專利名稱：用于凈化壓縮空氣系統(tǒng)中的空氣的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于凈化壓縮空氣系統(tǒng)中的空氣的方法。本發(fā)明還涉及該方法的用途以及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
發(fā)明的
背景技術(shù)：
壓氣機(jī)將空氣輸送給壓縮空氣系統(tǒng)。該空氣通常經(jīng)過空氣干燥器，在該空氣干燥器中，空氣通過干燥劑或分子篩而干燥。
不過，來自壓氣機(jī)的空氣是氣體、固體微粒和液體微粒的混合物。該混合物稱為氣懸體(aerosol)。該微粒的尺寸通常的范圍為0.001-15μm。該微?？梢孕纬奢^大的塊(clod)，即所謂的凝聚塊(agglomerate)。該較大的液體微?？梢员粰C(jī)械捕獲。
有些微粒已經(jīng)在供給壓氣機(jī)的空氣中，而另一些微粒則在該壓氣機(jī)中加入，尤其是當(dāng)該壓氣機(jī)為活塞型時(在該壓氣機(jī)中，潤滑油將添加到空氣中)。
分子篩的目的是吸收濕氣，并被周期性地回收以除去該濕氣。不過，眾所周知，通過空氣引入該分子篩內(nèi)的所有其它物質(zhì)都將損害該分子篩的功能，因此它必需不時進(jìn)行更換。還有，離開分子篩的空氣還將含有能夠使壓縮空氣系統(tǒng)出故障和受損害的物質(zhì)，該問題隨著分子篩的老化而變嚴(yán)重。
發(fā)明簡介因此，本發(fā)明的主要目的是消除目前使用空氣干燥系統(tǒng)而造成的上述缺陷，并對輸送給壓縮空氣系統(tǒng)的空氣進(jìn)行清潔，而不是僅僅進(jìn)行干燥。
因此，通過使空氣連續(xù)經(jīng)過以下媒介，可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明- 一預(yù)濾器；- 硅膠- 一分子篩；以及
- 一精濾器。
根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選是用于汽車的壓縮空氣系統(tǒng)中，尤其是重型運(yùn)輸車輛的壓縮空氣系統(tǒng)中，但是也可以有其它用途。
普通的用于空氣干燥器的筒有一柱形殼體，該柱形殼體有一柱形壁，該柱形壁將殼體分成一環(huán)形外隔室和一柱形中心隔室。在該筒中，預(yù)濾器和硅膠可以布置在外隔室內(nèi)，分子篩和精濾器可以布置在中心隔室內(nèi)。
附圖
下面將參考附圖進(jìn)一步介紹本發(fā)明，該附圖所示為穿過用于汽車空氣干燥器的空氣干燥器筒的剖視圖。
實(shí)施例說明圖中所示的筒是主要用于重型運(yùn)輸車輛的壓縮空氣系統(tǒng)的空氣干燥器中的普通結(jié)構(gòu)。同樣，該筒、空氣干燥器和壓縮空氣系統(tǒng)是普通的，其本身并不構(gòu)成本發(fā)明的任何部分。
圖中所示的筒僅僅非常簡單地進(jìn)行了表示。它有一柱形殼體1，例如由塑料材料制成。如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，該筒的殼體1將布置在空氣干燥器的罐(未示出)中并位于基座件(未示出)上。
柱形筒由柱形分隔壁2分成兩個隔室一柱形中心隔室和一環(huán)形外隔室。該中心隔室的容積可以等于外隔室的容積的一半，但也可以是其它比例。
在空氣干燥器的基座件中形成有不僅能使空氣在下部區(qū)域進(jìn)出這兩隔室而且還能使空氣在上部區(qū)域在這兩隔室之間流通的裝置。
壓縮彈簧3設(shè)在殼體1的頂端和外隔室及中間隔室的可動蓋4、5之間。該彈簧的目的是保持隔室內(nèi)容物處于一定壓力下。
這種情況下，待進(jìn)行干燥的空氣能夠在外隔室的底端進(jìn)入該筒，還能從中心隔室的底端離開該筒。
這時，空氣在流過該筒的過程中將經(jīng)過以下清潔和干燥物質(zhì)，該清潔和干燥物質(zhì)將在下面進(jìn)一步介紹- 一預(yù)濾器6，該預(yù)濾器6將防止較大的微粒、水和液體通過；- 具有大孔7的硅膠；這將防止較大的碳化合物和其它化合物通過，且吸收液體形式的水；還有，將防止分子篩(參見后面)化學(xué)分解；- 具有細(xì)小孔8的硅膠；這將防止較小的碳化合物通過，且吸收蒸汽形式的水，還有，將防止分子篩暴露于自由水；- 干燥劑或分子篩9；從空氣中除去剩余的濕氣，并最大限度地降低露點(diǎn)；- 精濾器10，該精濾器10吸收在空氣干燥器的前面部分中產(chǎn)生的小微粒。
輸送給空氣干燥器的空氣來自于壓氣機(jī)。來自于壓氣機(jī)(尤其是活塞式壓氣機(jī))的空氣是氣體、固體微粒和/或液體微粒的混合物。該混合物稱為氣懸體。
通常但不是排他，微粒的尺寸在0.001μm和15μm之間變化。該微粒可以凝聚成較大的塊。
微粒的濃度隨微粒大小而變化，似乎0.4μm微粒的濃度最大。微粒的最高確定數(shù)是140000000個微粒/m3空氣。
大部分微粒是碳微粒，但是還有硫和氮微粒。與水組合時，這些物質(zhì)形成不同的化學(xué)化合物，例如亞硝酸、亞硫酸、氮化合物和多種碳?xì)浠衔铩＿€可以形成不同類型的酯化合物。
污染物(化學(xué)化合物)將侵蝕筒中的分子篩以及在汽車壓縮空氣系統(tǒng)中的橡膠或塑料材料制成的零件。
污染物阻塞分子篩，該分子篩的吸收濕氣的能力將減小或完全消失。該分子篩的組成部分還會斷裂，從而形成灰塵。該灰塵再阻塞過濾器，且還能夠到達(dá)壓縮空氣系統(tǒng)，在該壓縮空氣系統(tǒng)處，它可能導(dǎo)致較大和較昂貴的損害。阻塞的過濾器將增加分子篩上的壓降，并削弱其再生性(regeneration)。結(jié)果導(dǎo)致分子篩和其它部件的壽命縮短。
當(dāng)聚合物材料暴露于不同化學(xué)化合物時，它們的特性可能發(fā)生巨大變化。該材料可能溶解、膨脹、收縮或以其它方式變化。這導(dǎo)致泄漏、增大摩擦和部分或總體功能失效。
預(yù)濾器6該過濾器的目的是防止較大的微粒(凝聚塊)、自由水和其它出現(xiàn)的液體/物質(zhì)直接通過該過濾器和與后面的分子篩接觸。目前所用的過濾器對于小于5μm的微粒來說效率非常有限，但是接下來的工作的目的在于發(fā)展一種對于較小微粒也有效的過濾器。實(shí)驗(yàn)顯示，對于5μm的微粒來說，效率為50％。
硅膠7和8硅膠為多孔、顆粒狀、非晶體形式的硅酸或二氧化硅，并通過硫酸和硅酸鈉之間的化學(xué)反應(yīng)而合成制造(99.7重量％SiO2)。
硅膠的重要特征在于其化學(xué)惰性、無毒性和耐壓性，且它對高極性液體例如醇、酯、醛、酮和有機(jī)酸有很高的吸收能力。硅膠的孔隙大小為20-140。
當(dāng)需要保持良好的干燥能力時，僅用一種硅膠作為干燥劑并不合適。具有細(xì)小孔的硅膠有相對良好的水吸收能力，但是當(dāng)暴露于自由水中時，某些類型將完全溶解。另一方面，具有大孔的硅膠有屏障作用，這意味著它能夠吸收非常多的濕氣，并有相對高的耐自由水性，而露點(diǎn)降低非常小。具有大孔的硅膠理論上能夠吸收大小為C6或更大的碳?xì)浠衔?，而具有?xì)小孔的硅膠能夠吸收大小為C4-C8的化合物。
很難在具有大孔和小孔的硅膠之間畫出一條明確的線，但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中所用的、具有大孔的硅膠的孔大小為120-130。
實(shí)驗(yàn)顯示，采用具有大孔的硅膠能夠使大小為C8-C17的碳?xì)浠衔锏竭_(dá)分子篩的量減小大約80％，大小為C6-C7的碳?xì)浠衔锏牧繙p小大約35％，而大小小于C6的碳?xì)浠衔锏耐ㄟ^量實(shí)際上沒有減小。
目前正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以便對具有細(xì)小孔的硅膠的效率進(jìn)行評價。
分子篩9所用的干燥劑材料或分子篩可以是Zeolit(但是也可以有其它選擇)。它是硅石、鋁和氧原子與鈉、鉀或鈣離子組合而成的結(jié)晶狀高度多孔材料。所采用的類型為Na12[(AlO2)12(SiO2)12]27H2O?？椎拇笮?，它最主要的能力是吸濕性。分子篩的主要缺點(diǎn)是它可能由于自由水的機(jī)械作用而分裂，以及它將由于碳?xì)浠衔锒瘜W(xué)破裂和將由于油等而被阻塞。
精濾器10精濾器的目的是對付在分子篩中產(chǎn)生或存在于分子篩中的微粒，從而防止它們繼續(xù)進(jìn)到壓縮空氣系統(tǒng)。它可以由多種類型的材料制造。實(shí)際上，所用的是聚酯過濾器。也可選擇，可以采用聚丙烯、羊毛和粘膠過濾器。該過濾器對于在筒內(nèi)所產(chǎn)生的流速下的0.4μm微粒，其效率可以至少為大約30％。
在附后的權(quán)利要求范圍內(nèi)可以進(jìn)行變化。例如，具有細(xì)小孔8的硅膠當(dāng)布置在分子篩9之后時，也可以有效收集大小為C4-C6的碳化合物。
權(quán)利要求
1.一種凈化壓縮空氣系統(tǒng)中的空氣的方法，其特征在于使空氣連續(xù)經(jīng)過以下媒介- 一預(yù)濾器(6)；- 硅膠(7、8)；- 一分子篩(9)；以及- 一精濾器(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于可防止較大微粒、自由水和液體/物質(zhì)通過的預(yù)濾器(6)對于較大微粒如大于5μm的微粒來說有良好的效率，但是對于較小微粒來說效率有限。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于具有大孔(7)的硅膠用于防止較大的碳化合物和其它化學(xué)化合物通過和用于吸收液體形式的水；具有細(xì)小孔(8)的硅膠用于防止較小的碳化合物通過和用于吸收蒸汽形式的水。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于具有大孔(7)的硅膠的典型孔隙大小為120-130。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于本身為已知的分子篩(9)是Zeolit。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于可吸收在前面媒介中產(chǎn)生的小微粒的精濾器10可以由聚酯制造，或者可以選擇由聚丙烯、羊毛和粘膠制造，且對于0.4μm微粒的典型效率至少為30％。
7.如前述任意一個權(quán)利要求所述的方法用于汽車的壓縮空氣系統(tǒng)中。
8.用于實(shí)現(xiàn)前述任意一個權(quán)利要求所述方法的裝置，其中用于普通空氣干燥器的筒有一柱形殼體(1)，該普通空氣干燥器安裝在壓縮空氣系統(tǒng)內(nèi)并在壓氣機(jī)后面，該柱形殼體(1)有一柱形分隔壁(2)，該柱形分隔壁將殼體分成一環(huán)形外隔室和一柱形中心隔室，其特征在于預(yù)濾器(6)和硅膠(7、8)布置在外隔室內(nèi)，分子篩(9)和精濾器(10)布置在中心隔室內(nèi)。
全文摘要
通過使壓縮空氣系統(tǒng)中的空氣連續(xù)經(jīng)過預(yù)濾器(6)、具有大孔的硅膠(7)、具有細(xì)小孔的硅膠(8)、分子篩(9)和精濾器(10),從而對該空氣進(jìn)行清潔。
文檔編號B01D53/26GK1376087SQ00813510
公開日2002年10月23日 申請日期2000年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月14日
發(fā)明者馬茨·奧爾松, 馬茨－奧詹·波根 申請人:哈爾德克斯制動產(chǎn)品股份公司