DE4022802A1

DE4022802A1 - Drying appts. esp. for compressed air - has two heat exchange regions operating in freeze-thaw counter-cycles

Info

Publication number: DE4022802A1
Application number: DE19904022802
Authority: DE
Inventors: Milorad Bozovic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1990-07-18
Publication date: 1992-01-23

Abstract

Gas (esp. compressed air) drying appts. includes a heat exchanger through which gas is passed for cooling to the dew point; the heat exchanger being cooled by the liq. circuit of a refrigerator and being equipped with a condensed water outlet. The novelty is that (a) the heat exchanger (10) has two separate independentlyly cooled gas flow regions (12,13) connected in parallel or in series; (b) a liq. circuit ocntroller (49) is provided for subjecting the flow regions to counterr-stroke freeze/thaw cycles; and (c) the liq. is a brine or other liq. which does not freeze at below 0 deg.C. ADVANTAGE - Continuously increasing ice formation is reliably prevented at relatively low control costs and with relatively low temp. precision requirements.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trocknung von Gasen, insbesondere Druckluft, mittels einer Kälte anlage, mit einem vom Flüssigkeitskreislauf der Kälteanlage gekühlten Wärmetauscher, durch den das zu trocknende Gas geleitet und bis auf den Taupunkt abgekühlt wird, und der mit einem Ablauf für das aus dem Gas auskondensierte Wasser versehen ist.The invention relates to a device for drying of gases, especially compressed air, by means of a cold system, with one from the liquid circuit of the refrigeration system cooled heat exchanger through which the gas to be dried passed and cooled to the dew point, and the one with a drain for the condensed out of the gas Water is provided.

Derartige Vorrichtungen zur Trocknung von Druckluft sind in verschiedenen Variationen bekannt. Bei der Abkühlung bis auf den Taupunkt muß die Temperatur im Wärmetauscher sehr exakt geregelt werden, um einerseits eine ausreichend tiefe Temperatur zum Auskondensieren des Wassers aufrecht zuerhalten, um jedoch auch andererseits eine Eisbildung bei zu tiefer Temperatur zu vermeiden. Sinkt beispielsweise die Temperatur relativ zur optimalen Regeltemperatur nur geringfügig ab, so nimmt die Eisbildung rasch zu, und es besteht die Gefahr, daß sich der Wärmetauscher mit Eis zusetzt und unter Umständen sogar beschädigt wird.Such devices for drying compressed air are known in different variations. When cooling The temperature in the heat exchanger must be down to the dew point be regulated very precisely in order to be sufficient low temperature to condense the water upright to maintain, but also ice formation on the other hand to avoid if the temperature is too low. Sinks for example the temperature relative to the optimal control temperature only slightly decreases, the ice formation increases rapidly, and there is a risk that the heat exchanger with Ice clogs and may even be damaged.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor richtung zur Trocknung von Gasen, insbesondere Druckluft, der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der mit relativ geringem Regelaufwand und bei relativ geringen Anforderungen an die Präzision trotz tiefstmöglicher Temperaturen eine ständig zunehmende Eisbildung sicher verhindert werden kann.The invention is therefore based on the object direction for drying gases, especially compressed air, to create the genus mentioned at the beginning with relatively little control effort and at relatively low Precision requirements despite the lowest possible Temperatures ensure an ever increasing ice formation can be prevented.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Wärmetauscher zwei separate, unabhängig voneinander kühlbare Strömungs bereiche für das Gas aufweist, die parallel oder in Reihe zueinander geschaltet sind, und daß eine die beiden Strömungs bereiche im wesentlichen im Gegentakt einerseits bis zur Vereisung abkühlende und andererseits bis zu einer über dem Gefrierpunkt liegenden Temperatur abtauende Steuer einrichtung für den Flüssigkeitskreislauf vorgesehen ist, wobei die Flüssigkeit eine Sole oder eine andere bei Tempera turen unter 0°C nicht gefrierende Flüssigkeit ist.This object is achieved in that the heat exchanger two separate, independently coolable flow areas for the gas having parallel or in series are connected to each other, and that one of the two flow areas essentially on the one hand up to Icing cooling and on the other hand up to an over freezing temperature defrosting tax device for the liquid circuit is provided, the liquid being a brine or another at tempera liquid below 0 ° C is not freezing.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bewußt bis zur Eisbildung abgetaut werden, da diese Eisbildung durch den im Zyklus nachfolgenden Abtauvorgang unmittelbar wieder beseitigt wird. Eine gefährliche, die Funktion oder die Sicherheit beeinträchtigende Eisbildung kann daher nicht eintreten. Hierdurch kann die Anlage bis auf tiefere Tempera turen gefahren werden, damit ein tieferer Taupunkt und ein niedrigerer Restfeuchtigkeitsgehalt erreicht werden kann. Trotz dieses tiefen Taupunkts kann infolge des zyklischen Wechsels zwischen Vereisen und Abtauen eine einfache Regeleinrichtung eingesetzt werden, die keine großen Anforderungen an die Präzision stellt. Da vom Arbeitsprinzip her eine dauernde Vereisung ausgeschlos sen ist, arbeitet diese Anlage sehr sicher und störungsfrei.The device according to the invention can be deliberately up to to be defrosted to form ice, since this ice formation by the subsequent defrosting cycle immediately is eliminated. A dangerous, the function or the Safety-related ice formation cannot therefore occur enter. This allows the system to reach a lower temperature doors are driven so that a lower dew point and a lower residual moisture content can be achieved can. Despite this deep dew point, the cyclical alternation between freezing and defrosting simple control device can be used, the makes no great demands on precision. There permanent icing excluded from the working principle is, this system works very safely and trouble-free.

Besonders vorteilhaft erweist sich eine Sole als Flüssig keit, die durch den flüssigkeitsgekühlten Wärmetauscher strömt, wobei diese Sole über einen weiteren Wärmetauscher von einer Kälteanlage gekühlt wird. Eine Sole ist kosten günstig und umweltfreundlich und kann beispielsweise auch in Verbindung mit einer ammoniakbetriebenen Kälteanlage eingesetzt werden, die in einem Sicherheitsbereich in stalliert ist, während die Wärmeübertragung zwischen dem Sicherheitsbereich und der Trocknungsvorrichtung über den Solekreislauf erfolgt. Eventuell kann auch eine andere bei Temperaturen unter 0°C nicht gefrierende Flüssigkeit eingesetzt werden, wie Wasser mit den Gefrierpunkt absenken den Zusätzen od. dgl. A brine has proven to be particularly advantageous as a liquid due to the liquid-cooled heat exchanger flows, this brine via a further heat exchanger is cooled by a refrigeration system. Brine is cost cheap and environmentally friendly and can, for example in connection with an ammonia-operated refrigeration system are used in a security area in is installed while the heat transfer between the Security area and the drying device over the Brine cycle takes place. Maybe another one can liquid not freezing at temperatures below 0 ° C be used as lowering water with freezing point the additives or the like

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.By the measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements to device specified in claim 1 possible.

Zur einfachen Realisierung des zyklischen Wechsels zwischen Vereisen und Abtauen ist jedem Strömungsbereich ein auf die Steuereinrichtung einwirkender und über diese den Kühlvorgang bei Erreichen einer maximalen Abtautemperatur wiedereinschaltender Temperaturfühler vorgesehen. Im ein fachsten Falle kann dabei die Steuereinrichtung Mittel aufweisen, die bei Einschaltung des Kühlvorgangs im einen Strömungsbereich gleichzeitig den Kühlvorgang im anderen Strömungsbereich abschalten. Dies gewährleistet eine exakt antizyklische Betriebsweise.For easy implementation of the cyclical change between Icing and defrosting is an issue in every flow area the control device acting and via this the Cooling process when a maximum defrost temperature is reached restarting temperature sensor provided. In one In the simplest case, the control device can be a means have, which when switching on the cooling process in one Flow area at the same time the cooling process in the other Switch off the flow area. This ensures an exact countercyclical mode of operation.

Eine größere Variabilität zwischen gewünschter Vereisung und Abtauvorgang wird dadurch erreicht, daß die Steuer einrichtung wenigstens ein bei Erreichen der maximalen Abtautemperatur des einen Strömungsbereichs triggerbares Zeitglied aufweist, durch das nach Ablauf einer einstell baren Haltezeit der Kühlvorgang des jeweils anderen Strömungs bereichs absperrbar ist. Je länger die Haltezeit einge stellt wird, desto größer wird die Vereisung.Greater variability between desired icing and defrosting is achieved in that the tax set up at least one when the maximum is reached Defrost temperature of a flow area triggerable Has timer by which after a setting The holding time of the cooling process of the other flow area is lockable. The longer the hold time is on the greater the amount of icing.

Zur einfachen Realisierung des Ein- und Abschaltens der Kühlung in den beiden Strömungsbereichen weist der Sole kreislauf der Kälteanlage zweckmäßigerweise für die beiden Strömungsbereiche parallele Zweige auf, in denen jeweils ein von der Steuereinrichtung steuerbares Ventil vorgesehen ist. Ein Öffnen des Ventils führt zum Abkühlen bzw. Vereisen und ein Schließen zum Abtauen des jeweiligen Strömungs bereichs. Durch die erzielte Mischtemperatur zwischen dem kalten oder vereisten Strömungsbereich und dem abtauen den oder abgetauten Strömungsbereich kann ein Mischtaupunkt von 0°C oder tiefer erzielt werden.For the simple implementation of switching the on and off The brine has cooling in both flow areas Circuit of the refrigeration system expediently for the two Flow areas on parallel branches, each in a valve controllable by the control device is provided is. Opening the valve leads to cooling or freezing and a closure for defrosting the respective flow area. Due to the achieved mixing temperature between the cold or icy flow area and defrosting the or defrosted flow area can be a mixed dew point of 0 ° C or lower.

Eine einfache Realisierung des Wärmetauschers wird dadurch erreicht, daß die beiden parallelgeschalteten Strömungs bereiche einen gemeinsamen Zulauf für das zu trocknende Gas und einen gemeinsamen Ablauf aufweisen, wobei jeder Strömungsbereich ausgangsseitig einen Temperaturfühler aufweist. Bei dieser Ausführung ist eine Steuerung des Gasstroms nicht erforderlich, und der Mischtaupunkt stellt sich am gemeinsamen Ablauf als Mischtemperatur der beiden austretenden Teilströme ein. Der Flüssigkeitskreislauf durch die beiden Strömungsbereiche weist dabei zweckmäßiger weise eine zur Strömungsrichtung des Gases inverse Richtung auf.This makes the heat exchanger simple to implement achieved that the two parallel flow areas a common inlet for the to be dried Gas and have a common drain, each A temperature sensor on the flow side on the outlet side having. In this version, a control of the Gas flow is not required, and the mixing dew point the common process as the mixed temperature of the two emerging partial flows. The liquid cycle through the two flow areas points more appropriately as a direction inverse to the direction of flow of the gas on.

Eine noch exaktere und konstantere Einstellung eines ge wünschten Taupunkts kann dadurch erreicht werden, daß die beiden in Reihe geschalteten Strömungsbereiche parallel nebeneinander liegen, wobei die beiden Endbereiche auf der einen Seite miteinander verbunden und die beiden End bereiche auf der anderen Seite mit einer Umschalteinrich tung für die Gasstromrichtung verbunden sind, durch die jeweils alternativ einer der beiden Endbereiche als Zulauf und der andere als Ablauf für den Gasstrom geschaltet ist. Die Umschalteinrichtung besteht dabei zweckmäßigerweise aus Umschaltventilen oder -klappen. Bei dieser Anordnung wird zwar eine zusätzliche Umschalteinrichtung benötigt, jedoch wird eine automatische exakte Temperatureinstellung dadurch erreicht, daß das zunächst durch einen abzutauenden Strömungsbereich strömende Gas danach im anderen vereisten Strömungsbereich auf seine End-Taupunkt-Temperatur abgesenkt wird, während im darauffolgenden Zyklus die Strömungsrich tung umgekehrt ist und in den beiden Strömungsbereichen umgekehrte Verhältnisse vorliegen.An even more precise and constant attitude of a ge desired dew point can be achieved in that the two flow areas connected in series in parallel lie side by side, with the two end areas on one side connected and the other end areas on the other side with a switching device device for the gas flow direction through which alternatively one of the two end areas as an inlet and the other switched as an outlet for the gas flow is. The switching device expediently exists from changeover valves or flaps. With this arrangement an additional switching device is required, however, an automatic exact temperature setting achieved by first defrosting The flowing gas then freezes in the other Flow area lowered to its final dew point temperature becomes, while in the following cycle the flow direction tion is reversed and in the two flow areas the opposite is true.

Die Umschaltung des Solekreislaufs erfolgt im wesentlichen synchron zur Betätigung der Umschalteinrichtung, wobei jeweils im wesentlichen bei Erreichen der tiefsten Tempera tur eines Strömungsbereichs der andere Strömungsbereich als Zulauf für den Gasstrom umgeschaltet wird. Hierdurch kann die Umschalteinrichtung über die Steuereinrichtung für den Solekreislauf zusätzlich mitgesteuert werden.The brine circuit is essentially switched over synchronized with the actuation of the switching device, wherein essentially when the lowest temperature is reached one flow area the other flow area is switched as an inlet for the gas stream. Hereby can the switching device via the control device can also be controlled for the brine circuit.

Eine zweckmäßige konstruktive Lösung besteht in der rohr artigen Ausbildung des Wärmetauschers, der durch eine in Längsrichtung verlaufende Trennwandung in die beiden Strömungsbereiche aufgeteilt ist, wobei in jedem Strömungs bereich separate, von Sole umströmte Wärmetauscherrohre oder -platten vorgesehen sind. Hierdurch können die beiden Strömungsbereiche nicht nur konstruktiv einfach, sondern auch kompakt realisiert werden.A useful constructive solution is the pipe like training of the heat exchanger by a longitudinal dividing wall into the two Flow areas is divided, with each flow area separate heat exchanger tubes around which brine flows or plates are provided. This allows the two Flow areas not only structurally simple, but can also be realized compactly.

Bei parallelgeschalteten Strömungsbereichen ist dabei in den beiden Strömungsbereichen ablaufseitig je ein Tempera turfühler angeordnet, während bei in Reihe geschalteten Strömungsbereichen im Verbindungsbereich zur Überleitung des Gases von einem Strömungsbereich zum anderen ein ein ziger Temperaturfühler angeordnet ist.In the case of flow regions connected in parallel One tempera each in the two flow areas on the outlet side door sensors arranged, while in series Flow areas in the connection area for the transition of gas from one flow area to another ziger temperature sensor is arranged.

In an sich bekannter Weise ist zweckmäßigerweise ein zweiter Wärmetauscher im Gaszulauf zum ersten flüssigkeitsgekühlten Wärmetauscher angeordnet, der vom Gasrücklauf aus dem ersten Wärmetauscher gekühlt wird. Hierdurch kann in günsti ger Weise eine Vorkühlung des zum flüssigkeitsgekühlten Wärmetauschers strömenden Gases erzielt werden.In a manner known per se, a second is expediently Heat exchanger in the gas inlet to the first liquid-cooled Heat exchanger arranged from the gas return from the first heat exchanger is cooled. This can in favorable ger way a pre-cooling of the liquid-cooled Heat exchanger flowing gas can be achieved.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Two embodiments of the invention are in the drawing shown and in the description below explained in more detail. Show it

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Trocknungs vorrichtung für Druckluft mit einem Wärmetauscher mit umschaltbarer Strömungsrichtung als erstes Ausführungsbeispiel, Fig. 1 is a schematic illustration of a drying device for compressed air with a heat exchanger with reversible flow direction as the first embodiment,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Trocknungs vorrichtung für Druckluft mit einem Wärmetauscher ohne umschaltbare Strömungsrichtung als zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 2 is a schematic illustration of a drying device for compressed air with a heat exchanger without a switchable flow direction as a second embodiment,

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung der Wärmetauscher nach dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der Schnittlinie A-A in den Fig. 1 und 2 und Fig. 3 is a cross-sectional view of the heat exchanger according to the first and second embodiment along the section line AA in Figs. 1 and 2 and

Fig. 4 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungs weise. Fig. 4 shows a signal diagram to explain the effect.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist als wesentliches Bauteil ein Wärmetauscher 10 vorge sehen, dessen Querschnittsdarstellung in Fig. 3 zu sehen ist. Dieser Wärmetauscher ist im wesentlichen rohrförmig ausgebildet und ist durch eine vertikale Längswandung 11 in zwei gleiche Strömungsbereiche 12, 13 mit halbkreis förmigem Querschnitt aufgeteilt. Die beiden linken (gemäß Fig. 1) Endbereiche 14, 15 der Strömungsbereiche 12, 13 sind mit zwei Anschlüssen 16, 17 zur Zu- und Ableitung des zu trocknenden Gases versehen. Die rechten Endbereiche 18, 19 der Strömungsbereiche 12, 13 sind miteinander verbunden, wobei an der Verbindungsstelle ein Temperaturfühler 20 in den Wärmetauscher 10 hineinragt, der beispielsweise ein Thermoelement sein kann. In den rechten Endbereichen 18, 19 ist kurz vor der Verbindungsstelle ein Tropfenabschei der 21 angeordnet, der die kondensierten Wassertropfen auffängt und ableitet. Im unteren Bereich ist eine Kondens wasser-Ableitung 22 mit einem Ablaßventil 23 angeordnet. Zwischen den Endbereichen 14, 15, 18, 19 erstreckt sich in Längsrichtung eine Vielzahl von Wärmetauscherelementen 24, an denen Sole zur Abkühlung der innen durchströmenden Druckluft entlangfließt. Diese Wärmetauscherelemente können beispielsweise rohr- oder plattenförmig ausgebildet sein. Die Wärmetauscherelemente 24 im ersten Strömungsbereich 12 weisen einen Einlaß 25 und einen Auslaß 26 auf, während die separaten Wärmetauscherelemente 24 im zweiten Strömungs bereich 13 einen Einlaß 27 und einen Auslaß 28 aufweisen.In the first exemplary embodiment shown in FIG. 1, a heat exchanger 10 is seen as an essential component, the cross-sectional representation of which can be seen in FIG. 3. This heat exchanger is essentially tubular and is divided by a vertical longitudinal wall 11 into two equal flow areas 12 , 13 with a semicircular cross section. The two left (according to FIG. 1) end regions 14 , 15 of the flow regions 12 , 13 are provided with two connections 16 , 17 for supplying and discharging the gas to be dried. The right end regions 18 , 19 of the flow regions 12 , 13 are connected to one another, a temperature sensor 20 protruding into the heat exchanger 10 at the connection point, which can be, for example, a thermocouple. In the right end regions 18 , 19 , a droplet separator 21 is arranged just before the connection point, which collects and drains off the condensed water droplets. In the lower area, a condensate drain 22 is arranged with a drain valve 23 . Between the end regions 14 , 15 , 18 , 19 extends in the longitudinal direction a plurality of heat exchanger elements 24 , along which brine flows to cool the compressed air flowing through inside. These heat exchanger elements can be tubular or plate-shaped, for example. The heat exchanger elements 24 in the first flow region 12 have an inlet 25 and an outlet 26 , while the separate heat exchanger elements 24 in the second flow region 13 have an inlet 27 and an outlet 28 .

Anstelle von Sole kann auch eine andere Flüssigkeit treten, die bei Temperaturen unter 0°C, insbesondere bis zu den jeweils auftretenden Temperaturen, nicht gefriert, z. B. Wasser mit den Gefrierpunkt absenkenden Zusätzen od. dgl. Die im folgenden verwendeten Begriffe Sole oder Solekreis lauf sollen alle derartigen Flüssigkeiten umfassen.Another liquid can also replace brine at temperatures below 0 ° C, especially up to temperatures occurring, not freezing, z. B. Water with additives lowering the freezing point or the like The terms brine or brine circuit used below barrel should include all such liquids.

Die zuströmende, zu trocknende Druckluft gelangt über eine Zuleitung 29 in einen weiteren, zur Vorkühlung dienen den Wärmetauscher 30 und gelangt von dort aus über eine Leitung 31 zu einer Umschalteinrichtung 32, die aus vier Ventilen 33-36 besteht. Dabei mündet die Leitung 31 zwischen den Ventilen 33, 34, denen die in Reihe geschalteten Ventile 35, 36 parallelgeschaltet sind. Die Verbindung zwischen den Ventilen 33 und 35 ist mit dem Anschluß 16 des Wärme tauschers 10 verbunden, während der Anschluß 17 an die Verbindungsleitung zwischen den Ventilen 34, 36 angeschlossen ist. Weiterhin ist die Verbindung zwischen den Ventilen 35, 36 über eine Leitung 37 zum Wärmetauscher 30 rückgeführt und durch diesen in Gegenströmung zur zugeleiteten Druck luft geführt bis zu einer Ausgangsleitung 38. Dabei ist es prinzipiell unerheblich, ob die über die Zuleitung 29 zugeführte Druckluft oder die über die Leitung 37 rück geführte Druckluft innerhalb oder außerhalb von nicht näher dargestellten Wärmetauscherelementen geführt ist. Wesentlich ist lediglich, daß durch die kalte rückgeführte Druckluft die zugeführte Druckluft vorgekühlt wird.The incoming compressed air to be dried passes through a feed line 29 into a further one, the heat exchanger 30 is used for pre-cooling and from there it arrives via a line 31 to a switching device 32 , which consists of four valves 33-36 . The line 31 opens between the valves 33 , 34 , with which the series-connected valves 35 , 36 are connected in parallel. The connection between the valves 33 and 35 is connected to the connection 16 of the heat exchanger 10 , while the connection 17 is connected to the connecting line between the valves 34 , 36 . Furthermore, the connection between the valves 35 , 36 is returned via a line 37 to the heat exchanger 30 and through this air in countercurrent to the pressure supplied to an outlet line 38 . In principle, it is irrelevant whether the compressed air supplied via the feed line 29 or the compressed air fed back via the line 37 is guided inside or outside of heat exchanger elements (not shown). It is only essential that the supplied compressed air is pre-cooled by the cold recirculated compressed air.

Auch der Wärmetauscher 30 ist mit einer Kondenswasser- Ableitung 39 und einem Ablaßventil 40 versehen, um auch schon infolge der Kühlwirkung der rückgeführten Druckluft in der Zuleitung auskondensiertes Wasser abführen zu können.The heat exchanger 30 is also provided with a condensate drain 39 and a drain valve 40 in order to be able to remove condensed water in the feed line even as a result of the cooling effect of the recirculated compressed air.

Der Einlaß 25 und der Auslaß 26 der Wärmetauscherelemente 24 im ersten Strömungsbereich 12 sind an eine Leitung 41 angeschlossen, die parallel zu einer Leitung 42 ge schaltet ist, die mit dem Einlaß 27 und dem Auslaß 28 der Wärmetauscherelemente 24 des zweiten Strömungsbereichs 13 verbunden ist. In der Leitung 41 ist ein Absperrventil 43 und in der Leitung 42 ein Absperrventil 44 geschaltet. Die beiden parallelgeschalteten Leitungen 41, 42 bilden zusammen mit einem Wärmetauscher 45 einen Solekreislauf, der von einer Pumpe 46 in Bewegung gehalten wird. Ein Wärmetauscherelement 47 im Wärmetauscher 45 ist an eine bekannte Kälteanlage 48 angeschlossen, die nicht näher beschrieben ist und dazu dient, die Sole im Solekreis lauf auf die notwendige Temperatur abzukühlen, um den gewünschten Taupunkt zu erreichen. Die Kälteanlage 48 kann beispielsweise mit Ammoniak oder einem bekannten Kältemittel wie R12 oder R22 (Frigen) betrieben werden.The inlet 25 and the outlet 26 of the heat exchanger elements 24 in the first flow region 12 are connected to a line 41 which is connected in parallel to a line 42 which is connected to the inlet 27 and the outlet 28 of the heat exchanger elements 24 of the second flow region 13 . A shut-off valve 43 is connected in line 41 and a shut-off valve 44 in line 42 . The two lines 41 , 42 connected in parallel form, together with a heat exchanger 45, a brine circuit which is kept in motion by a pump 46 . A heat exchanger element 47 in the heat exchanger 45 is connected to a known refrigeration system 48 , which is not described in more detail and serves to cool the brine in the brine circuit to the necessary temperature in order to reach the desired dew point. The refrigeration system 48 can be operated, for example, with ammonia or a known refrigerant such as R12 or R22 (Frigen).

Die Ventile 33-36 sowie die Absperrventile 43, 44 werden von einer elektronischen Steuereinrichtung 49 gesteuert. Weiterhin wird das Meßsignal des Temperaturfühlers 20 dieser elektronischen Steuereinrichtung 49 zugeführt.The valves 33-36 and the shut-off valves 43 , 44 are controlled by an electronic control device 49 . Furthermore, the measurement signal of the temperature sensor 20 is supplied to this electronic control device 49 .

Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungs beispiels wird im folgenden anhand des in Fig. 4 darge stellten Signaldiagramms erläutert. Dabei zeigen die beiden oberen Diagrammzeilen jeweils den Temperaturverlauf T12 bzw. T13 in den beiden Strömungsbereichen 12, 13, wobei selbstverständlich durch den Temperaturfühler 12 nur jeweils die Temperatur der ausströmenden Druckluft aus demjenigen Strömungsbereich 12 bzw. 13 erfaßt werden kann, dessen Strömungsausgang dem Temperaturfühler 20 zugewandt ist. Die übrigen Diagrammzeilen zeigen die verschiedenen Steuer signale für die Ventile, wobei ein dargestelltes Signal jeweils einem geöffneten Ventil entspricht. Die Signal bezeichnungen entsprechen dem Bezugszeichen der zugeord neten Ventile.The operation of the embodiment shown in FIG. 1 is explained below with reference to the signal diagram shown in FIG. 4. The two upper diagram lines each show the temperature profile T12 and T13 in the two flow areas 12 , 13 , whereby of course the temperature sensor 12 can only detect the temperature of the outflowing compressed air from the flow area 12 or 13 whose flow output is the temperature sensor 20 is facing. The remaining diagram lines show the various control signals for the valves, with one signal shown corresponding to one open valve. The signal designations correspond to the reference numerals of the assigned valves.

Zunächst sind die Ventile 33, 36 geöffnet und die Ventile 34, 35 geschlossen, so daß der Druckluftzulauf über den Anschluß 16 zum ersten Strömungsbereich 12 und der Rücklauf über den zweiten Strömungsbereich 13 erfolgt. Das Absperr ventil 44 ist geöffnet und das Absperrventil 43 geschlossen, so daß der Strömungsbereich 13 gekühlt bzw. vereist wird, während der Strömungsbereich 12 abtaut. Der eingestellte Temperaturbereich liegt zwischen +2 und -5°C, wobei die eingestellten Werte, nämlich der Abtaupunkt und der gewünsch te Taupunkt, auch anders gewählt werden können. Zum Zeit punkt t1 ist die Abtauphase des Strömungsbereichs 12 abge schlossen, da der Temperaturfühler 12 eine Temperatur von +2°C erkennt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Strömungs bereich 13 vereist. First of all, the valves 33 , 36 are open and the valves 34 , 35 are closed, so that the compressed air is supplied via the connection 16 to the first flow region 12 and the return is via the second flow region 13 . The shut-off valve 44 is open and the shut-off valve 43 is closed, so that the flow area 13 is cooled or iced while the flow area 12 is defrosting. The set temperature range is between +2 and -5 ° C, whereby the set values, namely the defrost point and the desired te dew point, can also be selected differently. At the point in time t1, the defrosting phase of the flow region 12 is completed because the temperature sensor 12 detects a temperature of + 2 ° C. At this time, the flow area 13 is iced over.

Durch das Erreichen der Abtautemperatur zum Zeitpunkt t1 wird durch Öffnen des Ventils 43 die Abkühlung im Strö mungsbereich 12 bis zum eingestellten Taupunkt von -5°C eingeleitet. Gleichzeitig wird ein internes Zeitglied in der elektronischen Steuereinrichtung 49 getriggert, das nach Ablauf seiner Haltezeit To das Absperrventil 44 schließt, so daß im Strömungsbereich 13 der Abtauvorgang einsetzt und gleichzeitig eine inverse Umschaltung der Ventile 33-36 vornimmt, so daß der Zulauf der Druckluft nunmehr über den Anscchluß 17 in den Strömungsbereich 12 erfolgt.By reaching the defrost temperature at time t1, cooling in the flow region 12 is initiated by opening the valve 43 up to the set dew point of -5 ° C. At the same time, an internal timer is triggered in the electronic control device 49 , which closes the shut-off valve 44 after its holding time To, so that the defrosting process begins in the flow region 13 and, at the same time, the valves 33-36 are reversed, so that the compressed air now flows in via the connection 17 into the flow region 12 .

Zum Zeitpunkt t2 ist der Abtauvorgang im Strömungsbereich 13 abgeschlossen, da der Temperaturfühler 20 wiederum das Erreichen der Abtautemperatur von +2°C signalisiert. Nun wird wiederum das Ventil 44 geöffnet, um den Strömungs bereich 13 wieder abzukühlen und dann zu vereisen. Nach Ablauf der Haltezeit To des nicht dargestellten Zeitglieds wird das Ventil 43 geschlossen, so daß jetzt im Strömungs bereich 12 der Abtauvorgang einsetzt. Gleichzeitig wird durch inverse Betätigung der Ventile 33-36 wiederum die Strömungsrichtung umgedreht.At time t2, the defrosting process in the flow region 13 is complete, since the temperature sensor 20 in turn signals that the defrosting temperature has reached + 2 ° C. Now the valve 44 is opened again to cool the flow area 13 again and then freeze it. After the holding time To of the timer, not shown, the valve 43 is closed, so that the defrosting process now begins in the flow area 12 . At the same time, the flow direction is reversed by inverse actuation of the valves 33-36 .

Die Strömungsumkehr der durchströmenden Druckluft erfolgt also immer nach der Abkühlphase, also bei Erreichen des Abtaupunkts in einem Strömungsbereich bzw. mit dem Beginn der Auftauphase im anderen Strömungsbereich. Durch Variation der Haltezeit des Zeitglieds kann die Länge der Abkühlphase im einen Strömungsbereich bzw. der Vereisungsphase im anderen Strömungsbereich eingestellt werden. Dies hängt auch von der Auslegung des Wärmetauschers 30, dem eingestellten Temperaturbereich in diesem und der Lufteintrittstemperatur ab. Es ist selbstverständ lich auch möglich, eine andere Steuerung durch den Tempera turfühler 20 oder eine andere Zeitsteuerung vorzusehen. Beispielsweise kann auch die Umschaltung der Strömungs richtung separat zeitgesteuert zu einem etwas anderen Zeitpunkt erfolgen. Auch eine zeitliche Steuerung durch einen einen das Erreichen des Taupunkts erfassenden Tempera turfühler ist möglich. Wesentlich ist lediglich das abwech selnde Abtauen und Vereisen der beiden Strömungsbereiche 12, 13, das im wesentlichen im Gegentakt und mit einer Uberlappung erfolgt. Weiterhin sollte sich derjenige Strö mungsbereich 12, aus dem die entwässerte Druckluft den Wärmetauscher 10 verläßt, gerade in der Vereisungsphase befinden.The flow reversal of the compressed air flowing through therefore always takes place after the cooling phase, that is to say when the defrosting point is reached in one flow area or when the thawing phase begins in the other flow area. The length of the cooling phase in one flow area or the icing phase in the other flow area can be set by varying the holding time of the timing element. This also depends on the design of the heat exchanger 30 , the set temperature range in this and the air inlet temperature. It is of course also possible to provide another control by the temperature sensor 20 or another time control. For example, the switching of the flow direction can be carried out separately at a slightly different time in a time-controlled manner. Timing by a temperature sensor which detects the reaching of the dew point is also possible. All that is essential is the alternating defrosting and icing of the two flow regions 12 , 13 , which takes place essentially in push-pull and with an overlap. Furthermore, that flow area 12 from which the dewatered compressed air leaves the heat exchanger 10 should be in the icing phase.

Anstelle der vier Ventile 33-36 kann die Umschalteinrichtung 32 auch beispielsweise aus zwei Umlenkklappen bestehen, durch die die Druckluftströme alternativ in die eine oder andere Richtung umgelenkt werden. Schließlich sei noch festgehalten, daß anstelle der Trocknung von Druckluft selbstverständlich auch andere Gase mit der beschriebenen Vorrichtung getrocknet werden können.Instead of the four valves 33-36 , the switching device 32 can also consist, for example, of two deflection flaps, through which the compressed air flows are alternatively deflected in one direction or the other. Finally, it should be noted that instead of drying compressed air, other gases can of course also be dried with the device described.

Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß zur Vereinfachung gleiche oder gleich wirkende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben sind.The second exemplary embodiment shown in FIG. 2 largely corresponds to the first exemplary embodiment, so that, for simplification, the same or equivalent components are provided with the same reference numerals and are not described again.

Anstelle des Wärmetauschers 10 tritt jetzt ein Wärmetauscher 50, und die Umschalteinrichtung 32 entfällt. Der Wärme tauscher 50 ist prinzipiell ähnlich aufgebaut, so daß die Querschnittsdarstellung gemäß Fig. 3 auch für dieses Ausführungsbeispiel gilt, und besitzt wegen der Parallel schaltung den halben Querschnitt in bezug auf das erste Ausführungsbeispiel bei gleichem Druckluftdurchsatz. Aller dings mündet jetzt die Leitung 31 in einem gemeinsamen linken Endbereich 51, von wo aus die Druckluft parallel durch die beiden Strömungsbereiche 12, 13 bis zu einem gemeinsamen rechten Endbereich 52 und von dort aus über die Leitung 37 zurück zum Wärmetauscher 30 strömt. Die durch die Pumpe 46 vorgegebene Strömungsrichtung der Sole ist im Wärmetauscher 50 der Strömung der Druckluft entgegen gerichtet. Anstelle des einen Temperaturfühlers 20 sind im rechten Endbereich 52 jeweils an den getrennten Ausström bereichen nach den Wärmetauscherelementen 24 zwei Temperatur fühler 53, 54 angeordnet, um die verschiedenen Temperaturen der aus den beiden Strömungsbereichen 12, 13 austretenden Druckluft zu messen.A heat exchanger 50 now takes the place of the heat exchanger 10 , and the switching device 32 is dispensed with. The heat exchanger 50 is basically similar, so that the cross-sectional view shown in FIG. 3 also applies to this embodiment, and because of the parallel circuit has half the cross section with respect to the first embodiment with the same compressed air flow. However, line 31 now opens into a common left end area 51 , from where the compressed air flows in parallel through the two flow areas 12 , 13 to a common right end area 52 and from there via line 37 back to heat exchanger 30 . The flow direction of the brine specified by the pump 46 is directed in the heat exchanger 50 against the flow of the compressed air. Instead of a temperature sensor 20 , two temperature sensors 53, 54 are arranged in the right end area 52 at the separate outflow areas after the heat exchanger elements 24 in order to measure the different temperatures of the compressed air emerging from the two flow areas 12 , 13 .

Die Temperatursteuerung erfolgt hier in der Weise, daß jeweils bei Erreichen der Abtautemperatur in einem Strömungs bereich eine Einschaltung der Kühlung in demselben durch das zugeordnete Absperrventils erfolgt und daß bei Erreichen einer festlegbaren unteren Grenztemperatur von beispiels weise -2°C dieses Absperrventil wieder geschlossen wird, um den Auftauvorgang wieder einzuleiten. Im anderen Strö mungsbereich werden diese Vorgänge invers synchron gesteu ert, so daß am Ausgang, also an der Vereinigungsstelle der beiden Druckluftströme, ein im wesentlichen immer gleicher Mischtaupunkt von 0°C oder darunter vorliegt.The temperature control takes place here in such a way that each time the defrost temperature is reached in a flow area by switching on the cooling in the same the associated shut-off valve takes place and that when reached a definable lower limit temperature of example wise this shut-off valve is closed again at -2 ° C, to start the thawing process again. In the other stream These processes are inversely synchronously controlled ert, so that at the exit, so at the union of the two compressed air streams, one essentially always same mixing dew point of 0 ° C or below.

Um mögliche Vereisungen an den Kondenswasser-Ableitungen 22 bzw. 39 zu verhindern, können diese beispielsweise geheizt werden.In order to prevent possible icing on the condensate discharge lines 22 and 39 , these can be heated, for example.

Zur Temperatursteuerung des Solekreislaufs weist dieser beispielsweise eine übliche Thermostatsteuerung auf.This controls the temperature of the brine circuit for example, a conventional thermostat control.

Claims

1.Device for drying gases, in particular compressed air by means of a refrigeration system, with a heat exchanger cooled by the liquid circuit of the refrigeration system, through which the gas to be dried is passed and cooled to the dew point, and which has an outlet for the gas condensed water is provided, characterized in that the heat exchanger ( 10 ; 50 ) has two separate, independently coolable flow areas ( 12 , 13 ) for the gas, which are connected to each other in parallel or in series, and that one of the two flow areas ( 12 , 13 ) essentially in push-pull on the one hand cooling to the icing and on the other hand up to a temperature above freezing thawing control device ( 49 ) for the liquid circuit is provided, the liquid being a brine or another at temperatures below 0 ° C is not a freezing liquid.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that each flow area ( 12 , 13 ) on the control device ( 49 ) acting and via this the cooling process when a maximum thawing temperature is switched on temperature sensor ( 20; 53, 54 ) is assigned.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the control device ( 49 ) has means which simultaneously switch off the cooling process in the other flow area when the cooling process in one flow area is switched on.

4. The device according to claim 2, characterized in that the control device ( 49 ) has at least one triggerable when the maximum defrost temperature of the one flow area ( 12 or 13 ) triggerable by the cooling process of the other flow area after expiry of an adjustable holding time ( 13 or 12 ) can be switched off.

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the liquid circuit of the refrigeration system for the two flow areas ( 12 , 13 ) has parallel branches ( 41 , 42 ), in each of which for switching the cooling on and off the control device ( 4 g) controllable valve ( 43 , 44 ) is provided.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the two parallel flow regions ( 12 , 13 ) have a common inlet ( 51 ) for the gas to be dried and a common outlet ( 52 ), each flow region ( 12 , 13 ) has a temperature sensor ( 53, 54 ) on the output side.

7. The device according to claim 6, characterized in that the brine circuit through the two flow areas ( 12 , 13 ) has an inverse to the flow direction of the gas Rich direction.

8. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the two flow regions connected in series ( 12 , 13 ) lie parallel next to one another, the two end regions ( 18 , 19 ) being connected to one another on one side and the two End regions ( 14 , 15 ) on the other side are connected to a switching device ( 32 ) for the gas flow direction, through which one of the two end regions ( 14 , 15 ) is alternatively connected as an inlet and the other as an outlet for the gas flow.

9. The device according to claim 8, characterized in that the switching device ( 32 ) consists of switching valves ( 33-36 ) or flaps.

10. The device according to claim 8 or 9, characterized in that one for switching the brine circuit substantially synchronous actuation of the switching device ( 32 ) is provided, each essentially when the lowest temperature of a flow region ( 12 or 13 ) the other Flow area ( 13 or 12 ) is switched as an inlet for the gas stream.

11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the brine circuit through the two flow regions ( 12 , 13 ) has an inverse direction to the flow direction of the gas in the flow region switched as a return.

12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger ( 10 ; 50 ) is tubular and is divided by a longitudinal partition wall ( 11 ) into the two flow areas ( 12 , 13 ), and that in each flow area ( 12 , 13 ) separate heat exchanger tubes or plates (24) around which brine flows are provided.

13. The apparatus according to claim 12 with parallel flow areas, characterized in that in the two flow areas ( 12 , 13 ) on the outlet side, a temperature sensor ( 53, 54 ) is arranged.

14. The apparatus according to claim 12 with flow regions connected in series, characterized in that a temperature sensor ( 20 ) is arranged in the connecting region ( 18 , 19 ) for transferring the gas from one flow region to the other.

15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a second heat exchanger ( 30 ) in the gas inlet to the first, liquid-cooled heat exchanger ( 10 ; 50 ) is arranged, which is cooled by the gas return from this first heat exchanger ( 10 ; 50 ).

16. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the brine flowing through the liquid-cooled heat exchanger ( 10 ; 50 ) is cooled by a refrigeration system ( 48 ) via a further heat exchanger ( 45 ).