

半活性炭筒、固定于所述半弧形筒内，且所述半弧形筒的端部与所述半弧形筒的顶部和底部留有流动槽，且所述半活性炭筒内设置有至少一竖直设置的流通口。

优选地，所述上管体的底部端口和所述下管体的顶部端口内均设置有控流件，所述控流件包括：

定分环、固定于所述内管体的外侧壁和所述导气外管体内侧壁之间，且其上设置有至少一分流口一；

控流环、转动于所述内管体的外侧壁和所述导气外管体内侧壁之间，且靠近于所述活性炭筒端部，所述控流环上设置有至少一分流口二；

所述控流环靠近所述活性炭筒的一侧设置有弧形导向槽，两个所述半弧形筒相对移动至贴合过程中，所述半弧形筒上设置的挤压件沿所述弧形导向槽移动，带动所述控流环转动，当两个所述半弧形筒贴合后，所述分流口一与所述分流口二正对设置，实现高压空气导流；当两个所述半弧形筒分离后，所述分流口一与所述分流口二错位设置，高压空气被控流件截流，无法实现流通，保证更换所述活性炭筒的过程中，高压空气被断流处理。

优选地，所述半弧形筒上设置有L型滑槽，所述L型滑槽内滑动连接有L型定位杆，所述L型定位杆的竖直杆端沿所述L型滑槽的竖直槽上下滑动；且所述L型定位杆的竖直杆端底部通过弹簧与所述L型滑槽的内侧壁连接；

所述弧形导向槽靠近轴心处的内底部设置有与L型定位杆端部对应的插口，所述定分环靠近所述控流环的一侧设置有与所述插口对应的插槽。

优选地，所述定分环和所述控流环相对侧均设置有安装槽，两个所述安装槽形成安装腔，所述内管体的外侧壁套设有扭簧，所述扭簧的两端分别与所述安装腔的上端面和下端面连接。

优选地，所述分控盘上设置有保温导流管，所述保温导流管用于向所述螺旋流道内输送高压空气，所述保温导流管的另一端连通有竖直设置的导流管，所述导流管的外径与所述内管体的外径相同，且所述导流管的外壁上固定连接有定位所述活性炭筒的定位件；

当所述活性炭筒安装于所述导流管上后，通过所述导流管的热传导，将所述活性炭筒内的水汽向上蒸发。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明中冷却体从螺旋流道的中心向外流动，高压空气从螺旋流道的外围向中心流动，由于进入螺旋流道时的高压空气温度最高，采用该种热交换方式，保证了从冷却体与高压空气热交换后出来的热量较高，由于分控盘的设置，不仅保证了冷却体与高压空气接触面较大，且冷却体于高压空气量可对等设置，避免了现有技术中大体积冷却剂冷却后大致的热量损耗，不能充分利用的问题，同时将两者之间的流动路径集合于一体，还可减小设备空间，保证换热后，冷却体出分控盘维持较高温度，相比现有技术避免了热量的损失；

另外，本发明中在导气外管体上安装了可拆卸式活性炭筒，这样通过活性炭筒实现对高压空气中的水汽进行吸收，同时在安装的过程中，配合定分环和控流环的设置，实现活性炭筒安装后，导气外管体对高压空气输送时的流通；同时，活性炭筒拆卸时，导气外管体对高压空气输送的截流效果，如此设置，采用了外置拆卸式的活性炭筒可随时更换，进而便于吸收高压空气中的水汽；此外，跟换后的活性炭筒可安装在导流管上，通过导流管的热传递实现对活性炭筒内的水分子进行蒸发，加快其在此使用的速度。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于空气热交换压缩空气预冷机的结构示意图；

图2为本发明提出的一种基于空气热交换压缩空气预冷机中分控盘的内部结构示意图；

图3为本发明提出的一种基于空气热交换压缩空气预冷机中分控盘的俯视图；

图4为本发明提出的一种基于空气热交换压缩空气预冷机中导气外管体与活性炭筒的爆炸图；

图5为本发明提出的一种基于空气热交换压缩空气预冷机中定分环与控流环之间的结构图；

图6为本发明提出的一种基于空气热交换压缩空气预冷机中控流环的底部结构示意图。

图中：

1、分控盘；10、螺旋流道；11、保温底盘；12、保温外壁；121、导气口；13、保温顶盖；14、保温导流管；15、导流管；

2、导气外管体；20、上管体；21、下管体；22、定分环；220、分流口一；221、插槽；23、控流环；230、弧形导向槽；231、分流口二；232、插口；24、安装槽；25、扭簧；

3、内管体；

4、活性炭筒；40、半筒体；400、半弧形筒；4000、L型滑槽；4001、L型定位杆；401、半活性炭筒；4010、流通口；402、流动槽。

具体实施方式

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-图6，本发明的技术方案如下：

一种基于空气热交换压缩空气预冷机，包括分控盘1，分控盘1内至少设置两螺旋流道10；

其中一螺旋流道10用于高压空气的流动，即高压空气从分控盘1的外部向分控盘1的中心方向流动；

另一螺旋流道10用于冷却体流动，其中冷却体流动方向为分控盘1的中心向分控盘1的外围流动，且冷却体优选采用冷却液或冷却剂；

则由于冷却体流动方向和高压空气流动方向相反，这样冷却体先接触高压空气流动方向的尾端，即冷却体的流向沿着高压空气流向的尾端向高压空气进入至分控盘1的方向流动，这样使得冷却体与高压空气流道形成对流，本发明中采用该种方式，实现将高压空气中的温度通过螺旋流道10的壁转移至冷却体内，则冷却体的受热方式沿着螺旋流道10流动，使得冷却体内温度依次升高，保证冷却体脱离分控盘1后维持较高温度，且本申请文件中采用了螺旋流道10的流动方式，将冷却体和高压空气的流道集中于一体，且保证两者接触的更加充分，在减小设备空间的同时，保证冷却体和高压空气单体流通的充分换热，且还可保证换热后，冷却体出分控盘1维持较高温度，相比现有技术避免了热量的损失。

本实施例公开了分控盘1的设置，其包括了保温底盘11和保温顶盖13：

其中保温底盘11的顶部设置有保温外壁12，且螺旋流道10设置于保温外壁12内，且保温底盘11的中心处设置有与导气外管体2连通的导气口121；

其中保温顶盖13是通过多个锁紧螺丝连接于保温底盘11上，用于保证螺旋流道10顶部的密封性和保温性。

本实施例中还公开了分控盘1冷却体进料端和高压空气出料端的设置，即公开了导气外管体2和内管体3的设置，具体的设置如下：

分控盘1的底部中心处设置有导气外管体2，且导气外管体2与高压空气流通的螺旋流道10连通设置，则从螺旋流道10流出的高压空气可通过导气外管体2向外输送；

导气外管体2内同轴设置有内管体3，且内管体3与冷却体流通的螺旋流道10连通设置，冷却体从内管体3向上进入至螺旋流道10内，由于内管体3位于导气外管体2内，则从分控盘1出来的高压空气从内管体3和导气外管体2之间的间隔向外流动，使得高压空气流动时是包裹冷却体流动。

另外，导气外管体2还包括其上可拆卸式连接的活性炭筒4，通过活性炭筒4的设置可去除高压空气中的水汽，即通过活性炭筒4内的活性炭对高压空气内的水汽进行吸收。

本实施例中还公开了导气外管体2的结构设置，具体设置如下：导气外管体2包括：

上管体20、呈中空设置且两端不闭合，一端固定于导气口121出气端口处，便于高压空气从导气口121导入至上管体20内；

下管体21、呈L型设置且其内流动口呈L型设置，内管体3从下管体21的顶部进入后、竖直穿过，且与下管体21固定连接，即高压空气从下管体21的竖直端进入，从下管体21的水平端出来，这样避免了高压空气与冷却体同轴排除的不便问题，同时为下管体21固定于内管体3外壁上提供条件，进而为活性炭筒4可拆卸式的安装在上管体20和下管体21之间提供条件要求。

本实施例中还公开了活性炭筒4的结构设置，其中活性炭筒4的结构设置如下：活性炭筒4包括两个半筒体40，两个半筒体40合成整个活性炭筒4，半筒体40包括：

半弧形筒400、外径与上管体20的外径相同，这样保证活性炭筒4安装在上管体20和下管体21之间的均衡性，保证了整体的结构美观；

半活性炭筒401、固定于半弧形筒400内，且半弧形筒400的端部与半弧形筒400的顶部和底部留有流动槽402，其中流动槽402的设置，为高压空气从上管体20过度到活性炭筒4以及从活性炭筒4过度到下管体21时，提供缓冲空间，同时高压空气可与半活性炭筒401的端面充分接触，则对高压空气中的水汽充分吸收；

半活性炭筒401内设置有至少一竖直设置的流通口4010，其中流通口4010的设置用于高压空气穿过半活性炭筒401，当高压空气穿过半活性炭筒401后，可与流通口4010的内壁充分接触，进而通过半活性炭筒401充分对高压空气中的水汽进行吸收。

需要补充的是，为了保证密封性，可在半弧形筒400或半活性炭筒401的内外侧壁设置密封垫，其中密封垫具有韧性，还可以为之后活性炭筒4组装过程提供形变的密封支持条件。

另外，基于活性炭筒4和导气外管体2的设置，本发明中为了保证在更换活性炭筒4时，不会使得高压空气与外界接触，为此本发明中还公开了安装活性炭筒4的拆装结构，具体的，本发明中公开了拆装结构中一种优选实施方式，其设置如下：

上管体20的底部端口和下管体21的顶部端口内均设置有控流件，通过控流件的设置控制活性炭筒4在安装和拆卸的过程中上管体20与下管体21的流通状态，即控流件不仅充当安装活性炭筒4的载体，同时还需充当控流效果，控流件包括了如下部件：

定分环22，其固定于内管体3的外侧壁和导气外管体2内侧壁之间，且其上设置有至少一分流口一220，用于高压空气导流用；

控流环23，其转动于内管体3的外侧壁和导气外管体2内侧壁之间，且靠近于活性炭筒4端部，控流环23上设置有至少一分流口二231；

基于定分环22上分流口一220和控流环23上分流口二231的设置，其控制高压空气导流的工作过程如下：

控流环23靠近活性炭筒4的一侧设置有弧形导向槽230，两个半弧形筒400相对移动至贴合过程中，半弧形筒400上设置的挤压件沿弧形导向槽230移动，带动控流环23转动，即挤压件水平运动时，通过挤压挤压件一侧内壁，该处内壁收到向外的挤压力，在该挤压力的作用下，使得控流环23转动，以消除挤压件对弧形导向槽230内壁的挤压效果；

当两个半弧形筒400贴合后，分流口一220与分流口二231正对设置，实现高压空气导流；

反之，当两个半弧形筒400分离后，分流口一220与分流口二231错位设置，高压空气被控流件截流，无法实现流通，保证更换活性炭筒4的过程中，高压空气被断流处理，避免高压空气向外泄露。

则本实施例中，当活性炭筒4安装过程中，通过挤压件挤压弧形导向槽230使得控流环23转动，当安装完成后，分流口一220与分流口二231正对设置，可实现高压空气的导流；当活性炭筒4分离后，控流环23再次被转动，分流口一220与分流口二231错位设置，则截止高压空气的导流。

基于定分环22和控流环23的设置，本发明还公开了挤压件的优选实施方式，其优选结构设置如下：

半弧形筒400上设置有L型滑槽4000，L型滑槽4000内滑动连接有L型定位杆4001，L型定位杆4001的竖直杆端沿L型滑槽4000的竖直槽上下滑动，而L型滑槽4000的水平端的高度大于L型定位杆4001水平端的高度，如此设置，用于L型定位杆4001可在L型滑槽4000内上下滑动；

且L型定位杆4001的竖直杆端底部通过弹簧与L型滑槽4000的内侧壁连接，即当L型定位杆4001向下运动时，挤压弹簧，弹簧处于压缩状态，当松开L型定位杆4001后，弹簧使得L型定位杆4001产生向上的驱动力；

弧形导向槽230靠近轴心处的内底部设置有与L型定位杆4001端部对应的插口232，定分环22靠近控流环23的一侧设置有与插口232对应的插槽221；

当两个半弧形筒400相对运动时，L型定位杆4001竖直端的端部沿着弧形导向槽230移动，从而驱动控流环23转动，直至L型定位杆4001竖直端进入到插口232内，同时控流环23转动后，插口232与插槽221上下位置对应，则在弹簧的作用下，L型定位杆4001的竖直端穿过插口232后插入至插槽221内，这样不仅实现半弧形筒400安装后的定位，同时通过L型定位杆4001的竖直端定位控流环23与定分环22之间的转动状态，即保证分流口一220与分流口二231正对设置，进而保证高压空气可穿过活性炭筒4进入至下管体21内，实现高压空气的流动。

需要需要补充的是：为了保证控流环23转动后，当活性炭筒4拆下过程中，为实现分流口一220与分流口二231错位设置，则提供了扭簧25作为驱动力，具体的设置如下：定分环22和控流环23相对侧均设置有安装槽24，两个安装槽24形成安装腔，内管体3的外侧壁套设有扭簧25，扭簧25的两端分别与安装腔的上端面和下端面连接。

另外，本实施中还公开了便于对拆下后的活性炭筒4进行加热烘干的设置，具体设置如下：分控盘1上设置有保温导流管14，保温导流管14用于向螺旋流道10内输送高压空气，保温导流管14的另一端连通有竖直设置的导流管15，导流管15的外径与内管体3的外径相同，且导流管15的外壁上固定连接有定位活性炭筒4的定位件，其中定位件可为卡箍或与L型定位杆4001竖直端位置对应的定位孔，实现将活性炭筒4安装于导流管15上；

则本实施例的实施过程如下：当活性炭筒4安装于导流管15上后，通过导流管15的热传导，将活性炭筒4内的水汽向上蒸发，其中导流管15的外径与内管体3的外径相同设置，且将活性炭筒4安装在内管体3外壁上，实现对活性炭筒4内的水汽去除效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于空气热交换压缩空气预冷机，包括分控盘(1)，其特征在于，所述分控盘(1)内至少设置两螺旋流道(10)，其中一所述螺旋流道(10)用于高压空气的流动，另一所述螺旋流道(10)用于冷却体流动，且冷却体流动方向和高压空气流动方向相反；

所述分控盘(1)的底部中心处设置有导气外管体(2)，且所述导气外管体(2)与高压空气流通的所述螺旋流道(10)连通设置；

所述导气外管体(2)内同轴设置有内管体(3)，且所述内管体(3)与冷却体流通的所述螺旋流道(10)连通设置；

所述导气外管体(2)还包括其上可拆卸式连接的活性炭筒(4)。

2.根据权利要求1所述的一种基于空气热交换压缩空气预冷机，其特征在于，所述分控盘(1)包括：

保温底盘(11)，所述保温底盘(11)的顶部设置有保温外壁(12)，所述螺旋流道(10)设置于所述保温外壁(12)内，且所述保温底盘(11)的中心处设置有与所述导气外管体(2)连通的导气口(121)；

保温顶盖(13)，通过多个锁紧螺丝连接于所述保温底盘(11)上，用于保证所述螺旋流道(10)顶部的密封性和保温性。

3.根据权利要求2所述的一种基于空气热交换压缩空气预冷机，其特征在于，所述导气外管体(2)包括：

上管体(20)、呈中空设置且两端不闭合，一端固定于所述导气口(121)出气端口处；

下管体(21)、呈L型设置且其内流动口呈L型设置，所述内管体(3)从所述下管体(21)的顶部进入后，竖直穿过，且与所述下管体(21)固定连接；

所述活性炭筒(4)可拆卸式的连接于所述上管体(20)和所述下管体(21)之间。

4.根据权利要求3所述的一种基于空气热交换压缩空气预冷机，其特征在于，所述活性炭筒(4)包括两个半筒体(40)，两个所述半筒体(40)合成整个所述活性炭筒(4)，所述半筒体(40)包括：

半弧形筒(400)、外径与所述上管体(20)的外径相同；

半活性炭筒(401)、固定于所述半弧形筒(400)内，且所述半弧形筒(400)的端部与所述半弧形筒(400)的顶部和底部留有流动槽(402)，且所述半活性炭筒(401)内设置有至少一竖直设置的流通口(4010)。

5.根据权利要求4所述的一种基于空气热交换压缩空气预冷机，其特征在于，所述上管体(20)的底部端口和所述下管体(21)的顶部端口内均设置有控流件，所述控流件包括：

定分环(22)、固定于所述内管体(3)的外侧壁和所述导气外管体(2)内侧壁之间，且其上设置有至少一分流口一(220)；

控流环(23)、转动于所述内管体(3)的外侧壁和所述导气外管体(2)内侧壁之间，且靠近于所述活性炭筒(4)端部，所述控流环(23)上设置有至少一分流口二(231)；

所述控流环(23)靠近所述活性炭筒(4)的一侧设置有弧形导向槽(230)，两个所述半弧形筒(400)相对移动至贴合过程中，所述半弧形筒(400)上设置的挤压件沿所述弧形导向槽(230)移动，带动所述控流环(23)转动，当两个所述半弧形筒(400)贴合后，所述分流口一(220)与所述分流口二(231)正对设置，实现高压空气导流；当两个所述半弧形筒(400)分离后，所述分流口一(220)与所述分流口二(231)错位设置，高压空气被控流件截流，无法实现流通，保证更换所述活性炭筒(4)的过程中，高压空气被断流处理。

6.根据权利要求5所述的一种基于空气热交换压缩空气预冷机，其特征在于，所述半弧形筒(400)上设置有L型滑槽(4000)，所述L型滑槽(4000)内滑动连接有L型定位杆(4001)，所述L型定位杆(4001)的竖直杆端沿所述L型滑槽(4000)的竖直槽上下滑动；且所述L型定位杆(4001)的竖直杆端底部通过弹簧与所述L型滑槽(4000)的内侧壁连接；

所述弧形导向槽(230)靠近轴心处的内底部设置有与L型定位杆(4001)端部对应的插口(232)，所述定分环(22)靠近所述控流环(23)的一侧设置有与所述插口(232)对应的插槽(221)。

7.根据权利要求3所述的一种基于空气热交换压缩空气预冷机，其特征在于，所述定分环(22)和所述控流环(23)相对侧均设置有安装槽(24)，两个所述安装槽(24)形成安装腔，所述内管体(3)的外侧壁套设有扭簧(25)，所述扭簧(25)的两端分别与所述安装腔的上端面和下端面连接。

8.根据权利要求3所述的一种基于空气热交换压缩空气预冷机，其特征在于，所述分控盘(1)上设置有保温导流管(14)，所述保温导流管(14)用于向所述螺旋流道(10)内输送高压空气，所述保温导流管(14)的另一端连通有竖直设置的导流管(15)，所述导流管(15)的外径与所述内管体(3)的外径相同，且所述导流管(15)的外壁上固定连接有定位所述活性炭筒(4)的定位件；

当所述活性炭筒(4)安装于所述导流管(15)上后，通过所述导流管(15)的热传导，将所述活性炭筒(4)内的水汽向上蒸发。

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