空氣干燥器的制造方法

空氣干燥器的制造方法
【專利摘要】一種具有轉子和設置在轉子的內部腔室中的干燥劑的空氣干燥器。干燥劑被設置在轉子的內部腔室中在入口和出口之間。干燥劑構造成吸收被包含在從轉子的入口向出口流動的空氣中的水中的至少一些。隨著轉子以再生速度旋轉，干燥劑吸附的水中的至少一些移動到干燥劑的外表面，并且水中的至少一些從干燥劑的外表面分離。轉子將從干燥劑的外表面分離的水引導到轉子中的至少一個開口。一種用于通過將空氣傳送通過干燥劑而干燥空氣以及使干燥劑以再生速度旋轉以將水從干燥劑分離的方法。
【專利說明】空氣干燥器
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請基于2013年10月31日提交的美國非臨時申請14/068,701、并且要求該申請的優先權，該申請通過弓I用的方式整體并入本文。
[0003]發明背景
1、
技術領域
[0004]本發明涉及一種空氣干燥器，并且更具體地涉及一種具有旋轉干燥劑(desiccant)的空氣干燥器。
2、
【背景技術】
[0005]大型重載車輛的氣動制動系統典型地包括空氣壓縮機、用于控制空氣壓縮機的操作循環的控制器、空氣干燥器和用于存儲待輸送到制動器的增壓空氣的儲存器。空氣壓縮機連續地以加載(壓縮)模式和卸載(非壓縮)模式操作。
[0006]當空氣儲存器中的壓力下降低于預定最小壓力時，典型地為大約lOOpsig，控制器使得空氣壓縮機以加載模式操作，以壓縮空氣用于貯存在儲存器中。在空氣存儲在儲存器中之前，空氣穿過空氣干燥器以從空氣去除濕氣和污染物。當儲存器中的壓力達到期望水平、典型地大約120psig時，控制器使空氣壓縮機以卸載模式操作，并且空氣干燥器中的排放閥開放到大氣。
[0007]—種類型的常規空氣干燥器包括帶有可拆裝干燥劑筒，用以在壓縮空氣在加載模式期間流過所述筒時干燥壓縮空氣。在卸載模式中，控制器使空氣干燥器中的排放閥將所述筒的入口開放到大氣，氣流方向被反轉并且先前干燥的壓縮空氣被傳送通過所述筒，以通過從干燥劑去除濕氣和污染物而使干燥劑再生。該類型的空氣干燥器不能連續干燥空氣，因為在清洗周期中必須倒置氣流方向以使干燥劑再生。另外，該類型的空氣干燥器中使干燥劑再生消耗一些存儲壓縮空氣，而這些消耗的壓縮空氣否則可用于操作制動器。另外，在空氣進入所述筒中以由干燥劑處理之前，其必須被冷卻至足夠的溫度，這典型地通過將空氣引導通過設置在空氣壓縮機和空氣干燥器之間的長冷卻管線完成。
[0008]另一類型的空氣干燥器包括均包括用以干燥壓縮空氣的干燥劑的雙筒。空氣干燥器包括控制通過筒的氣流的內部閥機構。當一個筒干燥來自空氣壓縮機的空氣時，來自貯存器的空氣可以被向后傳送通過另一個筒，以使干燥劑再生。雖然該類型的空氣干燥器可以連續地干燥空氣，但它消耗了存儲的壓縮空氣用于干燥劑再生，這如同如上所述的單筒空氣干燥器。另外，它還要求長冷卻管線以在來自壓縮機的空氣進入空氣干燥器之前冷卻該空氣。

【發明內容】

[0009]本發明涉及一種空氣干燥器(air dryer)，其具有轉子和設置在轉子的內部腔室中的干燥劑。轉子具有出口和多個開口，其中至少一個開口形成入口。干燥劑設置在轉子的內部腔室中在入口和出口之間，并且具有鄰近轉子設置的外表面。干燥劑構造成吸收被包含在從轉子的入口向出口流過干燥劑的空氣中的水中的至少一些。干燥劑構造為使得隨著轉子以再生速度旋轉，干燥劑吸附的水中的至少一些移動到干燥劑的外表面，并且水中的至少一些從干燥劑的外表面分離。轉子構造為將從干燥劑的外表面分離的水引導到轉子中的開口中的至少一個開口。干燥劑優選地隨著轉子以再生速度旋轉而連續地再生，這允許空氣干燥器隨著空氣壓縮機對其供給空氣而連續地操作。另外，空氣干燥器干燥的大致全部空氣可以存儲以用在氣動系統中，諸如車輛制動系統，而非用以使干燥劑再生。
[0010]優選地，轉子設置在殼體內，且該殼體具有與轉子入口流體連通的進氣口、與轉子出口流體連通的出氣口、以及與轉子的開口中的至少一個開口流體連通的排放口。殼體優選地包括設置在殼體的進氣口和轉子之間的膨脹室。在膨脹室中，進入殼體的空氣膨脹并且冷卻以使空氣被干燥劑干燥之前使包含在其中的水凝結。因為空氣在進入殼體時被冷卻，可使用較短的管線或軟管來將空氣從空氣壓縮機傳送到空氣干燥器。轉子優選地包括其中形成有多個開口的側壁。側壁優選地從開口向出口傾斜，從而便于水背離出口并且朝向開口移動。
[0011 ]根據本發明的用于干燥含水的空氣的方法包括:將空氣傳送通過干燥劑，使得干燥劑吸收水中的至少一些。干燥劑以再生速度旋轉，該再生速度足以將所述水中的至少一些移動到所述干燥劑的外表面并使所述水中的至少一些從所述干燥劑的外表面分離。在干燥劑干燥空氣之前，空氣中的水優選地通過使膨脹室中的空氣的壓力和溫度降低而凝結。
[0012]本發明的附加方面及其從屬的優點和新型特征將在隨后的說明書中部分地闡述，并且部分地將在參閱以下說明時對于本領域技術人員變得明顯，或者可以從本發明實踐中學習到。本發明的目的和優點可以借助于特別地在隨附權利要求中指出的手段和組合來實現及得到。
【附圖說明】
[0013]圖1是連接到空氣壓縮機的根據本發明的空氣干燥器的前立面圖；
[0014]圖2是沿圖1中的線2-2截取的橫截面圖；和
[0015]圖3是沿圖1中的線3-3截取的局部橫截面圖。
【具體實施方式】
[0016]根據本發明的空氣干燥器在圖1-3中總體上示出為10。空氣干燥器10構造成安裝到常規的空氣壓縮機12。空氣干燥器10在空氣被存儲而供氣動系統使用之前清潔并干燥來自空氣壓縮機12的壓縮空氣。空氣干燥器10和空氣壓縮機12優選地用于大型重載車輛的氣動制動系統，諸如公共汽車、卡車、半牽機車、拖車、施工設備或者休閑車輛。空氣壓縮機12可以是具有貫穿式輸出軸的空氣壓縮機。另外，空氣干燥器10連接到空氣壓縮機以外的任何其它空氣源以用于從空氣中移去水和污染物也在本發明范圍內。
[0017]參考圖2，空氣干燥器10包括殼體14、設置在殼體14中的轉子16、以及設置在轉子16中的干燥劑18。殼體14包括主體20和管帽22。主體20具有圓筒形側壁24和凸緣26，凸緣26與側壁24的一端一體地形成，并且從側壁24大體垂直地延伸。參考圖1，凸緣26大體圓形，具有向上延伸的突出部28a和向下延伸的突出部28b。參考圖2，開口 30a和30b分別形成在突出部28a和28b中。開口 30a和30b分別與形成在空氣壓縮機12中的帶螺紋的開口 32a和32b對準。螺釘34a由開口 30a和32a接收，并且螺釘34b由開口 30b和32b接收，用于將空氣干燥器10的殼體14連接到空氣壓縮機12。
[0018]如圖1所示，殼體14的管帽22是大體圓盤的，且具有從圓盤的相對側上延伸的一對矩形突出部36a和36b。參考圖3，孔38a和38b分別形成在突出部36a和36b中。孔38a和38b分別與形成在側壁24中的與凸緣26相反的端部中的螺紋孔40a和40b對準。螺釘42a由孔38a和40a接收，并且螺釘42b由孔38b和40b接收用于將管帽22連接到側壁24。
[0019]殼體14具有接近管帽22在側壁24的頂部中形成的進氣口44(圖3)、在管帽22的中央形成的出氣口 46(圖2)、以及接近空氣壓縮機12在側壁24的底部中形成的排放口 48。進氣口44構造用于連接到與空氣壓縮機12的出口相連的軟管(未示出)。由于空氣干燥器10接近空氣壓縮機12，連接兩者的軟管(未示出)可以是較短的。出氣口46構造用于連接到與諸如車輛制動系統的氣動系統相連的軟管(未示出)。排放口 48是構造用于與常規自動排放閥50的入口相連的帶螺紋的開口。自動排放閥50接收通過排放口 48的水和污染物，并在制動器應用到安裝有空氣壓縮機12的車輛時將水和污染物排出到大氣。
[0020]參考圖3，轉子16具有臨近空氣壓縮機12的第一端52且具有第二端54。轉子16的第一端52具有基部56，基部56具有從基部56的一側延伸的軸58。如圖2所示，軸58延伸通過空氣壓縮機12中的開口 60，并被連接到空氣壓縮機12的轉動軸62。軸58和60優選地經由花鍵接口(splined interface)相連接。
[0021]如圖3所示，側壁64從基部56的與軸58的相反側延伸。側壁64在轉子16的第一端52和第二端54之間延伸。側壁64是大致筒形的，并且與基部56是成一體的。側壁64限定在其中插入干燥劑筒66的內部空間。干燥劑筒66具有側壁68，側壁68的內表面70大體成形為截錐體，其截錐體的橫截面直徑隨著它從基部56附近向第二端54延伸而漸縮。干燥劑筒66的側壁68具有大致筒形的外表面72，且具有比側壁64的內表面74的直徑略小的直徑，使得干燥劑筒66可以插入在側壁64中。干燥劑筒66具有第一端76和第二端78，內表面70和外表面72在第一端76接合，第二端78包括在內表面70和外表面72之間延伸的端壁80。圓形出口 82形成在端墻80的中央。當干燥劑筒66插入側壁64中時，側壁64的一部分、基部56、干燥劑筒66的內表面70、以及端墻80限定了與出口82流體連通的內部腔室84。在替代構造中，干燥劑筒66可以與轉子16的其余部分成一體，使得干燥劑筒66不可拆裝。在這構造中，側壁64和68可以是一體式的。
[0022]多個開口86形成在側壁64中且鄰近第一端52。開口 86中的每個均與內部腔室84流體連通。干燥劑筒66的側壁68從開口 86的端部延伸到轉子16的第二端54。側壁68的內表面70從出口 82到開口 86傾斜，從而便于水和污染物背離出口 82并且朝向開口 86移動。開口 86作用為入口以允許空氣進入內部腔室84、并且也作用為排放口以允許水和污染物離開內部腔室84。
[0023]轉子16由一對軸承88、90支撐在殼體14中，軸承88、90每個均設置在轉子16的側壁64和殼體14的側壁24之間。軸承88、90支撐轉子16，并且允許它相對于殼體14旋轉。環形槽92、94形成在殼體14的側壁24的內表面中，用于分別保持軸承88、90。轉子16的基部56包括突出部96，以用于保持軸承88。轉子16的側壁64包括槽溝98，用以接收保持軸承90的止推環100。
[0024]膨脹室102形成在殼體14中，且位于殼體14的側壁24(圖2)的內表面、轉子16的側壁64、與軸承88、90之間。膨脹室102與殼體14的進氣口 44和轉子16的開口 86流體連通。轉子16設置在殼體14中，使得殼體14的進氣口44經由膨脹室102與轉子16的開口 86流體連通，殼體14的出氣口 46(圖2)與轉子16的出口 82流體連通，并且殼體14的排放口 48經由膨脹室102而與轉子16的開口 86流體連通。膨脹室102被密封使得空氣僅能夠在入口 44到開口 86之間流過膨脹室102。聚結(coalescing)過濾器104設置在膨脹室102中，以收集并且除去來自進入入口44的壓縮空氣的油煙。聚結過濾器104優選地是鋁網，但可以是任何類型的聚結過濾器。
[0025]干燥劑18填充轉子16的內部腔室84，使得進入開口 86的空氣必須流過干燥劑18以到達出口82。干燥劑18是多孔的，使得空氣可以流過干燥劑18。干燥劑18具有與側壁64鄰接的柱形部段106和與干燥劑筒66的側壁68鄰接的錐體部段108。干燥劑18的外表面110鄰接側壁64、68。干燥劑18成形為與限定內部腔室84的表面適形(conform)，并且因而，干燥劑18的錐體部段108的外表面110從開口 86到出口 82傾斜。干燥劑18的錐體部段108的橫截面直徑從開口 86到出口 82漸縮。干燥劑18吸收包含在從開口 86到出口 82而流過干燥劑18的空氣中的水。干燥劑18可以是任何合適的形式，包括以圓錐形狀或以多個小滴(beads)預制的整體料(monolith)。如果干燥劑18包括多個小滴，則優選地小滴被布置在聚酯袋(未示出)中以免它們通過開口 86流出。干燥劑18可以由任何合適材料制成，包括但不局限于沸石(zeolite)。當干燥劑18需要被更換時，管帽22(圖2)被經由螺釘42a和42b從主體20移去。包括干燥劑18的干燥劑筒66然后可從轉子16移去，并且用新干燥劑筒66替換。
[0026]在操作中，空氣干燥器10接收來自空氣壓縮機12的含水及其他污染物的壓縮空氣。壓縮空氣通過進氣口 44進入空氣干燥器10。隨著空氣進入空氣干燥器10，空氣在膨脹室102中膨脹。隨著空氣膨脹，空氣的壓力和溫度降低。空氣中的水在空氣的溫度與壓力降低時凝結。凝結的水在側壁24的內表面上積累，并且行進到排放口48。由于空氣在進入空氣干燥器10后立即冷卻，故離開空氣壓縮機12的壓縮空氣不需要在進入空氣干燥器10之前經過長冷卻管線或者軟管。這允許連接空氣壓縮機12和空氣干燥器10的軟管(未示出)是較短的。殼體14的外表面可以包括散熱片(未不出)，用以冷卻殼體14、以及殼體14中的空氣，從而便于空氣中的水的凝結。另外，轉子16的外表面可以包括翼片(未示出)以有助于加速空氣進入進氣口 44，并且旋出大的顆粒污染物，諸如油水微滴，這些較大顆粒污染物然后聚集在側壁24的內表面上，并且行進到排放口 48。
[0027]在空氣進入膨脹室102之后，空氣流過聚結過濾器104，聚結過濾器104收集并且去除壓縮空氣中的油煙。空氣然后流過轉子16中的開口 86，并且通過干燥劑18。隨著空氣流過干燥劑18，干燥劑18通過吸收包含在空氣中的水而干燥空氣。空氣通過出氣口 46 (圖2)離開空氣干燥器10。
[0028]參考圖2，在空氣壓縮機12操作時，空氣壓縮機12的軸62使得轉子16和干燥劑18旋轉。在轉子16以再生速度(regenerat1n speed)旋轉時，其中再生速度優選地在1800到3300rpm之間，則離心力導致干燥劑18吸附的水在干燥劑18中朝向干燥劑18的外表面110移動。離心力另外導致干燥劑18的外表面110上的水從外表面110分離，并且聚集在干燥劑筒66的側壁68上。聚集在側壁68上的水朝向開口 86移動，并且最終通過開口 86離開轉子16。傾斜的側壁68利于水朝向開口 86移動。離開轉子16的水接觸側壁24，并且行進到排放口 48。穿過排放口 48的水和污染物進入自動排放閥50，每當使用制動器時，則自動排放閥50排出水和污染物。由于空氣干燥器10的干燥劑18在空氣壓縮機12操作時連續地再生，故空氣干燥器10能夠連續地干燥來自空氣壓縮機12的空氣，而不需要拿掉來使干燥劑18再生。
[0029]根據上文將知悉，本發明良好適于實現以上提出的全部目的和目標，而且將知悉顯而易見的且對本發明固有的其它優點。
[0030]由于許多可能實施方式可以構成本發明，而不偏離本發明的范圍，因此將理解本文闡述的或者在附圖中示出的全部事項描述為例示性的，而不是限制性的。
[0031]雖然已經示出和論述了【具體實施方式】，但當然可進行各種修改，并且本發明不局限于本文所述的部件和步驟的特定形式或布置，除非以下權利要求中包括這類限制。另外將理解，一些特征和再組合具有實用性，并且可不參考其它特征和再組合地利用。這在權利要求范圍內是可預期的，并且落在本發明范圍內。
【主權項】
1.一種空氣干燥器，包括: 轉子，所述轉子包括內部腔室，其中多個開口形成在所述轉子中并且每個均與所述內部腔室流體連通，其中所述開口中的至少一個開口包括入口，其中出口形成在所述轉子中并且與所述內部腔室流體連通，并且其中所述入口構造成接收含水的空氣；以及 干燥劑，所述干燥劑布置在所述內部腔室中、且位于所述入口和所述出口之間，其中所述干燥劑包括鄰近所述轉子設置的外表面，其中所述干燥劑構造成吸收被包含在從所述入口向所述出口流動的空氣中的水中的至少一些，其中所述干燥劑構造為使得，隨著所述轉子以再生速度旋轉，所述水中的至少一些移動到所述外表面、并且所述水中的至少一些從所述外表面分離，并且其中所述轉子構造為將從所述外表面分離的水引導到所述開口中的至少一個開口。2.如權利要求1所述的空氣干燥器，其中所述轉子包括限定了所述內部腔室的一個或多個壁，其中所述壁中的至少一個壁從所述開口中的至少一個開口到所述出口傾斜。3.如權利要求2所述的空氣干燥器，其中所述一個或多個壁包括側壁，其中所述多個開口形成在所述側壁中，并且其中所述側壁從所述開口中的至少一個開口到所述出口傾斜。4.如權利要求3所述的空氣干燥器，其中所述轉子包括第一端和第二端，并且所述側壁在所述第一端和所述第二端之間延伸，其中所述多個開口鄰近所述第一端設置、并且所述出口形成在所述第二端中。5.如權利要求4所述的空氣干燥器，其中所述多個開口中的每個均包括所述入口和排放口二者。6.如權利要求4所述的空氣干燥器，其中所述轉子進一步包括干燥劑筒，所述干燥劑筒包括所述側壁的至少一部分、并且限定所述內部腔室的至少一部分。7.如權利要求3所述的空氣干燥器，其中所述干燥劑基本上填充所述內部腔室，并且所述干燥劑的外表面鄰接所述側壁。8.如權利要求7所述的空氣干燥器，其中所述干燥劑的外表面是傾斜的。9.如權利要求1所述的空氣干燥器，其中所述轉子與空氣壓縮機軸相聯接。10.如權利要求1所述的空氣干燥器，進一步包括具有進氣口、出氣口、和排放口的殼體，其中所述轉子設置在所述殼體中，使得所述殼體的進氣口與所述轉子的入口流體連通、所述殼體的出氣口與所述轉子的出口流體連通、并且所述排放口與所述開口中的至少一個開口流體連通。11.如權利要求10所述的空氣干燥器，其中膨脹室設置在所述殼體的內表面和所述轉子之間，其中所述膨脹室與所述殼體的進氣口、所述轉子的入口、和所述殼體的排放口均流體連通。12.如權利要求1所述的空氣干燥器，其中所述干燥劑包括整體料。13.如權利要求1所述的空氣干燥器，其中所述干燥劑包括多個小滴。14.一種用于干燥含水的空氣的方法，包括: 將所述空氣傳送通過干燥劑，使得所述干燥劑吸收所述水中的至少一些；以及 使得所述干燥劑以足以將所述水中的至少一些移動到所述干燥劑的外表面、并且使所述水中的至少一些從所述干燥劑的外表面分離的再生速度旋轉。15.如權利要求14所述的方法，進一步包括在將所述空氣傳送通過所述干燥劑之前，使得所述水中的至少一些凝結。16.如權利要求15所述的方法，其中通過降低所述空氣的溫度使得所述水凝結。17.如權利要求16所述的方法，其中降低所述空氣的溫度是通過降低膨脹室中的空氣的壓力而實現的。18.如權利要求14所述的方法，進一步包括收集從所述干燥劑分離的水。19.如權利要求14所述的方法，其中所述干燥劑被空氣壓縮機旋轉。20.如權利要求14所述的方法，進一步包括: 設置包括內部腔室的轉子，其中多個開口形成在所述轉子中、并且每個均與所述內部腔室流體連通，其中所述開口中的至少一個開口包括入口，其中出口形成在所述轉子中、并且與所述內部腔室流體連通，并且其中所述干燥劑設置在所述內部腔室中、位于所述入口和所述出口之間； 將空氣傳送通過所述入口 ；以及 使得所述轉子以所述再生速度旋轉，其中所述轉子構造為將從所述外表面分離的水引導到所述開口中的至少一個開口。
【文檔編號】F04B39/16GK105828907SQ201480069116
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年10月30日
【發明人】M.R.詹金斯
【申請人】哈爾德克斯制動器產品公司