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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von Gasen, insbesondere von Luft in einem Druckluftleitungssystem, bei welchem die Ansaugluft des Verdichters mit einem Kältetrockner in einer Kühlstrecke unter O'C geküh) t und das in Form von Eis anfallende Kondensat ausgeschieden wird.
Aus der US-3 148 040 A ist ein Verfahren zum Abtauen von Eisbelägen auf Wärmetauschern, mittels weichen die Luft unter 0 C abgekühlt wird, beschrieben. Dabei erfolgt der Abtauvorgang dadurch, dass das normalerweise zur Kühlung des Wärmetauschers verwendete Kühlmittel erhitzt wird, um so den Eisbelag von der Wärmetauscherfläche zu entfernen. Zum Einleiten und Beenden des Abtauvorganges ist ein Druckschalter im Ausgangsbereich des Wärmetauschers angeordnet. Kommt es aufgrund eines zu starken Eisbelages im Wärmetauscher zu einem Druckabfall bei der aus dem Wärmetauscher austretenden Luft, so wird der Abtauvorgang eingeleitet und solange fortgesetzt, bis das Druckgefälle im Wärmetauscher wieder den vorgeschriebenen Wert erreicht hat.
Nachteilig ist hierbei, dass das Kältemittel weiter durch den Kältetrockner hindurchgeführt wird, wobei es vor Eintritt in den Kältetrockner erhitzt wird, was zu einem hohen Energieverbrauch führt.
Weiters ist aus der US-3 258 932 A ein Verfahren zum Einleiten des Abtauvorganges bekannt, bei dem im Ansaugbereich des Luftverdichters ein entstehender Unterdruck verwendet wird. Wird dieser Unterdruck auf der Vereisung des Wärmetauschers zu hoch, so wird durch die Wirkung dieses Unterdruckes eine heisse Flüssigkeit im Bereich des Wärmetauschers angesaugt und über die Wärmetauscher hinweg geführt, wodurch das Eis abgetaut werden soll. Nachteilig ist hierbei, dass die heisse Flüssigkeit zum Abtauen des Eises über die Kältetrockner hinweg geführt wird, und somit ein hoher Flüssigkeitsverbrauch stattfindet.
Aus der US-4 156 350 A ist ein Verfahren zum Einleiten des Abtauens eines Wärmetauschers bekannt, wobei durch eine zusätzliche Heizspirale der Wärmetauscher von aussen erhitzt wird. Die Steuerung zum Abtauen des Wärmetauschers erfolgt dabei über ein Thermostat und ein voreinstellbares Zeitglied, in dem die Abtauzeit eingestellt werden kann. Nachteilig ist hierbei, dass durch die zusätzliche Heizspirale ein hoher Energieverbrauch stattfinden muss, um den Wärmetauscher vollständig abzutauen.
Ebenfalls ist aus der US-4 420 943 A ein Verfahren zum Abtauen von Eisbelägen auf Wärmetauscher, mittels welchem die Luft unter 0'abgekühlt wird, beschrieben. Dabei erfolgt der Abtauvorgang dadurch, dass das normalerweise zum Kühlen des Wärmetauschers verwendete Kühlmittel erhitzt wird, um so den Eisbelag von der Wärmetauscherfläche zu entfernen.
Aus der EP-0 142 643 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtauregelung von Wärmepumpen bekannt. Um den Abtauvorgang zu überwachen, wird eine Temperaturdifferenz gebildet, wozu die Temperatur des Verdampfers und diejenige der Umgebungsluft ermittelt und verglichen wird.
Andererseits ist aus der EP-0 063 158 A2 bekannt, dass zum Abtauen von Wärmepumpen bei Aussentemperaturen unter 0 C der Momentanwert einer Zustandsgrösse unter anderem beispielsweise auch der Druck des Kältemittels im Verdampfer verwendet werden kann, um diesen Abtauvorgang einzuleiten.
Ein bekanntes Verfahren zum Betrieb eines Verdrängerverdichters des gleichen Anmelders - gemäss DE-29 50 131 A - schreibt zur Erzeugung von Druckluft in einem Druckluftleitungssystem vor, die Ansaugluft des Verdichters in einer Kältetrocknungsanlage unter 0 C zu kühlen. Das in Form von Eis anfallende Kondensat wird ausgeschieden. Die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Ansaugluft am Eingang der Kältetrocknungsanlage und der Temperatur der Ansaugluft am Eingang des Verdichters soll zwischen 35'C und 45'C betragen. Der Drucktaupunkt in der an den Ausgang der der Verdichtung unmittelbar anschliessenden Druckluftleitung soll unterhalb der Ansaugtemperatur der Ansaugluft der Kältetrocknungsanlage liegen. Der Ausgang des Verdichters ist direkt mit der Druckluftleitung verbunden.
Dadurch ist es möglich, unter Einsparung der Nachkühler bedingt durch die höhere Drucklufttemperatur beim Verbraucher ein höheres Volumen an trockener Druckluft zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus werden Kondensatausscheidungen auch in längeren Druckluftleitungen bzw. umfassenden Druckluftsystemen vermieden. Das Verfahren hat sich in der Praxis sehr gut bewährt. Das Abtauen der Kältetrockner konnte jedoch nicht In allen Fällen befriedigend gelöst werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zum Verdichten von Gasen den Ablauf des Abtauvorganges der Wärmetauscher zu vereinfachen.
Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass während des Abtauens des In der Kühlstrecke der zum Verdichter angesaugten Luft angeordneten Kältetrockners die Umwälzung des Kältemittels im Kältemittelkreislauf unterbrochen und der Druck in der Ansaug- und gegebenenfalls Druckleitung des Kältemittelverdichters überwacht und nach einem Überschreiten des einer Temperatur des Kältetrockners von etwa û C entsprechenden Druckes des Kältemittels der Abtauvorgang beendet wird. Durch die Ermittlung der Druckverhältnisse in der Ansaug- und gegebenenfalls Druckleitung des während des Abtauvorganges stillgelegten Kältemittelkreislaufes kann sehr exakt jener Zeitpunkt bestimmt werden, In dem die Temperatur im Bereich des Wärmetauschers über 0 C liegt und somit der Abtauvorgang beendet wird.
Diese Temperaturfeststellung ist unabhängig von im Kältetrockner auftretenden Strömungen bzw.
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Gas- oder Luftbewegungen, sodass Fehlmessungen ausreichend vermieden sind.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante dieses erfindungsgemässen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Temperatur der zum Verdichter angesaugten Druckluft nach dem Ausgang aus dem Kältetrockner erfasst und bei einem positiven Temperaturwert und gegebenenfalls gleichzeitig einem einer Temperatur des Kältetrockners von etwa 0 * C entsprechenden Druck des Kältemittels in der Ansaugleitung zum Kältemittelverdichter der Abtauvorgang beendet wird. Durch die gleichzeitige Ermittlung der Gas- bzw. Lufttemperatur im Ausgangsbereich des Kältetrockners ist eine Abstimmung der beiden Messwerte und eine gegenseitige Überprüfung möglich, sodass der Abtauvorgang wirtschaftlich und effizient vorgenommen werden kann.
Vorteilhaft ist es auch, wenn während des Abtauvorganges des Kältetrockners heisser Kältemitteldampf den Kältetrockner durchströmt und am Ende des Abtauvorganges das Kältemittel über ein Expansionsventil dem Kältetrockner zugeführt wird, da dadurch jene Zeitspanne, in welcher der Verdichter bei einer Einzelanordnung eines Kältetrockners feuchte und eventuell nicht gereinigte Luft ansaugt, vermindert werden kann, da durch das Durchfliessen von heissem Kältemitteldampf durch den Kältetrockner der Abtauvorgang zusätzlich zu der Abtauwirkung, die durch das angesaugte Gas bzw die Luft verursacht wird, verstärkt wird.
Nach einem weiteren Verfahrensschritt ist vorgesehen, dass während des Abtauvorganges des Kältetrockners der Kältemittelkreislauf im Kältetrockner unterbrochen und die zur Verdichtung benötigte Luft für den Verdichter über den Kältetrockner angesaugt wird und dass bei einem Druck im stillgelegten Teil des Kältemittelkreislaufes des Kältetrockners, der einer Plustemperatur der Oberfläche des Kältetrockners entspricht, und bei einer Ansaugtemperatur der Druckluft am Ausgang des Kältetrockners von zumindest
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1'Ckeine zusätzliche Energie zum Abtauen des am Kältetrockner festgefrorenen Kondensates benötigt wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum erfindungsgemässen Verdichten von Gasen In stark vereinfachter schematischer Darstellung ;
Fig. 2 ein Diagramm, aus dem der Zusammenhang zwischen dem Kältemitteldruck und der Tempe- ratur des Kältemittels und somit den Oberflächen des Wärmetauschers dargestellt ist.
In Fig. 1 Ist eine Vorrichtung 1 zum Verdichten von Gasen entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren dargestellt. Diese umfasst einen Verdichter 2 und einem diesen In Ansaugrlchtung - Pfeil 3 - des zu verdichtenden Gases 4 - schematisch durch gewählte Pfeile dargestellt - vorgeschalteten Kältetrockner 5. In dem Kältetrockner 5 ist ein Wärmetauscher 6 angeordnet. der In einem Kältemittel-Kreislauf 7
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umfasst. In einer Ansaugleltung 11 vom Ausgang 12 des Wärmetauschers 6 zum Ansaugstutzen 13 des Kältemittel-Verdichters 8 ist eine Druckmessvorrichtung 14 angeordnet.
Weiters ist im Bereich der dem Wärmetauscher 6 nachgeordneten Ansaugleitung 15 zum Verdichter 2 ein Temperaturfühler 16 angeordnet. Sowohl der Ausgang der Druckmessvornchtung 14 als auch des Temperaturfühlers 16 sind an eine Steuereinrichtung 17 angeschlossen, über die der Antrieb des Kältemittel-Verdichters 8 gesteuert wird. Die Steuereinrichtung 17 umfasst Regelorgane 18 und 19, an deren Eingänge jeweils die Signalleitungen der Druckmessvomchtung 14 bzw. des Temperaturfühlers 16 angelegt sind. Weiters Ist diesen Regelorganen 18 und 19 jeweils ein Einstellorgan 20 und 21. z.
B. bel Verwendung einer analogen Steuereinrichtung 17. ein Regelpotentiometer zugeordnet und der Jeweilige Differenzwert wird über Verbindungsleitungen zu einem Und-Glied 22 weitergeleitet. Sind die bel den mit den Einstellorganen 20 und 21 vorgewählten Messwerte erreicht, so wird der Antrieb des Kältemittel-Verdichters 8 stillgesetzt und die Tätigkeit des Kältemittel-Kreislaufes 7 unterbrochen.
Durch das mit dem Verdichter weiterhin angesaugte warme Gas wird das auf dem Wärmetauscher aufgrund der niedrigen Temperatur desselben festgefrorene Kondensat aufgetaut und kann abfliessen. Wird durch die Druckmessvornchtung 14 ein Druck In der Ansaugleltung 11 des Kältemittel-Kreislaufes 7 festgestellt. der einer Temperatur des Kältemittels von etwa O'C im Bereich des Wärmetauschers 6 entspricht, so wird ein Signal vom Regelorgan 18 an das Und-Glied 22 weitergegeben Liegt dann auch ein Signaleingang vom Regelorgan 19 vor, da Im Bereich des Temperaturfühlers 16 die gewünschte Temperatur des Gases erreicht ist, so wird der Kältemittel-Verdichter 8 wieder eingeschaltet und der KältemittelKreislauf 7 aktiviert.
Damit erfolgt sofort eine Unterkühlung des Wärmetauschers 6 und eine Abkühlung der Ansaugluft so lange, bis der Elsmantel auf dem Wärmetauscher 6 so dick ist, dass dessen Isolierwirkung eine entsprechende Abkühlung des angesaugten Gases nicht mehr ermöglicht. Dieser Zustand wird einerseits durch den Temperaturfühler 16 und andererseits durch den Druckverlauf In der Ansaugleitung 11 des Kältemittels festgestellt. da der Wärmeentzug aus dem Kältemittel bel zu hoher Isolierwirkung des
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Eismantels nicht mehr gegeben ist.
Selbstverständlich kann die beschriebene Steuereinrichtung auch derart ausgebildet sein, dass ein vollständiger Regelkreis vorhanden ist, sodass sich die Leistung des Kältemittel-Verdichters 8 jeweils stufenlos an die benötigte Kälteenergie im Bereich des Wärmetauschers 6 anpasst. Auch können die Einstellorgane 20 und 21 mit mehreren Einstellgliedern versehen sein, um jeweils die beiden Soll-Zustände festzulegen, in welchen die Tätigkeit des Kältemittel-Verdichters 8 zu reduzieren bzw. zu beenden ist, und bei welchen die Tätigkeit desselben zu verstärken bzw. zu beginnen ist.
In Fig. 2 sind, um die Zusammenhänge zwischen dem Druck des Kältemittels und der jeweiligen Temperatur des Kältemittels besser darstellen zu können, die Temperatur- und Druckkennlinien einiger gängiger Kältemittel dargestellt. So zeigt eine Kennlinie 23 die Zusammenhänge zwischen Temperatur und Druck bei einem Frigen 12, während eine Kennlinie 24 dasselbe Verhältnis für Frigen 22 und eine Kennlinie 25 für Frigen 502 zeigt.
Aus diesen Kurven ist zu ersehen, dass bei Frigen 12 ein Druck von ca. 1, 5 bar einer Temperatur von - 20. C und ein Druck von ca. 3 bar einer Temperatur von 0 * C entspricht. Daraus folgt, dass aufgrund der doch erheblichen Druckunterschiede ein exakter Rückschluss auf die jeweiligen Temperaturen gezogen werden kann.
Es sei jedoch nochmals darauf hingewiesen, dass vor allem während des Abtauvorganges das Kältemittel einen einer bestimmten Temperatur entsprechenden Druck aufweisen kann, der beispielsweise bereits im Bereich einer Temperatur von etwa 0*C liegt, obwohl auf Teilen der Leitung noch Eisrückstände vorhanden sind bzw. die Luft im Kältetrockner noch unter 0 * C liegt. Daher ist es besonders vorteilhaft, mit der Überwachung des Druckes des Kältemittels auch eine Überwachung der Temperatur in jenen Bereich des Kältetrockners vorzunehmen, der dem Ansaugstutzen des Verdichters am nächsten liegt.