CN113905804A - 用于供应压缩气体的压缩机系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种压缩机系统，其设置有压缩机装置(2)和干燥器(13)，所述压缩机装置具有至少一个压缩机元件(3)和连接到所述压缩机装置(2)用于压缩气体的出口管线(5)，所述压缩机元件具有用于压缩气体的出口(6)，所述干燥器连接到所述出口管线(5)并且为使用干燥剂(15)或去湿剂用于干燥来自压缩机装置(2)的压缩气体的类型，其中所述干燥器(13)设置有干燥部分(14b)和再生部分(14a)，所述再生部分具有用于再生气体的入口(20a)和出口(20b)，其中再生管线(21)连接到再生部分(14a)的入口(20a)，并且其中所述再生管线(21)包括用于加热再生气体的第一热交换器(22)，其特征在于，所述第一热交换器(22)的次级部分(23b)形成热泵(24)的冷凝器(23b)，其中所述热泵(24)的蒸发器(25b)设置在压缩机系统(2)中。

Description

用于供应压缩气体的压缩机系统和方法

技术领域

本发明涉及一种压缩机系统。

背景技术

已知压缩机系统设置有压缩机装置、用于压缩气体的出口管线和使用干燥剂或去湿剂来干燥来自压缩机装置的压缩气体的类型的干燥器，所述干燥器连接到所述出口管线，其中所述干燥器设置有干燥部分和再生部分。

干燥部分设置有干燥剂，所述干燥剂用于干燥被进给通过干燥部分的压缩气体，并且干燥部分设置有连接到压缩机装置的所述出口管线的入口和也用作压缩机系统出口的出口，所述出口用于输送压缩的和干燥的气体到下游网络，压缩气体的消费者可以连接到该下游网络。

当待干燥的压缩气体流经去湿剂进入干燥部分时，干燥剂通过吸附或吸收的方式从压缩气体中吸收水分。

如已知的，如下干燥剂在再生部分中被再生，所述干燥剂已经被用于干燥压缩气体并且被从待干燥的气体中提取的水分所饱和或部分饱和。

干燥剂在再生部分中借助于再生气体被再生，所述再生气体经由所述再生部分的入口和出口被进给通过再生部分。

对于无液体压缩机装置，能够使用所谓的“压缩热”干燥器(HOC干燥器)，其中再生气体直接从压缩机装置的所述出口管线中取出，例如在压缩机装置的出口处。

被分出的再生气体具有足够高的温度从待再生的干燥剂吸收水分。

这种已知装置的缺点是再生气体具有较高的绝对湿度，并且在再生后干燥剂仍然含有一定量的水分，因此，当在随后的阶段使用干燥剂干燥气体时，干燥剂的吸收水分的能力已经下降，所以干燥剂将更快地必须再次被再生。

此外，喷液压缩机装置不适合使用压缩热进行再生，因为此时压缩机装置的出口处的温度将通常会低得多，使得压缩气体将不能干燥或不能充分干燥待再生的干燥剂。

喷液压缩机装置的另一个缺点是压缩机装置的出口处的压缩气体含有一定量的油或者其他液体，这可能会污染干燥剂。

避免干燥剂的污染的解决方法是在压缩气体已经首先被冷却并被进给通过液体分离器之后，将来自压缩机装置的全部压缩气体流进给到干燥部分。

再生气体然后能够在干燥部分的出口处被分流，该再生气体借助于热交换器被加热，例如借助在压缩机装置的出口处的压缩气体的热量或借助注入液体的热量。

伴随这种方法出现的问题是，针对压缩机装置的运行和液体的使用寿命，压缩机装置的出口处的液体的温度应该保持尽可能的低，优选地低于80℃，然而同时为了适当地再生干燥剂，再生气体的温度应该优选地高于100℃，甚至更优选地高于120℃。

发明内容

本发明旨在解决所述和/或其他缺点中的至少一个。

为此，本发明涉及一种压缩机系统，所述压缩机系统设置有压缩机装置和干燥器，所述压缩机装置具有至少一个压缩机元件和连接到该压缩机装置的压缩气体出口管线，所述压缩机元件具有用于压缩气体的出口，所述干燥器为使用干燥剂或去湿剂用于干燥来自压缩机装置的压缩气体的类型，其中所述干燥器设置有干燥部分和再生部分，所述再生部分具有用于再生气体的入口和出口，其中再生管线连接到再生部分的入口，并且其中在所述再生管线中设置有具有初级部分的第一热交换器，再生气体能够被进给通过所述初级部分以加热再生气体，其特征在于，所述第一热交换器的次级部分形成热泵的冷凝器，其中所述热泵的蒸发器设置在压缩机装置中。

使用热泵的优点在于，利用压缩机装置产生的热量，再生气体的温度仍然充分地升高。

另一个优点是热泵会消散热量，因此不需要单独的冷却器或热交换器来消散该热量，或者冷却器或热交换器的尺寸能够小得多。

在实际的实施例中，热泵的所述蒸发器形成第二热交换器的次级部分，其中第二热交换器的初级部分设置在出口管线中。

这意味着压缩后压缩气体的热量将被使用。

在另一个实施例中，压缩机装置是喷油压缩机装置，其中油被注入压缩机元件，其中出口管线包括油分离器，所述油分离器包括用于压缩气体的入口和出口以及用于分离的油的出口，所述用于分离的油的出口连接到第二热交换器的初级部分以将分离的油引导到第二热交换器的初级部分，其中第二热交换器的次级部分形成所述热泵蒸发器。

这样的实施例将在油已经通过压缩机装置之后使用油的热量。

根据本发明的这种压缩机系统的操作类似于在压缩机系统中设置有干燥器的已知压缩机系统，其中为了干燥压缩气体，该压缩气体被进给通过干燥器的干燥部分。

所述干燥器可以以各种方式设计并且可以包括例如容纳干燥部分和再生部分两者的单个外壳或者可以包括两个或多个容器，所述两个或多个容器中的至少一个形成干燥部分并且至少一个形成再生部分。

本发明还涉及一种用于输送来自压缩机装置的压缩气体的方法，所述压缩机装置具有至少一个压缩机元件，所述压缩机元件具有用于压缩气体出口，其中压缩气体被进给通过干燥部分中的干燥剂以用于干燥该压缩气体，并且其中干燥剂然后借助于通过再生部分的再生气体在该再生部分中被再生，其特征在于，所述方法包括在使再生气体通过所述再生部分之前借助热泵加热再生气体的步骤，其中所述热泵的蒸发器设置在所述压缩机装置中。

这种方法的优点是针对再生气体能够达到足够高的温度，使得能够从再生部分中的干燥剂解吸附或提取全部或几乎全部水分。

附图说明

为了更好地展示本发明的特征，参考附图提供了根据本发明的压缩机系统以及根据本发明的用于输送压缩气体的方法的多个优选的替代方案，其中：

图1示意性地示出了根据本发明的压缩机系统；

图2示出了图1的替代方案；

图3和图4示出了图2的替代方案。

图5示意性地示出了根据本发明的压缩机系统；

图6示出了图5的替代实施例。

图7和图8示出了图6的替代方案。

特定实施例

根据本发明在图1中示意性地示出的压缩机系统1包括压缩机装置2，在这种情况下压缩机装置2具有由驱动器4驱动的一个压缩机元件3。

驱动器4可以是电动机，但也能够是另一种类型的驱动器，例如热电机、涡轮机叶轮或类似物。

不排除压缩机装置2可以包括多于一个压缩机元件3和/或多于一个驱动器4。

压缩机装置2包括连接到压缩机元件3的出口6的出口管线5。

该出口管线5包括用于冷却压缩气体的后冷却器7，但是这对于本发明不是必需的。不排除在后冷却器7的下游设置液体分离器或者后冷却器7本身设置有液体分离器。

如图1所示，压缩机装置2是喷油压缩机装置2，其中油被注入压缩机元件3。根据本发明，这不是严格地必要的，因为本发明也可以通过无油压缩机装置2来实现。

在所述出口管线5中，在所述后冷却器7的上游，设置有油分离器8，所述油分离器具有用于压缩气体的入口9a和出口9b以及用于分离的油的出口10。

在这种情况下，用于分离的油的出口10连接到油冷却器11，冷却后的油可以在油冷却器的下游注入回压缩机装置2。

此外，在出口管线5中在后冷却器7的下游设置有过滤器12。

压缩机系统1还包括所谓的再生部分14a，所述再生部分是干燥器13的一部分，除了再生部分14a之外，干燥器还包括干燥部分14b。

在再生部分中以及在干燥部分中设置干燥剂15或去湿剂。

在所示示例中，干燥器13设置有外壳16，所述外壳包含干燥部分14b和再生部分14a。

外壳16包括包含干燥剂15的滚筒17，该滚筒17以干燥剂15能够连续地移动通过干燥部分14b和再生部分14a的方式连接到驱动齿轮18。

干燥部分14b中的干燥剂15将被用于干燥被进给通过它的压缩气体，并且在这种情况下，干燥部分14b为此目的设置有连接到压缩机装置2的所述出口管线5的入口19a和作为用于供应压缩的和干燥的气体的出口的出口19b。

在这种情况下，来自所述压缩机元件3的压缩气体的全部流量被进给到干燥部分14b的入口19a。

根据本发明，再生部分14a设置有入口20a和出口20b以及连接到入口20a以使再生气体通过再生部分14a以再生潮湿的干燥剂15的再生管线21，潮湿的干燥剂包含在再生部分14a中。

在该再生管线21中，第一热交换器22设置有初级部分23a用于加热再生气体，再生气体被进给通过该初级部分，其中该第一热交换器22的次级部分23b形成热泵24的冷凝器23b。

热泵24的蒸发器25b设置在压缩机装置中。

在图1的示例中，蒸发器25b形成第二热交换器26的次级部分25b，第二热交换器的初级部分25a设置在出口管线5中。

第二热交换器26的初级部分25a设置在油分离器8和后冷却器7之间。

此外，在再生管线5中，在第一热交换器22的上游，设置有具有初级部分28a的第三热交换器27，再生气体被进给通过该初级部分。

所述第三热交换器27的次级部分28b设置在出口管线5中第二热交换器26的下游，但是在这种情况下在后冷却器7的上游。

第三热交换器27的温度低于经过热泵24的温度。在第三热交换器27中加热之后，再生气体将使用热泵24被进一步加热到更高的温度。

该第三热交换器27是可选的，并且因此可以被省略。

在所示的示例中，再生管线21经由分支管线29连接到干燥部分14b的出口19b，用于在干燥部分14b的出口19b处分流再生气体。换句话说：部分干燥的压缩气体被用作再生气体。

再生部分14a的出口20b经由返回管线30在位于干燥部分14b的入口19a附近的点P处连接到压缩机装置2的出口管线5。

该返回管线30包括用于在再生之后冷却再生气体的冷却器31。在这种情况下，液体分离器31a设置在冷却器31的下游以分离冷凝的液体。

此外，在这种情况下，出口管线5经由文丘里管32连接到返回管线30。

代替文丘里喷射器，也可以使用所谓的鼓风机或增压器来重新组合使用过的再生气体和待干燥的气体。

压缩机系统1的操作非常简单并且如下所述。

压缩机元件3将以通常的方式压缩气体，例如空气。

在运行期间，油将被注入压缩机元件3中用于润滑、冷却和密封。

压缩机元件3的出口6处的气体和油的温度将一般为约80℃。

压缩气体将在油分离器8处经过出口管线5以从压缩气体分离注入的油。

气体然后通过第二热交换器26的初级部分25a，通过第三热交换器27的次级部分28b并且通过后冷却器7，其中压缩气体将冷却至约30℃并且最终通过过滤器12以去除任何残留杂质。

出口管线5将所有经过冷却和净化的压缩气体输送到干燥器13的干燥部分14b的入口19a。

当通过干燥部分14b时，干燥剂15将从气体中吸收水分。换句话说：干燥剂15将变得潮湿。

当现在干燥的气体离开干燥部分14b时，它将例如被输送到图中未示出的消费者网络。

该干燥气体的一部分将被进给通过分支管线29到再生管线21。

这种所谓的再生气体将通过第三热交换器27的初级部分28a和第一热交换器22的初级部分23a以加热再生气体。

第三热交换器27将借助于热压缩气体加热再生气体。

第一热交换器22将借助于热泵24加热再生气体。在此过程中，热泵24将从热压缩气体中提取热量。

所述两个热交换器22、27将再生气体从约30℃加热到约120℃。

通过再生管线21，气体被进给到再生区域14a的入口20a，其中气体将流经再生区域14a中的潮湿的干燥剂15。

再生气体将再生干燥剂15，这意味着：从潮湿的干燥剂15中提取水分或者干燥剂15本身将被干燥。

随后，滚筒17的驱动齿轮18将干燥的干燥剂15移动到干燥部分14b，而同时潮湿的干燥剂15将最后来到再生部分14a中。

在通过再生部分14a之后含有水分并且具有大约75℃的温度的再生气体将通过返回管线30被进给到干燥部分14b的入口19a并且因此被干燥。所述再生气体在经由文丘里管32与来自压缩机装置2的压缩气体重新结合之前将通过冷却器31并且被冷却到大约30℃。

图2示出了根据图1的替代方案，其中在这种情况下干燥器13被有区别地设计。

代替旋转的或转动的滚筒17，干燥器现在包括填充有干燥剂15的许多容器33。

在该示例中，示出了两个容器33，但也可以是三个、四个或更多个容器33，其中至少一个容器33构成干燥部分14b并且至少一个容器33构成再生部分14a。

除了所述容器33之外，干燥器13还包括阀门系统34，所述阀门系统将出口管线5、再生管线21以及在这种情况下返回管线30的至少一部分和分支管线29连接到所述容器33。

所述阀门系统34包括两个单独的块35a、35b。

所述阀门系统34是不同管线和阀门的系统，所述阀门系统能够被调节成使得在任何一个时间至少一个容器33正在被再生，同时其他容器33正在干燥压缩气体，其中阀门系统34的控制单元交替地再生容器33。

冷却器31、文丘里管32、返回管线30、和分支管线29的一部分集成在阀门系统34中，但这不是本发明的先决条件。

此外，在图2的实施例中，不包括第三热交换器27，也不包括液体分离器31a。

在其他方面，操作类似于上述图1中的压缩机系统1的操作。

图3示出了图2的替代方案，其中在这种情况下，再生气体不是从干燥的压缩气体分流，而是来自外部源36。

再生气体也不是经由返回管线30被进给到干燥部分14b的入口19a，而是在干燥剂的再生之后例如借助于喷放阀被处理或喷放。

该实施例确实包括第三热交换器27。

图4示出了又一实施例，其中在这种情况下，再生气体如图2所示在干燥部分14b的出口19b处也被分流，但是其中再生气体如图3所示在再生之后例如借助于喷放阀37被喷放。

同样，与图2类似，第三热交换器27被省略。

在其他方面，图3和图4的实施例与图2相同。

图5示出了图1的替代方案，其中在这种情况下，第二热交换器26的初级部分25a连接到用于来自油分离器8的分离的油的出口10，以将分离的油传送到第二热交换器26的初级部分25a。

如图1所示，该第二热交换器26的次级部分25b是热泵24的蒸发器。

第二热交换器26将借助于热泵24加热再生气体。这里，热泵24将从热油中而不是从如图1所示的热压缩气体中提取热量。

在其他方面，操作类似于图1。

图6示出了图5的替代方案，其中在这种情况下干燥器13被设计为如图2-4。

代替旋转的或转动的滚筒17，干燥器13现在包含填充有干燥剂15的容器33。

在该示例中，示出了两个容器33，但也可以是三个、四个或更多个容器33，其中至少一个容器33构成干燥部分14b并且至少一个容器33构成再生部分14a。

除了所述容器33之外，干燥器13还包括将出口管线5、再生管线21、返回管线30和分支管线29连接到所述容器33的阀门系统34。

所述阀门系统34包括两个单独的块35a、35b。

如图2所示，所述阀门系统34是不同管线和阀门的系统，所述阀门系统34能够被调节成使得在任何一个时间至少一个容器33正在被再生，同时其他容器33正在干燥压缩气体，其中阀门系统34的控制单元交替地对容器33进行再生。

冷却器31、文丘里管32、返回管线30、和分支管线29的一部分集成在阀门系统34中，但这不是本发明的先决条件。

第三热交换器27和液体分离器31a没有被包括。

在其他方面，操作类似于图5的装置的操作。

图7示出了图6的替代方案，其中在这种情况下，类似于图3，再生气体不是从干燥的压缩气体分流，而是来自外部源36。

再生气体也不是经由返回管线30进给到干燥部分14b的入口19a，而是在干燥剂15再生之后例如借助于喷放阀37被处理或排放。

第三热交换器27也如图5所示被再次包括。

图8示出了又一实施例，其中在这种情况下，再生气体如图6所示在干燥部分14b的出口19b处也被分流，但是其中再生气体如图7所示在再生之后例如借助于喷放阀37被喷放。这相当于图4所示的情况。

该实施例也不包括第三热交换器，如图6所示。

在其他方面，图7和图8的实施例与图6相同。

很明显，图2-图4和图6-图8中的阀门系统34的具体设计不限制本发明并且该系统可以以许多不同的方式实现。

除了热泵24的所述热交换器22之外，还可以在再生管线5中包括用于加热再生气体的电加热器。该电加热器能够在启动压缩机装置2时使用，当还没有足够的热量可用时，或者如果例如需要比压缩机装置2能够供应的热量更多的热量时作为备用。

本发明决不限于作为示例描述并在附图中示出的实施例，但是在不超出本发明的范围的情况下，可以实现根据各种替代方案的基于本发明的用于提供压缩气体的类似的压缩机系统和方法。

Claims (16)

1.一种压缩机系统，所述压缩机系统设置有压缩机装置(2)和干燥器(13)，所述压缩机装置具有至少一个压缩机元件(3)和连接到所述压缩机装置(2)的用于压缩气体的出口管线(5)，所述压缩机元件具有用于压缩气体的出口(6)，所述干燥器连接到所述出口管线(5)并且为使用干燥剂(15)或去湿剂来干燥来自压缩机装置(2)的压缩气体的类型，其中干燥器(13)设置有干燥部分(14b)和再生部分(14a)，所述再生部分具有用于再生气体的入口(20a)和出口(20b)，其中再生管线(21)连接到再生部分(14a)的入口(20a)，并且其中所述再生管线(21)包括用于加热再生气体的第一热交换器(22)，其特征在于，所述第一热交换器(22)的次级部分(23b)形成热泵(24)的冷凝器(23b)，其中所述热泵(24)的蒸发器(25b)设置在压缩机装置(2)中。

2.根据权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于，所述热泵(24)的所述蒸发器(25b)形成第二热交换器(26)的次级部分(25b)，其中第二热交换器(26)的初级部分(25a)设置在出口管线(5)中。

3.根据权利要求2所述的压缩机系统，其特征在于，在再生管线(21)中，在第一热交换器(22)的上游，设置有具有初级部分(28a)的第三热交换器(27)，再生气体被进给通过该初级部分，并且所述第三热交换器的次级部分(28b)在第二热交换器(26)的下游位于出口管线(5)中。

4.根据权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于，所述压缩机装置(2)是喷油压缩机装置(2)，其中油被注入所述压缩机元件(3)中，其中所述出口管线(5)包括油分离器(8)，所述油分离器包括用于压缩气体的入口(9a)和出口(9b)以及用于分离的油的出口(10)。

5.根据权利要求4所述的压缩机系统，其特征在于，用于分离的油的出口(10)连接到第二热交换器(26)的初级部分(25a)以将分离的油进给到第二热交换器(26)的初级部分(25a)，其中所述第二热交换器(26)的次级部分(25b)形成热泵(24)的所述蒸发器(25b)。

6.根据权利要求5所述的压缩机系统，其特征在于，在再生管线(21)中，在第一热交换器(22)的上游，设置有具有初级部分(28a)的第三热交换器(27)，再生气体被进给通过所述初级部分，并且所述第三热交换器的次级部分(28b)位于出口管线(5)中。

7.根据权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于，所述压缩机系统(1)构造成使得来自所述压缩机元件(3)的压缩气体的全部流量被进给到所述干燥部分(14b)的入口(19a)。

8.根据权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于，在所述干燥部分(14b)的出口(19b)处设置有分支管线(29)，所述分支管线连接到再生管线(21)，用于在干燥部分(14b)的出口(19b)处分流再生气体。

9.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机系统，其特征在于，所述再生部分(14a)的出口(20b)经由返回管线(30)在位于干燥部分(14b)的入口(19a)附近的点(P)处连接到压缩机装置(2)的出口管线(5)。

10.根据权利要求9所述的压缩机系统，其特征在于，所述返回管线(30)包括冷却器(31)，并且如果适用的话，所述返回管线还包括液体分离器(31a)。

11.根据权利要求9或10所述的压缩机系统，其特征在于，所述返回管线(30)经由文丘里管(32)连接到所述出口管线(5)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机系统，其特征在于，所述干燥器(13)设置有包括干燥部分(14b)和再生部分(14a)的外壳(16)，而所述外壳(16)包括包含干燥剂(15)的滚筒(17)，所述滚筒(17)连接到驱动齿轮(18)以使得干燥剂(15)能够被连续地进给通过干燥部分(14b)和再生部分(14a)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机系统，其特征在于，所述干燥器(13)包括填充有干燥剂(15)的多个容器(33)，其中所述多个容器中的至少一个容器(33)形成干燥部分(14b)并且所述多个容器中的至少一个容器(33)形成再生部分(14a)，其中所述干燥器(13)还包括阀门系统(34)，所述阀门系统将出口管线(5)、再生管线(21)和，在适用的情况下，返回管线(30)和分支管线(29)连接到所述容器(33)，其中，所述阀门系统(34)构造成使得在任何一个时间至少一个容器(33)正在被再生，同时其他容器(33)正在干燥压缩气体，同时所述阀门系统(34)的控制单元交替地对容器(33)进行再生。

14.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机系统，其特征在于，在出口管线(5)中包括后冷却器(7)，如果适用的话，所述出口管线中还包括液体分离器。

15.根据前述权利要求中任一项所述的压缩机系统，其特征在于，所述再生管线(5)包括用于加热再生气体的电加热器。

16.一种用于输送来自压缩机装置(2)的压缩气体的方法，所述压缩机装置具有至少一个压缩机元件(3)，所述压缩机元件具有用于压缩气体的出口(6)，其中压缩气体被进给通过干燥部分(14b)中的干燥剂(15)以用于干燥该压缩气体，并且其中干燥剂(15)然后在再生部分(14a)中借助于通过该再生部分(14a)的再生气体被再生，其特征在于，所述方法包括在将所述再生气体进给通过所述再生部分(14a)之前借助热泵(24)加热所述再生气体的步骤，其中所述热泵(24)的蒸发器(25b)设置在所述压缩机装置(2)中。

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