用于压缩气体的模块化热交换设备的制作方法
【专利摘要】一种用于对过程流体进行热处理的单元，包括多个对过程流体进行处理的装置以及至少一个联结元件。联结元件具有分别位于入口部分和出口部分的区域中的连接端部。每个处理装置包括各自的壳体，由此使它们具有结构上的独立性，并且具有用于过程流体的入口和／或出口的受限截面的各部分区域中的连接端部，两个处理装置的连接端部借助各自的连接元件彼此连接。
【专利说明】用于压缩气体的模块化热交换设备
【技术领域】
[0001]本发明的主题为用于过程流体、尤其是压缩气体的模块化热交换设备，其类型包括在主权利要求的前序部分中提到的特征。
【背景技术】
[0002]在用于压缩气体的处理的技术性设施领域中，已知使用包括一个或多个热交换器的单元。这种类型的单元示例是干燥器，其中过程流体为湿的压缩空气，其通过冷凝被分离成干空气和湿蒸汽。
[0003]在这种类型的设施中，通常具有空气/空气类型的热交换器、蒸发器和冷凝分离器，它们形成一条供被处理气体通过的路径，气体沿着该路径被冷却和干燥。
[0004]上述通常通过布置设有供过程和工作流体进出的入口和出口的壳体而形成，并且上述组件通常通过焊接固定在壳体中，位于壳体的特定位置从而限定被处理气体所沿的路径。
[0005]组件的尺寸和布置每次都基于项目的规格而确定，尤其是流率和所需的容量以及单元预期的用途。
[0006]因此，明显的是单元的不同结构同样必要对单个组件完全地重新设计，它们必须适应于特定的项目需要。
[0007]根据项目需要提供特定组件的需求阻止干燥器生产商即时响应各种要求，除非他们保持库存完整范围的组件，而这必然导致后勤供给困难。
[0008]因此明显的是，通常与执行用于单元的每种结构的特定计划的需求结合在一起，无论是从成本观点出发还是从生产时间出发，问题涉及经常过于复杂且效率不高的产品。
[0009]因此，在该领域中存在为过程流体提供处理单元的需求，处理单元包括具有技术性和结构性特征的元件，例如能够制作标准的、能模块化的实施形式以生产能够以相对实用且快速的方式组装的一定范围内的结构，而不需要每次都执行具体的设计。
【发明内容】
[0010]因此，构成本发明的技术问题为提供用于气体的热交换设备，其能够改进上面参照现有技术提到的缺点。
[0011]该问题通过根据权利要求1的用于气体的模块化热交换设备而解决。
[0012]本发明具有一些显著的优点。主要的优点在于根据本发明的设备能够以经济且简单的方式适用于不同的设计需求。
[0013]此外，根据本发明的设备能够由一系列通用组件生产出来，因此需要库存较少的组件，相应地，除了生产时间和成本，从后勤角度来看能够更有效地进行生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]本发明其它的优点、特征和使用方法将通过提供非限制性示例从后面对一些形式的实施例的详细描述而更加清晰。将参考所附图中的各个图，其中:
[0015]图1至4为根据本发明的热交换设备的详细示意图，分别示出热交换器、蒸发器、冷凝分离器和联结(union)元件；
[0016]图5至9为根据本发明的热交换设备的不同结构的示意图；
[0017]图10为根据本发明的热交换设备的分解平面图；
[0018]图11为根据本发明的设备的连接装置的透视图；以及
[0019]图12A和12B分别为图10设备的平面图和前视图；
【具体实施方式】
[0020]首先参照图12A，用于过程流体的处理单元整体采用数字100表示。单元100包括多个彼此独立设置的流体处理装置，其特征将在下文中更加完整地描述。
[0021]更详细地，用于干燥压缩气体用途的单元100包括空气/空气类型的第一热交换器1、蒸发器2和冷凝分离器3，气体在蒸发器处与第二热交换流体交换热量。清楚的是，根据需要还可以具有又一流体处理装置，例如与蒸发器结合在一起的又一热交换器。
[0022]处理装置包括壳体，在其中容置有各个热交换器或流体处理元件。在图中，装置1、2和3由它们各自的壳体界定，为了描述的简洁性，容置在壳体内部的元件并没有示出。
[0023]这些壳体因此包括用于过程流体的入口 /出口的具有受限截面的相应部分。更准确地，空气/空气热交换器I包括用于过程流体的第一和第二入口部分11、13以及用于过程流体的第一和第二出口部分12、14。这些部分以如此方式设置，即，热交换器I中由入口部分11和出口部分12之间的工作区段PlO限定的第一气体流被由入口部分13和出口部分14之间的工作区段Pll限定的第二气体流横穿，在热交换器I内交换热量。该结构在图1中示意性地示出。
[0024]转而参照图2，蒸发器2也包括用于被处理气体的入口 21和出口 22部分，其限定出用于气体的第二工作区段P2，沿着第二工作区段，借助辅助热交换流体对其进行冷却。为此，蒸发器2包括用于辅助热交换流体的入口 25和出口 26。
[0025]冷凝分离器3在图3中示出，其本身包括入口部分31和出口部分32，从而限定工作区段P3，沿着工作区段P3，气体大部分通过本领域技术人员已知的机械装置从其湿组分中分离出来。湿组分由此被分离并且接着通过重力被引导朝向排放口 33，在此被排放出分离器。分离器可以布置成容纳中间过滤系统34以及温度传感器35。
[0026]最后，如图4所示，根据本发明的设备还包括至少一个联结元件4，其还设置有入口和出口部分41、42。联结元件4具有弯头形状以偏转气体90°。此外，其可以与直线段4’关联，如果必要，还可以设置有上述入口和出口截面41、42。
[0027]接着参照图5，示出根据本发明的设备的第一个示例性实施例的示意图，其中上述组件以如此方式设置和连接，即形成用于被处理流体的总体路径P。
[0028]尤其是，设备100形成为干燥器，湿压缩空气流中的湿组分沿着干燥器减少。如上面所示，气体通过第一热交换器I的入口 11进入，在离开干燥器之前在第一交换器I处与干燥器自身中的干燥空气交换热量。
[0029]第一热交换器I通过接合出口 12和入口 21而连接到第二热交换器2。在第二热交换器2中，空气被进一步冷却，以将温度降低到冷凝点。[0030]第二热交换器2通过联结元件4连接到分离器3，接着进行分离并且从气体中移除水分。
[0031]最后，从分离器3的出口部分32开始，气体再一次通过又一个联结元件4送入到第一热交换器I的第二入口 13，在第一热交换器I处与流入的湿空气发生热交换，以便接着在第二出口部分14尚开设备100。
[0032]接着参照图10、11和12，采用连接元件5在两个装置之间或者一个装置和联结元件4之间建立连接，连接元件5在当前的实施形式中为机械类型。
[0033]更准确地，该连接例如可以是通过Victaulic(R)公司提供的联接件或者由夹紧装置53封闭的两个半联接件形成的联接件。该联接件包括两个相对设置的座部51，在其中可以分别容纳将要被连接的元件的成形端部。例如借助螺栓53影响夹紧装置的紧固，使其能够以如下方式夹紧两个半联接件，即将成形端部锁止在各自的座部51中。
[0034]成形端部分别被限定为连接端部52，设置在上面界定的处理装置以及联结元件4的每个入口 /出口部分中。更准确地，端部52以如下方式成形，即具有容纳在座部51中的上升边缘并且接着借助联接件5的紧固而将其锁止在其中。更准确地，根据螺栓紧固的夹紧力，夹紧装置53交替地将连接端部52容纳在连接元件5的座部51内部，使端部52在座部51中旋转并且密封连接借助连接元件5连接的两个各自的装置或一个装置和一个联结元件4的连接端部52。为此，连接元件包括封装在座部51内的密封元件。
[0035]根据优选形式的实施例，处理装置和联结元件的入口和出口部分都具有相同的尺寸和形状，尤其是具有环形截面。这样，单一类型的连接元件5可以用于将装置彼此连接或者将一个装置连接到联结元件4。如图10至12可以看到的，处理装置1、2、3的入口 /出口部分11、12、13、14、21、22、31、32与装置的运行截面相比具有受限的截面，可以认为是壳体的截面。该特征使得这些装置在结构上是独立的并且由此能够在安装阶段和维护阶段彼此独立地管理且使用它们。
[0036]此外，使用环形截面还能够使联结元件在空间上相对于其要连接的装置朝向任意方向，因此允许设备100具有不同的结构，其中一些结构将在下文中描述。仍然归因于连接元件5容许取向的能力，用于辅助热交换流体的入口和出口 25和26能够在空间中定向，如图中虚线箭头所示。
[0037]如图6和7可以看到的，相同的装置1、2和3相对于第一种形式的实施例可不同地布置，以此获得设备100的特定结构以及其空间延展。由此，装置100的入口 /出口部分可以不同于前面描述的方式彼此连接。例如，在图6的示意性实施例中，气体被允许通过部分13进入装置，第一和第二热交换器分别借助部分14和21连接，并且干燥气体通过部分12从设备100中出来。图7描述了另一种不同的结构，其中，特别的，第一和第二热交换器通过使流体偏转90°的联结元件4连接。
[0038]接着参照图8，蒸发器可以由热交换器2’代替，其连接蒸发器和热交换器，在该热交换器中与附加的辅助流体发生热交换，辅助流体借助适当的入口 /出口 27、28用作为热容量进行馈送。
[0039]还可以使用多于一个热交换器串联或并联布置以与其它能量源形成热交换系统。仅仅作为举例，在图9中设备100被不出包括一个空气/空气热交换器1、蒸发器2和中间热交换器2”，来自于设置在安装装置的建筑物外部的能量回收系统的冷水在其中流动。这样，当外部环境条件允许时，该机器避免使用用于被处理压缩气体的除湿操作的冷却循环。
[0040]将几个热交换器串联或并联布置的使用使其有利地不但利用小尺寸的热交换器还能获得高效的热交换。这样能够避免构造困难以及大尺寸单元所需的定期测试和检查的需要。
[0041]最后，参照图10，注意到相同的连接系统可以用在分离器3中，其壳体可以有利地被分割成上部分3’和下部分3”，通过仍然是Victaulic (R)类型的连接元件5’连接到一起。该特征能够对分离装置进行检查、更换或者改进。
[0042]本发明由此解决了提出的问题，同时获得多个优点，包括提高了设备结构的模块性和灵活性，能够使用一系列标准组件提供具有多种不同结构的设备。
[0043]根据本发明的设备还可以根据客户的特定需要，在组装其所要安装到的机器之前在短时间内组装起来。
[0044]此外，如所期望的，其所包括的各个部件在空间布置上的可能性允许对用于被处理气体以及冷却流体的入口和出口部分进行定向。
[0045]本发明的进一步的优点在于能够与一系列共同的基础单元一起使用，即使是与例如热气体或热质量进行热交换或调节的不同的技术。
【权利要求】
1.一种用于对过程流体进行热处理的单元(100)，包括: *多个用于处理过程流体的装置，包括至少第一热交换器(I)、第二热交换器(2)和冷凝分离器⑶， *至少一个位于多个装置中的两个之间的联结元件(4)，所述联结元件(4)具有分别位于入口部分(41)和出口部分(42)的区域中的连接端部(52)； *用于连接过程流体处理装置(1、2、3)和至少一个联结元件(4)的连接元件(5)； 其特征在于，每个处理装置(1、2、3)包括各自的壳体，由此为它们提供结构上的独立性，并且在用于过程流体的入口和/或出口的受限截面(11、12、13、14、21、22、31、32)的各部分区域中具有连接端部(52)，两个处理装置(1、2、3)或者一个处理装置(1、2、3)与一个联结元件(4)的连接端部(52)借助连接元件(5)彼此连接，由此形成穿过装置(1、2、3)的处理路径⑵。
2.根据权利要求1所述的单元(100)，其特征在于，连接端部(52)具有环形截面，其表面积小于装置(1、2、3)的运行截面。
3.根据权利要求1或2所述的单元(100)，其特征在于，连接元件(5)为机械类型并且包括两个座部(51)，这些座部适于容纳两个各自的装置(1、2、3)或一个装置(1、2、3)与联结元件(4)的连接端部(52)。
4.根据权利要求3所述的单元，其特征在于，连接元件(5)具有夹紧装置(53)，其能够根据所述装置(53)的夹紧力而允许在连接元件(5)中交替地容置连接端部(52)，使端部(52)在座部(51)中旋转并且密封连接借助连接元件(5)连接的两个各自的装置(1、2、3)或者一个装置(1、2、3)和联结元件(4)的连接端部(52)。
5.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备(100)，其特征在于，连接元件(5)为可逆类型的，由此允许锁止并且随后移除装置(1、2、3)和/或联结元件(4)。
6.根据前述权利要求中的任意一项所述的设备(100)，其特征在于，联结元件(4)具有弯管形状。
7.根据权利要求6所述的设备(100)，其特征在于，还包括直线联结部分(4’)。
【文档编号】F28D9/00GK103608637SQ201280021836
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2012年3月2日 优先权日:2011年3月9日
【发明者】S·贝尔纳迪内洛, A·伯塔佐 申请人:麦蒂股份公司