BE1010132A3

BE1010132A3 - Werkwijze en inrichting voor het drogen van een door een compressor samengeperst gas.

Info

Publication number: BE1010132A3
Application number: BE9600283A
Authority: BE
Inventors: Danny Etienne Andree Vertriest
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1996-04-02
Publication date: 1998-01-06
Also published as: EP0799635A1; US5925169A; JPH1028832A

Abstract

Werkwijze voor het drogen van een door een compressor (1) samengeperst gas waarbij dit gas (2) door een hoeveelheid droogmiddel (3) gestuurd wordt tot een gedroogd samengeperst gas (4) wordt verkregen, terwijl een hoeveelheid gebruikt droogmiddel (7) geregenereerd wordt door een gedeelte (5) van het samengeperst gas doorheen het gebruikte droogmiddel (7) te sturen zodanig dat vocht uit het gebruikte droogmiddel (7) opgenomen wordt dat daarna door koelen gecondenseerd en afgescheiden wordt, waarna dit gedeelte (5) van het gas terug gemengd wordt met het nog te drogen samengeperst gas (2), daardoor gekenmerkt dat het gedeelte (5) van het gas dat door het gebruikt droogmiddel (7) gestuurd wordt een gedeelte is van het reeds gedroogd samengeperst gas (4) en eerst opgewarmd wordt door de compressiewarmte van de compressor (1).

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Werkwijze en inrichting voor het drogen van een door een compressor samengeperst gas. 



  De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het drogen van een gas dat samengeperst werd door een compressor. 



  Samengeperst gas, bijvoorbeeld lucht, heeft aan de uitgang van de compressor meestal een hoog vochtgehalte. Dit vocht kan nadelig zijn voor het leidingnetwerk en ongewenst zijn in bepaalde toepassingen. Daarom is het nuttig, zoniet vereist de samengeperste lucht te drogen. 



  Bij een bekende werkwijze, zoals beschreven in het BE-A-1005764, wordt het samengeperst gas doorheen een droogmiddel gestuurd, terwijl terzelfder tijd reeds gebruikt droogmiddel geregenereerd wordt door er een gedeelte door te sturen van het door de compressor samengeperst gas, dat direct aan de uitgang van de compressor afgetapt wordt. Dit gas neemt water uit het reeds gebruikt droogmiddel op dat daarna door het koelen van het gas gecondenseerd en afgescheiden wordt, waarna het gas terug gemengd wordt met het nog te drogen samengeperst gas. 



  Dergelijke werkwijze heeft als nadeel dat de regeneratie met een nog vochtig gas geschiedt waardoor het drogen of regenereren van het droogmiddel vrij traag verloopt. 



  Hierdoor duurt de regeneratie van een hoeveelheid droogmiddel relatief lang in verhouding tot de tijd waarin een zelfde hoeveelheid droogmiddel bij het drogen verzadigd wordt met vocht. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 Om het regeneratieproces met een aanvaardbare snelheid te laten verlopen is dan ook relatief hoge regeneratietemperatuur noodzakelijk. Deze hoge regeneratietemperatuur is omwille van de werkingsomstandigheden van de compressor, bijvoorbeeld een lage werkdruk en/of het veelvuldig belast-onbelast draaien, niet altijd beschikbaar. 



  De uitvinding heeft als doel een werkwijze voor het drogen van een door een compressor samengeperst gas die de voornoemde en andere nadelen uitsluit en waarbij een   efficiënte   droging van het samengeperst gas wordt verkregen. 



  Tot dit doel bestaat de werkwijze voor het drogen van een door een compressor samengeperst gas hoofdzakelijk uit het sturen van dit gas, eventueel na een voorkoeling, door een hoeveelheid droogmiddel tot een gedroogd samengeperst gas wordt verkregen, terwijl een hoeveelheid gebruikt droogmiddel geregenereerd wordt door een gedeelte van het samengeperst gas doorheen het gebruikte droogmiddel te sturen zodanig dat vocht uit het gebruikte droogmiddel opgenomen wordt dat daarna door koelen gecondenseerd en afgescheiden wordt, waarna dit gedeelte van het gas terug gemengd wordt met het nog te drogen samengeperst gas, waarbij het gedeelte van het gas dat door het gebruikt droogmiddel gestuurd wordt een gedeelte is van het reeds gedroogd samengeperst gas en eerst opgewarmd wordt door de compressiewarmte van de compressor. 



  Doordat het gas gebruikt voor de regeneratie van het droogmiddel een hoge temperatuur en een lage vochtigheid bezit zal deze regeneratie snel en efficiënt gebeuren. 



  Voor het verwarmen van dit gas is geen extra energie nodig, aangezien de compressiewarmte toch beschikbaar is. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



  Deze compressiewarmte kan afgenomen worden door warmtewisseling met ofwel het koelmiddel van de compressor ofwel de perslucht zelf. Het eerste is vooral het geval bij olie-geïnjecteerde compressoren terwijl het tweede vooral bij olievrije compressoren het geval is. 



  De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het toepassen van de werkwijze zoals hiervoor vermeld, welke inrichting een droogkanalisatie bevat waardoor het te drogen samengeperst gas stroomt en die enerzijds over een leiding met een ejector aansluit op de compressor en anderzijds aansluit op een afvoerleiding en die een droogzone bezit gevuld met een droogmiddel ; en een regeneratiekanalisatie bevat die een regeneratiezone met gebruikt droogmiddel bezit welke regeneratiezone, enerzijds, door een leiding aangesloten is op voornoemde afvoerleiding over een warmtewisselaar waardoor door de compressie opgewarmd fluïdum stroomt en, anderzijds, door een leiding over een koeler aangesloten is op de zuigingang van voornoemde ejector. 



  Een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de inrichting bevat middelen om het droogmiddel uit de droogzone na een bepaalde tijd om te wisselen met het intussen geregenereerd droogmiddel uit de regeneratiezone. Hierdoor kan het drogen van het samengeperst gas als een praktisch doorlopend proces gebeuren. 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen is hierna een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een werkwijze en een inrichting voor het drogen van een door een compressor samengeperst gas volgens de uitvinding beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen waarin : 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 figuur 1 een blokschema weergeeft van de werkwijze volgens de uitvinding ; figuur 2 schematisch een voorkeurdragende uitvoeringsvorm weergeeft van een inrichting volgens de uitvinding ; figuur 3 een zieht in perspektief weergeeft van het droogmiddel gebruikt in de inrichting volgens figuur   2 ;   figuur 4 een blokschema weergeeft analoog aan dit van figuur   1,   maar met betrekking tot een variante van de werkwijze ;

   figuur 5 schematisch een zieht weergeeft analoog aan dit van figuur 3 van een inrichting, maar met betrekking tot de werkwijze volgens het blokschema van figuur 4. 



  Voor het drogen van een door een compressor 1 samengeperst gas 2 wordt, zoals weergegeven in figuur   1,   dit gas 2 doorheen een hoeveelheid droogmiddel 3 gestuurd. 



  Tegelijkertijd wordt van het reeds gedroogd samengeperst gas 4 een gedeelte 5, na opwarming door de compressiewarmte van de compressor   1,   in het bijvoorbeeld van figuur 1 door warmtewisseling met het koelfluidum 6 van de compressor 1, doorheen een nagenoeg even grote hoeveelheid gebruikt droogmiddel 7 gestuurd om dit laatste te regenereren, waarna dit gedeelte 5 gekoeld wordt, bijvoorbeeld door warmtewisseling met een koelfluïdum 8 ten einde het opgenomen vocht afkomstig van het gebruikte droogmiddel 7 te condenseren. 



  Het gecondenseerde vocht 9 wordt afgescheiden en het overblijvend gekoeld en relatief droog gas 10 wordt vervolgens gemengd met het nog te drogen samengeperst gas 2. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



  Telkens de hoeveelheid droogmiddel 3 verzadigd is kan ze omgewisseld worden met de hoeveelheid intussen geregenereerd droogmiddel 7, waarbij juist v66r het omwisselen het geregenereerd droogmiddel 7 gedurende een tijdsinterval gekoeld wordt, bij voorkeur door er tijdelijk het voornoemde gedeelte 5 van het gedroogde gas 4 door te sturen zonder dit evenwel te verwarmen door de compressiewarmte, in het voorbeeld van figuur 1 zonder warmte uit te wisselen met de koelvloeistof 6 van de compressor 1. 



  Doordat de compressiewarmte van de compressor 1 steeds beschikbaar is vraagt het opwarmen van het gedroogd gas 4 geen extra energietoevoer. 



  Bij een juiste keuze van het regeneratiedebiet is het regenereren van het gebruikte droogmiddel 7 sneller dan het verzadigd geraken van het droogmiddel 3. De overblijvende tijd tot aan het ogenblik van het omwisselen kan gebruikt worden om het geregenereerde droogmiddel 7 af te koelen. 



  Voor het uitvoeren van de hiervoor beschreven werkwijze kan de inrichting worden gebruikt die weergegeven is in figuur 2. 



  Deze inrichting bevat een droogkanalisatie   11,   waardoor het te drogen samengeperst gas 2 stroomt, die op de compressor 1 aansluit en die een droogzone 12 bezit die met een hoeveelheid droogmiddel 3 is gevuld, en een regeneratiekanalisatie 13 met een regeneratiezone 14 waarin een nagenoeg gelijke hoeveelheid gebruikt droogmiddel 7 is aangebracht. 



  De ingang van de droogkanalisatie 11 staat door een vier-wegsventiel 15 in verbinding met een een leiding 16 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 die aansluit op de uitgang van een ejector 17 en waarin een een waterafscheider 18 is opgesteld. De ingang van de ejector 17 sluit over een leiding 19, waarin een waterafscheider 20a, een filter 20b en een koeler 21 zijn gemonteerd, op de uitgang van de compressor 1 aan. 



  Op de uitgang van de droogkanalisatie 11 sluit over een vier-wegsventiel 22 een afvoerleiding 23 voor gedroogd samengeperst gas 4 aan. 



  De ingang van regeneratiekanalisatie 13 sluit door middel van voornoemd vier-wegsventiel 22 aan op een leiding 24 waarin een warmtewisselaar 25 voorkomt. Het primaire circuit van deze warmtewisselaar 25 is het koelcircuit 26 van de compressor 1. 



  De warmtewisselaar 25 is overbrugd door een leiding 27 die door middel van een driewegkraan 28 stroomopwaarts van de warmtewisselaar 25 op de leiding 24 aansluit. Deze driewegkraan is gekoppeld aan een stuurinrichting 29. 



  De uitgang van de regeneratiekanalisatie 13 sluit door middel van voornoend vier-wegsventiel 15 aan op een leiding 30 waarin een koeler 31 is opgesteld en die op haar beurt aansluit op de zuigingang van voornoemde ejector 17. De koeler 31 is van een aftapleiding 32 voor gecondenseerd vocht 9 voorzien. 



  Het voornoemde droogmiddel 3 of 7 bestaat uit of bevat een droogstof die vocht opslorpt, zoals silicagel, moleculaire zeven of geactiveerde alumina. Het kan verschillende vormen aannemen zoals de vorm van korrels van de droogstof die in een reservoir opgestapeld zijn of een droogstof bevatten die aangebracht is op een drager 33 die bijvoorbeeld een kanalenbundel vormt zoals weergegeven in figuur 3. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 Deze drager 33 is vervaardigd van karton op basis van glasvezels en heeft een honingraatstruktuur die inwendig bedekt is met de droogstof. Hierdoor is het contactoppervlak met droogstof zeer groot. 



  Voornoemde vier-wegsventielen 15 en 22 zijn eveneens gekoppeld aan de stuurinrichting 29 en vormen samen met deze stuurinrichting middelen om het droogmiddel 3 in de droogzone 12 en het droogmiddel 7 in de regeneratiezone 14 om te wisselen, of meer bepaald om van de droogkanalisatie 11 de regeneratiekanalisatie 13 te maken en omgekeerd. 



  De werking van de inrichting is eenvoudig en als volgt. 



  Het te drogen samengeperst gas afkomstig van de compressor 
 EMI7.1 
 1, dat na een voorkoeling in de koeler 21 een temperatuur van ongeveer 30 C bezit, wordt met behulp van de ejector 17 via de leiding 16 doorheen de droogkanalisatie 11 gestuurd. In de waterafscheider 18 wordt het eventueel nog aanwezige vocht afgescheiden en in de droogzone 12 wordt het gas verder gedroogd door het droogmiddel 3. 



  Het gedroogde gas 4 verlaat via de leiding 23 de drooginrichting op een temperatuur van ongeveer   40 C.   



  Terzelfdertijd wordt in de regeneratiezone 14 gebruikt droogmiddel 7 geregeneerd door een gedeelte 5 van het gedroogde gas 4 via de leiding 24 af te takken en doorheen het droogmiddel 7 te sturen. Hierbij laat de driewegkraan 28 de leiding 24 open terwijl ze de leiding 27 afsluit. 



  In de warmtewisselaar 25, die opgenomen is in de leiding 24, wordt het afgetakt gedeelte 5 van het gas 4 opgewarmd tot een temperatuur van ongeveer 80 C, door koelfluidum 6 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 dat de compressiewarmte opgenomen heeft en op ongeveer 900C 
 EMI8.1 
 is. 



  Dit aldus opgewarmde gedeelte 5 van het gas 4 wordt, na het drogen van het gebruikte droogmiddel 7, gekoeld in de koeler 31 waarbij het gecondenseerd vocht 9 afgescheiden wordt via de aftapleiding 32. 



  Het overgebleven gekoelde gas 10 met een temperatuur van ongeveer   30 C   wordt via de leiding 30 aangezogen door de zuigingang van de venturi van de ejector 17. 



  Onmiddellijk na de venturi aan de ingang van de ejector 17 wordt in een mengzone dit koude gas 10 gemengd met te drogen samengeperst gas 2 van de compressor 1. Nabij de uitgang van de ejector 17 vindt er recuperatie plaats van de druk van het koude gas. 



  Na voldoende regeneratie van het droogmiddel 7, bijvoorbeeld na een vooropgestelde tijd, beveelt de stuurinrichting 29 de driewegkraan 28 van stand te veranderen en in de stand te brengen waarbij ze de leiding 24 onderbreekt en de leiding 27 in verbinding stelt met de leiding 23. 



  Hierdoor wordt het gedeelte 5 van het gas dat door het droogmiddel 7 wordt gestuurd niet meer opgewarmd en wordt dit droogmiddel 7 dus afgekoeld. 



  Wanneer het droogmiddel 3 verzadigd is met vocht beveelt de stuurinrichting 29 de vier-wegsventielen 15 en 22 van stand te veranderen op zulkdanige manier dat de droogkanalisatie 11 en de regeneratiekanalisatie 13 elkaars plaats innemen en dus het droogmiddel 3 dat inmiddels verzadigd is met 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 vocht het droogmiddel 7 vormt en het geregeneerde droogmiddel 7 het droogmiddel 3 wordt. 



  Op deze manier wordt eenzelfde hoeveelheid droogmiddel achtereenvolgens drogend droogmiddel 3 en regenererend droogmiddel 7, zodat de werking van de drooginrichting praktisch continu is. 



  Het drogen van het samengeperst gas 2 van de compressor gebeurt op deze manier zeer effectief en op een economische manier. 



  De uitvoeringsvorm van de werkwijze weergegeven door het blokschema van figuur 4 verschilt slechts van de hiervoor beschreven werkwijze doordat de opwarming van het gedeelte 5 van het samengeperst gas, dat voor de regeneratie van het gebruikte droogmiddel 7 wordt gebruikt, niet door koelfluïdum 6 van de compressor 1 wordt opgewarmd maar rechtstreeks door het hete, samengeperste gas dat de compressor 1 verlaat. Deze uitvoeringsvorm kan in het bijzonder toegepast worden bij olie-vrije compressoren. 



  Deze werkwijze bezit dezelfde voordelen als de hoger beschreven werkwijze. 



  De inrichting voor het uitvoeren van deze uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt gebruikt en die in figuur 5 is weergegeven verschilt dan ook enkel van de in de figuur 2 weergegeven uitvoeringsvorm doordat het primaire circuit van de warmtewisselaar 25 geen deel uitmaakt van een koelcircuit, maar deel uitmaakt van het gedeelte van de leiding 19 voor de hete samengeperste lucht dat tussen de compressor 1 en de koeler 21 is gelegen. 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 



  Het gebruik en de voordelen van deze inrichting zijn zoals beschreven in verband met de uitvoeringsvorm volgens de figuren 1 en 2. 



  De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke werkwijze en inrichting voor het drogen van een door een compressor samengeperst gas kan in verschillende varianten worden uitgevoerd zonder buiten het kader van de uitvinding te treden. 



  Zo kunnen de middelen om de droogmiddelen om te wisselen in plaats van twee vier-wegsventielen een rotor bevatten waarop de droogzone en de regeneratiezone aangebracht zijn, waarbij deze zones door rotatie van de rotor van in de doogkanalisatie tot in de regeneratiekanalisatie of omgekeerd kunnen gebracht worden.

Claims

Conclusies.

1. - Werkwijze voor het drogen van een door een compressor (1) samengeperst gas waarbij dit gas (2) door een hoeveelheid droogmiddel (3) gestuurd wordt tot een gedroogd samengeperst gas (4) wordt verkregen, terwijl een hoeveelheid gebruikt droogmiddel (7) geregenereerd wordt door een gedeelte (5) van het samengeperst gas doorheen het gebruikte droogmiddel (7) te sturen zodanig dat vocht uit het gebruikte droogmiddel (7) opgenomen wordt dat daarna door koelen gecondenseerd en afgescheiden wordt, waarna dit gedeelte (5) van het gas terug gemengd wordt met het nog te drogen samengeperst gas (2), daardoor gekenmerkt dat het gedeelte (5) van het gas dat door het gebruikt droogmiddel (7) gestuurd wordt een gedeelte is van het reeds gedroogd samengeperst gas (4) en eerst opgewarmd wordt door de EMI11.1 compressiewarmte van de compressor (1).

2.-Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het gedeelte (5) van het gas door de compressiewarmte opgewarmd wordt door warmtewisseling met het koelmiddel van de compressor (1).

3.-Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het gedeelte (5) van het gas door de compressiewarmte opgewarmd wordt door warmtewisseling met de perslucht zelf.

4.-Werkwijze volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat het droogmiddel (3) na een bepaalde tijd omgewisseld wordt met het intussen geregenereerd droogmiddel (7). <Desc/Clms Page number 12> 5.-Werkwijze volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat juist v66r het omwisselen het geregenereerd droogmiddel (7) gekoeld wordt.

6. - Werkwijze volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat dit koelen geschiedt door het gedeelte (5) van het gedroogde samengeperst gas (4) dat voor het regenereren wordt gebruikt, maar dat niet opgewarmd wordt door de compressiewarmte.

7.-Inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, welke inrichting een droogkanalisatie (11) bevat waardoor het te drogen samengeperst gas (2) stroomt en die enerzijds over een leiding (16) met daarin een ejector (17) aansluit op de compressor (1) en anderzijds aansluit op een afvoerleiding (23) en die een droogzone (12) bezit gevuld met een droogmiddel (3) ; en een regeneratiekanalisatie (13) bevat die een regeneratiezone (14) met gebruikt droogmiddel (7) bezit, daardoor gekenmerkt dat de regeneratiezone (14), enerzijds, door een leiding (24) aangesloten is op voornoemde afvoerleiding (23) over een warmtewisselaar (25) waardoor door de compressie opgewarmd fluidum stroomt en, anderzijds, door een leiding (30) over een koeler (31) aangesloten is op de zuigingang van voornoemde ejector (17).

8.-Inrichting volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat het primaire circuit van de warmtewisselaaar (25) het koelcircuit (26) van de compressor (1) is.

9.-Inrichting volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat het primaire circuit van de warmtewisselaaar (25) een gedeelte is van de leiding (19) voor heet samengeperst gas die op de uitgang van de compressor (1) aansluit. <Desc/Clms Page number 13>

10.-Inrichting volgens een van de conclusies 7 tot 9, daardoor gekenmerkt dat ze middelen (15-22-29) bevat om het droogmiddel (3) uit de droogzone (12) om te wisselen met intussen geregenereerd droogmiddel (7) uit de regeneratiezone (14).

11.-Inrichting volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat de middelen (15-22-29) hoofdzakelijk bestaan uit twee vier-wegsventielen (15 en 22) waarop zowel de droogkanalisatie (11) als de regeneratiekanalisatie (13) met een uiteinde aansluiten en die gekoppeld zijn aan een stuurinrichting (29).

12.-Inrichting volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat de middelen om het droogmiddel (3) uit de droogzone (12) om te wisselen met intussen geregenereerd droogmiddel (7) uit de regeneratiezone (14) een rotor bevatten waarop de droogzone (12) en de regeneratiezone (14) zijn aangebracht en waarmee deze zones van de in ene droogkanalisatie (11) tot in de regeneratiekanalisatie (13) of omgekeerd kunnen worden gebracht.

13.-Inrichting volgens een van de conclusies 7 tot en met 12, daardoor gekenmerkt dat in de leiding (24) waarmee de regeneratiekanalisatie (13) op de afvoerleiding (23) aansluit voorzien is van een driewegkraan (28) waarop een leiding (27) aansluit die de warmtewisselaar (25) overbrugt en die gekoppeld is aan een stuurinrichting (29).