DE2656483A1 - Vorrichtung zur kaeltetrocknung von gas, insbesondere druckluft - Google Patents

Description

• .Vorrichtung zur Kältetrocknung von Gas,
• insbesonc%ere Druckluft Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kältetrocknung von Gas, insbesondre von Druckluft, mit einem Gas-/Gaswärmeaustauscher sowic einem Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher in im wesentlichen vertikaler Anordnung, wobei das zu trocknende Gas aufeinanderfolgend den Gas-/Gaswärmeaustauscher, den Gas-/ Kältemittelwärmeaustauscher und anschließend wieder den Gas-/ Gaswärmeaustauscher in einem kontinuierlichen Kreislauf durchströmt, und mit einem Filter zum Abscheiden von im Gas enthaltenen Schadstoffen, wobei die Wärmeaustauscher und das Filter eine kompa]te, konstruktive Einheit bilden.
• Eine solche Anordnung ist aus dem von der Anmelderin stammenden DT-Gbm 73 25 813.6 benannt. Der in dieser Druckschrift beschriebene Kältetrockner weist bereits viele Vorzüge auf und arbeitet zudem in vorteilhafter Weise im Gegenstromverfahren, wodurch eine bedeutsame Energiceinsparung erreicht wird. Das zu trocknende Gas, insbesondere Druckluft, wird vom Kompressor zunächst in einen Gas-/Gaswärmeaustauscher eingeführt, wo dem eingeführten Gas bzw. der Druckluft ein Teil der Wärme entzogen wird. Von diesem Gas-/Gasw.irmeaustauscher strömt das Gas dann zu einem Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher, wo der Taupunkt des zu trocknenden Gases soweit herabgesetzt wird, daß die darin enthaltene Feuchtigkeit sowie auch zum Teil weitere Verunreinigungen abgeschieden werden.
• Nach dem Abscheiden der Feuchtigkeit wird das Gas dem Gas-/ Gaswärmeaustauscher im Gege nstrom wieder zugeführt, um das nun trockene Gas wieder auf zuwrmen und dabei gleichzeitig das zugeführte noch feuchte Gas abzukühlen.
• Gegenüber bereits früher bekannten Anordnungen zeichnet sich diese bekannte Vorrichtung zur Kältetrocknung insbesondere auch dadurch aus, daß das natürliche Gefälle der Luft in ihren verschiedenen Temperaturzuständen ausgenutzt wird, wodurch eine erhebliche Verringerung des sonst üblichen Druckverlustes erreicht wird. Dieses natürliche Gefälle ergibt sich dadurch, daß die zunächst in den Kältetrockner eingeführte warme Luft bei ihrer Abkühlung abwarts stremen kann, was ihrem natürlichen Gefälle deshalb entspricht, weil sich beim Abkühlen eine Gasverdichtung ergibt. in gleiche Strömungsrichtung von oben nach unten ist auch beim Gas-/Kältemittelwc9rmeaustauscher vorgesehen, so daß auch hier das Gas durch den Wärmeaustauscher längs seinem natürlichen Gefçille strcmt. Umgekehrt strömt das Gas bei seiner vjiederaufwärmung im Gas-/Gaswärmeaus tauscher von unten nach oben, was ebenfalls dem natürlichen Bedürfnis des sich aufwärmenden und damit leichter werdenden Gases entspricht. Die Abwärtsbewegung des noch mit Verunreinigugen beladenen abzukühlenden Gases in Abwärtsrichtung durch die Wärmeaustauscher ist auch deshalb von Vorteil, weil dadurch nicht nur die abgeschiedene Feuchtigkeit, sondern auch evtl.
• enthaltener Schmutz sowie ölreste sich unten sammeln unc in einfacher Weise abgezogen werden könnten.
• Die bekannt Anordnung weist aber auch Nachteile auf. So ist insbesondere wegen der Notwendigkeit von drei Filtern und dem Vorhandensein vieler Umlenkstellen der Druckabfall im Gaskreislauf immer noch recht hoch, wobei die Filter, die zudem recht häufig ausgewechselt werden müssen, auch schlecht zugänglich sind. Außerdem verwendet die bekannte Konstruktion einen Druckbehälter, in den die einzelnen Trocknerelemente eingeschoben werden. mit der Größe des Druckbehälters ist aber auch die Nennleistung des Trockners festgelegt, d. h., er ist nicht mehr beispielsweise in Richtung größerer Leistung ausbaufhig.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kältetrockner der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen verringerten Druckabfall im Gaskreislauf aufweist, dessen Filtereinrichtunglen besser zugänglich sind und weniger oft ausgewechselt werden müssen und der hinsichtlich seiner Nennleistung ausbaufähig bzw.
• dem jeweiligen Leistungsbedarf optimal anpaßbar ist.
• Lrfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Gas-/ Gaswärmeaustauscher und Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher eine Säule mit einem im Zentrum aer Säule gelegenen karainartigen Raum bilden, dessen oberes Ende von dem Filter eingenonilaen wird.
• Diese Anordnung gestattet es, den Trockner durch entsprechenden modulartigen Aufbau der Säule dem jeweiligen Nennleistungbedarf optimal anzupassen, insbesondere ist der Ausbau auf größere Nennleistungen ohne Schwierigkeiten möglich. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß nur noch ein Filter benötigt wird und die beim Stand der Technik noch vorhandenen komplizierten Gasumlenkstellen zum Teil wegfallen, so daß auch eine Verringerung des Druckabfalls im Gaskreislauf erreicht wird.
• Durch die Anordnung des Filters am oberen Säulenende wird dieses zudem wesentlich besser zugänglich, als es bisher der Fall war. dadurch daß der Vitamin vorgesehen wird, gelingt es, einen großen Teil der von der Druckluft mitgerissenen tropfen im Bereich des Kamins abzuscheiden, so daß zum einen nur das eine Filter benötigt wird, zum anderen dieses auch noch wesentlich weniger häufig ausgewechselt werden muß. Der Kamin ist von besonders hoher Wirkung, wenn die an den Kältetrockner angeschlossene Last die Druckluft pulsierend entnimmt, weil während der Entnahmepausen Öltropfen Gelegenheit haben, in dem Kamin in der dann ruhenden Luft nach unten zu fallen.
• Die Belastung des Filters wird verringert und damit sein Auswechseln noch weniger häufig erforderlich, wenn am unteren Ende des Kamins ein Prallblechabscheider vorgeschen wird, dem das aus dem Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher austretende Gas zugeführt wird. Dadurch wird bereits am unteren Ende des Kamins ein großer Teil des mitgerissenen öls abgeschieden.
• Gemäß einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung ist dem Prallblechabs cheider ein Zyklonabscheider vorgeschaltet, wodurch die Ölabscheidung noch verbessert wird. Die Ölabscheidende Wirkung des Kamins wird verbessert, wenn mit einer noch anderen Weiterbildung der Erfindung die beiden Wärmeaustauscher koaxial übereinander angeordnet sind, wobei der untere Teil des Kamins vom Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher und der obere Teil des Kamins vom Gas-/Gaswärmeaustauscher gebildet wird.
• Um die Anordnung von dlen Strömungswiderstand ungürstig beeinflussenden Rückführungsrohren zu vermeiden, ist es aucl günstig, im Bereich des Gas-/Gasw;rmeaustauscll eLs zwischen Kai-iinaußenwand und Aus tau s cherinnenwand einen Raum zur Rückführung des aus dem Filter austretenden Gases zum Rüci;:stromeingang des Gas-/Gaswarmeaustauschers vorzusehen.
• Statt die beidlen Wärmeaustauscher übereinander anzuordnen, kann es aus räumlichen Gründen zweckmäßig sein, den Gas-/ Kältemittelwärmeaustauscher koaxial innerhalb des Gas-/Gaswörmeaustauschers anzuordnen, wobei seine Innenwand dann den Kamin bildet. Vorteilhaft ist hier auch der verkürzte Strömungsweg des Gases, was oftmals ebenfalls den Druckabfall verringert.
• Bei einer derartigen Konstruktion ist es zweckmäßig, um den Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher herum einen Raum zu bilden, der zur Rückführung des aus dem Filter austretenden Gases zum Rückstromeingang des Gas-/Gaswärmeaustauschers dient.
• Zur Anpassung des Kältetrockners an bestimmte Leistungsanforderungen dient die Verwendung von einzelnen Austauscherelementen. Dann ist es aber konstruktiv besonders günstig, wenn die Enden des Kamins bzw. Abscheidereingang und Filteraus gang über ringförmige Raume mit diesen Einzelelementen der Wärmeaustauscher in Verbindung stehen.
• Die Wartung der Filtereinrichtungen wird erleichtert, wenn gemäß einer noch anderen Ausführuiigsform der Erfindung das Filter eine von oben her in einen Filterraum einschiebbare Filterpatrone umfaßt.
• Um die Stromungsgeschwindigkei des Gases innerhalb des Inamins an die jeweilige Nennleistung des Kältetrockners anpassen zu können, ist es gemäß einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung zwerkmaßiy, wenn der Kamin von einem besonderen, innerhalb der Austauscherinnenwände liegenden Rohr gebildet wird, weil dann die Strömungsgeschwindigkeit durch entsprechende Anpassung des Rohrdurchmessers wählbar ist.
• Gemäß einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung besteht die in den Filtereinrichtungen benutzte Filterpatrone aus einem Feinfilter mit einer Porenweite von etwa 20 u. Durch diese Porenweite wird eine gute ölwegfilterung erreicht, ohne daß eine zu schnelle Verstopfung auftreten und damit ein Auswechseln nötig machen würde.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform beträgt die Porenweite ungefähr 3 /u, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn an die ölfreiheit der vom Trockner abzugebenden Druckluft höhere Anforderungen gestellt werden.
• Da die erfindungsgemäße Anordnung bereits vor dem Filter eine außerordentlich gute Ölabscheidung möglich macht, ist es sogar gemäß einer noch anderen Ausführungsform möglich und oft zweckmäßig, eine Porenweite von nur 0,05 u für das Feinfilter vorzusehen.
• Weitere Einzelheiten, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden Darstellung von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung.
• Es zeigen: Fig. 1 und 2 zwei Schnittansichten einer Vorrichtung zur Kältetrocknung von Gas gemäß den Stand der Technik; Fig 3 eine Ouerschnittsansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kältetrocknung von Gas; Fig. 4 und 5 Schnittansichten l.ngs der Linie A-B bzw. C-D der Fig. 3; Fig. 6 eine weitere Ausführungsforn der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kältetrocknung von Gas; Fig. 7 eine Schnittansicht längs der Linien A-B der Fig. 6; Fig. 8 eine gegenüber der Fig. 7 um 45° verdrehte Teilschnitt-ansicht zur Darstellung der Rohr verbindung zwischen unterer und oberer Ringleitung; Fig. 9 eine noch weitere Ausführungsform des erfindungsgemaßen Kältetrockners für Gas; und Fig. 10 eine Schnittansicht längs der Linie A-B der Fig. 9.
• In Fig. 1 ist eine Kältetrockner 10 bekannter Art dargestellt.
• Er umfaßt einen vertikal angeorctneten Gas-/Gaswärmeaustauscher 12 sowie einen parallel dazu liegenden Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher 14. Innerhalb des Gas-/Gaswärmeaustauschers 12 befindet sich ein Wärmeaustauschereinsatz 18, der mit Kühlschlangen 24 ausgerüstet ist.
• Das zu behandelnde Gas, beispielsweise aus einem Kompressor stammende, möglicherweise schon vorgekühlte Druckluft, wird dem Gas-/Gaswärmeaustauscher 12 über einen Einlaß 28 zugeführt, wobei die Drucklufttemperatur beispielsweise 350 C beträgt. Vom Einlaß strc-mt die Druckluft in den Kühlschlangen 24 von oben nach unten und kühlt sich dabei ab.
• Sie tritt bei 30 (Fig. 1), 30a, 30b (Fig. 2) aus und gelangt über Filter 32a und 32b-und einen Raum 38 zum Einlaß des Gas-/ Kältemittelwärmeaustausdhers 14.
• Der Gas-/k'ältemittelwärmeaustauscher 14 enthält ebenfalls einen Wärmeaustauschereinsatz 36 mit Kühlschlangen 46. Das in den Gas-/Kältemittelwärmeaustauscner 14 einströmende auf eine Temperatur von z. B. 200 C abgekühlte Gas durchströmt den Wärmeaustauschereinsatz 36 und verläßt diesen mit einer Temperatur von + 1,50 C.
• Durch die Temperaturerniedrigung wird in dem Gas enthaltene Feuchtigkeit niedergeschlagen und kann mittels Ablässen 57 und 54 entfernt werden. Das nun trockene Gas tritt aus dem Gas-/Kältemittelwä'rmeaustauscher aus und wird einem Filter 52 zugeführt, wo evtl. nicht mit dem Tauwasser niedergeschlagene oder von den vorhergehenden Filtern nicht zurückgehaltene Schmutzreste und ölteilehen aufgefangen werden. Von diesem Filter gelangt dann das kalte Gas in den Gas-/Gaswärmeaustauscher 12 zurück, wo es an den Kühlschlangen 24 vorbei nach oben und aus dem Auslaß 34 herausgeführt wird. babei wärmt sich dieses Gas wieder auf eine für den Gebrauch geeignete Temperatur an.
• Dieser bekannte Kältetrockner wendet also bereits-das energiesparende Rückstromprinzip an und erreicht durch die Ausnutzung des natürlichen Gefälles der verschieden temperierten Gasbestandr teile auch eine Erniedrigung des Durchstr-ömungswiderstandes.
• Nachteilig ist allerdings, wie schon geschildert, die Notwendigkeit von drei- Filtern im- Gasltr.eislauf sowie die- komplizierte Gasführung, die den Druckahfall immer noch zu hoch bleiben läßt.
• Das über eine Leitung 44 zugeführte Kältemittel durchströmt die hintereinander angeordneten Kühlschlanglen 46 und tritt über die Leitung 50 wieder aus. Beide Wärmeaustauscher wie auch die drei Filter sind in einem Druckbehälter 16 untergebracht, der mit einem Deckel 17 verschlossen werden kann.
• Durch diesen Druckbehälter ist die Nennleistung des Kältetrockners festgelegt, weil es ohne minderung der Größe dieses Druckbehälters unmöglich ist, entweder durch die Anordnung weiterer Wärmeaustauschereinheiten oder auch durch die Anordnung größerer Wärmeaustauscher die Nennleistung zu erhöhen.
• Genau so wenig ist eine Verkleinerung der Nennleisltung möglich, wie@es beispielsweise aus Kostengründen zweckmäßig sein könnte.
• Um die Filter 32a, 32b und 52 auswechseln zu können, ist ein mit einem Deckel 60 Verschlossener Stutzen 58 in der Druckbehälterwand 16 vorgesehen. Da es erforderlich ist, zunächst den Deckel abzuschrauben und durch Hindurchgreifen durch die sich dann ergebende Öffnung die einzelnen Filter abzumontieren und aus dem Gehäuse herauszuziehen, ist ein Auswechseln der Filter recht zeitaufwendig. Die Filter müssen zudem recht häufig ausgewechselt werden, weil sie die Hauptsammelstellen für niederzuschlagendes öl darstellen.
• Die geschilderten Nachteile werden durch die in den folgenden weiteren Figuren dargestellten Ausführungsformen umgangen.
• So ist in Fig. 3 eine erste Ausführungsform eines gegenüber dem vorstehend geschilderten Stand der Technik erfindungsgemäß verbesserten Kältetrockners im Längsschnitt dargestellt, während die Fig. 4 einen Querschnitt längs der Schnittlinien A-B und die Fig. 5 einen Schnitt längs der Linien C-D der Fig. 3 wiedergibt.
• Auch hier besteht die Vorrichtung zur Kältetrocknung von Gas wie beim Stand der Technik aus einem Gas-/Gaswärmeaustauscher 12 sowie einem Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher 14. Beide Wärmeaustauscher sind koaxial übereinander angeordnet. Diese Anordnung ist gegenüber der in den Fig. 1 und 2 dargestellten bekannten Anordnung schon deshalb günstiger, weil sie zum einen die Grundfläche des Austauschers stark verkleinert, zum anderen aber auch strömungstechnisch wesentlich vorteilhafter ist, weil die Notwendigkeit von Verbindungsleitungen zwischen den beiden Wärmeaustauschern teilweise wegfällt.
• Die Vergrößerung der Bauhöhe durch das übereinanderanordnen von den beiden artieaustauschern kann dadurch in Grenzen gehalten werden, daß zumindest im Gas-/Gaswärmeaustauscher 12 Austauscherelemente verwendet werden, die besonders gute Wärmeülvertragungseigenschaften besitzen und dadurch eine nur geringe Bauhöhe besitzen. Es sei dazu z. B. auf die Patentanmeldung P 26 54 253.0 verwiesen. Das Austauscherelement 59 besteht gemäß dieser Anmeldung aus einem äußeren Rohr 61 und einem koaxial dazu angeordneten Innenrohr 62, das auch als Kernrohr bezeichnet wird. In das Kernrohr ist mäanderförmig gewelltes Blech 64 eingeschoben, das mit der Innenwand des Kernrohrs 62 in wärmeleitender Berührung steht. Durch dieses gewellte Blech 64 wird die Wärmeaustauscherfläche innerhalb des Kernrohres um beispielsweise einen Faktor 10 - 15 vergrößert. Berücksichtigt man, daß durch den Einfluß des längeren Wärmeleitweges eine Wärmeübergangsverschlechterung auftritt, die durch einen Faktor von beispielsweise 0,3 - 0,7 berücksichtigt wird, ergibt sich immer noch eine Verbesserung des Wärmedurchganges um einen Faktor von im vorliegenden Beispiel 3 - 10,5. Wenn vorher eine Kühlschlangenlänge von z. B. 6 erforderlich war, die in einem Wärmeanstauscherkessel ohne Zickzack- oder Schleífenftihruny nicht mehr untergebracht werden konnte, wird es durch diese Verbesserung des Wärmeüberganges möglich, die Kühlschlangenlänge auf 2 m oder gar 60 en zu verkürzen, wodurch es möglich wird, diese Kühlschlangen bzw.
• -rohre wie in Fig. 3 dargestellt, geradlinig von einem oberen Lufteintrittssammler 45 durch den Gas-/Gaswrmeaustauscher 12 und anschließend durch den Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher 14 zum unteren Luftaustrittssammler 47 zu führen. Die gesamte Bauhöhe beträgt also beispielsweise nur 2 - 3 m.
• Die in der Fig. 3 wie auch in den folgenden Figuren wiedergegebenen Darstellungen sind schematisch und einige Teile, wie Fundament, ein möglicherweise vorhandenes äußeres Gehäuse und sonstige Ea Iter ungsvor richtung en sind aus Vereinfachungsgründen jeweils weggelassen.
• Das Gerät der Fig. 3 besteht, wie schon gesagt, aus einem Gas-/Gaswärmeaustauscher 1 2 und einem darüber koaxial angeordneten und damit eng ver]tnüpf ten Gas-/iäl tmi tte lwärmeaustauscher 14. Durch diesen Aufbau gelingt es, für Gas-/Gaswärmeaustauscher 12 und für Gas/Kältemittelwärmeaustauscher 1 4 die gleichen Kernrohre 62 vorzusehen. Dadurch entfallen die Verbindungsleitungen und Sammelräume, die noch beim Stand der Technik notwendig sind, siehe Fig. 1 und 2. Dadurch wird nicht nur der Strömungswiderstand verringert, auch der Aufbau des Kältetrockners kann vereinfacht und verbiligt werden, weil ein Teil der sonst erforderlichen druckfesLen Wand- und Halterungseinrichtungen wegfällt Um jeweils vier Kernrohre 62 (siehe Fig. 4) liegt ein äußeres Rohr 61, durch das im Gas-/Gaswärmeaustauscher 1 2 von einem mittleren Luftsammler 74 kalte Luft von unten nach oben in den oberen Luftaustrittssammler 42 strc'-mL, um von dort über einen Austrittsstutzen 76 den Kältetrockner als getrocknete normal temperierte Luft zu verlassen. Dagegen strömt durch das Lumen des äußeren Rohres 60 im Bereich des Gas-/KälLemittelwärmeaustauschers 14 ein Kältemittel, das an einem unteren Kältemittelsammler 65 zugeführt wird, von dort die äußeren Rohre 61 durchströmt und am oberer Ecciltemittelsaranìler 80 wieder gesammelt und abgezogen wird.
• Das zu trocknende Gas wird dem Kältetrockner über einen Stutzen 82 zugeführt, gelangt zunächst in den oberen Lufteintrittssammler 45, der in der Form eines ringförmigen hohlen Kastens mit rechteckicjent Ouerschnitt dargestellt ist. An der Bodenfläche dieses Kastens münden die Kernrohre der vier vorgesehenen äußeren Rohre 61, siehe Fig. 3 und 4. Das Gas bzw.
• die Druckluft strömt aus dem Sammler 45 in die Kernrohre 62, wird durch das in Gegenrichtung durch das Lumen des äußeren Rohres 61 strömende getrocknete und kalte Gas vorgekühlt und dann durch das im Lumen des äußeren Rohres im Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher fließende Kältemittel auf eine Temperatur nahe dem Nullpunkt, z. B. auf 1,50 C gebracht. Die so abgekühlte Luft tritt zusammen mit kondensierter Feuchtigkeit in den unteren Luftaustrittssammler 47 aus, der die gleiche Form besitzt, wie der obere Lufteintrittssammler 45. Während des gesamten Abkühlungsprozesses scheidet sich Feuchtigkeit aus, die entweder in Form von Tröpfchen mit dem Gas mitgeführt werden oder sich an den Wänden des Kernrohres bzw. an den in diesem Kernrohr enthaltenen mäanderförmigen Blechstreifen niederschlägt und langsam nach unten rinnt und in den Sammler 47 austritt, wo sie mittels nicht näher dargestellten Kondensatableitereinäiehtungeen abgezogen werden können.
• Von dem unteren Luftaustrittssan'mler 47 gelangt nun die maximal kalte und mit Nebeltröpfchen, Schmutz unä Öltröpfchen beladene Luft in einen "zyklonabscheider" 84. Dieser Abscheider besteht aus einem walzenförmigen Gehause, dessen Achse mit cler Achse des Kältetrockners zusammenfällt. Der kreisförmige Gehäusemantel 85 schließt den Zyklonabscheider 84 von den Sammelrauii 17 ab, mit der Ausnahme einer öffnung 87, durch die das Gas aus dem Saniteira 17 in den Zyklonabscheider 8 1 eintreten kann. Schon im Samrneiratini wird ein Teil des Gases gezwungen, sich zyklonartig in einem Kreisbogen von den Austrittsö'ffnungen der Kernrohre 62 zu der Eintrittsöffnung 87 des Zyklonabscheiders 84 zu bewegen, so daß bereits hier sich ein Teil der abzuscheidenden Stoffe an den Wänden des Sanillcrs niederschlägt.
• Innerhalb des Zyklonabscheidergehäuses, das auch noch eine ebene Bodenfläche 89 besitzt, die einen Teil der Bodenfläche auch des Kältetrockners als solchem ausmacht, sowie eine Deckenfläche 91, die den Zyklonabscheider von einem darüber angeordneten Beruhigungsraum 88 trennt. An der Deckenfläche 91 ist eine Prallschürze 86 befestigt, die eine zu einem fast vollständigen Kreis gebogene, bis nahe an die Bodenfläche reichende Wand bildet. Die durch die öffnung 87 in den Zyklonabscheider eintretende Luft wird durch diese Prallschürze SX gezwungen, entweder zyklonartig um dieses Blech herumzulaufen, um eine von der öffnung 87 entfernt liegende, von den Enden der Prallschürie 86 gebildeten Schlitz 93 zu erreichen, oder durch den noch zwischen Prallschürze 86 und Bodenfläche 89 verbliebenen schmalen Spalt in den von der Prallschürze gebildeten Innenraum einzutreten. Die den Schlitz der Prallschürze bildenden Enden können zweckmäßigerweise nach außen umgebogen sein, um eine weitere Prallfläche 95 zu bilden.
• Vom Zyklonabscheider gelangt das Gas über eine öffnung 97 in den darüber befindlichen Beruhigungsraum 88, in dem sich Geschwindigkeit des Gases gegenüber der innerhalb des Zyklonabscheiders soweit verringert, daß den mitgerissenen Teilchen Gelegenheit gegeben wird, sich auf einer weiteren Prallplatte 90 sowie den Außenwänden dieses Beruhigungsraumes ahzusetzen. Das Abscheidungsprinzip im Beruhigungsraum ist alsc ein anderes, als das im Zyklonabscheider, wo im wesentlichen durch die auftretenden Zentrifugalkräfte die mitgerissenen Teilchen an den Außenwänden zur Abscheidung gebracht werden.
• An den Beruhigungsraum 88 schließt sich der erfindungsgemäße Kamin 92 an, der hier in Form eines gegenüber dem Beruhigungsraum geringeren Durchmesser besitzenden Rohres vorgesehen ist.
• Je nach Wahl des Durchmessers dieses Rohres läßt sich die Geschwindigkeit des nach oben strömenden Gases beeinflussen.
• Im allgemeinen ist es günstig, den Durchmesser möglichst groß zu wählen, damit die Geschwindigkeit des nach oben strömenden Gases möglichst niedrig ist und so den Beruhigungsraum 88 noch verlassende Teilchen noch Gelegenheit haben, nach unten auf die Prallplatte 90 abzusinken. Dieses Absinken wird insbesondere dann eintreten, wenn an den Kältetrockner ein Gerät angeschlossen ist, das dem Kältetrockner Druckluft nur stoßweise entnimmt. Während der stoß- oder impulsförmigen Druckluftentnahme werden dann zwar Tröpfchen oder Teilchen im Kamin 92 mit nach oben gerissen, in der darauffolgenden Phase, in der kein Druckgas entnommen wird und daher eine Strömung innerhalb des Kamins 92 nicht auftritt, haben diese Teilchen jedoch Zeit, im Kamin nach unten in den Beruhigungsraura und auf die Prallplatte 90 zurückzusinken.
• Schmutzteilchen, Fuchtigkeits- und Öltropfen, die den Kamin 92 mit dem Luftstrom. noch verlassen, besitzen bereits sehr geringe Durchmesser. Besonders schädlich sind dabei die feinen öltröpfchen, die im Kompressor entstanden und durch die dort stattfindenden Vorgänge gecrackt und daher für Schmierzwecke wertlos geworden sind, vielmehr das in den angeschlossenen Einrichtungen vorhandene Schmieröl verdünnen und daher wirkungslos machen können. Sie müssen daher von den an den Drucklufttrockner angeschlossenen Geräten ferngehalten werden. Zu diesem Zweck ist ein Filter 94 am Ende des Kamins 92 im oberen Bereich des Kältetrockners vorgesehen. Dieses Filter ermöglicht ein optimales Abscheiden der noch vorhandenen Feuchtigkeits-, öl- und Staubreste. Das Filter 94 ist in einfacher Weise von oben her austauschbar, beispielsweise nach Entfernen einer Verschlußplatte 96. Die geschilderte Anordnung des Filters 94 ist nicht nur von Standpunkt des Auswechselns her besonders günstig, das Filter liegt auch an der Stelle mit der kältesten Luft. Das abzuscheidende öl ist daher in diesem Bereich am dickflüssigsten und daher leichter aufzufangen. Die Anordnung des Filters oberhalb und abstrommaßig von dem Kamin hat auch insofern noch Vorteile, weil während des Durchströmens des Beruhigungsraumes 88 und des Kamins 92 einigen Tropfen die Möglichkeit gegeben wurde, zusanmenzufließen und größere Tropfen zu bildet. Dadurch ist es möglich, Filter mit etwas größerer Porenweite zu verwenden, als es sonst erforderlich wäre. Beispielsweise wird ein Filter mit 3 u Porenweite erfolgreich angewendet, um öltrcpfchen noch abzufangen, die mit einem Durchmesser von maximal 10 - 20 u noch das Ende des Kamins erreicht haben. Sind die Anforderungen an die Öl-, Schmutz- und Wasserfreiheit geringer, können auch Filter mit größerer Porenweite, beispielsweise 20 /u, vorgesehen werden, wodurch sich die Häufigkeit des Auswechselns verringert. Unsrekehrt könnte es zweckmäßig sein, auch eine noch wesentlich kleinere Porenweite von beispielsweise 0,05 /u zu verwenden, wenn besonders hohe Anforderungen an die Sauberkeit der Druckluft gestellt werden Die Verwendung derartig feiner Filter verbietet sich bei sonst üblichen Drucklufttrocknern wegen der sehr schnellen Verstopfuny, ist aber hier wegen der sehr guten vorherigen Abscheidung noch durchaus möglich.
• Das- Filter 94 befindet sich in einem Filtergehäuse 98, das gleichzeitig aen Rückstrcr.lraum für das die Filterpatrone 94 verlassende Gas darstellt. Aus diesem Raum 98 strömt das nunmehr gesäuberte und wasserfreie Gas außerhalb des Kamins 92 nach unten in den mittleren Luftsanwaler 74, von wo es in der schon beschriebenen Weise im Gegenstrom den Gas-/Gaswärmeaustauscher durchläuft und über den oberen Luftaustrittssammler 42 und den Austrittsstutzen 76 den Kältetrockner verläßt.
• Statt der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung von nur vier äußeren Rohren 61 können natürlich noch weitere Rohre aneordnet werden, je nach geforderter -Nennleistung. Auf diese Weise läßt sich bei gleichem übrigen Aufbau die Nennleistung sehr genau an'den Bedarf anpassen, wodurch sich zwar das äußere Ausmaß des Kältetrockners nicht ändert, aber die llerstellungskosten entsprechend angepaßt sind.
• In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kältetrockners dargestellt, bei der Gas-/Gaswc'-jrmeaustauscher 112 und Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher 114 koaxial ineinander angeordnet sind. Die hier dargestellte Ausfuhrunysform entspricht in vielen Teilen der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform. Zur Erleichterung der Übersicht wurden entsprechend Teile mit gleichen Bezugszahlen mit vorangestellter "1" bezeichnet.
• Durch die Ineinanderschachtelung der beiden Wärmeaustauscher gelingt es, die Bauhöhe des Gerätes zu verringern. Die Bauhöhenverringerung erfordert allerdings zusätzliche Maßnahmen, um das aus dem Gas-/Gaswärmeaustauscher austretende vorgekühlte Gas zu sammeln, was in einem zusätzlichen Sammelraum 175 geschieht, dann ein von diesem Sammelraum nach oben führendes Rohr 177 (siehe Fig. 7 und 8), das sich in den Sammelraum 173 öffnet, der mit den Kernrohren des Gas-/Kältemittelwärmeaustauschers 114 in Verbindung steht. Das vorgekühlte Gas strömt von dieser (cgegenübev der Fig. 3) jetzt am oberen Ende des Kältetrockners liegenden Sammler 173 in die Kernröhren des Gas-/Kältemittelwärmeaustauschers 114 und ergießt sich in den unteren Luftaustrittssammler 147, wo es die tiefste Temperatur von etwa 1,5° C erreicht hat. Abgeschiedene Flüssigkeit sammelt sich sowohl im Sammler 175 als auch im Sammler 147 und kann von hier abgezogen werden. Vom Sammelraum 147 könnte nun das Gas direkt in den Sammelraum 174 geleitet werden, um sich beim Aufsteigen durch den Gas-/Gaswärmeaustauscher wieder auf zuwärmen und dann über den Sammler 142 und den Stutzen 176 auszutreten. Zur erfindungsgemäßen Verbesserung der Wasser-, öl- und Schmutzabscheidung ist jedoch auch hier, wie bereits bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform, im Zentrum des Kältetrockners wieder ein Zyklonabscheider 184 mit der Prallschürze 186, ein Beruhigungsraum 188 mit der Prallplatte 190, ein anschließender Kamin 192 und schließlich auch wieder eine Filteranordnung 194 vorgesehen. Vom Filter könnte jetzt die auch von kleinen Öltröpfchen gereinigte Druckluft wie bei der Allsführungsfisrnr der Fig. 3 in einem um den Kamin herumliegenden Raum 183 zurück: zum Sammler 174 geführt werden.
• Es hat sich aber als zweckmäßig erwiesen, statt dessen um die äußeren Rohre des Gas-/1'tältemittelwärmeaustauschers ein weiteres Rohr 199 zu legen, dessen Lumen mit einem Sammler 181 in Verbindung steht, der wiederum Verbindung zum Filter 194 besitzt. Das Lumen des Rohres 199, durch das das noch maximal kalte Gas wieder nach unten in den Sammler 174 strömt, dient zur Wärmeisolation des Gas-/1'ältemittelwärmeaustauschers gegenüber dem angrenzend liegenden Gas-/Gaswärmeaustauscher 112.
• Die Zuführung des Kältemittels erfolgt bei dieser Ausführungsform von unten über den Sammelraum 163 und wird, nachdem das Kältemittel die Kernrohre 162 des Gas-/Kältemittelwärmeaustausehers durchflossen und sich im Sammelraum 180 gesammelt hat, über eine entsprechende Leitung am oberen Ende des Iältetrockners abgezogen.
• In der Fig. 7 sind wiederum nur jeweils vier äußere Rohre für jeden Wärmeaustauscher dargestellt. Selbstverständlich kann auch eine kleinere oder größere Anzahl derartiger Austauschereicmente vorgesehen sein. Zu berücksichtigen ist, daß wegen der Verbindungsleitung 177 nicht der gesamte Sxreisumfang eines jeden Wärme-austauscherringes für die Anordnung von Austauscherelementen verwendbar ist.
• in den Fig. 9 und 10 ist noch eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kältetrocknung von Gas, insbesondere Druckluft dargestellt. Auch hier sind Gas-/Gaswärmeaustauscher 212 und Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher 214 koaxial ineinander verschachtelt. Statt der ringförmigen Sammelräume mit rechteckigem Querschnitt sind bei dieser Ausführungsform jedoch Rohrleitungen vorgesehen, wodurch diese Anordnung besonders druckfest wird. So wird das zu trocknende Gas über den Stutzen 282 in ein Sarinlelrohr 245 geleitet, an das die Kernrohre 262 des Gas-/Gaswärmeaustauschers 212 angelötet oder angeschweißt sind. Statt des Sammelraums 174 ist eine Sammelrohrleitung 274 vorgesehen, um das im Gegenstrom aufwärts strömende gereinigte kalte Gas in das Lumen des äußeren Rohres 261 des Gas-/Gaswärmeaustauschers einzuführen, von wo es nach Durchströmen des Austauschers im Sammelrohr 242 gesammelt und dem Auslaß 276 zugeführt wird. Statt des Sammelraumes 175 ist ebenfalls ein Sammelrohr 275 zur Aufnahme des vorgekühlten Gases vorgesehen. Über eine nach oben führende Leitung 277 gelangt dieses vorgekühlte Gas dann in die dem Sammelraum 173 entsprechende Rohrleitung 273. Von dort werden die Kernrohre des Gas-/Kältemittelwärmeaustauschers 214 versorgt, die in einem unteren Sammelrohr 247 münden. Dieses untere Sammelrohr 247 steht mit einem hier ebenfalls erfindungsgemäß angeordneten Zyklonabscheider 284 über ein Rohr 248 in Verbindung. Der Zyklonabscheider 284 unterscheidet sich von dem in der Fig. 7 dargestellten Zyklonabscheider 184 dadurch, daß die untere Wand zur Erhöhung der Druckfestigkeit gewölbt ausgeführt ist. Das Gehäuse des Zyklonabscheiders enthält neben der Prallschürze 286 hier auch den Beruhigungsraum 288 und die Prallplatt 290. Von hier gelangt das Gas wieder über einen Kamin 292 in eine Filteranordnung 294 und von dort über ein zusätzliches Rohr 272 in den Sammelring 274. Von diesem Sammelring, der mit dem Lumen des äußeren Rohres des Gas-/Gaswärmeaustauschers 212 in Verbindung steht, gelangt das Gas unter Anwärmung in den bereits erwähnten Sammelring 242, um über den Auslaß 276 an den Verbraucher abgegeben zu werden.
• Für die Kältemittelzufuhr und -abfuhr sind keine besonderen druckfesten Sammelrohre vorgesehen, da der Kältemittelkreislauf keinen so hohen Druck wie der Druckluftkreislauf aufweist.
• Durch diesen Aufbau mittels Röhren wird die Größe des von dem Gas innerhalb des Drucklufttrockners eingenommenen Volumens verringert, wodurch das sogenannte Druckliterprodukt sich ermaßigt und die Überwachungsanforderungen entsprechend geringer sind. Tatsächlich enthält die letztgeschilderte Ausführungsform - abgesehen von dem erfindungsgemäß vorgesehenen Zyklonabscheider und Filter - keinerlei kesselartige Gebilde, sondern lediglich Rohre. Die vom Gehäuse des Zyklonabscheiders und vom Gehäuse des Filters gebildetenen kleinen Kessel tragen nur geringfügig zum "Druckliterprodukt" bei, so daß insgesamt gesehen ein im wesentlichen "kesselfreier" Drucklufttrockner vorliegt Die drei Ausführungsformen, die sich auf ganz verschiedene Aspekte richten, sollen zeigen,-daß die erfindungsgemäßen Merkmale sehr vielseitig bei Kältetrocknern anwendbar sind.
• P a t e n t a n s p r ü c h e :

Claims (13)

Patentansprüche.

1. Vorrichtung zur Kältetrocknung von Gas, insbesondere Druckluft, mit einem Gas-fGaswärmeaustauscher sowie einem Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher, wobei das zu trocknende Gas aufeinanderfolgend den Gas-/Gaswärmeaustauscher, den Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher und wieder den Gas-/ Gaswärineaustauscher in einem kontinuierlichen Kreislauf durchströmt, und mit einem Filter zum Abscheiden von im Gas enthaltenen Schadstoffen, wobei die tärmeaustauscher und das Filter eine kompakte konstruktive Einheit bilden, dadurch gekennzeichnet, daß Gas-/Gaswärmeaustauscher (12) und Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher (14) 4 eine Säule mit einem im Zentrum der Säule gelegenen kaminartigen Raum (92) bilden, dessen oberes Ende von dem Filter (94> eingenommen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Kamins (92) von einem Prallblechabscheider (88) eingenommen wird, dem das aus dem Gas-/ Kältemittelwärmeaustauscher (14) austretende Gas zugeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Prallblechabscheider (88) ein Zyklonabschelder (84) vorgeschaltet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscher (12, 14) koaxial übereinander angeordnet sind und daß der untere Teil des Kamins (92) vom Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher (14) und der obere Teil des Kamins (92) vom Gas-/Gaswärmeaustauscher (12) gebildet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Gas-/Gaswärmeaustauschers (12) zwischen Kaminaußenwand und Austauscherinnenwand ein Raum zur Rückführung des aus dem Filter (94) austretenden Gases zum Rückstromeingang (74) des Gas-/Gaswärmeaustauschers gebildet wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher (114, 214) koaxial innerhalb des Gas-/Gaswärmeaustauschers (112, 212) liegt und seine Innenwand den Kamin (192, 292) bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß um den Gas-/Kältemittelwärmeaustauscher (114) herum ein Raum (199) gebildet ist, der zur Rückführung des aus dem Filter (194) austretenden Gases zum Rückstromeingang (174) des Gas-/Gaswärmeaustauschers (112) gebildet wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Kamins (92, 192, 292) bzw. Abscheidereingang (87) und Filterausgang über ringförmige Räume (45, 42, 74, 47; 173, 181, 175, 145, 142, 174, 147; 273, 281, 275, 245, 242, 274, 247) mit den Einzelelementen des Wärmeaustauschers (12, 14, 76, 82; 112, 114, 176, 182; 212, 214, 276, 282) in Verbindung stehen.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter eine von oben her in einen Filterraum (98) einschiebbare Filterpatrone (94) umfaßt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kamin (92, 192, 292) von einem besonderen, innerhalb der Austauscherinnenwände liegen den Rohr gebildet wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterpatrone (94) ein Feinfilter mit einer Porenweite von etwa 20 /u ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterpatrone ein Feinfilter mit einer Porenweite von etwa 3 /u ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterpatrone ein Feinfilter mit einer Porenweite von etwa 0,05 /u ist.