DE102004051435B3 - Anlage zur Erzeugung von trockener Druckluft, insbesondere für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung von trockener Druckluft, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit einem gekühlten Kompressor (1) zum Ansaugen und Verdichten von Luft, die der Umgebung entnommen ist, mit einem dem Kompressor (1) folgenden Kühler (5) zur Kühlung der verdichteten Luft und mit einem dem Kühler (5) nachgeschalteten Lufttrockner (8), wobei Feuchtigkeit als Kondensat ausfällt. Um die Effizienz der Lufttrocknung zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass das Kondensatz zur Kühlung des Kühlers (5) durch Verdunstung und/oder Verdampfung genutzt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung von trockener Druckluft, insbesondere für Schienenfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Druckluftausrüstungen zur Erzeugung von Druckluft beispielsweise für Hochleistungs-Lokomotiven sind bekannt. Die Druckluftausrüstungen weisen Geräte zur Druckluftbeschaffung, -aufbereitung und -speicherung auf und werden in einem auf der Lokomotive komplett ausbaubaren Druckluft-Container installiert. Die Druckluft versorgt vorzugsweise die Bremsanlage der Lokomotive. Mittels der Druckluftbeschaffung wird die erforderliche verdichtete Luft für den Betrieb der Druckluftbremse sowie weiterer pneumatischer Nebenverbraucher der Lokomotive und des Zuges bereitgestellt. Die Druckluftbeschaffung besteht aus den Komponenten Kompressoraggregat, Lufttrocknungsanlage, Luftspeicherung sowie Kondensatsammelanlage.
• Zur Erzeugung der verdichteten Luft dient beispielsweise ein einstufiger, luftgekühlter, ölgeschmierter Kompressor. Die Verwendung von Schraubenkompressoren beispielsweise gewährleistet einen weitgehend schwingungsfreien und geräuscharmen Lauf, wobei der Kompressor mit einem Drehstrommotor angetrieben wird. Dem Kompressor nachgeschaltet ist ein Kühler, der die bei der Verdichtung erwärmte Luft kühlt. Die Wärme wird dabei an die Umgebungsluft abgegeben. Hinter dem Kühler folgt eine Lufttrocknung. Der Lufttrockner arbeitet z.B. nach dem Adsorptionsprinzip, d. h. Lufttrocknungsmittel nehmen die Luftfeuchtigkeit auf, und senken den Drucktaupunkt entsprechend ab. Die relative Luftfeuchtigkeit der getrockneten Luft beträgt nach dem Lufttrockner bei jeder Temperatur sollte weniger als 35 % betragen. Dadurch ist ein weitgehender Schutz der nachgeschalteten Geräte vor Korrosion und Einfrieren gewährleistet.
• Je wärmer die Druckluft am Trocknereintritt ist, desto mehr Feuchtigkeit ist in der Druckluft vorhanden und desto leistungsfähiger muss der Trockner sein, um den Drucktaupunkt ausreichend stark abzusenken.
• Ferner ist aus der DE 44 45 972 C2 eine Kompressoranlage zum Erzeugen trockener Druckluft mit einem Luftdruckkompressor bekannt, dessen bewegliche Teile im Betrieb mit Hilfe von Wasser geschmiert und gekühlt werden. Die Kompressoranlage verfügt über Trocknungseinrichtungen zum Entfernen von Wasser aus der vom Kompressor erzeugten Druckluft, wobei das Wasser in einem Wassertank gesammelt und von diesem zu dem Luftkompressor zurückgeführt wird. Zu den Trocknungseinrichtungen gehört weiter ein Trockner, der als Kühlaggregat ausgebildet ist.
• Außerdem ist aus der DE 199 32 626 A ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten von Luft bekannt, bei denen mittels einer Wärmekraftmaschine ein Verdichteraggregat angetrieben wird, das angesaugte Luft von einem niedrigen Ansaugdruck auf einen vorgegebenen Enddruck verdichtet. Unter Nutzung der inneren thermischen Energie wird die Luft vor Abgabe an Verbrauchsstellen mittels eines Wärmetauschers vorgekühlt und dann in einem Nachkühler weiter abgekühlt. Dabei wird der Wärmetauscher mit der thermischen Energie der Luft beaufschlagt. Dem Wärmetauscher ist ein Kühler nachgeschaltet.
• Nachteilig bei den bekannten Druckluftausrüstungen ist die relativ geringe Effizienz der Lufttrocknung.
• Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Erhöhung der Effizienz der Lufttrocknung zu erzielen.
• Die Lösung ist durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gegeben. Die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche enthalten jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen.
• Die Lösung sieht vor, dass das Kondensat zur Kühlung des Kühlers durch Verdunstung und/oder Verdampfung genutzt wird. Auf diese Weise wird eine erhebliche Verbesserung der Effizienz der nachgeschalteten Kühlung der komprimierten Luft und ggf. der Rückkühlung des während des Verdichtungsvorgangs erwärmten Öls mit geringem Aufwand erreicht. Die Verdunstung und/oder Verdampfung entzieht dem Kühler erheblich mehr Wärme als dies durch Luftkühlung erzielbar ist.
• Im einfachsten Fall erfolgt die Kondensatabführung über ein automatisches zweckmäßigerweise im Trockner integriertes und von der Trocknersteuerung angesteuertes Entwässerungsventil als Entwässerungselement.
• Die Wirksamkeit der Kühlung lässt sich erhöhen, wenn das Kondensat vor der Kühlung zerstäubt wird.
• Zweckmäßigerweise wird das Zerstäuben unter Verwendung von verdichteter Luft mittels einer Blende durchgeführt.
• Um das Verfahren auch bei einem ölgeschmierten Kompressor anwenden zu können, wird vorgeschlagen, dass das Kondensat vor dem Zerstäuben aufbereitet wird, wobei die Aufbereitung die Trennung von Wasser- und Ölanteilen umfasst. Zweckmäßigerweise werden die Ölanteile bereits vor dem Trockner der Druckluft entzogen.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beschrieben. Es zeigen
• 1 eine Anlage zur Erzeugung von trockener Druckluft und
• 2 eine Anlage gemäß 1, die zusätzlich mit einem Kondensatbehälter ausgerüstet ist.
• 1 zeigt eine Anlage zur Erzeugung von trockener Druckluft in einer schematischen Darstellung, die für ein nicht gezeigtes Schienenfahrzeug verwendbar ist. Die Anlage weist einen Kompressor 1 auf, der von einem Motor 2 angetrieben wird. Der Kompressor 1 saugt über ein Ansaugfilter 3 Luft aus der Umgebung an und verdichtet diese. Über eine Verbindungsleitung 4, in die wie üblich ein Überdruckventil 7 geschaltet ist, wird der Kompressor 1 mit einem mittels eines Lüfters 6 gekühlten Kühlers 5 verbunden. Dem Kühler 5 folgt ein Lufttrockner 8, in dem die verdichtete Luft getrocknet wird.
• Das in den Verfahrensschritten Kompression und Kühlung gebildete und bei der Trocknung anfallende Kondensat, das im Wesentlichen Wasser beinhaltet, wird über Leitungen 9, 10 zum Kühler 5 zurückgeführt und dort so zerstäubt, dass die Oberfläche des Kühlers von kleinen Wassertröpfchen benetzt wird. Der mittels einer Blende arbeitende Zerstäuber ist in 1 mit dem Bezugszeichen 11 versehen. Das Kondensat gelangt über ein Entwässerungselement nach außen, das als automatisches im Trockner integriertes Entwässerungsventil ausgebildet ist.
• In 1 geht die Leitung 9 vom Lufttrockner 8 ab, da das im Kompressor 1 und im Kühler 5 anfallende Kondensat bei der Luftverdichtung jeweils in den Lufttrockner 8 mitgerissen und erst im Lufttrockner 8 der Luft entzogen wird.
• Wie 1 erkennen lässt ist in die Verbindungsleitungen 9, 10 ein thermostatgesteuertes Abschaltventil 12 zwischengeschaltet, damit die Kondensatzerstäubung bei tiefen Außentemperaturen abschaltbar ist.
• Die trockene verdichtete Luft steht am Ausgang des Lufttrockners 8 zur Verfügung, was durch den Pfeil 13 angedeutet ist.
• 2 unterscheidet sich von der Anlage gemäß 1 dadurch, dass hinter dem Lufttrockner 8 ein Kondensatbehälter 14 vorgesehen ist. Der Pegel 15 des Kondensats kann durch Abgabe von Kondensat über eine Leitung 16 und ein Ablassventil 17 nach außen geregelt werden. Über die Leitung 18 und ein Rückschlagventil 19 gelangt das Kondensat zum Zerstäuber 11. Außerdem kann in die Leitung 18 über einen Absperrhahn 21, ein Magnetventil 20 und ein Rückschlagventil 19 Druckluft eingespeist werden, welche das Kondensat durch die Blende des Zerstäubers 11 drückt, wodurch das Kondensat zerstäubt wird.
• Bei einem ölgeschmierten Kompressor 1 wird das Kondensat vor dem Zerstäuben aufbereitet (nicht gezeigt), wobei die Aufbereitung die Trennung von Wasser und Ölanteilen umfasst bzw. zweckmässigerweise das Öl bereits vor dem Trockner der Druckluft entzogen wird (Filterelemente nicht gezeigt).

Claims (5)

1. Anlage zur Erzeugung von trockener Druckluft, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit einem gekühlten Kompressor (1) zum Ansaugen und Verdichten von Luft, die der Umgebung entnommen ist, mit einem dem Kompressor (1) folgenden Kühler (5) zur Kühlung der verdichteten Luft und mit einem dem Kühler (5) nachgeschalteten Lufttrockner (8), wobei Feuchtigkeit als Kondensat ausfällt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat zur Kühlung des Kühlers (5) durch Verdunstung und/oder Verdampfung genutzt wird.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entwässerungselement für das ausfallende Kondensat vorgesehen ist, das als automatisches im Trockner integriertes Entwässerungsventil ausgebildet ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat vor der Kühlung zerstäubt wird.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerstäuben unter Verwendung von verdichteter Luft mittels einer Blende (11) erfolgt.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat bei einem ölgeschmierten Kompressor (1) vor dem Zerstäuben aufbereitet wird, wobei die Aufbereitung die Trennung von Wasser und Ölanteilen umfasst.