DE4445972C2 - Kompressoranlage zum Erzeugen trockener Druckluft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kompressoranlage zum Erzeugen trockener Druckluft mit einem Luftkompressor, dessen beweg­ liche Teile im Betrieb mit Hilfe von Wasser geschmiert und gekühlt werden, mit Trocknungseinrichtungen zum Entfernen von Wasser aus der von dem Kompressor erzeugten Druckluft, mit einem Wassertank zur Aufnahme von mit Hilfe der Trocknungs­ einrichtungen aus der Druckluft gewonnenem Wasser und mit Rückführeinrichtungen zum Zuführen von Wasser aus dem Wasser­ tank zu dem Luftkompressor.

Ein System bzw. eine Anlage zum Erzeugen trockener Druckluft wird bei einer Maschine, wie z. B. einem Luftstrahl-Webstuhl, verwendet, bei der bzw. bei dem entfeuchtete Druckluft benö­ tigt wird.

Ein bekanntes System zum Erzeugen trockener Druckluft umfaßt dabei einen Luftkompressor, in dem aus der Atmosphäre ange­ saugte Luft komprimiert wird, wobei die so erhaltene Druck­ luft dann einem Trocknerbereich zum Entfeuchten der Druckluft zugeführt wird. Der Trocknerbereich enthält eine Masse eines hydroskopischen Mittels, durch welches die Druckluft hin­ durchgeleitet wird, um sie zu trocknen. Wenn das hydroskopi­ sche Mittel mit absorbierter Feuchtigkeit gesättigt ist, wird es regeneriert, indem man trockene Druckluft in entgegenge­ setzter Richtung hindurchleitet oder indem man es mittels einer geeigneten Heizvorrichtung erhitzt. Während des Regene­ rierens der Masse des hydroskopischen Mittels muß dabei der Betrieb des Systems unterbrochen werden.

Ein Luftkompressor, der einen Bestandteil einer Anlage zur Erzeugung trockener Druckluft bildet, umfaßt mehrere beweg­ liche Teile, welche ausreichend geschmiert werden müssen, um ein Fressen der beweglichen Teile zu vermeiden, und welche gekühlt werden müssen, da sich die beweglichen Teile aufgrund der adiabatischen Kompression der Luft und aufgrund der ther­ mischen Energie erwärmen, die wegen der Reibung zwischen den beweglichen Teilen entsteht. Bei einem bekannten System zum Erzeugen trockener Druckluft, welches in der JP-OS-60(1985)-35196 beschrieben ist, wird zum Schmieren und Kühlen der beweglichen Teile eines zu dem System gehörenden Kompressors Öl verwendet, und die Druckluft vom Auslaß des Kompressors wird durch einen Ölabscheider geleitet, in dem Öltröpfchen aus der Druckluft entfernt werden. Trotzdem ent­ hält die Luft hinter dem Ölseparator unvermeidlich etwas Öl in Form eines feinen Ölnebels. Druckluft, welche Öl enthält, ist jedoch in bestimmten Maschinen, wie z. B. einem Luftstrahl­ webstuhl, unbrauchbar.

Das JP-GM 61(1958)-36798 offenbart ein System zum Erzeugen trockener Druckluft, welches einen Luftkompressor umfaßt, bei dem Wasser als Kühl- und Schmiermittel für bewegliche Teile des Luftkompressors verwendet wird. In diesem System enthält die Druckluft vom Auslaß des Kompressors kleine Wassertröpf­ chen, die von der Luft mitgerissen werden. Die Druckluft mit den Wassertröpfchen wird einem Lufttank mit einem Wasserab­ scheider zugeführt, durch den die Wassertröpfchen aus der Druckluft entfernt werden. Die Druckluft aus dem Lufttank ist dabei jedoch nicht notwendigerweise entfeuchtet; vielmehr ist sie sehr feucht, da sie mit Wasserdampf gesättigt ist. Ande­ rerseits werden die Wassertropfen, die aus der Druckluft ent­ fernt werden, in dem Lufttank gesammelt, und ein Teil des ge­ sammelten Wassers wird anschließend als Schmier- und Kühlmit­ tel für die beweglichen Teile des Luftkompressors zu diesem zurückgeführt. Dabei muß dem System jedoch periodisch eine gewisse Wassermenge von außen zugeführt werden, da ein Teil des zunächst in der Luft enthaltenen Wassers das System in Form von Wasserdampf in der Druckluft verläßt, die aus dem Lufttank austritt.

Aus der Druckschrift DE 31 18 967 A1 ist eine Kompressoran­ lage mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 be­ kannt, bei der der Radiator zum Abkühlen der Druckluft als wärmeabgebendes Rohr ausgebildet ist. Weitere Maßnahmen zur Abkühlung der Druckluft sind dabei nicht vorgesehen.

Aus der Druckschrift DE-OS 27 15 610 ist eine Kompressoran­ lage bekannt, bei der eine zum Schmieren des Kompressors die­ nende Flüssigkeit mittels eines Separatorelementes aus der von dem Kompressor erzeugten Druckluft entfernt wird. Maßnah­ men zum Abkühlen der von dem Kompressor erzeugten Druckluft sind nicht vorgesehen.

Aus der Druckschrift DE-OS 26 00 488 ist eine Kompressoran­ lage bekannt, bei der eine zum Schmieren des Kompressors die­ nende Flüssigkeit mittels eines als Hauptabscheider dienenden Behälters und eines als Nachabscheider dienenden Filters aus der von dem Kompressor erzeugten Druckluft entfernt wird. Maßnahmen zum Abkühlen der von dem Kompressor erzeugten Druckluft sind nicht vorgesehen.

Ausgehend vom Stande der Technik und der vorstehend aufge­ zeigten Problematik, liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, eine Kompressoranlage zum Erzeugen trockener Druck­ luft anzugeben, bei der die Druckluft einerseits hinreichend entfeuchtet werden kann und andererseits keine Notwendigkeit besteht, der Anlage von außen zusätzliches Wasser zuzuführen.

Diese Aufgabe wird bei einer Kompressoranlage mit den Merkma­ len des Oberbegriffs von Anspruch 1 gemäß der Erfindung da­ durch gelöst, daß die Trocknungseinrichtungen einen als Kühlaggregat ausgebildeten Trockner zum Entfeuchten von was­ serdampfhaltiger Druckluft vom Auslaß des Kompressors umfas­ sen und daß dem Radiator ein Gebläse zur Erzeugung einer Kühlluftströmung für den Radiator zugeordnet ist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung um­ faßt eine Kompressoranlage zum Erzeugen trockener Druckluft also einen Luftkompressor, bei dem für die Schmierung und Kühlung der beweglichen Teile Wasser verwendet wird, einen Radiator zum Abkühlen von Druckluft vom Auslaß des Luftkom­ pressors, ein Gebläse zur Erzeugung einer Kühlluftströmung für den Radiator, einen als Kühlaggregat ausgebildeten Trock­ ner zum Entfeuchten von Druckluft, die mit Hilfe des Luftkom­ pressors erzeugt wird, einen Wassertank zum Aufnehmen des Wassers, welches bei der Entfeuchtung der Druckluft gewonnen wird, und Rückführeinrichtungen zum Zurückführen eines Teils des in dem Wassertank aufgefangenen Wassers zu dem Luftkom­ pressor. Die Rückführeinrichtungen können dabei Leitungsein­ richtungen zwischen dem Wassertank und dem Luftkompressor um­ fassen, wobei ein oberer Teil des Wassertanks mit diesen Lei­ tungseinrichtungen kommuniziert, um auf diese Weise einen An­ stieg des Luftdrucks im oberen Teil des Wassertanks zu vermeiden. Vorzugsweise ist dabei in den Leitungseinrichtungen eine Engstelle bzw. eine Drossel vorgesehen. Ferner sind vorzugsweise Leitungseinrich­ tungen vorgesehen, die sich zwischen dem Trockner und dem Wassertank erstrecken, um Wasser aus dem Trockner zu dem Was­ sertank zurückzuführen, wobei auch in diesen Leitungseinrich­ tungen eine Drossel vorgesehen ist. Weiterhin kann der Was­ sertank bevorzugt mit automatischen Ablaßeinrichtungen verse­ hen sein, die verhindern, daß der Wasserstand in dem Wasser­ tank einen vorgegebenen Pegel übersteigt.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Er­ findung ist ein System zur Erzeugung trockener Druckluft vor­ gesehen, welches umfaßt: Einen Luftkompressor, dessen beweg­ liche Teile mit Hilfe von Wasser geschmiert und gekühlt wer­ den, einen Wärmetauscher oder Radiator zum teilweisen Abküh­ len der von dem Luftkompressor erhaltenen Druckluft, einen Wasserabscheider zum Entfernen von Wassertröpfchen aus der vom Auslaß des Radiators erhaltenen Druckluft, einen als Kühlaggregat ausgebildeten Trockner zum Entfeuchten der Druckluft vom Ausgang des Wasserabscheiders, einen Wassertank zur Aufnahme des Wassers, welches durch Entfernen von Feuch­ tigkeit aus der Druckluft gewonnen wird, und zwar mit Hilfe des Wasserabscheiders und des ihm nachgeschalteten, als Kühl­ aggregat ausgebildeten Trockners, sowie Rückführeinrichtungen zum Zurückführen eines Teils des Wassers aus dem Wassertank zum dem Luftkompressor. Die Rückführeinrichtungen können Lei­ tungseinrichtungen zwischen dem Wassertank und dem Luftkom­ pressor umfassen, wobei ein oberer Teil des Wassertanks in Verbindung mit den Leitungseinrichtungen steht, um einen An­ stieg des Luftdrucks im oberen Teil des Wassertanks zu ver­ hindern. Vorzugsweise enthalten die Leitungseinrichtungen da­ bei eine Drossel bzw. eine Engstelle. Weiterhin ist vor­ zugsweise zwischen dem Wassertank und dem Wasserabscheider eine Leitung vorgesehen, um Wasser aus dem Wasserabscheider in den Tank zu leiten, wobei diese Leitung wieder eine Dros­ sel enthalten kann. Weitere Leitungseinrichtungen erstrecken sich zwischen dem als Kühlaggregat ausgebildeten Trockner und dem Wassertank, um dem Wassertank das in dem Trockner anfal­ lende Wasser zuzuführen, wobei auch diese Leitungseinrichtun­ gen vorzugsweise wieder eine Drossel enthalten. Der Wasser­ tank kann mit einem automatischen Drainagesystem versehen sein, um zu verhindern, daß der Wasserstand in dem Wassertank einen vorgegebenen Pegel überschreitet. Vorzugsweise wird die von dem dem Radiator bzw. Wärmetauscher zugeordneten Lüfter erzeugte Luftströmung nach Passieren des Radiators gegen einen Auslaß des Wassertanks gerichtet, aus dem Wasser aus dem Tank heraustropft, so daß das durch die Überlauf­ einrichtung abfließende überschüssige Wasser schnell in die Atmosphäre verdampft werden kann.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nach­ stehend anhand einer Zeichnung in Verbindung mit einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Systems zur Erzeugung trockener Druckluft.

Wie die Zeichnung zeigt, ist ein Luftkompressor, bei dem es sich um einen Spiralkompressor handeln kann und der in An­ triebsverbindung mit einem Antriebsaggregat, wie z. B. einem Elektromotor (nicht gezeigt) steht, über eine Ansaugleitung 14 mit einem Luftfilter 12 verbunden, und die zu komprimie­ rende Luft wird aus der Umgebung über das Filter 12 und die Leitung 14 in den Kompressor 10 gesaugt. Mit der Leitung 14 ist eine Wasser-Speiseleitung 16 verbunden, über die Wasser in den Luftstrom eingespeist wird, welcher die An­ saugleitung 14 durchströmt, so daß dieses Wasser zusammen mit der angesaugten Luft in den Kompressor 10 gelangt.

Eine Auslaßleitung 18 erstreckt sich von dem Kompressor 10 zu einem Wärmetauscher bzw. Radiator 20, dem die von dem Kom­ pressor 10 erzeugte Druckluft über die Auslaßleitung 18 zuge­ führt wird. Die Druckluft hat aufgrund der adiabatischen Kom­ pression der angesaugten Umgebungsluft sowie aufgrund der Reibungswärme, die zwischen den beweglichen Teilen des Kom­ pressors 10 erzeugt wird, eine relativ hohe Temperatur, wird jedoch mit Hilfe des Radiators 20 in geeigneter Weise abge­ kühlt. Wie die Zeichnung zeigt, ist dem Radiator 20 vorzugs­ weise ein der Kühlung dienender Lüfter 22 zugeordnet, so daß die Wärme von dem Radiator 20 wirksam abgeführt werden kann.

Die mit Hilfe des Radiators 20 abgekühlte Druckluft wird dann in bekannter Weise einem Wasserabscheider 24 zugeführt, in dem aus der Druckluft mitgerissene Wassertröpfchen entfernt werden. Trotzdem ist die Druckluft, aus der die Wassertröpf­ chen entfernt sind, sehr feucht, da sie mit Wasserdampf ge­ sättigt ist. Die aus der Druckluft entfernten Wassertröpfchen werden von dem Wasserabscheider 24 über eine Leitung 28 einem Wassertank 26 zugeführt und darin gesammelt.

Die Druckluft, aus der die Wassertröpfchen entfernt sind, wird dann über eine Leitung 32 einem als Kühlaggregat ausge­ bildeten Trockner 30 zugeführt. Der Trockner 30 umfaßt ver­ schiedene wohlbekannte Elemente zum Ausführen eines Kühl­ zyklus, und diese Elemente umfassen einen Kompressor, einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer.

Die dem Trockner 30 zugeführte Druckluft passiert eine Kühl­ zone, welche von dem Verdampfer gebildet und definiert wird, und wird folglich schnell gekühlt bzw. abgeschreckt, derart, daß der in ihr enthaltene gesättigte Wasserdampf in Form von Wassertropfen kondensiert wird, wodurch die Druckluft aus­ reichend entfeuchtet werden kann. Der Trockner 30 besitzt eine Auslaßleitung 34, die mit einer Maschine, beispielsweise einem Luftstrahl-Webstuhl 36, verbunden ist. Dem Luftstrahl- Webstuhl kann also von dem Trockner 30 über die Auslaßleitung 34 desselben komprimierte und entfeuchtete Luft zugeführt werden. Andererseits werden die in der Kühlzone des Trockners 30 durch Kondensation erhaltenen Tropfen dem Wassertank 26 über eine Leitung 38 zugeführt und in diesem gesammelt. Dabei ist zu beachten, daß die Kapazität bzw. Kälteleistung des Trockners 30 relativ klein sein kann, da die Druckluft mit Hilfe des Wasserabscheiders 24 bereits teilweise entfeuchtet wurde.

Wie die Zeichnung zeigt, führt vom Boden des Wassertanks 26 eine Leitung 40 zu einem Magnetventil 42. Von dem Magnetven­ til 42 führt dann eine Leitung 44 zu einem Filter 46, welches auslaßseitig mit der Wasserzuführleitung 16 verbunden ist. Das Magnetventil 42 ist elektrisch mit einer Zeitsteuerung 48 verbunden, mit deren Hilfe das Magnetventil 42 periodisch ge­ öffnet wird. Ein Teil des in dem Wassertank 26 gesammelten Wassers wird also periodisch zu dem Kompressor 10 zurückge­ führt.

In den Leitungen 28 und 38 ist jeweils eine Drossel bzw. Engstelle 50 bzw. 52 vorgesehen, und der Luftraum im oberen Teil des Wassertanks 26 steht über eine Leitung 54, in der eine Verengung 56 vorgesehen ist, mit der Leitung 44 in Verbindung. Auf diese Weise wird ein Anstieg des Luftdrucks im oberen Teil des Wassertanks 26 unterdrückt, so daß ein Zurückfließen der feuchten Luft aus dem oberen Teil des Was­ sertanks in den Wasserabscheider 24 und den Trockner 30 ver­ hindert werden kann.

Die aus der Atmosphäre in den Kompressor 10 angesaugte Luft enthält Wasser in Form von Wasserdampf, und dieser Wasseran­ teil wird aus der Druckluft ebenfalls mit Hilfe des Trockners 30 entfernt, so daß die Menge des in dem Wassertank 26 gesam­ melten Wassers allmählich zunimmt. Aus diesem Grund ist der Wassertank 26 in wohlbekannter Weise mit einer automatischen Ablaßeinrichtung 58 ausgestattet, so daß der Wasserstand in dem Wassertank 26 einen vorgegebenen Pegel nicht überschrei­ ten kann. Vorzugsweise wird der von dem Lüfter 22 erzeugte Luftstrom, welcher den Radiator passiert bzw. an diesem ent­ lang streicht, wie dies durch strichpunktierte Linien ange­ deutet ist, gegen das aus dem Wassertank 26 heraustropfende Wasser gerichtet, so daß das überschüssige Wasser schnell in die Umgebung verdampft werden kann. In diesem Fall sind na­ türlich Rohrverbindungen für das aus dem Wassertank 26 heraustropfende Wasser nicht erforderlich. Außerdem kann die Größe des Wassertanks 26 wegen des Vorhandenseins der automa­ tischen Ablaßeinrichtung 58 relativ gering sein.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, ist die von dem erfindungsgemäßen System erzeugte Druckluft mit Hilfe des als Kühlaggregat ausgebildeten Trockners 30 ausreichend entfeuchtet, so daß das Austreten von Wasser bzw. Feuchtig­ keit am Druckluftauslaß des Systems im wesentlichen verhin­ dert wird. Das erfindungsgemäße System kann ferner unabhängig von einem Wasseranschluß installiert werden. Im Gegensatz da­ zu muß ein konventionelles System, wie es beispielsweise in dem JP-GM 61(1958)-36798 beschrieben ist, an einem Wasseran­ schluß installiert werden, da dem System periodisch eine ge­ eignete Wassermenge zugeführt werden muß.

Claims (9)

1. Kompressoranlage zum Erzeugen trockener Druckluft mit einem Luftkompressor, dessen bewegliche Teile im Betrieb mit Hilfe von Wasser geschmiert und gekühlt werden, mit Trocknungseinrichtungen zum Entfernen von Wasser aus der von dem Kompressor erzeugten Druckluft, mit einem Was­ sertank zur Aufnahme von mit Hilfe der Trocknungsein­ richtungen aus der Druckluft gewonnenem Wasser und mit Rückführeinrichtungen zum Zuführen von Wasser aus dem Wassertank zu dem Luftkompressor, wobei ein Radiator zum Abkühlen von Druckluft vom Auslaß des Luftkompressors vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungseinrichtungen einen als Kühlaggregat ausgebildeten Trockner (30) zum Entfeuchten von wasserdampfhaltiger Druckluft vom Auslaß des Kompressors (10) umfassen und daß dem Radiator (20) ein Gebläse (22) zur Erzeugung einer Kühlluftströmung für den Radiator (20) zugeordnet ist.

2. Kompressoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rückführeinrichtungen Leitungseinrichtungen (54, 56) umfassen, die zur Vermeidung eines Druckan­ stiegs in einem oberen Teil des Wassertanks (26) mit Leitungseinrichtungen (44, 46, 16) zum Zurückführen von Wasser aus dem Wassertank (26) zu dem Kompressor (10) in Verbindung stehen.

3. Kompressoranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die mit dem oberen Teil des Wassertanks (26) verbundenen Leitungseinrichtungen (54, 56) eine Eng­ stelle (56) aufweisen.

4. Kompressoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem als Kühlaggregat ausgebildeten Trockner (30) und dem Wassertank (26) zum Zuführen von Wasser aus dem Trockner (30) zu dem Tank (26) Leitungs­ einrichtungen (38) mit einer Engstelle (52) vorgesehen sind.

5. Kompressoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wassertank (26) mit einer automatischen Wasserablaßeinrichtung (58) versehen ist, die verhin­ dert, daß der Wasserstand in dem Wassertank (26) einen vorgegebenen Pegel überschreitet.

6. Kompressoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Wasserabscheider (24) vorgesehen ist, um Wassertröpfchen aus der Druckluft vom Auslaß des Radia­ tors (20) abzuscheiden, und daß Leitungseinrichtungen (28, 50) vorgesehen sind, um das von dem Wasserabschei­ der (24) aus der Druckluft abgeschiedene Wasser dem Was­ sertank (26) zuzuführen.

7. Kompressoranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die von dem Wasserabscheider (24) zu dem Was­ sertank (26) führenden Leitungseinrichtungen (28, 50) eine Engstelle (50) umfassen.

8. Kompressoranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kühlluftströmung nach Passieren des Radia­ tors (20) derart gegen einen Überlauf des Wassertanks (26) gerichtet ist, daß dort austretendes Wasser rasch in die Atmosphäre verdampft wird.

9. Kompressoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Trockner (30) einen Kom­ pressor, einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer umfaßt.