JPH09206545A - 二塔式ガス乾燥システム用の逆止弁機構 - Google Patents

二塔式ガス乾燥システム用の逆止弁機構

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JPH09206545A
JPH09206545A JP9023874A JP2387497A JPH09206545A JP H09206545 A JPH09206545 A JP H09206545A JP 9023874 A JP9023874 A JP 9023874A JP 2387497 A JP2387497 A JP 2387497A JP H09206545 A JPH09206545 A JP H09206545A
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JP
Japan
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shuttle
drying
purge
gas
choke
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JP9023874A
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English (en)
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T Kevin Castle
ティー・ケビン・キャスル
Michael V Kazakis
マイケル・ブイ・カザキス
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Trane US Inc
Westinghouse Air Brake Co
Original Assignee
Westinghouse Air Brake Co
American Standard Inc
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Filing date
Publication date
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0446Means for feeding or distributing gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
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    • B01D2257/80Water
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水分パージのために未浄化空気の供給源を停
止させることなく、効率よく空気流を乾燥する二塔式空
気乾燥システムの逆止弁機構を提供する。 【解決手段】 逆止弁機構は弁本体30及びシャトルチ
ョーク41を有し、弁本体は第1,第2乾燥アセンブリ
に接続された第1,第2チャネル31,32と、該第
1,第2チャネルに結合された第1,第2端部35,3
6を有するシャトル管33と、空気圧系統及びシャトル
管に連通する出口通路34とを画成する。浄化済みガス
が第1,第2乾燥アセンブリから流れるとき、パージオ
リフィス42を画成するシャトルチョークがシャトル管
の第2,第1端部に対して封止関係で滑動し、浄化済み
ガスが第1,第2乾燥アセンブリから第1,第2チャネ
ル、出口通路を通り出力率に相当する分が空気圧系統
へ、第2,第1乾燥アセンブリをパージするためパージ
率に相当する分がパージオリフィス、第2,第1チャネ
ルを通って流れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気圧系統に用い
るため、コンプレッサから供給される空気を乾燥するた
めのシステムに関し、特に、2個の乾燥アセンブリを有
する二塔式空気乾燥システムのための逆止弁機構に関す
るものである。該二塔式ガス乾燥システムは、未浄化加
圧ガスの供給源から受け入れた該未浄化加圧ガスの流れ
を浄化すると共に乾燥して、浄化済みガスを、該浄化済
みガスの再湿潤化により前に保持されていた水分をパー
ジするためパージ率に相当する分を二塔式乾燥システム
に戻すよう分配する目的で、各乾燥アセンブリから交互
に逆止弁機構に供給する。
【0002】
【従来の技術】空気乾燥システムは周知であり、種々の
技術分野で使われている。そのような従来技術の空気乾
燥システムの一例は、米国特許第5,423,129号明
細書の図1に記載されている一塔型システムである。従
来技術として図1に示されている従来技術の一塔型空気
乾燥システムは、清浄で乾燥した圧縮空気を鉄道列車の
ブレーキ系統などの空気圧系統に供給するように設計さ
れている。この従来技術のシステムは、圧縮空気の流れ
が単一の塔に内蔵されている乾燥剤を通過するときにそ
の流れから水分と微粒子とを除去することにより、清浄
で乾燥した圧縮空気を提供する。
【0003】図1は、従来技術のシステムの横断面を示
す。右から左へ、図1は、未浄化圧縮空気を受け入れる
開口部と、サンプ部と、乾燥剤を収容する単一の塔と、
チョーク付きのパージ用逆止弁と、パージ部に結合され
たサイドチャンバと、排気フィルターエレメントと、排
出逆止弁と、出口チャンバとを有し、浄化済みの圧縮空
気が最終的にこの出口チャンバを介して空気圧系統へ流
れる。
【0004】作動時に、この従来技術の空気乾燥システ
ムは、エアコンプレッサ(図示せず)から空気の供給を
受けるが、その空気は通常は許容し得ないほど大量の水
分及びその他の浮遊微粒子を含んでいる。この未浄化の
圧縮空気はサンプ部に入り、次に上へ流れ、結局は乾燥
剤に到達する。乾燥剤は、一塔型空気乾燥システムの中
で最も重要な役割を果たし、乾燥剤に半径方向から流入
して該乾燥剤を通って移動する圧縮空気から水分を吸収
すると共に種々の微粒子(例えば埃、ゴミ等)を捉え
る。水分と微粒子とが空気流から除去された後、浄化済
みの乾燥した圧縮空気は乾燥剤の中心から、単一の塔の
頂部付近に位置するパージ用逆止弁を通って流れ続け
る。この浄化済みの圧縮空気は更にサイドチャンバを通
過して、結局図1において参照符5で特定されているパ
ージ部に到達する。
【0005】従来技術の空気乾燥システムのパージ部
は、約8200cc(500in3)の浄化済み圧縮空気
を収容することができる。エアコンプレッサが止められ
ると、一塔型システムはパージモードで作用する。パー
ジモード中、パージ部に含まれている浄化済み圧縮空気
はゆっくりとパージ用逆止弁のチョークを逆方向に通
り、更に乾燥剤を通って戻る。乾燥した空気のこの緩慢
な流れは、前に乾燥剤に集められた水分の一部を再び吸
収する。この通過する乾燥空気流の中に蒸発した水分
は、ついにはサンプ部を通って空気中に放出される。シ
ステムを介してこのように乾燥した空気のパージが行わ
れることにより、乾燥剤が乾燥し、回復することにな
る。エアコンプレッサが再び作動すると、一塔型システ
ムは乾燥モードで作動する。乾燥モード中、乾燥剤は、
通り抜ける未浄化圧縮空気流から再び水分を除去する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来技術
の乾燥システムには幾つかの欠点がある。最も明らかな
欠点は、乾燥剤に累積した水分を取り除くためには未浄
化圧縮空気の供給源を停止させなければならないことで
ある。そのために、コンプレッサが止められている間は
空気圧系統への清浄で乾いた圧縮空気の安定した供給が
一時的に止められることになる。或る種の適用例では、
この欠点が極めて不都合だということが分かっている。
【0007】一塔型空気乾燥システムのもう一つの欠点
は、パージモード時に或る程度の量の水分を除去できる
に過ぎないということである。従来技術のシステムに流
入する未浄化の空気の量は乾燥剤を乾燥させるのに使わ
れる浄化済みの空気の量より遥かに多いので、乾燥剤
は、一塔型システムの作動中には決して充分に乾燥しな
い。明らかに、乾燥剤は、乾燥のために充分な時間にわ
たって従来技術のシステムを停止させた後に始めて十分
に乾燥する。
【0008】本明細書は、従来技術の一塔型システムの
欠点を克服する二塔式空気乾燥システムのための線形チ
ョーク逆止弁機構を開示するものである。第1に、この
二塔式乾燥システムでは、空気乾燥システムに溜まって
いる水分を取り除くために未浄化の空気の供給源を停止
させる必要はない。従来技術のシステムの場合にはそれ
が必要である。第2に、二塔式乾燥システムは従来技術
の一塔型システムより効率よく空気流を乾燥する。
【0009】第1の利点に関して、二塔式乾燥システム
は、該システムと結合している空気圧系統に浄化済みの
空気を連続的に供給する。詳しく述べると、二塔式乾燥
システムの1つの乾燥アセンブリが乾燥モードで作動し
て乾いた空気を空気圧系統へ供給しているとき、他方の
乾燥アセンブリはパージモードで作動して、それに溜ま
っていた水分が取り除かれる。所定時間後に、二塔式乾
燥システムは後者の乾燥アセンブリを乾燥モードに切り
換え、前者の乾燥アセンブリをパージモードに切り換え
る。この切換は、加圧空気の供給源が二塔式乾燥システ
ムへの未浄化空気の供給を止めるまで、続けて行われ
る。従来技術のシステムとは異なって、本システムは、
該システム自体の水分を除去している間、空気圧系統へ
の清浄で乾いた圧縮空気の安定した供給を止めることを
必要としない。
【0010】第2の利点に関して、2つの乾燥アセンブ
リを乾燥モード及びパージモードの間で交互に切り換え
るようになっているので、この二塔式乾燥システムは従
来技術の一塔型システムより効率よく空気流を乾燥する
ことができる。この空気乾燥システムには1つではなく
2つの乾燥塔が使われていて、その1つが水分を吸収し
ているとき、他方からは水分が取り除かれる。2つの乾
燥アセンブリが乾燥モード及びパージモードの間で交互
に切り換えられるので、二塔式乾燥システムから連続的
に水分を除去することができる。従って、より十分に乾
燥された空気が空気圧系統に供給されることになる。乾
燥剤の量、濃度及び総表面積を種々の必要を満たすよう
に選択することもできる。
【0011】この二塔式乾燥システムを広範な種類の空
気圧系統に適用することができる。二塔式乾燥システム
を適用できる空気圧系統の代表的な種類としては、鉄道
の客車及び貨車、地下鉄の列車及び種々のレール関連輸
送システムの空気圧ブレーキシステムがある。また、他
の例として、種々のトラック輸送車の空気圧ブレーキシ
ステムがある。二塔式乾燥システムを適用できる他の種
類の空気圧系統を輸送以外の分野に見いだすことができ
る。
【0012】上記の背景情報は、本発明を理解し易くす
るためのものであって、本明細書で使われている如何な
る用語も、以下の詳しい解説を含む本明細書において明
確に述べられていない限りは特別の意味に限定されな
い。
【0013】
【課題を解決するための手段】現時点での好ましい実施
形態において、本発明は、2つの乾燥アセンブリを有す
る二塔式空気乾燥システムのための逆止弁機構を提供す
る。二塔式乾燥システムは、未浄化加圧ガスの供給源か
ら受け入れた該未浄化加圧ガスの流れを浄化すると共に
乾燥して、浄化済みガスを、該浄化済みガスの再湿潤化
により前に保持されていた水分をパージするためパージ
率に相当する分を二塔式乾燥システムに戻すよう分配す
る目的で、各乾燥アセンブリから交互に逆止弁機構に供
給する。逆止弁機構は、弁本体とシャトルチョークとを
有する。弁本体は、第1乾燥アセンブリに接続された第
1チャネルと、第2乾燥アセンブリに接続された第2チ
ャネルと、前記第1チャネルに結合された第1端部及び
前記第2チャネルに結合された第2端部を有するシャト
ル管と、前記空気圧系統に連通する始端部及び前記シャ
トル管に連通しうる終端部を有する出口通路とを画成す
る。シャトルチョークは、パージオリフィスを画成する
と共に、シャトル管の第1,第2端部間を摺動自在であ
る。前記浄化済みガスが前記第1乾燥アセンブリから流
れ出るときに、前記シャトルチョーク手段が前記シャト
ル管の前記第2端部に対して封止関係で滑動して、前記
浄化済みガスが前記第1乾燥アセンブリから前記第1チ
ャネル、前記出口通路を通り出力率に相当する分が前記
空気圧系統へ、そして前記第2乾燥アセンブリをパージ
するため前記パージ率に相当する分が前記パージオリフ
ィス、前記第2チャネルを通って流れる。前記浄化済み
ガスが前記第2乾燥アセンブリから流れ出るときに、前
記シャトルチョーク手段が前記シャトル管の前記第1端
部に対して封止関係で滑動して、前記浄化済みガスが前
記第2乾燥アセンブリから前記第2チャネル、前記出口
通路を通り出力率に相当する分が前記空気圧系統へ、そ
して前記第1乾燥アセンブリをパージするため前記パー
ジ率に相当する分が前記パージオリフィス、前記第1チ
ャネルを通って流れるようになっている。
【0014】従って、本発明の主な目的は、2つの乾燥
アセンブリを有する二塔式空気乾燥システムのための逆
止弁機構を提供することである。この二塔式空気乾燥シ
ステムは、未浄化加圧ガスの供給源から受け入れた該未
浄化加圧ガスの流れを浄化すると共に乾燥して、浄化済
みガスを、該浄化済みガスの再湿潤化により前に保持さ
れていた水分をパージするためパージ率に相当する分を
二塔式乾燥システムに戻すよう分配する目的で、各乾燥
アセンブリから交互に逆止弁機構に供給する。
【0015】本発明についての詳しい説明を添付図面及
び付属の請求項と関連させて考慮すれば、上記した本発
明の目的及び利点の他に、他の種々の目的及び利点がガ
ス乾燥システムの分野の専門家には明らかになろう。
【0016】添付した各図において同一の機能を有する
同一の構成要素には添付図面の全体にわたって同じ参照
符が付されている。
【0017】
【発明の実施の形態】図2及び3は、二塔式空気乾燥シ
ステム1の重要な細目を示している。この二塔式乾燥シ
ステム1は、圧縮空気源から受け取った未浄化の圧縮空
気の流れを浄化し乾燥して、浄化済みの空気を空気圧系
統へ供給する。濾過されるべき未浄化の空気は、通常は
種々の物質の蒸気と水又はその他の例えば種々のオイル
等の水分を含んでいる。記載を簡潔にするために、本明
細書においては蒸気及び水分という用語はまとめて「水
分」と称せられる。未浄化の空気は通常は泥、埃、花粉
及びその他の種々の汚物も含んでいる。
【0018】始めに図2及び3を参照すると、二塔式空
気乾燥システム1は、分離手段2、2つの凝集エレメン
ト3及び4、乾燥剤を各々内蔵している2つの乾燥塔5
及び6、切換・パージ手段7及び逆止弁8を含む。要約
すると、二塔式乾燥システム1は加圧空気源(図示せ
ず)から受け取った未浄化の空気を浄化し乾燥して、浄
化済みの空気を空気圧系統(図示せず)に供給する。切
換・パージ手段7の機能により、浄化済みの空気は、各
乾燥塔5及び6から交互に逆止弁8を介して、出力率に
相当する分が空気圧系統へ分配され、パージ率に相当す
る分が二塔式乾燥システム1へ戻されるように分配され
る。浄化され乾燥された空気の、パージ率に相当する分
は、二塔式乾燥システム1に前に集まっていた水分をパ
ージするために使われる。
【0019】二塔式乾燥システム1の分離手段2は、コ
ンプレッサから圧縮空気入口20を介して未浄化の加圧
空気の流れを受け入れる。分離手段2は、該分離手段を
通る未浄化の空気の流れから水分及びその他の微粒子を
分離する第1段として作用する。分離手段2はチャンバ
とサンプとを含む。そのチャンバは、ほぼ反時計回りの
方向に該チャンバの中で未浄化の空気を流れさせるよう
になっている。これにより、その中に浮遊している重い
水分及びその他の微粒子は該チャンバの内壁に衝突して
サンプの中に落ち込む。二塔式乾燥システム1の連続運
転中、未浄化の空気の流れから遠心力により分離された
水分及びその他の微粒子はサンプ中に集まる。周期的
に、またコンプレッサが停止する毎に、二塔式乾燥シス
テム1はドレン弁を開き、集められた流体及び微粒子が
二塔式乾燥システム1の中の圧力によりこのドレン弁を
介して大気中に強制的に排出される。
【0020】切換・パージ手段7を介して、分離手段2
は、初期濾過された未浄化の空気の流れを凝集エレメン
ト3及び4の各々に供給する。第1の凝集エレメント3
は第1の乾燥塔5に結合していて、これらをまとめて又
は個別に第1乾燥アセンブリと称することができる。第
2の凝集エレメント4は第2の乾燥塔6に結合してい
て、同じく第2乾燥アセンブリと称せられ得る。後によ
り詳しく説明するように、切換・パージ手段7を介し
て、第1凝集エレメント3及び第1乾燥塔5は、第2凝
集エレメント4及び第2乾燥塔6と交互に機能する。第
1凝集エレメント3は分離手段2から受け取った初期濾
過の行われた未浄化の空気流内の水分を更に除去する。
初期濾過の行われた流れはその後に第1乾燥塔5を通
り、残っている蒸気を含む水分はそこで乾燥剤に吸収さ
れる。同じく、第2凝集エレメント4は、分離手段2か
ら受け取った初期濾過の行われた未浄化の空気の流れに
含まれている水分を更に除去する。初期濾過の行われた
流れはその後に第2乾燥塔6を通り、残っている蒸気を
含む水分はそこで乾燥剤に吸収される。第1乾燥塔5か
ら流れる浄化され乾燥されている空気は、本明細書では
浄化済みの空気の第1の流れと称される。第2乾燥塔6
から流れる浄化され乾燥されている空気は、本明細書で
は浄化済みの空気の第2の流れと称される。浄化済みの
空気の第1及び第2の流れは切換・パージ手段7により
制御されて交互に流れる。
【0021】図4は、二塔式空気乾燥システムの切換・
パージ手段7の必須の細目を示している。切換・パージ
手段7は、弁本体70、第1及び第2弁棒71,72、
第1及び第2弁帽81,82、並びに弁棒制御手段90
(一部図示)を含む。弁本体70は、第1及び第2ピス
トンボア73,74、第1及び第2供給路75,76、
第1及び第2出口ポート77,78、並びに第1及び第
2パージポート79,80を画定している。供給路75
及び76の各々は未浄化の圧縮空気の供給源に結合して
いる。第1及び第2の弁帽81,82は、同心に配置さ
れ、第1及び第2のピストンボア73及び74の中にそ
れぞれ取り付けられている。第1及び第2の弁棒71及
び72と共に、弁帽81及び82をピストン弁手段の中
に含めることができる。
【0022】ピストンボア73及び74、供給路75及
び76、出口ポート77及び78、並びにパージポート
79及び80は構造的に次のように関連しあっている。
即ち、第1供給路75は第1ピストンボア73を介して
第1出口ポート77と連通することができ、第2供給路
76は第2ピストンボア74を介して第2出口ポート7
8と連通することができる。第1パージポート79は第
1ピストンボア73を介して第1出口ポート77と連通
することができ、第2パージポート80は第2ピストン
ボア74を介して第2出口ポート78と連通することが
できる。
【0023】更に図4を参照すると、切換・パージ手段
7の弁棒制御手段90は、第1及び第2のダイアフラム
ピストン部材91,92、第1及び第2の片寄せバネ9
3,94、第1及び第2の電磁弁(図示せず)、並びに
空気制御ユニット(図示せず)を含む。第1及び第2の
ダイアフラム部材91,92はそれぞれ第1及び第2の
弁棒71,72に付いている。第1及び第2の片寄せバ
ネ93,94は、後述するようにそれぞれ第1及び第2
の弁棒71,72を偏倚させる。第1及び第2の電磁弁
の排出弁及び供給弁(図示せず)を介して、空気制御ユ
ニットはチャンバ11及び12に圧力を供給したり該チ
ャンバから圧力を排出したりする。ダイアフラムピスト
ン部材91及び92はそれに応じて上下することにより
交互に第1及び第2の弁棒71,72を周期的に供給位
置とパージ位置との間を移動させる。ダイアフラム部材
91及び92、バネ93及び94、電磁弁及び空気制御
ユニットをピストン制御手段の中に包含させることがで
きる。
【0024】切換・パージ手段7の第1及び第2のバネ
93,94は、第1及び第2の弁棒71,72を偏倚さ
せる。ダイアフラムピストン部材91,92の各々は、
基部91a,92aと、そこから立ち上がってそれぞれ
の弁棒71,72に取着される対称的に狭くなる部分
(狭窄部分)91b,92bとを有する。各基部91
a,92aは、底面91c,92c及び環状頂面91
d,92dを有する。各弁帽81,82は、下側弁座と
しての上側面81b,82bと、環状の下側面81c,
82cとを有する環状部分81a,82aを有する。第
1片寄せバネ93は第1弁帽81の環状下側面81cと
第1ダイアフラムピストン部材91の基部91aの環状
上側面91dとの間で圧縮されている。同様に、第2片
寄せバネ94は第2弁帽82の環状下側面82cと第2
ダイアフラムピストン部材92の基部92aの環状上側
面92dとの間で圧縮されている。弁棒制御手段90の
空気制御ユニットがオフにされているときには、第1及
び第2の片寄せバネ93,94がそれぞれ第1及び第2
の弁棒71,72を供給位置に保持する。
【0025】従って、第1及び第2の弁棒71,72が
各々所定時間にわたって供給位置及びパージ位置を交互
に占めるのは切換・パージ手段7の空気制御ユニットを
通じてである。簡単に述べると、第1弁棒71が供給位
置を占めるときには、第2弁棒72はパージ位置を占
め、またその逆にもなる。特に、第1弁棒71が供給位
置を占めているとき、第1弁棒71は第1弁帽81の下
側弁座81bに着座している。第1出口ポート77と第
1パージポート79とが互いから隔絶されているとき、
第1供給路75及び第1出口ポート77は第1ピストン
ボア73を介して連通している。そのとき、第2弁棒7
2はパージ位置を占めていて、この位置で第2弁棒72
は弁本体70の上側弁座86に着座している。第2供給
路76と第2出口ポート78とが互いから隔絶されてい
るとき、第2出口ポート78と第2パージポート80と
は第2ピストンボア74を介して連通している。
【0026】逆に、第2弁棒72が供給位置を占めてい
るときには第1弁棒71はパージ位置を占めている。特
に、第1弁棒71がパージ位置を占めているとき、第1
弁棒71は弁本体70の上側弁座85に着座している。
第1供給路75と第1出口ポート77とが互いから隔絶
されているときには、第1出口ポート77と第1パージ
ポート79とが第1ピストンボア73を介して連通して
いる。このとき、第2弁棒72は供給位置を占め、この
位置で第2弁棒72は第2弁帽82の下側弁座82bに
着座している。第2出口ポート78と第2パージポート
80とが互いから隔絶されているとき、第2供給路76
と第2出口ポート78とは第2ピストンボア74を介し
て連通している。
【0027】切換・パージ手段7は、このようにして、
分離手段2から受け取った未浄化の空気の流れの方向を
制御する。未浄化の空気の流れを二塔式乾燥システム1
を通過するように向けることにより、切換・パージ手段
7は結局は逆止弁手段8を介して乾燥塔5及び6からの
浄化済みのガスの第1及び第2の流れを制御する。逆止
弁手段8を介して、第1の流れ又は第2の流れからの浄
化済みの空気は、出力率に相当する分が空気圧系統へ流
れ、パージ率に相当する分が二塔式乾燥システム1へ戻
って、前に溜まっていた水分をパージする。
【0028】図5,図6及び図7は二塔式空気乾燥シス
テム1の逆止弁手段8を詳しく示している。逆止弁手段
8は、逆止弁本体30とシャトル(shuttle)チョーク手
段40とを含む。逆止弁本体30は、第1乾燥塔5に結
合された第1チャネル31と、第2乾燥塔6に結合され
た第2チャネル32と、シャトル管33とを画定してお
り、このシャトル管は、第1チャネル31に結合された
第1端部35と、第2チャネル32に結合された第2端
部36とを有する。逆止弁本体30は、空気圧系統と連
通する始端部37と、シャトル管33と連通することの
できる終端部38とを有する出口通路34も画定してい
る。図7に示されているように、シャトルチョーク手段
40は、シャトル管33の第1,第2端部35及び36
の間を摺動するシャトルチョーク41と、封止手段とを
含む。この封止手段は、第1Oリング47と、第2Oリ
ング48とを含むことが好ましい。シャトルチョーク4
1は、該シャトルチョークを貫通するパージオリフィス
42を画定すると共に、第1端部43、第2端部44及
び支承手段を有する。該支承手段は、複数のリブ45を
含む。各リブ45は、シャトルチョーク41の外面に配
設されると共に、該シャトルチョーク41の軸心し長手
方向に整列されている。リブ41の各々は、シャトル管
33において対応するリブ案内部(図示せず)内を摺動
自在である。リブ45及びリブ案内部により、シャトル
チョーク41がシャトル管33の第1及び第2端部3
5,36の間を摺動するときにシャトル管33内のシャ
トルチョーク41の回転及び軸方向運動が制御される。
【0029】この逆止弁機構と二塔式乾燥システム1の
全体としての動作を説明するために図2〜図7を参照す
ると、二塔式乾燥システム1の動作には2つの動作局面
がある。切換・パージ手段7の空気制御ユニットは、結
局、その2動作局面間での二塔式乾燥システム1の循環
を自動的に制御する。第1局面では、弁棒71は供給位
置を占め、弁棒72はパージ位置を占める。所定時間に
わたって、空気制御ユニットは弁棒71及び72をピス
トンボア73及び74の中のそれぞれの位置に保つ。そ
の後第1及び第2の弁棒71,72はパージ位置及び供
給位置にそれぞれ切り換えられる。この第2局面におい
て、空気制御ユニットは同じく所定時間にわたって弁棒
71及び72をピストンボア73及び74の中のそれぞ
れの位置に保つ。空気制御ユニットはこのように弁棒7
1及び72を交互に供給位置及びパージ位置の間を前後
動させる。
【0030】図4は、第1の動作局面にある二塔式乾燥
システム1の動作を示している。第1弁棒71は供給位
置を占め、第2弁棒72はパージ位置を占めている。空
気制御ユニットは、図4に示されているようにチャンバ
11から第1電磁弁を介して圧力を排出し且つ同時にチ
ャンバ12へ第2電磁弁を介して圧力を供給することに
より、この第1の動作局面を達成する。第1弁棒71に
関して、チャンバ11の中に圧力が無いとバネ93の作
用によりダイアフラムピストン部材91及びこれに取着
している弁棒71が下方へ押される。弁棒71は、弁帽
81の下側弁座81bに着座することにより弁棒71を
供給位置に位置させる。第1下側弁座Oリング71aは
それらの間でシールとして作用する。弁棒71及び下側
弁座81bの間にシールがあるために、第1出口ポート
77及び第1パージポート79は互いから切り離され
る。第2弁棒72に関して、チャンバ12の中に圧力が
蓄積されると、その圧力がバネ94の作用に打ち勝って
ダイアフラムピストン部材91及びこれに取着している
弁棒71を上方へ押し上げる。弁棒72は弁本体70の
上側弁座86に着座することにより弁棒72をパージ位
置に位置させる。第2上側弁座Oリング72bはそれら
の間でシールとして作用する。弁棒72と上側弁座86
との間にシールがあるために、第2供給路76及び第2
出口ポート78は互いから切り離される。
【0031】この第1の動作局面にあるとき、分離手段
2から受け取られた未浄化空気の初期濾過された流れ
は、第1供給路75に流入し、第1ピストンボア73を
通り第1出口ポート77を通って第1凝集エレメント3
に至る。第1凝集エレメント3は、未浄化の空気の初期
濾過された流れの中に含まれている水分を更に取り除
く。初期濾過された流れは次に第1乾燥塔5を通過す
る。第1乾燥塔5から浄化済みの空気の流れが流れ出
す。初期濾過された流れの中に残っている蒸気と、他の
殆ど全ての水分とが取り除かれていて、浄化済み空気の
第1の流れは非常に低い露点温度を有する。第1乾燥塔
5から、第1の流れは図5の逆止弁手段8の第1チャネ
ル31に流入する。浄化済み空気の第1の流れは第1チ
ャネル31からシャトル管33に流入する。第1の流れ
の力により、シャトルチョーク41はシャトル管33の
中で左へ摺動し、第2Oリング48により強制的にシャ
トル管33の第2端部36を封止する。シャトルチョー
ク41は、このようにして逆止弁手段8の中で浄化済み
の空気の第1の流れの通路を作る。第1の流れの、出力
率に相当する部分は出口通路34を通って空気圧系統へ
流れる。同時に、第1の流れの、パージ率に相当する部
分はシャトルチョーク41のパージオリフィス42を介
して逆止弁手段8の第2チャネル32に流入する。第1
の流れのパージ率に相当する部分は第2チャネル32を
介して第2乾燥塔6に流入し、更に第2凝集エレメント
4に流入する。空気の露点温度が非常に低いので、第2
乾燥塔6と第2凝集エレメント4とに保持されていた蒸
気及びその他の水分は、これらを通過する浄化済み空気
の第1の流れのパージ率に相当する部分に再吸収され
る。この再び湿った空気は、第2凝集エレメント4から
第2出口ポート78を通り、第2ピストンボア74を通
り、第2パージポート80を経て大気中へ流出する。第
1及び第2弁棒71,72は、空気制御ユニットが所定
時間後に第2の動作局面に切り替わるまでは供給位置及
びパージ位置にそれぞれ留まる(即ち、第1の動作局面
が継続する)。
【0032】二塔式乾燥システム1の第2動作局面にお
ける動作は第1動作局面の動作を反映する。図示しない
が、第1弁棒71がパージ位置を占めているとき第2弁
棒72は供給位置を占めている。空気制御ユニットは、
チャンバ12から第2電磁弁を介して圧力を排出し、且
つ同時に第1電磁弁を介してチャンバ11に圧力を供給
することによって、この第2動作局面を達成する。第2
弁棒72に関して、チャンバ12の中に圧力がないの
で、バネ94の作用によりダイアフラムピストン部材9
2及びこれに取着している弁棒72は下方に押される。
弁棒72は、弁帽82の下側弁座82bに着座すること
により弁棒72を供給位置に位置させる。第2下側弁座
Oリング72aは、それらの間でシールとして作用す
る。弁棒72と下側弁座82bとの間にシールがあるた
めに、第2出口ポート78と第2パージポート80とは
互いから切り離される。第1弁棒71に関して、チャン
バ11の中に圧力が蓄積されると、その圧力がバネ93
の作用に打ち勝ってダイアフラムピストン部材91及び
これに取着している弁棒71を上方に押し上げる。弁棒
71は、弁本体70の上側弁座85に着座することによ
り弁棒71をパージ位置に位置させる。第1の上側弁座
Oリング71bは、それらの間でシールとして作用す
る。弁棒71と上側弁座85との間にシールがあるの
で、第1供給路75と第1出口ポート77とは互いから
切り離される。
【0033】この第2動作局面のとき、分離手段2から
受け取られた未浄化空気の初期濾過された流れは、第2
供給路76に流入し、第2ピストンボア74を通り、第
2出口ポート78を通って第2凝集エレメント4に至
る。第2凝集エレメント4は、未浄化空気の初期濾過さ
れた流れに含まれている水分を更に取り除く。この初期
濾過された流れは次に第2乾燥塔6を通る。第2乾燥塔
6から、浄化済みの空気の第2の流れが流れ出す。初期
濾過された流れの中に残っていた蒸気及びその他の殆ど
全ての水分が取り除かれていて、浄化済みの空気の第2
の流れは非常に低い露点温度を有する。第2乾燥塔6か
ら、第2の流れは図6の逆止弁手段8の第2チャネル3
2に流入する。浄化済み空気の第2の流れは第2チャネ
ル32からシャトル管33に流入する。第2の流れの力
により、シャトルチョーク41はシャトル管33の中で
右へ摺動し、第1Oリング47により強制的にシャトル
管33の第1端部35を封止する。シャトルチョーク4
1は、このようにして逆止弁手段8の中で浄化済みの空
気の第2の流れの通路を作る。第2の流れの、出力率に
相当する部分は出口通路34を通って空気圧系統へ流れ
る。同時に、第2の流れの、パージ率に相当する部分は
シャトルチョーク41のパージオリフィス42を介して
逆止弁手段8の第1チャネル31に流入する。第2の流
れのパージ率に相当する部分は第1チャネル31を介し
て第1乾燥塔5に流入し、更に第1凝集エレメント3に
流入する。空気の露点温度が非常に低いので、第1乾燥
塔5と第1凝集エレメント3とに保持されていた蒸気及
びその他の水分は、これらを通過する浄化済みの空気の
第2の流れのパージ率に相当する部分に再吸収される。
この再び湿った空気は、第1凝集エレメント3から第1
出口ポート77を通り、第1ピストンボア73を通り、
第1パージポート79を経て大気中へ流出する。第1及
び第2の弁棒71,72は、空気制御ユニットが所定時
間後に第1動作局面に切り替わるまではパージ位置及び
供給位置にそれぞれ留まる。
【0034】空気制御ユニットは、所定時間毎に第1及
び第2の電磁弁を自動的に交互に開閉するようにタイマ
ー素子を有する電子制御ユニットであるのが好ましい。
そのようにしてチャンバ11及び12に圧力が供給され
たり排出されたりして、弁棒71及び72は供給位置及
びパージ位置を交互に占める。
【0035】二塔式乾燥システム1の逆止弁手段8は、
出口通路34の中に位置するボール逆止装置39も有す
る。二塔式乾燥システム1が分離手段2のドレン弁を開
いたとき、二塔式乾燥システム1の中にある空気の圧力
は、分離手段2に溜まっている流体及び微粒子をドレン
弁を介して排出する。これによりボール逆止装置39は
強く出口通路34の終端部38に着座することにより、
既に空気圧系統に到達している清浄で乾いた空気が二塔
式乾燥システム1に流入して結局は大気中へ出て行くこ
とを防止する。ドレン弁が開いているとき、ボール逆止
装置39はこのようにして空気圧系統内の圧力を保つ。
二塔式乾燥システム1がドレン弁を閉じたとき、ボール
逆止装置39は浄化済みの空気が二塔式乾燥システム1
から出口通路34を介して空気圧系統へ流れることを許
容する。
【0036】二塔式乾燥システム1の切換・パージ手段
7に随意に2つのパージ排気消音器(図示せず)を備え
付けることができる。第1のパージ排気消音器を用いて
再び湿った空気の第1パージポート79からの排出に伴
う騒音を小さくすることができる。同じく、第2のパー
ジ排気消音器を用いて再び湿った空気の第2パージポー
ト80からの排出に伴う騒音を小さくすることができ
る。
【0037】二塔式空気乾燥システム1の上記動作から
明らかな1つの注目すべき点は、その中の切換・パージ
手段7の機能に関連している。切換・パージ手段7は、
二塔式乾燥システム1を通る未浄化空気の流れの方向を
直接制御するだけではなく、結局は逆止弁手段8を通る
浄化済み空気の第1及び第2の流れの方向をも決定す
る。従って、逆止弁手段8と切換・パージ手段7とをま
とめて、二塔式乾燥システム1を通る未浄化空気の流れ
と浄化済み空気の流れとの両方を制御するための手段と
称することができる。
【0038】注目すべき他の点は、二塔式乾燥システム
1の中の逆止弁手段8の動作に関連している。パージ率
は、逆止弁手段8のシャトルチョーク41のパージオリ
フィス42の大きさに対応している。この大きさは、そ
れぞれ、第1動作局面においては第2乾燥6及び第2凝
集エレメント4から、第2動作局面においては第1乾燥
5及び第1凝集エレメント3から、水分を交互に取り除
くためにパージオリフィス42を通過するように向けら
れる浄化済み空気の第1及び第2の流れの量を決定す
る。パージ率及び出力率はそれぞれ10%及び90%で
あるのが好ましい。
【0039】二塔式乾燥システム1はドレン弁のための
加熱素子も含んでいる。低温での運転中、サンプに集ま
った流体及びその他の微粒子の凍結を防ぐために、ドレ
ン弁は加熱される。これによりドレン弁の動きが悪くな
ることが防止される。ドレン弁の動作に伴う騒音を小さ
くするためのドレン排気消音器を二塔式乾燥システム1
に随意に設けることができる。
【0040】注目すべきもう一つの点は、二塔式乾燥シ
ステム1の種々の電子制御素子が配置されていることで
ある。それらを単一の囲いの中に収容するのが好まし
い。切換・パージ手段7の空気制御ユニット及び電子加
熱素子制御ユニットを、他の例えばドレン弁制御装置等
の電子素子と共に、この単一の囲いの中に収容すること
ができる。
【0041】本発明を実施するための現在好ましい実施
形態と第2実施形態とを詳しく説明したが、本発明が属
する当該分野の当業者は、請求項の範囲から逸脱せずに
本発明を実施する種々の代替方法を知るであろう。当業
者は、上記の説明は単に実例を示しているだけであって
本発明を如何なる意味においても限定するものでないこ
とも知るであろう。
【0042】従って、科学及び有益な技術の進歩を促す
ために、特許法により規定されている期間にわたって請
求項により包含される全ての主題についての排他的権利
を確保するものである。
【0043】尚、本発明は、請求項に記載した以外に
も、以下のような様々な態様で実施可能である。 1) 前記シャトルチョーク手段は、前記浄化済みガス
が前記シャトルチョークを前記シャトル管の前記第1端
部及び前記第2端部に対してそれぞれ強制するときに、
前記シャトルチョークを前記シャトル管の前記第1端部
及び前記第2端部に対して封止するための封止手段を含
む請求項2記載の逆止弁機構。 2) 前記封止手段は、(a) 前記第2乾燥アセンブ
リから流れ出る前記浄化済みガスが前記シャトル管の前
記第1端部に向かって前記シャトルチョークを強制的に
滑動させるときに、前記シャトル管の前記第1端部に対
して前記シャトルチョークを封止するため前記シャトル
チョークの前記第1端部に設けられた第1Oリングと、
(b) 前記第1乾燥アセンブリから流れ出る前記浄化
済みガスが前記シャトル管の前記第2端部に向かって前
記シャトルチョークを強制的に滑動させるときに、前記
シャトル管の前記第2端部に対して前記シャトルチョー
クを封止するため前記シャトルチョークの前記第2端部
に設けられた第2Oリングと、を含む上記1)項記載の
逆止弁機構。 3) 前記支承手段は複数のリブを含み、該リブの各々
が前記シャトル管にある対応のリブ案内部において滑動
自在で、前記シャトル管内の前記シャトルチョークの回
転及び軸方向運動を制御するように、各リブが、前記シ
ャトルチョークの外面上に配置されると共に該シャトル
チョークの軸心と長手方向に整列している請求項2又は
4記載の逆止弁機構。 4) 前記パージ率は約10パーセントである請求項1
又は4記載の逆止弁機構。
【図面の簡単な説明】
【図1】 米国特許第5,423,129号明細書に図解
されている従来技術の一塔型空気乾燥システムの横断面
図である。
【図2】 分離装置、切換・パージ装置、2つの乾燥ア
センブリ及び逆止弁機構を含む本発明に係る二塔式空気
乾燥システムの略側面図である。
【図3】 分離装置、切換・パージ装置、2つの乾燥ア
センブリ及び逆止弁機構を含む本発明に係る二塔式空気
乾燥システムの別の略側面図である。
【図4】 二塔式空気乾燥システムのための切換・パー
ジ装置の略横断面図であり、供給位置にある第1ピスト
ン弁装置(左側)とパージ位置にある第2ピストン弁装
置とを示している。
【図5】 二塔式空気乾燥システムのための逆止弁機構
の略横断面図であり、第1ピストン弁が供給位置を占め
第2ピストン弁がパージ位置を占めているときの該逆止
弁機構の作用を示している。
【図6】 該逆止弁機構の略横断面図であり、第2ピス
トン弁が供給位置を占め第1ピストン弁がパージ位置を
占めているときの該逆止弁機構の作用を示している。
【図7】 該逆止弁機構のシャトルチョーク装置の斜視
図であり、該装置により画定される支承面とパージオリ
フィスとを示している。
【符号の説明】
1…二塔式空気乾燥システム、2…分離手段、3,4…
凝集エレメント(乾燥アセンブリ)、5,6…乾燥塔
(乾燥アセンブリ)、8…逆止弁手段、30…逆止弁本
体、31…第1チャネル、32…第2チャネル、33…
シャトル管、34…出口通路、35…シャトル管の第1
端部、36…シャトル管の第2端部、37…始端部、3
8…終端部、39…ボール逆止装置、40…シャトルチ
ョーク手段、41…シャトルチョーク、42…パージオ
リフィス、43…シャトルチョーク手段の第1端部、4
4…シャトルチョーク手段の第2端部、45…リブ(支
承手段)、47…第1Oリング(封止手段)、48…第
2Oリング(封止手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・ブイ・カザキス アメリカ合衆国、サウス・キャロライナ 州、シンプソンビル、ホリークレスト・サ ークル 222

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの乾燥アセンブリを有する二塔式ガ
    ス乾燥システムのための逆止弁機構であって、該二塔式
    ガス乾燥システムは、未浄化加圧ガスの供給源から受け
    入れた該未浄化加圧ガスの流れを浄化すると共に乾燥
    し、浄化済みガスを、該浄化済みガスの再湿潤化により
    前に保持されていた水分を各乾燥アセンブリから交互に
    パージするため該浄化済みガスのパージ率で、空気圧系
    統へ供給するようになっている、逆止弁機構において、 (a) 第1乾燥アセンブリに接続された第1チャネル
    と、第2乾燥アセンブリに接続された第2チャネルと、
    前記第1チャネルに結合された第1端部及び前記第2チ
    ャネルに結合された第2端部を有するシャトル管と、前
    記空気圧系統に連通する始端部及び前記シャトル管に連
    通しうる終端部を有する出口通路とを画成する逆止弁本
    体と、 (b) 前記シャトル管の前記第1端部及び前記第2端
    部間を滑動自在であると共に、前記浄化済みガスのパー
    ジ率に相当する分が前記第1チャネル及び前記第2チャ
    ネルの間を流れるのを許容するように貫通するパージオ
    リフィスを画成するシャトルチョーク手段であって、 前記浄化済みガスが前記第1乾燥アセンブリから流れ出
    るときに、前記シャトルチョーク手段が前記シャトル管
    の前記第2端部に対して封止関係で滑動して、前記浄化
    済みガスが前記第1乾燥アセンブリから前記第1チャネ
    ル、前記出口通路を通り出力率に相当する分が前記空気
    圧系統へ、そして前記第2乾燥アセンブリをパージする
    ため前記パージ率に相当する分が前記パージオリフィ
    ス、前記第2チャネルを通って流れ、前記浄化済みガス
    が前記第2乾燥アセンブリから流れ出るときに、前記シ
    ャトルチョーク手段が前記シャトル管の前記第1端部に
    対して封止関係で滑動して、前記浄化済みガスが前記第
    2乾燥アセンブリから前記第2チャネル、前記出口通路
    を通り出力率に相当する分が前記空気圧系統へ、そして
    前記第1乾燥アセンブリをパージするため前記パージ率
    に相当する分が前記パージオリフィス、前記第1チャネ
    ルを通って流れるようになっている、前記シャトルチョ
    ーク手段と、 を備える二塔式ガス乾燥システム用の逆止弁機構。
  2. 【請求項2】 前記シャトルチョーク手段は、前記パー
    ジオリフィスを画成するシャトルチョークを含み、該シ
    ャトルチョークは、同シャトルチョークが前記シャトル
    管の前記第1端部及び前記第2端部間を滑動するときの
    前記シャトルチョークの回転及び軸方向運動を制御する
    ために支承手段と、第1端部と、第2端部とを有する請
    求項1記載の逆止弁機構。
  3. 【請求項3】 前記出口通路内にあるボール逆止装置を
    更に含み、前記ガス乾燥システムがその流体及び粒子の
    分離手段のドレン弁を開くときに、該ガス乾燥システム
    内に含まれたガスが前記ドレン弁から排出されて、前記
    分離手段に蓄積された流体及び粒状物質を該ガスと共に
    大気に運んで、前記ボール逆止装置を前記終端部に強く
    着座させることにより、前記空気圧系統にまで既に流れ
    た前記浄化済みガスが前記ガス乾燥システムに流入する
    のを防止すると共に前記空気圧系統内の圧力を維持する
    ようになっている請求項1記載の逆止弁機構。
  4. 【請求項4】 2つの乾燥アセンブリを有する二塔式ガ
    ス乾燥システムのための逆止弁機構であって、該二塔式
    ガス乾燥システムは、未浄化加圧ガスの供給源から受け
    入れた該未浄化加圧ガスの流れを浄化すると共に乾燥
    し、浄化済みガスを、出力率に相当する分を空気圧系統
    に分配し、前記二塔式ガス乾燥システムに前に蓄積され
    ていた水分を該二塔式ガス乾燥システムからパージする
    ためにパージ率に相当する分を前記二塔式ガス乾燥シス
    テムに戻すよう分配する目的で、各乾燥アセンブリから
    交互に前記逆止弁機構に供給する、該逆止弁機構におい
    て、 (a) 第1乾燥アセンブリに接続された第1チャネル
    と、第2乾燥アセンブリに接続された第2チャネルと、
    前記第1チャネルに結合された第1端部及び前記第2チ
    ャネルに結合された第2端部を有するシャトル管と、前
    記空気圧系統に連通する始端部及び前記シャトル管に連
    通しうる終端部を有すると共に、前記出力率に相当する
    分が通流する出口通路とを画成する逆止弁本体と、 (b) 前記シャトル管の前記第1端部及び前記第2端
    部間を滑動自在であるシャトルチョークであって、該シ
    ャトルチョークを貫通するパージオリフィスを画成する
    と共に、該シャトルチョークが前記シャトル管の前記第
    1端部及び前記第2端部間を滑動するときの該シャトル
    チョークの回転及び軸方向運動を制御するために支承手
    段と、第1端部と、第2端部とを有する前記シャトルチ
    ョークと、 (c) 前記第2乾燥アセンブリから流れ出る前記浄化
    済みガスが前記シャトル管の前記第1端部に向かって前
    記シャトルチョークを強制的に滑動させるときに、前記
    シャトル管の前記第1端部に対して前記シャトルチョー
    クを封止するため前記シャトルチョークの前記第1端部
    に設けられた第1Oリングと、 (d) 前記第1乾燥アセンブリから流れ出る前記浄化
    済みガスが前記シャトル管の前記第2端部に向かって前
    記シャトルチョークを強制的に滑動させるときに、前記
    シャトル管の前記第2端部に対して前記シャトルチョー
    クを封止するため前記シャトルチョークの前記第2端部
    に設けられた第2Oリングとを含み、 前記浄化済みガスが前記第1乾燥アセンブリから流れ出
    るときに、前記シャトルチョークが前記シャトル管の前
    記第2端部に対して封止関係で滑動して、前記浄化済み
    ガスが前記第1乾燥アセンブリから前記第1チャネル、
    前記出口通路を通り出力率に相当する分が前記空気圧系
    統へ、そして前記第2乾燥アセンブリをパージするため
    前記パージ率に相当する分が前記パージオリフィス、前
    記第2チャネルを通って流れ、前記浄化済みガスが前記
    第2乾燥アセンブリから流れ出るときに、前記シャトル
    チョークが前記シャトル管の前記第1端部に対して封止
    関係で滑動して、前記浄化済みガスが前記第2乾燥アセ
    ンブリから前記第2チャネル、前記出口通路を通り出力
    率に相当する分が前記空気圧系統へ、そして前記第1乾
    燥アセンブリをパージするため前記パージ率に相当する
    分が前記パージオリフィス、前記第1チャネルを通って
    流れるようになっている、二塔式ガス乾燥システム用の
    逆止弁機構。
  5. 【請求項5】 前記出口通路内にあるボール逆止装置を
    更に含み、前記ガス乾燥システムがその流体及び粒子分
    離手段のドレン弁を開くときに、該ガス乾燥システム内
    に含まれたガスが前記ドレン弁から排出されて、前記分
    離手段に蓄積された流体及び粒状物質を該ガスと共に大
    気に運んで、前記ボール逆止装置を前記終端部に強く着
    座させることにより、前記空気圧系統にまで既に流れた
    前記浄化済みガスが前記ガス乾燥システムに流入するの
    を防止すると共に前記空気圧系統内の圧力を維持するよ
    うになっている請求項4記載の逆止弁機構。
JP9023874A 1996-02-06 1997-02-06 二塔式ガス乾燥システム用の逆止弁機構 Pending JPH09206545A (ja)

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