CN201061749Y - 高分子中空膜压缩空气干燥器 - Google Patents

Abstract

一种高分子中空膜压缩空气干燥器，包括：膜丝管束，包括两端无间隙地固结的多根高分子纤维膜丝管；本体，形成有进气孔、进气通道、出气孔、出气通道、反吹气通道、多个排气孔以及内部空间；以及反吹气调节阀，用于调节反吹气通道中的气流量；膜丝管束容纳于内部空间，膜丝管束的第一端与进气通道连通并且第二端与出气通道连通，进气孔、出气孔分别和进气通道、出气通道连通，出气通道和反吹气通道连通，反吹气通道和内部空间连通，内部空间通过多个排气孔和高分子中空膜压缩空气干燥器的外界连通；该压缩空气干燥器具有低耗能的特点。

Description

高分子中空膜压缩空气干燥器

技术领域

本实用新型涉及一种压缩空气的干燥器，特别是涉及一种利用高分子中空膜分离出压缩空气中的水蒸气的干燥器。

背景技术

压缩空气中含有很多饱和液态与汽态水，目前除去压缩空气中水份的方法仍是用传统的增压、降温、吸附等方法，这些除湿方法均需消耗能量，且设备的运行维护费用高，使用寿命也短。

基于高分子材料制成的超滤膜是在近30年内迅速发展的一种新技术，被广泛地应用于饮用水制备、食品工业、制药工业等，经申请人检索，还没有发现目前将超滤膜应用于压缩空气的干燥装置。

就产品形式而言，超滤膜分为卷式、板框式、中空式。利用高分子材料制成的中空膜的干燥脱湿原理是基于空气中不同气体组份在高分子材料中溶解系数和扩散系数不同，分离水蒸气的驱动力是膜管内侧与外侧气体所形成的压差。当空气沿中空纤膜丝管内腔流动时，溶解系数和扩散系数大的气体比如说水蒸气优先快速透过膜管壁，其余气体相对受阻隔，从而使水蒸汽从压缩空气中分离，达到空气干燥脱湿的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用高分子中空膜分离出压缩空气中的水蒸气的耗能低的压缩空气干燥器。

为了实现上述目的，本实用新型的高分子中空膜压缩空气干燥器其特点是，包括：膜丝管束，该膜丝管束又包括两端无间隙地固结的多根高分子纤维膜丝管；本体，在该本体上形成有进气孔、进气通道、出气孔、出气通道、反吹气通道、多个排气孔以及内部空间；以及反吹气调节阀，其用于调节所述反吹气通道中的气流量；所述膜丝管束容纳于所述内部空间，所述膜丝管束的第一端与所述进气通道连通并且第二端与所述出气通道连通，所述进气孔、所述出气孔分别和所述进气通道、所述出气通道连通，所述出气通道和所述反吹气通道连通，所述反吹气通道和所述内部空间连通，所述内部空间通过所述多个排气孔和所述高分子中空膜压缩空气干燥器的外界连通；被压缩的空气流入所述进气孔，再依次流经所述进气通道、所述膜丝管束的各个所述高分子纤维膜丝管后成为干燥空气，再进入所述出气通道，所述干燥空气的大部分从所述出气通道流出所述出气孔并且剩余部分流向所述反吹气通道，所述干燥空气的剩余部分从所述反吹气通道流出后流入所述内部空间而与从所述膜丝管束中排出的水蒸汽混合再从所述排气孔排出。

所述的高分子中空膜压缩空气干燥器，较佳的是，所述本体包括：筒体，该筒体的内部形成所述内部空间，其第一端和第二端分别与所述膜丝管束的第一端和第二端密封连接；第一封头，其与所述筒体的第一端密封连接，形成有所述进气孔和所述进气通道；以及第二封头，其与所述筒体的第二端密封连接，形成有所述出气孔、所述出气通道以及所述反吹气通道；在所述筒体的邻近第一端的部分形成有所述多个排气孔。

所述的高分子中空膜压缩空气干燥器，较佳的是，还包括空心导管，所述膜丝管束的所述多根高分子纤维膜丝管还环绕所述空心导管；所述本体包括：筒体，其内部形成所述内部空间，其第一端和第二端分别与所述膜丝管束的第一端和第二端密封连接；第一封头，与所述筒体的第一端密封连接，形成有第三空气通道；以及第二封头，与所述筒体的第二端密封连接，形成有所述进气孔、所述进气通道、所述出气孔、所述出气通道以及所述反吹气通道；所述进气通道和所述空心导管的一端连通，所述第三空气通道和所述空心导管的另一端连通；所述被压缩的空气流过所述进气通道后，依次流过所述空心导管、所述第三空气通道，再进入所述膜丝管束；在所述筒体的邻近第一端的部分形成有所述多个排气孔。

所述的高分子中空膜压缩空气干燥器，较佳的是，所述本体包括：第一筒体，具有第一端和第二端；第二筒体，具有第一端和第二端；下封头，分别与所述第一筒体的第二端和所述第二筒体的第二端密封连接；以及上封头，分别与所述第一筒体的第一端和所述第二筒体的第一端密封连接，形成有所述进气孔、进气通道、出气孔、出气通道以及反吹气通道；所述第一筒体、所述第二筒体、所述下封头的内部形成U形空间，以形成所述内部空间，所述膜丝管束的第一端和所述第一筒体的第一端密封连接，所述膜丝管束的第二端和所述第二筒体的第二端密封连接，在所述第一筒体的邻近第一端的部分形成所述多个排气孔。

所述的高分子中空膜压缩空气干燥器，较佳的是，还包括：软管；第一连接件，与所述软管的第一端连接，具有第一通孔，所述膜丝管束的第一端伸入所述第一通孔与所述第一连接件密封连接；第二连接件，与所述软管的第二端连接，具有第二通孔，所述膜丝管束的第二端伸入所述第二通孔与所述第二连接件密封连接；所述软管、第一连接件、第二连接件的内部形成U形空间，所述膜丝管束的束体容置于所述U形空间；所述本体包括：封头，一端分别和所述第一连接件、所述第二连接件密封连接，形成有所述进气孔、所述进气通道、所述出气孔、所述出气通道以及反吹气通道；以及筒体，所述软管内置于其内部空间，具有封闭端和开口端，所述多个排气孔形成于所述封闭端，所述开口端与所述第一连接件和所述第二连接件的外侧连接。

在本实用新型的高分子中空膜压缩空气干燥器工作时，压缩空气从进气孔通过进气通道进入膜丝管束的各个中空膜丝管的内腔，当压缩空气沿膜丝管束的各个丝管的内腔流动时，溶解系数和扩散系数大于1500的水蒸汽在压缩空气压力作用下，快速透过丝管内壁进入干燥器本体的内部空间，空气中的其余气体比如说如氧气、氮气等相对受到阻隔，并不会透过高分子纤维膜丝管进入干燥器本体的内部空间，此时膜丝管束外为水蒸汽浓度较高的空气，压力为一个大气压，膜丝管内腔为干燥空气，经出气通道、出气孔流出，在出气通道的干燥空气的少部分经调节阀和反充气通道减压后进入干燥器本体的内部空间，将干燥器本体的内部空间的水蒸汽稀释后从反吹气排出孔排放到大气中，压缩空气的脱湿过程就这样连续不断地进行。由此可见，本实用新型的高分子中空膜压缩空气干燥器对压缩空气的干燥过程是通过高分子中空膜对水蒸气的分离而实现的，并不会像传统的压缩空气干燥器那样需要耗能才能完成水蒸气的分离，具有耗能底的优点，也因为无需其它能量的输入，本实用新型的高分子中空膜压缩空气干燥器具有寿命高、体积小以及便于维修等其它优点；随着超滤膜的广泛应用和迅速发展，本实用新型的高分子中空膜压缩空气干燥器也将具有良好的市场前景。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本实用新型进行详细的描述。

附图说明

图1显示了本实用新型的高分子中空膜压缩空气干燥器的第一实施例；

图2显示了本实用新型的高分子中空膜压缩空气干燥器的第二实施例；

图3显示了本实用新型的高分子中空膜压缩空气干燥器的第三实施例；

图4显示了本实用新型的高分子中空膜压缩空气干燥器的第四实施例；

图5显示了本实用新型的高分子中空膜压缩空气干燥器的工作原理图。

具体实施方式

现在将详细描述本实用新型的优选实施例，尽管后面所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是有些术语则是申请人按其判断来选择的，其详细含义应根据本申请欲揭示的精神来理解。

第一实施例

如图1所示，本实用新型的高分子中空膜压缩空气干燥器(在下文中简称干燥器)100包括筒体1、上封头2、下封头3和膜丝管束8。上封头2和下封头3分别设置在筒体1的上端和下端，上封头2、下封头3、筒体1组成干燥器100的本体。

膜丝管束8包括多根高分子纤维膜丝管，所述多根高分子纤维膜丝管的两端通过环氧树脂浇注而固结，膜丝管束8包括的高分子中空纤维膜丝的数目按照实际的需求而定，一般在千根以上，高分子中空纤维膜丝是由高分子材料制成的细长的丝管，比如说，可以由磺化聚醚砜、偏乙烯或聚酰亚胺通过机械拉丝工艺制备成的细长丝管，高分子中空纤维膜丝管属于现有技术，在此不赘述。

筒体1的上端和下端内壁形成有多个防滑槽23和防滑孔22，膜丝管束8的束体容置在筒体1内，膜丝管束8的上、下两端分别与筒体1的上、下内端通过环氧树脂10浇注而密封固结，在浇注时，环氧树脂10将注入多个防滑槽23和防滑孔22内，从而即经过长时间的使用或者受到外力的作用，膜丝管束8不会轻易地相对筒体1滑动，膜丝管束8的束体与筒体1的内壁有间隙，膜丝管束8的各个高分子纤维膜丝管之间也存在间隙；筒体1的上、下端外壁分别与上封头2、下封头3的内壁螺纹连接。

上封头2形成有出气孔(OUT)5和出气通道7，上封头2还形成有反吹气通道，该反吹气通道包括第一孔201、第二孔202、第三孔203，第二孔202与出气通道7相通，第一孔201分别和第二孔202、第三孔203相通，反吹气调节阀13的阀体容置在第二孔202内，以调节反吹气通道的空气流量，该反吹气通道还包括环形槽31。

下封头3形成有进气孔(IN)4和进气通道6。在本实施例中，进气孔4和出气孔5是连接螺孔，分别用于与压缩空气的输入装置和干燥空气的接收装置连接，压缩空气从进气孔4进入到进气通道6中，由于膜丝管束8的上、下端是通过环氧树脂浇注，各个高分子纤维膜丝管的两端之间的间隙被环氧树脂充满，并且在下封头3和筒体1之间设置有密封圈9，在进气通道6中的压缩气体只能进入膜丝管束8的各个高分子纤维膜丝管的内腔，此时，压缩气体中只有水蒸汽将透过各个高分子纤维膜丝管的内壁，进入筒体1的内腔，而压缩气体中的其余气体顺着各个高分子纤维膜丝管进入到出气通道7中，出气通道7中的压缩空气是干燥的空气，膜丝管束8干燥压缩空气的原理将在下文中详细说明；上封头2的第一孔201内设置有调节阀13，调节阀13的上端部和上封头2之间设置有密封盖14和密封圈21，从而外界大气和第一孔201不相通，调节阀13与第一孔201的孔壁配合可调节流经第一孔201的空气流量，由于调节阀13的调节以及第一孔201的孔径非常地小，在出气通道7中的大部分压缩空气从出气孔5流出，出气通道7中的少部分压缩空气流向第一孔201内，为了更方便地调节反吹气通道的气流量，在第二孔202内设置有固定孔板15，压缩空气流出第一孔201后，再通过第三孔203流向环形槽31；筒体1的上端部形成有多个反吹气进气孔32以及与反吹气进气孔32相通的环形的反吹气均衡槽17，上封头2的环形槽31和筒体1的反吹气进气孔32相对；在环形槽31内的压缩空气从多个反吹气进气孔32进入反吹气均衡槽17，然后进入筒体1，由于在邻近环形槽31和反吹气进气孔32的筒体1和上封头2的间隙分别设置有密封圈9，压缩空气不会从筒体1和上封头2的间隙泄漏；由于筒体1的底端部设置有多个排气孔20，筒体1内的气压与外界大气压相等，由于筒体1的气压小于压缩空气的气压，压缩空气进入所述间隙后，将瞬间膨胀并稀释从高分子纤维膜丝管的内腔透出的高浓度水蒸汽，最后从排气孔20流出干燥器100之外。

作为本实施例的一变化例，反吹气调节阀还可以设置在上封头2之外，继续参照图1，反吹气调节阀12具有输入端19以及输出端16，通过一细管(未显示)从出气通道7将干燥的压缩空气引入调节阀12，调节阀12的输出端16通过另一细管(未示出)与第三通道203连接，在该变化例中，不包括如图1所示的调节阀13以及第一通道201和第二通道202。

同时参照图5，图5是本实用新型的高分子中空膜压缩空气干燥器的工作原理图。本实用新型的干燥器通常应当与前置过滤器配合使用，以去除进入干燥器的压缩空气中的液态水、油及大颗粒灰尘；当小于40℃饱和湿热压缩空气经前置过滤器35过滤后，再进入膜丝管束8的丝管的内腔，由于压缩空气中的不同气体组份的气体分子在构成丝管的高分子材料中首先被吸附并溶解于高压侧表明，然后借助于浓度梯度在膜中扩散，最后从膜的低压侧解析出来，其驱动力是中空纤维膜管内外两侧气体分压差，也就是气体各组份的分压在中空纤维管的内腔与外腔所形成的分压差，当压缩空气沿膜丝管束8的丝管的内腔流动时，溶解系数和扩散系数大于1500的水蒸汽，在压缩空气压力作用下，快速透过丝管内壁进入壳体1，空气中的其余气体比如说如氧气、氮气等相对受到阻隔，并不会透过高分子纤维膜丝管进入壳体1，从而实现了干燥湿空气的目的，此时，膜丝管束8外为水蒸汽浓度较高的空气，压力为一个大气压，膜丝管内腔为干燥空气，经上封头2的出气孔5流出，在出气孔5的干燥空气的10％～15％经固定孔板15和调节阀13减压后进入壳体1内，将壳体1内的水蒸汽稀释后从反吹气排出孔20排放到大气中。压缩空气的脱湿过程就这样连续不断地进行，其干燥程度取决于压缩空气进入干燥器的压力及反吹气通道中气量的大小。进入干燥器的压缩空气的压力越大且反吹气量越大，出口的空气就越干燥，比如说，干燥器的压缩空气为0.7～1.2mpa、反吹气量为15％～20％时，出口的空气的大气露点可达-30℃～-50℃。

第二实施例

如图2所示，干燥器200的上封头2’形成有进气孔4、进气通道6、出气孔5以及出气通道7，下封头3’仅形成有第三空气通道6’，主要起支承及提供空气通道的作用，膜丝管束8是通过多个高分子纤维膜丝管环绕中空导管18形成，导管18用密封圈33紧固在上封头2’的出气通道6的出口，将湿的压缩空气引入下封头3中的空气通道6’内，然后向上进入膜丝管束8中干燥。干燥器200的其余部分与干燥器100相同，不再重复说明。

第三实施例

如图3所示，干燥器300包括第一筒体1a和第二筒体1b，上封头2”形成有进气孔4、进气通道6、出气孔5以及出气通道7，下封头3”主要起支撑作用，第一筒体1a、第二筒体1b、下封头3”的内部形成一U形空间，膜丝管束8放置在该U形空间内，同时参照图2，干燥器300和干燥器200的主要不同之处是湿的压缩空气经进气孔4进入进气通道6后从第一筒体1a内的高分子中空纤维膜丝管的内腔向下流，再经第二筒体1b内的高分子中空纤维膜丝管向上流，干燥的压缩空气经出气通道7从出气孔5流出，还应当注意的是，反吹气的排气孔20设置在第一筒体1a的上端，如此可以缩短本实用新型的干燥器的本体的长度。干燥器300与干燥器100、200的相同之处不再重复说明。

第四实施例

如图4所示，干燥器400的膜丝管束8的束体容纳于软管29内，软管29是由受压金属或受压塑料形成，软管29的两端分别用两螺母28固定在第一连接件24和第二连接件24’上，第一连接件24和第二连接件24’用螺钉27紧固在同一个封头25上，封头25类似图2中的上封头2’，形成有进气孔4、进气通道6、出气孔5、出气通道7以及反吹起通道，但该反吹气通道部分形成于封头25上，部分形成于第二连接件24’。膜丝管束8的束体由于容纳于软管29内成U形，其左端与第一连接件24密封连接并对准进气通道6，膜丝管束8的右端与第二连接件24’密封连接并对准出气通道7，膜丝管束8的软管29放入壳体30内，再用螺钉26固定在大封头25上，筒体30的底部形成有排气孔34。干燥器400与干燥器100、200、300相同之处不再重复说明。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本领域的一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作出种种的等效的变化或替换，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。

Claims (10)

1.一种高分子中空膜压缩空气干燥器，其特征在于，包括：

膜丝管束，包括两端无间隙地固结的多根高分子纤维膜丝管；

本体，形成有进气孔、进气通道、出气孔、出气通道、反吹气通道、多个排气孔以及内部空间；以及

反吹气调节阀，与所述反吹气通道配合，用于调节所述反吹气通道中的气流量；

所述膜丝管束容纳于所述内部空间，所述膜丝管束的第一端与所述进气通道连通并且第二端与所述出气通道连通，所述进气孔、所述出气孔分别和所述进气通道、所述出气通道连通，所述出气通道和所述反吹气通道连通，所述反吹气通道和所述内部空间连通，所述内部空间通过所述多个排气孔和所述高分子中空膜压缩空气干燥器的外界连通。

2.如权利要求1所述的高分子中空膜压缩空气干燥器，其特征在于，所述本体包括：

筒体，筒体的内部形成所述内部空间，其第一端和第二端分别与所述膜丝管束的第一端和第二端密封连接；

第一封头，与所述筒体的第一端密封连接，形成有所述进气孔和所述进气通道；以及

第二封头，与所述筒体的第二端密封连接，形成有所述出气孔、所述出气通道以及所述反吹气通道；

在所述筒体的邻近第一端的部分形成有所述多个排气孔。

3.如权利要求1所述的高分子中空膜压缩空气干燥器，其特征在于，还包括空心导管，所述膜丝管束的所述多根高分子纤维膜丝管还环绕所述空心导管；

所述本体包括：

筒体，其内部形成所述内部空间，其第一端和第二端分别与所述膜丝管束的第一端和第二端密封连接；

第一封头，与所述筒体的第一端密封连接，形成有第三空气通道；以及

第二封头，与所述筒体的第二端密封连接，形成有所述进气孔、所述进气通道、所述出气孔、所述出气通道以及所述反吹气通道；

所述进气通道和所述空心导管的一端连通，所述第三空气通道和所述空心导管的另一端连通；所述被压缩的空气流过所述进气通道后，依次流过所述空心导管、所述第三空气通道，再进入所述膜丝管束；在所述筒体的邻近第一端的部分形成有所述多个排气孔。

4.如权利要求1所述的高分子中空膜压缩空气干燥器，其特征在于，所述本体包括：

第一筒体，具有第一端和第二端；

第二筒体，具有第一端和第二端；

下封头，分别与所述第一筒体的第二端和所述第二筒体的第二端密封连接；以及

上封头，分别与所述第一筒体的第一端和所述第二筒体的第一端密封连接，形成有所述进气孔、进气通道、出气孔、出气通道以及反吹气通道；

所述第一筒体、所述第二筒体、所述下封头的内部形成U形空间，以形成所述内部空间，所述膜丝管束的第一端和所述第一筒体的第一端密封连接，所述膜丝管束的第二端和所述第二筒体的第二端密封连接，在所述第一筒体的邻近第一端的部分形成所述多个排气孔。

5.如权利要求1所述的高分子中空膜压缩空气干燥器，其特征在于，还包括：软管；

第一连接件，与所述软管的第一端连接，具有第一通孔，所述膜丝管束的第一端伸入所述第一通孔与所述第一连接件密封连接；

第二连接件，与所述软管的第二端连接，具有第二通孔，所述膜丝管束的第二端伸入所述第二通孔与所述第二连接件密封连接；

所述软管、第一连接件、第二连接件的内部形成U形空间，所述膜丝管束的束体容置于所述U形空间；

所述本体包括：

封头，一端分别和所述第一连接件、所述第二连接件密封连接，形成有所述进气孔、所述进气通道、所述出气孔、所述出气通道；以及

筒体，所述软管内置于其内部空间，具有封闭端和开口端，所述多个排气孔形成于所述封闭端，所述开口端与所述第一连接件和所述第二连接件的外侧连接；

所述反吹气通道的一部分形成于所述封头并且另一部分形成于所述第二连接件。

6.如权利要求1到5中任一项权利要求所述的高分子中空膜压缩空气干燥器，其特征在于，反吹气调节阀容置于所述反吹气通道内。

7.如权利要求1到5中任一项权利要求所述的高分子中空膜压缩空气干燥器，其特征在于，反吹气调节阀设置在所述本体外。

8.如权利要求1到5中任一项权利要求所述的高分子中空膜压缩空气干燥器，其特征在于，所述高分子纤维膜丝管由磺化聚醚砜、偏乙烯或聚酰亚胺制成。

9.如权利要求1到5中任一项权利要求所述的高分子中空膜压缩空气干燥器，其特征在于，所述膜丝管束是通过环氧树脂浇注所述多根高分子纤维膜丝管的两端而形成。

10.如权利要求1到5中任一项权利要求所述的高分子中空膜压缩空气干燥器，其特征在于，所述进气孔与前置过滤器连接，该前置过滤器用于去除所述被压缩的空气中的液态水、油以及大颗粒灰尘。

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