[发明专利]水分离器及系统

说明书

优先权声明

本申请要求于2009年5月6日提交的第61/176,071号美国临时专利申请的优先权，其通过引用并入本文。

背景技术

当潮湿的环境空气在空气压缩机中被压缩时，出现使空气温度和露点温度升高的热力学过程。本文所使用的露点温度使这样的温度，在该温度下，相对湿度变为100％饱和并且压缩空气中的水蒸气开始凝结为液体。

温度升高可能重要到足以使压缩空气相当热且不可用于许多应用。为了将压缩空气的温度降至可用范围，某些空气压缩机系统使用水冷或风冷式后冷却器——如此命名是由于其位于压缩机的下游。后冷却器将压缩空气冷却至低于露点的温度。离开后冷却器的压缩空气可含有大量悬浮在空气流中的凝结水滴。

图1示出了传统的风冷式后冷却器10，其带有外部湿气分离器12。外部湿气分离器12可能占据相当大的空间且增加系统的重量和成本。

发明内容

通过仅出于说明目的且非限制性地用括号引用所公开的实施方式的相应部件、部分或表面，本发明提供了具有压缩空气后冷却器(110、210)的水分离器和系统(100)，压缩空气后冷却器(110、210)带有水/湿气分离器(112、212)。

一方面，提供了包括多个偏置的散热片(154)的除雾器核心(150、250)。另一方面，本发明提供了用于对压缩空气进行冷却的后冷却器，该后冷却器包括多个大体上竖直的压缩空气路径和多个相应的后冷却器出口，后冷却器出口位于压缩空气路径的底部，其中，压缩空气路径通过冷却空气路径彼此分离，冷却空气路径被配置以运送冷却空气，其中，压缩空气路径和冷却空气路径彼此之间处于热交换关系；水分离器，与后冷却器出口邻近，该水分离器包括：(a)大体上水平的隔室，直接位于后冷却器出口下方且与后冷却器出口流体连通，该水平的隔室接纳从出口排出的压缩空气；(b)除雾器核心，位于水平的隔室的下游且与该水平的隔室流体连通，其中，除雾器核心包括多个散热片，散热片被配置以产生穿过除雾器核心的波状流从而将水从压缩空气分离；以及(c)离开隔室，位于除雾器核心的下游，该离开隔室具有压缩空气出口。另一方面，水分离器包括流速降低区域，该流速降低区域紧邻水平的隔室且与该水平的隔室流体连通，该流速降低区域具有比水平的隔室更大的横截面积，以降低经过流速降低区域的压缩空气的水平速度。另一方面，冷却和除水装置和系统包括用于向后冷却器提供压缩空气的空气压缩机。另一方面，水平的隔室或流速降低区域包括大体上竖直的穿孔板，该穿孔板从水平的隔室或流速降低区域的底部向上延伸。另一方面，后冷却器被配置以接收最低温度为约80摄氏度以及最高温度为约140摄氏度的压缩空气。又一方面，后冷却器将压缩空气的温度冷却至最低25摄氏度以及最高45摄氏度。另一方面，除雾器核心不具有传热通道和/或包括以偏置模式布置且焊接在一起的压制的铝片。

本发明的另一方面提供了具有冷却单元的冷却和除水系统，冷却单元具有多个隔室：设置在第一隔室内的后冷却器；设置在第二隔室内的水平空气流动路径；设置在第三隔室内的除雾器核心；以及位于除雾器核心的下游的离开隔室。另一方面，附加的隔室，即流速降低隔室包括在内，其紧邻第二隔室且与水平空气流动路径流体连通，其中，流速降低隔室具有比第二隔室更大的横截面积，以降低水平的空气流的水平速度。

一方面，压缩空气后冷却器包括压缩空气核心，压缩空气核心具有一个或多个后冷却器入口、后冷却器出口以及一个或多个第一传热通道。另一方面，冷却器核心包括一个或多个第二传热通道，第二传热通道穿过冷却器核心延伸并与一个或多个第一传热通道处于热交换关系，并且第二传热通道被配置以将一个或多个第一传热通道中的压缩空气冷却。又一方面，系统包括湿气分离器(112、212)，湿气分离器大体上一体地附接至后冷却器出口(124、224)。在一个实施方式中，大体上水平的第一区域或隔室与后冷却器出口邻近；设有扩大区域，其与水平的第一区域邻近且与该水平的第一区域流体连通。在该实施方式中，扩大区域被配置以降低经过该扩大区域的压缩空气的水平速度。

本发明的另一方面提供了除雾器核心，其与水平的区域和/或扩大区域流体连通。在某些方面，除雾器核心包括多个偏置的散热片，散热片产生穿过除雾器核心的波状流。此外，系统可包括位于除雾器核心的下游的离开区域，其中，离开区域具有空气出口(例如位于湿气分离器的顶部)(116、216)以及凝结物排出道(例如，位于湿气分离器的底部)(144、244)。

附图说明

图1示出现有技术的带有外部湿气分离器的风冷式后冷却器；