DE102014000540A1 - Antizipatorisch regelbarer Druckluft-Kältetrockner - Google Patents
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Abstract
Druckluft-Kältetrockner zum Entfeuchten von Druckluft mittels eines Kältemittelkreislaufs mit Kohlendioxid als Kältemittel gemäß DE 10 2012 110 237.6, wobei der Kältemittelkreislauf des Druckluft-Kältetrockners mindestens einen leistungsregelbaren Verdichter (1), einen oder mehrere parallelgeschaltete Verdampfer mit Überhitzungsregelung (sog. trockene oder DX-Verdampfung), Temperatur- und Volumenstromsensoren zur Erfassung der Temperatur und des Volumenstromes der in den Druckluft-Kältetrockner eingeleiteten Druckluft, mindestens einen Drucksensor zur Erfassung des Kältemitteldruckes an den Verdichtereintritten sowie eine mit den Sensoren und dem mindestens einen Verdichter (1) verbundenen Steuereinheit aufweist. Die Steuereinheit ist derart konfiguriert, dass sie im Betrieb des Druckluft-Kältetrockners die aus dem Druckluft-Kältetrockner strömende, entfeuchtete Druckluft konstant auf einem vorgegebenen Drucktaupunkt halten kann, indem aus den gemessenen Druckluftparametern die notwendige Kälteleistung berechnet und über den mindestens einen leistungsregelbaren Verdichter (1) eingestellt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft die Ausbildung des Druckluft-Kältetrockners gemäß
DE 10 2012 110 237.6 , wobei der Druckluft-Kältetrockner einen oder mehrere parallelgeschaltete Verdampfer mit Überhitzungsregelung (sog. trockene oder DX-Verdampfung) und ferner eine Steuereinheit und mindestens einen leistungsregelbaren Verdichter aufweist, womit eine Regelung der Entfeuchtungsleistung, entsprechend eines am Druckluft-Eingang des Druckluft-Kältetrockners anfallenden Druckluft-Volumenstromes, auf einen während des Betriebes konstanten Drucktaupunkt der entfeuchteten Druckluft möglich ist. - Eine üblicherweise bekannte Regelung eines Druckluft-Kältetrockners zur Einhaltung eines vorgegebenen Drucktaupunktes der getrockneten Druckluft erfolgt durch Erfassen des Drucktaupunktes der am Druckluft-Ausgang des Druckluft-Kältetrockners austretenden getrockneten Druckluft und Nachregelung der Entfeuchtungsleistung bei Abweichen des Drucktaupunktes vom vorgegebenen Sollwert. Bei dieser Art der Regelung wird allerdings der Drucktaupunkt der getrockneten Druckluft nur zeitverzögert korrigiert, sodass prinzipbedingt Abweichungen vom Sollwert vor und während jeder Nachregelung der Entfeuchtungsleistung des Druckluft-Kältetrockners auftreten. Speziell bei Rohrbündelwärmeübertragern, bei denen das Kältemittel durch die Rohre der Rohrbündel fließt, wirkt sich eine Nachregelung nicht sofort auf den Drucktaupunkt der getrockneten Druckluft aus, sodass eine Abweichung vom Sollwert des Drucktaupunktes für eine – im Vergleich zu überfluteten Verdampfern – längere Zeitspanne auftritt. Dies ist insbesondere dann von Nachteil, wenn in kurzen und unregelmäßigen Zeitabständen schnelle Änderungen des Luftvolumenstromes auftreten.
- Wünschenswert wäre ein Druckluft-Kältetrockner, der über eine antizipatorische, d. h. „vorausschauende”, Regelung verfügt, die vor einem Abweichen des Drucktaupunktes von einem vorgegebenen Sollwert, bzw. bei am Drucklufteingang des Druckluft-Kältetrockners auftretenden Änderungen des Luftvolumenstromes, die Entfeuchtungsleistung entsprechend anpassen kann.
- Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckluft-Kältetrockner, insbesondere eine Steuereinheit zum Regeln eines Druckluft-Kältetrockners zur Verfügung zu stellen, die auch bei unregelmäßigen und/oder schnellen Änderungen des Luftvolumenstromes ein verzögerungsfreies Nachregeln der Entfeuchtungsleistung zur Aufrechterhaltung eines konstanten Drucktaupunktes der getrockneten Druckluft während des Betriebes des Druckluft-Kältetrockners ermöglicht.
- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Patentanspruch 1; eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 2.
- Die erfindungsgemäße Ausbildung des Druckluft-Kältetrockners umfasst einen Kühlwassertemperatursensor zum Erfassen einer Kühlwassertemperatur am Kühlwassereingang des Gaskühlers. Weiterhin umfasst sie am Druckluft-Eingang des Druckluft-Kältetrockners einen Volumenstromsensor, einen Drucktaupunktsensor und einen Lufttemperatursensor zum Erfassen der entsprechenden Druckluft-Parameter (Volumenstrom, Drucktaupunkt und Temperatur) der vom Druckluftverdichter in den Luft-Luft-Wärmetauscher bzw. Luft-Kältemittel-Wärmetauscher des Druckluft-Kältetrockners eingeleiteten, zu entfeuchtenden Druckluft sowie am Kältemitteleintritt des Verdichters mindestens einen Drucksensor zur Messung des Kältemitteldruckes.
- Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Ausbildung des Druckluft-Kältetrockners einen oder mehrere parallel angeordnete Verdichter im Kältemittelkreislauf, von denen mindestens einer einen an seinem Leistungseingang angeordneten Frequenzumformer aufweisen kann. Außerdem umfasst die Ausbildung eine Steuereinheit, die mit den Temperatursensoren, dem Volumenstromsensor, dem Drucktaupunktsensor, den Verdichtern und dem mindestens einen Frequenzumformer verbunden ist.
- Die Steuereinheit ist derart ausgebildet, dass sie aus den mit den Sensoren ermittelten Istwerten des Kältemitteldruckes, des Druckluftvolumenstromes, des Drucklufttaupunktes und der Drucklufttemperatur am Drucklufteingang des Druckluft-Kältetrockners die zum Entfeuchten der Druckluft auf einen vorgegebenen Drucktaupunkt benötigte Kälteleistung mittels eines hinterlegten Algorithmus berechnen kann und, entsprechend des berechneten Ergebnisses, die vom Kältemittelkreislauf für den Entfeuchtungsprozess zur Verfügung gestellte Kälteleistung anpassen kann. Die Anpassung kann beispielsweise erfolgen, indem die Leistung einzelner oder mehrerer Verdichter durch Variation der in die einzelnen Verdichter eingespeisten elektrischen Leistung mittels eines jeweils vorgeschalteten Frequenzumformers angepasst wird. Die Anpassung kann auch erfolgen durch Zuschalten einzelner Verdichter, wenn beispielsweise der am Drucklufteingang gemessene Volumenstrom ansteigt, oder durch Abschalten eines Verdichters, wenn beispielsweise der am Drucklufteingang gemessene Volumenstrom unter jeweils einen für das Abschalten eines Verdichters vorgegebenen Schwellenwert absinkt.
- Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Druckluft-Kältetrockners ist es also möglich, die vom Kältemittelkreis zur Entfeuchtung der Druckluft erzeugte Kälteleistung mittels am Drucklufteingang des Druckluft-Kältetrockners erfasster Parameter der zu entfeuchtenden Druckluft in der Art anzupassen, dass der Drucktaupunkt der im Druckluft-Kältetrockner entfeuchteten Druckluft am Druckluftausgang des Druckluft-Kältetrockners während des Betriebes nahezu konstant bleibt.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012110237 [0001]
Claims (2)
- Druckluft-Kältetrockner zum Entfeuchten von Druckluft mittels eines Kältemittelkreislaufs mit Kohlendioxid als Kältemittel aufweisend mindestens einen Verdichter (
1 ), einen Gaskühler (3 ), mindestens einen Verdampfer (2 ), der dazu eingerichtet ist, an seiner kalten Oberfläche sekundärseitig vorbeigeführte Druckluft zu entfeuchten, einen Kältemittelsammler (5.1 ,11 ), ein Expansionsventil (6 ) oder einen Ejektor und einen Wärmetauscher (8 ,18 ) zum Erwärmen der getrockneten Druckluft, der dem Verdampfer (2 ) an dessen luftseitigem Austritt nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluft-Kältetrockner weiterhin eine Steuereinheit, mindestens einen Frequenzumformer, der jeweils einem elektrischen Leistungseingang des mindestens einen Verdichters (1 ) vorgeschaltet ist, einen Temperatursensor an einem Kühlwassereingang des Gaskühlers (3 ) zum Erfassen einer Kühlwassertemperatur, einen Temperatursensor zum Erfassen einer Drucklufttemperatur an einem für eine Einleitung von zu entfeuchtender Druckluft in den Druckluft-Kältetrockner vorgesehenem Druckluft-Eingang, mindestens einen Drucktaupunktsensor zum Erfassen einer Luftfeuchte und einen Volumenstromsensor zum Erfassen eines Druckluft-Volumenstroms am Druckluft-Eingang sowie mindestens einen Drucksensor zur Erfassung des Kältemitteldruckes an den Verdichtereintritten aufweist, wobei die Steuereinheit mit dem mindestens einen Verdichter (1 ), dem mindestens einen Frequenzumformer, den Temperatursensoren, dem mindestens einen Drucktaupunktsensor, dem Volumenstromsensor sowie dem mindestens einen Drucksensor verbunden ist und derart konfiguriert ist, dass sie mit den Sensoren erfasste Messwerte kontinuierlich auslesen und speichern kann und dass sie die vom Kältemittelkreislauf erzeugte Kälteleistung mittels Ansteuerung des mindestens einen Verdichters (1 ) und/oder des mindestens einen Frequenzumformers derart regeln kann, dass eine am Druckluftausgang des Kältetrockners ausströmende, entfeuchtete Druckluft während des Betriebes des Druckluft-Kältetrockners konstant einen vorgegebenen Drucktaupunkt aufweist. - Druckluft-Kältetrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verdampfer (
2 ) mit einer Überhitzungsregelung ausgestattet ist.
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