DE2437195B2 - Vorrichtung zum Trocknen eines komprimierten Gases - Google Patents
Vorrichtung zum Trocknen eines komprimierten GasesInfo
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/26—Drying gases or vapours
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen eines komprimierten Gases mit einem ersten
Durchlaß zum Einlassen des komprimierten Gases, einem ersten Wärmeaustauscher mit einem Gehäuse,
einem ersten rohrförmigen Gebilde und einem zweiten rohrförmigen Gebilde zur Kühlung des komprimierten
Gases, wobei das erste rohrförmige Gebilde innerhalb des Gehäuses so angeordnet ist, daß ein erster Gasweg
zwischen der Wand des Gehäuses und dem ersten rohrförmigen Gebilde entsteht und das zweite rohrförmige
Gebilde innerhalb des ersten rohrförmigen Gebildes so angeordnet ist, daß ein zweiter Gasweg
zwischen dem ersten und dem zweiten rohrförmigen Gebilde entsteht und das Gehäuse eine Kammer zur
Aufnahme der aus dem abgekühlten Gas abgeschiedenen Feuchtigkeit bildet und der erste Gasweg mit dem
ersten Durchlaß verbunden ist, mit einem zweiten Wärmeaustauscher zum Erwärmen des aus der
Kammer des ersten Wärmeaustauschers kommenden Gases, einem zweiten Durchlaß zum Ablassen des im
zweiten Wärmeaustauscher erwärmten Gases, einem Rohr mit einem zylindrischen Innenraum, zur Umwandlung
des aus der Kammer des ersten Wärmeaustauschers gelieferten Gases durch spiralförmige Durchströmung
des zylindrischen Innenraums in ein Gas von hoher Temperatur und ein Gas von niedriger Temperatur,
und mit einer Verbindung zum Einführen des Gases von niedriger Temperatur als Kühlmittel in den zweiten
Gasweg.
Anwendungszweck der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernung von Feuchtigkeit aus einem
komprimierten Gas durch Kühlung ist die Herstellung eines getrockneten, komprimierten Gases zur Verwendung
auf verschiedenen Gebieten, einschließlich dem der Beschichtung, in der chemischen, mechanischen,
Lebensmittel- und Textilindustrie sowie auch bei verschiedenen Versuchen.
Bekanntlicherweise entsteht bei spiralförmiger Strömung eines Gases ein Gas von hoher Temperatur an der
Außenseite der spiralförmigen Strömung, während in der Mitte der Strömung ein Gas von niedriger
Temperatur entsteht. Vorrichtungen, bei denen ein Teil des zu trocknenden komprimierten Gases nach dem
angegebenen Prinzip in ein Gas bei hoher Temperatur und in ein Gas bei niedriger Temperatur umgewandelt
wird, so daß das komprimierte Gas durch Abkühlung durch das Gas bei niedriger Temperatur getrocknet und
danach durch das Gas bei hoher Temperatur auf die Lufttemperatur oder eine in ihrer Nähe liegende
Temperatur erwärmt wird, sind bekannt.
Diese Vorrichtungen erfordern jedoch nicht nur zwei Wärmeaustauscher und zwei Behälterräuine, d.h. den
einen für Wasser und den anderen für den spiralförmigen Gasstrom, sondern auch einen komplexen Aufbau
zur Verbindung der Wärmeaustauscher und der Behälterräume. Entsprechenderweise wird im allgemeinen
eine Anordnung verwendet, bei der beide Wärmeaustauscher voneinander getrennt sind, wodurch
es nicht möglich ist, eine kompakte Vorrichtung zu erstellen. Ferner, da als Bestandteil des Wärmeaustauschers
zum Erwärmen des komprimierten Gases ein zylinderförmiges Teil für den spiralförmigen Gasstrom
verwendet wird, kann die Anordnung der Verbindungsleitungen der getrennten Wärmeaustauscher nur dadurch
vereinfacht werden, indem ein Wärmeaustauscher oberhalb des anderen angeordnet wird, mit dem
Ergebnis, daß der Einlaß zur Einführung vies komprimierlen
Gases in die Vorrichtung und der Auslaß zum Ablassen des komprimierten Gases aus der Vorrichtung
mit ihren Achsen nicht auf einer gemeinsamen Achse liegend, z. B. im Abstand parallel zueinander verlaufend,
angeordnet sind. Folglich ist es umständlich, die herkömmlichen Vorrichtungen in ein aus festliegenden,
starren Rohren bestehendes Leitungssystem einzusetzen.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, eine Vorrichtung der beschriebenen Art vorzusehen, welche
im Aufbau zweckmäßig und insgesamt kompakt ist, und bei der der Einlaß zur Einführung des komprimierten
Gases und der Auslaß zum Ablassen des Gases miteinander koaxial angeordnet sind, damit die Vorrichtung
in bequemer Weise in ein Rohrleitungssystem eingefügt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rohr im zweiten rohrförmigen Gebilde derart
angeordnet ist, daß ein dritter Gasweg, der mit dem zweiten Durchlaß in Verbindung steht, zwischen dem
Rohr und dem zweiten rohrförmigen Gebilde entsteht, daß der zweite Wärmeaustauscher durch den das zu
erwärmende Gas führenden dritten Gasweg, dem Rohr und dem das Gas hoher Temperatur enthaltenden
zylindrischen Innenraum gebildet wird, und daß die Einlaßöffnung des ersten Durchlasses mit der Ablaßöffnung
des zweiten Durchlasses koaxial verläuft.
Zwecks Beschreibung weiterer Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.
Ein mit der Erfindung erzielbarer Vorteil ist es, daß eine einfache Trockenvorrichtung vorgesehen werden
kann, die aus Teilen besteht, die leicht herzustellen und zusammenzusetzen sind.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu erstellen, die kompakt ist, aber dennoch
ein großes Trocken vermögen aufweist.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, eine Vorrichtung vorzusehen, welche die visuelle Beobachtung
des Trockenvorgangs gestattet.
Die erfindungsgemäße Apparatur zum Trocknen eines komprimierten Gases besteht aus einem Zylinder,
der durch das komprimierte Gas spiralförmig durchströmt wird, wodurch das Gas in ein Gas von hoher
Temperatur und ein Gas von niedriger Temperatur umgewandelt wird, einem ersten Wärmeaustauscher zur
Abkühlung des komprimierten Gases mit dem Gas von niedriger Temperatur und einem zweiten Wärmeaustauscher
zum Erwärmen dea komprimierten Gases, welches im ersten Wärmeaustauscher abgekühlt wird.
Erfindungsgemäß ist der zweite Wärmeaustauscher im Innenraum des ersten Wärmeaustauschers angeordnet,
und zwar innerhalb des Raumes, welcher nach dem Stand der Technik nicht ausgenutzt wird oder welcher
lediglich als eine Durchführung für das zugeführte komprimierte Gas dient. Hierdurch läßt sich die
Vorrichtung im Vergleich mit einer konventionellen Vorrichtung dieser Art äußerst kompakt gestalten.
lü Da ferner der Einlaß des ersten Durchlasses koaxial
mit dem Ablaß des zweiten Durchlasses verläuft, läßt sich die Vorrichtung in eine gerade Leitung einbauen.
Die Vorrichtung läßt sich sogar sehr leicht in ein festes, aus starren Rohren bestehendes Leitungssystem einfügen.
Die Anordnung der Fließwege des ersten Wärmeaustauschers und des darin befindlichen zweiten Wärmeaustauschers
läßt sich vereinfachen, indem das durch den ersten Wärmeaustauscher geleitete Gas in Gegenrichtung
zum Gasfluß durch den zweiten Wärmeaustauscher strömt. Dadurch wird es möglich, den Einlaß und
den Auslaß miteinander koaxial anzuordnen, ohne daß Schwierigkeiten entstehen.
Anhand der beiliegenden Figuren wird an bevorzug-
Anhand der beiliegenden Figuren wird an bevorzug-
2r> ten Ausführungsbeispielen die Erfindung noch näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen senkrechten, entlang der Achse der Vorrichtung verlaufenden Querschnitt und
Fig. 2 einen senkrechten, entlang der Linie 11-11 der
in F i g. 1 verlaufenden Querschnitt.
Ein zylindrisches Gehäuse 1 ist durch Kaltgießen aus durchsichtigem oder halbdurchsichtigem Nylonmaterial
von hoher Resistenz gegenüber Druck und Säure hergestellt. Das obere Ende des Oberteils 3 des
J5 Gehäuses 1 ist offen und entlang der Kante mit einem
Flansch 5 versehen, welcher in Richtung radial zur Achse 4 des Gehäuses 1 nach außen verläuft. Der
Unterteil 2 des Gehäuses 1 ist halbkugelförmig um eine als Wasserbehälter dienende Kammer 9 zu bilden. Das
au Unterteil 2 des Gehäuses 1 ist mit einer um die Achse 4
zentrierten kreisförmigen Durchbohrunge versehen. In
der kreisförmigen Durchbohrung 6 befindet sich ein Ventil 7, so daß durch Drehen des Hebels 8 das in der
Kammer 9 befindliche Wasser durch eine Auslaßöff-
■n nung 10 aus der Vorrichtung abgelassen werden kann.
Ein erstes rohrförmiges Gebilde 11 ist innerhalb des
Gehäuses 1 so angeordnet, daß ein erster Gasweg 19 zwischen der Wand des Gehäuses 1 und dem ersten
rohrförmigen Gebilde entsteht.
j» Ein zweites rohrförmiges Gebilde 12 ist innerhalb des
ersten rohrförmigen Gebildes 11 so angeordnet, daß ein
zweiter Gasweg 44 zwischen dem ersten rohrförmigen Gebilde 11 und dem zweiten rohrförmigen Gebilde 12
entsteht.
r. Ein Rohr 13 ist im zweiten rohrförmigen Gebilde 12 derart angeordnet, daß ein dritter Gasweg 30 zwischen
dem zweiten rohrförmigen Gebilde 12 und dem Rohr 13 entsteht.
Das Gehäuse 1, die ersten und zweiten rohrförmigen
!-<' Gebilde 11, 12 und das Rohr 13 sind zylindrisch und
miteinander koaxial.
Entlang der Kante des oberen Teils des ersten rohrförmigen Gebildes 11 verläuft ein Flansch 14,
welcher in Richtung radial zur Achse 4 nach außen
■ ■ verläuft und vom Flansch 5 des Gehäuses 1 getragen
wird. Der Flansch 14 wird durch einen Halter 16 an den Flansch 5 befestigt, wobei eine ringförmige Dichtung 15
zwischen den Flanschen Meet.
Das erste rohrförmige Gebilde 11 besteht aus einem Metall von großer Wärmeleitfähigkeit und ist mit einer
äußeren spiralförmigen Führung 18 auf der Oberfläche seiner Außenseite und einer inneren spiralförmigen
Führung 17 auf der Oberfläche seiner Innenseite versehen.
Die äußere spiralförmige Führung 18 steht entlang ihrer gesamten Länge mit der Innenwand des Gehäuses
I in Berührung, während die innere spiralförmige Führung 17 entlang ihrer gesamten Länge mit der
Außenwand des zweiten rohrförmigen Gebildes 12 in Berührung steht.
Am unteren Ende des ersten rohrförmigen Gebildes
II befindet sich ein Flansch 24. der nach innen in Richtung des Rohres 13 hineinragt und mit einer um die
Achse 4 zentrierten Durchbohrung 32 sowie mit Kanälen 43 versehen ist.
Ein Kanäle enthaltendes Bauteil 25 ist an das untere Ende des Flansches 24 mit einer dazwischenliegenden
ringförmigen Dichtung 28 gasdicht verbunden und in gleicher Weise in das untere Ende des ersten
rohrförmigen Gebildes 11 mit einer dazwischenliegenden
ringförmigen Dichtung 27 gasdicht eingesetzt. Das Kanäle enthaltende Bauteil 25 ist mit Stiften 26 an das
erste rohrförmige Gebilde 11 befestigt. Ein das Bauteil 25 abdeckendes und daran befestigtes Filter 29 dient als
Trennwand zwischen der Wasser enthaltenden Kammer 9 und dem Bauteil 25. Das Filter 29 besteht aus
einem Material von hoher Gasdurchlässigkeit, aber geringer Wasserdurchlässigkeit.
Innerhalb des Bauteils 25 sind Kanäle 33, durch die die Kammer 9 mit dem dritten Gasweg 30 in Verbindung
steht, ein Kanal 34, der die Kammer 9 mit dem zylindrischen Innenraum 36 des Rohres 13 verbindet,
Einblaskanäle 35 und Kanäle 41, 42, durch die der zylindrische Innenraum 36 mit dem zweiten Gasweg 44
in Verbindung steht, ausgebildet.
Das zweite rohrförmige Gebilde 12, welches aus einem wärmeisolierenden Material besieht, ist an
seinem oberen Teil an ein Bauteil 20 befestigt, welches sich vom Flansch 14 des ersten rohrförmigen Gebilde":
11 her nach oben ausdehnt. Das untere Teil des zweiten
rohrförmigen Gebildes 12 ist am Flansch 24 des ersten rohrförmigen Gebildes 11 befestigt. Ringförmige
Dichtungen 47 befinden sich zwischen dem oberen Teil und dem Bauteil 20 sowie zwischen dem unteren Teil
und dem Flansch 24.
Das Rohr 13 besteht aus einem wärmeleitenden Material und ist an seinem oberen Teil mit dem oberen
Teil des zweiten rohrförmigen Gebildes 12 befestigt Das untere Teil des Rohres 13 ist am Bauteil 25 befestigt.
Das sich vom Flansch 14 her nach oben ausdehnende Bauteil 20 ist mit einem ersten Durchlaß 22 und einem
zweiten Durchlaß 23 versehen, welche beide miteinander koaxial um eine Achse 21 verlaufen, die im rechten
Winkel zur Achse 4 des Gehäuses 1 steht.
Der erste Durchlaß 22 isi mit dem oberen Teil des
ersten Gaswegs 19 durch einen Kanal 46 verbunden, während der zweite Durchlaß 23 mil dem oberen Teil
des dritten Gasweges 30 durch einen Kanal 31 in Verbindung steht.
Das obere Ende des zweiten Gasweges 44 ist mit dem dritten Durchlaß 38 verbunden, welcher mit einem
ersten Schalldämpfer 45 versehen isl. Am oberen Ende
des Rohres 13 ist ein Behälter 37 mit einem aus einer Mehrzahl von kleinen Durchbohrungen bestehenden
vienen Durchlaß 39 befestigt. Ein im Behälter 37
unterL'cbr.ichter zweiter Schalldämpfer 40 ist über den
vierten Durchlaß 39 mit dem zylindrischen Innenraun 36 des Rohres 13 verbunden.
Die Ziffer 48 auf den Zeichnungen bezeichnet einei Bügel zur Befestigung der Vorrichtung, z. B. an eine
Wand.
Im folgenden soil die Funktion der beschriebener Apparatur erläutert werden.
Ein aus einem (nicht dargestellten) Kompressor zun ersten Durchlaß 22 geliefertes komprimiertes Gas fließ
in der angegebenen Reihenfolge durch den erster Gasweg 19, die Wasser aufnehmende Kammer 9, da:
Filter 29, die Kanäle 33, die Durchbohrung 32, der dritten Gasweg 30 und den Kanal 31 in den zweiter
Durchlaß 23, aus dem das getrocknete Gas an einf Sprühpistole oder an eine ähnliche, ein getrocknete;
Gas benötigende Vorrichtung geliefert wird. Ein Tei des durch das Filter 29 fließenden komprimierten Gase;
strömt durch die Einblaskanäle 35 und wird ir spiralförmiger Strömung in den Kanal 34 eingeleitet
Das Gas bewegt sich aus dem Kanal 34 in spiralförmige! Strömung nach oben in den zylindrischen Innenraum 36
Die spiralförmige Strömung erzeugt ein Gas vor niedriger Temperatur innerhalb des spiralförmiger
Stroms und ein Gas von hoher Temperatur auf dei Außenseite des spiralförmigen Stroms.
Das innerhalb des zylindrischen Innenraums 3f erzeugte Gas von niedriger Temperatur fließt in dei
Mitte der spiralförmigen Strömung nach unten und wire durch die im Bauteil 25 gebildeten Kanäle 41 und 42 unc
dann durch die Kanäle 43 des Flansches 24 in der spiralförmigen zweiten Gasweg 44 geleitet. Es findet eir
Wärmeaustausch zwischen dem im zweiten Gasweg 4^ befindlichen Gas bei niedriger Temperatur und dem ir
der ersten Gasleitung 19 befindlichen komprimierter Gas, durch das erste rohrförmige Gebilde hindurch statt
wodurch das komprimierte Gas abgekühlt und getrock n;M wird. Der Hauptteil des getrockneten Gases wire
zum zweiten Durchlaß 23 geführt und ein geringei Anteil wird, wie beschrieben, in den Innenraum 3(
geleitet, während die aus dem Gas entfernte Flüssigkei in der Wasser aufnehmenden Kammer 9 zurückbehalter
wird.
Nach stattgefundencin Wärmeaustausch verläßt da; Gas von niedriger Temperatur die Vorrichtung durch
den dritten Durchlaß 38 und den ersten Schalldämpfet 45. Das im Innenraum 36 erzeugte Gas von hohei
Temperatur steigt an der Innenwand des Rohres 13 hoch, während durch das Rohr 13 hindurch eir
Wärmeaustausch mit dem getrockneten, abgekühlten durch den dritten Gasweg 30 hindurchfließenden Gas
stattfindet. Dadurch wird das getrocknete, abgekühlte Gas auf ungefähr Lufttemperatur erwärmt und danach
abgegeben. Nach dem Stattfinden des Wärmeaustausches läuft das Gas von hoher Temperatur durch der
vierten Durchlaß 39 und den im Behälter 37 befindlicher zweiten Schalldämpfer 40 hindurch und fließt aus der
Vorrichtung heraus.
Der erste Wärmeaustauscher besteht aus derr Gehäuse I, dem ersten rohrförmigen Gebilde 11 unc
dem zweiten rohrförmigen Gebilde 12. Der zweite Wärmeaustauscher besteht aus dem dritten Gasweg 30
dem Rohr 13 und dem zylindrischen Innenraiim 36. Dei
erste Wärmeaustauscher zum Abkühlen des kompri mierten Gases mit einem Gas von niedriger Temperatur,
durch das erste rohrförmige Gebilde 11 hindurch und der zweite Wärmeaustauscher zum Erwärmen de."
abgekühlten, getrockneten, komprimierten Gases mil einem Gas von hoher Temneralur können abireänderi
werden, um verschiedene Ausbildungen der Durchflußwege zu ergeben.
Das Gehäuse 1 ist vorzugsweise aus einem durchsichtigen ober halbdurchsichtigen Nylonmaterial geformt,
kann aber in alternativer Weise aus einem metallischen Material oder aus einem anderen Kunstharzmaterial
hergestellt sein.
i Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Vorrichtung zum Trocknen eines komprimierten Gases, mit einem Durchlaß zum Einlassen des
komprimierten Gases, einem ersten Wärmeaustauscher mit einem Gehäuse, einem ersten rohrförmigen
Gebilde und einem zweiten rohrförmigen Gebilde zur Kühlung des komprimierten Gases,
wobei das erste rohrförmige Gebilde innerhalb des Gehäuses so angeordnet ist, daß ein erster Gasweg
zwischen der Wand des Gehäuses und dem ersten rohrförmigen Gebilde entsteht und das zweite
rohrförmige Gebilde innerhalb des ersten rohrförmigen Gebildes so angeordnet ist, daß ein zweiter
Gasweg zwischen dem ersten und dem zweiten is rohrförmigen Gebilde entsteht und das Gehäuse
eine Kammer zur Aufnahme der aus dem abgekühlten Gas abgeschiedenen Feuchtigkeit bildet und der
erste Gasweg mit dem ersten Durchlaß verbunden ist, mit einem zweiten Wärmeaustauscher zum
Erwärmen des aus der Kammer des ersten Wärmeaustauschers kommenden Gases, einem zweiten Durchlaß zum Ablassen des im zweiten
Wärmeaustauscher erwärmten Gases, einem Rohr mit einem zylindrischen Innenraum, zur Umwandlung
des aus der Kammer des ersten Wärmeaustauschers gelieferten Gases durch spiralförmige Durchströmung
des zylindrischen Innenraumes in ein Gas von hoher Temperatur und ein Gas von niedriger
Temperatur, und mit einer Verbindung zum Einführen des Gases von niedriger Temperatur als
Kühlmittel in den zweiten Gasweg, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (13) im zweiten
rohrförmigen Gebilde (12) derart angeordnet ist, daß ein dritter Gasweg (30), der mit dem zweiten J5
Durchlaß (23) in Verbindung steht, zwischen dem Rohr (13) und dem zweiten rohrförmigen Gebilde
(12) entsteht, daß der zweite Wärmeaustauscher durch den das zu erwärmende Gas führenden dritten
Gasweg (30), dem Rohr (13) und dem das Gas hoher Temperatur enthaltenden zylindrischen !nnenraum
(36) gebildet wird und daß die Einlaßöffnung des ersten Durchlasses (22) mit der Ablaßöffnung des
zweiten Durchlasses (23) koaxial verläuft.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1), das erste und das
zweite rohrförmige Gebilde (11, 12) und das Rohr
(13) zylindrisch und miteinander koaxial sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere spiralförmige so
Führung (18) auf der Außenseite des ersten rohrförmigen Gebildes (U) angeordnet ist und eine
innere spiralförmige Führung (17) auf der Innenseite des ersten rohrförmigen Gebildes (11) angeordnet
ist, daß die äußere spiralförmige Führung (18) π entlang ihrer gesamten Länge mit der Innenwand
des Gehäuses (1) in Berührung steht und daß die innere spiralförmige Führung (17) entlang ihrer
gesamten Länge mit der Außenwand des zweiten rohrförmigen Gebildes (1.2) in Berührung steht.
<■>»
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die aus der
Kammer (9) in das Rohr (13) und den dritten Gasweg (30) gelieferten Gase ein für Feuchtigkeit undurchlässiges
Filter (29) vorgesehen ist. n>
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gasweg
(44) mit einem dritten Durchlaß (38) zum Ablassen des Gases von niedriger Temperatur in Verbindung
steht, wobei der dritte Durchlaß (38) mit einem ersten Schalldämpfer (45) versehen ist, und daß das
Rohr (13) mit einem vierten Durchlaß (39) zum Ablassen des Gases von hoher Temperatur in
Verbindung steht, wobei der vierte Durchlaß (39) mit einem zweiten Schalldämpfer (40) versehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmeaustauscher
mit einem Ventil (7) zum Ablassen der Feuchtigkeit aus der Kammer (9) versehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus
durchsichtigem Nylon besteht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (13) eine
senkrecht stehende Achse hat.
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-
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