专利名称：热交换器模块及冷冻式压缩空气净化器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于压缩空气干燥领域，特别是涉及一种热交换器模块及冷冻式压缩空气净化器。
背景技术：
根据《GB/T13277一般用压缩空气质量等级》及《GB4830工业自动化仪表气源压力范围和质量》，工业自动化仪表、气动元件及喷漆等装置用压缩空气质量等级为1，4，1级，已有的冷冻式压缩空气干燥机不能满足这一要求，需在其后配上相应的凝聚式过滤器和吸附过滤器组成的净化系统才能达到上述要求，这样的配置将使初投资比单独已有冷冻式压缩空气干燥机多30％，维护费和安装面积也相应增加，压力降至少增大0.5bar，使空压机的能耗增加3.5％，相当已有冷冻式压缩空气干燥机的耗电量要增加一倍，已有冷冻式压缩空气干燥机多用管壳式杂流换热方式或板翅式错流换热方式，从传热学理论分析和实验证明这两种换热方式的热侧流体进口温度与冷侧流体的出口温度的温差较大，这样造成已有冷冻干燥机进出口空气温差高达10～17℃，较低温度的出口空气所带走不起冷冻干燥空气作用的冷量大约占已有冷冻干燥机制冷量的50％，即其热效率只有50％左右，通过在现场经标准样气校验过的合格露点仪测得已有冷冻干燥机出口空气的压力露点多数达不到其说明书或标准规定的1.7～10℃，排出的冷凝水量远低于按标准规定的进出口空气露点、流量测算出的标准冷凝水量，在现场运行时，打开冷冻干燥机后精密过滤器下部的排水阀多数有水排出，说明这些冷冻干燥机出口空气压力露点不会低于出口空气温度，按标准规定进口温度为35℃，减去最大的进出口空气温差17℃，其出口空气压力露点不低于18℃，达不到＜10℃的标准要求。
发明内容
为了简化现有空气净化系统的结构，使净化后的出口空气压力露点达到标准要求，本实用新型提供一种能全面去除压缩空气中的固体粒子、水和油的热交换器模块及冷冻式压缩空气净化器。
为此，采用的技术方案如下热交换器模块的技术方案为所述模块由立式全逆流预冷器、中间气水分离器、立式全逆流满液式蒸发器和分离精滤单元集成为一体；所述分离精滤单元由终端气水分离器、滤尘层及滤油层组合而成；在所述模块外包裹有保温层。
冷冻式压缩空气净化器的技术方案为它至少包括涡旋压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、气液分离器、热气旁通阀及至少一个热交换器模块；所述模块由立式全逆流预冷器、中间气水分离器、立式全逆流满液式蒸发器和分离精滤单元集成为一体。所述分离精滤单元由终端气水分离器、滤尘层及滤油层组合而成；在所述模块外包裹有保温层；所述涡旋压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、气液分离器、立式全逆流满液式蒸发器、热气旁通阀按常规连接构成制冷系统。
为了进一步理解本实用新型，描述所述压缩空气净化器的工艺流程如下工艺流程由压缩空气净化工艺流程和制冷工艺流程组成。压缩空气净化工艺流程为从空压机或压缩空气管网来的热湿空气通过所述净化器的空气进口管及各模块预冷器顶部的支管向下均匀流入预冷器的各个热侧流体换热通道，受冷侧流体换热通道中向上流的低温成品气冷却后流入中间气水分离器分离排出占该模块大部分的冷凝液成为中温半干空气，再经模块左侧通道向上流入满液式蒸发器的上部左侧入口均匀向下流入满液式蒸发器的各个热侧流体换热通道，受冷侧流体换热通道中向上流的液态低温制冷剂冷却后从满液式蒸发器下部右侧出口流出，中温半干空气变成含少量冷凝液的低温空气又再经终端气水分离器、滤尘层和滤油层分离过滤成为达到压缩空气质量1，4，1级的低温成品气，然后流入预冷器下部左侧入口均匀向上流入预冷器各个冷侧流体换热通道，受热侧流体通道中的热湿空气加热后从预冷器右侧的支管排入净化器空气出口管，这时低温成品气变为比净化器空气进口管中的热湿空气只低2～4℃的成品气；制冷工艺流程为由制冷剂经涡旋压缩机→冷凝器→干燥过滤器→毛细管→满液式蒸发器→气液分离器→涡旋压缩机包括各部件间的连接管路构成制冷工艺流程主循环回路，跨接在涡旋压缩机排气管与气液分离器进、出口管的热气旁通阀和连接管路作为制冷工艺流程主循环回路的负载调节支路，热气旁通阀确保所述冷冻式压缩空气净化器当负载在0～100％范围变化时能安全、稳定、可靠地运行。
下面，描述本实用新型的有益效果如下所述热交换器模块集成了预冷、二级气水分离、蒸发换热、除水、除尘、除油功能为一体，其预冷器和满液式蒸发器都采用立式全逆流换热方式，确保冷侧流体由下向上流，热侧流体由上向下流，使热侧流体中被冷凝附在传热表面的高热阻液膜在重力和流体摩擦力的拖动下更快地向下滑离传热表面，冷凝液膜以比较完整的状态随热侧流体进入各气水分离器，这样既保持高的传热效果，使进出口空气的温差只有2～4℃，热效率达到80％，又极大地提高各气水分离器、滤尘层和滤油层的分离效果，充分发挥在干冷条件下的除尘除油效率高的优势。由于冷冻式压缩空气净化器采用所述热交换器模块，使制冷系统大为简化，除了前述模块中的满液式蒸发器，仅有涡旋压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、气液分离器和热气旁通阀等六个独立部件，省去了已有冷冻式压缩空气干燥机需配置的膨胀阀、曲轴箱加热器、电磁阀、视液镜、油分离器、贮液器、过冷器、蒸发压力调节阀、气液混合器、吸气干燥过滤器、高低压保护装置及回油系统等附件，大幅度降低所述净化器的制造成本，减少故障发生与制冷剂泄漏的环节，提高运行的安全、稳定和可靠性。经所述净化器处理后的压缩空气符合《GB/T13277》及《GB4830》规定的1，4，1级质量标准。
图1为热交换器模块的结构示意图。
图2为冷冻式压缩空气净化器的连接结构示意图。
具体实施方式
参见图1，热交换器模块是按通用模块的理念进行设计，所述热交换器模块由立式全逆流预冷器1、中间气水分离器2、立式全逆流满液式蒸发器3和分离精滤单元4组成，分离精滤单元4由终端气水分离器4a、滤尘层及滤油层合装而成，模块外包带垂直中分面硬泡沫塑料保温壳5。模块的壳体以及内部的立式全逆流预冷器1和立式全逆流满液式蒸发器3都用抗腐蚀的铝焊成整体，为了获得最佳的除湿和全逆流换热效果，所述模块采用立式结构，模块的核心组件为分离精滤单元4，其中的终端气水分离器4a由均气板和相间排列的不锈钢丝网与板网构成，滤尘层用凝聚性能优秀的滤材制成，滤油层用吸附性能优秀的滤材制成，在分离精滤单元4顶部的壳体上装有可拆盖板以便更换丝网和滤材或维护保养，分离精滤单元4与中间气水分离器2的底板分别设有独立的冷凝液排放管，管的上部进液口端面应比所连接底面高约10mm，以防冷凝液沉淀的污垢将进液口堵塞或随冷凝液排出造成自动排污阀失效。
参见图2所述的冷冻式压缩空气净化器。冷冻式压缩空气净化器由涡旋压缩机7、冷凝器13、干燥过滤器12、毛细管11、气液分离器9、热气旁通阀8及至少一个热交换器模块10组成。所述涡旋压缩机7、冷凝器13、干燥过滤器12、毛细管11、气液分离器9、热交换器模块10的立式全逆流满液式蒸发器3、热气旁通阀8按常规连接构成制冷系统。压缩空气进气管14与热交换器模块10的进气口连接，压缩空气出气管15与热交换器模块10的出气口连接。冷凝器13是风冷式，其迎风面前方装有滤尘帘。气液分离器9是制冷系统为防止压缩机发生液击、保证回油顺畅和停机时贮存液态制冷剂必备的附件；跨接在涡旋压缩机7的排气管和气液分离器9的进、出口管的热气旁通阀8构成制冷系统在负载波动时确保安全稳定运行的自动调节装置，同时热气旁通阀8为气液分离器9及其出口管中回流液态制冷剂的气化与回油提供必需的热的气态制冷剂。
在图2所述的冷冻式压缩空气净化器中，热交换器模块10的数量可以根据冷冻式压缩空气净化器的规格灵活确定。
权利要求1.热交换器模块，其特征在于由立式全逆流预冷器、中间气水分离器、立式全逆流满液式蒸发器和分离精滤单元集成为一体；所述分离精滤单元由终端气水分离器、滤尘层及滤油层组合而成；在所述模块外包裹有保温层。
2.冷冻式压缩空气净化器，至少包括涡旋压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、气液分离器、热气旁通阀，其特征在于它还具有至少一个热交换器模块，所述热交换器模块由立式全逆流预冷器、中间气水分离器、立式全逆流满液式蒸发器和分离精滤单元集成为一体，所述分离精滤单元由终端气水分离器、滤尘层及滤油层组合而成；在所述模块外包裹有保温层；所述涡旋压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、气液分离器、立式全逆流满液式蒸发器、热气旁通阀按常规连接构成制冷系统。
专利摘要本实用新型提供了一种热交换器模块及冷冻式压缩空气净化器。所述热交换器模块由立式全逆流预冷器、中间气水分离器、立式全逆流满液式蒸发器和分离精滤单元集成为一体。所述冷冻式压缩空气净化器由涡旋压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、气液分离器、热气旁通阀及热交换器模块组成；涡旋压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、气液分离器、热交换器模块中的立式全逆流满液式蒸发器、热气旁通阀按常规连接构成制冷系统。由于热交换器模块集成多种功能，能全面去除固体粒子、水和油，简化所述净化器的制冷系统，使所述净化器结构简单紧凑，运行安全、稳定、可靠，完全达到国家标准规定的出口空气压力露点、压降小，设备投资与运行维修费用低。
文档编号B01D53/26GK2879088SQ20052009929
公开日2007年3月14日 申请日期2005年12月8日 优先权日2005年12月8日
发明者蒋其昂, 胡其才, 毛国平 申请人:十堰邦本科工贸有限公司