BE1013667A3 - Werkwijze voor het regelen van de temperatuur van het uitgaande samengeperste gas van een compressor en daarbij gebruikte compressor. - Google Patents

Abstract

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het regelen van de temperatuur van het uitgaande samengeperste gas van een compressor die minstens één met lucht gekoelde nakoeler bevat (14) bevat, daardoor gekenmerkt dat de koellucht die door de nakoeler (14) gestuurd wordt verwarmd tot de temperatuur de gewenste waarde bezit of binnen het gewenste gebied gelegen is. De compressor bevat hiertoe tegenover de nakoeler (14) middelen (22) , bijvoorbeeld een warmtewisselaar, voor het opwarmen van de koellucht.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Werkwijze voor het regelen van de temperatuur van het uitgaande samengeperste gas van een compressor en daarbij gebruikte compressor. Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het regelen van de temperatuur van het uitgaande samengeperste gas van een compressor die minstens   een   met lucht gekoelde nakoeler bevat. 



  Het samengeperste gas dat door de   een-of   meertrapscompressor wordt afgeleverd, kan een temperatuur boven 200 C bezitten. Dit warme gas bevat ook veel vocht. 



  Door het koelen in de nakoeler condenseert vocht uit deze perslucht waarna het condensaat wordt afgescheiden. 



  Voor vele toepassingen mag de temperatuur van het samengeperste gas overigens niet boven een bepaalde waarde liggen, bijvoorbeeld wanneer het gas perslucht is dat wordt gebruikt voor het vervaardigen van kunstmatige sneeuw, waarbij in de perslucht water verneveld wordt. 



  Ongekoeld samengeperst gas zou eventueel ook apparatuur kunnen beschadigen. 



  Het koelen van de perslucht in de nakoeler, die in feite een warmtewisselaar is, geschiedt doorgaans met omgevingslucht als koelmedium. 



  De nakoeler wordt zo gekozen dat hij ook in de slechtste omstandigheden, dit is bij maximale belasting van de 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 compressor en een relatief hoge omgevingstemperatuur, nog voldoende kan koelen, bijvoorbeeld tot een temperatuur gelijk aan de omgevingstemperatuur plus   10 C.   



  Wanneer de compressor in een omgeving geplaatst wordt waar de temperatuur onder   0 C   heerst, dan bestaat er een reëel gevaar dat vocht dat in de nakoeler condenseert, aanvriest en dus de nakoeler bevriest. 



  Dit kan gemakkelijk plaatsvinden wanneer de compressor gebruikt wordt voor het maken van kunstmatige sneeuw. De omgevingstemperatuur kan gemakkelijk   tot-20 C   dalen. 



  Daarenboven hangt de kwaliteit van de sneeuw af van de temperatuur van de afgeleverde lucht die dus constant moet geregeld worden. 



  Ook in andere toepassingen kan het van belang zijn dat de temperatuur van het uitgaande samengeperste gas in uiteenlopende omstandigheden binnen bepaalde grenzen blijft. 



  Het is bekend de temperatuur van het uitgaande samengeperste gas te regelen door het na de nakoeler nog door een warmtewisselaar te sturen en op te warmen. Dit geschiedt vooral om de relatieve vochtigheid in de perslucht te verminderen. 



  Deze regeling is evenwel rudimentair en weinig flexibel en kan het bevriezen van'de nakoeler niet beletten. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 De uitvinding heeft een werkwijze voor het regelen van de temperatuur van de uitgaande lucht van een compressor als doel die toelaat deze temperatuur gemakkelijk en flexibel regelen en die vooral ook het bevriezen van de nakoeler kan beletten. 



  Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de koellucht, die door de nakoeler wordt gestuurd, wordt verwarmd tot de temperatuur van het uitgaande samengeperste gas de gewenste waarde bezit of binnen het gewenste gebied gelegen is. 



  Om het bevriezen van de nakoeler te vermijden, wordt de verwarming van de koellucht zo geregeld dat de temperatuur van het uitgaande samengeperste gas aan de uitgang van de nakoeler boven   0 C   blijft. 



  De temperatuur van het samengeperste gas aan de uitgang van de nakoeler wordt gemeten en in functie daarvan wordt de koellucht verwarmd tot voornoemde temperatuur de gewenste waarde bezit of in het gewenste gebied is gelegen. 



  Voor het verwarmen van de koellucht kan gebruik worden gemaakt van een warmtewisselaar. 



  Indien de compressor een aandrijfmotor bevat met vloeistofkoeling, kan de koelvloeistof van deze motor in de warmtewisselaar worden gebruikt om de koellucht op te warmen. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 Indien de compressor   een   of meer compressorelementen bevat die door koelvloeistof worden gekoeld, kan ook deze koelvloeistof voor het opwarmen van de koellucht worden gebruikt. 



  Indien een compressor twee luchtgekoelde nakoelers in serie bevat, dan zal het gevaar van bevriezen vooral bij de laatste nakoeler aanwezig zijn. 



  In een dergelijk geval wordt minstens de koellucht van deze laatste nakoeler opgewarmd in functie van de temperatuur aan de uitgang van deze nakoeler, maar wordt de stroming van koellucht over de eerste nakoeler ingesteld. 



  De uitvinding heeft ook betrekking op een compressor met nakoeler die bijzonder geschikt is voor het toepassen van voornoemde werkwijze. 



  De uitvinding heeft aldus betrekking op een compressor met aan de uitgang van het samengeperste gas minstens   een   luchtgekoelde nakoeler, en die daardoor gekenmerkt is dat aan de aanvoerzijde van de koellucht tegenover de nakoeler middelen opgesteld zijn voor het opwarmen van de koellucht. 



  Bij voorkeur bevat de compressor middelen om de temperatuur aan de uitlaat van de nakoeler te meten en een besturingsinrichting die de middelen voor het opwarmen van de koellucht bestuurt zodanig dat de gemeten temperatuur van het uitgaande samengeperste gas de gewenste waarde bereikt of in het gewenste gebied gelegen is. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 De middelen voor het opwarmen van de koellucht kunnen een warmtewisselaar zijn. 



  Het primaire gedeelte van de warmtewisselaar waardoor het warme fluidum stroomt, kan in het koelcircuit van een aandrijfmotor of in het koelcircuit van een compressorelement van de compressor gemonteerd zijn. 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een werkwijze voor het regelen van de temperatuur van het uitgaande samengeperste gas van een compressor en van een daarbij gebruikte compressor volgens de uitvinding beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin de enige figuur schematisch een compressor volgens de uitvinding weergeeft. 



  De compressor schematisch weergegeven in de figuur is een tweetrapscompressor voor het samenpersen van lucht, die dus twee compressorelementen 1 en 2 bevat die via een overbrenging 3 aangedreven worden door een dieselmotor 4. 



  De dieselmotor 4 is met water gekoeld en bezit dus een koelcircuit 5 waarin een radiator 6 is aangebracht. 



  De uitlaat van het compressorelement 1 die de lagedruktrap vormt, sluit via een persluchtleiding 7 aan op de ingang van het compressorelement 2 die de hogedruktrap vormt. In deze persluchtleiding 7 is de radiator 8 aangebracht van een tussenkoeler 9. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



  In de persluchtleiding 10 van het compressorelement 2 is de radiator 11 aangebracht van een eerste nakoeler 12 en stroomafwaarts daarvan de radiator 13 van een tweede nakoeler 14. 



  De radiator 6 en de radiatoren 8 en 11 van de tussenkoeler 9 en de eerste nakoeler 12 vormen, eventueel nog samen met   een   of meer andere radiatoren zoals een radiator 15 voor het koelen van smeerolie,   een   radiatorblok 16. 



  Deze radiatoren 6, 8, 11, 15 worden gekoeld door   een   gemeenschappelijke relatief grote ventilator 17 die een relatief groot vermogen opslorpt en die bijvoorbeeld via de overbrenging 3 door de dieselmotor 4 wordt aangedreven. 



  De radiator 13 van de tweede nakoeler 14 is afzonderlijk en maakt deel uit van een tweede radiatorblok 18 dat aan de andere kant van de compressor dan voornoemde radiatorblok 16 opgesteld is en dat door een kleinere ventilator 19 wordt gekoeld. 



  Ook deze ventilator 19 kan door de dieselmotor 4 worden aangedreven, bijvoorbeeld rechtstreeks, maar slorpt een kleiner vermogen op dan de ventilator 17. 



  Dit radiatorblok 18 kan ook een radiator bevatten voor het koelen van de brandstof voor de dieselmotor 4 en de radiator van de intercooler van deze dieselmotor 4. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 De ventilatoren 17 en 19 zijn in de compressor, die omgeven is door een behuizing 20, aan de binnenkant ten opzichte van de radiatorblokken 16 en 18 opgesteld, hetgeen betekent dat de ventilator 17 koellucht blaast door het radiatorblok 16 terwijl de ventilator 19 koellucht aanzuigt door het radiatorblok 18. 



  Aan de uitlaat van de radiator 13 van de tweede nakoeler 14 is in de persluchtleiding 10 een waterafscheider 21 opgesteld. 



  Aan de zijde van waaruit koellucht door de ventilator 19 wordt aangezogen, zijn tegenover de radiator 13 van de tweede nakoeler 14 middelen opgesteld voor het verwarmen van deze koellucht, welke middelen door een warmtewisselaar 22 zijn gevormd. 



  De waterafscheider 21 kan tussen deze warmtewisselaar 22 en de radiator 13 gelegen zijn zodat hij mee door de warmtewisselaar 22 opgewarmd kan worden. 



  Het gedeelte voor het warme fluidum van deze warmtewisselaar 22 is via verbindingsleidingen 23 in parallel aangesloten op het koelcircuit 5. In een van de verbindingsleidingen 23 is een elektronische regelklep 24 aangebracht die bestuurd wordt door een besturingsinrichting 25. 



  Aan de uitlaat van de radiator 13 van de tweede nakoeler 14 is in de persluchtleiding 10, juist na de waterafscheider 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 21, een temperatuurmeter 26 opgesteld die in verbinding staat met de elektronische besturingsinrichting 25. 



  Tussen de randen van de radiator 13 en de randen van de warmtewisselaar 22 kunnen wanden 27 aangebracht zijn om de koellucht die doorheen de radiator 13 wordt gezogen te verplichten eerst doorheen de warmtewisselaar 22 te stromen. 



  Tegenover deze warmtewisselaar 22 is in de behuizing 20 een door een rooster 28 afgesloten inlaatopening 29 aangebracht. Onderaan de behuizing 20, tussen het radiatorblok 18 en het uiteinde van de behuizing 20 is de behuizing 20 van een, door een rooster 28 afgesloten, inlaatopening 29 voor omgevingslucht of koellucht aangebracht. 



  Tussen het andere uiteinde van de behuizing 20 en het radiatorblok 16 is bovenaan een, door een rooster 28 afgesloten, uitlaatopening 30 aangebracht voor het doorlaten van de gebruikte koellucht naar de omgeving. 



  Aan de uitlaatzijde voor de koellucht van de radiator 11 van de nakoeler 12 zijn   een   of meer kleppen 31 opgesteld die wentelbaar of schuifbaar zijn en de uitgang van de radiator min of meer kunnen afsluiten om zo de stroming van koellucht erdoor in te stellen. 



  De werking van de hiervoor beschreven compressor is als volgt : 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 Door de ventilatoren 17 en 19 wordt omgevingslucht doorheen de behuizing 20 en in het bijzonder door de radiatorblokken 16 en 18 gestuurd voor het koelen. De stroming van de koellucht is in de figuur met de pijlen L weergegeven. 



  De warme perslucht op lage druk die door het compressorelement 1 wordt geleverd, wordt gekoeld in de tussenkoeler 9 en verder samengeperst in het compressorelement 2. 



  De perslucht uit het compressorelement 2 bezit een temperatuur boven   200 C   en wordt eerst afgekoeld in de radiator 11 van de nakoeler 12 en vervolgens in de radiator 13 van de nakoeler 14. Door dit koelen condenseert vocht en het water wordt in de waterafscheider 21 afgescheiden. 



  De gebruiker stelt een temperatuur in van de uitgaande perslucht van de compressor, dit is van de perslucht die dus uit de tweede nakoeler 14 stroomt. 



  Deze twee nakoelers 12 en 14 werden zo berekend dat ze in de meest ongunstige omstandigheden, dit is met maximum belasting van de compressor en hoge omgevingstemperatuur, samen de perslucht voldoende kunnen afkoelen. 



  Dit betekent dat in de meeste gevallen minder moet worden gekoeld dan mogelijk. 



  Hiertoe wordt indien nodig de koellucht die over de radiator 13 stroomt door de warmtewisselaar 22 opgewarmd. 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 De besturingsinrichting 25 vergelijkt de temperatuur gemeten door de temperatuurmeter 26 met de ingestelde temperatuur. 



  Indien de gemeten temperatuur lager is dan de ingestelde, dan beveelt de besturingsinrichting 25 het openen of verder openen van de elektronische regelklep 24 in de verbindingsleiding 23 waardoor warme koelvloeistof of meer warme koelvloeistof van uit het koelcircuit 5 van de dieselmotor 4 doorheen de warmtewisselaar 22 stroomt en dus de omgevingslucht die doorheen de radiator 13 wordt gezogen, opgewarmd wordt. 



  Wanneer de temperatuur aan de uitlaat van de tweede nakoeler 14 gedaald is tot de ingestelde waarde, dan beveelt de besturingsinrichting 25 de regelklep 24 minder koelvloeistof door te laten of eventueel zelfs de stroom van koelvloeistof volledig te stoppen. 



  De temperatuur van de koelvloeistof in het koelcircuit 5 wordt op een temperatuur van ongeveer   75 C   gehouden. 



  Normaal wordt er naar gestreefd een temperatuur voor de uitgaande perslucht te verkrijgen die gelijk is aan de omgevingstemperatuur vermeerderd met   9 C.   



  Door de beperkte afmetingen van de warmtewisselaar 22 is, zelfs bij een koelvloeistof van   75 C,   het opwarmvermogen van de warmtewisselaar 22 beperkt, zodanig dat, bijvoorbeeld bij zeer lage omgevingstemperatuur, de   warmte-wisselaar   22 toch de koellucht die door de nakoeler 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 14 stroomt niet voldoende kan opwarmen om een uitgaande 
 EMI11.1 
 ) perslucht met de gewenste temperatuur te verkrijgen. 



  Om een hogere temperatuur van de uitgaande lucht mogelijk te maken, kan ervoor worden gezorgd dat de temperatuur van de perslucht aan de ingang van de tweede nakoeler 14 minder laag is. Hiertoe kan de stroom van koude omgevingslucht doorheen de eerste nakoeler 12 worden beperkt met behulp van de kleppen 31. 



  Een of meer kleppen 31 worden manueel gedeeltelijk of geheel dichtgewenteld of dichtgeschoven. 



  Naargelang de klimaatzone of de verwachte temperatuur van de buitenlucht kunnen dus de kleppen 31 ingesteld worden. 



  Hierbij kan gebruik worden gemaakt van tabellen die voor verschillende vermogens van compressoren en verschillende temperatuursgebieden opgeven welke stand de kleppen 31 moeten innemen. 



  Door de warmtewisselaar 22, eventueel gecombineerd met de kleppen 31 voor zeer lage omgevingstemperaturen, kan het bevriezen van de nakoeler 14 worden vermeden. 



  De compressor moet niet noodzakelijk een tweetrapscompressor zijn en het samengeperste gas moet niet noodzakelijk lucht zijn. 



  Het warme fluidum dat voor de warmtewisselaar 22 wordt gebruikt moet niet noodzakelijk koelvloeistof van de dieselmotor 4 zijn. Het kan ook vloeistof zijn die gebruikt 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 wordt voor het koelen van een compressorelement 1 of 2 of van de lagers daarvan. 



  De opwarming van de koellucht moet niet noodzakelijk worden geregeld in functie van de temperatuur aan de uitgang van de nakoeler 14. De regeling kan geschieden in functie van of mede in functie van een andere temperatuur zoals de omgevingstemperatuur. 



  De middelen om de stroom van koellucht door de eerste nakoeler in te stellen moeten niet noodzakelijk kleppen 31 zijn. Ze kunnen gevormd zijn door middelen zijn om een een eigen ventilator van de nakoeler 12 die koellucht afzonderlijk door de radiator 11 van deze nakoeler 12 stuurt, in te stellen en bijvoorbeeld tijdelijk op halve kracht te laten draaien of tijdelijk stil te leggen. 



  De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuur weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke werkwijze voor het regelen van de temperatuur van het uitgaande samengeperste gas en dergelijke daarbij gebruikte compressor kunnen in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (1)

1. Conclusies. 1. - Werkwijze voor het regelen van de temperatuur van het uitgaande samengeperste gas van een compressor die minstens een met lucht gekoelde nakoeler (14) bevat, daardoor gekenmerkt dat de koellucht die door de nakoeler (14) gestuurd wordt verwarmd tot de temperatuur van het uitgaande samengeperste gas de gewenste waarde bezit of binnen het gewenste gebied gelegen is.

   2.-Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat, om het bevriezen van de nakoeler (14) te vermijden, de verwarming van de koellucht zo wordt geregeld dat de temperatuur van het uitgaande samengeperste gas aan de uitgang van de nakoeler (14) boven OOC blijft.

   3.-Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de temperatuur van het samengeperste gas aan de uitgang van de nakoeler (14) wordt gemeten en in functie daarvan de koellucht wordt verwarmd tot voornoemde temperatuur de gewenste waarde bezit of in het gewenste gebied is gelegen.

   4.-Werkwijze volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat voor het verwarmen van de koellucht gebruik wordt gemaakt van een warmtewisselaar (22).

   5.-Werkwijze volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat de compressor een aandrijfmotor (4) bevat met vloeistofkoeling, en de koelvloeistof van deze motor (4) in <Desc/Clms Page number 14> de warmtewisselaar wordt gebruikt om de koellucht op te warmen.

   6.-Werkwijze volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat de compressor een of meer compressorelementen (1, 2) bevat die door koelvloeistof worden gekoeld en deze koelvloeistof voor het opwarmen van de koellucht wordt gebruikt.

   7. - Werkwijze volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de compressor twee luchtgekoelde nakoelers (12, 14) na elkaar bevat en minstens de koellucht van de laatste nakoeler (14) wordt opgewarmd in functie van de temperatuur aan de uitgang van deze nakoeler (14), en de stroming van koellucht over de eerste nakoeler (12) wordt ingesteld.

   8.-Compressor met aan de uitgang van het samengeperste gas minstens een luchtgekoelde nakoeler (14), daardoor gekenmerkt dat aan de aanvoerzijde van de koellucht tegenover de nakoeler (14) middelen (22) opgesteld zijn voor het opwarmen van de koellucht.

   9.-Compressor volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat de compressor middelen (26) bevat om de temperatuur aan de uitlaat van de nakoeler (14) te meten en een besturingsinrichting (25) die de middelen (22) voor het opwarmen van de koellucht bestuurt zodanig dat de gemeten temperatuur van het uitgaande samengeperste gas de gewenste waarde bereikt of in het gewenste gebied gelegen is. <Desc/Clms Page number 15> 10.-Compressor volgens conclusie 8 of 9, daardoor gekenmerkt dat de middelen (22) voor het opwarmen van de koellucht een warmtewisselaar bevatten.

   11. - Compressor volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat het gedeelte van de warmtewisselaar (22) waardoor het warme fluïdum stroomt op een koelcircuit (5) van een component van de compressor is aangesloten.

   12.-Compressor volgens conclusie 11, daardoor gekenmerkt dat het gedeelte van de warmtewisselaar (22) waardoor het warme fluidum stroomt, aangesloten is op het koelcircuit (5) van aandrijfmotor (4).

   13.-Compressor volgens een van de conclusies 8 tot 12, daardoor gekenmerkt dat hij twee met omgevingslucht als koellucht gekoelde nakoelers (12, 14) bevat, waarbij tegenover de eerste nakoeler (12) middelen aangebracht zijn om de stroom van koellucht door deze nakoeler (12) in te stellen terwijl in de baan van de koellucht voor de tweede nakoeler (14) de middelen (22) opgesteld zijn om de koellucht op te warmen.

   14.-Compressor volgens conclusie 13, daardoor gekenmerkt dat de middelen om de stroom van koellucht door de eerste nakoeler (12) in te stellen instelbare kleppen (29) bevatten.

   15.-Compressor volgens conclusie 13, daardoor gekenmerkt dat de middelen om de stroom van koellucht door de eerste <Desc/Clms Page number 16> nakoeler (12) in te stellen middelen zijn om een eigen ventilator van de nakoeler (12) in te stellen.