DE2310068A1

DE2310068A1 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen und kuehlen eines gases

Info

Publication number: DE2310068A1
Application number: DE19732310068
Authority: DE
Inventors: Glennwood K Pase; Wilfred S Peuchen
Original assignee: PEUCHEN Inc
Current assignee: PEUCHEN Inc
Priority date: 1972-03-01
Filing date: 1973-02-28
Publication date: 1973-09-13
Also published as: US3750415A; JPS5333777B2; IT977526B; GB1418345A; JPS48100738A; FR2174137A1; FR2174137B1; CA987118A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen und Kühlen eines Gases

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum raschen Abkühlen und Entfeuchten eines heißen, unter Druck stehenden Gases, wie Luft, durch Durchleiten des Gases durch Wärmeaustauscher, die Kühlschlangen enthalten, unter periodischer Entfernung von kondensierter Feuchtigkeit von den Wärmeaustauschern ohne Unterbrechen der kontinuierlichen Funktion des Systems und ohne die Notwendigkeit der Verwendung zusätzlicher Energie von Energiequellen außerhalb der Vorrichtung.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung eines kontinuierlichen Stromes eines gekühlten, getrockneten und unter Druck stehenden Gases, wobei ein heißes, unter Druck stehendes Gas durch ein Paar Wärmeaustauscher mit Kühlschlangen, die mit einem von einem Kühlsystem mit Kompressor und Kondensor zugeführten Kühlmittel gespeist werden, geführt wird. Während Kühlmittel durch den einen Wärmeaustauscher

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ORIGINAL INSPECTED

geführt wird, uir. das Gas zu kühlen und kondensierbare Materialien abzutrennen, wird gleichzeitig von dem zv/eiten Vi arme au st au scher kondensierte Feuchtigkeit entfernt, indem durch dessen Kühlschlangen heißes Kühlmittelgas direkt von dem Kompressor des Kuhlsystems geführt wird. Der Zyklus wird periodisch gewechselt, so daß der erste Wärmeaustauscher in dieser Weise abgetaut wird, während die Schlangen des zweiten Wärmeaustauschers gekühlt und zur Kühlung und Entfeuchtung des heißen, unter Druck stehenden Gases, das dann durch diesen Wärmeaustauscher strömt, verwendet werden. Auf diese Weise wird sowohl ein kontinuierlicher Gasstrom erhalten als auch ein kontinuierlicher Betrieb des Kompressors des Kühlsystems erzielt. Um zu verhindern, daß bei dem Wechsel Feuchtigkeit oder andere kondensierbare Materialien mitgenommen werden, werden Übergangsstadien eingeschaltet, so daß, bevor das unter Druck stehende Gas von einem Wärmeaustauscher zu dem anderen umgeleitet wird, der Zustrom von heißem Kühlmittelgas von dem Kompressor zu dem abzutauenden Wärmeaustauscher unterbrochen und kaltes Kühlmittel von dem Kühlmittelsystem in dessen Kühlschlangen geleitet wird, während gleichzeitig unter Druck stehendes Gas weiterhin über die gekühlten Schlangen des anderen Wärmeaustauschers strömt.

Insbesondere beim Blasformen von Kunststoffen und ähnlichen Verfahren ist es wesentlich, einen kontinuierlichen Strom e^nes unter Druck stehenden trockenen Gases, wie Luft, mit einer Temperatur von etwa -51°C (-6O⁰F) zur Verfügung zu haben, um die Innenflächen der blasgeformten Produkte rasch zu kühlen. Durch ein solches rasches Kühlen bis unter den Fließpunkt des Plastik wird die Entnahme des Gegenstandes aus der Form erleichtert und damit die Produktionskapazxtät der Anlage erhöht, weil die zum Verformen und Aushärten erforderliche Zeit verkürzt wird. Außerdem können bei Verwendung eines gekühlten, unter Druck stehenden Gases, wie Luft,

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Blasformen und Kühlen in nur einer Verfahrensstufe erfolgen, da das Gas beide Funktionen erfüllt.

Es sind schon verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung eines Stromes eines gekühlten, trockenen, unter Druck stehenden Gases, das beispielsweise in der oben beschriebenen Weise beim Blasformen verwendet werden kann, bekannt. In diesen bekannten Systemen werden häufig mit Kühlmittel gespeiste Wärmeaustauscher verwendet, um das Gas zu kühlen und zu entfeuchten. Bei allen diesen Systemen tritt daher das Problem der periodischen Entfernung der kondensierten Feuchtigkeit von den Wärmeaustauschern auf.

Aus der US-PS 2 867 988 ist es bekannt, von Zeit zu Zeit zum Abtauen der Wärmeaustauscherschlangen von außen elektrische Energie an Heizanlagen zu führen. Das bringt aber die zusätzlichen Kosten für die erforderliche Energie und die Erstellung und Wartung der elektrischen Heizanlage selbst mit sich. Bei anderen Systemen ist es erforderlich, das Kühlen und Trocknen periodisch zu unterbrechen, damit die Wärmeaustauscherschlangen abgetaut werden können, oder die Kühlmittelkompressoren häufig ein- und abzuschalten, wodurch ihre Lebensdauer verkürzt und die Wartungskosten erhöht werden. Alle diese Verfahren haben also den Nachteil verhältnismäßig hoher Produktionskosten, weil sie die Produktion verlangsamen und zusätzliche Aufwendungen für Erstellung und Wartung der Anlage erfordern.

Aufgabe der Erfindung ist daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines gekühlten, trockenen, unter Druck stehenden Gases.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Trocknungs- und Kühlvorrichtung für Luft, die kontinuierlich arbeitet und die Entfernung kondensierbarer Materialien von der Vorrichtung ohne die Notwendigkeit der Zufuhr von Wärme-

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energie von außen oder der Unterbrechung des kontinuierlichen Kühlens und Trocknens des durch das System strömenden Gases ermöglicht.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Kühlen und Trocknen eines unter Druck stehenden Gases, bei denen das Gas durch Wärmeaustauschervorrichtungen, in denen zur Entfernung von kondensierten Materialien von den Wärmeaustauscherschlangen heißes Kühlmittelgas von den gleichen Kühlmittelkompressoren, die zur Erzeugung des kalten Kühlmittels für die Wärmeaustauscher verwendet v/erden, verwendet wird, geführt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen und Trocknen eines unter Druck stehenden Gases, bei denen eine kontinuierliche Strömung des Gases dadurch erzielt wird, daß zum Kühlen und zum Entfernen von Wasserdampf und anderen kondensierbaren Materialien von dem Gas parallel geschaltete Wärmeaustauscher, die alternierend durch kaltes Kühlmittel gekühlt und durch heißes Kühlmittelgas von Kondensaten befreit werden, verwendet werden, wobei das kalte Kühlmittel und das heiße Kühlmittelgas von dem kontinuierlich betriebenen Kühlmittelkompressor geliefert werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen und Trocknen eines unter Druck stehenden Gases, in denen ein kontinuierliches Umschaltsystem, das das Kühlen und Trocknen des verdichteten Gases und die Entfernung von kondensierbaren Materialien ermöglicht, ohne daß kondensierbare Materialien in das gekühlte, trockene, unter Druck stehende Gas gelangen, verwendet wird.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung,

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durch die die obigen Aufgaben gelöst werden, sollen im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben werden.

Figuren 1, 2 und 3 veranschaulichen schematisch eine Durchführungsform des Kreislaufverfahrens gemäß der Erfindung .

Figur 4 veranschaulicht halbschematisch eine vollständige Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Kühlen und Trocknen von unter Druck stehender Luft mit Wärmeaustauscher- und Kühlmittelsystem.

Zur Erläuterung des vierstufigen Verfahrens gemäß der Erfindung wird zunächst auf die Figuren 1, 2 und 3 Bezug genommen. Ein unter Druck stehendes Gas von hoher Temperatur wird dem System von dem außen angeordneten Kompressor 51 zugeführt. In der ersten, durch Figur 1 veranschaulichten Stufe wird dieses Gas durch den Wärmeaustauscher A geführt, und in diesem Wärmeaustauscher werden Wasser und andere kondensierbare Materialien mittels (nicht gezeigten) Kühlschlangen, die von dem Kompressor 52 und dem Kondensor 54 mit Kühlmittel gespeist werden, auskondensiert. Heißes verdichtetes Kühlmittelgas vom Kompressor 52, das nicht dem Kondensor 54 zugeführt wird, wird gleichzeitig in die (nicht gezeigten) Schlangen des Wärmeaustauscher B geführt, um Eis und andere Kondensate, die während der Verwendung dieses Wärmeaustauschers zum Kühlen des unter Druck stehenden Gases hoher Temperatur auf diesem abgeschieden wurden, zu schmelzen. Heißes und kaltes Kühlmittel werden von den Kühlschlangen der Wärmeaustauscher A bzw. B durch nicht-gezeigte Leitungen zu dem Kompressor 52 zurückgeführt. Nachdem das unter Druck stehende Gas in dem Wärmeaustauscher A in der ersten Stufe

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des Verfahrens gekühlt und von kondensierbaren Materialien be freit ist, tritt es aus diesem Wärmeaustauscher aus und wird in den Wärmeaustauscher C, der mittels Kühlmittel vom Kompressor 53 und Kondensor 55 bei sehr niedriger Temperatur, d.h. unter -18^eC (O⁰F), gehaltene Kühlschlangen enthält, geführt. Das trockene, unter Druck stehende Gas, das auf eine Temperatur von -51°C gekühlt ist, tritt kontinuierlich aus dem Wärmeaustauscher C aus. Kühlmittel aus den Kühlschlangen in dem Wärmeaustauscher C wird über eine nicht gezeigte Leitung zu dem Kompressor 53 zurückgeführt. Während dieser ersten Stufe des Verfahrens strömt das unter Druck stehende Gas nicht durch den Wärmeaustauscher B, der durch heißes Kühlmittelgas vom Kompressor 52 abgetaut wird.

In der zweiten Stufe des Verfahrens, die durch Figur 2 veranschaulicht wird, strömt das unter Druck stehende Gas weiter hin durch die Wärmeaustauscher A und C. Die Strömung von heißem Kühlmittelgas von dem Kompressor 52 in die Kühlschlangen des Wärmeaustauschers B wird jedoch unterbrochen, und statt dessen wird kaltes Kühlmittel vom Kondensor 54 in die Schlangen von B geführt, um die Mitnahme von Feuchtigkeit, nachdem in der dritten Stufe des Verfahrens der Strom des unter Druck stehenden Gases von dem Wärmeaustauscher A abgelenkt ist, zu verhindern.

Während der dritten Stufe des Verfahrens sind die Funktionen der Wärmeaustauscher A und B gegenüber denjenigen in der ersten Stufe genau umgekehrt. Wie in Figur 3 gezeigt, wird heißes, unter Druck stehendes Gas vom Kompressor 51 in den Wärmeaus tauscher B geführt und dort durch Kühlschlangen, die durch vom Kondensor 54 zugeführtes Kühlmittel gekühlt werden, gekühlt und von kondensierbaren Materialien befreit. Gleichzeitig wird der Strom des unter Druck stehenden Gases durch den Wärmeaustauscher A unterbrochen, und dieser Wärmeaustauscher wird mittels

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heißein Kühlmittelgas von dem Kompressor 54 von ausgefrorenen kondensierbaren Materialien befreit. Das von dem Wärmeaustauscher B austretende gekühlte, unter Druck stehende Gas wird durch den bei einer Temperatur unter -18⁰C (sub-zero) gehaltenen Wärmeaustauscher C geführt und tritt weiterhin kontinuierlich mit einer Temperatur von -51°C (-6O⁰F) aus diesem aus.

Die vierte und letzte Stufe des Verfahrens ist in den Figuren 1, 2 und 3 nicht veranschaulicht. Sie besteht wie in Stufe 2 aus einem überleitenden Vorkühlen, bevor wieder mit der Stufe 1 des Verfahrens begonnen wird. In der Stufe 4 des Verfahrens wird das unter Druck stehende Gas weiterhin wie in Stufe 3 durch die Wärmeaustauscher B und C geführt. Das Abtauen des Wärmeaustauschers A wird jedoch unterbrochen, indem der Zustrom von heißem Kühlmittelgas vom Kompressor 52 unterbrochen/Statt dessen wird der Wärmeaustauscher A vorgekühlt, indem man Kühlmittel vom Kondensor 54 in die Kühlmittelschlangen von A führt. In dieser S*tufe des Verfahrens wird das Kühlen des unter Druck stehenden Gases in dem Wärmeaustauscher B fortgesetzt, indem man Kühlmittel vom Kondensor 54 auch in die Kühlmittelschlangen dieses Wärmeaustauschers führt. .

In Figur 4, die eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht, sind bei 1 und IA zwei zylindrische, parallel geschaltete Wärmeaustauscher mit Kühlschlangen 36 bzw. 37 zur Aufnahme von kaltem Kühlmittel gezeigt. Ein weiterer, aus sechs parallelen, horizontalen, miteinander verbundenen Zylindern bestehender Wärmeaustauscher ist bei 3 gezeigt· In jedem Zylinder befinden sich Kühlmittelschlangen 38, die miteinander in Verbindung stehen und kaltes Kühlmittel vom Kondensor 7 enthalten. Der Kompressor 4 liefert heißes, unter Druck stehendes Gas über die Leitung 25 an den Kondensor 6,

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Ein geeignetes flüssiges Kühlmittel wird durch die öffnung 44 den Schlangen 41 des Kondensors 6 zugeführt und tritt durch 43 daraus aus. Dieses flüssige Kühlmittel wird von einer nichtgezeigten Quelle umlaufen gelassen. Das kalte flüssige Kühlmittel wird vom Kondensor 6 durch die Leitung 27 zu den Solenoid-Venti- len 10 und 12, die die Strömung von kaltem flüssigem Kühlmittel durch die thermostatischen Entspannungsventile 16 bzw. 17 steuern, geführt. Alternativ kann durch Leitung 26 direkt vom Kompressor 4 heißes verdichtetes Kühlmittelgas zu den Solenoid-Ventilen 11 und 13 strömen. Kaltes Kühlmittel wird, nachdem es durch die Kühlmittelschlangen 36 und 37 geführt ist, über Leitung 28 vom oberen Ende der Wärmeaustauscher 1 bzw. IA abgezogen und zum Kompressor 4 zurückgeführt. Vom Kompressor 5 wird heißes verdichtetes Kühlmittelgas über Leitung 29 zum Kondensor 7 geführt und dort mittels eines geeigneten, durch die öffnung 46 in die Kühlrohre 42 und durch 45 aus diesen ausströmenden Kühlmittel, das von dort durch einen geeigneten, nicht-gezeigten, Umpump- und Kühlmechanismus rückgeführt und gekühlt wird, zu kaltem flüssigem Kühlmittel kondensiert. Das kalte flüssige Kühlmittel strömt vom Kondensor 7 durch die Leitung 31 zu dem Solenoid-Steuerventil 14 und dem thermostatischen Entspannungsventil 18, tritt in den Wärmeaustauscher 3 ein und wird durch die Wärmeaustauscherschlangen 38 geführt. Das kalte Kühlmittel wird schließlich als Gas durch Leitung 32 zu dem Kompressor 5 zurückgeführt. Durch Leitung 30 kann direkt heißes verdichtetes Kühlmittelgas zu dem Solenoid-Ventil 15 und dann in das Viärmeaustauscherrohr 38 und von dort über Leitung 32 zurück zu dem Kompressor 5 strömen.

Bei 19 ist ein Ventil vorgesehen, durch das heiße, unter Druck stehende Luft, die abgekühlt und getrocknet werden soll, in das System eintreten kann. Gewünschtenfalls kann ein Vorkühl-

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zylinder 2 mit Kühlschlangen 40 vorgesehen sein. Vom oberen Ende des Vorkühlers 2 führt eine Leitung fort, die sich in die zum Boden der Wärmeaustauscher 1 bzw. IA führende«.Leitungen 2O und 21 verzweigt. Weitere Leitungen mit den Solenoid-Ventilen 8 bzw. 9 führen von den oberen Enden der Wärmeaustauscher 1 bzw. IA fort. Die von den Wärmeaustauschern 1 und IA seitlich von deren oberen Enden fortführenden Leitungen münden in die Leitung 22, die zum Boden des Vorkühlers zurückführt und dort in die Kühlschlange 40 übergeht. Die Leitung 23 ist mit dem Austrittsende der Kühlschlange 40 verbunden und führt gekühlte Luft zu dem horizontalen Wärmeaustauscher 3. Durch Leitung tritt die gekühlte, trockene, unter Druck stehende Luft aus dem Wärmeaustauscher 3 aus und strömt zu dem Austrittsventil 39. Ablaufrohre mit Ventilen sind bei 33 für den Wärmeaustauscher 1, bei 34 für den Wärmeaustauscher IA und bei 35 für den Wärmeaustauscher 3 gezeigt.

Beim Betrieb der Vorrichtung wird unter Druck stehende Luft von hoher Temperatur von einer nicht-gezeigten Quelle durch das Ventil 19 gewünschtenfalls zunächst in den Vorkühler 2 geleitet und dort durch kalte Luft aus dem Wärmeaustauscher 1 oder IA, je nachdem, welches der Solenoid-Ventile 8 oder 9 offen bzw. geschlossen ist, gekühlt, indem man sie durch die Schlange umlaufen läßt. Die vorgekühlte verdichtete Luft tritt dann vom oberen Ende des Vorkühlers aus und strömt abwechselnd entweder durch Leitung 20 in den Wärmeaustauscher 1 oder durch Leitung 21 in die Wärmeaustauscher IA, je nachdem, welches der Solenoid-Ventile 8 bzw. 9 geöffnet oder geschlossen ist. Jedoch wird eine kontinuierliche Strömung von gekühlter Luft entweder vom Wärmeaustauscher 1 oder vom Wärmeaustauscher IA durch Leitung 22 aufrecht erhalten, und dieser Luftstrom wird gewünschtenfalls verwendet, um eintretende verdichtete Frischluft von hoher Temperatur im Vorkühler 40 vorzukühlen.

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und dann durch Leitung 23 dem Wärmeaustauscher 3 zugeführt. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Vor- kühler 40 fortgelassen und die gekühlte Luft aus den Wärme austauschern 1 und IA wird direkt dem Wärmeaustauscher 3 zugeführt.

Nach dem abschließenden Kühlen in dem Wärmeaustauscher 3 durch kaltes Kühlmittel, das durch die Schlangen 38 strömt, tritt die unter Druck stehende, auf unter -18⁰C (sub-zero) gekühlte Luft durch Leitung 24 und Ventil 39 aus.

Kaltes Kühlmittel wird den Wärmeaustauschern 1 und IA vom Kompressor 4 und Kondensor 6 über die Leitungen 25 und 27 zugeführt. Je nachdem, ob das Solenoid-Ventil 10 geöffnet oder geschlossen ist, strömt kaltes flüssiges Kühlmittel durch das Entspannungsventil 16 zu den Wärmeaustauscherschlangen 36 im Wärmeaustauscher 1 oder, alternativ, bei geschlossenem Solenoid-Ventil 10 und geöffnetem Solenoid-Ventil 12 durch das Entspannungsventil 17 zu der Schlange 37 im Wärmeaustauscher IA. Kaltes Kühlmittelgas tritt aus den Kühlschlangen der Wärmeaustauscher 1 bzw. IA aus und wird durch die gemeinsame Leitung 28 zum Kompressor 4 zurückgeführt. Die Kühlmittel schlangen 36 und 37 in den Wärmeaustauschern 1 und IA, durch die kaltes Kühlmittel strömt, bewirken das primäre Abkühlen der heißen Luft, die durch den Wärmeaustauscher geführt wird, sowie die Abtrennung kondensierbarer Materialien, wie Wasserdampf, von der Luft. Die kondensierbaren Materialien werden anschließend ohne Unterbrechung der Strömung der Luft durch das System von den Wärmeaustauschern entfernt, indem heißes Kühlmittelgas direkt vom Kompressor 4 durch Leitung 26 in das betreffende Paar Kühlschlangen 36 oder 37 geführt wird. Die Steuerung des heißen Kühlmittelgases derart, daß die Schlangen abgetaut werden, erfolgt über die Solenoid-Ventile

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Während der ersten Stufe des Verfahrens, in der kaltes flüssiges Kühlmittel durch Leitung 27 zu dem Entspannungsventil 16 und dann in die Schlange 36 des Wärmeaustauschers 1 geführt wird, ist das Solenoid-Ventil 10 geöffnet und das Solenoid-Ventil 11 geschlossen. Gleichzeitig ist das vom Wärmeaustauscher IA fortführende Solenoid-Ventil 12 geschlossen, das Solenoid-Ventil 13, das die Strömung von heißem Kühlmittelgas durch die Leitung 26 steuert, jedoch offen, so daß heißes Kühlmittelgas durch die Kühlschlangen 37 in den Wärmeaustauscher IA strömen kann. Kondensierbare Materialien, wie Wasser, werden über die Ventile 33 und 34 am Boden der betreffenden Wärmeaustauscher entfernt.

In der zweiten Stufe des Verfahrens sind sowohl das Solenoid-Ventil 12, das zu dem Wärmeaustauscher IA führt, als auch das Solenoid-Ventil 10, das zu dem Wärmeaustauscher 1 führt, geöffnet, während beide Solenoide 11 und 13 geschlossen sind, so daß heißes Kühlmittelgas weder durch den Wärmeaustauscher noch durch den Wärmeaustauscher IA strömen kann und beide KQhlmittelschlangen 36 und 37 gleichzeitig durch kaltes Kühlmittel vom Kondensor 6, das durch die Entspannungsventile 16 und 17 strömt, gekühlt werden können.

Nachdem die Kühlschlangen 37 des Wärmeaustauschers IA ausreichend gekühlt sind, um eine Mitnahme von Feuchtigkeit zu verhindern, wird das Solenoid-Ventil 8 geschlossen und das Solenoid-Ventil 9 geöffnet, so daß verdichtete Luft vom Vorkühler 2 durch Leitung 21 in den Wärmeaustauscher IA geführt werden kann. Gleichzeitig wird das Solenoid-Ventil 10 geschlossen, so daß kaltes Kühlmittel nicht durch die Kühlschlangen des Wärmeaustauschers 1 strömen kann. Das Solenoid-Ventil 13 bleibt geschlossen, während 11 geöffnet ist, so daß heißes Kühlmittelgas vom Kompressor 4 die Schlangen 36 des Wärmeaustauschers 1 in der gleichen Weise

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wie der Wärmeaustauscher IA zuvor von Kondensaten, die von der heißen verdichteten Luft abgetrennt worden waren, abtaut.

Nach Beendigung der dritten Stufe des Verfahrens, in der heiße verdichtete Luft im Wärmeaustauscher IA gekühlt und getrocknet wird, während der Wärmeaustauscher IB abgetaut wird, wird der Strom von heißem Kühlmittelgas in die Schlangen des Wärmeaustauschers 1 durch Schließen des Solenoid-Ventils 11 unterbrochen. Gleichzeitig wird das Solenoid-Ventil 10 geöffnet, so daß kaltes Kühlmittel vom Kondensor 6 durch das Entspannungsventil in die Schlangen 36 des Wärmeaustauschers 1 strömen kann. Die Strömung von Luft durch den gekühlten Wärmeaustauscher IA wird während dieses Vorkühlens des Wärmeaustauschers 1 fortgesetzt. Dadurch wird der Wärmeaustauscher 1 für die Rückkehr zur ersten Stufe des Verfahrens, in der er die verdichtete heiße Luft kühlt und entfeuchtet, während der Wärmeaustauscher IA durch heißes Kühlmittelgas vom Kompressor 4 abgetaut wird, vorbereitet.

Die gekühlte getrocknete Luft, die abwechselnd von den beiden Wärmeaustauschern 1 und IA abströmt, strömt kontinuierlich durch Leitung 22 entweder zum Vorkühler 2 oder direkt zum Wärmeaustauscher 3, in dem das abschließende Abkühlen auf -51°C (-6O⁰F) erfolgt.

Im Wärmeaustauscher 3 erfolgt das Kühlen mittels der miteinander in Verbindung stehenden Kühlschlangen 38, durch die kaltes Kühlmittel vom Kondensor 7 strömt. Obwohl es nicht oft erforderlich ist, kondensierbare Materialien, wie Wasserdampf, vom Wärmeaustauscher 3 abzutrennen, weil diese Materialien zuvor in den Wärmeaustauschern 1 und IA von der Luft abgetrennt wurden, wird zu gegebener Zeit das Solenoid-Ventil 14 geschlossen und das Solenoid-Ventil 15 geöffnet, so daß

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statt des kalten Kühlmittels vom Kondensor heißes Kühlmittelgas vom Kompressor 5 in die Schlangen 38 geführt wird, um sie abzutauen.

Natürlich kann eine Vorrichtung gemäß der Erfindung mehrere hintereinander geschaltete Paare von Wärmeaustauschern mit Kühl- und Abtaumitteln, wie beschrieben, enthalten. Beispielsweise kann statt des einzelnen Wärmeaustauschers 3 ein zweites Paar Wärmeaustauscher wie das Paar 1 und IA mit Kühl- und Abtaumitteln verwendet werden.

Die Aktivierung der verschiedenen zur Steuerung der Strömung von Gasen und Flüssigkeiten verwendeten Solenoid-Ventile erfolgt durch übliche Schaltungen und Relais, die nicht gezeigt sind. Diese Schaltungen können beispielsweise derart sein, daß die Steuerung der Solenoide weitgehend manuell oder weitgehend automatisch unter Ansprechen auf Zeitgebersignale für den Wechsel der Verfahrensstufen erfolgt.

Die in Figur 4 bei 16, 17 und 18 gezeigten Entspannungsventile bemessen die Menge an flüssigem Kühlmittel, das in die betreffenden Wärmeaustauscher eintritt, so, daß das Kühlmittelgas bei der vorbestimmten Temperatur und dem vorbestimmten Druck gehalten wird. Diese Ventile werden in üblicher Weise über nicht-gezeigteFühlmittel, die Temperatur und Druck des Kühlmittelgases, nachdem es Wärme von dem gekühlten Gas absorbiert hat, messen, aktiviert.

Die einzelnen Teile des Kühlmittelsystems, einschließlich Kompressoren, Kondensoren, Entspannungsventilen und Kühlmittel, sind die herkömmlicherweise verwendeten.

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Claims

J* Patentansprüche

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Kühlen und Trocknen eines unter Druck stehenden heißen Gases gekennzeichnet durch eine Kombination aus einem ersten und einem zweiten Wärmeaustauscher zum Kühlen des Gases und Auskondensieren von darin enthaltener Feuchtigkeit; mit den Wärmeaustauschern verbundenen Kühleinrichtungen zur getrennten Zuführung von heißem Kühlmittelgas und kaltem Kühlmittel zu dem ersten bzw. zweiten Wärmeaustauscher und Aufnahme von kaltem Kühlmittelgas aus den Wärmeaustauschern in einem Kreislaufsystem; wobei erster und zweiter Wärmeaustauscher parallel geschaltet sind und jeder Mittel aufweist, um alternierend einen Strom des unter Druck stehenden Gases im Wärmeaustausch mit dem kalten Kühlmittel durchzulassen und zu steuern; und Mitteln zum Steuern und Umlaufenlassen von hei Bein und kaltem Kühlmittel aus dem Kühlmittel system zu den Wärmeaustauschern und zurück zum Kühlmittelsystem.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das Kühlmittelsystem einen Kondensor und einen damit zusammenwirkenden Kompressor aufweist, so daß ein Strom von heißem verdichtetem Ktihlmittelgas zum Kondensor und abwechselnd zum ersten und zweiten Wärmeaustauscher geführt wird; wobei der Kondensor weiterhin so ausgebildet ist, daß er das heiße verdichtete Kühlmittel von dem Kompressor aufzunehmen und zu einem flüssigen Kühlmittel zu kondensieren und kühlen vermag, und Mittel aufweist, um das flüssige Kühlmittel zu steuern und sowohl dem ersten als auch dem zweiten Wärmeaustauscher zuzuführen.

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³⁰⁰¹⁷³

3. Vorrichtung zum kontinuierlichen Kühlen und Trocknen eines v*_*.lichteten Gases« gekennzeichnet durch eine Kombination aus einem ersten und einem zweiten Wärmeaustauscher zum Kühlen des verdichteten Gases und Auskondensieren von darin enthaltener Feuchtigkeit; einen dritten Wärmeaustauscher zur weiteren Kühlung des im ersten und zweiten Wärmeaustauscher gekühlten und getrockneten Gases und Auskondensiaren weiterer Feuchtigkeit; ein erstes und ein zweites Kühlmittelsystem, die mit dem ersten und zweiten Wärmeaustauscher bzw. dem dritten Wärmeaustauscher verbunden und so ausgebildet sind, daß sie in einem Kreislaufsystem diesen Wärmeaustauschern getrennte Ströme von heißem verdichtetem Kühlmittelgas und kaltem Kühlmittel zuführen und rückgeführtes kaltes Kühlmittelgas von diesen Wärmeaustauschern aufnehmen können; wobei erster und zweiter Wärmeaustauscher parallel geschaltet sind und jeder Mittel zum Steuern und Umlaufenlassen alternierender Ströme von heißem Kühlmittelgas und kaltem Kühlmittel von dem ersten Kühlmittelsystem durch diesen Wärmeaustauscher und Rückführen des Gases zu dem Kühlmittelsystem aufweist; der dritte Wärmeaustauscher ebenfalls Mittel zum Steuern und Umlaufenlassen alternierender Ströme von heißem Kühlmittelgas und kaltem Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelsystem durch diesen Wärmeaustauscher und Rückführen des Kühlmittelgases zu dem Kühlmittel system aufweist; erster und zweiter Wärmeaustauscher weiterhin Mittel zum alternierenden Umlaufenlassen und Steuern eines eigenen Stromes von verdichtetem Gas hoher Temperatur im Wärmeaustausch mit dem kalten Kühlmittel durch diesen Wärmeaustauscher und von dort zu dem dritten Wärmeaustauscher, wo weitere Umlauf- und Steuermittel zum Führen dieses Gases durch diesen Wärmeaustauscher im Wärmeaustausch mit dem ihm zugeführten kalten Kühlmittel vorgesehen sind, aufweisen.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen vorgeschalteten Wärmeaustauscher, der mit dem ersten und dem zweiten Wärmeaustauscher verbundene Mittel zum Umlaufenlassen des Stromes von gekühltem, unter hohem Druck stehenden Gas von dem ersten und dem zweiten Wärmeaustauscher durch diesen vorgeschalteten Wärmeaustauscher und von dort zu dem dritten Wärmeaustauscher aufweist; wobei dieser vorgeschaltete Wärmeaustauscher weiterhin Mittel aufweist, um den in die Vorrichtung eintretenden Strom von verdichtetem Gas hoher Temperatur im Wärmeaustausch mit dem gekühlten Gas und dann zu dem ersten und zweiten Wärmeaustauscher zu führen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet* daß das Kühlmittelsystem eine Kombination von Kondensor und Kompressor aufweist, so daß ein Strom von heißem verdichtetem Kühlmittelgas zu dem Kondensor und alternierend zu dem ersten oder zweiten Wärmeaustauscher geführt wird? wobei der Kondensor weiterhin so ausgebildet ist, daß er das heiße verdichtete Kühlmittel von dem Kompressor aufzunehmen und zu einem flüssigen Kühlmittel zu kondensieren und kühlen vermag; sowie durch mit dem Kondensor verbundene Mittel zum Steuern und Umlaufenlassen des flüssigen Kühlmittels zu dem ersten und dem zweiten Wärmeaustauscher.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße verdichtete Gas Luft ist, die mit einer Temperatur unter -18°C (O⁰F) aus der Vorrichtung austritt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft auf -51°C (-60⁰F) gekühlt wird.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einer Vorrichtung zum Blasformen von Plastik-Gegenständen so zugeordnet ist, daß sie ihr kalte, verdichtete Luft zuführt.

9. Vierstufiges kontinuierliches Verfahren zum Kühlen von unter hohem Druck stehendem heißen Gas, dadurch gekennzeichnet, daß man

1) das unter hohem Druck stehende Gas in einen von zwei parallel geschalteten Wärmeaustauschern einführt und durch diesen im Wärmeaustausch mit Kühlschlangen, die von einer Kuhlmittelquelle mit einem Kompressor und einem Kondensor mit kaltem Kühlmittel gespeist werden, führt, während man gleichzeitig heißes Kühlmittel von dem Kompressor durch die Kühlschlangen des zweiten dieser Wärmeaustauscher führt, um zuvor aus dem Gas auskondensierte Materialien abzutauen;

2) die Strömung des heißen Kühlmittelgases von dem Kompressor durch die Kühlschlangen des zweiten Wärmeaustauschers unterbricht und statt dessen kaltes Kühlmittel von dem Kondensor in sie einleitet, während man weiterhin kaltes Kühlmittel durch die Schlangen des ersten dieser Wärmeaustauscher im Wärmeaustausch mit dem in diesen eingeführten, unter hohem Druck stehenden Gas führt;

3) die Strömung des unter hohem Druck stehenden Gases in den ersten Wärmeaustauscher unterbricht und dieses Gas statt dessen in den zweiten Wärmeaustauscher leitet und dort im Wärmeaustausch mit den Kühlschlangen, die kaltes Kühlmittel aus dem Kühlmittelsystem enthalten, führt, während man gleichzeitig den Zustrom von kaltem Kühlmittel zu den Kühlschlangen des ersten Wärmeaustauschers unterbricht und statt dessen heißes Kühlmittelgas von dem Kompressor

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durch die Schlangen führt, um zuvor aus dem unter hohem Druck stehenden Gas auskondensierte Materialien abzutauen; und

4) den Zustrom von heißem Kühlmittelgas von dem Kompressor in die Kühlschlangen des ersten Wärmeaustauschers unterbricht und statt dessen kaltes Kühlmittel von der Kühlmittelquelle durch die Schlangen führt, während man weiterhin kaltes Kühlmittel durch die Schlangen des zweiten Wärmeaustauschers im Wärmeaustausch mit dem unter hohem Druck stehenden Gas führt;

wobei man das unter hohem Druck stehende Gas während jeder der vier Stufen des Verfahrens getrennt aus den beiden Wärmeaustauschern austreten läßt und sie dann kontinuierlich zusammen abführt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das unter hohem Druck stehende und in gemeinsamem kontinuierlichem Strom von den Wärmeaustauschern abgeführte Gas durch einen dritten Wärmeaustauscher, der mit kaltem Kühlmittel von einer Kühlmittelquelle gespeist wird, führt und weiterhin auf eine Temperatur unter -18⁰C (sub-zero) kühlt.

Ll. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Kühlmittelgas in einem vorgeschalteten Wärmeaustauscher im Wärmeaustausch mit dem kontinuierlich von den erwähnten Wärmeaustauschern fortgeführten Gas, das dann dem dritten Wärmeaustauscher zugeführt wird, vorkühlt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das unter hohem Druck stehende Gas Luft ist, die aus dem dritten Wärmeaustauscher bei etwa -51⁰C (-60⁰F) austritt.

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