第4章 计算双塔干燥器两塔吸附、再生转换的时间.docx

第4章计算双塔干燥器两塔吸附、再生转换的时间由前文可知吸附式干燥器，一塔进行吸附，另一塔进行再生依再生方式不 同可分为无热再生式干燥器，有热再生式干燥器和微热再生式干燥器再生式干 燥器的实际工作过程分吸附、再生两个阶段构成一个循环工作时，压缩空气交 替流经AB两个充满吸附剂的塔式容器，一塔在工作压力状态下吸附时，另一塔 则在接近大气压状态下再生，然后按所设定的程序切换两塔交替工作当没有干燥器吸附时，主风缸充气需要的最快时间为：也=V = 1250 X 60q 1000 x 2 x 2.4=15.625s(4-1)考虑到系统的误差及设备的响应时间，故吸附的时间设定的原则为:t nAt1T >At21 T1J 1 T2 1 ►-「 □干燥；•再生；T工作周期图3-1干燥器工作周期图干燥剂由于其分子结构决定了它具有特别大的，独特的内表面，因此可以从 通过的空气中吸收水分干燥剂具有极小的分子孔径，因而可以吸收水分子，同 时过滤较大的油分子干燥器的工作周期设定应该遵循以下几个原则：干燥时间要充分，使空气的水分得到足够吸附，排出的干燥空气符合设计要 求；干燥时间不宜过长，否则影响压缩机向总风缸的充风，影响机车的制动性能; 与控制时间的继电器及电磁阀相适应，所设定的时间能够得到良好的响应。

为了能够充分干燥压缩空气，使制动系统及其设备得到较好的性能及运行, 本次设计设定干燥和再生的时间分别为30s和30s即：T1 二 30s;T 2 二 30s;T 二 T1 + T 2 二 60s第5章机车空气干燥单元总体方案设计5. 1机车空气干燥器介绍5.1. 1机车空气干燥器的分类和介绍空气干燥装置有三种基本型式：(1) 致冷剂式：用机械冷却来进行干燥，这种型式费用高，并且时常出故 障它主要用于工厂定置式干燥系统2) 吸湿式：利用吸湿材料，当水份通过吸湿材料时就被吸收掉但当吸湿材 料水份达到饱和时，水份还可能进入制动系统这种装置需要经常更换吸湿介质3) 再生式：利用干燥剂吸收水份并周期地将干燥剂中的水份除掉这种除水 方法较经济，因此适于用来干燥机车上的压缩空气根据目前科技发展水平，利用吸附的方法，既可使机车空气系统的空气达到 所需的干燥程度，又可避免空气系统中产生冷凝水吸附法的原理主要是利用蒸汽在固态吸附剂孔隙中有毛细管凝结的现象常 用的吸附剂有：硅胶、硬铝胶、分子筛一沸石、活性氧化铝等吸附式空气干燥 装置的优点是干燥程度高(其露点温度可达-50°C〜-70°C),干燥过程中吸附剂不 消耗，不更换，吸附剂能将所吸收的水份排入大气，恢复其吸水能力。

5.1.2再生式干燥装置单塔式干燥器：机车上采用的再生式干燥装置基本上有两种：第一种是单塔式，用以吸收集 中起来的水份，它需要安装一个辅助主风缸，以容纳除水空气当然，还需要相 应的附属装置其结构示意图见图5-1当压缩机带负荷运转时，从调压器来的控制空气打开控制阀，使压缩空气(输 出空气)通过干燥床，同时关闭排气口正常情况下，空气经过除水空气风缸送 往第二个主风缸当压缩机无负荷运转时，控制阀的作用是截断通往干燥床的空 气流，同时迅速使干燥床中的空气经控制阀的排气口排入大气这时除水空气风 缸中的空气经除水空气止回阀塞门排出这种较干燥的空气经过止回阀中塞门膨 胀，再经干燥床，将前一个负荷循环收集的水份带走，并经控制阀的排气口将它 排到大气中去当压缩机无负荷时，排气口始终启开除水空气风缸和第二个主 风缸之间的止回阀在无负荷循环时关闭，使制动系统空气与除水空气隔开a干燥床；b控制阀；c除水空气止回阀和塞门；d除水空气风缸；e制动系统分隔止回阀1从压气机来的空气；2排气口； 3从调压器来的控制用空气；4通往机车第二个主风缸图5-1单塔式再生干燥装置双塔式干燥器：第二种双塔式干燥装置采用串联干燥床，它不需加除水空气风缸。

通过一个 控制系统（包括一个作用可靠的定时器和一个电磁阀）操纵每个干燥床的控制阀 起作用在此系统中，一个干燥床提供干燥空气（输出空气），而另一个干燥床则 进行除水经一定时间间隔，两个干燥床的作用相互置换因此，一个干燥床总 是提供干燥空气，而另一个则进行除水它的结构如图5-2所示这个系统是独 立的，与其它任何空气系统都不发生关系a干燥床；b控制阀；c排水阀；d除水空气止回阀和塞门1通往机车的第二主风缸；2从压缩机来的空气；3控制系统图5-2双塔式干燥器示意图®flarw to

再生后，吸收器的功能就自动转换当需要使用压缩空气的部件所消耗的压缩空气量小于干燥系统所能保证的压缩空气量时，其中一个吸收器就 处于/待机状态在供气管路中的剩余压力为0174〜0195MPa(714〜915kg/ cm2) 时，空气可以干燥到露点-32~ 34 °C5. 2机车空气干燥器的结构设计压缩机的饱和空气通过进气阀进入干燥剂塔，通过干燥芯下部的过滤芯除去 较大的水滴、油滴、尘埃等杂质，经过过滤的空气流入干燥芯干燥，进行进一步 的干燥处理处理后空气的含油量应小于10ppm，空气中尘埃的颗粒大小应小于 20“m，空气相对湿度小于35%处理后的空气，经过空气止回阀，达到所需要 求的流入主风缸供风为满足高效的性能要求，本文采用双塔式空气干燥器，干燥原理与一般干燥 器相同，主要是通过控制电路，控制两个空气干燥塔，使他们在不同时间内交替 工作，周期定为30s同时干燥塔互相利用干燥空气，通过空气止回阀之间相连 的小孔，在周期内未工作的空气干燥塔可利用干燥空气同时除去吸收的水滴、液 体和尘埃等杂质通过排泄阀排出空气干燥塔，进行再生这样的工作方式有利于 提高工作效率，同时对设备起着维护作用，同时兼顾了提高工作效率和设备使用 寿命。

空气干燥器主要由6个个组成部分，如图5-5所示，即干燥筒、进气阀、空 气止回阀、排泄阀、控制电路箱以及安装板空气干燥器安装在压缩机后冷却器 和第一总风缸之前1干燥筒2排泄阀3出去双止回阀4电气控制箱5安装架板6进气阀图5-5干燥器总体结构5. 2. 1干燥筒的设计干燥筒左右对称配置主要由干燥芯、过滤芯、干燥芯支架及干燥筒上下体组 成干燥筒是实现压缩空气干燥净化的核心部件本文中干燥筒外部采用上下圆筒的结构，通过螺栓紧密的连接在一起，为保 证气密性，连接面精度要求较高，防止空气泄露和外界空气的污染干燥筒内部 通过干燥芯架将干燥筒内部分为两部分，下半部分为过滤芯，起着过滤大水滴、 油滴和体积较大杂质颗粒，即一次空气处理上班部分为干燥芯，将从过滤芯处 理后的空气进行再次处理干燥来满足设计要求，极二次处理由于二次处理要求 较高，所以吊架不采用平均分割干燥同内部的结构，本文将过滤芯和干燥芯所占 体积以1:2的比例设计设计尺寸如下：筒的外径为250mm，壁厚为25mm，筒 中可用部分高度为450mm，过滤芯所占高度为150m m，干燥芯所占高度为 300mm，由于要布置气路，所以干燥筒两端和干燥芯部位中部分别布置了孔，其 与排泄阀，空气止回阀相连的孔径均设计为40mm，两干燥筒相连部位的小孔直 径设计为8mm，使用于再生的干燥空气的流通。

结构如图5-6所示，零件名称 和数量如表5-1所示1干燥筒上体2干燥芯3干燥芯4干燥芯支架5干燥筒下体图5-6干燥筒结构图表5-1干燥筒零件数目表零件塔O-形环端盖垫圈机器螺钉螺纹嵌入件数目22224248干燥筒左右对称配置，主要由干燥芯、过滤芯、干燥芯支架及干燥筒上下 体组成干燥筒是实现压缩空气干燥净化的核心部件干燥筒工作原理干燥：如图5-7，从空气压缩机过来的未干燥的空气，经过干燥器上方的进气口进 入干燥筒与阀体之间的空腔，向下方流动，到达干燥筒底部后，空气中的杂质， 油污、颗粒等较大杂质经过下方的排污口流向排泄阀；同时，剩下的带有水汽的 空气，通过下方的筒口进入干燥筒进行干燥，在干燥筒内，空气从下往上流动， 经过干燥剂分别进行两级干燥，干燥完全之后的空气经过上方的排气口排向出气 止回阀，完成干燥作用图5-7干燥过程再生：再生的作用与干燥相反，已经干燥的空气，一部分通过出气止回阀通往总风 缸，另一部分，通过一个小孔，流向需要再生的干燥筒，如图5-8所示，干燥空 气经过上方的阀口进入干燥筒，由于本身已经干燥，所以具有吸水功能，在从干 燥筒上方流下下方的过程中，会带走两级干燥剂中含有的水分，使干燥剂得到再 生，带有水分的空气经过下方的阀口，排向排泄阀，完成再生作用。

图5-8再生过程5. 2. 2出气双止回阀设计出气止回阀设计为三部分组成包括止回阀体，止回弹簧，止回阀体和止回 阀盖四部分组成它与左右干燥筒相连，根据左右干燥筒的工作状态由压差打开 或关闭相应的止回阀左右进风口由一小孔相连以便干燥空气进入再生干燥筒进 行再生根据止回阀选型手册，止回阀类型代号为H、传动方式为气动（代号为6）、， 连接形式选择焊接（代号为6），以保证良好的密封性、结构形式选择升降直通 式结构（代号为1）、阀座密封面和衬里材料选择渗氮钢（代号为D），以提高接 触面硬度和耐磨性，有利于止回阀密封因为连接采用焊接所以阀体不采用铸铁, 选用碳钢（代号为C），即止回阀型号为H661-DC止回阀各部分材料如表5-2表5-2出气止回阀材料表零件名称阀体、阀盖、阀瓣密封面摇杆销轴零件材料碳钢渗碳钢碳钢铬不锈钢止回阀尺寸均按GB12221-1989选取，尺寸设计如图5-9所示，结果示意图 如图5-10所示厂〒fL &—]11 11■ ■—1 1箔图5-9出气止回阀尺寸设计图1止回阀盖2止回阀3止回阀弹簧4阀体 图5-10出气止回阀结构示意图出气止回阀原理当右边的经干燥筒干燥的空气从右下方进入阀体，阀体左右两边通有一小 孔，有一部分干燥空气通过小孔流向左边，进入再生筒进行干燥作用，另一部分 干燥空气借助压力向上顶开止回阀。

止回阀弹簧的参数根据压力值来确定，具体 的弹簧设计由于能力有限，不予展开讨论压力值确定：由之前的压缩机可知，压缩机处于运转状态时，开始对总风缸 冲风，当总风缸压力达到定压900kPa时空压机自动停机，当总风缸压力达到 700kPa时，空压机又自动启动对总风缸充风为了保证总风缸有足够的时间充 风，可以设定当总风缸压力达到300kPa左右时，其中的一个干燥筒下的排泄阀 排出再生空气故弹簧的压力设定为300kPa干燥空气达到300kPa时顶开止回阀流向总风缸，同时再生筒的干燥剂得到 再生，再生干燥筒下的排泄阀有再生空气排出5.2.3进气阀的设计所需处理空气通过进气阀进入干燥塔。