BE1016734A3 - Verbeterde inrichting voor het koeldrogen. - Google Patents

Abstract

Inrichting voor het koeldrogen, die een warmtewisselaar (2) bezit waarvan het primaire gedeelte de verdamper (3) is van een koelcircuit (4) dat tevens een door een motor (5) aangedreven compressor (6) bevat, een besturingsinrichting (16) voor deze motor (5) en meetmiddelen (17) voor de laagste luchttemperatuur (LAT), meetmiddelen (18) voor de omgevingstemperatuur (Tamb) en een debietmeter (19), waarbij deze besturingsinrichting (16) minstens omschakelbaar is in een eerste gebruiksmode waarin (4) slechts wordt geactiveerd wanneer het gasdebiet groter is dan een ingestelde waarde, en een tweede gebruiksmode waarin door het aansturen van het koelcircuit (4) de laagste luchttemperatuur (LAT) in een bepaald bereik wordt gehouden.

Description

Verbeterde inrichting voor het koeldrogen.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een verbeterde inrichting voor het koeldrogen.

Meer speciaal, heeft de huidige uitvinding betrekking op een inrichting voor het koeldrogen, die een warmtewisselaar bezit waarvan het primaire gedeelte de verdamper is van een koelcircuit dat tevens een compressor bevat die aangedreven wordt door een motor, een condensor, een expansiemiddel tussen de uitgang van de condensor en de ingang van de verdamper, een besturingsinrichting om voornoemde motor te besturen en daaraan gekoppelde meetmiddelen, terwijl het secundaire gedeelte van de warmtewisselaar deel uitmaakt van een leiding voor het te drogen gas, waarbij aan de uitgang van het secundaire gedeelte van de warmtewisselaar in deze leiding een vloeistofafscheider opgesteld is.

Perslucht die bijvoorbeeld door een compressor wordt geleverd, is in de meeste gevallen verzadigd met waterdamp of bezit, met andere woorden, een relatieve vochtigheid van 100%. Dit betekent dat bij een temperatuursdaling tot onder het zogenaamde dauwpunt condensatie optreedt. Door het condenswater zal corrosie in leidingen en gereedschappen ontstaan en kunnen de apparaten vroegtijdige slijtage vertonen.

Vandaar dat perslucht gedroogd wordt, wat met een voornoemde inrichting voor het koeldrogen kan geschieden. Ook andere gassen kunnen met zulke inrichting worden gedroogd.

Het koeldrogen is gebaseerd op het principe dat door verlaging van de lucht- of gastemperatuur in de verdamper vocht uit de lucht of het gas condenseert waarna het condenswater in een vloeistofafscheider afgescheiden wordt en waarna de lucht of het gas opnieuw opgewarmd wordt waardoor deze lucht of dit gas niet langer verzadigd is.

Hetzelfde geldt voor alle andere gassen dan lucht en telkens wanneer hierna naar lucht wordt verwezen, geldt hetzelfde ook voor een ander gas dan lucht.

Men kent reeds een inrichting voor het koeldrogen, waarbij de voornoemde meetmiddelen zijn uitgevoerd in de vorm van middelen voor het meten van de verdamperdruk of de verdampertemperatuur, waarbij het koelcircuit wordt in- of uitgeschakeld op basis van de meetwaarden afkomstig van deze meetmiddelen.

Indien wordt vastgesteld dat er een afname van perslucht is, wordt het koelcircuit gestart en van zodra de persluchtafname opnieuw stopt, wordt ook het koelcircuit opnieuw gestopt.

Een nadeel van zulke bekende inrichting is dat de warmtewisselaar na het uitschakelen van het koelcircuit opwarmt door het wegvallen van de koeling.

Wanneer er dan vervolgens opnieuw perslucht wordt afgenomen, terwijl de warmtewisselaar inmiddels is opgewarmd, kunnen ogenblikkelijk temperatuurs- en dauwpuntspieken optreden in de geleverde perslucht, aangezien het te drogen gas in de warmtewisselaar dan niet voldoende gekoeld wordt om het water in dit te drogen gas bij maximale capaciteit te laten condenseren.

Men kent tevens een inrichting voor het koeldrogen die is voorzien van een thermische massa, bijvoorbeeld in de vorm van een mengsel van water en propyleenglycol, voor het koelen van de perslucht.

Bij zulke bekende inrichtingen wordt het koelcircuit enkel gebruikt om de voornoemde thermische massa af te koelen, zodat de compressor in dit koelcircuit kan worden uitgeschakeld van zodra de thermische massa een bepaalde temperatuur bereikt heeft, waardoor energie kan worden bespaard.

Een nadeel van zulke bekende inrichting is dat het koelcircuit door de aanwezigheid van voornoemde thermische massa erg zwaar en omvangrijk dient te worden uitgevoerd.

Nog een nadeel van zulke bekende inrichting is dat door bijkomende onderdelen als een reservoir en/of een bijkomende warmtewisselaar, de constructie van het koelcircuit relatief duur en ingewikkeld is en de assemblage ervan veel tijd in beslag neemt.

De huidige uitvinding heeft als doel een oplossing te bieden voor één of meer van de voornoemde en andere nadelen.

Hiertoe betreft de uitvinding een inrichting voor het koeldrogen van het voornoemde type, waarbij de voornoemde meetmiddelen minstens zijn uitgevoerd in de vorm van meetmiddelen voor de laagste luchttemperatuur van het te drogen gas, meetmiddelen voor de omgevingstemperatuur en een debietmeter in de voornoemde leiding voor het te drogen gas, waarbij de voornoemde besturingsinrichting omschakelbaar is in minstens twee gebruiksmodes, met name een eerste gebruiksmode waarin het koelcircuit slechts wordt geactiveerd wanneer het gemeten debiet van het te drogen gas doorheen de voornoemde leiding groter is dan een ingestelde waarde en waarin het koelcircuit wordt uitgeschakeld telkenmale de laagste luchttemperatuur daalt tot een vooraf ingestelde minimumwaarde en uitgeschakeld blijft tot de laagste luchttemperatuur een bepaalde bovenste waarde bereikt, en een tweede gebruiksmode waarin, door het aansturen van het koelcircuit, de gemeten laagste luchttemperatuur in een bepaald bereik wordt gehouden dat functie is van de omgevingstemperatuur.

Met de laagste luchttemperatuur of LAT wordt hier de laagste temperatuur van de te drogen lucht bedoeld die zich voordoet tijdens het koeldrogen en die in principe bereikt wordt aan de uitgang voor het te drogen gas van het secundaire gedeelte van de warmtewisselaar. De LAT geeft steeds een goede indicatie van het dauwpunt van de lucht, aangezien er een verband tussen beide bestaat.

Een voordeel van zulke inrichting is dat de temperatuur van de warmtewisselaar steeds laag blijft doordat het koelcircuit opnieuw wordt opgestart of wordt bijgestuurd telkens wanneer de gemeten LAT of het dauwpunt te groot wordt en aldus pieken worden vermeden.

Aangezien de voornoemde bovenste waarde voor de LAT in de eerste gebruiksmode en het voornoemde bereik voor de LAT in de tweede gebruiksmode naar wens kunnen worden ingesteld, kan bij alle omgevingstemperaturen een dauwpunt worden gegarandeerd dat voldoende laag is om corrosie of condensaat in het luchtdruknet na de inrichting voor het koeldrogen te vermijden.

Nog een voordeel van zulke inrichting volgens de uitvinding is dat er geen extra thermische massa nodig is en dat op een zeer eenvoudige wijze energie kan worden bespaard, aangezien het koelcircuit ten gepaste tijde wordt uitgeschakeld bijvoorbeeld wanneer er geen perslucht gedroogd moet worden omdat er geen verbruik is van perslucht.

Nog een voordeel is dat door de aanwezigheid van de voornoemde debietmeter de mogelijkheid bestaat om het koelcircuit uit te schakelen, bijvoorbeeld in geval van nullast, waardoor een bijkomende energiebesparing kan worden gerealiseerd.

Met het inzicht de kenmerken van de huidige uitvinding beter aan te tonen, is hierna als voorbeeld zonder enig beperkend karakter een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een verbeterde inrichting volgens de uitvinding voor het koeldrogen weergegeven, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 een verbeterde inrichting volgens de uitvinding voor het koeldrogen weergeeft; figuur 2 voor de eerste gebruiksmode van een inrichting volgens de uitvinding een mogelijk verloop van de minimum en de bovenste LAT waarden weergeeft in functie van de omgevingstemperatuur/ figuur 3 een mogelijk verloop van het bereik voor de LAT weergeeft in functie van de omgevingstemperatuur en dit voor de tweede gebruiksmode van de inrichting volgens de uitvinding; figuur 4 een variante weergeeft volgens figuur 1; figuur 5 een variante weergeeft volgens figuur 3.

In figuur 1 is een inrichting 1 voor het koeldrogen weergegeven die in hoofdzaak bestaat uit een warmtewisselaar 2 waarvan het primaire gedeelte de verdamper 3 vormt van een koelcircuit 4 waarin achtereenvolgens ook een door een motor 5 aangedreven compressor 6, een condensor 7 en een expansiemiddel 8 opgesteld zijn.

Dit koelcircuit is gevuld met koelfluïdum, bijvoorbeeld freon R410a, waarvan de stromingszin door de pijl 9 is weergegeven.

Het secundaire gedeelte van de warmtewisselaar 2 maakt deel uit van de leiding 10 voor te drogen vochtige lucht waarvan de stromingszin door de pijl 11 aangeduid is.

Na de warmtewisselaar 2, en dus aan de uitgang daarvan is in de leiding 10 een vloeistofafscheider 12 opgesteld.

Eventueel kan deze leiding 10, voor ze de warmtewisselaar 2 bereikt, zich met een gedeelte doorheen een voorkoeler of recuperatiewarmtewisselaar 13 uitstrekken en vervolgens, na de vloeistofafscheider 12, zich opnieuw doorheen de recuperatiewarmtewisselaar 13 uitstrekken, in parallelstroom of tegenstroom met voornoemd gedeelte.

De uitgang van de voornoemde leiding 10 kan bijvoorbeeld worden aangesloten op een niet in de figuren weergegeven persluchtnet waarop persluchtverbruikers zijn aangesloten, zoals bijvoorbeeld werktuigen die worden aangedreven door perslucht.

De warmtewisselaar 2 is een vloeistof-lucht warmtewisselaar en kan constructief één geheel vormen met de eventuele recuperatiewarmtewisselaar 13 die een luchtlucht warmtewisselaar is.

Het expansiemiddel 8 is in dit geval uitgevoerd in de vorm van een thermostatisch ventiel dat is aangebracht tussen de uitgang van de condensor 7 en de ingang van de verdamper 3 en waarvan het thermostatisch element door een leiding 14 op bekende wijze gekoppeld is aan een kolfje of "bulb" 15 die aan de uitgang van de verdamper 3, met andere woorden, tussen de verdamper 3 en de compressor 6, op het koelcircuit 4 aangebracht is.

Het is duidelijk dat het voornoemde expansiemiddel 8 op velerlei andere wijzen kan worden uitgevoerd, zoals bijvoorbeeld in de vorm van een elektronisch ventiel dat gekoppeld is aan een temperatuurmeter die op het uiteinde van de verdamper 3 of erna opgesteld is.

Bij sommige kleine koeldrogers 1 kan het expansiemiddel 8 zijn uitgevoerd in de vorm van een capillair.

De compressor 6 is bijvoorbeeld een volumetrische compressor die bij een zelfde toerental praktisch een zelfde volumedebiet levert, bijvoorbeeld een spiraalcompressor, terwijl de motor 5 in dit geval een elektrische motor is die in verbinding staat met een besturingsinrichting 16.

De voornoemde besturingsinrichting 16, die volgens de uitvinding omschakelbaar is uitgevoerd in minstens twee gebruiksmodes die hierna in detail besproken worden, kan bijvoorbeeld worden uitgevoerd in de vorm van een PLC en is volgens de uitvinding tevens verbonden met meetmiddelen die volgens de uitvinding minstens zijn uitgevoerd in de vorm van meetmiddelen 17 voor de laagste luchttemperatuur (LAT) van het te drogen gas, meetmiddelen 18 voor de omgevingstemperatuur Tamb en een debietmeter 19.

De voornoemde meetmiddelen 17 voor de LAT zijn bij voorkeur aangebracht op de plaats waar effectief de laagste luchttemperatuur van de te drogen lucht te verwachten is, wat in dit geval betekent, juist na het secundaire gedeelte van de warmtewisselaar 2 en bij voorkeur voor de vloeistofafscheider 12.

Volgens de uitvinding is het niet uitgesloten dat de meetmiddelen 17 voor het meten van de LAT worden vervangen door meetmiddelen voor het meten van het dauwpunt die bij voorkeur ter hoogte van de uitlaat van het secundaire gedeelte van de voornoemde warmtewisselaar 2 geplaatst zijn. Telkens hierna melding wordt gemaakt van meetmiddelen 17 voor het meten van de LAT, kunnen volgens de uitvinding bijgevolg ook meetmiddelen voor het meten of het bepalen van het dauwpunt worden toegepast.

De voornoemde meetmiddelen 18 voor de omgevingstemperatuur (Tamb) worden bij voorkeur ter plaatse van het persluchtnet geplaatst dat gebruik maakt van de door de inrichting 1 gedroogde lucht en meer speciaal ter hoogte van de eindgebruikers van deze perslucht, bijvoorbeeld in de nabijheid van werktuigen die worden aangedreven met deze gedroogde perslucht.

Alternatief kunnen de meetmiddelen 18 voor de omgevingstemperatuur ook op andere plaatsen worden aangebracht. In het geval de te drogen perslucht bijvoorbeeld afkomstig is van een compressor, blijkt een goede plaatsing van de voornoemde meetmiddelen 18 voor de omgevingstemperatuur ter hoogte van de inlaat van zulke compressor te zijn.

De meetmiddelen 18 kunnen volgens de uitvinding eveneens op de inrichting 1 voor het koeldrogen worden aangebracht, doch, zij dienen steeds zodanig geplaatst te zijn dat zij toelaten om de gemiddelde omgevingstemperatuur te meten.

De voornoemde debietmeter 19 wordt in de voornoemde leiding 10 voor het te drogen gas aangebracht, in dit geval na de recuperatiewarmtewisselaar 13. Het is duidelijk dat deze debietmeter 19 overal in de leiding 10 kan worden aangebracht.

In dit geval is de debietmeter 19 uitgevoerd in de vorm van een sensor die vanaf het ogenblik dat een bepaald ingesteld debiet gas doorheen de leiding 10 stroomt een outputsignaal geeft, doch, die de grootte van dit gasdebiet doorheen de leiding 10 niet verder bepaalt.

In een andere uitvoeringsvorm van een inrichting 1 volgens de uitvinding is het uiteraard niet uitgesloten dat gebruik kan worden gemaakt van een debietmeter 19 die wel de grootte van het gasdebiet doorheen de leiding 10 meet, zodat hiermee rekening kan worden gehouden bij het aansturen van het koelcircuit 4.

De werking van een verbeterde inrichting 1 volgens de uitvinding voor het koeldrogen is zeer eenvoudig en als volgt.

De te drogen lucht wordt doorheen de leiding 10 en dus doorheen de warmtewisselaar 2 gevoerd, bijvoorbeeld in tegenstroom met het koelfluïdum in de verdamper 3 van het koelcircuit 4.

In deze warmtewisselaar 2 wordt de vochtige lucht afgekoeld, waardoor condensaat gevormd wordt dat in de vloeistofafscheider 12 afgescheiden wordt.

De koude lucht die na deze vloeistof af scheider 12 in absolute termen minder vocht bevat, maar toch een relatieve vochtigheid van 100% bezit, wordt in de recuperatiewarmtewisselaar 13 opgewarmd, waardoor de relatieve vochtigheid daalt tot bij voorkeur onder de 50%, terwijl de verse te drogen lucht in de recuperatiewarmtewisselaar 13 reeds gedeeltelijk afgekoeld wordt alvorens aan de warmtewisselaar 2 toegevoegd te worden.

De lucht aan de uitgang van de recuperatiewarmtewisselaar 13 is dus droger dan aan de ingang van de warmtewisselaar 2.

De werking van het koelcircuit 4 is op zich reeds bekend en als volgt.

In de condensor 7 wordt het gasvormig koelfluïdum dat in de compressor 6 door de compressie is opgewarmd, afgekoeld tot in vloeibare vorm. Om de warmte af te voeren naar de omgeving kan bijvoorbeeld gebruik gemaakt worden van een koelmedium, zoals bijvoorbeeld water of lucht.

Door het expansiemiddel 8 wordt het vloeibare koelfluïdum geëxpandeerd tot een constante verdamperdruk, hetgeen uiteraard een temperatuursdaling met zich meebrengt.

Door het op bekende wijze toepassen van een thermostatisch expansieventiel 8 en een kolfje 15 is er meestal een oververhitting na de verdamper 3 waardoor er geen gevaar is voor koelvloeistof in de compressor 6 en bijgevolg een vloeistofafscheider in het koelcircuit 4 meestal overbodig is.

Volgens de uitvinding wordt de LAT van het te drogen gas bij voorkeur steeds binnen bepaalde grenzen gehouden, teneinde, enerzijds, bevriezing van de verdamper 3 door een te lage LAT te voorkomen en, anderzijds, ervoor te zorgen dat de lucht nog voldoende wordt gekoeld om condensaatafscheiding toe te laten.

Wanneer de eerste gebruiksmode van de besturingsinrichting 16 is geselecteerd, wordt het koelcircuit 4 uitgeschakeld telkenmale de LAT van het te drogen gas daalt tot een vooraf ingestelde minimumwaarde A, die in figuur 2 is weergegeven en die in dit geval constant is en bij voorkeur, doch niet noodzakelijk, nagenoeg gelijk is aan 1°C.

De voornoemde ingestelde minimumwaarde A voor de LAT kan volgens de uitvinding eveneens enig ander verloop kennen, doch dient bij elke waarde van de omgevingstemperatuur voldoende hoog te zijn om bevriezing van het koelmedium in het koelcircuit 4 te vermijden.

Wanneer de LAT vervolgens een bepaalde bovenste waarde B bereikt, wordt het koelcircuit 4 opnieuw gestart door de voornoemde besturingsinrichting 16 doordat de voornoemde motor 5 opnieuw wordt geactiveerd.

In dit geval is de besturingsinrichting 16 voorzien van een algoritme dat functie is van de omgevingstemperatuur Tamb en dat wordt aangewend voor het berekenen van deze bovenste waarde B van de LAT.

In het voorbeeld uit figuur 2 vertoont de curve B beneden een bepaalde eerste waarde Ta van de omgevingstemperatuur een constant verloop, terwijl zij boven deze eerste waarde Ta een lineair stijgend verloop heeft.

Het is duidelijk dat de voornoemde bovenste waarde B tevens op velerlei andere wijzen kan verlopen, zoals bijvoorbeeld in de vorm van een trapfunctie of een constante waarde. Het is volgens de uitvinding dan ook geen vereiste dat deze bovenste waarde B berekend wordt in functie van de gemeten omgevingstemperatuur Tamb.

Volgens de uitvinding houdt de besturingsinrichting 16 in deze eerste gebruiksmode eveneens rekening met metingen van de voornoemde debietmeter 19, één en ander zodanig dat het koelcircuit 4 slechts wordt geactiveerd wanneer het gemeten debiet van het te drogen gas doorheen de voornoemde leiding 10 groter is dan een ingestelde waarde.

Op deze wijze wordt vermeden dat het koelcircuit 4 in werking blijft wanneer de inrichting 1 voor het koeldrogen niet of slechts beperkt belast wordt en kan bijgevolg energie worden bespaard.

Bij voorkeur, doch niet noodzakelijk is de voornoemde besturingsinrichting 16 verbonden met niet in de figuren weergegeven signalisatiemiddelen die aangeven wanneer de gemeten LAT van het te drogen gas tot onder een bepaalde signaalwaarde C zakt en die bijvoorbeeld kunnen worden uitgevoerd in de vorm van een LED, een knipperlicht, een luidspreker of enig ander signalisatiemiddel of een combinatie van deze middelen.

De besturingsinrichting 16 is in het desbetreffende geval bij voorkeur tevens voorzien van een algoritme dat functie is van de omgevingstemperatuur Tamb voor het berekenen van de voornoemde signaalwaarde C.

In figuur 2 is een mogelijk verloop van de voornoemde signaalwaarde C weergegeven, dat in dit geval constant is tot een bepaalde tweede waarde Tb van de omgevingstemperatuur Tamb en die boven deze waarde Tb een nagenoeg lineair stijgend verloop kent dat zich bijvoorbeeld steeds met een constante waarde onder de omgevingstemperatuur Tamb bevindt. Het is duidelijk dat de curve C volgens de uitvinding ook een ander verloop kan hebben.

In de tweede gebruiksmode van de besturingsinrichting 16 gebeurt het aansturen van het koelcircuit 4 door het aan-en uitschakelen van de voornoemde aandrijfmotor 5 van de compressor 6, teneinde de LAT van het te drogen gas steeds in een bepaald bereik en in dit geval, zoals weergegeven in figuur 3, tussen een vooraf bepaalde minimum en maximum drempelwaarde D, respectievelijk E te houden die worden berekend door middel van algoritmen die functie zijn van de gemeten omgevingstemperatuur Tamb.

In het weergegeven voorbeeld verloopt de minimum drempelwaarde D in dit geval volgens een trapfunctie die, wanneer de omgevingstemperatuur Tamb kleiner is dan een eerste ingestelde waarde Tc, nagenoeg constant is, en in dit geval ongeveer 3°C bedraagt, teneinde bevriezing van de verdamper 3 te voorkomen.

Wanneer de omgevingstemperatuur Tamb hoger is dan een tweede ingestelde waarde Td, die hoger is dan de voornoemde eerste ingestelde waarde Tc, is de voornoemde trapfunctie van de minimum drempelwaarde D in dit geval eveneens constant.

Tussen de voornoemde ingestelde waarden Tc en Td vertoont de voornoemde trapfunctie van het algoritme van de minimum drempelwaarde D een stijgend verloop dat in dit geval, doch niet noodzakelijk, lineair is en dat tevens bij voorkeur zodanig is dat het verschil tussen de omgevingstemperatuur Tamb en deze berekende minimum drempelwaarde D constant is.

In dit geval wordt het algoritme van de maximum drempelwaarde E eveneens gevormd door een trapfunctie die bij elke waarde van de omgevingstemperatuur Tamb een grotere waarde vertoont dan de trapfunctie van de voornoemde minimum drempelwaarde D en die, wanneer de omgevingstemperatuur Tamb kleiner is dan een eerste ingestelde waarde Te, constant is.

Boven deze eerste ingestelde waarde Te en tot aan een tweede ingestelde waarde Tf, vertoont de curve van de maximum drempelwaarde E in dit geval een lineair stijgend verloop.

Vanaf deze tweede ingestelde waarde Tf, vertoont de voornoemde trapfunctie van het algoritme van de maximum drempelwaarde E een constant verloop tot aan een derde ingestelde waarde Tg, waarboven de maximum drempelwaarde E opnieuw een lineair stijgend verloop kent.

In dit geval is de voornoemde derde ingestelde waarde Tg voor de maximum drempelwaarde E gelijk aan de eerste ingestelde waarde Tc voor de minimum drempelwaarde D. Het is echter duidelijk dat dit volgens de uitvinding geenszins vereist is.

Het doel van de voornoemde maximum drempelwaarde E bestaat erin te vermijden dat de LAT te hoog zou worden waardoor de lucht niet voldoende zou worden gekoeld en waardoor niet voldoende vocht zou condenseren teneinde de lucht te kunnen drogen.

Bij voorkeur wordt volgens de uitvinding gedurende de werking van de inrichting 1 voor het koeldrogen, de door de meetmiddelen 17 gemeten waarde van de LAT door de voornoemde besturingsinrichting 16 continu of op bepaalde, al dan niet regelmatige tijdstippen, bijvoorbeeld met een zekere frequentie, vergeleken met de voornoemde minimum drempelwaarde D en de maximum drempelwaarde E.

Wanneer de LAT van het te drogen gas tijdelijk onder de minimum drempelwaarde D daalt, schakelt de voornoemde besturingsinrichting 16 het koelcircuit 4 uit, door de motor 5 die de compressor 6 van dit koelcircuit 4 aandrijft uit te schakelen, zodat de temperatuur in de voornoemde verdamper 3 stijgt en ook de LAT opnieuw toeneemt.

Wanneer de gemeten LAT boven de maximum drempelwaarde E stijgt, wordt het koelcircuit 4 opnieuw ingeschakeld, doordat de motor 5 die de compressor 6 van dit koelcircuit 4 aandrijft opnieuw wordt aangeschakeld, waardoor de temperatuur in de verdamper 3 afneemt en ook de LAT opnieuw daalt.

Aangezien het koelcircuit 4 enkel wordt ingeschakeld wanneer dit vereist is, kan met een werkwijze voor het koeldrogen volgens de uitvinding energie worden bespaard.

Door het ten gepaste tijde opnieuw inschakelen van het koelcircuit 4, wordt er tevens voor gezorgd dat de warmtewisselaar 2 niet opwarmt, waardoor bij het opnieuw belasten van de persluchttoevoer, bijvoorbeeld na een stilstand, er zich geen temperatuurs- en dauwpuntspieken kunnen voordoen in de afgenomen perslucht.

Desgewenst, doch niet noodzakelijk, kan in deze tweede gebruiksmode het koelcircuit 4 worden uitgeschakeld wanneer het door de debietmeter 19 waargenomen debiet van het te drogen gas doorheen de voornoemde leiding 10 kleiner is dan een vooraf ingestelde waarde, doch, volgens de uitvinding is het eveneens mogelijk dat het koelcircuit 4 in werking blijft in geval van nullast en/of deellast.

In figuur 4 is een andere uitvoeringsvorm van een inrichting 1 volgens de uitvinding weergegeven, waarbij in het koelcircuit 4 over de voornoemde koelcompressor 6 een bypassleiding 20 is aangebracht waarin een klassieke bypassafsluiter 21 is aangebracht met een kleplichaam dat door een veer wordt opengeduwd zodra de druk in de bypass 20 onder een bepaalde waarde daalt. De tegendruk waarbij de veer dit kleplichaam openduwt, en dus voornoemde druk, is instelbaar.

In serie met deze bypassafsluiter 21, en met name tussen deze laatste en de uitgang van de koelcompressor 6, is in de bypass 20 nog een open/toe-afsluiter 22 opgesteld die bijvoorbeeld door een elektromagnetische klep is gevormd.

Deze open/toe-afsluiter 22 is via een elektrische leiding 23 op de besturingsinrichting 16 aangesloten en wordt door deze laatste bestuurd.

De besturingsinrichting 16 is in dit geval via een leiding 24 tevens verbonden met meetmiddelen 25 om de verdampertemperatuur te meten, bijvoorbeeld een thermokoppel in het koelcircuit 4, aan de ingang van de verdamper 3 en dus tussen deze verdamper 3 en het expansiemiddel 8. Met de verdampertemperatuur wordt hier de temperatuur van het koelfluïdum in het koelcircuit 4 bedoeld, net voor of na de verdamper 3.

De inrichting die is weergegeven in figuur 4 is tevens voorzien van middelen 26 om het toerental van de motor 5 te regelen, die verbonden zijn met de voornoemde besturingsinrichting 16 en die in dit geval zijn uitgevoerd in de vorm van een frequentieomvormer.

Tegenover de voornoemde condensor 7 is in dit geval een ventilator 27 aangebracht voor het koelen ervan, die eveneens is aangesloten op de voornoemde besturingsinrichting 16.

De werking van zulke variant van een inrichting 1 volgens de uitvinding is zeer eenvoudig en als volgt.

De werking van de eerste gebruiksmode is bij deze uitvoeringsvorm van inrichting 1 nagenoeg identiek aan deze bij de vorige uitvoeringsvorm, waarbij ook in dit geval de LAT van het te drogen gas steeds boven de minimumwaarde A van figuur 2 wordt gehouden door het ten gepaste tijde uitschakelen van het koelcircuit 4.

Ook wordt de aandrijfmotor 5 van de koelcompressor 6 opnieuw ingeschakeld vanaf het ogenblik dat de door de meetmiddelen 17 gemeten LAT een bovenste grenswaarde B

bereikt die door de besturingsinrichting 16 bijvoorbeeld kan worden berekend door middel van een algoritme dat functie is van de omgevingstemperatuur.

Tevens zorgt de debietmeter 19 er ook in dit geval voor dat het koelcircuit 4 bij nullast of beperkte deellast wordt uitgeschakeld teneinde energie te besparen.

Door de aanwezigheid van de voornoemde bypass 20 over de koelcompressor 6 is een bijkomende sturing mogelijk.

De verdampertemperatuur, die wordt gemeten door de meetmiddelen 25, heeft in dit geval een richtwaarde, dit is een ingestelde waarde waarop de besturingsinrichting 16 de werkelijke gemeten verdampertemperatuur probeert te brengen, welke richtwaarde enkele graden lager ligt dan de gewenste LAT.

Het al dan niet openen van de bypass 20 wordt in eerste instantie bepaald door de open/toe-afsluiter 22 die bestuurd wordt door de besturingsinrichting 16.

Wanneer de verdampertemperatuur aanzienlijk lager is dan de voornoemde richtwaarde, bijvoorbeeld doordat zij hier meer dan 1,5°C van afwijkt, wordt de open/toe-afsluiter 22 geopend door de besturingsinrichting 16.

Eenmaal de open/toe-afsluiter 22 de bypass geopend heeft, is het de bypassaf sluiter 21 die bepaalt wanneer de bypass 20 werkelijk wordt geopend.

Deze bypassaf sluiter 21 sluit de bypass 20 niet meer af zodra de verdampertemperatuur aan zijn uitlaat, dit is dus in de bypass 20 aan de kant van de inlaat van de compressor 6, beneden een bepaalde waarde daalt, waardoor hete gassen van de compressor 6 doorheen de bypass 20 kunnen stromen en de verdamperdruk niet verder daalt.

Deze bypassafsluiter 21 en de ingestelde druk waarbij de veer deze laatste niet langer dichthoudt, worden zo gekozen dat bij de nominale werkingsvoorwaarden van het koelcircuit 4 de bypassaflsuiter 21 gesloten is, maar bij deel- en nullast deze bypassafsluiter 21 open is zodat de verdamperdruk op een minimum behouden blijft, en zodanig dat de verdampertemperatuur die gekoppeld is aan de verdamperdruk van het koelfluïdum, na de verdamper 3 minstens 0°C is om ijsvorming in de verdamper 3 te vermijden.

Het openen van de bypass kan er toe leiden dat de LAT opnieuw stijgt.

Wanneer de door de meetmiddelen 25 gemeten verdampertemperatuur de voornoemde richtwaarde opnieuw voldoende dicht heeft benaderd, bijvoorbeeld tot op minder dan 0,5°C, wordt de open/toe-afsluiter 22 opnieuw gesloten.

In de tweede gebruiksmode van deze uitvoeringsvorm van inrichting 1 volgens de uitvinding voor het koeldrogen, wordt, zoals weergegeven in figuur 5, de laagste luchttemperatuur LAT in een bepaald bereik gehouden doordat zij wordt afgestemd op een gewenste LAT-waarde die wordt weergegeven door de curve F en die bijvoorbeeld kan worden berekend op basis van een algoritme dat functie is van de omgevingstemperatuur.

In dit geval vertoont de voornoemde curve tot een eerste ingestelde waarde Th van de omgevingstemperatuur Tamb een constante waarde en verloopt zij bij hogere omgevingstemperaturen lineair stijgend, doch, het spreekt voor zich dat zij enig ander verloop kan kennen om bevriezing van de verdamper 3 te voorkomen en tevens de vorming en afscheiding van condensaat toe te laten.

De besturingsinrichting 16 zal continu of op bepaalde al dan niet regelmatige tijdstippen de gemeten laagste luchttemperatuur LAT van het te drogen gas vergelijken met de gewenste LAT waarde en vervolgens door middel van de voornoemde frequentieomvormer de rotatiesnelheid van de voornoemde motor 5 aanpassen, teneinde de werkelijke LAT af te stemmen op de berekende LAT.

Teneinde de laagste luchttemperatuur te doen stijgen, dient hiertoe door de frequentieomvormer de rotatiesnelheid van de motor 5 te worden verlaagd, terwijl een daling van de laagste luchttemperatuur kan worden verwezenlijkt door het toerental van de motor 5 en dus van de koelcompressor 6 op te drijven.

Door de aanwezigheid van de bypass 20, voorzien van de bypassaflsuiter 21 en de open/toe-afsluiter 22, enerzijds, en de toerental-geregelde compressor 6, anderzijds, wordt niet enkel het aantal malen dat de motor 4 gestopt wordt en opnieuw gestart wordt, sterk gereduceerd, maar wordt een sterk verbeterd dynamisch gedrag verkregen.

Bij deze uitvoeringsvorm van inrichting 1 kan ook de voornoemde ventilator 27 voor het koelen van de condensor 7 worden aangestuurd door de besturingsinrichting 16, bijvoorbeeld op basis van metingen van de condensortemperatuur, waardoor deze temperatuur zo laag en zo constant mogelijk kan worden gehouden.

Het spreekt voor zich dat de voornoemde ventilator op basis van andere criteria kan worden aan- en uitgeschakeld, zoals bijvoorbeeld in functie van het debiet te drogen gas dat doorheen het secundaire gedeelte van de warmtewisselaar 2 stroomt.

Bij elk van de voornoemde uitvoeringsvormen van een inrichting 1 volgens de uitvinding, is de besturingsinrichting 16 bij voorkeur zodanig uitgevoerd dat, telkenmale de koelcompressor 6 wordt opgestart in de eerste of de tweede gebruiksmode, deze minstens gedurende een welbepaald tijdsinterval in werking dient te blijven, waarbij dit tijdsinterval afhankelijk is van de karakteristieken van de motor 5 en de koelcompressor 6. Het aantal keer dat de motor 5 wordt gestart per uur is bij voorkeur beperkt teneinde overbelasting van de motor 5 te vermijden.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een inrichting 1 volgens de uitvinding wordt, telkenmale de motor 5 wordt gestart, de frequentie gedurende een bepaald tijdsinterval van bijvoorbeeld 30 seconden constant gehouden, bij voorkeur op nagenoeg 50 Hz.

Het is duidelijk dat een inrichting volgens de uitvinding niet beperkt is tot een uitvoeringsvorm waarin een toerental regeling van de motor 5 gecombineerd wordt met een bypass 20 en een gestuurde ventilator 27, doch dat een inrichting 1 volgens de uitvinding slechts één of twee van deze kenmerken kan vertonen.

In plaats van vochtige lucht kan op dezelfde wijze en met dezelfde inrichting ander gas dan lucht dat waterdamp bevat, gedroogd worden. De LAT is dan de laagste gastemperatuur.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch, een verbeterde inrichting 1 volgens de uitvinding voor het koeldrogen kan in allerlei vormen en afmetingen en volgens velerlei varianten worden verwezenlijkt, zonder buiten het kader van de uitvinding treden.

Claims (24)

1.- Inrichting voor het koeldrogen, die een warmtewisselaar (2) bezit waarvan het primaire gedeelte de verdamper (3) is van een koelcircuit (4) dat tevens een compressor (6) bevat die aangedreven wordt door een motor (5), een condensor (7), een expansiemiddel (8) tussen de uitgang van de condensor (7) en de ingang van de verdamper (3), een besturingsinrichting (16) om voornoemde motor (5) te besturen en daaraan gekoppelde meetmiddelen, terwijl het secundaire gedeelte van de warmtewisselaar (2) deel uitmaakt van een leiding (10) voor het te drogen gas, waarbij aan de uitgang van het secundaire gedeelte van de warmtewisselaar (2) in deze leiding (10) een vloeistofafscheider (12) opgesteld is, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde meetmiddelen minstens zijn uitgevoerd in de vorm van meetmiddelen (17) voor de laagste luchttemperatuur (LAT) van het te drogen gas, meetmiddelen (18) voor de omgevingstemperatuur (Tamb) en een debietmeter (19) in de voornoemde leiding (10) voor het te drogen gas, en dat de voornoemde besturingsinrichting (16) omschakelbaar is in minstens twee gebruiksmodes, met name een eerste gebruiksmode waarin, het koelcircuit (4) slechts wordt geactiveerd wanneer het gemeten debiet van het te drogen gas doorheen de voornoemde leiding (10) groter is dan een ingestelde waarde en waarin het koelcircuit (4) wordt uitgeschakeld telkenmale de laagste luchttemperatuur (LAT) daalt tot een vooraf ingestelde minimumwaarde (A) en uitgeschakeld blijft tot de laagste luchttemperatuur (LAT) een bepaalde bovenste waarde (B) bereikt, en een tweede gebruiksmode waarin, door het aansturen van het koelcircuit (4) de gemeten laagste luchttemperatuur (LAT) in een bepaald bereik wordt gehouden dat functie is van de omgevingstemperatuur (Tamb).

2. Inrichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde besturingsinrichting (16) zodanig is uitgevoerd dat in de eerste gebruiksmode de voornoemde vooraf ingestelde minimumwaarde (A) een constante is.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde besturingsinrichting (16) zodanig is uitgevoerd dat in de eerste gebruiksmode de voornoemde vooraf ingestelde minimumwaarde (A) nagenoeg gelijk is aan l°Celsius.

4. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde besturingsinrichting (16) is voorzien van een algoritme dat functie is van de omgevingstemperatuur (Tamb) en op basis waarvan in de eerste gebruiksmode de voornoemde bovenste waarde (B) van de laagste luchttemperatuur (LAT) wordt berekend.

5. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde besturingsinrichting (16) is verbonden met signalisatiemiddelen die aangeven wanneer de gemeten laagste luchttemperatuur (LAT) onder een bepaalde signaalwaarde (C) zakt.

6. Inrichting volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde signalisatiemiddelen zijn uitgevoerd in de vorm van een LED, een knipperlicht, luidspreker of een combinatie daarvan.

7. Inrichting volgens conclusie 5 of 6, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde besturingsinrichting (16) is voorzien van een algoritme dat functie is van de gemeten omgevingstemperatuur (Tamb) voor het berekenen van de voornoemde signaalwaarde (C).

8. Inrichting volgens een van de conclusies 5 tot 7, daardoor gekenmerkt dat het voornoemde algoritme voor het berekenen van de voornoemde signaalwaarde (C) wordt gevormd door een functie die tot een bepaalde ingestelde waarde (Tb) van de omgevingstemperatuur (Tamb) constant is, en bij hogere omgevingstemperaturen (Tamb) nagenoeg lineair stijgend verloopt.

9. Inrichting volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat het lineair stijgend functieverloop van de voornoemde signaalwaarde (C) een constante waarde onder de omgevingstemperatuur (Tamb) gelegen is.

10. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde besturingsinrichting (16) zodanig is uitgevoerd dat in de tweede gebruiksmode het aansturen van het koelcircuit (4) gebeurt door het aan- en uitschakelen van de voornoemde motor (5), teneinde de laagste luchttemperatuur (LAT) van het te drogen gas tussen een vooraf bepaalde minimum en maximum drempelwaarde (D, respectievelijk E) te houden, en waarbij de besturingsinrichting (16) is voorzien van algoritmen die functie zijn van de gemeten omgevingstemperatuur (Tamb) voor het berekenen van deze drempelwaarden (D en E).

11. Inrichting volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat de besturingsinrichting (16) zodanig is uitgevoerd dat in de tweede gebruiksmode het koelcircuit (4) slechts wordt geactiveerd wanneer een vooraf bepaald minimum debiet te drogen gas doorheen het secundaire gedeelte van de warmtewisselaar (2) stroomt.

12. Inrichting volgens een van de conclusies 1 tot 9, daardoor gekenmerkt dat zij is voorzien van middelen (26) om het toerental van de motor (5) te regelen, die verbonden zijn met de voornoemde besturingsinrichting (16) .

13. Inrichting volgens conclusie 12, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde middelen (26) om het toerental van de motor (5) te regelen, bestaan uit een frequentieomvormer.

14. Inrichting volgens conclusie 12 of 13, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde besturingsinrichting (16) is voorzien van een algoritme dat functie is van de omgevingstemperatuur (Tamb) voor het berekenen van de gewenste laagste luchttemperatuur en dat de besturingsinrichting (16) zodanig is uitgevoerd dat in de tweede gebruiksmode het aansturen van het koelcircuit (4) gebeurt door het meten van de LAT en deze gemeten LAT-waarde te vergelijken met de gewenste LAT-waarde en vervolgens de rotatiesnelheid van de voornoemde motor (5) aan te passen, teneinde de werkelijke LAT af te stemmen op de berekende LAT.

15. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat zij is voorzien van een ventilator (27) voor het koelen van de voornoemde condensor (7) en dat deze ventilator (27) verbonden is met de voornoemde besturingsinrichting (16).

16. Inrichting volgens conclusie 15, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde meetmiddelen bijkomend bestaan uit meetmiddelen voor de condensortemperatuur.

17. Inrichting volgens conclusie 15 of 16, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde besturingsinrichting (16) zodanig is uitgevoerd dat zij de voornoemde ventilator (27) aanstuurt in functie van het debiet te drogen gas dat doorheen het secundaire gedeelte van de warmtewisselaar (2) stroomt en/of in functie van de condensortemperatuur.

18. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde compressor (6) overbrugd is door middel van een bypass (20) met daarin een bypassafsluiter (21) en een open/toe-afsluiter (22).

19. Inrichting volgens conclusie 18, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde open/toe-afsluiter (22) aansluit op de voornoemde besturingsinrichting (16).

23.- Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat voornoemde besturingsinrichting (16) zodanig is uitgevoerd dat de voornoemde open/toe-afsluiter (22) wordt geopend wanneer de verdampertemperatuur aanzienlijk lager is dan een richtwaarde en opnieuw wordt gesloten wanneer dit setpunt opnieuw wordt benaderd.

24. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde meetmiddelen (17) voor de laagste luchttemperatuur (LAT) zijn aangebracht in de voornoemde leiding (10) voor het te drogen gas, na het secundaire gedeelte van de warmtewisselaar (2).

25. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de besturingsinrichting (16) zodanig is uitgevoerd dat, telkenmale de motor (5) wordt gestart, deze gedurende een welbepaald tijdsinterval in werking blijft.

26. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de besturingsinrichting (16) zodanig is uitgevoerd dat het aantal keer dat de motor (5) wordt gestart per uur beperkt wordt.

27. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde besturingsinrichting (16) zodanig is uitgevoerd dat, telkenmale de motor (5) wordt gestart, de frequentie gedurende een bepaald tijdsinterval constant wordt gehouden, bij voorkeur op nagenoeg 50Hz.