DE69811183T2

DE69811183T2 - Vorrichtung zur Trocknung von Druckgas

Info

Publication number: DE69811183T2
Application number: DE69811183T
Authority: DE
Inventors: Michael V. Kazakis; Scott M. Trapp
Original assignee: Westinghouse Air Brake Co
Current assignee: Westinghouse Air Brake Co
Priority date: 1997-11-26
Filing date: 1998-08-25
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2018-08-26
Also published as: EP0919276B1; EP0919276A1; AU736171B2; BR9803362A; AU7990598A; ZA986388B; CA2233194C; US5930910A; JPH11226347A; CA2233194A1; DE69811183D1; JP3061610B2

Description

QUERREFERENZ AUF IN BEZUG STEHENDE ANMELDUNGEN

Die Erfindung, die in dieser Patentanmeldung gelehrt ist, steht eng zu der Erfindung in Bezug, die in dem US-Patent Nr. 5,423,129 gelehrt ist. Dieses Patent ist auf den Inhaber dieser Erfindung übertragen.

SACHGEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine neue und verbesserte Lufttrocknungsvorrichtung zum Einbauen innerhalb eines Druckluftversorgungssystems. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine neue und einzigartige ein Trocknungsmittel enthaltendende Patrone, die ein Entleerungsrohr und ein Kappenventil zum Einbauen innerhalb eines ein Trocknungsmittel enthaltenden Trocknungsturms, wie er innerhalb eines Druckluft-Reinigungs- und Trocknungssystems eingesetzt wird, besitzt. Das Entleerungsrohr und das Klappenventil funktionieren so, um das Eindringen von Spülluft zu kontrollieren, um ein solches Eindringen an einer Stelle eines höchsten Feuchtigkeitsgehalts zu konzentrieren, um dadurch eine Feuchtigkeitsentfernung von dem Trocknungsmittelmaterial während des sogenannten Entleerungsbetriebsmodus zu maximieren.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Es wird ersichtlich werden, dass eine Lufttrocknungseinrichtung von Westinghouse Air Brake Company C-1 so ausgelegt ist, um Feuchtigkeit von komprimierter Luft zur Verwendung in einem Druckluftsystem, wie es in Schienenfahrzeugen, Transportfahrzeugen und dergleichen verwendet wird, zu entfernen, so, wie es zum Betreiben des Luftdruckbremssystems und von Luftventilen benötigt wird. Das United States Patent Nr. 5,423,129, übertragen auf den Inhaber dieser Erfindung und vorstehend zitiert, offenbart ein solches System, bei dem die komprimierte Luft gereinigt und getrocknet wird, indem sie durch ein Regenerierungssystem hindurchgeführt wird, das ein Trocknungsmaterial enthält, um die Feuchtigkeit zu absorbieren und teilchenförmiges Material herauszufiltern. Das Trocknungsmittel wird durch Hindurchführen eines kleinen Prozentsatzes von getrockneter Luft zurück dort hindurch, das mindestens einen Teil der Feuchtigkeit, gesammelt in dem Trocknungsmittel, absorbiert, und das deshalb ausgesondert wird, regeneriert.
Im Betrieb des vorstehend angeführten Lufttrocknungssystems nach dem Stand der Technik (nun bezeichnet als das "Einzel-Turm" System) erhält komprimierte Luft von einem herkömmlichen Luftkompressor, die eine Zufuhr darstellt, die typischerweise eine nichtakzeptierbare hohe Menge an Feuchtigkeit und anderen teilchenförmigen Bestandteilen, die darin suspendiert sind, enthält. Diese nicht gereinigte, komprimierte Luft wird dann dazu gebracht, durch ein Trocknungsmittel zu strömen, das gewöhnlich in der Form einer porösen Patrone, die ein poröses Trocknungsmedium enthält, vorliegt. Das Trocknungsmittel spielt eine Schlüsselrolle innerhalb des Einzel-Turm-Lufttrocknungssystems, dahingehend, dass es die Feuchtigkeit absorbiert und verschiedene teilchenförmigen Bestandteile (z. B. Staub, Schmutz, usw.) einfängt, wenn sich die Druckluft nach oben durch das Trocknungsmedium hindurch bewegt. Wenn einmal die Feuchtigkeit und die teilchenförmigen Bestandteile von dem Luftstrom extrahiert sind, fährt die gereinigte und getrocknete, komprimierte Luft fort, von dem Trocknungsmedium durch ein Entleerungsabsperrventil, das nahe der Oberseite des Turms angeordnet ist, zu fließen. Diese gereinigte, komprimierte Luft führt dann durch eine Seitenkammer hindurch, wobei ein Teil davon schließlich ein Entleerungsvolumen erreicht.
Wenn der Luftkompressor zyklisch heruntergefahren wird, arbeitet das System in einem Entleerungsmodus. Während des Entleerungsmodus führt die gereinigte Druckluft, enthalten innerhalb des Entleerungsvolumens, langsam in der umgekehrten Richtung durch einen Choke bzw. eine Drossel in einem Entleerungsabsperrventil hindurch und dann zurück durch das Trocknungsmedium. Dieser langsame Strom von getrockneter Luft reabsorbiert einen Teil der Feuchtigkeit, die zuvor innerhalb des Trocknungsmediums angesammelt ist. Die verdampfte Feuchtigkeit, die in diesen hindurchführenden Strom von getrockneter Luft hinein verdampft ist, tritt schließlich über das Sumpf-Volumen zu der Atmosphäre aus. Dieses graduelle Entleeren von trockener Luft zurück durch das System dient dazu, das Trocknungsmedium auszutrocknen und demzufolge zu erneuern oder zu regenerieren. Wenn der Luftkompressor erneut hochgefahren wird, kehrt das Turm-System zu einem Betrieb in einem Trocknungsmodus zurück, wo das Trocknungsmedium dann erneut Feuchtigkeit von dem Strom von nicht gereinigter, komprimierter Luft, die dort hindurchführt, entfernt.
In neuerer Zeit ist ein Doppel-Turm-System vorgeschlagen und entwickelt worden, bei dem ein Paar von ein Trocknungsmittel enthaltendenden Kammern oder Türmen vorgese hen ist, von denen jeder rückwärts und vorwärts zwischen einem Betrieb in einem Trocknungsmodus und einem Rezirkulierungsmodus arbeitet. Dementsprechend arbeitet in irgendeinem Augenblick des Betriebs ein Turm in einem Lufttrocknungszyklus, während der andere in einem Rezirkulierungsmodus oder Entleerungszyklus arbeitet. Ein Paar Steuerventile ist vorgesehen, um automatisch den Fluß umzuschalten, um diese Strömungsrichtungen so umzukehren, dass nach einer definierten Zeitperiode die Zyklen so umgekehrt werden, dass tatsächlich ein kontinuierlicher Betrieb erreicht wird, wobei jeder Turm alternativ in einem Trocknungsmodus, der ermöglicht, dass Feuchtigkeit innerhalb des Trocknungsmediums gesammelt wird, arbeitet, während sich der andere Turm in einem Rezirkulierungsmodus befindet, wo die angesammelte Feuchtigkeit von dem Trocknungsmaterial oder den -medien entfernt wird. Dieses einzigartige System hatte offensichtlich eine größere Feuchtigkeitsentfernungsfähigkeit und vermeidet auch das Erfordernis, die Quelle von nicht gereinigter Luft heruntergefahren bzw. abgeschaltet zu haben, um das Trocknungsmaterial von der Feuchtigkeit, die sie angesammelt hat, zu befreien, und um dadurch das Erfordernis zu beseitigen, temporär das pneumatische System einer stetigen Zufuhr von gereinigter und getrockneter, komprimierter Luft zu entleeren, während der Kompressor abgeschaltet ist.
Zusätzlich zu den vorstehenden Vorteilen ermöglicht das Umschalten von zwei Trocknungsanordnungen alternierend zwischen dem Trocknungs- und Entleerungsmodus, dass das Doppel-Turm-System den Luftstrom effizienter als ein Einzel-Turm-System nach dem Stand der Technik austrocknet. Zwei Trocknungsmittel-Türme werden, im Gegensatz zu einem, in dem Lufttrocknungssystem eingesetzt, wobei der eine eine Feuchtigkeit absorbiert, während der andere davon gerade entleert wird. Das Umschalten der zwei Trocknungsanordnungen alternierend zwischen dem Trocknungs- und Entleerungsmodus dient demzufolge dazu, kontinuierlich Feuchtigkeit von dem Doppel-Turm-System zu entleeren. Diese vollständig getrocknete Luft wird demzufolge zu dem pneumatischen System zugeführt. Die Menge, die Dichte und der gesamte Oberflächenbereich des Trocknungsmittels können auch so ausgewählt werden, um die verschiedenen Erfordernisse anzupassen.
Das Doppel-Turm-System kann bei einer breiten Vielfalt von pneumatischen Systemen angewandt werden. Typische Typen von pneumatischen Systemen, bei denen das Doppel- Turm-System angewandt werden könnte, umfassen die pneumatischen Bremssysteme von Passagier- und Güterschienenzügen, Untergrundbahnen und von verschiedenen anderen Typen von Schienentransportsystemen. Weitere Beispiele umfassen die pneumatischen Bremssysteme von verschiedenen Lastkraftfahrzeugen. Andere Typen von pneumatischen Systemen, bei denen das Doppel-Turm-System angewandt werden könnte, können außerhalb des Transportgebiets liegen.
Ein anderer Nachteil des Einzel-Turm-Lufttrocknungssystems ist derjenige, dass er nur zum Entfernen einer bestimmten, begrenzten Menge an Feuchtigkeit während des Entleerungsmodus geeignet ist. Da das Volumen von nicht entleerter Luft, die in das System hineinfließt, um getrocknet zu werden, in hohem Maße das Volumen von gereinigter Luft, verwendet dazu, das Trocknungsmedium zu spülen, übersteigt, trocknet das Trocknungsmedium niemals ausreichend während des Betriebs des Einzel-Turm-Systems aus. Tatsächlich trocknet das Trocknungsmedium ausreichend nur aus, nachdem das System für eine ausgedehnte Zeit abgeschaltet worden ist, ausreichend dazu, dies zu erreichen. Während das Doppel-Turm-System eine stark erhöhte Feuchtigkeitsentfernungsfähigkeit besitzt, indem ein kontinuierlicher Betrieb sowohl des Trocknungszyklus als auch des Trocknungsmittelspülzyklus ermöglicht wird, ist gerade das derzeitige Doppel-Turm- System nicht dazu geeignet, vollständig die absorbierte Feuchtigkeit von dem Trocknungsmedium während des Spülzyklus zu entfernen. Genauer gesagt ist herausgefunden worden, dass dann, wenn die feuchte Luft nach oben durch das Trocknungsmedium vorgesammelt wird, dabei eine Tendenz in Bezug auf die Feuchtigkeit dahingehend vorhanden ist, dass sie angrenzend an das bodenseitige Einlassende konzentriert wird, so dass nach einer Zeitperiode die Feuchtigkeit hoch in dem unteren 1/3 Bereich des Trocknungsmediums konzentriert ist. Bei dem darauffolgenden Spülen des Trocknungsmediums in einer umgekehrt gerichteten Strömung, nämlich von der Oberseite nach unten, wird die Feuchtigkeitsentfernung an der Oberseite des Trocknungsmediums begonnen, so dass dort nur wenig oder keine Feuchtigkeitsentfernung von dem Bereich vorhanden ist, wo die Feuchtigkeit am meisten konzentriert ist. Demzufolge ist dabei eine fortlaufende Tendenz vorhanden, dass das untere eine Drittel des Trocknungsmittelkörpers das meiste der Feuchtigkeit, gesammelt während des Trocknungsmodus, zurückhält. Diese Tendenz wird durch Gravitationskräfte verstärkt, die bewirken, dass Feuchtigkeit in dem oberen 1/3 Bereich des Mediums nach unten in den mittleren Bereich hineinfließt, und dass die Feuchtigkeit in dem mittleren Bereich nach unten in den unteren 1/3 Bereich fließt. Das Endergebnis ist dasjenige, dass während irgendeines Spül- bzw. Entleerungszyklus Feuchtigkeit primär von dem oberen 2/3 Bereich des Trocknungsmediums entfernt wird, mit sehr wenig oder sogar keiner Feuchtigkeitsentfernung von dem unteren 1/3 Bereich. Demzufolge wird, nach mehreren Betriebszyklen, der untere 1/3 Bereich des Mediums virtuell mit Feuchtigkeit gesättigt und verbleibt so gesättigt, dass nur der obere Bereich des Trocknungsmediums dahingehend funktionieren kann, Feuchtigkeit während des Lufttrocknungszyklus zu entfernen, wie dies vorgesehen ist, und natürlich verringert sich die Wasserentfernungsfähigkeit des Mediums progressiv mit einer progressiven Zunahme des mit Wasser gesättigten Trocknungsmittels.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung basiert auf der Konzeption und Entwicklung eines neuen und verbesserten, Trocknungsmittel enthaltenden Hohlraums, der ein Entleerungsrohr und ein federvorgespanntes Klappenventil, zugeordnet dazu, besitzt, das so ausgefegt ist, um den Eintritt von trockener Spülluft oder Gas durch das Trocknungsmedium so zu kontrollieren, dass dessen Eindringen an dem unteren 1/3 Bereich des Mediums konzentriert wird, wo es effektiver beim Entfernen von Feuchtigkeit von dem Medium sein kann und tatsächlich den Feuchtigkeitsgehalt durch den gesamten Körper des Mediums hinweg reduzieren kann, um dadurch die Tendenz für den unteren 1/3 Bereich des Mediums zu verhindern, während eines ausgedehnten Betriebs gesättigt zu werden und gesättigt zu verbleiben. Das Nettoergebnis ist dasjenige, dass das gesamte System weitaus effektiver beim Entfernen von Feuchtigkeit während des Trocknungsmittel-Spülzyklus ist.
Demzufolge umfasst deshalb die einzigartige und neuartige Vorrichtung dieser Erfindung einen Hohlraum oder eine Patrone, die ein Trocknungsmedium enthält und ein Paar von gegenüberliegenden, porösen Wandelementen besitzt, wobei der Hohlraum oder die Patrone, entsprechend den Praktiken nach dem Stand der Technik, dazu angepasst ist, um zuerst in einem Gastrocknungszyklus zu arbeiten, indem einem feuchten Gas oder Luft ermöglicht wird, durch ein erstes der porösen Wandelemente einzutreten, durch das Trocknungsmedium hindurchzuführen, wodurch mindestens ein Teil der Feuchtigkeit von der Luft oder dem Gas entfernt wird, wobei dann die getrocknete Luft oder das Gas durch eine zweite der porösen Wandelemente austritt. Zusätzlich ist der Hohlraum oder ist die Patrone weiterhin so angepasst, um zweitens in einem Trocknungsmittel-Spülzyklus zu arbeiten, indem einem Teil der getrockneten Luft oder dem Gas ermöglicht wird, zurück durch das Trocknungsmedium zu fließen, um Feuchtigkeit davon zu absorbieren, um dadurch zuminstest teilweise das Trocknungsmedium zu regenerieren. Das erfindungsgemäße Merkmal der Erfindung umfasst ein Spülrohr, das sich teilweise durch das Trocknungsmedium erstreckt, wobei ein erstes oder oberes Ende davon angrenzend an das zweite, poröse Wandelement liegt und ein zweites oder unteres Ende nach oben von dem ersten, porösen Wandelement um einen Abstand von ungefähr 1/3 der Höhe des Trocknungsmediums beabstandet ist, wobei eine Einwegeventil-Einrichtung (Absperrventil) über dem oberen Ende des Spülrohrs vorgesehen ist, angepasst so, um die Luftströmung durch das Spülrohr zu verschließen oder einzuschränken, wenn die Luft oder das Gas in dem Luft- oder Gastrocknungszyklus strömt, und um zu öffnen und eine Luft- oder Gasströmung durch das Spülrohr zu unterstützen, wenn die Luft oder das Gas in dem Trocknungsmittel-Spülzyklus fließt. Das Spülrohr ist vorzugsweise mit einer Vielzahl von Öffnungen durch eine Wand davon angrenzend an das untere Ende davon versehen. Die Einwege-Ventileinrichtung, d. h. das Absperrventil, ist vorzugsweise ein flaches Gummiklappenventil über dem oberen Ende des Spülrohrs und dem zweiten, porösen Wandelement, und ist so angepasst, um eine Strömung von Luft durch das Spülrohr zu beschränken, wenn Luft in den Lufttrocknungszyklus fließt, und um das zweite, poröse Wandelement zu überlegen und demzufolge zu blockieren und die Luft in das Spülrohr hinein abzulenken, wenn sie in dem Trocknungsmittelspülzyklus fließt, um so mindestens einen Hauptteil der getrockneten Luft oder des Gases durch das Spülrohr während des Spülzyklus abzuleiten.

AUFGABEN DER ERFINDUNG

Es ist deshalb eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes System zum Entfernen von Feuchtigkeit von komprimiertem Gas, wie beispielsweise Druckluft, zu schaffen.
Es ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, einen neuen und verbesserten Trocknungsmittel-Hohlraum oder eine -Kassette zur Verwendung in einem Trocknungsmittel-Turm- Typ eines Luftreinungs- und Trocknungssystems zu schaffen, ob nun ein Einzel-Turm oder Doppel-Turm-System eingesetzt wird, das eine ausgezeichnete Maßnahme zum Trocknen von Feuchtigkeit von dem Trocknungsmedium während des Rezirkulierens des Trocknungsmittel-Spülzyklus erreicht.
Es ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, einen neuen, verbesserten Trocknungsmittel-Hohlraum oder eine -Patrone zur Verwendung in einem Luftreinigungs- und Trocknungssystem vom Trocknungsmittel-Turm-Typ zu schaffen, ob nun ein Einzel-Turm oder Doppel-Turm-System, in dem ein Spülrohr vorgesehen ist, um die recycelte, getrocknete Luft in das Trocknungsmedium an einer Stelle einzulassen, wo der Feuchtigkeitsgehalt am größten ist, wobei das Spülrohr mit einer Einwege-Ventileinrichtung versehen ist, die so angepasst ist, um die Strömung der Luft durch das Spülrohr zu verschließen oder zu beschränken, wenn die Luft in dem Lufttrocknungszyklus fließt, und um eine Luftströmung durch das Spülrohr zu öffnen und zu unterstützen, wenn die Luft in dem Trocknungsmittel-Spülzyklus fließt. Es ist eine noch weitere Aufgabe dieser Erfindung, einen neuen und verbesserten Trocknungsmittel-Hohlraum oder eine -Patrone zur Verwendung in einem Luftreinigungs-Trocknungssystem vom Trocknungsmittel-Turm-Typ zu schaffen, ob nun ein Einzel-Turm- oder Doppel-Turm-System, in dem die recycelte, getrocknete Luft in das Trocknungsmittel an einer Stelle eingelassen wird, wo der Feuchtigkeitsgehalt der Größte ist, nämlich an einem Niveau ungefähr 1/3 des Wegs nach oben von dem Boden des Trocknungsmediums aus.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsseitenansicht durch ein Doppel-Turm- Lufttrocknungssystem, das ein Paar von ein Trocknungsmittel enthaltenden Kammern einsetzt, wobei jede ein Spülrohr und ein Gummiklappenventil entsprechend einer derzeit bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung besitzt.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Spülrohre, dargestellt in Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht der Gummiklappenventile, dargestellt in Fig. 1.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht der Wellenfeder, dargestellt in Fig. 1.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht der Wellenfeder, dargestellt in Fig. 4.
Fig. 6 zeigt eine isometrische Ansicht eines ein Trocknungsmittel enthaltenden Gewebe-Beutels, der als eine bevorzugte Ausführungsform der das Trocknungsmittel enthaltenden Patrone dieser Erfindung arbeiten kann.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Bevor die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben wird, ist anzumerken, dass, zum Zwecke einer Deutlichkeit und des Verständnisses, identische Komponenten, die identische Funktionen in jeder der beigefügten Zeichnungen haben, mit denselben Bezugszeichen durch jede der verschiedenen Figuren hinweg, die hier dargestellt sind, bezeichnet worden sind.
Fig. 1 stellt eine derzeit bevorzugte Ausführungsform eines Trocknungsmittel-Hohlraums 10 dieser Erfindung dar, wobei zwei solcher Hohlräume 10 in einer Beziehung Seite an Seite dargestellt sind, wie dies in dem vorstehend erwähnten Doppel-Turm-System üblich ist. Wie dargestellt ist, sind die Hohlräume 10 in der Form zylindrisch und im Wesentlichen identisch und liegen Seite an Seite innerhalb eines gegossenen Gehäuseelements 12.
Jeder Hohlraum 10 ist mit einem kreisförmigen, porösen Trägerteil 14 versehen, wie beispielsweise einem Sieb oder dergleichen, das auf einem kreisförmigen, vorstehenden Flansch 16 nahe dem Boden des Hohlraums 10 ruht, um dadurch eine Einlasskammer 18 in dem unteren Bereich des Hohlraums 10 unter dem Trageelement 14 zu schaffen. Eine Einlassöffnung 20 an der Basis jeder Einlasskammer 18 ist mit einem Steuerventil (nicht dargestellt) verbunden, über das Druckluft, die von einem Zentrifugalseparator (nicht dargestellt) austritt, in dem Boden des Hohlraums 10 über eine der Öffnungen 20 und die Einlasskammer 18, die damit verbunden ist, eingeführt werden kann. Druckluft von dem Zentrifugalseparator (nicht dargestellt) wird hinter zwei solche Steuerventile (nicht dargestellt) geführt, wobei jedes davon dazu geeignet ist, geöffnet zu werden, um die Druckluft in nur einen der Hohlräume 10 einzulassen, während das andere Steuerventil geschlossen ist, so dass sich der andere Hohlraum 10 in dem Trocknungsmittel-Spülzyklus befindet. Eine Trocknungsmittel enthaltende Patrone 22 ist innerhalb jedes Hohlraums 10 angeordnet und an der Oberseite eines porösen Trageelements 14 gehalten. Die Oberseite oder jede Kammer 10 ist mit einer Auslasskammer 24 oberhalb der oberen Oberfläche der Trocknungsmittel enthaltenden Patrone 22 vorgesehen. Auslasskammern 24 sind teilweise durch die Unterseite eines Abdeckelements 26, befestigt über den zwei Hohlräumen 10, gebildet, wobei das Abdeckelement 26 auch einen Wechselventilmechanismus 28 umfasst, der so angepasst ist, um die getrocknete Druckluft, die von diesem Hohlraum 10 (der eine, der in dem Lufttrocknungszyklus arbeitet) zu dem System für eine weitere Ver- Wendung austritt, hindurchzuführen. Gleichzeitig wird der Wechselventilmechanismus 28 ermöglichen, dass ein kleiner Teil der getrockneten Druckluft in die Oberseite des anderen Hohlraums 10 über seine Auslasskammer 24 eingeführt wird, so dass sich dieses begrenzte Volumen von Trocknerdruckluft nach unten durch den anderen Hohlraum 10 und das Trocknungsmittel darin bewegen wird, um den Trocknungsmittel-Spülzyklus innerhalb dieser anderen Kammer 10 zu bewirken. Dementsprechend wird die Luft von dem Zentrifugalseparator (nicht dargestellt) nach oben durch nur eine der Trocknungsmittel enthaltenden Kammern 10 über eines der Steuerventile (nichtdargestellt) hindurchgeführt, das für diesen Zweck geöffnet wird, um den Luftreinigungs- und den Trocknungszyklus innerhalb dieser einen Trocknungsmittel enthaltenden Kammer 10 zu bewirken. Gleichzeitig wird der Wechselventilmechanismus 28 einen Teil der getrockneten Luft, die von dieser einen Kammer 10 austritt, zu dem oberen Teil der anderen Kammer 10 richten, um den Trocknungsmittel-Spülzyklus zu bewirken, wodurch die getrocknete Luft nach unten durch die andere Kammer hindurchführt, um Feuchtigkeit von dem Trocknungsmittel darin zu entfernen. Das andere der zwei Steuerventile wird dann diese recycelte Luft, die die reabsorbierte Feuchtigkeit enthält, zu der Atmosphäre abgeben. Ein Zeitgeber (nicht dargestellt) ist vorgesehen, um periodisch die zwei Steuerventile (nichtdargestellt) so zu ändern, dass die zwei Zyklen unter periodischen Intervallen umgekehrt werden. Jeweils eine Patrone 22, die ein teilchenförmiges Trocknungsmittel 23 enthält, ist innerhalb der zwei Hohlräume 10 eingesetzt, wobei jede auf einem porösen Trageelement 12 ruht, und, falls notwendig, um eine Auslasskammer 24 innerhalb des Hohlraums 10 oberhalb der Patrone 22 vorzusehen. Dementsprechend ist jede Kammer 10 so angepasst, um in dem Lufttrocknungszyklus zu arbeiten, wodurch die Luft, die getrocknet werden soll, in die Einlasskammer 18 eingelassen wird, nach oben durch das Trocknungsmittelmedium 23 hindurchführt und über die Auslasskammer 24 austritt. Entsprechend dieser Erfindung ist ein Spülrohr 30 innerhalb des Lösungsmediums 23, ausgerichtet in der Richtung einer Luftströmung dort hindurch, angeordnet, so dass der obere Teil des Spülrohrs 30 auf einem Niveau mit der oberen Oberfläche des Lösungsmediums 23 liegt und demzufolge offen zu der Auslasskammer 24 ist. Das untere Ende des Spülrohrs 30 ist ungefähr 2/3 des Abstands nach unten von der oberen Oberfläche des Trocknungsmediums 23 beabstandet, wobei die Basis davon nach oben von dem Trageelement 12 beabstandet ist. Dementsprechend sollte sich das Spülrohr 30 vorzugsweise vertikal durch den oberen 2/3 Bereich des Trocknungsmediums 23 erstrecken, mit dessen oberem Ende zu der Auslasskammer 24 offen und dessen unterem Ende offen zu der Masse des Trocknungsmediums 23 und beabstandet den verbleibenden 1/3 Abstand oberhalb der Basis oder des porösen Trageelements 12. Vorzugsweise ist das Spülrohr 30 mit einer Vielzahl von Öffnungen 32 (6, wie es dargestellt ist), gleichmäßig beabstandet um die zylindrische Wand herum, beabstandet unmittelbar nach oben von dem offenen, unteren Ende davon, versehen.
Während die Patronen 22 irgendeine Anzahl von unterschiedlichen Formen annehmen können, ist eine bevorzugte Ausführungsform davon, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, die Verwendung eines porösen, zylindrischen Gewebe- bzw. Gewirkebeutels 22a, der eine kleinere, zylindrische Vertiefung 22b an der Achse in der oberen Oberfläche des Gewebebeutels 22a besitzt und der eine Größe und eine Konfiguration so besitzt, dass sie entsprechend angepasst ist, um eng passend das Spülrohr 30 aufzunehmen. Es ist offensichtlich, dass das teilchenförmige Trocknungsmedium 23 innerhalb des Gewebebeutels 22a enthalten ist. Idealerweise sollte der Gewebebeutel 22a vollständig mit dem Trocknungsmedium 23 befüllt sein und von einer solchen Größe und Konfiguration sein, um eng innerhalb des Hohlraums 10 eingepasst hineinzupassen, um irgendwelche offenen Räume dort herum zu vermeiden, durch die Luft hindurchführen könnte, ohne durch das Trocknungsmedium 23 hindurchzuführen. In einer ähnlichen Art und Weise sollte das Spülrohr 30 eng innerhalb der Öffnung 22b hineinpassen, um irgendwelche offenen Räume zu vermeiden, durch die Luft entweder durch das Trocknungsmedium 23 oder das Spülrohr 30 im Bypass passieren könnte. Dementsprechend wird irgendwelche komprimierte Luft, die in die Hohlräume 10 über entweder die Einlasskammer 18 oder die Auslasskammer 24 eintritt, frei entweder nach oben oder nach unten, in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung, durch das Trocknungsmedium 23 ebenso wie durch das Spülrohr 20 hindurchführen.
Ein Klappenventil 30 in Form einer kreisförmigen Scheibe (Fig. 3), die einen Durchmesser so besitzt, um denjenigen der das Trocknungsmittel enthaltenden Patrone 20 anzupassen, ist auf der oberen Oberfläche jeder Kassette 22 (oder Beutels 22a)angeordnet. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist das Klappenventil 40, vorzugsweise aus einem plattenförmigen Gummi hergestellt, so angepasst, um die ringförmige, poröse obere Oberfläche der Patrone 22 (des Beutels 22a) zu überlegen und abzudecken, ebenso wie die obere Öffnung in das Spülrohr 30 hinein zu überlegen. Das Klappenventil 40 ist weiterhin mit einer Vielzahl von diametralen Schlitzen oder Einschnitten 42 versehen, die sich an der Achse der kreisförmigen Form schneiden (wie in Fig. 3 dargestellt ist), so dass eine Vielzahl von kuchenförmigen Bereichen 44 des Klappenventils 40 zueinander entlang der Achse hinweisen, wobei die äußeren Enden der kuchenförmigen Bereiche 44 zusammen an dem kreisförmigen Umfang des Klappenventils 40 verbunden sind. Dementsprechend sind die kuchenförmigen Bereiche 44 so angepasst, um sich nach innen oder nach außen an der Achse des Klappenventils 40 abzulenken, während sich die Basisenden davon an dem Umfang des Klappenventils 40 nicht ablenken. Ein kreisförmiges Siebelement 46 ist an der Oberseite des Klappenventils 40 angeordnet, während eine kreisförmige Wellenfeder 48 (Fig. 4 und 5) darüber angeordnet ist.
Im Betrieb wird komprimierte Luft von einem herkömmlichen Kompressor (nicht dargestellt)zuerst durch einen Zentrifugalseparator (nicht dargestellt) geführt, wo ein wesentlicher Teil an Feuchtigkeit von der Druckluft entfernt wird. Von dem Zentrifugalseparator kann die komprimierte Druckluft noch sehr feucht sein und wird hinter die zwei Steuerventile (nicht dargestellt) geführt, wobei sich nur eins davon öffnen wird, um zu ermöglichen, dass die Druckluft durch eine der Einlassöffnungen 20 hindurchführt, wo sie in die zugeordnete Einlasskammer 18 führt, und wobei von dort ermöglicht wird, dass sie nach oben durch das Trocknungsmedium 23 innerhalb der Patrone 22 (oder des Beutels 22a) innerhalb einer der Kammern 10 führt. Aufgrund der nach oben gerichteten Strömungskräfte wird das Klappenventil 40 versuchen, die Strömung der Druckluft abzulenken, kann dies allerdings nicht tun, da das Siebelement 46 in dem Weg liegt, was irgendeine wesentliche Ablenkung der kuchenförmigen Bereiche 44 verhindert. Dementsprechend verbleibt die Form des Klappenventils 40 im Wesentlichen flach, um dadurch die Strömung der Druckluft nach oben durch das Spülrohr 30 zu beschränken, so dass die größere Masse der komprimierten Luft dazu gezwungen wird, durch das Trocknungsmedium 23 innerhalb der Kassette 20 hindurchzuführen, wodurch das Trocknungsmedium 23 so arbeiten wird, wie dies vorgesehen ist, um Feuchtigkeit davon zu entfernen. Es sollte ersichtlich werden, dass die nach oben gerichtete Strömung der Druckluft schließlich in die Auslasskammer 24 strömen wird, da der Druck davon in der Lage sein wird, das Klappenventil 40 anzuheben und zu deformieren, zumindest in dem Umfang, wie dies notwendig ist, um dahinter zu strömen. Während das Klappenventil 40 nicht dahingehend funktionieren wird, die Strömung irgendwelcher Druckluft nach oben durch das Spülrohr 30 zu verhindern, wird die relativ flache Art davon, wie sie durch das Siebelement 46 beibehalten wird, eine solche nach oben gerichtete Strömung durch das Spülrohr 30 beschränken und begrenzen, was ansonsten normal sein würde, so dass letztendlich ein Großteil der Druckluft dazu gebracht wird, nach oben durch das Trocknungsmedium 23 zu fließen. Die Wellenfeder 48 wird dahingehend arbeiten, das Klappenventil 40 gegen die obere Oberfläche der Patrone 22 vorgespannt zu halten, und wird dabei helfen, die flache Form des Klappenventils 40 beizubehalten. Wenn irgendeiner der Hohlräume 10 in dem Trocknungsmittelspülzyklus arbeitet, liegt allerdings die Strömung der Druckluft dort hindurch in der umgekehrten Richtung vor, so dass die trockene Spülluft in die Auslasskammer 24 hinein abgegeben wird (die nun eine Einlasskammer wird). Von dort wird die trockne Luft nach unten durch das Trocknungsmedium 23 zwangsgeführt, um Feuchtigkeit davon zu entfernen. Diese gerichtete Strömung wird eine Erhöhung in dem Druck innerhalb des Auslasshohlraums 24 bewirken, und dadurch das Klappenventil 40 nach unten gegen die obere Oberfläche der das Trocknungsmittel enthaltenden Patrone 22 (oder des Beutels 22a) vorzuspannen, das sehr viel dieser trocknen Luft daran hindert, direkt in die Patrone 22 durch die poröse, obere Oberfläche einzutreten. Die nach unten gerichtete Strömung von komprimierter, trockener Luft innerhalb der Auslasskammer 24 wird allerdings die kuchenförmigen Bereiche 24 des Klappenventils 40 dazu bringen, dass sie in das obere, offene Ende des Spülrohres 30 hinein abgelenkt werden, so dass der größere Anteil der komprimierten, trockenen Luft, anstelle in die Patrone 22 über die poröse, obere Oberfläche einzutreten, in das Spülrohr 30 eintreten wird und sich nach unten dort hindurch bewegen wird. Deshalb wird dieser Anteil der komprimierten, trockenen Luft nicht direkt in die Mehrheit des Trocknungsmediums 23 eintreten, mit der Ausnahme, wenn sie das untere Ende des Spülrohrs 30 verlässt, wo der Feuchtigkeitsgehalts des Trocknungsmediums 23 konzentriert ist. Es ist klar, dass das Klappenventil 40 keine luftdichte Dichtung in Bezug auf die umgekehrte Strömung der komprimierten, trockenen Luft erzielt, da Luft an dem Klappenventil 40 über die Schlitze 42 und um die Umfangskante herum vorbeiführen kann. Allerdings wird das Klappenventil 40 so arbeiten, um einen wesentlichen Anteil der umgekehrt strömenden, trockenen Luft nach unten durch das Spülrohr 30 zu richten, im Gegensatz dazu, durch die obere Masse des Trocknungsmediums 23, um dadurch eine Feuchtigkeitsentfernung von dem Trocknungsmedium 23 an einer Stelle ungefähr 2/3 des Abstands nach unten von der oberen Oberfläche des Trocknungsmediums 23 zu unterstützen und zu beginnen, wo der Wassergehalt konzentriert wird. Während des Lufttrocknungszyklus bildet andererseits, wenn sich die komprimierte, feuchte Luft nach oben bewegt, und zwar durch das Trocknungsmedium 23, so dass das Trocknungsmedium Feuchtigkeit davon extrahieren wird, das Klappenventil 40 wiederum keine luftdichte Dichtung, sondern es beschränkt, durch Beibehalten seiner relativ flachen Konfiguration, die nach oben gerichtete Strömung der Druckluft durch das Spülrohr 30, so dass zumindest ein Großteil davon nach oben durch das Trocknungsmedium 23 hindurchführen wird.

Claims

1. Gastrocknungsvorrichtung zur Verwendung in einem Trocknungssystem für komprimiertes Gas, aufweisend:

(a) eine Patrone (22), die ein Trocknungsmittelmedium (23) enthält und ein Paar von gegenüberliegenden, porösen Wandelementen (14, 46) besitzt, wobei die Patrone so angepasst ist, um zuerst in einem Gastrocknungszyklus zu arbeiten, indem einem feuchten Gas ermöglicht wird, über ein erstes (14) der porösen Wandelemente einzutreten, durch das Trocknungsmedium (23) hindurchzuführen, wodurch mindestens ein Teil der Feuchtigkeit von dem Gas entfernt wird, wobei das getrocknete Gas dann durch ein zweites (46) der porösen Wandelemente austritt; wobei die Patrone (22) weiterhin so angepasst ist, um zweitens in einem Trocknungsmittel-Spülzyklus zu arbeiten, indem einem Teil des getrockneten Gases ermöglicht wird, zurück durch das Trocknungsmedium zu führen, um Feuchtigkeit davon zu absorbieren, um dadurch zumindestens teilweise das Trocknungsmedium zu regenerieren;

(b) ein Spühlrohr (30), das sich teilweise durch das Trocknungsmedium (23) hindurch erstreckt, wobei ein erstes oder oberes Ende davon angrenzend an das zweite, poröse Wandelement vorhanden ist und ein zweites oder unteres Ende nach oben von dem ersten, porösen Wandelement (14) um einen Abstand von ungefähr 1/3 der Höhe des Trocknungsmediums beabstandet ist; und

(c) ein federvorgespanntes Klappenventil (40) angrenzend an das erste Ende des Spülrohrs (30), angepasst so, um eine Gasströmung durch das Spülrohr zu verschließen und zu beschränken, wenn das Gas in dem Gastrocknungszyklus fließt, und um eine Gasströmung durch das Spülrohr zu öffnen und zu unterstützen, wenn das Gas in dem Trocknungsmittel-Spülzyklus fließt.

2. Gastrocknungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich das Spülrohr (30) durch ungefähr 2/3 der Länge des Trocknungsmediums (23) hindurch erstreckt.

3. Gastrocknungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Spülrohr (30) mit einer Vielzahl von Öffnungen (32) durch eine Wand davon angrenzend an das zweite Ende des Spülrohres versehen ist.

4. Gastrocknungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einwege-Ventileinrichtung ein Klappenventil (40) aus einem flachen Gummi angrenzend an das erste Ende des Spülrohrs (30) und das zweite, poröse Wandelement (46) aufweist, und so angepasst ist, um eine Strömung des Gases durch das Spülrohr hindurch zu beschränken, wenn Gas in den Gastrocknungszyklus fließt, und um das zweite, poröse Wandelement zu überlegen und demzufolge zu blockieren und das strömende Gas in das Spülrohr hinein abzulenken, wenn Gas in dem Trocknungsmittel- Spülzyklus fließt, um so mindestens einen Hauptteil des getrockneten Gases durch das Spülrohr während des Spülzykluses abzuleiten.

5. Gastrocknungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Klappenventil (40) aus flachem Gummi im Wesentlichen in der Form kreisförmig ist, mit einer Vielzahl von diametralen Einschnitten (42) dort hindurch, sich an einer Achse der kreisförmigen Form schneidend, um eine Vielzahl von kuchenförmigen Bereichen (44) zu schaffen, die an dem Umfang des Ventils verbunden sind, wobei die Vielzahl der kuchenförmigen Bereiche so angepasst ist, um in das Spülrohr (30) hinein abgelenkt zu werden, wenn Gas in dem Trocknungsmittel-Spülzyklus fließt.

6. Gastrocknungsvorrichtung nach Anspruch 5, die weiterhin ein Siebelement (46) umfasst, angeordnet über dem Klappenventil (40) aus flachem Gummi, angepasst so, um die im Wesentlichen flache Konfiguration des Klappenventils beizubehalten und die Strömung des Gases durch das Spülrohr zu beschränken, wenn Gas in dem Gastrocknungszyklus fließt.

7. Gastrocknungsvorrichtung nach Anspruch 6, die weiterhin eine Wellenfeder (48) umfasst, angeordnet über dem Siebelement (46), angepasst so, um im Wesentlichen das Klappenventil (40) und das Siebelement gegen das obere, poröse Wandelement vorgespannt zu halten.

8. Gastrocknungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Patrone (22) zylindrisch ist und das Trocknungsmedium (23) teilchenförmig ist.

9. Gastrocknungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Spülrohr (30) in der Form zylindrisch ist und an der axialen Mitte der Trocknungspatrone (22) angeordnet ist.

10. Gastrocknungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Spülrohr (30) mit einer Vielzahl von Öffnungen (32) durch eine zylindrische Wand davon angrenzend an das untere Ende davon so vorgesehen ist, dass das getrocknete Gas schnell in das Trocknungsmedium (23) hinein angrenzend an das Untere Ende des Spülrohrs während der Trocknungsmittel-Spülzyklus eintreten kann.

11. Gastrocknungsvorrichtung nach Anspruchs, wobei das Klappenventil (40) aus einer Gummiplatte hergestellt ist, die eine flache, ringförmige Form besitzt, angepasst so, um sowohl das zweite, poröse Wandelement als auch das erste Ende des Spülrohrs (30) so zu überlegen, dass dann, wenn Gas in dem Trocknungsmittel- Spülzyklus fließt, das Klappenventil den Durchgang des Gases direkt in das Trocknungsmittel (23) hinein durch das zweite, poröse Wandelement überlegen und blockieren wird, und in das Spülrohr hinein abgelenkt werden wird, um dadurch einen Durchgang des Gases in das Spülrohr hinein zu unterstützen.

12. Gastrocknungsvorrichtung nach Anspruch 11, die weiterhin ein Siebelement (46) umfasst, angeordnet über dem Klappenventil (40) aus flachem Gummi, angepasst so, um die im Wesentlichen flache Konfiguration des Klappenventils beizubehalten und die Strömung des Gases durch das Spülrohr (30) zu beschränken, wenn Gas in dem Gastrocknungszyklus fließt.

13. Gastrocknungsvorrichtung nach Anspruch 12, die weiterhin eine Wellenfeder (48) umfasst, angeordnet über dem Siebelement (46), angepasst so, um im Wesentlichen das Klappenventil und das Siebelement gegen das obere, poröse Wandelement vorgespannt zu halten.

14. Patrone (22), die ein Trocknungsmedium enthält, zur Verwendung in einer Gastrocknungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und mit einem Paar von gegenüberliegenden, porösen Wandelementen 14, 46, wobei die Gastrocknungsvorrichtung so angepasst ist, um zuerst in einem Gastrocknungszyklus zu arbeiten, indem einem feuchten Gas ermöglicht wird, nach oben durch das Trocknungsmedium (23) hindurchzuführen, wodurch mindestens ein Teil der Feuchtigkeit von dem Gas entfernt wird, und so angepasst ist, um zweitens in einem Trocknungsmedium-Spülzyklus zu arbeiten, indem einem Teil des getrockneten Gases ermöglicht wird, zurück nach unten durch das Trocknungsmedium hindurchzuführen, um Feuchtigkeit davon zu absorbieren, um dadurch zumindest teil weise das Trocknungsmedium zu regenerieren; wobei eine Einrichtung zum Konzentrieren des Trocknungsmittel-Spülzyklus an dem Boden des Trocknungsmediums vorgesehen ist, wobei die Einrichtung aufweist:

(a) ein Spülrohr (30), das sich vertikal nach unten teilweise durch das Trocknungsmedium (23) um einen Abstand von ungefähr 2/3 der Höhe des Trocknungsmediums erstreckt; und

(b) ein federvorgespanntes Klappenventil (40) angrenzend an das obere Ende des Spülrohres, angepasst so, um die Strömung von Gas durch das Spülrohr hindurch zu schließen und zu beschränken, wenn das Gas nach oben in dem Gastrocknungszyklus fließt, und um eine Gasströmung durch das Spülrohr zu öffnen und zu unterstützen, wenn das Gas nach unten in dem Trocknungsmittel- Spülzyklus fließt.