CN207042199U - 机车用空气干燥装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机车用空气干燥装置，至少包括第一干燥筒、第二干燥筒，第一干燥筒、第二干燥筒内从下往上分别布置有进气腔室、干燥腔室、出气腔室，进气腔室内设置有离心式油水分离器，干燥腔室内填充有干燥剂；进气腔室内的汽体经过离心式油水分离器后进入干燥腔室中进行干燥，并排入出气腔室中；所述干燥剂为颗粒干燥剂，干燥剂置于一网筒中，所述网筒置于干燥腔室中。本实用新型具有便于更换干燥剂且油水分离效果好且可连续工作，也可间歇工作的优点。

Description

机车用空气干燥装置

技术领域

本实用新型涉及一种机车用空气干燥装置。

背景技术

压缩空气系统的水分和尘埃通常会引起腐蚀和冻结，从而造成气动设备的磨损、故障。采用空气干燥器可防止铁道车辆制动系统产生锈蚀、堵塞、凝结水、结冰等现象，可避免由上述现象引起的制动失灵而造成的行车事故，并可延长制动机的检修周期。从而需要对压缩空气系统排出的介质进行干燥处理，而目前的空气干燥设备中，对于干燥剂的放置均是分散形式放置在干燥腔中，在对干燥剂进行更换时，需要将空气干燥设备倾倒，使干燥腔内的干燥剂滚出，不便于后期对干燥剂的更换，且长时间使用后干燥剂之间可能会产生结凝状，更不容易将干燥剂从干燥腔中倒出，需要借助于相应的工具进行处理；另外，目前的机车空气干燥设备中的油水分离，不能够将油水分离彻底且效率低下，影响空气干燥的效果。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种便于更换干燥剂且油水分离效果好的机车用空气干燥装置。

实现本实用新型的技术方案如下：

机车用空气干燥装置，至少包括第一干燥筒、第二干燥筒，第一干燥筒、第二干燥筒内从下往上分别布置有进气腔室、干燥腔室、出气腔室，进气腔室内设置有离心式油水分离器，干燥腔室内填充有干燥剂；进气腔室内的汽体经过离心式油水分离器后进入干燥腔室中进行干燥，并排入出气腔室中；

以及进气管、排气管；

进气管与第一干燥筒的进气腔室和第二干燥筒的进气腔室三者之间设置有进气切换阀，通过进气切换阀的切换使进气管与第一干燥筒进气腔室或第二干燥筒进气腔室形成连通；

排气管与第一干燥筒出气腔室、第二干燥筒出气腔室连通，在排气管与第一干燥筒出气腔室之间设置有第一出气止回阀，排气管与第二干燥筒出气腔室之间设置有第二出气止回阀；以及连通第一干燥筒出气腔室、第二干燥筒出气腔室的通气道；

以及分别连通第一干燥筒进气腔室、第二干燥筒进气腔室的排污管，以及连通排污管的排污阀；

所述干燥剂为颗粒干燥剂，干燥剂置于一网筒中，所述网筒置于干燥腔室中。

在出气腔室中设置有对网筒形成压制的弹性压制机构，所述弹性压制机构包括压板、弹簧，压板上开设有贯穿上下表面的通气孔，弹簧受压板上表面与干燥筒内的顶壁压缩，所述压板下表面与网筒上端接触形成压力。

所述离心式油水分离器包括外壁设有螺旋通道的分离筒体，分离筒体的上端与下端分别设置有具有通孔的透气盖板，分离筒体内部填充有若干油水分离体，在分离筒体的外壁上部设置有对螺旋通道上端形成阻挡的阻挡块，分离筒体的下端与干燥筒体内的底壁之间留有连通螺旋通道与分离筒体内部的空隙；

进入进气腔室内的汽体先经过螺旋通道后再通过空隙进入分离筒体内。

所述油水分离体为两端贯穿的管体，在沿着管体外壁的长度方向开设有连通管体内外的槽口。

所述第一干燥筒、第二干燥筒并排、竖直放置且两干燥筒之间通过背部支架连接形成整体；第一干燥筒、第二干燥筒的上端分别设置有上法兰盖，下端分别设置有下法兰盖，两个上法兰盖之间装配有与两个出气止回阀形成连接的上连接支架；两个下法兰盖之间装配有与进气切换阀形成连接的下连接支架。

还包括分别对切换进气阀、止回阀形成加热的加热装置。

所述第一出气止回阀包括具有进气通道、阀芯腔室、出气通道的阀体，装配于阀体内的阀芯座，以及与阀芯座配合的阀芯，阀芯处于阀芯腔室中，阀芯包括阀瓣、固定连接阀瓣的阀杆及装配于阀瓣上的密封件，在阀杆上套有受阀芯座与阀瓣二者之间压力的压缩弹簧；

所述阀芯腔室包括与阀瓣形状相适应的第一腔室，以及与第一腔室连通的第二腔室，所述第一腔室为直筒型，第二腔室为锥形腔；

所述第二出气止回阀与第一出气止回阀结构相同。

采用了上述技术方案，本空气干燥装置是一种结构紧凑、构思新颖、无锈源、无须油漆的空气干燥器，该装置由不锈钢及合金铝等金属材料构成，主要由干燥筒、进气换向阀、出气止回阀、排污阀、离心式油水分离器等组成，是一种能够清除压缩空气中水分、油污、尘埃等杂质的装置。该装置处理空气能力能够达到6m³/min，采用无热再生干燥，再生耗气率≤18％，出气口空气压力露点≤-40℃。空气干燥装置的原理为PSA变压力吸附剂除湿方法，即干燥筒在加压条件下吸咐剂吸咐水分，在筒内压力迅速减压至大气压时，被吸附剂吸附的部分水分就会脱附，再通过再生气体吹扫吸附剂，使吸附剂得到再生。本实用新型具有便于更换干燥剂且油水分离效果好且可连续工作，也可间歇工作的优点。

附图说明

图1为本实用新型的正视平面结构示意图；

图2为本实用新型的侧视平面结构示意图；

图3为图1的俯视平面结构示意图；

图4为本实用新型中第一干燥筒的内部结构示意图；

图5为本实用新型的工作原理示意图；

图6为本实用新型的气动原理示意图；

图7为本实用新型中多个油水分离体的放大结构示意图；

图8为本实用新型中限位板的结构示意图；

图9为本实用新型中止回阀实施方式一的结构示意图；

图10为本实用新型中止回阀实施方式二的状态一示意图；

图11为本实用新型中止回阀实施方式二的状态二示意图；

附图中，1为第一干燥筒，2为第二干燥筒，3为背部支架，4为上法兰盖，5为下法兰盖，6为进气腔室，7为干燥腔室，8为出气腔室，9为离心式油水分离器，10为支撑块，11为进气管，12为排气管，13为进气切换阀，14为第一出气止回阀，15为第二出气止回阀，16为通气道，17为排污管，18为排污阀，19为网筒，20为压板，21为弹簧，22为凸台，23为螺栓，24为限位板，25为基板，26为密封环，27为螺旋通道，28为分离筒体，29为透气盖板，30为油水分离体，31为阻挡块，32为空隙，33为管体，34为槽口，35为环形密封圈，36为上连接支架，37为下连接支架，38为进气通道，39为阀芯腔室，40为阀体，41为阀芯座，42为阀瓣，43为阀杆，44为密封件，45为压缩弹簧，46为第一腔室，47为第二腔室，48为中间连接部。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1—11所示，机车用空气干燥装置，包括第一干燥筒1、第二干燥筒2，第一干燥筒、第二干燥筒并排、竖直放置且两干燥筒之间通过背部支架3连接形成整体，以便于将第一干燥筒、第二干燥筒作为整体式进行装配；背部支架通过焊接或螺栓连接的方式固定连接于第一干燥筒、第二干燥筒外壁；第一干燥筒、第二干燥筒的上端分别设置有上法兰盖4，下端分别设置有下法兰盖5，上法兰盖、下法兰盖分别通过常用连接方式(螺栓)连接于各自对应的干燥筒上，这样干燥筒内部形成封闭的空间。

第一干燥筒、第二干燥筒的各自内部空间中从下往上分别布置有进气腔室6、干燥腔室7、出气腔室8，进气腔室内设置有离心式油水分离器9，干燥腔室内填充有颗粒干燥剂；进气腔室内的汽体经过离心式油水分离器后，气体进入干燥腔室中进行干燥，并排入出气腔室中，而分离出的液体留在进气腔室中。

以及包括进气管11、排气管12，进气管与第一干燥筒的进气腔室和第二干燥筒的进气腔室三者之间设置有进气切换阀13，通过进气切换阀的切换使进气管与第一干燥筒进气腔室或第二干燥筒进气腔室形成连通；进气切换阀由电磁阀A和电磁阀B装配于壳体内形成，电磁阀A的出口通过管道与第一干燥筒的进气腔室连通，电磁阀B的出口通过管道与第二干燥筒的进气腔室连通；电磁阀A、B为切换交替工作，即当电磁阀A得电，电磁阀B处于失电状态，进气管内的介质进入第一干燥筒内的进气腔室中；当电磁阀A失电，电磁阀B处于得电状态，进气管内的介质进入第二干燥筒内的进气腔室中。

排气管12与第一干燥筒出气腔室、第二干燥筒出气腔室连通，在排气管与第一干燥筒出气腔室之间设置有第一出气止回阀14，排气管与第二干燥筒出气腔室之间设置有第二出气止回阀15；以及连通第一干燥筒出气腔室、第二干燥筒出气腔室的通气道16；第一出气止回阀的进入端通过管道与第一干燥筒的出气腔室连通，第一出气止回阀的排出端与排气管连通；第二出气止回阀的进入端通过管道与第二干燥筒的出气腔室连通，第二出气止回阀的排出端与排气管连通；具体实施中，通气道于第一出气止回阀的进气腔室、第二出气止回阀的进气腔室之间形成，通气道的孔径小于排气管的口径。

以及分别连通第一干燥筒进气腔室、第二干燥筒进气腔室的排污管17，每根排污管上连通一排污阀18。

具体实施中，为了便于对干燥剂的取放更换，干燥剂置于一网筒19中，网筒置于干燥腔室中，干燥剂处于网筒中须振实、平整；网筒上布置有若干连通网筒外部与内部的网孔，网孔的尺寸小于干燥剂的尺寸，避免干燥剂从网孔中漏出，网筒的形状与干燥筒内部结构相适应，其网筒的外周尺寸略小于干燥筒内部尺寸，便于网筒的取出或放入。

在出气腔室中设置有对网筒形成压制的弹性压制机构，弹性压制机构包括压板20、弹簧21，压板上开设有贯穿上下表面的通气孔，弹簧受压板上表面与干燥筒内的顶壁压缩，压板下表面与网筒上端接触形成压力。具体实施中，干燥筒顶壁的中部向下形成凸台22，弹簧的上端卡在凸台上形成限位；在压板的下方还设置有基板25，基板上开设有通气孔，基板与压板之间通过螺栓23形成连接，且在压板上表面上方的螺杆上套有勾在弹簧上的限位板24，限位板为主红布开有套在螺杆上的孔，两端为向下弯折形成勾状，用于勾住弹簧的下端，这样将弹簧下端与压板形成组装。在压板与基板之间装夹有受二者压持的密封环26，密封环的内圈部分受压板与基板压持，外圈与干燥筒内壁贴合形成密封。

其中，离心式油水分离器包括外壁设有螺旋通道27的分离筒体28，分离筒体的上端与下端分别设置有具有通孔的透气盖板29，分离筒体内部填充有若干油水分离体30，若干油水分离体无规则的放置于分离筒体内，但油水分离体最好呈倾斜状态放置，在分离筒体的外壁上部设置有对螺旋通道上端形成阻挡的阻挡块31，即螺旋通道内的汽体由阻挡块进行阻挡，无法向上吹送，分离筒体的下端与干燥筒体内的底壁之间留有连通螺旋通道与分离筒体内部的空隙32；进入进气腔室内的汽体先经过螺旋通道的离心加速后再通过空隙进入分离筒体内，通过油水分离体将汽体中的油水与气体分离，分离下来的油水通过排污管、排污阀排出。在分离筒体上端的透气盖板与网筒下端面之间设置有环形密封圈35，环形密封圈对网筒下端外周部、透气盖板外周部以及干燥筒内壁之间形成密封。分离筒体内中部沿其轴线方向一体形成有中间连接部48，分离筒体上端的透气盖板通过螺钉连接于中间连接部上。分离筒体下端的透气盖板可以为与分离筒体一体，也就采用焊接等固定方式成一体。在分离筒体下端面与下法兰盖内壁之间设有支撑块10，通过该支撑块的支撑，能够形成上述连通螺旋通道与分离筒体内部的空隙。

其中，油水分离体为两端贯穿的管体33，在沿着管体外壁的长度方向开设有连通管体内外的槽口34。当汽体进入分离筒体中，通过管体的两端或槽口进入管体中，汽体中的水份与管体碰撞后与气体形成分离，并从管体端部或槽口向下流入排污管中排出；而气体继续上升进入干燥腔室中，由经过干燥剂的干燥后进入出气腔室中。

具体实施中，为了增加止回阀、进气切换阀分别与干燥筒的连接强度，在干燥筒的两个上法兰盖之间装配有与两个出气止回阀形成连接的上连接支架36；两个下法兰盖之间装配有与进气切换阀形成连接的下连接支架37。上连接支架的一端通过螺栓与上法兰盖连接，另一端通过螺栓与止回阀连接，下连接支架的一端与进气切换阀通过螺栓连接，另一端通过螺栓与下法兰盖连接；具体实施中，上连接支架、下连接支架为片状的连接板。

还包括分别对切换进气阀、止回阀形成加热的加热装置，以避免极寒天气下结冰导致阀的堵塞。加热装置为贴合阀体进行加热的板式电加热器，板式电加热器可采用市场购买件，在此不多赘述，其大概包括不锈钢制作的板式壳体和从上至下布置在壳体内的保温材料层、隔热陶瓷层、加热元件以及云母板层，加热元件的正负极通过耐高温电源线与设置在壳体上的接线柱相连，接线柱连接有电源线及连接电源线的插头，其中，加热元件由PTC陶瓷片和铸铝导热片构成，铸铝导热片内并联设置多组PCT陶瓷片。

具体实施中，第一出气止回阀包括具有进气通道38、阀芯腔室39、出气通道的阀体40，装配于阀体内的阀芯座41，以及与阀芯座配合的阀芯，阀芯处于阀芯腔室中，阀芯包括阀瓣42、固定连接阀瓣的阀杆43及装配于阀瓣上的橡胶密封件44，在阀杆上套有受阀芯座与阀瓣二者之间压力的压缩弹簧45；阀芯腔室包括与阀瓣形状相适42应尺寸略大于阀瓣的第一腔室46，以及与第一腔室连通的第二腔室47，第一腔室为直筒型，第二腔室为锥形腔，锥形腔小的一端靠近第一腔室形成连通；第二出气止回阀与第一出气止回阀结构相同，具体实施中，第一出气止回阀与第二出气止回阀可以共用阀体和出气通道，即两个出气止回阀集成于一个阀体中。

下面图9、10、11中所涉及的P1表示进气压力，P2表示出气压力(系统动态背压)，Px表示压力损失(压差)，P2＝(P1—Px)，S表示进、出气压力作用于密封柱塞的面积，F表示作用于密封柱塞的推力，Fs表示瞬间负压升力。

图7示出的止回阀一示意图，其工作原理为(打开前)P1上升、P2下降，当(P1—P2)xS＞F时，阀芯瞬间打开(静态打开)，打开后由于该阀芯腔室形式的影响，产生瞬间负压升力Fs，而此时P1下降，P2上升，当(P1—P2)x S＜F+Fs时，阀芯瞬间关闭(动态关闭)，实际使用产生的现象为高频率打开、关闭(产生异响噪音)，(静态打开力打，动态关闭力小)。

图8示出的止回阀二示意图，其工作原理为(打开前)P1上升、P2下降，当(P1—P2)xS＞F时，阀芯瞬间打开(静态打开)，打开后由于阀芯腔室由直筒型和锥形腔构成，不产生负压升力Fs，通风阻力Px大、出气压力P2小(P1—P2)x S＞F，这就使得阀芯自动开大。如图9示出的，当阀芯自动开大至阀芯腔室面积满足(P1—P2)x S＝F时，此时阀芯打开状态达到动态平衡，在工作状态时，不可能再出现瞬间关闭现象，从而也就避免了止回阀工作过程中阀芯产生抖动、异响的问题。

本实用新型中主要部件的作用及工作原理如下：

1、第一干燥筒、第二干燥筒：两个干燥筒左右并列配置，其内部主要由干燥剂压紧装置(弹性压制机构)、干燥吸附剂层、离心式油水分离器等组成。干燥筒是完成压缩空气干燥净化的核心部件。

2、进切换气阀：进气阀是控制两干燥筒进气的机构。

3、排污阀：排污阀是控制干燥筒"再生"排气的机构，安装于干燥筒底部,排污阀的开启和关闭，受来自电磁阀的控制与操纵。

4、出气止回阀：出气止回阀是防止总风缸压力空气向干燥塔倒流的机构。

5、电控器：电控器(可编程PLC)的信号输出端分别与排污阀(电磁阀)、进气切换阀(电磁阀)的电控部分连接，其是根据机车空气压缩机的工作信号来控制电磁阀的动作从而来操纵进气阀、排污阀的机械动作，使两个干燥筒按一定的程序交替工作。

6、加热装置：采用板式加热元件。该加热元件由电控器供电，用手动开关控制。在环境温度高于5℃时，春、夏、秋三季应关断加热电源开关(或拔出加热电源插头)。

本实用新型是由两个干燥筒交替工作的无热再生式除湿净化装置，其工作原理参见图5、气动原理图6。当进气切换阀中的电磁阀A处于得电状态，而进气切换阀中的电磁阀B处于失电状态时，进气阀右移，电磁阀B打开；排污阀A口开启，排污阀B口关闭，此时，第二干燥筒进入吸附状态，第一干燥筒进入再生状态。饱和湿空气由空压机进入进气切换阀中，经开放的电磁阀B口进入第二干燥筒，沿着箭头的流向，经过干燥筒下部的高效离心式油水分离器时，除去较大的水滴、油滴及灰尘，然后通过干燥吸附剂，经干燥后的干燥空气借助压力打开第二出气止回阀，干燥空气送向总风缸，两个出气止回阀的左右进气室有一通气道相连，经第二干燥筒处理的净化空气有一部分经过通气道流向第一干燥筒，从第一干燥筒上部吹向干燥剂，吸收干燥剂内的水分(再生)，并带着离心式油水分离器下部的水滴、油滴及尘埃由排污阀A口排出。

当第一干燥筒再生状态到设定时间时，停止对进气切换阀的电磁阀A供电，这时两电磁阀均处于失电状态，两排污阀亦处于关闭状态。故第二干燥筒继续吸附，而第一干燥筒却停止再生。第二干燥筒的干燥空气仍源源充入第一干燥筒，因第一干燥筒无排出使压力逐渐上升，第一干燥筒在这段时间处于“充气状态”，也就是柔性转换，然后开始向进气切换阀中的电磁阀B供电，第二干燥筒、第一干燥筒再生吸附相互转换，完成转换周期。如此每转换周期改变左右干燥筒的干燥与再生。这样，在两个干燥筒之间进行反复干燥和再生。

本空气干燥装置的基本参数如下：

Claims (8)

1.机车用空气干燥装置，其特征在于，至少包括第一干燥筒、第二干燥筒，第一干燥筒、第二干燥筒内从下往上分别布置有进气腔室、干燥腔室、出气腔室，进气腔室内设置有离心式油水分离器，干燥腔室内填充有干燥剂；进气腔室内的汽体经过离心式油水分离器后进入干燥腔室中进行干燥，并排入出气腔室中；

以及进气管、排气管；

进气管与第一干燥筒的进气腔室和第二干燥筒的进气腔室三者之间设置有进气切换阀，通过进气切换阀的切换使进气管与第一干燥筒进气腔室或第二干燥筒进气腔室形成连通；

排气管与第一干燥筒出气腔室、第二干燥筒出气腔室连通，在排气管与第一干燥筒出气腔室之间设置有第一出气止回阀，排气管与第二干燥筒出气腔室之间设置有第二出气止回阀；以及连通第一干燥筒出气腔室、第二干燥筒出气腔室的通气道；

以及分别连通第一干燥筒进气腔室、第二干燥筒进气腔室的排污管，以及连通排污管的排污阀；

所述干燥剂为颗粒干燥剂，干燥剂置于一网筒中，所述网筒置于干燥腔室中。

2.如权利要求1所述的机车用空气干燥装置，其特征在于，出气腔室中设置有对网筒形成压制的弹性压制机构，弹性压制机构包括压板、弹簧，压板上开设有贯穿上下表面的通气孔，弹簧受压板上表面与干燥筒内的顶壁压缩，所述压板下表面与网筒上端接触形成压力。

3.如权利要求1所述的机车用空气干燥装置，其特征在于，所述离心式油水分离器包括外壁设有螺旋通道的分离筒体，分离筒体的上端与下端分别设置有具有通孔的透气盖板，分离筒体内部填充有若干油水分离体，在分离筒体的外壁上部设置有对螺旋通道上端形成阻挡的阻挡块，分离筒体的下端与干燥筒体内的底壁之间留有连通螺旋通道与分离筒体内部的空隙；

进入进气腔室内的汽体先经过螺旋通道后再通过空隙进入分离筒体内。

4.如权利要求3所述的机车用空气干燥装置，其特征在于，所述油水分离体为两端贯穿的管体，在沿着管体外壁的长度方向开设有连通管体内外的槽口。

5.如权利要求1—4中任一项所述的机车用空气干燥装置，其特征在于，所述第一干燥筒、第二干燥筒并排、竖直放置且两干燥筒之间通过背部支架连接形成整体；第一干燥筒、第二干燥筒的上端分别设置有上法兰盖，下端分别设置有下法兰盖，两个上法兰盖之间装配有与两个出气止回阀形成连接的上连接支架；两个下法兰盖之间装配有与进气切换阀形成连接的下连接支架。

6.如权利要求5所述的机车用空气干燥装置，其特征在于，还包括分别对切换进气阀、止回阀形成加热的加热装置。

7.如权利要求5所述的机车用空气干燥装置，其特征在于，所述第一出气止回阀包括具有进气通道、阀芯腔室、出气通道的阀体，装配于阀体内的阀芯座，以及与阀芯座配合的阀芯，阀芯处于阀芯腔室中，阀芯包括阀瓣、固定连接阀瓣的阀杆及装配于阀瓣上的密封件，在阀杆上套有受阀芯座与阀瓣二者之间压力的压缩弹簧；

所述第二出气止回阀与第一出气止回阀结构相同。

8.如权利要求7所述的机车用空气干燥装置，其特征在于，所述阀芯腔室包括与阀瓣形状相适应的第一腔室，以及与第一腔室连通的第二腔室，所述第一腔室为直筒型，第二腔室为锥形腔。