DE202006011229U1

DE202006011229U1 - Ölbehälter mit Entlüftungssystem

Info

Publication number: DE202006011229U1
Application number: DE200620011229
Authority: DE
Original assignee: Kaeser Kompressoren GmbH
Current assignee: KAESER KOMPRESSOREN SE, DE
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2016-07-22

Abstract

Ölbehälter (1) mit Entlüftungssystem (5) ausgebildet und bestimmt für einen Kolbenkompressor oder einen Schraubenkompressor, insbesondere für einen ölfrei verdichtenden Schraubenkompressor, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungssystem (5) einen Oxidationskatalysator (15) umfasst, den die Ölbehälterluft vor Austritt aus dem Entlüftungssystem (5) durchströmt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ölbehälter mit Entlüftungssystem bestimmt für einen Kolbenkompressor oder einen Schraubenkompressor, insbesondere für einen ölfrei verdichtenden Schraubenkompressor, wobei das Entlüftungssystem (5) einen Oxidationskatalysator (15) umfasst, den die Ölbehälterluft vor Austritt aus dem Entlüftungssystem (5) durchströmt.
Insbesondere ölfrei verdichtende Schraubenkompressoren weisen üblicherweise einen Ölbehälter für die Schmierung der Lager und des Getriebes auf.
Im Betrieb strömt ein geringer Blow-by Luftstrom über die Dichtungen ins Lagergehäuse, bzw. in den Ölbehälter. Um hier einen Druckaufbau, durch den die Abdichtungen zu der ölfreien Kompressionskammer beeinträchtigt würden, zu verhindern, ist ein Entlüften des Ölbehälters erforderlich. Typischerweise wird in diesem Zusammenhang schon ein Überdruck von ca. 0,5 Millibar über dem Umgebungsdruck als unzulässig angesehen. Die Luft in dem Ölbehälter ist technisch bedingt mit Ölbestandteilen (Kohlenwasserstoffverbindungen) verunreinigt. Ein direktes Entlüften dieser ölhaltigen Luft in die Kompressorumgebung führt zu Ölverlusten in dem Kompressor und zur Verunreinigung der Kompresserumgebung. Letzteres kann wiederum zu einer Verunreinigung der Kompressor-Ansaugluft führen.
Eine bekannte Lösung besteht in der Verwendung eines Filters, der in der Entlüftungsleitung angeordnet ist. Ein Nachteil ergibt sich daraus, dass Filter mit einer ausreichenden Abscheideleistung bereits im Neuzustand einen zu hohen Druckverlust bewirken. Mit zunehmender Verschmutzung des Filters steigt dieser Druckverlust weiter an Aus Dokument EP 0719910 B1 ist eine für einen Kompressor bestimmte Anordnung mit einem Filter und einer Saugpumpe bekannt, die zusätzlich eine ständige freie Verbindung zur Umgebung vorsieht, um z.B. im Falle eines erhöhten Druckverlustes am Filter einen unzulässigen Überdruck im Ölbehälter zu verhindern. Ein Nachteil dieser Lösung besteht in der Gefahr der Verunreinigung der Umgebung oder der Kompressoransaugluft durch Ölbestandteile der Ölbehälterluft, wenn z.B. bei zugesetztem Filter die genannte ständige freie Verbindung genutzt wird.
Der gleiche Nachteil ergibt sich bei der im Dokument EP 0719910 B1 genannten vorteilhaften Ausführungsform mit Ejektor, wenn sich der Filter oder der Ejektor zugesetzt haben.
Ein weiterer Nachteil der Lösung mit Ejektor ist in dem ständigen Druckluftverbrauch zu sehen, der auch bei Anlagenstillstand stattfindet.
Den bekannten Lösungen, die einen Filter beinhalten, haftet zudem generell der Nachteil an, dass Filterelemente von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden müssen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben genannten Nachteile zu beheben und eine Anordnung zur Ölbehälter-Entlüftung anzugeben, die sowohl den Austritt von Kohlenwasserstoffverbindungen aus dem Ölbehälter in die Umgebung als auch einen unzulässigen Druckaufbau in dem Ölbehälter in besonders zuverlässiger und wartungsfreundlicher Weise verhindert.
Diese Aufgabe wird mit einem Ölbehälter mit Entlüftungssystem nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Weiterhin wird ein Schrauben- bzw. Kolbenkompressor beansprucht, der mit einem Ölbehälter nach der Erfindung ausgestattet ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Entlüftungssystem einen Oxidationskatalysator (15) umfasst, den die Ölbehälterluft vor Austritt aus dem Entlüftungssystem (5) durchströmt. Der Oxidationskatalysator oxidiert die in der Ölbehälterluft enthaltenen Kohlenwasserstoffverbindungen zu Kohlendioxid und Wasser. Als „Kohlenwasserstoffverbindungen" werden hier alle oxidierbaren Schmierstoffe verstanden. Die beschriebene Strömungsrichtung (vom Ölbehälter in die Umgebung) ist die im Kompressorbetrieb übliche Strömungsrichtung, hierauf beziehen sich auch die im Weiteren verwendeten Begriffe „stromauf", „stromab" und „auf der Zustromseite".
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht lange Wartungsintervalle und ist besonders zuverlässig, insbesondere dadurch, dass er nicht die Gefahr eines „Zusetzens" und damit eines unzulässigen Druckaufbaus im Ölbehälter, bzw. eines Austritts der Ölbehälterluft ohne vorherige Reinigung, in sich birgt.
In einer bevorzugten Ausführung umfasst das Entlüftungssystem eine Entlüftungsleitung, in welcher der Oxidationskatalysator derart angeordnet ist, dass er von der Ölbehälterluft vor deren Austritt in die Umgebung durchströmt wird.
Als Entlüftungsleitung ist hier jegliche Konfiguration einer Strömungsführung zu verstehen, insbesondere auch ein Rohr mit kreisförmigem oder mehreckigem Querschnitt. Weiterhin ist es denkbar, dass die Entlüftungsleitung ganz oder teilweise zusammenfällt mit mindestens einer Gehäusewandung.
In einer konkret bevorzugten Ausgestaltung ist der Oxidationskatalysator beheizbar. Zur Erzielung einer besonders guten Reinigungswirkung, d.h. einer besonders effektiven Entfernung der Kohlenwasserstoffverbindungen aus der Ölbehälterluft, soll der Oxidationskatalysator bei einer ausreichend hohen Betriebstemperatur betrieben werden. Diese liegt typischerweise zwischen 150°C und 250°C.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Oxidationskatalysator beheizbar durch wärmeleitenden Kontakt mit zumindest einem Kompressorbauteil, beispielsweise durch wärmeleitenden Kontakt mit einer Pulsationsdämpferwand. Hierdurch kann die Wärme der verdichteten Druckluft genutzt werden. Deren Temperatur beträgt am Austritt des Verdichterblocks typischerweise zwischen 120° und 270°C.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist der Oxidationskatalysator (auch) elektrisch beheizbar. Durch diese Ausgestaltung ist gewährleistet, dass auch beim Starten des Kompressors oder bei niedrigen Verdichtungsendtemperaturen schnell eine ausreichend hohe Betriebstemperatur des Katalysators erreicht wird.
Bevorzugtermaßen ist die elektrische Heizung des Oxidationskatalysators selbstregelnd.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Entlüftungssystem einen Vorabscheider zur Abscheidung größere Öltropfen, der stromauf des Oxidationskatalysators angeordnet ist. Das abgeschiedene Öl gelangt durch die Wirkung der Schwerkraft zurück in den Ölsumpf des Ölbehälters. Im einfachsten Fall wird der Vorabscheider als reiner Schwerkraftabscheider ausgeführt, zum Beispiel durch eine aufwärts gerichtete Rohrleitung mit einem so großen Querschnitt, dass die Strömung so weit beruhigt und verlangsamt wird, dass die größeren Tropfen abgeschieden werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Vorabscheider ein Drahtgestrick-Tropfenabscheider (Demister).
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung wird die ölbelasteten Luft in einer Heizstrecke auf der Zustromseite des Oxidationskatalysators durch wärmeleitenden Kontakt mit zumindest einem Kompressorbauteil aufgeheizt. In der Folge verdunsten in der Luft verbliebene Öltröpfchen und die Ölbestandteile können durch den Oxidationskatalysator besonders effektiv entfernt werden.
Nach einem besonderen Aspekt umfasst das Entlüftungssystem in einer Heizstrecke (auch) eine elektrische Heizung zur Aufheizung der ölbelasteten Luft, welche auf der Zustromseite des Oxidationskatalysators angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung ist gewährleistet, dass auch beim Starten des Kompressors oder bei niedrigen Verdichtungsendtemperaturen die in der Luft verbliebenen Öltröpfchen verdunsten können und in der Folge durch den Oxidationskatalysator besonders effektiv entfernt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Entlüftungssystem einen zweiten Demister, der stromab der Heizstrecke angeordnet ist. Dieser zweite Demister kann stromauf des Oxidationskatalysators angeordnet oder gemeinsam mit dem Oxidationskatalysator in ein Bauteil integriert sein.
Die erfindungsgemäße Gestaltung ermöglicht es, dass verbliebene Öltropfen am zweiten Demister abgeschieden werden und im heißen Luftstrom verdunsten, bevor sie den Oxidationskatalysator verlassen. Dadurch wird vermieden, dass noch flüssige Öltropfen ohne Reaktion durch den Oxidationskatalysator durchtreten. Der zweite Demister wirkt darüber hinaus als Anfahrpuffer, der sich beim Anfahren mit flüssigem Öl belädt, das dann nach dem Aufheizen verdunstet und im Oxidationskatalysator oxidiert wird. Hierdurch wird insbesondere beim Anfahren der Kompressoranlage der Austritt von Ölbestandteilen in die Umgebung im Wesentlichen vermieden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Entlüftungssystem eine Flammsperre. Insbesondere ist es denkbar, dass der Vorabscheider (Drahtgestrick-Tropfenabscheider) als Flammsperre ausgebildet ist. Angeordnet ist die Flammsperre im Entlüftungssystem zwischen dem Austritt aus dem Ölbehälter und dem Oxidationskatalysator. Enthält das Entlüftungssystem eine Heizstrecke zur Aufheizung der ölbelasteten Luft, so ist die Flammsperre vorzugsweise stromauf dieser Heizstrecke anzuordnen. Durch die Flammsperre kann im Fall einer Fehlfunktion, z.B. einer Fehlfunktion eines elektrischen Bauteils, vermieden werden, dass Flammen aus dem Entlüftungssystem in den Ölbehälter durchschlagen können.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird die Ölbehälterluft stromab des Oxidationskatalysators in den Kühlluftstrom des Kompressors geführt. Zusammen mit dem Kühlluftstrom kann die Ölbehälterluft nun beispielsweise so fortgeführt werden, so dass sie nicht in die Kompressor-Ansaugluft gelangen kann.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird die Ölbehälterluft an einer Stelle in dem Kühlluftkanal des Kompressors geführt, an der ein möglichst niedriger statischer Druck herrscht.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von einem Ausführungsbeispiel und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ölbehälters mit Entlüftungssystem.
Im Ölbehälter (1) befindet sich im unteren Teil der Ölsumpf (2), im oberen Teil der Austritt (4) aus dem Ölbehälter (1). An deren Austritt (4) ist das Entlüftungssystem (5) angeschlossen. In einer Entlüftungsleitung (6) sind nacheinander ein erster Demister (7), eine Heizstrecke (8), ein zweiter Demister (13) und ein Oxidationskatalysator (15) angeordnet. Die Heizstrecke (8) ist beheizbar durch eine außen angeordnete elektrische Heizung (9) mit Temperaturfühler (10) sowie Regler und Spannungsversorgung (11). Die Heizstrecke (8), die Heizung (9), der zweite Demister (13) und der Oxidationskatalysator (15) sind von einer Isolierung (14) umgeben.
Stromab des Oxidationskatalysators (15) mündet die Entlüftungsleitung (6) in den Kühlluftkanal (17) des Kompressors, durch den die Kühlluft des Kompressors über einen Abluftventilator (18) in die Umgebung (19) gefördert wird.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgenderweise:
Ölbelastete Luft des Blow-by Luftstroms (3) gelangt aus dem Ölbehälter (1) in das Entlüftungssystem (5). In der Entlüftungsleitung (6) wirkt der Demister (7) als Vorabscheider für große Öltropfen. Diese sammeln sich und tropfen zurück in den Ölsumpf (2). Stromab des Demisters (7) durchströmt die ölbelastete Luft die Heizstrecke (8) und wird auf die optimale Betriebstemperatur des Oxidationskatalysators (15) aufgeheizt. Noch verbleibende Öltröpfchen werden im Bereich der Verdunstungsstrecke (12) an dem zweiten Demister (13) abgeschieden, das Öl verdunstet in den heißen Luftstrom. Der zweite Demister (13) wirkt gleichzeitig als Anfahrpuffer, der sich beim Anfahren mit flüssigem Öl belädt, das dann nach dem Aufheizen verdunstet. Der Öldampf wird anschließend im Oxidationskatalysator (15) (13) zu Wasser und Kohlendioxid umgewandelt.
Stromab des Oxidationskatalysators (15) wird die gereinigte Ölbehälterluft in den Kühlluftstrom (16) des Kompressors geführt und gelangt über den Abluftventilator (18) in die Umgebung (19).

1: Ölbehälter
2: Ölsumpf
3: Blow-by Luftstrom
4: Austritt aus Ölbehälter
5: Entlüftungssystem
6: Entlüftungsleitung
7: Demister 1
8: Heizstrecke
9: Heizung
10: Temperaturfühler
11: Regler und Spannungsversorgung für Heizung
12: Verdunstungsstrecke
13: Demister 2
14: Isolierung
15: Oxidationskatalysator
16: Kühlluftstrom des Kompressors
17: Kühlluftkanal des Kompressors
18: Abluftventilator
19: Umgebung

Claims

Ölbehälter (1) mit Entlüftungssystem (5) ausgebildet und bestimmt für einen Kolbenkompressor oder einen Schraubenkompressor, insbesondere für einen ölfrei verdichtenden Schraubenkompressor, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungssystem (5) einen Oxidationskatalysator (15) umfasst, den die Ölbehälterluft vor Austritt aus dem Entlüftungssystem (5) durchströmt.
Ölbehälter mit Entlüftungssystem gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungssystem (5) eine Entlüftungsleitung (6) umfasst, in der der Oxidationskatalysator (15) angeordnet ist.
Ölbehälter mit Entlüftungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidationskatalysator (15) beheizbar ist.
Ölbehälter mit Entlüftungssystem gemäß Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidationskatalysator (15) beheizbar ist durch wärmeleitenden Kontakt mit zumindest einem Kompressorbauteil.
Ölbehälter mit Entlüftungssystem gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidationskatalysator (15) elektrisch beheizbar ist.
Ölbehälter mit Entlüftungssystem gemäß Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizung (9) des Oxidationskatalysators (15) selbstregelnd ist.
Ölbehälter mit Entlüftungssystem gemäß einem der Ansprüche 1–6 dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungssystem (5) einen Vorabscheider umfasst, der stromauf des Oxidationskatalysators (15) angeordnet ist und zumindest teilweise als Abscheider für größere Öltropfen wirkt.
Ölbehälter mit Entlüftungssystem gemäß Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Vorabscheider ein Drahtgestrick-Tropfenabscheider (Demister) (7) ist.
Ölbehälter mit Entlüftungssystem gemäß einem der Ansprüche 2–8 dadurch gekennzeichnet, dass die ölbelastete Luft stromauf des Oxidationskatalysators (15) in einer Heizstrecke (8) durch wärmeleitenden Kontakt mit zumindest einem Kompressorbauteil aufgeheizt wird.
Ölbehälter mit Entlüftungssystem gemäß einem der Ansprüche 2–9 dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungssystem (5) in einer Heizstrecke (8) eine elektrische Heizung (9) zur Aufheizung der ölbelasteten Luft umfasst, welche auf der Zustromseite des Oxidationskatalysators (15) angeordnet ist.
Ölbehälter mit Entlüftungssystem gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungssystem (5) einen zweiten Demister (13) umfasst, der stromab der besagten Heizstrecke (8) angeordnet ist.
Ölbehälter mit Entlüftungssystem gemäß einem der Ansprüche 1–11 dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungssystem (5) eine Flammsperre umfasst.
Ölbehälter mit Entlüftungssystem gemäß einem der Ansprüche 1–12 dadurch gekennzeichnet, dass die Ölbehälterluft stromab des Oxidationskatalysators (15) in den Kühlluftstrom (16) des Kompressors geführt wird.
Ölbehälter mit Entlüftungssystem gemäß Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Ölbehälterluft an einer Stelle in den Kühlluftkanal (17) des Kompressors geführt wird, an der ein besonders niedriger statischer Druck herrscht.
Kolbenkompressor oder Schraubenkompressor, insbesondere ein ölfrei verdichtender Schraubenkompressor, umfassend einen Ölbehälter mit Entlüftungssystem nach einem der Ansprüche 1–14.