專利名稱：一體式預冷蒸發器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械制造領域，是一種將預冷器、蒸發器裝置集于一體的預冷蒸發器。
背景技術：
隨著科學技術的進步和工業現代化的發展，特別是高技術產業的興起，壓縮空氣 (氣體)的污染及其凈化技術引起了各國用氣部門和制造商的重視。具有除油、除水、除塵、 除氣味的各種凈化裝置不斷被開發，市場需求與日俱增。壓縮空氣凈化技術的發展不僅為新興的高技術產業和傳統工業改造提供潔凈、可靠的氣源，而且自身也從高新技術的發展中受益匪淺。壓縮空氣冷凍干燥機(以下簡稱冷干機)就是將含水蒸氣、油污等雜質的壓縮空氣降低到其露點溫度以下，就使得其中的水蒸氣凝結成液態水滴，通過隨后的氣液分離器進行分離，以除去水分同時除去空氣(氣體)中的其他雜質而潔凈空氣的方法。冷干機蒸發器作為冷干機中的重要部件，壓縮空氣在蒸發器中被強制冷卻，其中大部分水蒸氣冷卻而凝結成液態水排出機外，從而使壓縮空氣得到干燥，因此蒸發器的換熱性能等一系列因素直接關系到最終出口空氣的品質(含水量、含塵量、含油量等)和后續過濾設備的除濕、除雜負荷，而這些影響冷干效果和效率的問題直接關系到冷干機的整體性能指標和經濟性，同時冷干機預冷卻器作為承擔回收被蒸發器冷卻后壓縮空氣所攜帶的冷量，降低蒸發器的熱負荷，提高綜合能源利用效率也是相當重要的。目前，大部分冷干機的蒸發器都是和預冷卻器分體式的，這不但增加了中間的管道連接和安裝難度，而且使冷干機整體結構不緊湊，同時，還會使得壓縮空氣經過預冷以后的水分不能有效地分離，進而增加了蒸發器的氣水分離負荷、露點溫度被動上升等隱患，因此，研究新型的冷干機系統及其換熱設備以便更加徹底的進行熱交換從而除去空氣中附帶水蒸氣、穩定和降低壓縮空氣露點的方法和裝置就顯得非常必要。
實用新型內容本實用新型的目的就是提供一種一體式預冷蒸發器，將預冷器、蒸發器裝置集于一體，解決上述問題。本實用新型解決問題所采取的技術方案是一體式預冷蒸發器，它為套管式集成式結構，包括蒸發器和預冷器，蒸發器套裝在預冷器內，兩者成為一個整體；預冷器在其殼體上設有壓縮空氣進出口和排水口，蒸發器在其殼體設有壓縮空氣出口和排水口，在其殼體端板設有壓縮空氣進口 ；預冷器的殼體和連接在殼體上的兩端板與裝入兩端板孔內的熱交換管構成預冷單元，對進入熱交換管內的壓縮空氣進行預先冷卻；蒸發器的殼體和連接在殼體上的兩端板與盤管式蒸發器構成蒸發單元，對預冷的壓縮空氣進行冷凍干燥；所述的預冷單元管程內通未冷凍干燥的壓縮空氣，預冷單元的殼程內通來自蒸發器冷凍干燥以后的壓縮空氣。所述蒸發器殼體內還設置有金屬絲網輔助氣水分離過濾裝置，位于蒸發器排水管過渡內絲接口上部。所述預冷器內的熱交換管呈環形分布在預冷單元的預冷器殼體內，蒸發單元的蒸發器殼體外。本實用新型的工作原理一體式預冷蒸發器為四合一集成式冷干機預冷蒸發器， 在預冷單元、蒸發單元間形成壓縮空氣循環回路。壓縮空氣冷凍干燥循環回路為飽和的壓縮空氣通過壓縮空氣進口管，首先進入預冷單元與蒸發器出來的冷空氣換熱進行預冷，同時實現了部分水氣分離，分離后的部分水由排水管排出機外，這就減少了進入蒸發單元中壓縮空氣的含水量，部分降低了其露點溫度，經過部分水氣分離后的壓縮空氣再進入到蒸發單元內，在蒸發單元由冷媒進一步冷卻到設定的露點溫度以下，當空氣冷卻設定的露點溫度以下后，空氣的水蒸氣就會凝結為夾帶著塵和油的液滴，在蒸發單元下部蒸發器部位排水管過渡內絲接口上部，有起到強化氣水分離作用的金屬絲網，當冷干后的空氣通過金屬絲網時，能夠更加徹底的將凝結出的小液滴濾掉，并過濾掉部分雜質和油滴，起到過濾的作用，由蒸發器部位排水管接口排入自動排水器從而將其排出機外。干燥的、溫度較低的壓縮空氣進入預冷器殼體與蒸發器殼體構成通道，經折流板、熱交換管換熱后溫度有所上升， 再排出冷干機外，升溫后的壓縮空氣還可以避免機外的壓縮空氣管道結露，這樣就完成了壓縮空氣冷凍干燥的循環。本實用新型將預冷卻器和蒸發器一起集中到一個殼體內，使空氣直接在一個裝置中完成預冷和蒸發兩個過程，該預冷蒸發一體式裝置的預冷單元和蒸發單元均能有效的進行空氣與空氣和空氣與冷媒之間的熱交換，而且蒸發單元內金屬絲網的安放保證了液滴更加充分徹底的濾掉，從而更加保證了冷干效果和較適中的最終排氣溫度，另外兩個排水管道保證了預冷部分和蒸發部分的氣水分離效果。所述的一體式的預冷蒸發器裝置可以使整機結構緊湊，管路連接更加簡單，節省機體空間和降低成本，既經濟又節能，同時還消除了蒸發器本身管殼外的保溫層和排除了蒸發器管殼由于本身保溫層不夠嚴密所產生的結露係急ο
圖1為本實用新型一體式預冷蒸發器使用在預冷蒸發一體式壓縮空氣冷凍干燥機中系統圖。圖2為本實用新型一體式預冷蒸發器的主視圖。圖3為本實用新型一體式預冷蒸發器的截面視圖。1- 一體式預冷蒸發器、2-冷凝器、3-制冷壓縮機、4-干燥過濾器、5-氣液分離器、 6-節流裝置、7-高低壓保護裝置、8-空氣進口管、9-預冷器殼體、10-空氣出口管、11-蒸發器空氣進口管、12-保溫層、13-溫度測量接頭、14-金屬絲網、15-預冷器部位排水管接口、 16-蒸發器部位排水管接口、17-蒸發器部位排水管過渡內絲接口、18-預冷器熱交換管、 19-折流板、20-蒸發器空氣出管口、21-蒸發器端板、22-蒸發器冷媒管(盤管式蒸發器)、 23-預冷器端板、24-蒸發器殼體。
具體實施方式
參照圖1、2、3，一體式預冷蒸發器1的結構尺寸由實際冷凍干燥空氣的流量確定其尺寸大小，基本形狀為圓柱形，為套管式集成式結構，它包括蒸發器和預冷器，蒸發器套裝在預冷器內，兩者成為一個整體。蒸發器殼體M和焊接在殼體M上的兩蒸發器端板21與盤管式蒸發器22和輔助氣水分離過濾裝置構成蒸發單元，對預冷的壓縮空氣進行冷凍干燥。盤管翅片式蒸發器22， 翅片的間距為1. 5 3mm，盤管翅片之間還布置有一定數量的繞流擋板，繞流擋板形狀為帶缺口的圓片，圓片上的管孔數量和直徑與盤管數量和外徑一致；蒸發器22蛇形盤管直徑為 10 25mm，盤管厚度為0. 3 1. 5mm。輔助氣水分離過濾裝置為金屬絲網14，位于蒸發器部位排水管過渡內絲接口 17上部；金屬絲網14可以為銅絲網、不銹鋼絲網等，目數為200 1000目，層數一般為3 8層，層數和目數成反比，本實施例中選擇材料為不銹鋼，絲網目數為800，絲網數量為6片。蒸發器殼體M開有冷媒管22進出口、蒸發器空氣出口 20、蒸發器部位排水管出口 16、溫度測量接口等開口，蒸發器端板21—端開有蒸發器空氣進口 11 ； 溫度測量接口和蒸發器部位排水管出口 16穿過預冷器殼體9伸出一體式預冷蒸發器1機體外，溫度測量接頭13安裝在溫度測量接口中。蒸發器端板21為圓形，其外徑與蒸發器殼體內徑一致，材料為鋼板、不銹鋼板、鋁板，或其他金屬材質的板材。蒸發器殼體M由不銹鋼管和不銹鋼端板21焊接組成，焊縫必須保證密封性能。蒸發器殼體、蒸發器兩端端板、空氣進出氣接管、排水管等各個連接處采用焊接與殼體密封連接，各接口都為管螺紋與支管密封。蒸發器殼體的直徑可以為60 350mm，長度為220 1300mm，壁厚為2 8mm，材料為鍍鋅鋼管、不銹鋼管、鋁管、或其他材質的金屬管道，本實施例中選擇蒸發器殼體M的直徑為80mm，長度為400mm，壁厚為3mm，材料為鍍鋅鋼管。所述空氣進出口接管及排水接管可以為不銹鋼管、鍍鋅管，或其他材質金屬管道，直徑為18 40mm，壁厚為1. 5 5mm。預冷器的殼體9和焊接在殼體9上的兩預冷器端板23與裝入兩端板23孔內的熱交換管18構成預冷單元；預冷器套接在蒸發器殼體M外面，兩者成為一個整體，為類似套管式結構型式。預冷器殼體9開有空氣進口管8、空氣出口管10、預冷器部位排水管接口 15 ； 殼體外有保溫層12。預冷器端板23為圓環形，其外徑與預冷器殼體9內徑一致，其內徑與蒸發器殼體M外徑一致，材料為紫銅板、黃銅板、鋼板、不銹鋼板、鋁板，或其他金屬材質的板材。預冷單元的兩組預冷器熱交換管18呈環形均勻分布在預冷單元內，蒸發單元外，裝入兩端板23孔內，預冷器熱交換管18為光滑直管，也可以采用螺紋直管，直徑為12mm，數量為60根，長度為500mm ；預冷器熱交換管18還可以是光滑壁不銹鋼管、鋁管、紫銅管、或其他金屬材質管道等，管道直徑為6 35mm，管壁厚度為0. 35 5. Omm ；熱交換管18間有折流板19，折流板19為帶缺口的圓環形。預冷器殼體外面的保溫層厚度為20 50mm，材料為保溫棉。預冷器熱交換管18與預冷部分端板采用焊接固定密封，滿足1. 2MPa的密封壓力要求。預冷器殼體的直徑可以為80 600mm，長度為300 1500mm，壁厚為3 10mm，材料為鍍鋅鋼管、不銹鋼管、鋁管、或其他材質的金屬管道；本實施例選擇預冷器殼體9的直徑為135mm，長度為500mm，壁厚為3mm，材料為鍍鋅鋼管。預冷單元也具有部分氣水分離作用，分離后的水由配置的排水管排出。本實用新型中，預冷單元管程內通未冷凍干燥的壓縮空氣，預冷單元的殼程內通來自蒸發器冷凍干燥以后的壓縮空氣，對進入熱交換管內的壓縮空氣進行預先冷卻；蒸發器對預冷的壓縮空氣進行冷凍干燥。使用在預冷蒸發一體式壓縮空氣冷凍干燥機系統時，一體式預冷蒸發器1、冷凝器2、制冷壓縮機3、干燥過濾器4、氣液分離器5、節流裝置6、高低壓保護裝置7經輔助連接管道連接組成預冷蒸發一體式壓縮空氣冷凍干燥機。其中制冷壓縮機3、氣液分離器5、一體式預冷蒸發器1、干燥過濾器4、冷凝器2經輔助連接管道依次連接形成冷媒循環回路，一體式預冷蒸發器1的預冷單元、蒸發單元間形成壓縮空氣循環回路。
權利要求1.一種一體式預冷蒸發器，其特征在于它為套管式集成式結構，包括蒸發器和預冷器，蒸發器套裝在預冷器內，兩者成為一個整體；預冷器在其殼體上設有壓縮空氣進出口和排水口，蒸發器在其殼體設有壓縮空氣出口和排水口，在其殼體端板設有壓縮空氣進口 ；預冷器的殼體和連接在殼體上的兩端板與裝入兩端板孔內的熱交換管構成預冷單元，對進入熱交換管內的壓縮空氣進行預先冷卻；蒸發器的殼體和連接在殼體上的兩端板與盤管式蒸發器構成蒸發單元，對預冷的壓縮空氣進行冷凍干燥；所述的預冷單元管程內通未冷凍干燥的壓縮空氣，預冷單元的殼程內通來自蒸發器冷凍干燥以后的壓縮空氣。
2.根據權利要求1所述的一體式預冷蒸發器，其特征在于所述蒸發器內還設置有金屬絲網輔助氣水分離過濾裝置，位于蒸發器排水口接管過渡內絲接口上部。
3.根據權利要求1或2所述的一體式預冷蒸發器，其特征在于所述預冷器內的熱交換管呈環形分布在預冷單元的預冷器殼體內，蒸發單元的蒸發器殼體外。
專利摘要本實用新型公開了一種一體式預冷蒸發器，一體式預冷蒸發器，它為套管式集成式結構，包括蒸發器和預冷器，蒸發器套裝在預冷器內，兩者成為一個整體；預冷器在其殼體上設有壓縮空氣進出口和排水口，蒸發器在其殼體設有壓縮空氣出口和排水口，在其殼體端板設有壓縮空氣進口；預冷器的殼體和焊接在殼體上的兩端板與裝入兩端板孔內的熱交換管構成預冷單元，對進入熱交換管內的壓縮空氣進行預先冷卻；蒸發器的殼體和焊接在殼體上的兩端板與盤管式蒸發器構成蒸發單元，對預冷的壓縮空氣進行冷凍干燥；所述的預冷單元管程內通未冷凍干燥的壓縮空氣，預冷單元的殼程內通來自蒸發器冷凍干燥以后的壓縮空氣。本實用新型將預冷卻器和蒸發器一起集中到一個套管殼體內，使空氣直接在一個裝置中完成預冷和蒸發兩個過程，整機結構緊湊，管路連接更加簡單，節省機體空間和降低成本，既經濟又節能，同時還消除了蒸發器本身管殼外的保溫層和排除了蒸發器管殼由于本身保溫層不夠嚴密所產生的結構隱患。
文檔編號B01D53/26GK202122900SQ201120189708
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月1日 優先權日2011年6月1日
發明者劉益才, 喻首賢, 張東旭, 張建平, 朱鋼, 郭一蘭, 黃貽權 申請人:湖南云箭集團有限公司