CN1225439A - 双塔空气干燥器 - Google Patents

Abstract

用于清洁和干燥一未净化的压缩气流的双塔气体干燥系统。它包括:一设置有多个口的复式连接体;一通过口连接于复式连接体的分离器和贮液槽,用于从气流中分离出水分和其他的颗粒;一对含有干燥剂的容器,通过两个往复阀可螺旋地安装在复式连接体的与分离器和贮液槽的安装表面相对的一表面上;容器和往复阀与复式连接体中的部分口流体连通;一从复式连接体排出干燥清洁空气的口;设置在复式连接体中的将清除水空气排放到大气中的其他口;以及两个设置在贮液槽中的口用以分别释放积聚的液体和接受压缩机的压缩空气。

Description

双塔空气干燥器

揭示在本专利申请的发明与公开在第5,423,129、5,604,991、5,662,728和5,685,896号美国专利有密切关系，还与以下还未授权的专利申请有密切关系：1997年11月26日申请的编号为08/976,649的美国专利申请“空气压缩机用的E-1双塔空气干燥器”；1997年11月26日申请的编号为08/978,796的美国专利申请“具有阻挡板的E-1空气干燥器的液体分离器”；1997年11月26日申请的编号为08/978,551的美国专利申请“轴密封的控制阀”；1997年11月26日申请的编号为08/979,198的美国专利申请“双塔空气干燥器用的往复阀机构”；1997年11月26日申请的编号为08/979,197的美国专利申请“用于含干燥剂的空气干燥器具有挡板阀的排气管”；以及与本发明同时申请的两个申请：序号为09/017,126的“双塔空气干燥器用的往复阀”和序号为09/017,247的“低高度排放止回阀”。上述所有的专利和专利申请转让给了本发明的受让者。此外，每一个已授权的专利和未授权的专利申请的公开内容援引在此作为参考。

本发明总的涉及用于空气压缩机的双塔空气清洁和干燥系统。本发明尤其涉及一种新的和改进的用于空气压缩机的双塔空气清洁和干燥系统。

众所周知，西屋气刹车公司的空气干燥器是用于铁路火车、运输货车等的压缩空气系统中的，用以从压缩空气中去除水分，它们对操作空气制动器系统和空气阀是必不可少的。上述转让给本发明受让者的第5,423,129号美国专利公开了这样一种系统，其中，使压缩空气通过一含有一种干燥剂材料的再生系统系统以吸收水分和过滤出颗粒物质，来清洁和干燥该压缩空气。然后再使一小部分干燥的空气反过来通过该含有干燥剂的再生系统，吸收至少一部分收集在干燥剂中的水分而使干燥剂再生，吸收水分后的干燥空气则被排出。

在运行中，上述的现有技术的空气干燥系统(现在称之为“单塔”系统)接受来自传统空气压缩机的压缩空气，这种压缩空气一般含有其量多到不可接受的水分和悬浮在其中的其他的颗粒物质。使这种未净化的压缩空气向上流过一通常为含有多孔干燥剂媒质的多孔滤筒形式的干燥剂材料。干燥剂在单塔空气干燥系统内起着关键的作用，因为，当压缩空气向上通过干燥剂媒质运动时，干燥剂吸收水分和捕集各种颗粒(例如灰尘、污物等等)。一旦水分和颗粒从气流中分离出去，清洁和干燥的压缩空气继续从干燥剂媒质流过位于塔顶部附近的放气止回阀。随后这种净化的压缩空气通过一侧腔，其一部分最后到达一排放槽。

当空气压缩机循环关闭时，系统以清沮除工作模式运行。在清除工作模式过程中，包含在排气槽中的净化的压缩空气以反方向很慢地通过在一放气止回阀中的节气门，随后反过来通过干燥剂媒质。这种干燥空气慢流再吸收一部分先前收集在干燥剂媒质内的水分。水分蒸发到流过的干燥空气流中，蒸发的水分最后通过贮液槽排到大气中。把干燥空气逐渐返回系统起到干燥的作用，因此使干燥剂媒质得以再生。当空气压缩机再循环工作时，塔系统回到干燥模式的运行，让干燥剂媒质再去去除通过系统的未净化的压缩空气流中的水分。

不久以前，提出和开发了一种双塔系统，其中设置了一对含有干燥剂的腔室或塔，每一个载塔在干燥模式运行与再循环模式之间交替运行。因此，在任何时刻的运行中，当一个塔运行在空气干燥循环中时，另一个塔就运行在再循环模式或清除循环中。设置一对控制阀以自动转换气流，使这些气流的流动方向反过来，以便在一预定的时间之后反过来循环，以获得连续运行，每一个塔交替地运行在干燥模式中，以将水分收集在干燥剂媒质内，而另一个塔处于从干燥剂材料或媒质中去除收集的水分的再循环模式中。这种独特的系统显然具有较大的除水分的能力，也避免了要把未净化空气源循环停下以后才可以将累积在干燥剂材料中的水分除掉，由此避免了要将压缩机关闭，暂时停止气动系统稳定地供应清洁和干燥的压缩空气的要求。

除了上述优点之外，两个干燥装置在干燥与清除模式之间的转换使双塔系统比以前的单塔系统更有效地干燥空气流。在空气干燥系统中采用两个干燥剂塔而不是一个，其中一个吸收水分，而另一个除去水分。因此，两个干燥系统在干燥与清除模式之间的交替的转换起到了连续从双塔系统清除掉水分的作用。因此，更充分干燥的空气供应到气动系统。而且可以选择干燥剂的数量、密度和总的表面面积，以适应不同的需要。

双塔系统可广泛地用于种种不同的气动系统。能应用双塔系统的典型类型的气动系统包括客运或货运火车、地铁火车和种种其他类型的轨道运输系统的气动制动系统。能应用此系统的进一步的例子包括各种运输卡车的气动制动系统。此外，还可在运输领域之外找到能使用双塔系统的其他类型的气动系统。

单塔空气干燥系统的另一缺点是在清除工作模式中只能去除某一有限量的水分。由于流入系统的待干燥的大量未净化的空气的体积超过了被用于清除干燥剂媒质的净化的空气的体积，所以在单塔系统的运行过程中，干燥剂从未充分地进行干燥。事实上，只有在系统关闭到一足以完成适当干燥的预定长的时间，干燥剂媒质才能充分干燥。

虽然已有技术的双塔系统能够很好地起作用，但还需要对用于各种压缩机的双塔干燥剂的结构紧凑性、维修性能和适用性进行改进。

本发明的主要目的是提供通过一紧凑的、容易维修的空气干燥器用于将空气从一压缩机供应到一主容器，同时还提供净化和再生在空气干燥器的双塔干燥剂容器中的干燥剂材料的方法。通过使用可处理的、容易拆下和连接的、具有低的空隙的空气干燥容器来获得易维修性能，使用可螺旋连接到两容器和连接在两容器之间的往复阀，一低的复式连接体(manifold block)将它与诸容器气动地连接在一起，将两个这样的容器连接在一起，将两个容器连接到一空气压缩机，再连接到一使用通过容器干燥和清洁的空气的系统。

本发明通过使用设置在干燥器上的一标准尺寸的螺纹孔而具有广泛适用性。用一简单的、具有一旋入该螺纹孔的标准配件的软管，大多数空气压缩机就都能连接于本发明的干燥器。而迄今为止，已有技术的干燥器需要整套附件才能使它们与压缩机连接起来。

通过以下的详细说明和附图将能更好地理解本发明以及它的优点和目的，其中：

图1是本发明干燥器系统的分解图；以及

图2是图1干燥器系统的剖视图。

下面参阅图1，它示出了本发明干燥器系统的分解图，并且总的用标号10表示。系统包括两个可处理的有螺纹的容器12，两个有外螺纹的以便旋入容器12的低的往复/排气阀14，由此气动地使容器12连接于一具有接纳有螺纹的阀14的螺纹孔18的复式连接体16。因此，容器12可通过螺旋阀14方便地拆装于复式连接体16，有螺纹的阀14也可方便地拆装于容器12和复式连接体16。

低的或短的阀14具有约一英寸的空隙，以便取下和安装容器12，而已有技术的干燥器使用干燥剂袋，这种袋需要七英寸的取下和安装空隙。

此外，当本发明中的容器12旋上和旋离阀14时，即该容器12的取下和安装只需要将容器12简单地转动就可以。

干燥器系统10的紧凑性可以从图2清楚地看出，图中容器12完全连接于复式连接体16的一侧或一面，贮液槽外壳20适当地连接于复式连接体16的与容器12相对的一侧和表面。复式连接体16本身的高度是相当低的，即厚度约为3.9英寸，宽度约为5.5英寸。从贮液槽20底部的下漏斗22量起到容器12顶部的干燥器的总高约为十八英寸。

如图2所示，复式连接体16设有多个连接双塔干燥系统10的各个部件的连接口。来自一压缩机(未示出)的气流进入设置在贮液槽20中的输入口30，并进入离心分离器，使重水和杂质撞击分离器的侧壁而落到贮液槽的底部。空气和在空气中任何其余水分通过设置在复式连接体16中的口32进入复式连接体16，该口32将空气和水分导入两个控制(滑柱式)阀34。该两个控制阀34通过复式连接体16中的口36交替地将这样的空气和水分导入各自的容器12中，在图2中只能看见口36中的一个。控制阀34由两个电磁阀38操纵，而电磁阀38本身由定时器(未示出)激发。因此，在复式连接体16中的“清除”和“干燥”气流的方向直接由滑柱式阀34控制。在干燥过程中，潮湿的空气沿口36导入到并通过一位于各容器12下部的聚结剂装置38，装置38去掉潮湿空气中的油和其他细的杂质。空气从海绵状材料的这种装置38流到容器12的上部，并向下通过容器12中的一干燥剂材料40，到往复阀14和到两个容器12和往复阀14共有的口42。

当干燥过程在一个容器12中进行时，另一容器用一小部分通过共用口42从干燥容器导入清除容器的往复阀14的干燥气流来清除其干燥剂中的水分。往复阀14将这小气流向上引(在附图中)通过干燥剂40以去除其中的水分，再通过将容器连接到滑柱式阀34的口44(图2中只能看到其中的一个)排到大气中。

来自干燥容器的干燥空气通过口42和排出阀46离开复式连接体16。干燥空气从排出阀46例如被送到一容器(未示出)，同时一小部分的干燥空气通过复式连接体16中的口47被送到电磁阀38和控制定时器(未示出)。

因此，复式连接体16为操作压缩空气和将压缩空气引入安装在复式连接体16中的部件以便去除空气中的水和其他杂质，然后从复式连接体16引导比较干燥和净的空气提供了紧凑的结构。复式连接体16的材料最好是诸如6061的铝合金，它容易机加工，以提供合适的公差。本发明的另一优点是它对多种空气压缩机和后冷却器(如果使用的话)的广泛适用性。本发明的贮液槽外壳20的壁中有一标准尺寸的螺纹孔30，如附图中的图2所示。该孔可以接纳设置在软管端部的标准尺寸的螺纹配件，使需要空气干燥器的基本上所有空气压缩机都能直接连接于本发明的空气干燥系统10。在工业上，用于压缩机输出口的配件的当今标准尺寸是外配合直径为3/4英寸，内径一般为1/2英寸，用以引导空气流。不需要用成套附件或其他的部件就可以将本发明的干燥器系统10连接于大多数采用干燥器系统的空气压缩机。

液体的水收集在贮液槽20中，并通过排水阀50和漏斗22排放到大气中。

本发明的空气干燥器组件和系统10结构紧凑，并由于以一一英寸的空隙空间通过转动取下和更换干燥器容器12而维修快速，而且因为能通过一在贮液槽壁中的一标准尺寸螺纹孔而容易、快速地将大多数压缩机连接于系统10的干燥器贮液槽20而具有广泛的适用性。

虽然以上详细描述了实施本发明的一较佳实施例，但对本发明所涉及的空气干燥和清洁技术领域的熟练人员，在不脱离在此所附的权利要求书的基本精神和范围的情况下，完全可以从中衍生出实施本发明的其他种种实施方法。

Claims (7)

1．用于清洁和干燥一来自未净化的压缩气体源的气流、以便用于一气动系统的双塔气体干燥系统，所述气体干燥系统包括：

设置有多个口的复式连接体，

连接于所述复式连接体并连接于所述多个口中的一个的一分离器和贮液槽，用于在将气流导入在所述复式连接体中的一个口之前，首先从该未净化的气流中分离出水分和其他的颗粒，

一对含有干燥剂的容器，通过两有螺纹的往复阀可螺旋地安装在所述复式连接体的与分离器和贮液槽的安装表面相对的一表面上，

此外，所述容器和往复阀与设置在复式连接体中的部分口流体连通，以供应和取出容器中的压缩空气，

一从所述复式连接体排出干燥清洁的空气的口，

从所述复式连接体将清除水分的空气排放到大气中的诸口，以及

一设置在所述贮液槽中以释放收集在该贮液槽中的液体的口。

2．如权利要求1所述的双塔气体干燥系统，其特征在于，一螺纹孔设置在贮液槽的一壁中，以直接将该贮液槽连接到压缩空气源。

3．如权利要求1所述的双塔气体干燥系统，其特征在于，两个控制阀连接于复式连接体，并连接于设置在复式连接体内的口，以在两个容器在空气清除水分与干燥功能之间转换的过程中控制进出容器的空气流。

4．如权利要求3所述的双塔气体干燥系统，其特征在于，所述控制阀连接于清除水分的空气的排放口，以便控制空气向大气中的排放。

5．如权利要求1所述的双塔气体干燥系统，其特征在于，干燥剂容器含有一种聚结剂材料，以便从气流中去除油和颗粒。

6．如权利要求1所述的双塔气体干燥系统，其特征在于，复式连接体是由可机加工的材料制成的。

7．如权利要求6所述的双塔气体干燥系统，其特征在于，复式连接体的材料是一种铝合金。

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