BE1021844B1

BE1021844B1 - DEVICE AND METHOD FOR COOLING A GAS

Info

Publication number: BE1021844B1
Application number: BE2014/0343A
Authority: BE
Original assignee: Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2016-01-22

Abstract

Inrichting voor het koeldrogen van een gas, welke inrichting (1) is voorzien van een warmtewisselaar (2) met een primair gedeelte dat de verdamper (3) vormt van een gesloten koelcircuit (4) waarin een koelmiddel kan circuleren door middel van een compressor (6) stroomafwaarts van de verdamper (3), waarbij het koelcircuit (4) stroomafwaarts tussen de compressor (6) en de verdamper (3) achtereenvolgens een condensor (7) omvat en een expansiemiddel (8), waarbij de inrichting (1) van een bypassleiding (16) is voorzien die de uitlaat van de compressor (6) verbindt met een injectiepunt (P, Q) tussen het expansiemiddel (8) en de compressor (6), waarbij in deze bypassleiding (16) een elektronisch hot gas bypass ventiel (18) is voorzien dat regelbaar is.Apparatus for refrigerant drying of a gas, which apparatus (1) is provided with a heat exchanger (2) with a primary part constituting the evaporator (3) of a closed cooling circuit (4) in which a refrigerant can circulate by means of a compressor ( 6) downstream of the evaporator (3), wherein the cooling circuit (4) downstream between the compressor (6) and the evaporator (3) comprises successively a condenser (7) and an expansion means (8), wherein the device (1) of a bypass line (16) is provided connecting the outlet of the compressor (6) with an injection point (P, Q) between the expansion means (8) and the compressor (6), in this bypass line (16) an electronic hot gas bypass valve (18) is provided which is adjustable.

Description

Inrichting en werkwijze voor het koeldrogen van een gas.Device and method for the cooling drying of a gas.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een inrichting en werkwijze voor het koeldrogen van een gas.The present invention relates to an apparatus and method for cooling gas drying.

Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor het koeldrogen van een gas waarbij waterdamp uit het gas wordt gecondenseerd door het koelen van het gas, welke inrichting is voorzien van een warmtewisselaar met een secundair gedeelte waar het te drogen gas doorheen wordt geleid voor het koelen van het gas en met een primair gedeelte dat de verdamper vormt van een gesloten koelcircuit waarin een koelmiddel kan circuleren door middel van een compressor stroomafwaarts van de verdamper, waarbij het koelcircuit stroomafwaarts tussen de compressor en de verdamper achtereenvolgens een condensor omvat en een expansiemiddel waar doorheen het koelmiddel kan circuleren.More specifically, the invention is intended for the cooling drying of a gas in which water vapor from the gas is condensed by cooling the gas, which device is provided with a heat exchanger with a secondary part through which the gas to be dried is passed through for cooling the gas and with a primary portion forming the evaporator of a closed cooling circuit into which a refrigerant can circulate by means of a compressor downstream of the evaporator, the cooling circuit downstream between the compressor and the evaporator successively comprising a condenser and an expansion means through which the coolant can circulate.

Het koeldrogen is, zoals bekend, gebaseerd op het principe dat door verlaging van de gastemperatuur het vocht uit het gas condenseert, waarna het condenswater in een vloeistofafschelder afgescheiden wordt en waarna het gas opnieuw opgewarmd wordt waardoor dit gas niet langer verzadigd is.Cooling drying is, as is known, based on the principle that by reducing the gas temperature the moisture condenses out of the gas, after which the condensed water is separated in a liquid separator and after which the gas is reheated, so that this gas is no longer saturated.

Het is bekend dat perslucht, bijvoorbeeld geleverd door een compressor, in de meeste gevallen verzadigd is met waterdamp of, met andere woorden, dat het een relatieve vochtigheid van 100% bezit. Dit betekent dat bij een temperatuursdaling tot onder het zogenaamde dauwpunt condensatie optreedt. Door het condenswater zal in de leidingen en gereedschappen, die perslucht afnemen van de compressor, corrosie ontstaan en kunnen apparaten vroegtijdig slijtage vertonen.It is known that compressed air, for example supplied by a compressor, is in most cases saturated with water vapor or, in other words, that it has a relative humidity of 100%. This means that condensation occurs with a temperature drop below the so-called dew point. The condensation water will cause corrosion in the pipes and tools, which remove compressed air from the compressor, and devices can show wear early.

Het is bijgevolg nodig om deze perslucht te drogen, hetgeen op voornoemde manier door koeldrogen kan gebeuren. Ook andere lucht dan perslucht of andere gassen kunnen op deze manier gedroogd worden.It is therefore necessary to dry this compressed air, which can be done in the aforementioned manner by cooling to dry. Air other than compressed air or other gases can also be dried in this way.

Bij het drogen van perslucht mag de lucht in de warmtewisselaar niet te sterk afgekoeld worden aangezien anders het condensaat zou bevriezen. Typisch bezit de gedroogde perslucht een temperatuur gelijk aan twee à drie graden boven nul of 20 graden Celsius onder omgevingstemperatuur. De temperatuur van het koelmiddel in de verdamper wordt hiervoor tussen 15°C en -5°C gehouden.When compressed air is dried, the air in the heat exchanger must not be cooled too strongly as otherwise the condensate would freeze. Typically, the dried compressed air has a temperature equal to two to three degrees above zero or 20 degrees Celsius below ambient temperature. The temperature of the coolant in the evaporator is kept between 15 ° C and -5 ° C for this.

Om ervoor te zorgen dat de lucht in de warmtewisselaar niet te sterk afkoelt, bijvoorbeeld bij een wisselende belasting van de koeldroger, wordt traditioneel de temperatuur van het koelmiddel onder controle gehouden door de inrichting te voorzien van minstens één bypassleiding over de compressor. Een mechanische regelklep in een voornoemde bypassleiding maakt het mogelijk om al dan niet een bepaalde hoeveelheid koelmiddel, onder de vorm van heet gas, van het koelcircuit af te takken om het vervolgens langsheen voornoemde bypassleiding over de compressor te sturen. Op deze manier kan de koelcapaciteit van de inrichting afnemen en kan voorkomen worden dat het condensaat in de warmtewisselaar bevriest of dat de temperatuur van het koelmiddel te sterk daalt.In order to ensure that the air in the heat exchanger does not cool too strongly, for example with an alternating load of the cooling dryer, the temperature of the coolant is traditionally kept under control by providing the device with at least one bypass line over the compressor. A mechanical control valve in a aforementioned bypass line makes it possible to branch off a certain amount of coolant, in the form of hot gas, from the cooling circuit and then send it along the compressor along said bypass line. In this way the cooling capacity of the device can decrease and it is possible to prevent the condensate in the heat exchanger from freezing or that the temperature of the coolant drops too strongly.

De mechanische regelklep wordt hierbij aangestuurd door een stuureenheid die op bekende wijze in verbinding staat met één of meerdere sensoren.The mechanical control valve is herein controlled by a control unit which is connected in a known manner to one or more sensors.

Deze sensoren zijn bijvoorbeeld voorzien op een geschikte plaats aan de warmtewisselaar voor het bepalen van de laagste gastemperatuur, ook wel LAT genaamd. De LAT is de laagst voorkomende temperatuur van het te drogen gas dat doorheen het secundair gedeelte van de voornoemde warmtewisselaar wordt geleid.These sensors are provided, for example, at a suitable location on the heat exchanger for determining the lowest gas temperature, also known as LAT. The LAT is the lowest occurring temperature of the gas to be dried which is passed through the secondary part of the aforementioned heat exchanger.

Wanneer voornoemde sensoren een laagste gastemperatuur (LAT) registreren waarbij bevriezing van het condensaat kan ontstaan, stuurt de stuureenheid een signaal naar de mechanische regelklep om deze laatste te openen. Op die manier wordt een bepaalde hoeveelheid koelmiddel via een voornoemde bypassleiding over de compressor geleid zodat de koelcapaciteit van het koelcircuit afneemt.When said sensors register a lowest gas temperature (LAT) at which condensate freezing can occur, the control unit sends a signal to the mechanical control valve to open the latter. In this way a certain amount of coolant is passed over the compressor via a aforementioned bypass line, so that the cooling capacity of the cooling circuit decreases.

In het geval de laagste gastemperatuur (LAT) meer dan twee à drie graden boven nul bedraagt, wordt de mechanische regelklep gesloten zodat de volledige capaciteit van het koelcircuit wordt aangewend om het te drogen gas voldoende af te koelen.In case the lowest gas temperature (LAT) is more than two or three degrees above zero, the mechanical control valve is closed so that the full capacity of the cooling circuit is used to sufficiently cool the gas to be dried.

Dergelijke bekende installaties vertonen echter ook het nadeel dat de mechanische regelklep enkel in een volledig open stand of een volledig gesloten stand geregeld kan worden.However, such known installations also have the disadvantage that the mechanical control valve can only be controlled in a fully open position or a fully closed position.

Bijgevolg kan de toevoer van koelmiddel en bijgevolg de afname van koelcapaciteit niet aangepast worden aan de bepaalde situatie waarin men zich bevindt of aan de belasting op dat moment.Consequently, the supply of coolant and consequently the decrease of cooling capacity cannot be adjusted to the particular situation in which one finds itself or to the load at that time.

Een nadeel hiervan is dat het mogelijk is dat de temperatuur van het koelmiddel te veel verhoogd wordt waardoor de koelcapaciteit te veel afneemt en dat de mechanische regelklep herhaaldelijk gesloten en geopend wordt.A disadvantage of this is that it is possible that the temperature of the coolant is raised too much, so that the cooling capacity decreases too much and that the mechanical control valve is repeatedly closed and opened.

Bovendien treden door gebruik van een mechanische regelklep grote fluctuaties op in de temperatuur van het koelmiddel waardoor er fluctuaties optreden in het dauwpunt of de laatste gastemperatuur.Moreover, the use of a mechanical control valve causes large fluctuations in the temperature of the coolant, causing fluctuations in the dew point or the last gas temperature.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een inrichting voor het koeldrogen van een gas waarbij waterdamp uit het gas wordt gecondenseerd door het koelen van het gas, welke inrichting is voorzien van een warmtewisselaar met een secundair gedeelte waar het te drogen gas doorheen wordt geleid voor het koelen van het gas en met een primair gedeelte dat de verdamper vormt van een gesloten koelcircuit waarin een koelmiddel kan circuleren door middel van een compressor stroomafwaarts van de verdamper, waarbij het koelcircuit stroomafwaarts tussen de compressor en de verdamper achtereenvolgens een condensor omvat en een expansiemiddel waar doorheen het koelmiddel kan circuleren, waarbij de inrichting van een bypassleiding is voorzien die de uitlaat van de compressor verbindt met een injectiepunt in het koelcircuit tussen het expansiemiddel en de compressor, waarbij in deze bypassleiding een elektronisch hot gas bypass ventiel is voorzien dat traploos of in meerdere stappen regelbaar is.The present invention has for its object to provide a solution to at least one of the aforementioned and other disadvantages in that it provides a device for cooling a gas in which water vapor from the gas is condensed by cooling the gas, which device is provided of a heat exchanger with a secondary part through which the gas to be dried is passed for cooling the gas and with a primary part forming the evaporator of a closed cooling circuit in which a coolant can circulate by means of a compressor downstream of the evaporator, the cooling circuit downstream between the compressor and the evaporator comprises successively a condenser and an expansion means through which the coolant can circulate, the device being provided with a bypass line connecting the outlet of the compressor to an injection point in the cooling circuit between the expansion means and the compressor , with an ele in this bypass line Electronic hot gas bypass valve is provided that can be adjusted continuously or in several steps.

Een voordeel is dat het elektronisch hot gas bypass ventiel meer of minder geopend kan worden. Hierdoor kan de hoeveelheid koelmiddel dat via de bypassleiding wordt geïnjecteerd ingesteld worden aan de hand van bijvoorbeeld de laagste gastemperatuur (LAT), de belasting van de koeldroger of de temperatuur van het koelmiddel.An advantage is that the electronic hot gas bypass valve can be opened more or less. As a result, the amount of coolant that is injected via the bypass line can be set on the basis of, for example, the lowest gas temperature (LAT), the load of the cooling dryer or the temperature of the coolant.

Dit heeft als bijkomend voordeel dat de inrichting stabieler is en er minder grote fluctuaties optreden in de temperatuur van het gas en het koelmiddel.This has the additional advantage that the device is more stable and that there are fewer large fluctuations in the temperature of the gas and the coolant.

Een ander voordeel is dat een elektronisch hot gas bypass ventiel het mogelijk maakt om het koelmiddel opnieuw te injecteren in het koelcircuit stroomopwaarts van de uitlaat van de warmtewisselaar.Another advantage is that an electronic hot gas bypass valve makes it possible to reinject the coolant into the cooling circuit upstream of the outlet of the heat exchanger.

Dit heeft als voordeel dat het koelmiddeldebiet dat door de compressor wordt geleverd, volledig door de warmtewisselaar wordt gestuurd, waardoor de olieterugvloeiing naar de koelcompressor steeds gegarandeerd is.This has the advantage that the coolant flow rate supplied by the compressor is completely controlled by the heat exchanger, so that the oil reflux to the cooling compressor is always guaranteed.

Hierdoor is ook de regeling van de warmtewisselaar tijdens deellast stabieler aangezien er een variërende mengeling van vloeibaar en gasvormig koelmiddel gebruikt kan worden in plaats van een debiet van uitsluitend vloeibaar koelmiddel.This also makes the control of the heat exchanger during part load more stable since a varying mixture of liquid and gaseous coolant can be used instead of a flow rate of liquid coolant only.

Bovendien zal het hete gas dat wordt geïnjecteerd in of voor de warmtewisselaar meer tijd hebben om het vloeibaar koelmiddel te verdampen en op te warmen totdat de oververhittingsmeting na de warmtewisselaar wordt uitgevoerd, waardoor deze meting stabieler en accurater is.In addition, the hot gas that is injected into or before the heat exchanger will have more time to evaporate and heat up the liquid coolant until the superheat measurement is performed after the heat exchanger, making this measurement more stable and accurate.

Bij voorkeur is het expansiemiddel een elektronisch expansieventiel dat regelbaar is.Preferably, the expansion means is an electronic expansion valve that is controllable.

Met regelbaar wordt hier bedoeld dat het expansieventiel in verschillende stappen tussen een minimale en maximale stand ingesteld kan worden of dat het traploos regelbaar is tussen de voornoemde minimale en maximale stand.By controllable is here meant that the expansion valve can be adjusted in different steps between a minimum and maximum position or that it is continuously adjustable between the aforementioned minimum and maximum position.

Dit heeft als voordeel dat de expansie van vloeibaar koelmiddel naar de verdamper toe zeer nauwkeurig gedoseerd kan worden al naar gelang bijvoorbeeld de belasting, waardoor een stabielere inrichting wordt bekomen. Het elektronisch expansieventiel kan bijvoorbeeld aangestuurd worden op basis van de voornoemde oververhittingsmeting.This has the advantage that the expansion of liquid coolant to the evaporator can be dosed very accurately, depending on, for example, the load, whereby a more stable device is obtained. The electronic expansion valve can be controlled, for example, on the basis of the aforementioned overheating measurement.

Bovendien is het regelbereik van een elektronisch expansieventiel groter dan de klassieke mechanische variant, waardoor de inrichting over een groter conditiebereik gebruikt kan worden.Moreover, the control range of an electronic expansion valve is larger than the conventional mechanical variant, so that the device can be used over a larger condition range.

De uitvinding betreft ook een werkwijze voor het koeldrogen van een gas, waarbij gebruik gemaakt wordt van een inrichting volgens de uitvinding en waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat : - het aandrijven van de compressor; - het bepalen van de laagste gastemperatuur (LAT) of van het dauwpunt van het gas in het secundair gedeelte van de warmtewisselaar en/of het bepalen van de temperatuur of druk van het koelmiddel in de verdamper; - op basis van deze bepaling het elektronisch hot gas bypass ventiel, dat traploos of in meerdere stappen regelbaar is, aansturen voor het injecteren van een gepaste hoeveelheid koelmiddel vanaf de uitlaat van de compressor naar een injectiepunt in het koelcircuit tussen het expansiemiddel en de compressor op zodanige manier dat de laagste gastemperatuur (LAT) niet onder een bepaalde vooraf ingestelde waarde komt.The invention also relates to a method for cooling a gas in a dry manner, wherein use is made of a device according to the invention and wherein the method comprises the following steps: - driving the compressor; - determining the lowest gas temperature (LAT) or dew point of the gas in the secondary part of the heat exchanger and / or determining the temperature or pressure of the coolant in the evaporator; - on the basis of this provision, control the electronic hot gas bypass valve, which can be adjusted continuously or in several steps, for injecting an appropriate amount of coolant from the outlet of the compressor to an injection point in the cooling circuit between the expansion means and the compressor on in such a way that the lowest gas temperature (LAT) does not fall below a certain preset value.

De voordelen van voornoemde werkwijze zijn vergelijkbaar met de voordelen gekoppeld aan een inrichting volgens de uitvinding.The advantages of the aforementioned method are comparable to the advantages coupled to a device according to the invention.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende varianten beschreven van een inrichting volgens de uitvinding en een werkwijze daarbij toegepast, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch een inrichting volgens de uitvinding weergeeft; figuur 2 schematisch een variant van de inrichting uit figuur 1 weergeeft.With the insight to better demonstrate the features of the invention, a few preferred variants of a device according to the invention and a method are applied herewith as an example without any limiting character, with reference to the accompanying drawings, in which: figure 1 schematically represents a device according to the invention; figure 2 schematically represents a variant of the device from figure 1.

De in figuur 1 weergegeven inrichting voor het koeldrogen bestaat in hoofdzaak uit een warmtewisselaar 2 waarvan het primaire gedeelte de verdamper 3 vormt van een gesloten koelcircuit 4, waarin achtereenvolgens ook een eerste vloeistofafschelder 5, een compressor 6, een condensor 7 en een expansiemiddel 8 zijn opgesteld.The device for cooling drying shown in Figure 1 consists essentially of a heat exchanger 2, the primary part of which forms the evaporator 3 of a closed cooling circuit 4, in which successively also a first liquid separator 5, a compressor 6, a condenser 7 and an expansion means 8 prepared.

De compressor 6 wordt in dit geval aangedreven door een motor 9 en dient om een koelmiddel doorheen het koelcircuit 4 te kunnen laten circuleren volgens de pijl A. De compressor 6 kan bijvoorbeeld een volumetrische compressor zijn, terwijl de motor 9 bijvoorbeeld een elektrische motor is.The compressor 6 is in this case driven by a motor 9 and serves to allow a coolant to circulate through the cooling circuit 4 according to the arrow A. The compressor 6 can for instance be a volumetric compressor, while the motor 9 is for instance an electric motor.

Dit koelmiddel kan bijvoorbeeld R404a zijn, doch de uitvinding is vanzelfsprekend niet als dusdanig beperkt.This coolant can for example be R404a, but the invention is of course not limited as such.

Het expansiemiddel 8 is in dit geval en bij voorkeur een elektronisch expansieventiel 8 dat regelbaar is. In dit geval is het expansieventiel 8 traploos regelbaar tussen een minimale stand en een maximale stand.The expansion means 8 is in this case and preferably an electronic expansion valve 8 that is adjustable. In this case, the expansion valve 8 is continuously adjustable between a minimum position and a maximum position.

Het secundair gedeelte 10 van de warmtewisselaar 2 maakt deel uit van een leiding 11 voor te drogen vochtige lucht waarvan de stromingszin door pijl B is aangeduid. De ingang van deze leiding 11 kan bijvoorbeeld aangesloten zijn op een uitlaat van een compressor voor de aanvoer van te drogen perslucht.The secondary part 10 of the heat exchanger 2 forms part of a conduit 11 for moist air to be dried, the sense of flow of which is indicated by arrow B. The inlet of this conduit 11 can for instance be connected to an outlet of a compressor for the supply of compressed air to be dried.

Na het secundaire gedeelte 10 van de warmtewisselaar 2, meer bepaald aan zijn uitgang, is in de leiding 11 een tweede vloeistofafscheider 12 opgesteld.After the secondary part 10 of the heat exchanger 2, in particular at its outlet, a second liquid separator 12 is arranged in the pipe 11.

In dit geval strekt deze leiding 11 zich, voor ze het secundaire gedeelte 10 van de warmtewisselaar 2 bereikt, met een gedeelte 13 doorheen een voorkoeler of recuperatiewarmtewisselaar 14 uit. Na het secundaire gedeelte 10 strekt deze leiding 11 zich eveneens met een gedeelte 15 doorheen deze recuperatiewarmtewisselaar 14 uit, in tegenstroom met het voornoemde gedeelte 13.In this case, before reaching the secondary part 10 of the heat exchanger 2, this line 11 extends with a part 13 through a pre-cooler or recuperation heat exchanger 14. After the secondary part 10, this conduit 11 also extends with a part 15 through this recuperation heat exchanger 14, in counter-flow with the aforementioned part 13.

De uitgang van de voornoemde leiding 11 kan bijvoorbeeld worden aangesloten op een niet in de figuren weergegeven persluchtnet waarop persluchtverbruikers zijn aangesloten, zoals werktuigen die worden aangedreven door perslucht.The output of the aforementioned conduit 11 can for instance be connected to a compressed air network not shown in the figures to which compressed air consumers are connected, such as tools driven by compressed air.

De compressor 6 is, in dit geval, overbrugd door één bypassleiding 16 die de uitlaat van de compressor 6 verbindt met het injectiepunt P, dat in dit geval stroomopwaarts van de inlaat 17a van de verdamper gelegen is, doch stroomafwaarts van het expansieventiel 8.The compressor 6 is, in this case, bridged by one bypass line 16 which connects the outlet of the compressor 6 to the injection point P, which in this case is located upstream of the inlet 17a of the evaporator, but downstream of the expansion valve 8.

De bypassleiding 16 is uitgevoerd met een elektronische hot gas bypass ventiel 18 voor het aftakken van koelmiddel van het koelcircuit 4.The bypass line 16 is provided with an electronic hot gas bypass valve 18 for tapping off coolant from the cooling circuit 4.

Het elektronisch hot gas gypass ventiel 18 is in dit geval traploos regelbaar tussen een minimale of gesloten stand en een maximale stand waarbij het volledig open is.The electronic hot gas gypass valve 18 is in this case continuously adjustable between a minimum or closed position and a maximum position at which it is fully open.

Het elektronisch hot gas bypass ventiel 18 staat in verbinding met een stuureenheid 19 waarop in dit geval tevens een aantal middelen 20, 21 en 22 zijn aangesloten om de temperatuur en/of de druk van het gas en/of het koelmiddel te bepalen.The electronic hot gas bypass valve 18 is connected to a control unit 19 to which in this case also a number of means 20, 21 and 22 are connected to determine the temperature and / or the pressure of the gas and / or the coolant.

Eerste middelen 20 zijn gepositioneerd aan het secundair gedeelte 10 van de warmtewisselaar 2 voor het bepalen van de laagste gastemperatuur (LAT).First means 20 are positioned on the secondary portion 10 of the heat exchanger 2 for determining the lowest gas temperature (LAT).

Tweede middelen 21 en derde middelen 22 zijn geplaatst na de verdamper 3 voor het bepalen van de temperatuur Tverdamper respectievelijk de druk pverdamper van het koelmiddel in de verdamper 3.Second means 21 and third means 22 are placed after the evaporator 3 for determining the temperature T evaporator and the pressure p evaporator of the coolant in the evaporator 3, respectively.

Het is duidelijk dat niet alle middelen 20, 21 en 22 noodzakelijk aanwezig moeten zijn en dat deze middelen op verschillende manieren uitgevoerd kunnen zijn.It is clear that not all means 20, 21 and 22 must necessarily be present and that these means can be designed in different ways.

De stuureenheid 19 staat eveneens in verbinding met de condensor 7, het expansieventiel 8 en de motor 9.The control unit 19 is also connected to the condenser 7, the expansion valve 8 and the motor 9.

De werkwijze voor het koeldrogen door middel van een inrichting 1 volgens figuur 1 is zeer eenvoudig en als volgt.The method for cooling drying by means of a device 1 according to Figure 1 is very simple and as follows.

De te drogen lucht wordt doorheen de leiding 11 en dus doorheen het secundaire gedeelte 10 van de warmtewisselaar 2 gevoerd volgens pijl B.The air to be dried is passed through the pipe 11 and thus through the secondary part 10 of the heat exchanger 2 according to arrow B.

In deze warmtewisselaar 2 wordt de vochtige lucht afgekoeld onder invloed van het koelmiddel dat door het primair gedeelte van de warmtewisselaar 2, of dus de verdamper 3 van het koelcircuit 4, stroomt.In this heat exchanger 2, the moist air is cooled under the influence of the coolant flowing through the primary part of the heat exchanger 2, or thus the evaporator 3 of the cooling circuit 4.

Hierdoor wordt er condensaat gevormd dat in de tweede vloeistofafscheider 12 wordt afgescheiden.As a result, condensate is formed which is separated in the second liquid separator 12.

De koude lucht die na deze tweede vloeistofafscheider 12 in absolute termen minder vocht bevat, maar toch een relatieve vochtigheid van 100% bezit, wordt in de recuperatiewarmtewisselaar 14 opgewarmd onder invloed van de nieuwe aangevoerde te drogen lucht, waardoor de relatieve vochtigheid daalt tot bij voorkeur onder de 50%, terwijl de nieuwe te drogen lucht in de recuperatiewarmtewisselaar 14 reeds gedeeltelijk wordt afgekoeld alvorens naar de warmtewisselaar 2 te worden toegevoerd.The cold air which after this second liquid separator 12 contains less moisture in absolute terms, but which nevertheless has a relative humidity of 100%, is heated in the recovery heat exchanger 14 under the influence of the new air to be dried, whereby the relative humidity drops to preferably below 50%, while the new air to be dried in the recuperation heat exchanger 14 is already partially cooled before being supplied to the heat exchanger 2.

De lucht aan de uitgang van de recuperatiewarmtewisselaar 14 is dus droger dan aan de ingang van de warmtewisselaar 2.The air at the output of the recuperation heat exchanger 14 is therefore drier than at the input of the heat exchanger 2.

Om de vochtige te koelen lucht te kunnen afkoelen in het secundaire gedeelte 10 van de warmtewisselaar, wordt het koelmiddel doorheen het koelcircuit geleid in de richting van pijl A doorheen de verdamper 3 of het primaire gedeelte van de warmtewisselaar 2.In order to be able to cool the moist air to be cooled in the secondary part 10 of the heat exchanger, the coolant is passed through the cooling circuit in the direction of arrow A through the evaporator 3 or the primary part of the heat exchanger 2.

Het warme koelmiddel dat uit de verdamper 3 komt is in de gasfase en zal door de compressor 6 op hogere druk gebracht worden, vervolgens in de condensor 7 afgekoeld en gecondenseerd worden.The hot coolant coming from the evaporator 3 is in the gas phase and will be brought to a higher pressure by the compressor 6, then cooled and condensed in the condenser 7.

Het vloeibare, koude koelmiddel zal vervolgens door het expansieventiel 8 geëxpandeerd worden en verder afkoelen, alvorens het naar de verdamper 3 gestuurd wordt om daar de te drogen lucht af te koelen.The liquid, cold coolant will then be expanded through the expansion valve 8 and further cooled, before being sent to the evaporator 3 to cool the air to be dried there.

Het koelmiddel zal onder invloed van warmteoverdracht in de verdamper 3 opwarmen, verdampen en opnieuw naar de compressor 6 geleid worden.Under the influence of heat transfer, the coolant will heat up in the evaporator 3, evaporate and be directed again to the compressor 6.

Het eventuele nog aanwezige vloeibaar koelmiddel na de verdamper 3 zal door de eerste vloeistofafscheider 5 worden tegengehouden.Any liquid coolant still present after the evaporator 3 will be retained by the first liquid separator 5.

Om het bevriezen van condensaat in de warmtewisselaar 2 te vermijden, wordt de lucht in de warmtewisselaar 2 niet tot onder de LAT gekoeld, welke LAT typisch 2 à 3°C bedraagt of 20°C onder de omgevingstemperatuur.In order to prevent condensate from freezing in the heat exchanger 2, the air in the heat exchanger 2 is not cooled below the LAT, which LAT is typically 2 to 3 ° C or 20 ° C below the ambient temperature.

Ligt de LAT te hoog dan wordt niet voldoende gekoeld en wordt dus niet voldoende vocht gecondenseerd opdat de lucht voldoende gedroogd zou zijn.If the LAT is too high, sufficient cooling is not applied and therefore not enough moisture is condensed for the air to be sufficiently dried.

Aan voornoemde voorwaarden van LAT wordt voldaan doordat de stuureenheid 19 het elektronisch hot gas bypass ventiel 18 gepast aanstuurt, op basis van de door de middelen 20 bepaalde laagste gastemperatuur LAT, waardoor een bepaalde hoeveelheid koelmiddel langsheen de bypassleiding 16 volgens pijl A' over de compressor 6 wordt gestuurd. Op die manier kan de koelcapaciteit van het koelcircuit 4 gevarieerd of ingesteld worden en kan de LAT geregeld worden op het gewenste niveau.The aforementioned conditions of LAT are met in that the control unit 19 appropriately controls the electronic hot gas bypass valve 18, based on the lowest gas temperature LAT determined by the means 20, whereby a certain amount of coolant along the bypass line 16 according to arrow A 'across the compressor 6 is sent. In this way, the cooling capacity of the cooling circuit 4 can be varied or adjusted and the LAT can be adjusted to the desired level.

De hoeveelheid koelmiddel dat geïnjecteerd wordt, zal aangepast kunnen worden door het elektronisch hot gas bypass ventiel 18 meer of minder te openen, waardoor de gepaste hoeveelheid wordt geïnjecteerd zodat grote fluctuaties in de LAT vermeden kunnen worden. Hierdoor zullen variaties in de belasting van de inrichting 1 opgevangen kunnen worden en zullen grote fluctuaties vermeden worden.The amount of coolant being injected can be adjusted by opening the electronic hot gas bypass valve 18 more or less, whereby the appropriate amount is injected so that large fluctuations in the LAT can be avoided. As a result, variations in the load on the device 1 can be absorbed and large fluctuations will be avoided.

In dit geval zal de stuureenheid 18 het elektronisch hot gas bypass ventiel 18 ook kunnen aansturen op basis van de door de middelen 21 en 22 bepaalde temperatuur Tverdamper respectievelijk de druk pverdamper van het koelmiddel in de verdamper 3.In this case the control unit 18 will also be able to control the electronic hot gas bypass valve 18 on the basis of the temperature T evaporator determined by means 21 and 22 and the pressure p evaporator of the coolant in the evaporator 3, respectively.

De stuureenheid 19 zal dergelijke regeling bij voorkeur toepassen in nullast, dit wil zeggen wanneer er geen of slechts minimaal te drogen gas doorheen de warmtewisselaar gaat, om bevriezing van de verdamper 3 te voorkomen.The control unit 19 will preferably apply such control in zero load, i.e. when no or only minimal gas to be dried passes through the heat exchanger, to prevent freezing of the evaporator 3.

Inderdaad, bij nullast wordt de temperatuur van het koelmiddel te laag, typisch lager dan -5°C, waarna het elektronisch hot gas bypass ventiel 18 in een open toestand wordt geplaatst en de temperatuur van het koelmiddel zal stijgen.Indeed, at no load, the temperature of the refrigerant becomes too low, typically lower than -5 ° C, after which the electronic hot gas bypass valve 18 is placed in an open state and the temperature of the refrigerant will rise.

Op deze manier wordt bij nullast verhinderd dat de temperatuur van het koelmiddel te laag wordt en dat er bevriezing in de verdamper 3 optreedt doordat er heet gasvormig koelmiddel geïnjecteerd wordt in de verdamper 3.In this way, at no-load, the temperature of the coolant is prevented from becoming too low and freezing occurs in the evaporator 3 because hot gaseous coolant is injected into the evaporator 3.

Doordat het koelmiddel met behulp van de bypassleiding 16 geïnjecteerd wordt in het injectiepunt P voor de verdamper, zal het hete gas tijd hebben om het vloeibaar koelmiddel te verdampen in de verdamper 3. Dit heeft als gevolg dat de bepaling van TVerdamper en/of Pverdamper snel en accuraat zal zijn waardoor het elektronisch hot gas bypass ventiel 18 snel en precies geregeld kan worden.Because the coolant is injected into the injection point P for the evaporator using the bypass line 16, the hot gas will have time to evaporate the liquid coolant in the evaporator 3. This has the consequence that the determination of TV evaporator and / or P evaporator is fast and will be accurate so that the electronic hot gas bypass valve 18 can be controlled quickly and precisely.

In figuur 2 is een variant weergegeven van figuur 1, waarbij in dit geval de bypassleiding 16 de uitlaat van de compressor 6 verbindt met het punt Q dat stroomopwaarts van de uit laat 17b van de verdamper 3 gelegen is, doch na de inlaat 17a van de verdamper 3. De werking van de inrichting 1 is verder analoog als de hoger beschreven uitvoeringsvorm.Figure 2 shows a variant of Figure 1, in which in this case the bypass line 16 connects the outlet of the compressor 6 to the point Q located upstream of the outlet 17b of the evaporator 3, but after the inlet 17a of the evaporator 3. The operation of the device 1 is further analogous to the embodiment described above.

Het is duidelijk dat, alhoewel in de hierboven beschreven voorbeelden het te drogen gas perslucht is, elk gas of mengsel van gassen met behulp van een inrichting 1 of werkwijze volgens de uitvinding gedroogd kan worden.It is clear that, although in the examples described above the gas to be dried is compressed air, any gas or mixture of gases can be dried using a device 1 or method according to the invention.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een dergelijke inrichting en werkwijze kunnen volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.The present invention is by no means limited to the embodiments described as examples and shown in the figures, but such a device and method can be realized according to different variants without departing from the scope of the invention.

Claims

Conclusions.

Device for cooling a gas in which water vapor from the gas is condensed by cooling the gas, which device (1) is provided with a heat exchanger (2) with a secondary part (10) through which the gas to be dried passes through is guided for cooling the gas and with a primary portion forming the evaporator (3) of a closed cooling circuit (4) into which a refrigerant can circulate by means of a compressor (6) downstream of the evaporator (3), the cooling circuit (4) downstream between the compressor (6) and the evaporator (3) successively comprises a condenser (7) and an expansion means (8) through which the coolant can circulate, characterized in that the device (1) of a bypass line (16) ) is provided which connects the outlet of the compressor (6) to an injection point (P, Q) in the cooling circuit (4) between the expansion means (8) and the compressor (6), wherein in this bypass line (16) an electronic hot gas bypass valve (18) is provided that can be adjusted continuously or in several steps.

Device according to claim 1, characterized in that said injection point (P, Q) is located upstream of the outlet (17b) of the evaporator (3).

The device according to claim 2, characterized in that said injection point (P, Q) is located upstream of the inlet (17a) of the evaporator (3).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device (1) is provided with a control unit (19) which controls the electronic hot gas bypass valve (18) in function of signals received from means (20, 21, 22) to determine the temperature and / or the pressure of the gas and / or the coolant.

Device according to claim 4, characterized in that said means (20, 21, 22) comprise at least means (20) for determining the so-called lowest gas temperature (LAT) or the dew point of the gas in the secondary part ( 10) of the heat exchanger (2) and / or at least include means (21, 22) for determining the temperature or the pressure of the coolant in the evaporator (3).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion means (8) is an electronic expansion valve (8) that is controllable.

Method for the cooling drying of a gas, characterized in that use is made of a device (1) according to one of the preceding claims, wherein the method comprises the following steps: - driving the compressor (6); - determining the lowest gas temperature (LAT) or dew point of the gas in the secondary part (10) of the heat exchanger (2) and / or determining the temperature or pressure of the coolant in the evaporator (3); - on the basis of this determination, control the electronic hot gas bypass valve (18), which can be adjusted continuously or in several steps, for injecting an appropriate quantity of coolant from the outlet of the compressor (6) to an injection point (P, Q ) in the cooling circuit (4) between the expansion means (8) and the compressor (6) in such a way that the lowest gas temperature (LAT) does not fall below a certain preset value. чг