DE102004053895A1

DE102004053895A1 - Verdichter mit Wassereinspritzung und Verfahren zum Austausch von Wasser

Info

Publication number: DE102004053895A1
Application number: DE200410053895
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dämgen; Rolf Struppek
Original assignee: Boge Kompressoren Otto Boge GmbH and Co KG
Current assignee: Boge Kompressoren Otto Boge GmbH and Co KG
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2024-11-10
Also published as: DE102004053895B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verdichter (10) mit Wassereinspritzung, wobei auf einer Niederdruckseite des Verdichters Gas ansaugbar ist, der Verdichter einen ersten Wassereinspritzpunkt, über den Wasser in den Verdichter zuführbar bzw. einspritzbar ist, aufweist und das verdichtete Gas mit dem enthaltenen Wasser auf einer Hochdruckseite des Verdichters aus demselben austritt, wobei ferner dem Verdichter auf der Hochdruckseite eine Trenneinheit (11) zum Trennen von Gas und Wasser unter Druck nachgeordnet ist, ein Wasserkreislauf gebildet ist vom Verdichter (10) über die Trenneinheit (11) und von dort entlang einer Leitung (14) zum ersten Wassereinspritzpunkt und ein Wassernebenstrom die Leitung (14) mit einem zweiten Wassereinspritzpunkt im Bereich des Verdichters verbindet, und wobei im Wassernebenstrom eine Drossel (21) und stromabwärts der Drossel im Wassernebenstrom eine Wasseraufbereitungseinheit (23) angeordnet sind. Dabei herrscht am ersten Wassereinspritzpunkt ein Gegendruck (im Gas), der kleiner ist als der Druck auf der Hochdruckseite und größer als der Druck auf der Niederdruckseite, während am zweiten Wassereinspritzpunkt ein Gegendruck (im Gas) herrscht, der kleiner ist als der Druck am ersten Wassereinspritzpunkt.

Description

Die Erfindung be trifft einen Verdichter mit Wassereinspritzung und ein Verfahren zum Austausch von Wasser in einer Kompressoranlage.

Bekannt ist die Verwendung von Wasser als Kühl-, Dicht- und/oder Schmiermittel in Verdichtern (Kompressoren). Das Wasser wird typischerweise im Kreislauf geführt und beispielsweise in die Zuluft des Verdichters (Niederdruckseite) eingespritzt.

Das im Kreislauf geführte Wasser muss fortlaufend aufbereitet werden, da es mit der Zeit verschmutzt, seinen ph-Wert ändert oder auf andere Weise vom Ursprungszustand abweicht. Auch muss Schäden durch Kalkablagerungen vorgebeugt werden.

Aus der EP 1 116 770 ist es bekannt, neben dem Wasserkreislauf einen Nebenstrom zu führen, in dem ein Ionentauscher zur Reinigung des Wassers angeordnet ist. Der Wasserdurchfluss durch den Nebenstrom wird in Abhängigkeit von einem im Wasserkreislauf angeordneten Leitfähigkeitssensor gesteuert.

Der Ionentauscher muss für den im Nebenstrom bestehenden Druck dimensioniert sein. In dem den Nebenstrom speisenden Wasserkreislauf herrscht ein Druck nahe dem Verdichterenddruck bzw. entsprechend dem Druck an einem Gasaustritt des Verdichters. Auch der Ionentauscher muss bei der bekannten Lösung diesem Druck standhalten. Entsprechend aufwendig ist die Konstruktion derselben.

Mit der vorliegenden Erfindung soll ein Verdichter geschaffen werden, bei dem ein Ionentauscher bzw. eine Wasseraufbereitungseinheit mit geringerem Druck belastet ist.

Der erfindungsgemäße Verdichter weist folgende Merkmale auf:

a) auf einer Niederdruckseite des Verdichters ist Gas ansaugbar,
b) der Verdichter weist einen ersten Wassereinspritzpunkt auf, über den Wasser in den Verdichter zuführbar bzw. einspritzbar ist,
c) das verdichtete Gas tritt mit dem enthaltenen Wasser auf einer Hochdruckseite des Verdichters aus demselben aus,
d) dem Verdichter ist auf der Hochdruckseite eine Trenneinheit zum Trennen von Gas und Wasser unter Druck nachgeordnet,
e) ein Wasserkreislauf ist gebildet vom Verdichter über die Trenneinheit und von dort entlang einer Leitung zum ersten Wassereinspritzpunkt,
f) ein Wassernebenstrom verbindet den Wasserkreislauf (stromabwärts der Trenneinheit) mit einem zweiten Wassereinspritzpunkt im Bereich des Verdichters,
g) zur Druckminderung ist im Wassernebenstrom eine Drossel angeordnet,
h) stromabwärts der Drossel ist im Wassernebenstrom eine Wasseraufbereitungseinheit angeodnet,
i) am ersten Wassereinspritzpunkt herrscht ein Gegendruck (im Gas), der kleiner ist als der Druck auf der Hochdruckseite und größer als der Druck auf der Niederdruckseite,
j) am zweiten Wassereinspritzpunkt herrscht ein Gegendruck (im Gas), der kleiner ist als der Druck am ersten Wassereinspritzpunkt.

Der Wasserkreislauf führt das Wasser dem Verdichter unter hohem Druck zu, so dass ein gutes Zerstäuben des Wassers in feine Tropfen zur Erzielung einer guten Kühlwirkung auf Grund einer großen Oberfläche möglich ist. Speziell bei nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden Verdichtern wird das Wasser vorzugsweise direkt einer Arbeitskammer des Verdichters zugeführt. Die Arbeitskammer steht unter höherem Druck als die Ansaugluft. Dadurch ergibt sich ein besserer Wirkungsgrad als bei Zufuhr des Wassers zur Ansaugluft, da das im Wasserkreislauf geführte Wasser im Betrieb üblicherweise wärmer ist als die Ansaugluft und eine Vorwärmung derselben den Wirkungsgrad verringern würde.

Das aus dem Verdichter austretende Gemisch aus verdichtetem Gas und Wasser wird durch die Trenneinheit geleitet, etwa durch einen Absetzbehälter. Das Wasser bleibt im Wasserkreislauf, während das unter Druck stehende Gas über einen Kühler geleitet und abgeführt wird, beispielsweise in ein Druckluftnetz hinein.

Im Wassernebenstrom wird der Druck des Wassers durch die Drossel in dem gewünschten Maß herabgesetzt und dann der Wasseraufbereitungseinheit zugeführt. Von dort gelangt das Wasser vorzugsweise in den Ansaugbereich des Verdichters und zwar zu dem zweiten Wassereinspritzpunkt mit einem Gasdruck, der kleiner ist als der Druck am ersten Wassereinspritzpunkt und größer/gleich dem Druck auf der Niederdruckseite sein kann.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wirkt ein deutlich geringerer Druck auf die Wasseraufbereitungseinheit im Wassernebenstrom. Trotz der Druckminderung in diesem Bereich liegt im Wasserkreislauf weiterhin ein relativ hoher Druck an, so dass das Wasser mit hohem Druck dem Verdichter zugeführt werden kann. Der in den Ansaugbereich des Verdichters geführte Wassernebenstrom umfasst nur einen kleinen Teil der gesamten Wassermenge.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist ein Rückschlagventil im Wassernebenstrom zwischen der Wasseraufbereitungseinheit und dem zweiten Wassereinspritzpunkt vorgesehen. In Ausnahmefällen können Betriebszustände auftreten, bei denen auch der Ansaugbereich des Verdichters unter hohem Druck steht, etwa eine Not-Abschaltung. Das Rückschlagventil vermeidet eine Einwirkung des hohen Drucks auf die Wasseraufbereitungseinheit.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist zwischen der Wasseraufbereitungseinheit und dem zweiten Wassereinspritzpunkt ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen. Sobald der Druck einen oberen Grenzwert überschreitet, öffnet das Druckbegrenzungsventil und lässt Wasser aus dem Wassernebenstrom austreten. Insbesondere geht es dabei um einen Schutz der Wasseraufbereitungseinheit bei ungewöhnlich hohem Druck im Ansaugbereich des Verdichters. Das Druckbegrenzungsventil kann alternativ oder zusätzlich zum Rückschlagventil vorgesehen sein.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung beträgt der Druck im Wasserkreislauf über 7 bar und im Wassernebenstrom stromabwärts der Drossel weniger als 6 bar. Vorzugsweise ist die Drossel so dimensioniert, dass sich ein Druckabfall von mindestens 4 bar oder sogar 6 bar einstellt. Ziel ist auch ein Druck im Wassernebenstrom von unter 6 bar, um die Belastung für die Wasseraufbereitungseinheit möglichst gering zu halten und so die Anwendung von preiswerten Wasseraufbereitungseinheiten zu ermöglichen, die für den Einsatz am öffentlichen Wasserleitungsnetz konstruiert wurden.

Vorteilhafterweise ist der Verdichter ein Verdrängen mit mehreren Arbeitskammern, von denen zu jedem Zeitpunkt mindestens eine Arbeitskammer, vorzugsweise mehrere, im Verdichtungstakt sind. Dadurch ergeben sich nur relativ geringe Druckschwankungen im Wasserkreislauf bzw. Wassernebenstrom.

Vorzugsweise liefert der Verdichter auf seiner Hochdruckseite einen Enddruck von 10-50 bar. Insbesondere ist der Verdichter zur Erzeugung von Druckluft durch Ansaugen und Verdichten von Luft aus der Atmosphäre vorgesehen.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist im Wassernebenstrom ein Steuerventil angeordnet, vorzugsweise zwischen der Drossel und der Wasseraufbereitungseinheit. Das Steuerventil regelt die durch den Wassernebenstrom fließende Wassermenge.

Vorteilhafter ist das Steuerventil von einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Parametern des Wasserkreislaufs betätigbar. In diesem Zusammenhang kann ein Sensor den Wasserzustand im Wasserkreislauf überwachen und die Parameter zur Steuerung des Steuerventils liefern. Der Sensor ist im Wasserkreislauf angeordnet und ermittelt vorzugsweise die Leitfähigkeit des dort umlaufenden Wassers. Bei über- oder unterschreiten bestimmter Grenzwerte wird das Steuerventil entsprechend beaufschlagt.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind auf der Hochdruckseite ein Kühler für das Gas vorgesehen und eine dem Kühler nachgeordnete Abscheidungseinrichtung zum Abscheiden von Wasser aus dem Gasstrom, wobei das abgeschiedene Wasser vorzugsweise der Niederdruckseite des Verdichters zugeführt wird. Die dabei anfallende Wassermenge ist nur gering und wird in den Niederdruckbereich bzw. Ansaugbereich des Verdichters geführt, jedoch nicht über die Wasseraufbereitungseinheit. Um den Verlust von verdichtetem Gas zu vermeiden, kann die Abscheidungseinrichtung mit einem entsprechenden Ventil versehen sein, etwa einem Schwimmer- oder Magnetventil oder einer geeigneten Drossel.

Vorteilhafterweise ist mindestens ein Rückschlagventil im Gasstrom vorgesehen, vorzugsweise an mindestens einem der Orte:

– vor dem Verdichter (Niederdruckseite),
– an einem Gasaustritt (Hochdruckseite),
– zwischen Verdichter und einer Trenneinheit zum Trennen von Gas und Wasser unter Druck.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist eine Wasserstandsmesseinrichtung in einer dem Verdichter nachgeordneten Trenneinheit zum Trennen von Gas und Wasser unter Druck vorgesehen. Die Trenneinheit speist den Wasserkreislauf. Der Wasserstand in der Trenneinheit soll möglichst zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert liegen.

Vorteilhafterweise sind Mittel vorgesehen zum Zuführen von Wasser in das vorhandene Wasservolumen oder in den Verdichter in Abhängigkeit von einem Messwert der Wasserstandsmesseinrichtung. Dabei kann das Wasser aus einer besonderen Wasserzufuhr stammen, unabhängig vom Wasserkreislauf oder Wassernebenstrom. Vorzugsweise erfolgt die Zufuhr aber in den Ausgangsbereich des Verdichters, in den Wasserkreislauf nahe dem Verdichter, in den Wassernebenstrom nahe dem Verdichter oder in das aus der Abscheidungseinrichtung stammende Wasser.

Schließlich können Mittel vorgesehen sein zum Ablassen von Wasser aus der Trenneinheit in Abhängigkeit von einem Messwert der Wasserstandsmesseinrichtung. Hierzu weisen die Trenneinheit oder andere im Wasserkreislauf liegende Bestandteile der Anlage einen besonderen Abfluss auf. Bei feuchtem Wetter oder generell im Sommer wird in der Abscheidungseinrichtung mehr Wasser abgeschieden als sonst. Daraufhin nimmt das vorhandene Wasservolumen zu. Ein Ausgleich erfolgt über den Abfluss in der Trenneinheit.

Nach einem weiteren und insbesondere unabhängigen Gedanken der Erfindung ist der Verdichter mit Wassereinspritzung mit Einrichtungen versehen, durch die der Wasserstand regelbar ist. Zusätzlich soll ein regelmäßiger Austausch eines Teils des Wassers zur Entfernung von Verunreinigungen im Wasserkreislauf möglich sein. Hierzu kann der erfindungsgemäße Verdichter folgende Merkmale aufweisen:

– in einem Wasserkreislauf mit einem bestimmten Wasservolumen ist eine Trenneinheit mit mindestens einem Behälter zum Trennen von Wasser und Gas unter Druck vorgesehen,
– die Trenneinheit weist Sensoren zur Bestimmung eines unteren Wasserstands und eines oberen Wasserstands auf,
– einen Abfluss für das Ablassen von Wasser aus dem Wasserkreislauf und einen Zufluss für die Zufuhr von Wasser zum Wasserkreislauf bzw. zum Verdichter,
– eine Steuerungseinrichtung zum gesteuerten Austausch zumindest eines Teils des Wasservolumens über den Abfluss und den Zufluss.

Der Austausch des (Teil-) Wasservolumens soll automatisch und programmgesteuert durchführbar sein. Der Abfluss ist der Trenneinheit oder dem hieran anschließenden Wasser-Leitungssystem zugeordnet. Der Zufluss ist vorzugsweise dem Ansaugbereich des Verdichters bzw. der Zuluft des Verdichters zugeordnet. Zugeführt wird insbesondere Wasser aus dem öffentlichen Wassernetz mit geringem Druck, das heißt mit etwa 2-6 bar.

Abfluss und Zufluss weisen vorzugsweise Ventile auf, die über die Steuerungseinrichtung elektrisch ansteuerbar sind. Die Steuereinrichtung kann als Software oder Hardware vorgesehen sein, etwa als Bestandteil einer ohnehin vorgesehenen Kompressorsteuerung.

Der gesteuerte Austausch des Wasservolumens bewirkt ein Ablassen einer Teilmenge des Wasservolumens und davor, danach oder zugleich eine Zufuhr eines entsprechenden Wasservolumens. Beispielsweise werden über den Abfluss 2l Wasser abgegeben und zeitgleich 2l Wasser über den Zufluss zugeführt. Die Volumenbestimmung kann direkt über den Ventilen zugeordnete Volumenmesseinrichtungen (Wasseruhren), mittelbar über Ventil-Öffnungszeiten unter Berücksichtigung des jeweils anstehenden Druckes durchgeführt werden und/oder in Verbindung mit einer Wasserstandsregelung.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung löst die Steuerungseinrichtung den Austausch des (Teil-) Wasservolumens in Abhängigkeit von Parametern bzw. Variablen des Verdichters oder der Umwelt aus. Von der Steuerungseinrichtung werden über Sensoren oder Programme bereitgestellte Parameter abgefragt und dann je nach Einstellung der Austausch des Wasservolumens automatisch und programmgesteuert durchgeführt.

Vorteilhafterweise löst die Steuerungseinrichtung den Austausch des (Teil-) Wasservolumens in Abhängigkeit vom Stand eines Betriebsstundenzählers des Verdichters aus. Dabei wird angenommen, dass die Anzahl der vergangenen Betriebsstunden in etwa mit der erzeugten Gasmenge bzw. Druckluftmenge korreliert.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung löst die Steuerungseinrichtung den Austausch des (Teil-) Wasservolumens in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur aus. Der Wert der Umgebungstemperatur kann von einem externen Sensor zur Erfassung der Außenlufttemperatur bereitgestellt werden. Hilfsweise wird die Zulufttemperatur gemessen. Der Temperaturmessung liegt die Annahme zugrunde, dass in der wärmeren Jahreszeit mehr Pollen und Staub in der Ansaugluft des Verdichters enthalten sind als beispielsweise im Winter. Je nach Umgebungstemperatur wird deshalb der Austausch des Teil- Wasservolumens in kürzeren oder längeren Abständen durchgeführt oder aber es erfolgt bei höheren Temperaturen der Austausch einer größeren Wassermenge. Je nach Umfang der Steuerungseinrichtung können die Temperaturwerte auch gemittelt werden, beispielsweise als Mittelwerte für den vergangenen Tag, die letzte Woche oder den letzten Monat. Die Zuordnung Umgebungstemperatur zu Zeitintervall des Austausches oder Austauschmenge kann über Kennlinien oder diskrete Sprünge erfolgen. In einer einfachen Ausführung wird ein festes (Teil-) Wasservolumen bei einer mittleren Temperatur von mehr als 15° innerhalb der letzten 7 Tage alle 6 Stunden ausgetauscht, bei weniger als 15° alle 10 Stunden.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird der Austausch des (Teil-) Wasservolumens in Abhängigkeit von der Jahreszeit bzw. dem Kalenderdatum (einschließlich der Uhrzeit) ausgelöst. Beispielsweise erfolgt ein Austausch eines definierten (Teil-) Wasservolumens alle 2 Tage, jedoch von Mai bis September täglich zu einer bestimmten Zeit.

Vorteilhafterweise beträgt das auszutauschende (Teil-) Wasservolumen etwa 1/10 bis 1/3 des gesamten Wasservolumens. Letzteres ergibt sich aus dem durchschnittlichen Wasserstand im Behälter zuzüglich dem Volumen der beteiligten Wasserleitungen und der weiteren Einrichtungen wie Kühler usw.

Die verschiedenen Parameter, in deren Abhängigkeit die Steuerungseinrichtung den Wasseraustausch auslöst, sind miteinander beliebig kombinierbar. Beispielsweise kann der Austausch des Wasservolumens in Abhängigkeit vom Stand des Betriebsstundenzählers durchgeführt werden. Dabei wird das auszutauschende Wasservolumen in Abhängigkeit von der Jahreszeit, dem Kalenderdatum oder der Außenlufttemperatur bestimmt.

Ein weiterer Gedanke der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austausch von Wasser in einer Kompressoranlage mit Wassereinspritzung. Dabei sind in einem Wasserkreislauf ein Verdichter und eine Trenneinheit zum Trennen von Gas und Wasser unter Druck angeordnet. Dem Wasserkreislauf ist Wasser über einen Zufluss zuführbar und über einen Abfluss entnehmbar. Vorzugsweise ist eine Wasserstandsregelung vorgesehen, etwa über entsprechende Sensoren in der Trenneinheit. Erfindungsgemäß erfolgt ein Austausch zumindest eines Teils des Wassers aus dem Wasserkreislauf programmgesteuert und in Abhängigkeit von Parametern und/oder Signalen von Sensoren.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben:
Eine Kompressoranlage beinhaltet unter anderem einen Verdichter 10 für die Herstellung von Druckluft und mit Wassereinspritzung. Dem Verdichter 10 nachgeordnet ist eine Trenneinheit 11, etwa ein Absetzbehälter, zum Trennen von Gas und Wasser unter Druck. Die erzeugte Druckluft gelangt über eine Leitung 12 in die Trenneinheit 11, in welcher das in der Druckluft enthaltene Wasser abgeschieden wird, so dass einerseits über ein Leitung 13 die Druckluft abführbar ist und andererseits über eine Leitung 14 das Wasser zum Verdichter 10 zurückführbar ist.
Die verschiedenen Leitungen sind mit unterschiedlichen Strichen in der Zeichnung dargestellt. Drei parallele Striche stehen für eine Leitung mit Gas und Wasser, siehe Leitung 12. Zwei parallele Linien beziehen sich auf Leitungen für Gas mit allenfalls geringem Wasseranteil, siehe Leitung 13. Eine Linie repräsentiert Wasserleitungen, siehe Leitung 14. Signalleitungen sind gestrichelt dargestellt.
Die Leitung 14 führt von der Trenneinheit 11 in den Verdichter 10 zurück und bildet so zusammen mit der Leitung 12 – einen Wasserkreislauf. Entlang der Leitung 14 sind der Trenneinheit 11 nachgeordnet ein Wasserkühler 15, ein Filter 16 (optional) und ein Sensor 17 (optional) für den Wasserzustand, z.B. ein Leitfähigkeitssensor.
Zwischen dem Wasserkühler 15 und dem Filter 16 zweigt von der Leitung 14 eine Abwasserleitung 18 ab mit einem dem Abzweig nachgeordneten, elektrisch schaltbaren Wasserablassventil 19.
Parallel zum Wasserkreislauf ist ein Wassernebenstrom gebildet. Hierzu zweigt von der Leitung 14 zwischen dem Sensor 17 und dem Verdichter 10 eine Nebenleitung 20 ab, die im Gegensatz zur Leitung 14 in einen Ansaugbereich des Verdichters 10 mündet.
Entlang der Nebenleitung 20 sind in Strömungsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet eine Drossel 21, ein Steuerventil 22 (optional), eine Wasseraufbereitungseinheit 23, ein Abzweig 24 mit einem Druckbegrenzungsventil 25 (optional) und ein Rückschlagventil 26 (optional).
In den Ansaugbereich des Verdichters 10 oder in eine Zuluftleitung desselben führt eine weitere Wasserleitung 28, die beispielsweise aus dem öffentlichen Trinkwassernetz gespeist ist und in der ein elektrisch schaltbares Wasserzuflussventil 29 angeordnet ist.
Die Leitung 13 für verdichtete Luft führt von der Trenneinheit 11 über einen Gaskühler 30 (optional) und einen Kondenswasserabscheider 31 (optional), z.B. einem Zyklon, zu einem nicht näher gezeigten Druckluftnetz und weist hierzu am Ende einen Druckluftauslass 32 auf.
Im Kondenswasserabscheider 31 wird die noch in der Druckluft enthaltene und insbesondere durch Kühlung kondensierte Restfeuchte ausgeschieden und über eine weitere Wasserleitung 33 in den Ansaugbereich des Verdichters 10 zurückgeführt.
Der Kompressoranlage ist eine Steuereinrichtung 34 zugeordnet, die Signale von verschiedenen Sensoren (zum größten Teil nicht gezeigt) erhält und zur Steuerung der Anlage insgesamt verarbeitet. So ist der Sensor 17 über eine Signalleitung 35 mit der Steuereinrichtung 34 verbunden. Analog ist ein Wasserstandssensor 36 in der Trenneinheit 11 über eine Signalleitung 37 an die Steuereinrichtung 34 angeschlossen.
Durch die Steuereinrichtung 34 sind zumindest die Ventile 29, 22 und 19 über Signalleitungen 38, 39, 40 steuerbar. Über das Öffnen und Schließen der Ventile 29 und 19 soll ein automatisches und programmgesteuertes Austauschen des Wasservolumens durchgeführt werden. Auch dienen die Ventile 29, 19 der Regelung des Wasserstands in der Trenneinheit 11 bzw. in der Kompressoranlage insgesamt. Je nach Signal des Wasserstandssensors 36 kann über das Ventil 29 Wasser zugeführt oder über das Ventil 19 Wasser abgelassen werden. Daneben kann der Wasseraustausch durchgeführt werden.
Unabhängig von der Wasserstandsregelung kann der Wasseraustausch erfolgen durch zyklisches Öffnen und Schließen der Ventile 19, 29. Beispielsweise ist vorgesehen, dass nach einer bestimmten Anzahl Betriebsstunden 3/10 des gesamten Wasservolumens ausgetauscht werden. Zu Beginn eines derartigen Zyklus öffnen die Ventile 29 und 19 etwa zeitgleich. Nach Ablauf einer definierten Zeitspanne in der etwa 3/10 des Wasservolumens aus der Abwasserleitung 18 ausgetreten sind schließen die Ventile wieder. Je nach Querschnitten und Druckverhältnissen können die Öffnungszeiten der Ventile zur Erzielung einer Zuflussmenge entsprechend der Abflussmenge differieren. Möglich ist auch eine Steuerung derart, dass nur eines der Ventile 19, 29 für eine bestimmte Zeit von der Steuerung geöffnet wird und das jeweils andere Ventil in Abhängigkeit von der (automatischen) Wasserstandsregelung öffnet und wieder schließt.
Eine Besonderheit liegt noch in den Druckverhältnissen im Wasserkreislauf (Leitung 14) einerseits und im Wassernebenstrom (Nebenleitung 20) andererseits. Zur Erläuterung dieses Gedankens werden alle stromabwärts des Verdichters 10 angeordneten Einrichtungen einer Hochdruckseite zugeordnet, im Gegensatz zu einer Niederdruckseite stromaufwärts des Verdichters 10. Der Wasserkreislauf mit der Leitung 14 liegt im Wesentlichen im Bereich der Hochdruckseite. Entsprechend mündet die Leitung 14 vom Wasserkühler 15 kommend vorzugsweise in einer Arbeitskammer des Verdichters 10. Das Wasser wird demnach unter hohem Druck in die Arbeitskammer eingespritzt.
Entlang der Nebenleitung 20 des Wassernebenstroms wird der Druck durch die Drossel 21 herabgesetzt, so dass die Wasseraufbereitungseinheit 23 nur mit einem Druck belastet wird, der deutlich niedriger ist als der Druck im Wasserkreislauf (Leitung 14).
Entsprechend mündet die Nebenleitung 20 im Anschluss an die Wasseraufbereitungseinheit 23 im Bereich des Verdichters 10 auf der Niederdruckseite desselben, etwa im Ansaugbereich. Die über die Nebenleitung 20 geführte Wassermenge ist relativ gering im Verhältnis zu der Wassermenge im Wasserkreislauf (Leitung 14). Der etwas niedrigere Wirkungsgrad durch das Einspritzen des Wassers auf der Niederdruckseite ist deshalb von untergeordneter Bedeutung. Vorteilhaft dabei ist, dass die Wasseraufbereitungseinheit 23 nur geringerem Druck standhalten muss und entsprechend einfacher und kostengünstiger konstruiert sein kann, z.B. Wasseraufbereitungseinheiten für das öffentliche Trinkwassernetz mit maximal bis zu 6 bar.
Das im Kondenswasserabscheider 31 abgeschiedene Wasser wird über die Wasserleitung 33 ebenfalls der Niederdruckseite, insbesondere dem Ansaugbereich des Verdichters zugeführt. Die anfallende Wassermenge ist relativ gering.
Schließlich mündet auch die Wasserleitung 28 in die Niederdruckseite des Verdichters, vorzugsweise in die Zuluftleitung 27.

10: Verdichter
11: Trenneinheit
12: Leitung
13: Leitung
14: Leitung
15: Wasserkühler
16: Filter
17: Sensor
18: Abwasserleitung
19: Wasserablassventil
20: Nebenleitung
21: Drossel
22: Steuerventil
23: Wasseraufbereitungseinheit
24: Abzweig
25: Druckbegrenzungsventil
26: Rückschlagventil
27: Zuluftleitung
28: Wasserleitung
29: Wasserzuflussventil
30: Gaskühler
31: Kondenswasserabscheider
32: Druckluftauslass
33: Wasserleitung
34: Steuereinrichtung
35: Signalleitung
36: Wasserstandssensor
37: Signalleitung
38: Signalleitung
39: Signalleitung
40: Signalleitung

Claims

Verdichter (10) mit Wassereinspritzung und folgenden Merkmalen: a) auf einer Niederdruckseite des Verdichters ist Gas ansaugbar, b) der Verdichter weist einen ersten Wassereinspritzpunkt auf, über den Wasser in den Verdichter zuführbar bzw. einspritzbar ist, c) das verdichtete Gas tritt mit dem enthaltenen Wasser auf einer Hochdruckseite des Verdichters aus demselben aus, d) dem Verdichter ist auf der Hochdruckseite eine Trenneinheit (11) zum Trennen von Gas und Wasser unter Druck nachgeordnet, e) ein Wasserkreislauf ist gebildet vom Verdichter über die Trenneinheit und von dort entlang einer Leitung (14) zum ersten Wassereinspritzpunkt, f) ein Wassernebenstrom verbindet den Wasserkreislauf (stromabwärts der Trenneinheit) mit einem zweiten Wassereinspritzpunkt im Bereich des Verdichters, g) zur Druckminderung ist im Wassernebenstrom eine Drossel (21) angeordnet, h) stromabwärts der Drossel ist im Wassernebenstrom eine Wasseraufbereitungseinheit (23) angeodnet, i) am ersten Wassereinspritzpunkt herrscht ein Gegendruck (im Gas), der kleiner ist als der Druck auf der Hochdruckseite und größer als der Druck auf der Niederdruckseite, j) am zweiten Wassereinspritzpunkt herrscht ein Gegendruck (im Gas), der kleiner ist als der Druck am ersten Wassereinspritzpunkt.
Verdichter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil (26) im Wassernebenstrom zwischen der Wasseraufbereitungseinheit (23) und dem zweiten Wassereinspritzpunkt.
Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Druckbegrenzungsventil (25) zwischen der Wasseraufbereitungseinheit (23) und dem zweiten Wassereinspritzpunkt
Verdichter nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Wasserkreislauf über 7 bar und im Wassernebenstrom stromabwärts der Drossel (21) weniger als 6 bar beträgt.
Verdichter nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (10) ein Verdränger mit mehreren Arbeitskammern ist, von denen zu jedem Zeitpunkt mindestens eine Arbeitskammer, vorzugsweise mehrere im Verdichtungstakt sind.
Verdichter nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (10) auf der Hochdruckseite einen Enddruck von 10-50 bar liefert.
Verdichter nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter Luft aus der Atmosphäre ansaugt und verdichtet.
Verdichter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Steuerventil (22) im Wassernebenstrom.
Verdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (22) von einer Steuereinrichtung (34) in Abhängigkeit von Parametern des Wasserkreislaufs betätigbar ist.
Verdichter nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Sensor (17) für den Wasserzustand im Wasserkreislauf, wobei der Sensor die Parameter zur Steuerung des Steuerventils (22) liefert.
Verdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (17) als Messwert die Leitfähigkeit des Wasser im Wasserkreislauf ermittelt.
Verdichter nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche gekennzeichnet durch einen Kühler (30) für das Gas auf der Hochdruckseite und eine dem Kühler nachgeordnete Abscheidungseinrichtung (31) zum Abscheiden von Wasser aus dem Gastrom, wobei das abgeschiedene Wasser vorzugsweise der Niederdruckseite des Verdichters zugeführt wird.
Verdichter nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Rückschlagventil (26) im Gasstrom, vorzugsweise an einem der Orte: – vor dem Verdichter (Niederdruckseite), – an einem Gasaustritt (Hochdruckseite), – zwischen Verdichter und einer Trenneinheit (11) zum Trennen von Gas und Wasser unter Druck.
Verdichter nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche gekennzeichnet durch eine Wasserstandsmesseinrichtung (36) in einer dem Verdichter nachgeordneten Trenneinheit zum Trennen von Gas und Wasser unter Druck.
Verdichter nach Anspruch 14 gekennzeichnet durch Mittel zum Zuführen von Wasser in das vorhandene Wasservolumen, in den Ansaugbereich des Verdichters oder in den Verdichter und in Abhängigkeit von einem Messwert der Wasserstandsmesseinrichtung (36).
Verdichter nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch Mittel zum Ablassen von Wasser aus der Trenneinheit (11) in Abhängigkeit von einem Messwert der Wasserstandsmesseinrichtung (36).
Verdichter mit Wassereinspritzung, insbesondere nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, wobei in einem Wasserkreislauf mit einem bestimmten Wasservolumen eine Trenneinheit (11) mit mindestens einem Behälter zum Trennen von Wasser und Gas unter Druck vorgesehen ist, wobei die Trenneinheit Sensoren (36) zur Bestimmung eines unteren Wasserstands und eines oberen Wasserstands aufweist, und wobei ein Abfluss für das Ablassen von Wasser aus dem Wasserkreislauf und ein Zufluss für die Zufuhr von Wasser zum Wasserkreislauf bzw. zum Verdichter vorgesehen sind, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung zum gesteuerten Austausch zumindest eines Teils des Wasservolumens über den Abfluss und den Zufluss.
Verdichter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung den Austausch des (Teil-) Wasservolumens in Abhängigkeit von Parametern bzw. Variablen des Verdichters oder der Umwelt auslöst.
Verdichter nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung den Austausch des (Teil-) Wasservolumens in Abhängigkeit vom Stand eines Betriebsstundenzählers des Verdichters auslöst. 20 Verdichter nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung den Austausch des (Teil-) Wasservolumens in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur auslöst.
Verdichter nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung den Austausch des (Teil-) Wasservolumens in Abhängigkeit von der Jahreszeit bzw. dem Kalenderdatum auslöst.
Verdichter nach Anspruch 17 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung den Austausch eines Wasservolumens von 1/10 bis 3/10 des gesamten Wasservolumens auslöst.
Verfahren zum Austausch von Wasser in einer Kompressoranlage mit Wassereinspritzung, wobei in einem Wasserkreislauf ein Verdichter (10) und eine Trenneinheit (11) zum Trennen von Gas und Wasser unter Druck angeordnet sind, dem Wasserkreislauf über einen Zufluss Wasser zuführbar und über einen Abfluss Wasser entnehmbar ist, und vorzugsweise eine Wasserstandsregelung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass programmgesteuert und in Abhängigkeit von Parametern und/oder Signalen von Sensoren ein Austausch zumindest eines Teils des Wassers aus dem Wasserkreislauf erfolgt.