车用高分子膜式空气干燥器及其总成的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种车用高分子膜式空气干燥器及其总成，包括：壳体，所述壳体的上部设有压缩空气进气口和干燥空气出口，所述壳体的下部设有水蒸气排出口；高分子中空隔膜束，所述高分子中空隔膜束安装在所述壳体内并且弯曲形成U形，高分子中空隔膜束的一端连接所述压缩空气进气口，另一端连接所述干燥空气出口；吹扫气通道，所述吹扫气通道一端连接所述干燥空气出口，另一端连接所述高分子中空隔膜束的干燥空气出口一端。本发明的总成包括车用高分子膜空气干燥器，以及与其相连的前置过滤器和四回路保护阀。本发明的干燥器具有结构简单、安装使用方便、不需要耗能、节约空间，有助于减少体积和脱湿效率高等特点。
【专利说明】车用高分子膜式空气干燥器及其总成
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车制动系统零部件制造领域，具体地说，是涉及一种车用高分子膜式空气干燥器及其高分子膜式空气干燥器总成。
【背景技术】
[0002]汽车制动系统通常采用分子筛吸附法来做空气干燥器，利用分子筛对水蒸气的吸附作用将气体中的水蒸气脱掉，当吸附饱和时，需要减压、加热、反吹使得分子筛再生，操作控制频繁，所以现有汽车空气干燥器结构很复杂，分子筛长期使用会发生粉化，使得气路管道被分子筛粉尘污染，所以使用寿命有限制。目前车用空气干燥器总成是空气干燥器和四回路保护阀的组合体，空气干燥器对来自汽车空压机的压缩空气进行清洁、干燥及控制；四回路保护阀用于汽车多回路制动系统保护其工作压力稳定，因此，空气干燥器总成为汽车制动系统提供了一套完整简洁、洁净干燥安全有效的空气处理系统，但因现有汽车空气干燥器的缺点而存在不足。
【发明内容】
[0003]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0004]为了实现上述目的，根据本发明一方面提出一种车用高分子膜式空气干燥器，包括:壳体，所述壳体的上部设有压缩空气进气口和干燥空气出口，所述壳体的下部设有水蒸气排出口 ；高分子中空隔膜束，所述高分子中空隔膜束安装在所述壳体内并且弯曲形成U形，高分子中空隔膜束的一端连接所述压缩空气进气口，另一端连接所述干燥空气出口 ；吹扫气通道，所述吹扫气通道一端连接所述干燥空气出口，另一端连接所述高分子中空隔膜束的干燥空气出口一端。
[0005]根据本发明的车用高分子膜式空气干燥器采用高分子膜来除去水份，是通过高分子中空隔膜束对水蒸气的分离而实现的，因此不需要耗能，安装使用方便。高分子中空隔膜束即由高分子中空纤维拉丝集合成一束。本发明高分子膜在壳体内成U形，(I)可以在有限的壳体长度下，增加高分子中空隔膜束的长度，既节约了空间，又增加了脱湿效率；(2)便于安装和节省物料，可将高分子中空隔膜束的两端固定在一块固定件上；将压缩空气进气口和干燥空气出口集中壳体的上部，使产品更加集约化；(3)透过膜的水蒸气会在膜的下游侧积聚起来，因此越接近干燥空气出口，水蒸气在高分子中空隔膜的积聚越多，本发明U形的高分子中空隔膜束使得压缩空气进气口和干燥空气出口均在上端，吹扫时干燥气流从高分子中空隔膜的最下游吹入，因此，下游侧膜两侧的水蒸气压力差最大，膜的传质效率更高，所以相对于直线性的高分子中空隔膜束，脱湿效率更高。综上所述，本发明的车用高分子膜式空气干燥器具有结构简单、安装使用方便、不需要耗能、节约空间，有助于减少体积和脱湿效率高等特点。
[0006]根据本发明的车用高分子膜式空气干燥器还具有以下附加技术特征:
[0007]优选的，所述壳体由连接在一起的上壳体和下壳体组成，所述压缩空气进气口和干燥空气出口设在所述上壳体上，所述水蒸气排出口设在所述下壳体的下部，所述高分子中空隔膜束位于所述下壳体内。由此可知，所述下壳体用于容纳高分子中空隔膜束，上壳体用于设置压缩空气进气口和干燥空气出口，使整个结构易于加工和安装，更加合理。
[0008]优选的，所述压缩空气进气口和干燥空气出口左右相对应地设置在所述上壳体的两侧；所述高分子中空隔膜束的两端与所述下壳体的上表面齐平，并通过固定件固定在所述下壳体上。由此可知，压缩空气进气口和干燥空气出口的设置使整个干燥器的结构更加简化，有助于缩小体积，便于安装。高分子中空隔膜束两侧也可以很方便地通过一个固定件固定在下壳体上，有利于节省物料。
[0009]优选的，所述上壳体上设有用于将空气干燥器固定在汽车底盘上的上体支架。
[0010]优选的，所述下壳体的下端两侧各设有四个水蒸气排出口。水蒸气排出口用于排出脱湿后的水蒸气，使脱湿过程顺利连续进行。
[0011]优选的，所述吹扫气通道位于所述壳体内，并且位于高分子中空隔膜束的两端之间。地一步，其位于两端的中下部。这样，吹扫气通道就不必设置于壳体的外面，有助于使结构简化，有助于减少体积。
[0012]优选的，所述高分子中空隔膜束包括:高分子中空隔膜层，所述高分子中空隔膜层包括若干个高分子纤维中空膜管，所述若干高分子中空膜管采用斜向交错编织的方式若干层缠绕在一起。“斜向交错编织的方式若干层缠绕在一起”可以采用各种具体方式，具体是使若干个高分子中空膜管都斜向呈螺旋状缠绕成卷形成。优选方式是若干高分子纤维中空隔膜管分别为若干百层，每一层均并列斜向排列，但层与层之间交错编织，紧密斜向缠绕，如同纺织纱芯棒。这样，不仅增长了空气过滤的路径，提高了除湿效率，还在高分子中空隔膜管之间形成较大的空隙和隔膜面积，增加了吹扫的效率。进一步优选的，所述干高分子中空隔膜管斜向方向为45°。这样，进一步增加了空气过滤的路径和面积。
[0013]优选的，所述高分子中空隔膜束还包括:中空的管芯，所述管芯弯成U形，所述高分子中空隔膜层缠绕在该中空的管芯上；包裹层，所述包裹层包括环向缠绕在所述高分子中空隔膜层外侧的一圈高分子中空膜管；塑料薄膜层，所述塑料薄膜层包覆在所述包裹层的外侧；泡沫塑料层，所述泡沫塑料层设在所述塑料薄膜层的外侧。这些结构中，包裹层主要起缠绕包裹作用，并不参与水渗透作用，包裹层主要是增加牢固性和防止斜向的高分子中空膜管发生位移。泡沫塑料层是一层硬质塑料，作用是对内层中空膜起包覆作用，防止使散落。泡沫塑料层用于缓解热压对内部的挤压损害。
[0014]优选的，所述塑料薄膜层两端的外侧设有橡皮筋。用来对编织高分子中空膜管的两端接头起固定包覆作用，团簇在一起的高分子中空膜管经胶液粘接在一起，然后经固定件压缩成圆柱形。进一步优选地，所述固定件插在一次浇注模压成型的热塑件固定件隔盖上。
[0015]优选的，所述高分子中空膜管的材料为聚酰亚胺纤维。聚酰亚胺纤维拉丝成中空膜管只可供水蒸气通过，大量水蒸气变穿透过隔膜，从而少量干燥压缩空气由固定件隔盖中间的小孔，经由高分子中空隔膜侧向边缘向下吹出，使得膜的下游侧积聚起来水蒸气使得被吹走，从下方的排气口带出器外，输出的便是干燥的压缩空气。
[0016]本发明另一方面提供一种高分子膜式空气干燥器总成，包括上述的车用高分子膜式空气干燥器，车用高分子中空膜空气干燥器与前置过滤器和四回路保护阀连接。[0017]根据本发明的高分子中空膜空气干燥器总成主要用于车辆制动用，采用了车用高分子膜式空气干燥器系统配置方案，故具有结构简单、安装使用方便、不需要耗能、节约空间，有助于减少体积和脱湿效率闻等特点。
[0018]具体说来，本发明的车用高分子膜式空气干燥器还具有以下特点:其利用车用空压机自身压力运行，不需要电源，没有冷媒介，寿命长，不需要排水器，安装使用方便。本发明高分子膜式空气干燥方法属于气体膜分离过程，通常采用中空纤维组件的形式。在此过程中，透过膜的水蒸气会在膜的下游侧积聚起来，使膜组件的效率降低，必须设法及时除掉膜下游的水蒸气，脱湿过程才能顺利地连续进行，为此目的一般可采用控制吹扫方式，引出一部分干燥的产品气体作为吹扫气流，控制吹扫气流比例通常在10%以内的气流损耗。因此，本发明干燥器是通过高分子中空膜对水蒸气的分离而实现的，利用压缩空气自身压力运行，不会像分子筛空气干燥器那样需要耗能，不需外加能源，脱湿过程中无需再生，设备简单、操作简便，不用特殊维护，可连续得到标准干燥气体；同时，膜分离是清洁的技术，对环境不会造成污染；在设备操作过程中没有可移动部件，无噪声，免维护，寿命长。
[0019]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0021]图1为本发明的高分子膜空气干燥器主体结构原理图；
[0022]图2为本发明的高分子膜空气干燥器气路原理图；
[0023]图3为本发明的高分子膜转换机理图；
[0024]图4为本发明的高分子膜空气干燥器主体结构图一；
[0025]图5为本发明的高分子膜空气干燥器主体结构图二。
[0026]图中:车用高分子膜空气干燥器I ;前置过滤器2 ;四回路保护阀3 ;壳体10 ;上壳体11 ;下壳体12 ;压缩空气进气口 13 ;干燥空气出口 14 ;水蒸排出口 15 ;固定件(隔盖)16 ；上体支架17 ;高分子中空隔膜束20 ;吹扫气通道30 ;湿压缩空气4 ;干燥空气5 ;水蒸气6。
【具体实施方式】
[0027]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0028]在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0029]在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，设备上相邻的两个装置之间通过加工媒介，例如铜箔、漆包线或胶布的联系也称之为“相连”或“连接”。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0030]下面参照图1-5对本发明实施例的一种车用高分子中空膜空气干燥器进行描述，本发明的车用高分子膜式空气干燥器I包括壳体10、上壳体11、下壳体12、压缩空气进气口 13、干燥空气出口 14、水蒸气排出口 15、固定件16、上体支架17、高分子中空隔膜束20、包裹层、塑料薄膜层、泡沫塑料层和吹扫气通道30。
[0031]所述壳体10由连接在一起的上壳体11和下壳体12组成，所述压缩空气进气口 13和干燥空气出口 14左右相对应地设置在设在上壳体11的两侧，且位于同一水平面上。压缩空气进气口 13和干燥空气出口 14设置使整个干燥器的结构更加简化，有助于缩小体积，便于安装。下壳体12的下端两侧各设有四个水蒸气排出口 15 (小槽口)，水蒸气排出口 15用于排出脱湿后的水蒸气6，使脱湿过程顺利连续进行。所述下壳体12用于容纳高分子中空隔膜束20，上壳体11用于设置压缩空气进气口 13和干燥空气出口 14，使整个结构易于加工和安装，更加合理。
[0032]本发明的高分子中空隔膜束20转换机理图如图3所示，其属于气体膜分离过程，在此过程中，湿压缩空气4 (包括氧气、氮气、水蒸气6)中的水蒸气6经过膜的分离作用，出口流出为干燥空气5 (包括氧气、氮气)。透过膜的水蒸气会在膜的下游侧壁积聚起来,使膜组件的效率降低，必须设法及时除掉膜下游的水蒸气，脱湿过程才能顺利地连续进行，为此目的本发明实施例可采用控制吹扫方式，引出一部分干燥的产品气体作为吹扫气流，控制吹扫气流比例在10%以内的气流损耗。
[0033]上壳体11上还设有用于将空气干燥器固定在汽车底盘上的上体支架17。
[0034]所述高分子中空隔膜束20安装在所述下壳体12内并且弯曲形成U形，U形的两侧与下壳体12的上表面齐平，且通过一一次浇注模压成型的热塑性固定件16隔盖固定下壳体12上，U形的中部位于下壳体12的底部，靠近水蒸气排出口 15。高分子中空隔膜束20的一端连接所述压缩空气进气口 13，另一端连接所述干燥空气出口 14。
[0035]作为本发明的具体示例，所述高分子中空隔膜束20包括:高分子中空隔膜层，所述高分子中空隔膜层包括若干个高分子中空隔膜管，所述若干高分子中空隔膜管采用斜向交错编织的方式若干层缠绕在一起。中空的管芯，所述管芯弯成U形，所述高分子中空隔膜层缠绕在该中空的管芯上；包裹层，所述包裹层包括环向缠绕在所述高分子中空隔膜层外侧的一圈高分子中空膜管；塑料薄膜层，所述塑料薄膜层包覆在所述包裹层的外侧；泡沫塑料层，所述泡沫塑料层设在所述塑料薄膜层的外侧。这些结构中，包裹层主要起缠绕包裹作用，主要是增加牢固性和防止斜向的高分子中空膜管发生位移。泡沫塑料层是一层硬质塑料，作用是对内层中空膜起包覆作用，防止使散落。泡沫塑料层用于缓解热压对内部的挤压损害。
[0036]其中，“采用斜向交错编织的方式若干层缠绕在一起”采用若干高分子中空膜管分别为并列排列的若干数百层，每一层均斜向交错编织的方法，紧密斜向缠绕有几十上百层如同纺织纱芯。这样，不仅增长了空气过滤的路径，提高了除湿效率，还在高分子中空膜管之间形成较大的空隙，增加了吹扫的效率。有利地，所述干高分子中空膜管斜向方向为45。。
[0037]包裹层主要起缠绕包裹作用，并不参与水渗透作用，这与高分子中空膜管采用斜向交错编织缠绕的方式固定在一起有关，主要是增加牢固性和防止斜向的高分子中空膜管发生位移。泡沫塑料层是一层硬质塑料，作用是对内层中空膜起包覆作用，防止使散落。泡沫塑料层用于缓解热压对内部的挤压损害。
[0038]作为本发明的具体示例，所述塑料薄膜层两端的外侧设有橡皮筋。用来对编织高分子中空隔膜管的接头起固定包覆作用，团簇在一起的高分子中空膜管经胶液粘接在一起，然后经固定件压缩成圆柱形。进一步优选地，所述固定件插在一次浇注模压成型的热塑件固定件16隔盖上。
[0039]所述高分子中空膜管的材料为聚酰亚胺纤维。聚酰亚胺纤维拉丝成中空膜管可供水蒸气通过，大量水蒸气变穿透过隔膜，从而少量干燥压缩空气由固定件16隔盖中间的小孔，经由高分子中空隔膜束20侧向边缘向下吹出，使得膜的下游侧积聚起来水蒸气使得被吹走，从下方的排气口带出器外，输出的便是干燥的压缩空气。
[0040]所述吹扫气通道30—端通过一小口连接所述干燥空气出口 14，用于引出一部分干燥的产品气体作为吹扫气体，该小口在操作条件下提供干燥空气出口 14净流量10%的气体损耗。吹扫气通道30的另一端向下穿过所述固定件16连接到高分子中空隔膜束20的干燥空气出口 14 一端。具体地说，所述吹扫气通道30位于所述下壳体12内，并且位于高分子中空隔膜束20的两端的中部。这样，吹扫气通道30就不必设置于壳体10的外面，有助于使结构简化，有助于减少体积。
[0041]根据本发明的车用高分子中空膜空气干燥器采用高分子中空隔膜来除去水份，是通过高分子中空隔膜束20对水蒸气的分离而实现的，因此不需要耗能，安装使用方便。本发明高分子中空隔膜束20在下壳体12内成U形，(I)可以在有限的壳体长度下，增加高分子中空隔膜束20的长度，既节约了空间，又增加了脱湿效率；(2)便于安装和节省物料，可将高分子中空隔膜束20的两端固定在一块圆形固定件16隔盖上；将压缩空气进气口 13和干燥空气出口 14集中在上壳体11上，使产品更加集约化。(3)透过膜的水蒸气会在膜的下游侧积聚起来，因此越接近干燥空气出口 14，水蒸气在中空膜的积聚越多。本发明U形的高分子中空隔膜束20使得压缩空气进气口 13和干燥空气出口 14均在上端，吹扫时干燥气流从下中空隔膜的最下游吹入，因此，下游侧膜两侧的水蒸气压力差最大，膜的传质效率更高，所以相对于直线性的中空隔膜，脱湿效率更高。综上所述，本发明的车用高分子中空隔膜束20空气干燥器具有结构简单、安装使用方便、不需要耗能、节约空间，有助于减少体积和脱湿效率闻等特点。
[0042]本发明实施例还给出了所述高分子中空膜制作封装工艺:
[0043](I)准备最外面一层黑色塑料是经热压形成的包覆层(即下壳体12)，下壳体下部两端各有四个除湿用耗气量空气小出口，用于排出水蒸气。
[0044](2)制作第一层是泡沫塑料层，用于缓解热压对内部的挤压损害。
[0045](3)制作内层内心硬质塑料是一层塑料硬壳层，其作用是对外层中空纤维层，起包覆骨架作用，防止其散落。
[0046](4)环向缠绕一圈的中空纤维素，主要是起缠绕包裹的作用，并不参与水渗透作用。
[0047](5)高分子中空隔膜束，采用成数百层45°斜编织缠绕法制成，这样不仅增长了空气过滤的路径及有效面积，而且自身缠绕固定在中空的细塑料管模上，如同纺织纱芯卷。
[0048](6)芯棒整体做成U型芯棒结构封装，其两端是一次胶接浇注模压成型的热塑性圆柱形固定件。
[0049](7) 一层塑料薄膜两端用橡皮筋抓紧，是用来对编织纤维的接头起固定包覆作用。将团簇在一起的接头经胶液粘接在一起，然后经固定件热压缩成圆柱形。
[0050]如图2所示，本发明的实施例也提供一种高分子膜式空气干燥器总成，包括上述的车用高分子膜空气干燥器I，车用高分子膜空气干燥器I与前置过滤器2和四回路保护阀3连接。其中，前置过滤器2的作用是滤掉杂质；四回路保护阀3的作用为制动系统提供3路制动气罐的稳定气压，以防止损坏时的起到保护作用。四回路保护阀3与本发明的空气干燥器总成通过气路管路连接在一起。
[0051]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0052]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种车用高分子膜式空气干燥器，其特征在于，包括: 壳体，所述壳体的上部设有压缩空气进气口和干燥空气出口，所述壳体的下部设有水蒸气排出口； 高分子中空隔膜束，所述高分子中空隔膜束安装在所述壳体内并且弯曲形成U形，高分子中空隔膜束的一端连接所述压缩空气进气口，另一端连接所述干燥空气出口 ； 吹扫气通道，所述吹扫气通道一端连接所述干燥空气出口，另一端连接所述高分子中空隔膜束的干燥空气出口一端。
2.根据权利要求1所述的车用高分子膜式空气干燥器，其特征在于，所述壳体由连接在一起的上壳体和下壳体组成，所述压缩空气进气口和干燥空气出口设在所述上壳体上，所述水蒸气排出口设在所述下壳体的下部，所述高分子中空隔膜束位于所述下壳体内。
3.根据权利要求2所述的车用高分子膜式空气干燥器，其特征在于，所述压缩空气进气口和干燥空气出口左右相对应地设置在所述上壳体的两侧；所述高分子中空隔膜束的两端与所述下壳体的上表面齐平，并通过固定件固定在所述下壳体上。
4.根据权利要求2所述的车用高分子膜式空气干燥器，其特征在于，所述下壳体的下端两侧各设有四个水蒸气排出口。
5.根据权利要求1所述的车用高分子膜式空气干燥器，其特征在于，所述吹扫气通道位于所述壳体内，并且位于U形的高分子中空隔膜束的两端之间。
6.根据权利要求1所述的车用高分子膜式空气干燥器，其特征在于，所述高分子中空隔膜束包括: 高分子中空隔膜层，所述高分子中空隔膜层包括若干个高分子中空隔膜管，所述若干高分子中空隔膜管采用斜向交错编织的方式若干层缠绕在一起。
7.根据权利要求6所述的车用高分子膜式空气干燥器，其特征在于，所述干高分子中空隔膜管斜向缠绕方向为45°。
8.根据权利要求6所述的车用高分子膜式空气干燥器，其特征在于，所述高分子中空隔膜束还包括: 中空的管芯，所述管芯弯成U形，所述高分子中空隔膜层缠绕在该中空的管芯上； 包裹层，所述包裹层包括环向缠绕在所述高分子中空隔膜层外侧的一圈高分子中空膜管； 塑料薄膜层，所述塑料薄膜层包覆在所述包裹层的外侧； 泡沫塑料层，所述泡沫塑料层设在所述塑料薄膜层的外侧。
9.根据权利要求6所述的车用高分子膜式空气干燥器，其特征在于，所述高分子中空隔膜管的材料为聚酰亚胺纤维。
10.一种高分子膜式空气干燥器总成，其特征在于，包括权利要求1 一 9任一项所述的车用高分子膜式空气干燥器，车用高分子膜式空气干燥器与前置过滤器和四回路保护阀连接。
【文档编号】B01D53/22GK103521043SQ201310539640
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】赵虎, 张荣超 申请人:湖北荣泽车桥实业有限公司