CN1138121C - 用于冷却干燥的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于冷却干燥的设备，该设备包括一换热器，此换热器的主要部分是致冷回路的蒸发器，所述致冷回路还包括一受驱于电机的压缩机，所述压缩机桥接于一旁通管，该旁通管中带有一旁通管闭合部件以及一开启/关闭的闭合部件。所述换热器的辅助部分构成了用于气体的导管部分，在所述换热器的出口处，设置有一液体分离器。所述设备包括用于调节电机速度的装置，控制装置根据测定装置测出的值对上述装置进行控制。

Description

用于冷却干燥的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于冷却干燥(cool-drying)的设备，该设备包括一换热器，此换热器的主要部分是致冷回路的蒸发器，所述致冷回路还包括：一受驱于电机的压缩机；一冷凝器；一膨胀装置，它位于冷凝器的出口与蒸发器的入口之间；一控制装置，它用于控制上述电机；以及，测定装置，它与上述控制装置相连，从而，所述压缩机桥接于一旁通管，该旁通管中带有一旁通管闭合部件以及一开/关闭合部件，所述换热器的辅助部分构成了用于气体的导管部分，在所述换热器的出口处，一液体分离器设置在上述导管内。
此外，所述设备用于干燥压缩空气。
背景技术
压缩机在大多数情况下传送的压缩空气中水蒸气是饱和的，或者，换句话说，这种压缩空气有100％的相对湿度。这就意味着在至少有温度下降的情况下会出现冷凝。由于有冷凝水，故在导管和装置中会出现腐蚀，所述设备会出现过早磨损和破裂。
所以，要对压缩空气进行干燥，这种干燥可按上述方式通过冷却干燥来进行。还有，可按这种方式对压缩空气以外的其它空气或其它气体进行干燥。
冷却干燥是以这样的原理为基础的即：通过降低温度，将潮气从空气或气体中冷凝掉，此后，在液体分离器中分离掉冷凝水并再次加热所说的空气或气体，结果，所述空气或气体不再饱和。通过致冷回路从蒸发器中除去热量。
上述原理对除空气以外的其它气体也是有效的，以下每次涉及空气时，也同样对除空气以外的其它气体有效。
实践中存在有这样的ISO标准，它确定了用于参照状态的露点和相应的最低温度是什么样的。
为了防止最低温度小于0℃，因而蒸发器会因冻结的潮气而冻结，蒸发器的温度高于0℃是必要的。
为了满足这一要求，要在蒸发器的入口处设置所述测量装置，该装置可测定蒸发器的温度，而控制装置则根据上述温度使所述压缩器的电机开和关，按恒定的频率驱动上述电机。如果蒸发器的温度下降得太低，则所述电机停转。如果蒸发器的压力随后因膨胀阀仍然是开启的而上升得太高，则所述电机就会重新启动。
但是，这种调节在以下方面有很大的缺陷即：在有较少负载的情况，压缩机会连续地开关，蒸发器压力和露点会有剧烈的变化。而且，冷凝干燥器必须制造得相当大。
所述测定装置还可设置在换热器的辅助部分的出口处并测定最低的空气温度(LAT)，而如果蒸发器中的温度趋于降至0℃以下，则所述控制装置会关闭致冷回路的压缩机的电机。
在两种类型的装置中，通过开关电机来进行所述调节，电机的开关特别在有较小负载的情况下经常发生，从而会导致压缩机的相当的磨损和破裂，因而是有缺陷的。
用第一段所述的设备可避免上述缺陷，其中，压缩机桥接于一旁通管。
DE-A-35.22.974中说明了这种带旁通管的冷却干燥装置。
按恒定的频率向电机供电，通过由压力开关构成的控制装置根据在换热器与压缩机之间测出的致冷流体的压力使电机开和关。
在压缩机的抽吸管中的压力降到某一例如对应于-15℃的致冷流体温度的值以下时，电机就停转，因此能避免抽吸管中有过度的温度下降。
为了提高所述设备的效率，所述压缩机桥接于一旁通管，其中，除标准的旁通管闭合部件以外还设置在一受控的开/关闭合部件。
所述旁通管闭合部件是周知类型的，当旁通管中位于压缩机入口一侧的压力下降至某一设定值时，该旁通管闭合部件就会被推开，因此，可从压缩机中抽出了热气。
按下述方式选择所述闭合部件和所设置的使得弹簧不再使闭合部件关闭的压力即：在致冷回路的标称操作状态下，闭合部件是关闭的，而在压缩机的部分和零负载的情况下，所述闭合部件是开启的，因此，有0.2巴滞后量的蒸发器压力会保持为最小，并且，蒸发器下游处的与致冷流体的蒸发压力相关的蒸发温度至少为0℃，以便防止在蒸发器内形成冰。
如果在旁通管内以排它的方式存在有旁通管闭合部件，则即使在零负载的状态下，也会导致压缩机按满负荷的方式运转。就压缩机的电机连续地工作而言，即使在没有或有低负载情况下的能耗也会等于标称负载情况下的能耗，因为，致冷回路中的高压和低压均以连续的方式保持恒定，从而会导致相对高的能耗。
如DE-A-35.22.974所述，通过将一开/关闭合部件加进旁通管，可以提高所述设备的效率。这个附加的开/关闭合部件受控于一热敏开关，该热敏开关受控于一在换热器出口处设置在上述气体导管内的温度测定装置。所述闭合部件设置成它能在换热器的出口处的气体温度约等于气体中的潮气开始冻结的温度时开启旁通管。
当所述出口处的压缩空气温度例如高于1℃时，所述闭合部件就会关闭旁通管，蒸发器上会有完全的致冷能力，因此，满负荷的蒸发器中的蒸发温度会下降至-4至-5℃，所以，所述出口处的温度会下降。只要所述出口处的温度变为1℃，所述闭合部件就开启旁通管，因此，蒸发器中的蒸发温度就会上升至例如1.5℃，冷冻到在蒸发器潮气会再次蒸发。蒸发器之后的压缩空气温度再次上升，例如在2℃时，闭合部件会再次关闭旁通管，电机可将其全部功率应用于换热器。
在这一实施例中，即使致冷流体的温度暂时下降至冷冻温度以下，也可以避免冻住蒸发器，因此，所述冷凝干燥器可在有较高负载的情况下工作。但是，以连续的方式全速驱动电机，因此，能耗会较高。
发明内容
本发明的目的在于一种用于冷却干燥的设备，它未表现出有上述和其它缺陷，利用这种设备，可以按简单的方式在致冷回路中没有压力变化的情况下且在压缩机及其电机没有大量磨损和破裂的情况下节约能源。
依照本发明，可实现上述目的，因为，用于冷却干燥的设备包括用于调节电机速度的装置，所述控制装置根据测定装置所测定的值对上述装置进行控制。
不用开关电机就能调整其速度。通过增加电机的转数，可借助抽吸传送较大质量流速的致冷液体，所以，可以有较大的致冷能力。
通过将带有旁通管闭合部件和开/关闭合部件的旁通管与速度受控的压缩机结合起来，不仅可以显著地减少电机停转和再起动的次数，而且可以节约大量的能量。以下将说明其它的优点。
上述测定装置可设置在致冷回路处并且可以是用于测定蒸发器温度或蒸发压力的装置。
但是，所述测定装置还可以在换热器的辅助部分内或上游处设置在用于气体的导管处并且可以是用于测定最低气体温度(LAT)的装置或者可以是用于测定露点的装置。
最佳的是，用于调节电机速度的装置包括一变频器。
在本发明实施例的一种特定形式中，冷却干燥器包括用于测定环境温度的装置，该装置还可与上述控制装置相连，从而，所述控制装置可根据上述测定装置测定的值并根据上述用于测定环境温度的装置测定的温度来调节电机的速度。
本发明还涉及一种用于冷却干燥的方法，该方法以令人感兴趣的方式使用本发明的上述设备。
上述发明涉及这样一种方法，它用于对含水蒸气的气体进行冷却干燥，从而，所述气体可经过换热器的辅助部分，换热器的主要部分是致冷回路的蒸发器，该致冷回路还包括：一压缩机，所述压缩机桥接于一旁通管并受驱于一电机，在上述旁通管中设置有一旁通管闭合部件以及一受控的开/关闭合部件；一冷凝器；一膨胀装置，它位于冷凝器的出口与蒸发器的入口之间，从而，可根据负载按使用不会在蒸发器中形成冰的致冷能力的方式控制上述致冷回路，所述方法的特征在于，通过调节电机速度并通过调节开/关闭合部件从而在某些状态下开启旁通管来控制致冷回路，由于旁通管闭合部件不再关闭旁通管，故会在蒸发器的上游或下游处将气体致冷流体从压缩机的出口传回至其入口。
就能更好地显示本发明特征的发明而言，以下作为没有任何限制特征的实例，参照附图说明本发明用于冷却干燥的设备和方法的实施例的若干最佳形式，附图中：
附图说明
图1示出了本发明用于冷却干燥的设备的框图；
图2至4示出了就本发明实施例的三种其它形式的与图1相类似的框图。
具体实施方式
图1中概略地示出的用于冷却干燥的设备基本上包括一换热器1，此换热器的主要部分构成了致冷回路3的蒸发器2，所述致冷回路中还连续地设置有：一受驱于电机4的压缩机5；一冷凝器6；一膨胀阀7。
致冷回路3中充满了致冷流体例如氟里昂404a，其流向由箭头8所示。
换热器1的辅助部分1A构成了用于要加以干燥的湿空气的导管9部分，所述湿空气的流向由箭头10所示。
在换热器1的后面，从而在换热器1的出口处有一液体分离器11设置在导管9内。
所述导管9在到达换热器1之前会有一部分穿过一预致冷器或同流换热器12并随后在液体分离器11的下游处按与上述部分相反的流向再次穿过同流换热器12。
换热器1是液体-空气换热器并且可以构成一带有可能的同流换热器12的单体结构，所述同流换热器是一空气-空气换热器。
膨胀阀7是恒温阀，该阀的恒温部件通过铜导体13连接于瓶状容器或“球状部件”14，它设在蒸发器2的出口处但最好如图1所示设置在致冷回路3的压缩机5的入口处并充满了同样的致冷介质。
但是，在图中未示出的变化形式中，所述膨胀阀7是一电子阀，它连接于一温度计，此温度计设置在蒸发器2的端部或该蒸发器的下游。
在较小的冷却干燥器中，膨胀阀7可由一毛细管来代替。
压缩机5是能在实际上用同样转数传送同样容积流速的容量压缩机，例如是螺旋压缩可，而电机4则是一电马达，可通过改变频率来调节其速度。
所以，电机4连接于一变频器15，它受控于控制装置16，控制装置16是由内置式控制装置例如PID控制装置构成的。
变频器15例如可在0至400Hz之间调节频率并构成了用于调节电机4的速度的装置。
压缩机5桥接于旁通管17或桥接部件，该旁通管或桥接部件将压缩机的出口与入口连接起来或者相应地连接于蒸发器2的出口。
在旁通管17中设置有标准的旁通管闭合部件19，它带有一阀体，一旦旁通管17中的压力下降至某一值之下，弹簧就会推开上述阀体。弹簧推开上述阀体的反压力以及以上所说的压力是可调的。
旁通管17中还以与旁通管闭合部件18相串联的方式实际在旁通管闭合部件18与压缩机5的出口之间设置有一开/关闭合部件19，它例如是由一电磁阀构成的。
开/关闭合部件19通过电连接件20连接于控制装置16并受控于该装置。
在图1所示的实施例的第一种形式中，控制装置16通过连接件21与用于测定蒸发器温度的测定装置22相连接，测定装置22例如是一致冷回路3中的热耦合装置，它位于蒸发器2的入口处从而位于蒸发器2与膨胀阀7之间。
尽管无疑最好测定蒸发器的温度，但是，在一种变化形式中，用于测定蒸发器温度的测定装置22可由用于测定蒸发压力的装置22A来代替，装置22A例如是有-1至12巴范围压力的压力传送器并设置在蒸发器的入口或出口处且通过连接件21A与诸如图1中点划线所示的控制装置相连。
就给定的致冷流体而言，致冷流体的蒸发温度与蒸发压力之间实际上存在有一定的关系。温度越高，压力越高。
此外，在两种情况下，控制装置16还通过导管23与用于测定环境温度的装置24相连接，装置24例如是一温度传感器，它将温度转换成电信号具体说是转换成电流。
冷凝干燥器的功能如下：
要加以干燥的空气以与致冷回路3的蒸发器2中的致冷流体反向流动的方式经过导管9从而经过换热器1。
在换热器1中冷却湿空气，因此，会形成冷凝物，在液体分离器11中分离该冷凝物。
但是，在同流换热器12中加热液体分离器11的下游处的含有较少潮气但仍有100％相对湿度的冷空气，因此，可将相对湿度降低至约50％，而要加以干燥的新鲜空气在被填加至换热器1之前已在换热器12中部分地冷却。
所以，同流换热器12的出口处的空气要比换热器1入口处的空气更为干燥。
为了避免冻住蒸发器2，在低环境温度下不将换热器1中的空气冷却至LAT之下，LAT一般为2-3℃。
在较高的环境温度下，LAT也可能较高，可冷却至相当的LAT，该LAT低于环境温度例如为20℃，但在任何情况下都不低于有冻住蒸发器危险的最小温度，此最小温度一般为2-3℃。
如果LAT太高，就不会充分冷却，所以，不会有充分冷凝的潮气以使空气充分地干燥。
所述LAT为测定装置22测定的实际蒸发器温度以上的若干度例如为2至3℃。
通过用控制装置16及其所控制的变频器15在一种形式的实施例中根据测定装置22所测定的蒸发器温度或在另一种形式的实施例中根据测定装置22A测定的蒸发器压力来调节电机4的速度，可以实现LAT的上述状态。
冷却能力等于在致冷回路3内循环的致冷流体的质量流速乘以换热器1上游与下游空气的热含量差。通过提高电机4的速度，压缩机5可使更多的质量循环，从而，可用一种且同样的热含量差来传送更多的能量。质量流量是压缩机5的体积流速乘以抽吸状态下的致冷流体的密度，该密度本身取决于蒸发器温度和过度加热。
控制装置16用使所述温度比LAT低几度但高于0℃的速度来调节所测出的温度或压力，因此，可获得与低于LAT若干度例如等于1℃的温度相一致的蒸发器压力，从而，就氟里昂R404a而言，蒸发器压力可以有效地约为5.2巴。
通过这种方式，致冷能力与负载相匹配。
在用装置24测定环境温度时，与之相连的控制制装置16考虑到这一温度。
可通过控制装置16及其控制的变频器15来调节电机4的温度，因此，只要环境温度为低具体说在设置为20℃的露点阻断情况下低于23℃，就可以达到上述状态，因此，换热器1的辅助部分1A的出口处的LAT约为3℃，但是，在较高的环境温度下，将所述LAT设置成比装置24测出的环境温度低的一定温度，一般为20℃。
蒸发器温度具有一设定点即一设定值，控制装置16使实际测定的蒸发器温度达到上述设定值，该设定值为预定LAT之下的若干度。
可在控制装置16中确定最小和最大的设定点，从而，最小值为1℃。在设置控制装置16，可例如通过操作面板或通过模拟输入来调节上述设定点。
可例如在30至75Hz之间调整频率。
由于在较高环境温度下LAT可以高于3℃，故冷却干燥装置的最大负载较小，因此，冷却能力会下降，所以，组件不昂贵，致冷流体也是便宜的。
在冷凝器6中，冷却在压缩机5中因压缩而被加热的气体致冷流体，直至气体致冷流体呈流体形式，为了散热，可以使用通风装置或冷却水。
在冷凝器6中有过量压力的情况下，自动地关闭电机4。
在冷凝器6之后，可将液体致冷流体汇集到一容器内，并且/或者，用一辅加的换热器对液体致冷流体作进一步的冷却。
液体致冷流体通过膨胀阀7膨胀至蒸发器压力，该压力当然会使温度减少。
膨胀阀7仅对蒸发器2中的过热现象进行调节，从而使得能总以最佳的方式使用蒸发器2，但是，膨胀阀不能用于控制蒸发器的压力或温度。
通过利用恒温膨胀阀7，总是会存在有蒸发器2的过热下游，因此，不存在有在压缩机5中冷却液体的危险，并且，冷却回路3中的液体分离器会变得多余，会限制致冷流体的数量。
通过从在蒸发器2的上游((内部均衡))或在蒸发器的下游(外部均衡)处测出的蒸发器温度中减去球状部件14测出的温度，可以测定出所说的过热。通过膨胀阀7将所述差值与设置值相比较，在有偏差的情况下，膨胀阀7会通过开启或关闭来对偏差进行校正。
过热的程度对LAT有影响，但是，可以假定，膨胀阀7会使得上述过热保持大致恒定。
如果需要的话，可用例如一种主-从调节回路来解决过热的影响。所述从调节回路是带有上述控制装置16的调节装置，而主调节回路则应能根据实际的LAT来调节蒸发器压力或温度的设定点，从而例如能在LAT因为蒸发器2之后的过热太高而太高的情况下减小上述设定点。
在没有旁通管17的情况下，在上述调节回路中，可以使电机4和压缩机5的速度不象露点下降那样快，或者，换句话说，速度调节可不随蒸发器2中的温度变化而变化。
在所述设备部分负载和零负载的状态下首先会出现上述问题。
打开或不打开旁通管17首先取决于开/关闭合部件19，而部件19则受控于控制装置16。
一且开/关闭合部件19开启了旁通管17，旁通管闭合部件18就会判断在何时实际开启旁通管17。
从蒸发压力或蒸发器压力或者在另一种变化形式中出口处的蒸发温度即旁通管17内位于压缩器5的入口一侧的蒸发温度下降至某一特定值时开始，旁通管闭合部件18不再关闭旁通管17，因此，来自压缩机5的热气会流过旁通管17，并且，蒸发器压力不会进一步下降。
按下述方式选择旁通管闭合部件18和所设置的使得弹簧不再使接通部件关闭的压力即：在致冷回路的标称操作状态下，旁通管闭合部件18是关闭的，但在压缩机的部分和零负载的情况下，旁通管闭合部件18是开启的，因此，有0.2巴滞后量的蒸发器压力会保持为最小，并且，蒸发器下游处的与致冷流体的蒸发压力相关的蒸发温度至少为0℃，以便防止在蒸发器内形成冰。
调节装置16使开/关闭合部件19处于开启位置的状态随是基本上应避免冻住蒸发器2还是偏好节能而变。
第一种方式在于，在电机5的速度达到最小值时，控制装置16使开/关闭合部件19处于开启位置。
第二种方式是最佳的，该方式在于，当所说的值例如测定装置22或22A测出的蒸发器温度或蒸发压力因对电机4的速度进行调并的控制装置16而低于用于上述值例如用于蒸发器温度或蒸发压力的设定点时，控制装置16使开/关闭合部件19处于开启位置。
具体地说，在LAT下降至设定点之下时，所述开/关闭合部件会处于开启位置，所述设定点的值为-1.5℃，但用于LAT的最小绝对值例如为0.5℃，该值会在所述装置的部分负载或零负载状态下出现。
开启旁通管17会使LAT再次升高。在LAT上升至设定点时，电机4的速度会因控制装置6而再次增加。
在所述速度超过某一值时，控制装置16可使得开/关闭合部件19回到关闭位置，从而会再次阻断旁通管17。
在另一种形式的实施例中，当测定装置22或22A测出的值约等于用于控制装置16的这一值的设定点例如等于该设定点减0.5℃时，控制装置16再次使开/关闭合部件19回到关闭位置。
如果所述LAT随旁通管17的完全开启而不再升高，则控制装置16就暂时关闭电机4，以便能额外地节能。
尽管可通过改变上述速度来调节蒸发器温度，但是，就负载为零的情况而言，能例如通过将一恒温传感器放进换热器1内而在换热器1的出口处的LAT趋于降至0℃以下时为安全起见完全关闭电机4，所述传感器在蒸发器2中的温度变成零度时关闭电机4并在所述温度上升至3℃时再次启动电机。
由于将配备有旁通管闭合部件18和开/关闭合部件19的旁通管17与速度可调的压缩机5结合起来，故不仅电机4停转和重新启动的次数会急剧减少，而且能获得显著改进的动态行为。
在例如冷却干燥设备的负载因例如压缩空气流速的减少而突然从满负荷变成部分负荷时，LAT就会下降，并且，压缩机的转数会因努力保持设定点的控制装置16而减少。
如果压缩机5的转数不是足够快地减少，则在没有旁通管17的情况下LAT很有可能下降至0℃(负尖锋)。在这种情况下，必须关闭压缩机5，以避免在蒸发器2内形成冰，这确实会导致有很大变化的压力露点。
但是，在有旁通管17的情况下，当LAT下降至设定点之下或在LAT接近冰冻点时，旁通管17中的开/关闭合部件19就会被开启，这就能阻止LAT下降至0℃以下。
与速度可调电机4相结合的带有旁通管闭合部件18和开/关闭合部件19的旁通管17的另一个优点是能在有朝下的稳定压力露点的情况下提高负载范围。在没有旁通管的情况下，由于干燥器的负载逐渐减小，故对某一负载而言，压缩机的速度为最小。
在负载进一步减小的情况下，LAT会下降至上述设定点以下并最终下降至0℃以下。在这种情况下，压缩机5必须关闭，以便防止在蒸发器2中形成冰，这就确实会导致有很大变化的压力露点。
在干燥器的负载逐渐减少时，在有旁通管17的情况下压缩机5的速度也会就某一负载而言为最小。
在负载进一步减小的情况下，LAT会下降至上述设定点以下，这就会开启旁通管17中的开/关闭合部件19。仍会保持上述设定点，这就会导致稳定的压力露点。
可以显著地改进所述设备的动态行为。由于旁通管17中有受控的开/关闭合部件19，故可朝下增大有稳定压力露点的负载范围。
图2所示的设备的实施例形式与上述实施例形式有明显不同，因为，用测定最低空气温度(LAT)的测定装置25代替了设置在致冷回路3处用于测定蒸发器温度的测定装置22或用于测定蒸发压力的测定装置22A。
在一个实施例中业已存在的用于控制电机4速度的温度测定装置25设置在换热器1的辅助部分1A中的导管9处例如设置在蒸发器2的表面处，或者，如图2所示设置在换热器1的下游例如设置在换热器1与液体分离器11之间。
在这种实施例形式中，控制装置16根据测出的最低空气温度LAT调节变频器15从而调节电机4的速度。
测定LAT有重要的优点即：在不会冻住蒸发器的情况下，换句话说，在蒸发器的空气一侧形成有冰之前，致冷流体的温度可低于0℃，因为，结冰现象取决于LAT。
由于在致冷流体一侧有低蒸发器温度例如-5℃的情况下以及在例如有8℃的大温差(+3℃与-5℃之间)的情况下能进行蒸发，故可在没有冻住的危险的情况下，将换热器1做得很小。
如果所测出的最低空气温度LAT上升或下降，则控制装置6就会使电机4的速度分别增加、减少，因此，所测出的LAT温度在低的环境温度下不会下降至一般为2至3℃的LAT之下，以确保蒸发器2不会冻住。如果温度计24测出的环境温度低于23℃且有设置为20℃的露点阻断，则所测出的LAT不会下降至低于例如约3℃，以便确保蒸发器2不会冻住。
因此，由于有这种调节，故致冷会匹配于负载，从而，致冷流体一侧的蒸发器温度会变为负的，但在空气一侧蒸发器2不会冻住。所以，不仅电机4的能耗为最小，而且换热器1也可以做得非常小，这就意味着就设备的价格而言有经济性。
在这种形式的实施例中，用膨胀阀7来调节蒸发器2中的过热，致冷流体通过膨胀阀7膨胀。
在其中根据测定装置22或22A所测定的蒸发器温或蒸发压力的值来对开/关闭合部件19的开和关进行控制的变化形式中，旁通管17按图1形式的实施例所述那样操作。但是，在图2的实施例形式中，根据测定装置25而不是测定装置22或22A测定的值来对开/关闭合部件19进行控制。
尽管可通过改变电机4的速度来调节最低空气温度，但是，在上述形式的实施例中，还可以在零负载的情况下完全关闭电机4。
在上述形式实施例的一种图中末示出的变化形式中，用于测定最低空气温度的温度测定装置25被用于测定空气露点的测定装置所代替。这种测定装置或露点仪是市售的，故不再作进一步的说明。
因此，在同样的位置处测定空气的露点而不是LAT。这种工作类似于上述工作，从而，可按下述方式调节电机4的速度即：换热器1中的致冷是最佳的，但可避免蒸发器2冻住。
图3所示的用于冷却干燥的设备的实施例形式不同于上述图2的设备，因为，旁通管17的在压缩机5入口侧处与致冷回路3相连的端部不在压缩机5与蒸发器2的出口之间与致冷回路3相连，而是在蒸发器2的入口处与致冷回路3相连。
此外，其功能如前所述。开/关闭合部件19不一定与电机5一样受控于同一控制装置16，而是可以受控于一独立的控制装置例如受控于一P、PI或PID控制器。
在图4所示的实施例形式中，开/关闭合部件19不是受控于这种控制装置，而是受控于恒温器27，该恒温器的传感器或换句话说导管9中的温度测定装置设置在换热器1的出口处并且在所示的实例中对应于与控制装置16相连的温度测定装置25。
恒温器27还包括一连接件28，它通过一热敏开关29将传感器25连接于开/关闭合部件19。
当导管7中位于换热器1的出口处的压缩空气的温度下降至某一值时，例如下降至控制装置16的设定点之下时，热敏开关29就会关闭，且开/关闭合部件19会启动，从而转换成开启位置。旁通管闭合部件18的功能和对电机4的控制如前所述。
本发明并不局限于上述且附图中所示的实施例形式，相反，可在不脱离本发明范围的情况下用不同的变化形式来实现这种用于冷却干燥的方法和设备。
具体地说，控制装置可包括另一种控制装置例如包括PID、PI或P控制器而不是控制器16。
尽管最好考虑环境温度以便限制所述设备的功率，但是，在一种更简单的实施例中，可根据蒸发器温度、蒸发器压力、最低气体温度或气体的露点以排它的方式调节电机4的速度。
可用同样的设备按同样的方式干燥除空气以外的含水蒸气的气体而不是干燥湿空气。在这种情况下，LAT是最低气体温度。

Claims (34)

1、用于冷却干燥的设备，该设备包括一换热器(1)，此换热器的主要部分是致冷回路(3)的蒸发器(2)，所述致冷回路还包括：一受驱于电机(4)的压缩机(5)；一冷凝器(6)；一膨胀装置(7)，它位于冷凝器(6)的出口与蒸发器(2)的入口之间；一控制装置(16)，它用于控制上述电机(4)；以及，测定装置，它与上述控制装置相连，从而，所述压缩机(5)桥接于一旁通管(17)，该旁通管中带有一旁通管闭合部件(18)以及一开/关闭合部件(19)，所述换热器(1)的辅助部分(1A)构成了用于气体的导管(9)部分，在所述换热器(1)的出口处，一液体分离器(11)设置在上述导管(9)内，所述设备的特征在于，上述用于冷却干燥的设备包括用于调节电机(4)的速度的装置(15)，控制装置(16)根据测定装置(22，22A)测定的值控制上述装置(15)。
2、如权利要求1的设备，其特征在于，测定装置(22)设置在致冷回路(3)处，并且，这些测定装置是用于测定蒸发器温度的装置。
3、如权利要求1的设备，其特征在于，测定装置(22A)设置在致冷回路(3)处，并且，这些测定装置是用于测定蒸发压力的装置。
4、如权利要求1的设备，其特征在于，测定装置(25)在换热器(1)的辅助部分(1A)内或下游处设置在用于气体的导管(9)处，并且，这些测定装置是用于测定最低气体温度的装置。
5、如权利要求1的设备，其特征在于，所述测定装置在换热器(1)的辅助部分(1A)内或下游处设置在用于气体的导管(9)处，并且，这些测定装置是用于测定露点的装置。
6、如前述任一权利要求的设备，其特征在于，上述用于调节电机(4)速度的装置包括一变频器(15)。
7、如权利要求1的设备，其特征在于，该设备包括用于测定环境温度的装置(24)，该装置还可与上述控制装置(16)相连，从而，所述控制装置(16)是这样的装置，它根据上述测定装置(22、22A或25)测定的值并根据上述用于测定环境温度的装置(24)测定的温度来调节电机(4)的速度。
8、如权利要求1的设备，其特征在于，控制装置(16)是一PID控制器、一PI控制器或一P控制器。
9、如权利要求1的设备，其特征在于，旁通管闭合部件(18)是这样类型的，它在旁通管(17)内位于压缩机(5)入口一侧的压力下降至某一值以下时开启。
10、如权利要求1的设备，其特征在于，旁通管闭合部件(18)是这样类型的，它在旁通管(17)内位于压缩机(5)入口一侧的温度下降至某一值以下时开启。
11、如权利要求1的设备，其特征在于，开/关闭合部件(19)与控制装置(16)相连，控制装置(16)还对电机(4)进行控制。
12、如权利要求1的设备，其特征在于，开/关闭合部件(19)连接于恒温器(27)，恒温器的传感器(25)在换热器1的出口处设置在导管(9)内。
13、一种对含水蒸气的气体进行冷却干燥的方法，所述气体可经过换热器(1)的辅助部分(1A)，换热器的主要部分是致冷回路(3)的蒸发器(2)，该致冷回路还包括：一压缩机(5)，所述压缩机桥接于一旁通管(17)并受驱于一电机(4)，在上述旁通管中设置有一旁通管闭合部件(18)以及一受控的开/关闭合部件(19)；一冷凝器(6)；一膨胀装置(7)，它位于冷凝器(6)的出口与蒸发器(2)的入口之间，从而，可根据负载按使用不会在蒸发器(2)中形成冰的致冷能力的方式控制上述致冷回路(3)，所述方法的特征在于，通过调节电机(4)速度并通过调节开/关闭合部件(19)从而在某些状态下开启旁通管(17)来控制致冷回路(3)，由于旁通管闭合部件(18)不再关闭旁通管(17)，故会在蒸发器(2)的之前或之后将气体致冷流体从压缩机(5)的出口传回至其入口。
14、如权利要求13的方法，其特征在于，测定上述蒸发器温度，并且，根据所测出的蒸发器温度控制上述致冷回路(3)。
15、如权利要求14的方法，其特征在于，调节电机(4)的速度，因此，所述蒸发器温度为低于最低气体温度的若干度，从而，该最低气体温度会保持为不会出现冰冻的空气温度，一般的约为3℃。
16、如权利要求13的方法，其特征在于，测定上述蒸发压力，并且，根据所测出的蒸发器压力控制上述致冷回路(3)。
17、如权利要求13的方法，其特征在于，测定上述最低气体温度，并且，根据该最低气体温度控制上述致冷回路(3)。
18、如权利要求17的方法，其特征在于，在换热器(1)的辅助部分(1A)的出口处测定上述最低气体温度。
19、如权利要求13的方法，其特征在于，测定上述气体的露点，并且，根据该露点控制上述致冷回路(3)。
20、如权利要求13至19中任何一个的方法，其特征在于，控制所述致冷回路(3)，因此，致冷流体一侧的蒸发器(2)的温度会在使蒸发器(2)不在空气侧冻住的情况下变为负的。
21、如权利要求13的方法，其特征在于，通过改变电源的频率来调节电机(4)的速度。
22、如权利要求13的方法，其特征在于，测定环境温度并调节电机(4)的速度，从而将测出的环境温度考虑进去。
23、如权利要求22的方法，其特征在于，按下述方式调节压缩机(5)的电机(4)的速度即：蒸发器(2)的出口处的最低气体温度保持低于所测定的环境温度，但不低于有冻住蒸发器(2)危险的最小温度，该最小温度一般为2至3℃。
24、如权利要求13的方法，其特征在于，在蒸发器(2)的上游，致冷介质因膨胀阀(7)而膨胀，并且，测定出蒸发器(2)之后的过热，并将过热与预定的值相比较，在有偏差的情况下，膨胀阀(7)会通过开启或关闭来对偏差进行校正。
25、如权利要求13的方法，其特征在于，通过提供给第一换热器(1)的要加以干燥的气体，在换热器(1)和同流换热器(12)中的流体分离器(11)之后加热要加以干燥的气体。
26、如权利要求13的方法，其特征在于，调节旁通管闭合部件(18)，因此，在蒸发压力或蒸发器压力或在一种变化形式中的出口处即旁通管(17)中压缩机(5)的入口一侧的蒸发温度下降至低于某一值时，旁通管闭合部件(18)不再关闭旁通管(17)。
27、如权利要求13的方法，其特征在于，选择旁通管闭合部件(18)及该部件开启旁通管(17)的调节后的压力，因此，在致冷回路(3)的标称操作状态下，旁通管闭合部件(18)是关闭的，但在压缩机(5)的部分和零负载的情况下，所述闭合部件(18)是开启的，因此，有某一滞后量的蒸发器压力会保持为最小，并且，蒸发器(2)下游处与致冷流体的蒸发压力相关的蒸发温度至少为2℃，以便防止在蒸发器(2)内形成冰。
28、如权利要求13的方法，其特征在于，在电机(4)的速度达到最小值时，控制装置(16)使开/关闭合部件(19)处于开启位置。
29、如权利要求13的方法，其特征在于，当测定装置(22、22A或25)测出的值低于通过装置(15)调节电机(4)速度的控制装置(16)的那些值的设定点时，控制装置(16)使开/关闭合部件(19)处于开启位置。
30、如权利要求29的方法，其特征在于，在该最低气体温度下降至设定点之下时，所述开/关闭合部件(19)会处于开启位置，所述设定点的值为-1.5℃，但用于该最低气体温度的绝对最小值为0.5℃。
31、如权利要求28的方法，其特征在于，在电机(4)的速度超过某一值时，控制装置(16)使得开/关闭合部件(19)回到关闭位置，从而会再次阻断旁通管(17)。
32、如权利要求28的方法，其特征在于，当导管(9)中测定装置(22、22A或25)测出的值约等于控制装置(16)的用于这一值的设定点等于该设定点减0.5℃时，使开/关闭合部件(19)会再次回到关闭位置。
33、如权利要求13的方法，其特征在于，根据导管(9)中测出的换热器(1)出口处的该最低气体温度来对开/关闭合部件(19)的开启和关闭进行控制。
34、如权利要求13的方法，其特征在于，如果测定装置(22、22A或25)测出的值在完全开启旁通管(17)的过程中不再升高，则控制装置(16)就暂时关闭电机(4)。
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PB01 Publication
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Assignee: WUXI-ATLAS COPCO COMPRESSOR CO., LTD.

Assignor: Atlas Copco Airpower

Contract fulfillment period: 2007.12.12 to 2012.12.12

Contract record no.: 2008990000495

Denomination of invention: Equipment and method for cooling and drying

Granted publication date: 20040211

License type: Exclusive license

Record date: 20080925

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Free format text: EXCLUSIVE LICENCE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2007.12.12 TO 2012.12.12

Name of requester: ATLAS MARK . COPCO (WUXI) COMPRESSOR CO., LTD.

Effective date: 20080925

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