CN1990087B - 用于潮湿压缩气体的干燥器 - Google Patents

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Abstract

一种包括板型热交换器的潮湿压缩气体干燥器，该热交换器包括多个堆叠板(2)，它们完全沿着相邻板(2)的周边以气密方式相互关联，相邻板(2)在其间形成通道(3)，用于使得一种或多种流体以热交换的关系被引导通过其中，板(2)具有多个处于相互对准的排列中的孔隙(4、15-21)以形成延伸通过热交换器的与所述通道(3)流体连通的流体导管。每个板(2)由具有光滑表面的铝板形成，并且在形成所述通道的相邻铝板之间设置波纹形铝片(5)。铝片(5)包括通过铜焊而联结到所述铝板的光滑表面的波纹。该热交换器包括适于预冷却潮湿压缩气体的热回收部分(12)和适于冷却所述预冷却潮湿压缩气体直至其达到预先设定的露点的冷却部分(13)。

Description

用于潮湿压缩气体的干燥器
技术领域
本发明涉及潮湿压缩气体干燥器。
背景技术
压缩气体干燥器通常用于从压缩气体或空气流去除水分。
在压缩气体中的水分含量通常认为是管道系统腐蚀和过早失效的主要原因，从而最终导致使用这种压缩气体的机械发生故障或者甚至完全停止服务。在使用压缩气体的所有系统中，因此需要在将这种气体供给到运行机器之前，将其水分含量消除或者降低至尽可能低的数值。
例如通过使用制冷回路而冷却气体，用于潮湿压缩气体的干燥器降低了在压缩气体中的水含量。在冷却的压缩气体中的水蒸汽通过冷凝而转化成液滴，利用冷凝水分离器将该液滴从气体分离，该冷凝水分离器通过从气流去除液滴而进行工作。
在现有技术中已知的用于潮湿压缩气体的干燥器包括板型热交换器，该热交换器由层叠板形成，这些板通过沿其周边边缘进行铜焊而相互关联，并且具有多个相互对准的孔隙，它们形成流体导管，该流体导管贯通所述的层叠板延伸以引导热交换器中的压缩气体和制冷介质。该层叠板中的相邻板在其间形成流体导管，该流体导管使得能够在压缩气体和制冷介质之间发生热交换过程。
US 6,085,529公开了一种板型热交换器，该板型热交换包括邻近冷却器芯的预冷器和再热器芯。通过热交换器的空气和制冷剂的流动处于交叉流动，即，处于基本垂直的关系。这导致热交换中的效率降低。
US 5,727,623和DE 10311602公开了类似的方案。
然而，上述现有技术显示出包括包含交换器模块的分离室的热交换器，所述分离室需要分别的焊接以被组装。
在本领域通常并且普遍感到需要提供一种非常紧凑的和小型的压缩气体干燥器，该压缩气体干燥器还具有另一特征，即具有充分的机械强度以承受它们所经受的压力条件，并且能够有效用于保证在流经其中的压缩气体和制冷介质之间的有效率的热交换效果。
通常，对于这种压缩气体干燥器的热交换器，使用不锈钢板，或者其它等价的金属合金板，在其内表面上，即形成上述通道的表面上，形成凸部，即突出轮廓以提高流体的紊流度从而相应地提高热交换器效率。
通常，压力强度(如用于表示破裂强度)应该能够保证至少等于操作压力的五倍的安全系数。例如，在16巴的操作压力下，破裂强度应该高于80巴。
能够非常容易的理解，当使用高的操作压力时，需要采用使用具有相应增加的厚度的板的热交换器，由此使得干燥器的总体尺寸相应增加。
提供耐压冷凝水分离器，以及适于从热交换器向该冷凝水分离器输送压缩气体的通道，使得进一步提高了该总体尺寸以及干燥器的复杂度。
发明内容
因此本发明的一个主要目的在于提供一种用于潮湿压缩气体的干燥器，其总体尺寸特别紧凑，并且同时能够保证所需机械压力强度，即，所需的在机械方面承受压力的能力。
在其总体目标中，本发明的一个目的在于提供一种上述种类的压缩气体干燥器，它易于制造并且保证其具有高效率的热交换效果。
本发明的另一目的在于提供一种上述种类的压缩气体干燥器，其结构简单并且能够以充分竞争性的成本制造。
本发明的再一目的在于提供一种上述种类的压缩气体干燥器，它提供最大程度的安全性和可靠性。
根据本发明，这些目标以及从下面给出的描述将变得明显的其它目标，在一种结合有如在所附权利要求1中描述和限定的特征的潮湿压缩气体干燥器中实现。
附图说明
从参考附图对以非限制性实例给出的优选的、但是并非唯一的实施例的详细描述，可以更加容易理解本发明的其它特性、特征和优点，其中：
图1是形成根据本发明的压缩气体干燥器的热交换器的镀金和波纹形翅片的分解视图；
图2是类似于图1的分解视图，但是示出根据本发明的可选实施例的波纹形翅片；
图3是根据本发明的压缩气体干燥器的热交换器的热回收部分的透视分解视图，并且特别示意出在热交换器中的流体相对于彼此所流经的流路；
图4是根据本发明的压缩气体干燥器的热交换器的冷却部分的透视分解视图，并且特别示意出在热交换器中的流体相对于彼此所流经的流路；
图5是根据本发明的另一实施例的压缩气体干燥器的热交换器的透视图，并且特别示意出形成热回收部分的入口或进口的狭缝以及形成热交换器的冷却部分的出口的狭缝；
图6是根据本发明的基于制冷的压缩气体的透视图。
具体实施方式
参考上述附图，根据本发明的压缩气体干燥器包括板型热交换器，包括多个堆叠板2，它们完全沿着相邻板2的周边以流体密封方式相互关联，其中这些相邻板2在其间形成通道3，用于使得两种或多种流体以热交换的关系被引导通过其中，所述板2具有多个处于相互对准的排列中的孔隙4、15-21以形成延伸通过热交换器的与所述通道3流体连通的流体导管。
每个这样的板2由具有光滑表面的铝板形成，并且在形成通道3的相邻铝板之间设置波纹形铝翅片5。
翅片5包括通过铜焊而关联到所述铝板的光滑表面的波纹。
该热交换器包括适于预冷却潮湿压缩气体的热回收部分12以及适于冷却所述预冷却潮湿压缩气体直至其达到预定露点的冷却部分13。
铝板2被放置到彼此之上并且相互关联以形成堆状，并且然后通过沿着围绕每个板2的周边延伸的折叠边缘6将它们铜焊而被相互密封。
在堆起的相邻板2之间形成通道3，然后流体能够在其中以相互热交换的关系沿着遵循主流动方向F的流路流动。
一旦该热交换器被适当组装并且被铜焊的一起，则板2的相互对准的孔隙4、15-21适于正确的形成流体导管，流体通过该流体导管被引导进出相应的通道3以执行热交换过程，即相互间热交换。
具体地，处于不同温度的流体适于通过相邻的通道3以逆流模式流动，由此引起通过将这些通道3分离的板2的热交换效应。
在通道3中，波纹形翅片5布置在相邻板板2之间，并且设有一系列的波纹，包括脊7和凹部即谷8，它们通过铜焊而关联到形成这种流体通道3的相邻板2的光滑表面。
波纹形翅片5的脊7和谷8布置成序列从而沿着基本平行于在通道3中的流体的主流动方向F的方向相互跟循，如在图1和2中最好示出的。
在每个波纹形翅片5的脊7和谷8中设置多个穿孔9，并且通过这些穿孔9，适于使得流体在通道3中以热交换的关系循环地流动。
有利地，翅片5提高了流经通道3以及热交换器表面区域的流体的紊流性，由此提高了热交换过程的效率。
翅片5使得在相邻板2之间的铜焊表面增加，由此不仅改进铝板2的相互联结，还提高了热交换器的总体机械强度，同时使得铜焊操作自身能够更加简单和快速的进行。
根据本发明的优选实施例，提供一种更加延伸的，即更大地波纹形翅片5，它占据相邻板2之间的整个通道3，并且具有相应于并且与设于板2中的孔隙4、15-21相对准的孔隙10，如在图1中最好示出的。
根据本发明的另一优选实施例，设有更小延伸的即更小的波纹形翅片5，它仅占据通道3的中央部分，由此流出围绕孔隙4、5-21的自由通路，并且避免干扰由在板2中的相同的孔隙形成的流体导管，如图2所示。本发明的该特殊实施例特别有利，因为它使得由于流动阻力降低而产生局部压降并且改进在通道3中流动的流体的分布。
根据本发明，板2和波纹形翅片5被装配到一起以形成包括热回收部分12和冷却部分13的多路热交换器11。
在图3和4中，分别示出热回收部分12的一部分、冷却部分13的一部分以及相互间交换热量的流体的流型的详细示意。
热回收部分12适于在如例如可以从气动压缩机流入热交换器11的潮湿的即充满水分的热压缩气体和从冷却部分流入的冷却压缩气体之间进行热交换过程，从而在冷却压缩气体离开热交换器11之前预冷却所述潮湿的热压缩气体和后加热被冷却的压缩气体。
冷却部分13则适于在从热回收部分12流入的潮湿的预冷却压缩气体和适于在冷却部分13中循环的制冷介质之间进行热交换过程以冷却压缩气体直至引起其中所含的水蒸汽冷凝。然后这样被冷却的气体被送到热回收部分12以使其在那里被后加热。
热回收部分12设有流入孔隙15，待被干燥的潮湿的热压缩气体通过它流入热交换器11中以被导向相应的流体通道3。
热回收部分12还设有流入端口16，从冷却部分13流入的冷却气体通过它被输送到相应的流体通道3从而被后加热，以及流出孔隙17，从相应的流体通道3流入的被如此后加热的冷却气体能够离开热交换器11。
热回收部分12和冷却部分13经由设于隔板14中的通孔18相互连通，通孔18使得被预冷却的气体流动即进入冷却部分13中。这种隔板能够以与形成热交换器11的其它板相同的方式由铝板构成。
冷却部分13设有流出端口19，从相应的流体通道流入的冷却气体通过它离开冷却部分13从而被送到热回收部分12的流入端口16。
冷却部分13还设有流入孔隙20和流出孔隙21，使得来自制冷回路的制冷介质通过它们在相应的流体通道3中循环以从预冷却的气体除热并且最终被返回到制冷回路。
通过流入孔隙15流入热交换器11的潮湿的热压缩气体适于在热回收部分12中被预冷却并且然后经由通孔18被送到冷却部分13，它在此处由于制冷介质的作用而被进一步冷却，直至它达到预定露点从而使得水蒸汽冷凝成为液滴。
该制冷介质可以是如由制冷回路输送的蒸发制冷介质，或者在热交换过程中不经历任何状态改变的介质，例如乙二醇-水混合物，它则又被制冷回路冷却。
冷却的压缩气体，以及它所携带的液滴，通过流出端口19离开热交换器11的冷却部分13以最终到达冷凝水分离器布置，或者冷凝水捕集器，其中被冷凝的水蒸汽从压缩气体分离。冷凝水自身被收集到冷凝水分离器布置的底部中并且利用排放装置释放。
从冷凝水分离器布置流出的被冷却和干燥的压缩气体然后通过流入端口16被送到热回收部分12，流入热交换器中的潮湿的热压缩气体在此处被预冷却，而在通过流出孔隙17离开热交换器11之前，该被冷却和干燥的压缩气体被后加热。
有利地，根据本发明的一个优选实施例，在形成压缩气体适于在其中流动的通道3的相邻板2之间，设有波纹形翅片5，其特征在于具有较小延伸范围，而在形成制冷介质适于在其中流动的通道3的相邻板2之间，设有波纹形翅片5，其特征在于具有较大的延伸范围。
在一个优选实施例中，一种基于制冷的压缩气体干燥器包括上述和讨论的多路热交换器，以及冷凝水分离器或捕集器装置22，例如除雾器类型的装置，其中热交换器和冷凝水分离器均被容纳于耐压外壳中，从而冷凝水分离器装置22适于截取从冷却部分13的流出端口19到热回收部分12的流入端口16在该外壳中循环的冷却压缩气体。
该外壳包括歧管装置30，歧管装置30以气密方式关联到热回收部分12的流入孔隙15和流出孔隙17从而将待干燥的压缩气体分配到热交换器11并且从热交换器移除被干燥的压缩气体。这些歧管装置30还关联到冷却部分13的流入孔隙20和流出孔隙21，从而使得制冷介质能够在相应的流体通道3和制冷回路之间循环。
该外壳还包括排出孔23，排出孔23设于液滴趋于在此集中的区域中，从而允许在其中收集的冷凝水被排出到外部。设置连接到排出孔23的出口或排出设备例如悬浮类型的这种设备，以从外壳移除被收集到其中的液滴。
根据实际需要，这种排出设备可布置在所述外壳的外部或内部。
在一个优选实施例中，该外壳包括压力容器，其由第一半壳体24和第二半壳体25构成，它们适于利用紧固装置以气密方式相互关联，从而形成热交换器11被布置和容纳于其中的腔室。
在本发明的一个可选的和非常优选的实施例中，流入端口16由多个狭缝构成，该狭缝相应于热回收部分12的流体通道3而设于相邻的板2之间，并且适于被干燥的压缩气体流经其中以被后加热。
这些狭缝适于将在容器中循环的干燥压缩气体直接分配到热回收部分12的流体通道3中。
在本发明的另一个可选的和非常优选的实施例中，流出端口19由多个狭缝构成，该狭缝相应于冷却部分13的流体通道3而设于相邻的板2之间，并且适于被压缩气体流经其中。
这些狭缝适于将冷却压缩气体在其已经与制冷介质交换热量之后直接送入容器的腔室中。
这些狭缝用于降低压力损失；此外，设于冷却部分13中的狭缝也使得能够便于从冷却的压缩气体流分离冷凝的液滴。
设置密封装置26以保证将半壳体24、25气密性地装配到一起，而设置紧固装置将热交换器11适当地固定在所形成的容器的腔室中。
O形环型的密封装置27设于歧管装置30和流入孔隙15之间，以及歧管装置30和流出孔隙17之间从而保证其气密联接并且防止压缩气体绕过，即在所述孔隙15、17之间泄漏。
因此从上面的描述可以充分理解本发明有效地实现上述目标和优点的能力，这是通过提供一种用于潮湿压缩气体的基于制冷的干燥器，其尺寸特别紧凑并且在机械方面非常耐压。
根据本发明的压缩气体干燥器是可靠的并且从结构观点特别简单，以高的效率保证高的干燥能力。
此外，根据本发明，在要求热交换器被容纳于外壳中的实施例中，在热交换器中的压力以及在热交换器外侧的压力基本相同，即，等于基本相同的数值，相互间的唯一差别可能等于在热交换器11的热回收部分12、冷却部分13中循环的压缩气体流的压力损失。
因此给出提供一种干燥器的可能性，其包括使用非常薄的板的热交换器，因为是压力容器保证了整个组件的所需机械压力强度，而实际上热交换器自身将不必具有特别耐压的结构。
适于耐压的所述容器或外壳无需导管用于在热交换器和冷凝水分离器布置之间引导压缩气体。
因为上述外壳容纳热交换器和冷凝水分离器布置，还不再需要将冷凝水分离器布置密封地封装于其自身的耐压外壳中，应该使得从上述导管流入的冷却压缩气体流经所述耐压外壳。
易于理解，根据本发明的热交换器可具有各种修改，并且能够以不同于上述示例性实施例的多种方式实施，而不背离本发明的范围。还应理解，如在前面描述的所有细节可由技术等价的元件替代，其中用于这些元件的材料及其尺寸均可以根据实际需要适当选择或者以满足具体要求。

Claims (6)

1.一种包括板型热交换器(11)的潮湿压缩气体干燥器，该板型热交换器(11)包括热回收部分(12)和冷却部分(13)，所述热回收部分(12)和冷却部分(13)由多个堆叠的板(2)形成，所述多个堆叠的板(2)全部沿着相邻板(2)的周边以气密方式相互联结，所述的相邻板(2)在其间形成通道(3)，用于使得两种或多种流体以热交换的关系被引导通过其中，所述板(2)具有多个处于相互对准的排列中的孔隙(4、15-21)以形成延伸通过热交换器的与所述通道(3)流体连通的流体导管，
其特征在于，所述热交换器(11)和冷凝水分离器装置(22)均被容纳于耐压密封外壳(24、25)中，从而所述冷凝水分离器装置(22)适于截取从所述冷却部分(13)的流出端口(19)到所述热回收部分(12)的流入端口(16)在所述外壳中循环的冷却压缩气体，从而进行逆流流动。
2.根据权利要求1的潮湿压缩气体干燥器，其中所述外壳包括歧管装置(30)，歧管装置(30)以气密方式联结到热回收部分(12)的流入孔隙(15)和流出孔隙(17)从而将欲被干燥的压缩气体分配到热交换器(11)并且从热交换器移除被干燥的压缩气体，并且其中所述歧管装置(30)还联结到冷却部分(13)的流入孔隙(20)和流出孔隙(21)，从而使得制冷介质能够在相应的流体通道(3)和制冷回路之间循环。
3.根据权利要求2的潮湿压缩气体干燥器，其中所述外壳包括排出孔(23)，排出孔(23)设于液滴趋于在此集中的区域中，从而允许在其中收集的冷凝水被排出到外部。
4.根据权利要求2的潮湿压缩气体干燥器，其中所述流入端口(16)由多个狭缝构成，该狭缝相应于热回收部分(12)的流体通道(3)而设于相邻的板之间，并且适于允许欲被后加热的干燥压缩气体流经。
5.根据权利要求2的潮湿压缩气体干燥器，其中所述流出端口(19)由多个狭缝构成，该狭缝相应于冷却部分(13)的流体通道(3)而设于相邻的板之间，并且适于允许压缩气体流经。
6.根据权利要求2的潮湿压缩气体干燥器，其中密封装置(27)设于歧管装置(30)和所述流入孔隙(15)之间，以及歧管装置(30)和流出孔隙(17)之间，从而保证其气密联接并且防止压缩气体绕过，即在所述孔隙(15、17)之间泄漏。
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