DE2231606C3

DE2231606C3 - Vorrichtung zur Aufbereitung von Pressluft

Info

Publication number: DE2231606C3
Application number: DE19722231606
Authority: DE
Inventors: Hans 2000 Hamburg Pries
Original assignee: PRESSLUFT-ZENTRALE ING HANS PRIES 2000 HAMBURG
Current assignee: PRESSLUFT-ZENTRALE ING HANS PRIES 2000 HAMBURG
Priority date: 1972-06-28
Filing date: 1972-06-28
Publication date: 1979-09-06
Also published as: DE2231606B2; DE2231606A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Preßluft mil in einem Gehäuse angeordneten, miteinander kombinierten Einrichtungen zum Kühlen, Trocknen, Filtern und einem Sammelbehälter, bei der der Kühler den Behältermantel umfassend und der Trockner koaxial zum Kühler angeordnet ist

In geschlossenen und offenen Druckluftsystemen ist insbesondere bei hohen Anforderungen der Verbraucher an die Reinheit der Druckluft eine Aufbereitung derselben erforderlich, um z. B. den Feuchte-, öl- und/oder Keimgehalt zu verringern. Zur Erfüllung dieses Zwecks sind Geräte bekannt, die jeweils

ίο Teilfunktionen, wie das Trocknen und/oder Entölen oder Entkeimen der Druckluft aufgrund voneinander abweichender Systeme durchführen können. Um eine vollständige Aufbereitung der Druckluft zu erreichen, ist dafür die Hintereinanderschaltung entsprechender Aufbereitungsgeräte erforderlich, wodurch die dann so erhaltene Gesamtanlage sehr viel Raum beansprucht und unübersichtlich wird.

Es ist ferner eine Einrichtung bekannt (US-PS 3180 072), mit der eine Kühlung, Trocknung und Speicherung von verdichteten Gasen möglich ist. Die hierfür verwendete Apparatur besteht aus der Kombination eines Kühlers, Trockners und eines Sammelgefäßes. Innerhalb dieses Apparats ist das verdichtete Gas gezwungen, einen konstruktiv vorbestimmten Weg zu durchströmen. Eine wahlweise Zu- und Abschaltung einzelner Einrichtungen des Gesamtaggregats ist mit der bekannten Apparatur nicht durchführbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bei den bekannten Vorrichtungen aufgezeigten Nach-

jo teile zu beseitigen und die zur Preßluftaufbereitung erforderlichen Einrichtungen derart anzuordnen und zuzuordnen, daß eine wahlweise Zu- und Abschaltung einzelner Einrichtungen des Gesamtaggregats eine flexible Anpassung an die jeweiligen betrieblichen

J5 Anforderungen ermöglicht, wobei sowohl bei geschlossenen als auch bei offenen Druckluftsystemen die jeweils zur Erzielung von reiner Druckluft wahlweise erforderliche Erfüllung von Teilfunklicnen, wie das Trocknen und/oder Entölen oder Entkeimen der Druckluft mit einer einzigen Vorrichtung möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Preßluft gemäß der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, die gemäß der Erfindung

durch in einem auf einem Kühlaggregat angeordneten Gehäuse mit ir seinem oberen Teil angeordneten Lufteinlaß- und Luftauslaßstutzen, von denen der Lufteinlaßstutzen mit einem ringförmigen Summelkanal und der Luftauslaßstutzen mit einem in dem Gehäuse ausgebildeten Ringkanal verbunden ist,

durch einen Luft-Luft-Rohrwärmeaustauscher, der in dem Ringkanal spiralförmig angeordnet ist und der einseitig mit dem Sammelkanal und mit seinem anderen Ende mit einem im unteren Bereich des Gehäuses ausgebildeten und zu einem unteren Sammelraum mit an tiefster Stelle vorgesehenem Kondensatabflußsuitzen erweiternden Ringkanal

w) verbunden ist,

durch einen ringförmigen Kältemittel-Luft-Wärmeaustauscher, der in dem Ringkanal angeordnet und mit dem Kälteaggregat verbunden ist,
durch einen Ölfilter, der im Bereich des Ringkanals

''"· angeordnet ist und mittig einen Sammelbehälter

bildet.

durch einen in dem von dem Ringkanal gebildeten Innenraum und unter Zwischenschaltung von

Prallblechen oberhalb des Sammelbehälters angeordneten Absorptionsfilter, der von einem Ringkanal umgeben ist, der mit einem oberen Sammelraum und im Bereich des Sammelbehälters mit dem äußeren Ringkanal verbunden ist, wobei der Sammelraum wiederum über Filter mit dem Ausgang des Absorptionsfilters in Verbindung steht, und dei Sammelbehälter über ringförmige Durchbrechungen mit dem ölfilter verbunden ist und an seiner tiefsten Stelle einen Kodensatabflußstutzen aufweist, der den Sammelbehälter mit dem Sammelraum verbindet, der wiederum mii dem ölfilter mittels Durchbohrungen verbunden ist,
durch Filter, die mit Filtereinsätzen zur ölausscheidung, Ausscheidung von Kohlenwasserstoffen und Luftsterilisation versehen versehen sind, und
durch Beipaßkanäle zur wahlweisen Steuerung des Preßluftstroms mit eingebauten Ventilen, die über Steuerleitungen mit dem Stellwerk tines Reglers verbunden sind, dessen Steuerwerk manuell oder automatisch bedienbar ist,

gekennzeichnet ist.

Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ist es möglich, die zur Erhaltung reiner Druckluft erforderlichen Teilfunktionen, wie das Trocknen und/oder Entölen oder Entkeimen der Druckluft, in einer einzigen Vorrichtung durchzuführen, wobei die Grundelemente der Aufbereitungsvorrichtung der Luft-Luft-Rohrwärmeaustauscher, der Kältemittel-Luft-Wärmeaustauscher und die ölfilter sind. Auch bei ölfreier Druckluft wird diese Ölfilter-Stufe als mechanischer Abscheider für gegebenenfalls mitgerissenes Kondensat beibehalten.

Aufgrund der universellen Ausbildung der Aufbereitungsvorrichtung sind folgende Abwandlungen des Gesamtsystems möglich:

1. Fortfall der Spezialfilterstufe, wenn hohe Ansprüche an die Reinheit der Trockenluft nicht gestellt werden.

2. Verwendung von Aktivkohle anstelle von speziellen Absorptionschemikalien, wenn die Druckluft geruchfrei und hochprozentig entölt sein muß, z. B. bei EinsEiz in Nahrungsmittelbe.rieben. Diese Ausführungsform kommt in Frage, wenn auf die Spezialfilterstufe verzichtet werden soll und der Restfeuchtigkeitsgehalt (Höhe des Taupunktes) keine entscheidende Rot'.i spielt,

3. Befülluiig mit einem Adsorptionsmaterial, wie Silicagel oder Kaliperlen anstelle der Absorptionschemikalien, wenn extrem tiefe Taupunkte bis - 70⁰C gefordert werden.

Für diesen Lieferumfang wird für die Regenerierung des Adsoprtionsmaterials eine elektro- oder dampfbeheizte Heizschlange eingebaut. Eine P.egenerierung ist auch durch einen bereits getrockneten TcilluftF'rom möglich.

4. Nachschaitung einer Adsorptionsmittelstufe statt der Spezialfilter unter Belassung der Absorptionsstufe als Vortrocknungsstufe.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. I die Aufbereitungsvorrichtung in einer Seitenansicht sowie teilweise im Schnitt und teilweise in schaubildlicher Ansicht und

ίο

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Fig.2 den Funktionsablauf der Aufbereitungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung.

Die Aufbereitungsvorrichtung für Preßluft besteht aus einem Gehäuse 1, das auf einem Kälteaggregat 70 angeordnet ist, an dem eine Steuereinrichtung 5 vorgesehen ist (Fig. 1). Im oberen Teil des Gehäuses 1 sind Lufteinlaß- und -auslaßstutzen 2 und 3 vorgesehen. Der Lufteinlaßstutzen 2 ist mit einem Sammelkanal 4 und der Luftauslaßstutzen 3 mit einem Ringkanal 8 verbunden, der in dem Gehäuse 1 ausgebildet ist und in dem ein Luft-Luft-Rohrwärmeaustauscher 10 angeordnet ist, dessen Ein- und Ausgänge in Abschlußbleche 35 und 36 des Ringkanals 8 eingearbeitet sind und der aus lamellierten, spiralförmig um einen Ringkanal 63 gelegten Rohren 37 besteht. Unterhalb des Luft-Luft-Rohrwärmeaustauschers 10 ist ein aus lamellierten Rohren 47 bestehender ringförmiger Kältemittel-Luft-Wärmeaustaubcher 20 in dem Ringkanal 13 angeordnet und durch einen Kältemittelvorlauf 71 .-id -rücklauf 72 mit dem Kälteaggregat 70 verbunden. ;m unteren Bereich des Gehäuses 1 ist ein Ringkanal 13 ausgebildet, der zu einem Sammelraum 14 mit an dessen tiefster Stelle vorgesehenem Kondensatabflußstutzen 33 erweitert ist. Dc: Sammelraum 14 ist über Durchbohrungen 15 mit einem ölfilter 30 verbunden, der aus Leitblechen

17 und Filtermaterial 31 besteht.

Durch das z. B. aus einem in endlosem Strang gedrehten Metallgespinst bestehende Filtermaterial 31 werden die in der Preßluft mitgeführten flüchtigen karbon'sierten ölrückstände in Nebelform und Schr.iut.'.teiichen im Schwebezustand absorbiert. Der ölfilter 30 ist kreisringförmig ausgebildet und im Bereich des Ringkanals 13 angeordnet; er bildet mittig einen Sammelbehälter 16. Dieser Sammelbehälter 16 ist mit dem ölfilter 30 durch ringförmige Durchbrechungen

18 verbunden und weist an seiner tiefsten Stelle einen Kondensatabflußstutzen 19 auf. Oberhalb des Samn<elbehälters 16 und mittig im Gehäuse 1 ist ein Absorptionsfilter 40 mit einem Filterbett 42 und zusätzlichen Einrichtungen zur mechanischen Vortrocknung angeordnet, der unter Zwischenschaltung von Prallblechen 41 zum Sammelbehälter 16 begrenzt ist.

Am Ausgang des Absorptionsfilters 40 ist ein Filter 50 mit Filtereinsätzen 51, 52 und 53 zur Ausscheidung von Kohlenwasserstoffen, zur Geruchsbeseitigung und Luftsterilisation vorgesehen, die in den oberen Sammelraum 34 hineinragen. Dieser ist durch Bohrungen 45 über den zwischen dem Absorptionsfilter 40 und dem Luft-Luft-Rohrwärmeaustauscher 10 angeordneten Ringkanal 63 und an dessen Ende vorgesehenen Bohrungen 46 mit dem Ringkanal 8 verbunder., in den der Luftauslaßstutzen 3 mü'idot.

Die von den Verbrauchern 82 kommende und in dem Kompressor 81 verdichtete Preßluft (F i g. 2) trit*. durch den Lufteinlaßstutzen 2 des Gehäuses 1 mit einer Temperatur von maximal 40⁰C in den Luft-Luft-Rohrwärmeaustauscher 10 ein und wird in diesem im Gegenstrom mit der oereits im Preßluftaufbereiter auf + 3⁰C heruntergekühlte Luft in Temperaturaustausch gebracht und auf etwa +15⁰C herabgekiihl'. 2ine weitere Kühlung der Luft auf +3"C erfolgt in dem Kältemittel-Luft-Wärmeaustauscher 20, wobei durch den Auswaschungseffekt gleichzeitig Kondensat anfällt. Durch die Vorkühlung der Luft in dem Luft- Luft- Rohrwärmeaustauscher 10 wird der Leistungsbedarf des Kälteaggregats 70 verringert. Durch kontinuierlichen Betrieb des Kälteaggregats 70 wird außerdem ein konstanter Taununkt earantiert. Nach dem Passieren

des Kältemittel-Luft-Wärmcauslauschers 20 erfolgt eine hochprozentige Befreiung der Preßluft von Ölnebel in dem ölfilter JO. Aus der einströmenden Druckluft werden im Zuge der Expansion im unteren Teil des Filtergehäuses Ölbestandtcile in flüssiger Form, Kondensat und schwere Schmut/teilehen ausgefällt und tropfen durch einen Kondensataustriltsstut/cn 33 in den Sammelraum 14 ab. Porch eine besondere Ausbildung der Prallbleche 41 wird die Druckluft in gleichmäßigem Strom mil hohen linearen Strömungsgeschwindigkeiten durch d-is Filterbett geleitet. Hier werden flüchtige öle. Ölnebel und Wasserdampf ebenso wie leichte, feste Kcstbcstundtcilc an Schmutz durch den Aufprall auf die elastische Filterflächc gebunden und koaguliert, bis sie durch ihr Higengcwicht in den darunterliegenden Sammelraum 14 'btropfen.

Die im Filter 30 ausgewaschene Druckluft ist bei F.intritt in den Sammelbehälter 16 mehr als 95% ölfrei. Nach der Entölungsphase in dem ölfilter 30 erfolgt eine weitere Trocknungsphase in dem Absorptionsfilter 40, in dessen Filterbett 42 die Preßluft mit speziellen Chemikalien in Berührung und nach dem Absorptionsprinzip auf einen atmosphärischen Taupunkt von - J2"C gebracht wird. Danach wird die Luft durch den nach dem Kapillarprinzip arbeitenden Filter 50 geleitet. ^:" dem Ölausscheider-Filtereinsatz 51 wird der Druckluft in zwei Stufen alle freie Flüssigkeit u· ! Jtt etwa noch vorhandene freie Ölsprühnebel entzogen. In der inneren Filterschicht aus z. B. feinstfaserigem Bohrsilikatglas sammelt sich öl und Wasser zu zusammenhängenden Flüssigkeitsmassen, die dann in den äußeren porösen Kunststoffschaummantel gelangen. Dort setzt sich das öl infolge der sehr großen Porenoberfläche des Mantelmaterials im unteren Ende des Einsatzes ab und fließt in die ruhigere Zone im unteren Ende des Filtergehäuses. Das öl wird von Zeit zu Zeit durch einen automatischen Ablaß ausgeschieden, wobei es in den Druckluftstrom nicht zurückgelangen kann.

Die Filtereinsätze 52 zur Ausscheidung von Kohlenwasserstoffen und Geruchsstoffen sind den obenge-

nannten Filtereinsätzen ahnlich aufgebaut. Sie enthalten eine gleichmäßige Filtermasse, die aus Zellulose, Borsilikat. Mikrofaser und Aktivkohle besteht, und weisen einen sehr hohen Filteriwrkungsgrad gegenüber Kleinstpartikeln sowie eine hohe Absorptionsfähigkeit gegenüber gasförmigen Kohlenwasserstoffen und gegenüber Gerüchen auf. In den Filtereinsätzen 53 /ur Luftsterilisation können virusgroße Partikeln aus der Druckluft entfernt werden. Ihr Wirkungsgrad is' ■/-groß, daß mit ihrer Hilfe die Luft »kuli :>io iiimlti« werden kann, indem alle lebensfähigen Keime entfernt werden. Dieser Vorteil wird insbesondere durch die Verwendung einer Mikrofasermembranc erreicht, die sehr viele Schmut/teilchcn zurückhalten kann. Hei entsprechender Werkstoffwahl ist auch eine Sterilisation durch Dampf möglich. Nach der Entölung und Entkeimung wird die Luft dup ^Ar den oberen Samr_, raum J4 und den Ringkanai tvi in den i.uii-i.uft-Rohrwärmeaustauscher 10 geleitet und in Temperaturaus· tausch c'i'Th Gegenstrom mit der vom Kompressor 81 eintretenden Preßluft gebracht. Die Lufttemperatur wird von +3 C vor Eintritt in den Luft-Luft-Rohrwärmcviuslauscher 10 auf +15'¹C bei Eintritt in das Verbrauchernetz 80 gebracht. Dadurch wird die Temperaturdifferen/. (+15"C) zum atmosphärischen T-wpunkt ( — 32 ι. ) erhöht, so daß auch bei "Mremen Verhäliiüssen der erreichte Taupunkt von -32'C auf dem Weg zum Verbraucher nicht unterschritten wird. Diese Aufbercitungsstufen können jeweils nach gefordertem Aufbereitungsgrad der P^r;"',i'i gesamt und speziell kombiniert zum Einsat/, gelangen. So ist z. B. mittels Beipaßkanälen 90,91,92,93,94,95,96,97 und 98 und Mehrwegeventilen 24, 25, 26, 27, 28, 32, 38, 43 und 54, die über Steuerleitungen 9 durch das Stellwerk 6 eines Reglers 5 geschaltet werden können, eine wahlweise Anpassung an die Betriebsbedingungen möglich (F i g. 2). Dabei kann das Steuerwerk 7 manuell durch Wählschalter 5a oder nach einem bestimmten Programm gesteuert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Aufbereiten von Preßluft mit in einem Gehäuse angeordneten, miteinander kombinierten Einrichtungen zum Kühlen, Trocknen, Filtern und einem Sammelbehälter, bei der der Kühler den Behältermantel umfassend und der Trockner koaxial zum Kühler angeordnet ist, gekennzeichnet

durch in einem auf einem Kühlaggregat (70) angeordneten Gehäuse (1) mit in seinem oberen Teil angeordneten LufteinlaB- und Luftauslaßstutzen (2, 3), von denen der Lufteinlaßstutzen (2) mit einem ringförmigen Sammelkanal (4) und der Luftauslaßstutzen (3) mit einem in dem Gehäuse (1) ausgebildeten Ringkanal (8) verbunden ist.

durch einea Luft-Luft-Rohrwärmeaustauscher (10), der in dem Ringkanal (8) spiralförmig angeordnet ist und der einseitig mit dem Sammelkanal (4) und mit seinem anderen Ende mit einem im unteren Bereich des Gehäuses (1) ausgebildeten und zu einem unteren Sammelraum (14) mit an tiefster Steile vorgesehenem Kondensatabflußstutzen (33) erweiternden Ringkanal (13) verbunden ist,
durch einen ringförmigen Kältemittel-Luft-Wärmeaustauscher (20), der in dem Ringkanal (13)angeorii.iet und mildem Kälteaggregat(70) verbunden ist,

durch einen ölfilter (30), der im Bereich des Ringkanals (13) angeordnet ist '.nd mittig einen Sammelbehälter(16) bildet,
durch einen in dem von dem Ringkanal (8) gebildeten Innenraum und unter Zwischenschaltung von Prallblechen (41) oberhalb des Sammelbehälters (16) angeordneten Absorptionsfilter (40), der von einem Ringkanal (63) umgeben ist, der mit einem oberen Sammelraum (34) und im Bereich des Sammelbehälters (16) mit dem äußeren Ringkanal (8) verbunden ist, wobei der Sammelraum (34) wiederum über Filter (50) mit dem Ausgang des Absorptionsfilters (40) in Verbindung steht und der Sammelbehälter (16) über ringförmige Durchbrechungen (18) mit dem Ölfilter (30) verbunden ist und an seiner tiefsten Stelle einen Kondensatabflußstutzen (19) aufweist, der den Sammelbehälter (16) mit dem Sammelraum (14) verbindet, der wiederum mit dem ölfilter (30) mittels Durchbohrungen (15) verbunden ist,
durch Filter (50), die mit Filtereinsätzen (51,52, 53) zur ölausscheidung, Ausscheidung von Kohlenwasserstoffen und Luftsterilisation versehen sind, und

durch Beipaßkanäle (90 bis 98) zur wahlweisen Steuerung des Preßluftstroms mit eingebauten Ventilen (24 bis 28, 32, 38, 43, 54), die über Steuerleitungen (9) mit dem Stellwerk (6) eines Reglers (5) verbunden sind, dessen Steuerwerk (7) manuell oder automatisch bedienbar ist.