用于冷却和干燥空气的装置的制作方法

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于冷却和干燥空气的、尤其是用于压缩空气设备的装置。


背景技术：

2.例如由us7343755b2已知这种类型的装置。这种装置基本上由空气/空气-热交换器以及制冷剂/空气-热交换器和集成于所述两个热交换器之间的冷凝物分离器组成。
3.为了干燥热的且湿的空气、尤其是压缩空气，将例如从压缩机中导出的空气导入到空气/空气-热交换器中并且在那里通过从冷凝物分离器导入到空气/空气-热交换器中的冷的且干燥的空气将其预冷却。在此，这种预冷却可以用单逆流或曲折逆流原理实现。
4.随后将空气通过封闭的通道从空气/空气-热交换器导入到空气/制冷剂-热交换器中并且在那里借助在逆流或曲折逆流中流动的制冷剂将其冷却至露点。
5.在此，然后开始将包含在空气中的湿气冷凝。通过将空气进一步冷却至更低的温度，冷凝的湿气的量提高，从而在从空气/制冷剂-热交换器至冷凝物分离器的过渡部分上存在由气态空气和包含在其中的或多或少细的液态冷凝物液滴组成的混合物。
6.所述混合物然后流入到冷凝物分离器中，在该冷凝物分离器中将这些液滴从空气流中去除。为此，对于较大的液滴，重力足够。对于更细的液滴来说，液滴与壁面如冷凝物分离器的内壁或者折流板的接触是必要的。在那里，它们首先保持粘附并且然后由重力引起地向下通过冷凝物分离器中的冷凝物出口流出。
7.这样的装置本身在实践中已被证明。由现有技术已知的装置的缺点是，为了充分干燥空气，将潮湿的空气流始终以高速引导通过冷凝物分离器并且由此分离出的湿气的一部分被空气流一起带走。


技术实现要素：

8.本发明的任务是，提供一种用于冷却并且干燥空气的装置，该装置消除了上述缺点。
9.所述任务通过具有权利要求1的特征的一种用于冷却和干燥空气的、尤其是压缩空气设备的装置来解决。
10.根据本发明的装置具有带有空气入口和空气出口的空气/空气-热交换器、带有制冷剂入口和制冷剂出口的制冷剂/空气-热交换器、布置在空气/空气-热交换器与制冷剂/空气-热交换器之间的冷凝物分离器。
11.冷凝物分离器具有带有冷凝物出口的分离室。在所述分离室中布置有倾斜于空气的主穿流方向定向的用于分离冷凝物的至少一个薄层体(lamelle)。
12.现在，利用这种装置能够实现将待冷却和待干燥的空气以缓慢的流动速度引导穿过冷凝物分离器，因为通过布置在分离室中的至少一个薄层体阻止直接穿流(也就是说气流没有方向改变地)通过薄层体，并且因此使足够大部分的湿气在薄层体上分离。
13.在薄层体上冷凝的水可以从该薄层体向下朝向冷凝物出口沿薄层体并且沿分离室的壁排出。
14.本发明的有利的实施变型方案是从属权利要求的主题。
15.根据一个有利的实施变型方案，所述至少一个薄层体保持在冷凝物分离器的壳体的彼此相对置的侧壁上。
16.由此能够以简单的方式实现冷凝物通过薄层体沿冷凝物分离器的侧壁流出。
17.根据一个实施变型方案，所述至少一个薄层体具有多个穿流开口。
18.在此，根据一个优选的进一步改进方案，所述穿流开口引入到薄层体的通过凸轮背部相互连接的薄层体侧壁(lamellenflanken)中。
19.根据一个优选的实施变型方案，所述至少一个薄层体的薄层体侧壁基本上垂直于冷凝物分离器的壳体的侧壁的平面定向。
20.由此防止空气流在没有方向改变的情况下直接穿流薄层体。
21.根据另一个优选的实施变型方案，所述至少一个薄层体相对于壳体的相对置的侧壁彼此成20
°
至80
°
的角度定向。
22.这也能够实现使经冷凝的湿气远离薄层体朝向壳体的侧壁可靠地、快速地流出。
23.根据另一个优选的实施变型方案，为了固定所述至少一个薄层体，在壳体的相对置的侧壁上成形有伸出到分离室中的接片。
24.这能够实现在装配时将薄层体简单地推入到分离室中。
25.特别优选地，在分离室中布置有两个薄层体。
26.根据本发明的一个实施变型方案，在冷凝物分离器的冷凝物出口的区域中布置有冷凝物收集器。
27.根据一个实施变型方案，所述冷凝物收集器固定、尤其是材料锁合地固定、尤其是钎焊或熔焊在冷凝物分离器的壳体外壁上。
28.根据一个替代的实施变型方案，所述冷凝物收集器集成地构造、尤其是铸造在冷凝物分离器的具有冷凝物出口的壳体壁中。
29.所述空气/空气-热交换器、制冷剂/空气-热交换器和冷凝物分离器优选由铝制成。由此，根据本发明的装置相对于例如不锈钢热交换器明显更轻。
附图说明
30.下面借助附图详细说明优选的实施例。
31.在附图中：
32.图1和图2示出根据本发明的装置的第一实施变型方案的示意性等轴的示图，
33.图3示出在图1和图2中所示的装置的等轴分解示图，
34.图4示出该装置的冷凝物分离器的剖面图，
35.图5和图6示出热交换器的框架的俯视图，该热交换器具有放入其中的湍流器，
36.图7示出在图3中所示的冷凝物分离器的等轴示图，该冷凝物分离器具有布置在其中的薄层体，
37.图8示出冷凝物分离器的另一个等轴示图，
38.图9示出布置在冷凝物分离器中的薄层体的一个实施变型方案的等轴示图，
39.图10至图12示出根据本发明的装置的一个实施变型方案的对应于图1至图3的示图，
40.图13示出冷凝物分离器的一个替代的实施变型方案的对应于图4的剖面图，该冷凝物分离器具有集成的冷凝物收集器，以及
41.图14至图18示出空气/空气-热交换器和空气/制冷剂-热交换器的不同的堆叠层的俯视图。
具体实施方式
42.在下面的附图说明中，术语如上、下、左、右、前和后等仅针对空气/空气-热交换器、制冷剂/空气-堆叠盘-热交换器、冷凝物分离器、薄层体、分离室以及类似物在相应的图中所选的示例性的描绘和位置。这些术语应不受限地理解，即通过不同的工作位置或镜像对称的设计或类似方式可以改变这些关系。
43.在图1至图3以及图10至图12中用附图标记1总体上表示在此构造成冷冻式干燥机的、用于冷却并且干燥空气的、尤其是用于压缩空气设备的装置。
44.在两个实施变型方案中，所述冷冻式干燥机基本上由具有空气入口21和空气出口22的空气/空气-热交换器2、具有制冷剂入口31和制冷剂出口32的制冷剂/空气-热交换器3以及布置在空气/空气-热交换器2与制冷剂/空气-热交换器3之间的冷凝物分离器4组成。
45.在图1至图6中所示的实施变型方案中，空气/空气-热交换器2和制冷剂/空气-热交换器3都由多个彼此堆叠的盘7组成，这些盘在空气/空气-热交换器2的情况下用于优选以逆流的方式输送两个空气流，并且在制冷剂/空气-热交换器3的情况下用于优选同样以逆流方法一方面制冷剂的穿流并且另一方面空气流的穿流。
46.该装置的原理上的工作方式对应于在说明书引言中借助现有技术所描述的工作方式，其中将例如来自压缩机的热的且潮湿的空气、尤其是压缩空气经由空气入口21引导到空气/空气-热交换器2中并且在那里通过来自冷凝物分离器4的冷的、干燥的空气将其预冷却。
47.在此，根据空气/空气-热交换器2的各个盘7的构型，以单逆流或曲折逆流原理进行预冷却。
48.随后，被预冷却的空气穿过在冷凝物分离器4的端侧的壳体壁45中的管状的空气穿通部10，如其示例性地在图4和图13中示出的那样。
49.被预冷却的空气从冷凝物分离器4中的所述空气穿通部10直接到达制冷剂/空气-热交换器3中。
50.在制冷剂/空气-热交换器3中，将空气同样优选以逆流原理引导在引导穿过制冷剂/空气-热交换器3的制冷剂旁边并且由此将空气进一步冷却。
51.随后将冷的、潮湿的空气经由在图6中所示的空气进口11引导到冷凝物分离器4的分离室47中。
52.冷凝物分离器4的分离室47中布置有至少一个与空气的主穿流方向s成角度地定向的薄层体6以用于分离冷凝物。
53.在根据图4、7、8和13的在此所示的实施变型方案中，两个这样的薄层体6布置在分离室47中。在此，所述两个薄层体6以预先确定的距离彼此平行地布置在分离室47中。
54.冷的潮湿的空气在分离室47中朝向从分离室47中引导出来的、在图6中所示的空气出口12被引导通过薄层体6。
55.在冷的潮湿的空气穿流通过分离室47时，湿气在一个薄层体6或多个薄层体6上以及在分离室47的内壁上冷凝。然后，经分离的冷凝物沿一个或多个薄层体6并且沿侧壁42、43由重力引起地朝向冷凝物收集器5流动。
56.冷却的、干燥的空气然后从分离室47通过空气出口12进一步流动到空气/空气-热交换器2中，在那里冷却的干燥的空气然后通过与潮湿的热的空气的逆流被再次加热并且通过空气出口22又被输送至压缩机或压缩空气网。
57.如在图4、7、8和13中所示，薄层体6保持在冷凝物分离器4的壳体41的相对置的侧壁42、43上。为此，优选在壳体41的相对置的侧壁42、43上成形有伸出到分离室47中的接片46，以用于固定薄层体6。
58.在图9中详细示出这种薄层体6的一个实施变型方案。
59.如在该图中可以很好地看出，薄层体6具有多个通过凸轮背部62相互连接的薄层体侧壁61。在所述薄层体侧壁61中构造有多个穿流开口63。
60.如此外在图7和图8中所示，薄层体6这样装入到冷凝物分离器4的分离室47中，使得薄层体6的薄层体侧壁61基本上垂直于冷凝物分离器4的壳体41的侧壁42、43的平面定向。
61.这意味着，从空气入口11流入到分离室47中的冷的潮湿的空气在其沿主穿流方向s的路径上撞击到薄层体6的凸轮背部62上，并且为了继续流动通过薄层体6穿过穿流开口63必须垂直于主穿流方向s向上或向下继续流动，以便穿过穿流开口63到达薄层体6的薄层体侧壁61中。
62.由此有条件地，空气的平均流动速度相对于由在说明书引言中提到的文献所提到的冷冻式干燥机的流动速度明显降低并且优选处于低于1.5m/s的范围中。
63.这种缓慢的穿流速度的正面效果在于，经分离的冷凝物通过该空气流动不会被气流一起带走和因此导致空气的重新湿气积聚。
64.为了有利于在薄层体6上冷凝的冷凝物排出，薄层体6相对于壳体41的相对置的侧端部42、43优选以20
°
至80
°
的角度α彼此定向。在这里所示的实施变型方案中，调节角α大约为45
°
。
65.根据图1至图6的实施变型方案与图10至图18所示的冷冻式干燥机1的实施变型方案的区别一方面在于空气/空气-热交换器2和制冷剂/空气-热交换器3的所使用的盘并且第二方面在于冷凝物收集器5的布置方式。
66.在借助附图3、图7和图8所示的第一实施变型方案中，冷凝物收集器5固定、尤其是材料锁合地固定、优选钎焊或熔焊在冷凝物分离器4的端侧的壳体壁44的壳体外壁上，而在附图10至图13所示的第二实施变型方案中，冷凝物收集器5集成地构造在冷凝物分离器4的具有冷凝物出口48的壳体壁44中。
67.在这里，冷凝物收集器5尤其是在制造冷凝物分离器4的壳体41时一起铸造。
68.在图1至图3、图7和图8所示的实施变型方案中，通过冷凝物分离器4的冷凝物出口48将冷凝物从分离室47导入到冷凝物收集器5中。
69.在图10至图13所示的实施变型方案中，冷凝物收集器5形成分离室47的底部区域。
在此，在冷凝物收集器5的下端部处，冷凝物出口48构造成开口，以便排出所收集的冷凝物。
70.冷冻式干燥机1的两个实施变型方案的共同点是，空气/空气-热交换器2、制冷剂/空气-热交换器3和冷凝物分离器4优选由铝制成。
71.在图1至图6所示的冷冻式干燥机1的实施变型方案中，空气/空气-热交换器2以及制冷剂/空气-热交换器3由多个彼此堆叠的盘7组成，所述盘具有框架71、置入到框架71中的湍流器8和设置在湍流器8和盘底部74中的穿通部72、73。
72.为了控制引导穿过空气/空气-热交换器2的空气流中的哪一个空气流应该穿流相应的盘7，设置有密封环9，所述密封环置入盘底部74的下侧与设置在湍流器8中的开口的上侧之间并且这样将通过相应的开口72或73流入的空气穿过相应的盘7直接引导到布置在其上或布置在其下的盘7中。
73.在图10至图18中所示的实施变型方案中，所述盘7由框架13、15、16和分离隔板14、17代替。
74.如在图14至图18中所示，框架13、15和16中的每个框架都构成多个室。分离板14、17布置在相应的框架13、15、16的上方和下方。
75.框架13、15、16和分离板14、17的布置结构也用于控制空气/空气-热交换器2中的所述两个空气流的穿流或者控制制冷剂/空气-热交换器3中的制冷剂和空气的穿流。
76.框架13、15、16中的每个框架基本上具有穿流室131、151、161，优选地湍流器8置入到所述穿流室中。
77.如在图12中所示，在空气/空气-热交换器2中，相同的框架13可以始终在所有层中使用。在此，框架13这样成形，使得穿流室131在对角线相对置的端部上扩宽为使得空气通道18通入到穿流室131中。
78.框架13还形成封闭的室132，使得通到该室132中的空气通道18穿过框架13被引导至位于其上或位于其下的框架13，而不能到达穿流室131的区域中。
79.框架13以及框架15和16还具有泄露室133、153、163，以便能够通过泄漏通道排出可能出现的泄漏。
80.在空气/空气-热交换器2中所使用的分离板14在其角部的区域中具有在分离板14的板141中的空气穿通部142。分离板14也具有泄露穿通部143，所述泄露穿通部分别布置在框架13、15、16的泄露穿通部133、153、163的上方或下方。
81.在制冷剂/空气-热交换器3中使用两个不同地构造的框架15、16。这些框架15、16的主要区别在于，在第一框架15中制冷剂通道通入到封闭的室152中并且因此制冷剂不能到达该框架15的穿流室151中。
82.在框架15中，所述穿流室151相应地被空气穿流，所述穿流室通过空气穿通部172设置在布置在其上方或布置在其下方的分离板17中，如在图18中所示的那样。
83.在图17中所示的另一个框架16构造成，使得制冷剂通道19通入到框架16的穿流室161中并且因此制冷剂穿流框架16，而在框架16中空气穿通部172被封闭的室162框围，使得空气仅竖直地被输送穿过框架16，而不能到达穿流室161中。
84.附图标记列表
[0085]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
冷冻式干燥机
[0086]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空气/空气-热交换器
[0087]
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空气进口
[0088]
22
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空气出口
[0089]
23
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
盖板
[0090]
24
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
底板
[0091]
25
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
堆叠部
[0092]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
制冷剂/空气-热交换器
[0093]
31
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
制冷剂入口
[0094]
32
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
制冷剂出口
[0095]
33
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
盖
[0096]
34
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
底部
[0097]
35
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
堆叠部
[0098]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
冷凝物分离器
[0099]
41
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体
[0100]
42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
侧壁
[0101]
43
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
侧壁
[0102]
44
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体壁
[0103]
45
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体壁
[0104]
46
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接片
[0105]
47
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
分离室
[0106]
48
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
冷凝物出口
[0107]
49
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
穿通部
[0108]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
冷凝物收集器
[0109]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
薄层体
[0110]
61
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
薄层体侧壁
[0111]
62
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
凸轮
[0112]
63
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
穿流开口
[0113]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
盘
[0114]
71
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
框架
[0115]
72
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
穿通部
[0116]
73
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
穿通部
[0117]
74
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
盘底部
[0118]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
湍流器
[0119]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
密封环
[0120]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空气穿通部
[0121]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空气进口
[0122]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空气出口
[0123]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
框架
[0124]
131
ꢀꢀꢀꢀꢀ
穿流室
[0125]
132
ꢀꢀꢀꢀꢀ
室
[0126]
133
ꢀꢀꢀꢀꢀ
泄露室
[0127]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
分离板
[0128]
141
ꢀꢀꢀꢀꢀ
板
[0129]
142
ꢀꢀꢀꢀꢀ
空气穿通部
[0130]
143
ꢀꢀꢀꢀꢀ
泄露穿通部
[0131]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
框架
[0132]
151
ꢀꢀꢀꢀꢀ
穿流室
[0133]
152
ꢀꢀꢀꢀꢀ
室
[0134]
153
ꢀꢀꢀꢀꢀ
泄露室
[0135]
16
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
框架
[0136]
161
ꢀꢀꢀꢀꢀ
穿流室
[0137]
162
ꢀꢀꢀꢀꢀ
室
[0138]
163
ꢀꢀꢀꢀꢀ
泄露室
[0139]
17
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
分离板
[0140]
171
ꢀꢀꢀꢀꢀ
板
[0141]
172
ꢀꢀꢀꢀꢀ
空气穿通部
[0142]
173
ꢀꢀꢀꢀꢀ
制冷剂穿通部
[0143]
174
ꢀꢀꢀꢀꢀ
泄露穿通部
[0144]
18
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空气通道
[0145]
19
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
制冷剂通道
[0146]sꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
主穿流方向
[0147]
α
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
角度

技术特征：
1.用于冷却和干燥空气的、尤其是用于压缩空气设备的装置，所述装置具有：——带有空气进口(21)和空气出口(22)的空气/空气-热交换器(2)，——带有制冷剂入口(31)和制冷剂出口(32)的制冷剂/空气-热交换器(3)，——布置在所述空气/空气-热交换器(2)与所述制冷剂/空气-热交换器(3)之间的冷凝物分离器(4)，——其中，该冷凝物分离器(4)具有带有冷凝物出口(48)的分离室(47)，其特征在于，——在该分离室(47)中布置有倾斜于空气的主穿流方向(s)定向的用于分离冷凝物的至少一个薄层体(6)。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个薄层体(6)保持在所述冷凝物分离器(4)的壳体(41)的彼此相对置的侧壁(42、43)上。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述至少一个薄层体(6)具有多个穿流开口(63)。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述穿流开口(63)引入到所述薄层体(6)的通过凸轮背部(62)相互连接的薄层体侧壁(61)中。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述至少一个薄层体(6)的薄层体侧壁(61)基本上垂直于冷凝物分离器(4)的壳体(41)的侧壁(42、43)的平面定向。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个薄层体(6)相对于所述壳体(41)的相对置的侧壁(42、43)彼此成20
°
至80
°
的角度(α)定向。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述壳体(41)的相对置的侧壁(42、43)上成形有伸出到所述分离室(47)中的接片(46)以用于固定所述至少一个薄层体(6)。8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述分离室(47)中布置有两个薄层体(6)。9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述冷凝物分离器(4)的冷凝物出口(48)的区域中布置有冷凝物收集器(5)。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述冷凝物收集器(5)固定、尤其是材料锁合地固定、尤其是钎焊或熔焊在冷凝物分离器(4)的壳体外壁上。11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述冷凝物收集器(5)集成地构造、尤其是铸造在冷凝物分离器(4)的具有冷凝物出口(48)的壳体壁(44)中。12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述空气/空气-热交换器(2)、所述制冷剂/空气-热交换器(3)和所述冷凝物分离器(4)由铝制成。

技术总结
本发明涉及一种用于冷却和干燥空气的、尤其是用于压缩空气设备的装置，该装置具有：带有空气进口(21)和空气出口(22)的空气/空气-热交换器(2)；带有制冷剂入口(31)和制冷剂出口(32)的制冷剂/空气-热交换器(3)；布置在空气/空气-热交换器(2)与制冷剂/空气-热交换器(3)之间的冷凝物分离器(4)，该冷凝物分离器(4)具有带有冷凝物出口(48)的分离室(47)，在该分离室(47)中布置有倾斜于空气的主穿流方向(S)定向的用于分离冷凝物的至少一个薄层体(6)。(6)。(6)。


技术研发人员：孙守荣 T
受保护的技术使用者：爱克奇换热技术（太仓）有限公司
技术研发日：2022.02.10
技术公布日：2023/8/24