專利名稱：熱交換器模塊及冷凍式壓縮空氣凈化器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于壓縮空氣干燥領域，特別是涉及一種熱交換器模塊及冷凍式壓縮空氣凈化器。
背景技術：
根據《GB/T13277一般用壓縮空氣質量等級》及《GB4830工業自動化儀表氣源壓力范圍和質量》，工業自動化儀表、氣動元件及噴漆等裝置用壓縮空氣質量等級為1，4，1級，已有的冷凍式壓縮空氣干燥機不能滿足這一要求，需在其后配上相應的凝聚式過濾器和吸附過濾器組成的凈化系統才能達到上述要求，這樣的配置將使初投資比單獨已有冷凍式壓縮空氣干燥機多30％，維護費和安裝面積也相應增加，壓力降至少增大0.5bar，使空壓機的能耗增加3.5％，相當已有冷凍式壓縮空氣干燥機的耗電量要增加一倍，已有冷凍式壓縮空氣干燥機多用管殼式雜流換熱方式或板翅式錯流換熱方式，從傳熱學理論分析和實驗證明這兩種換熱方式的熱側流體進口溫度與冷側流體的出口溫度的溫差較大，這樣造成已有冷凍干燥機進出口空氣溫差高達10～17℃，較低溫度的出口空氣所帶走不起冷凍干燥空氣作用的冷量大約占已有冷凍干燥機制冷量的50％，即其熱效率只有50％左右，通過在現場經標準樣氣校驗過的合格露點儀測得已有冷凍干燥機出口空氣的壓力露點多數達不到其說明書或標準規定的1.7～10℃，排出的冷凝水量遠低于按標準規定的進出口空氣露點、流量測算出的標準冷凝水量，在現場運行時，打開冷凍干燥機后精密過濾器下部的排水閥多數有水排出，說明這些冷凍干燥機出口空氣壓力露點不會低于出口空氣溫度，按標準規定進口溫度為35℃，減去最大的進出口空氣溫差17℃，其出口空氣壓力露點不低于18℃，達不到＜10℃的標準要求。
發明內容
為了簡化現有空氣凈化系統的結構，使凈化后的出口空氣壓力露點達到標準要求，本實用新型提供一種能全面去除壓縮空氣中的固體粒子、水和油的熱交換器模塊及冷凍式壓縮空氣凈化器。
為此，采用的技術方案如下熱交換器模塊的技術方案為所述模塊由立式全逆流預冷器、中間氣水分離器、立式全逆流滿液式蒸發器和分離精濾單元集成為一體；所述分離精濾單元由終端氣水分離器、濾塵層及濾油層組合而成；在所述模塊外包裹有保溫層。
冷凍式壓縮空氣凈化器的技術方案為它至少包括渦旋壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、毛細管、氣液分離器、熱氣旁通閥及至少一個熱交換器模塊；所述模塊由立式全逆流預冷器、中間氣水分離器、立式全逆流滿液式蒸發器和分離精濾單元集成為一體。所述分離精濾單元由終端氣水分離器、濾塵層及濾油層組合而成；在所述模塊外包裹有保溫層；所述渦旋壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、毛細管、氣液分離器、立式全逆流滿液式蒸發器、熱氣旁通閥按常規連接構成制冷系統。
為了進一步理解本實用新型，描述所述壓縮空氣凈化器的工藝流程如下工藝流程由壓縮空氣凈化工藝流程和制冷工藝流程組成。壓縮空氣凈化工藝流程為從空壓機或壓縮空氣管網來的熱濕空氣通過所述凈化器的空氣進口管及各模塊預冷器頂部的支管向下均勻流入預冷器的各個熱側流體換熱通道，受冷側流體換熱通道中向上流的低溫成品氣冷卻后流入中間氣水分離器分離排出占該模塊大部分的冷凝液成為中溫半干空氣，再經模塊左側通道向上流入滿液式蒸發器的上部左側入口均勻向下流入滿液式蒸發器的各個熱側流體換熱通道，受冷側流體換熱通道中向上流的液態低溫制冷劑冷卻后從滿液式蒸發器下部右側出口流出，中溫半干空氣變成含少量冷凝液的低溫空氣又再經終端氣水分離器、濾塵層和濾油層分離過濾成為達到壓縮空氣質量1，4，1級的低溫成品氣，然后流入預冷器下部左側入口均勻向上流入預冷器各個冷側流體換熱通道，受熱側流體通道中的熱濕空氣加熱后從預冷器右側的支管排入凈化器空氣出口管，這時低溫成品氣變為比凈化器空氣進口管中的熱濕空氣只低2～4℃的成品氣；制冷工藝流程為由制冷劑經渦旋壓縮機→冷凝器→干燥過濾器→毛細管→滿液式蒸發器→氣液分離器→渦旋壓縮機包括各部件間的連接管路構成制冷工藝流程主循環回路，跨接在渦旋壓縮機排氣管與氣液分離器進、出口管的熱氣旁通閥和連接管路作為制冷工藝流程主循環回路的負載調節支路，熱氣旁通閥確保所述冷凍式壓縮空氣凈化器當負載在0～100％范圍變化時能安全、穩定、可靠地運行。
下面，描述本實用新型的有益效果如下所述熱交換器模塊集成了預冷、二級氣水分離、蒸發換熱、除水、除塵、除油功能為一體，其預冷器和滿液式蒸發器都采用立式全逆流換熱方式，確保冷側流體由下向上流，熱側流體由上向下流，使熱側流體中被冷凝附在傳熱表面的高熱阻液膜在重力和流體摩擦力的拖動下更快地向下滑離傳熱表面，冷凝液膜以比較完整的狀態隨熱側流體進入各氣水分離器，這樣既保持高的傳熱效果，使進出口空氣的溫差只有2～4℃，熱效率達到80％，又極大地提高各氣水分離器、濾塵層和濾油層的分離效果，充分發揮在干冷條件下的除塵除油效率高的優勢。由于冷凍式壓縮空氣凈化器采用所述熱交換器模塊，使制冷系統大為簡化，除了前述模塊中的滿液式蒸發器，僅有渦旋壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、毛細管、氣液分離器和熱氣旁通閥等六個獨立部件，省去了已有冷凍式壓縮空氣干燥機需配置的膨脹閥、曲軸箱加熱器、電磁閥、視液鏡、油分離器、貯液器、過冷器、蒸發壓力調節閥、氣液混合器、吸氣干燥過濾器、高低壓保護裝置及回油系統等附件，大幅度降低所述凈化器的制造成本，減少故障發生與制冷劑泄漏的環節，提高運行的安全、穩定和可靠性。經所述凈化器處理后的壓縮空氣符合《GB/T13277》及《GB4830》規定的1，4，1級質量標準。
圖1為熱交換器模塊的結構示意圖。
圖2為冷凍式壓縮空氣凈化器的連接結構示意圖。
具體實施方式
參見圖1，熱交換器模塊是按通用模塊的理念進行設計，所述熱交換器模塊由立式全逆流預冷器1、中間氣水分離器2、立式全逆流滿液式蒸發器3和分離精濾單元4組成，分離精濾單元4由終端氣水分離器4a、濾塵層及濾油層合裝而成，模塊外包帶垂直中分面硬泡沫塑料保溫殼5。模塊的殼體以及內部的立式全逆流預冷器1和立式全逆流滿液式蒸發器3都用抗腐蝕的鋁焊成整體，為了獲得最佳的除濕和全逆流換熱效果，所述模塊采用立式結構，模塊的核心組件為分離精濾單元4，其中的終端氣水分離器4a由均氣板和相間排列的不銹鋼絲網與板網構成，濾塵層用凝聚性能優秀的濾材制成，濾油層用吸附性能優秀的濾材制成，在分離精濾單元4頂部的殼體上裝有可拆蓋板以便更換絲網和濾材或維護保養，分離精濾單元4與中間氣水分離器2的底板分別設有獨立的冷凝液排放管，管的上部進液口端面應比所連接底面高約10mm，以防冷凝液沉淀的污垢將進液口堵塞或隨冷凝液排出造成自動排污閥失效。
參見圖2所述的冷凍式壓縮空氣凈化器。冷凍式壓縮空氣凈化器由渦旋壓縮機7、冷凝器13、干燥過濾器12、毛細管11、氣液分離器9、熱氣旁通閥8及至少一個熱交換器模塊10組成。所述渦旋壓縮機7、冷凝器13、干燥過濾器12、毛細管11、氣液分離器9、熱交換器模塊10的立式全逆流滿液式蒸發器3、熱氣旁通閥8按常規連接構成制冷系統。壓縮空氣進氣管14與熱交換器模塊10的進氣口連接，壓縮空氣出氣管15與熱交換器模塊10的出氣口連接。冷凝器13是風冷式，其迎風面前方裝有濾塵簾。氣液分離器9是制冷系統為防止壓縮機發生液擊、保證回油順暢和停機時貯存液態制冷劑必備的附件；跨接在渦旋壓縮機7的排氣管和氣液分離器9的進、出口管的熱氣旁通閥8構成制冷系統在負載波動時確保安全穩定運行的自動調節裝置，同時熱氣旁通閥8為氣液分離器9及其出口管中回流液態制冷劑的氣化與回油提供必需的熱的氣態制冷劑。
在圖2所述的冷凍式壓縮空氣凈化器中，熱交換器模塊10的數量可以根據冷凍式壓縮空氣凈化器的規格靈活確定。
權利要求1.熱交換器模塊，其特征在于由立式全逆流預冷器、中間氣水分離器、立式全逆流滿液式蒸發器和分離精濾單元集成為一體；所述分離精濾單元由終端氣水分離器、濾塵層及濾油層組合而成；在所述模塊外包裹有保溫層。
2.冷凍式壓縮空氣凈化器，至少包括渦旋壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、毛細管、氣液分離器、熱氣旁通閥，其特征在于它還具有至少一個熱交換器模塊，所述熱交換器模塊由立式全逆流預冷器、中間氣水分離器、立式全逆流滿液式蒸發器和分離精濾單元集成為一體，所述分離精濾單元由終端氣水分離器、濾塵層及濾油層組合而成；在所述模塊外包裹有保溫層；所述渦旋壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、毛細管、氣液分離器、立式全逆流滿液式蒸發器、熱氣旁通閥按常規連接構成制冷系統。
專利摘要本實用新型提供了一種熱交換器模塊及冷凍式壓縮空氣凈化器。所述熱交換器模塊由立式全逆流預冷器、中間氣水分離器、立式全逆流滿液式蒸發器和分離精濾單元集成為一體。所述冷凍式壓縮空氣凈化器由渦旋壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、毛細管、氣液分離器、熱氣旁通閥及熱交換器模塊組成；渦旋壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、毛細管、氣液分離器、熱交換器模塊中的立式全逆流滿液式蒸發器、熱氣旁通閥按常規連接構成制冷系統。由于熱交換器模塊集成多種功能，能全面去除固體粒子、水和油，簡化所述凈化器的制冷系統，使所述凈化器結構簡單緊湊，運行安全、穩定、可靠，完全達到國家標準規定的出口空氣壓力露點、壓降小，設備投資與運行維修費用低。
文檔編號B01D53/26GK2879088SQ20052009929
公開日2007年3月14日 申請日期2005年12月8日 優先權日2005年12月8日
發明者蔣其昂, 胡其才, 毛國平 申請人:十堰邦本科工貿有限公司