DE60114716T2

DE60114716T2 - Verdichter mit Wassereinspritzung

Info

Publication number: DE60114716T2
Application number: DE60114716T
Authority: DE
Inventors: Willy Joseph Rosa Bodart; Bart Anton Lode Talboom
Original assignee: Atlas Copco Airpower NV
Current assignee: Atlas Copco Airpower NV
Priority date: 2000-06-27
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2021-06-01
Also published as: CN1330226A; JP2002054569A; ES2252147T3; EP1167770A3; CA2351989A1; ATE309465T1; HU225367B1; NO330349B1; NO20013201D0; KR20020001534A; PL199923B1; KR100588322B1; AU770751B2; US6409489B1; HU0102587D0; BE1013574A3; PL348292A1; CZ20012368A3; HUP0102587A2; EP1167770A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter mit wenigstens einem volumetrischen Verdichterelement mit Wassereinspritzung, versehen mit einer Saugleitung und einer Druckluftleitung, Antriebsmitteln für dieses Verdichterelement, einem Wasserkreislauf, in dem das Verdichterelement bereitgestellt ist, umfassend einen Wasserabscheider, der in der Druckluftleitung bereitgestellt ist, und eine Rückführleitung für das abgeschiedene Wasser, die zwischen der Unterseite des Wasserabscheiders und dem Innenraum des Verdichterelements verläuft, und eine Wasserversorgungsvorrichtung, um den Wasserkreislauf mit Wasser zu versorgen, umfassend eine Wasserversorgungsleitung mit regelbarem Ventil und einen Umkehrosmosefilter, eine Vorrichtung zum Messen der Wassermenge in dem Wasserkreislauf und eine Vorrichtung zum Messen des Leitvermögens des Wassers in diesem Wasserkreislauf.
Bei solchen Verdichtern wird Wasser auf die Verdichterteile des Verdichterelements gespritzt, um diese Teile zu kühlen und sie zu schmieren und um die Lücken zwischen den gegenseitig verdichtenden Teilen sowie die Lücken zwischen den verdichtenden Teilen und dem Gehäuse des Verdichterelements zu füllen.
Jedes Verdichterelement kann je nach Temperatur und Feuchtigkeit der eingesaugten Luft Wasser verbrauchen oder produzieren, weshalb eine Wasserversorgungsvorrichtung bereitgestellt ist, mit der bei Bedarf der Wasserkreislauf mit Wasser versorgt werden kann, normalerweise über die Einlassleitung des Verdichterelements.
Das zugeführte Wasser muss rein sein, und sein Mineralgehalt muss niedrig genug sein, um Ablagerungen auf Dichtungen, Ventilen und dergleichen zu vermeiden. Der Mineralgehalt darf aber auch nicht zu niedrig sein, weil das Wasser dann korrodierend werden kann, zum Beispiel weil Kohlensäure aus der Luft nicht mehr im Wasser absorbiert werden kann und im Wasser als freie Kohlensäure vorhanden ist, was zu einem Abfallen des pH führt.
Die korrodierende Eigenschaft des Wassers kann anhand seines Leitvermögens ermittelt werden. Um nicht korrodierend zu sein muss das Leitvermögen des Wassers zwischen 10 und 20 μS/cm bei 25°C betragen.
Destilliertes Wasser ist teuer. Darum wird das gelieferte Wasser normalerweise vor Ort behandelt, d.h., es wird in einer Entmineralisierungsvorrichtung entmineralisiert.
Ein Verdichter mit einer solchen Entmineralisierungsvorrichtung ist in WO-A-99/02863 beschrieben.
Dieser Verdichter hat eine einzige Entmineralisierungsvorrichtung, bei der es sich um einen Umkehrosmosefilter oder um einen Ionentauscher handeln kann.
Die Entmineralisierungsvorrichtung ist mit dem Rest des Verdichters über Leitungen mit Ventilen in einer solchen Weise verbunden, dass dieselbe Vorrichtung in der Wasserversorgungsleitung sowie in einer Umführung, die den Wasserkreislauf überbrückt, angebracht werden kann.
Die Qualität des einlaufenden Wassers hat wenig Einfluss auf die Lebensdauer eines Umkehrosmosefilters, beeinflusst jedoch seinen Ertrag. Wenn die Qualität schlecht ist, fällt die Ausgabe nützlichen Permeats, und die Ausgabe des zu entfernenden Konzentrats steigt.
Ein Umkehrosmosefilter ist nicht besonders geeignet, um das Leitvermögen des Wassers im Wasserkreislauf zu reduzieren. Ein erheblicher Teil des Wasserkreislaufs muss als Konzentrat entleert werden, um folglich durch noch unbehandeltes Frischwasser ersetzt zu werden, dessen Leitvermögen im Umkehrosmosefilter reduziert werden muss.
Austauschen eines Umkehrosmosefilters als Entmineralisierungsvorrichtung durch einen Ionentauscher ist nicht viel besser.
Ein Ionentauscher eignet sich zwar zum Reduzieren des Leitvermögens des Wasserkreislaufs, weil diese bereits relativ niedrig ist, aber seine Lebensdauer kann sich erheblich reduzieren, wenn Frischwasser von schlechter Qualität und daher mit einem hohen Leitvermögen behandelt werden muss.
Die Erfindung hat einen Verdichter zum Ziel, der die oben genannten und sonstige Nachteile nicht aufweist.
Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, dass eine Umführung an den Wasserkreislauf angeschlossen wird, in der ein Ionentauscher und ein regelbares Ventil bereitgestellt sind, wobei das Ventil in der Wasserversorgungsleitung durch die Vorrichtung zum Messen der Wassermenge in dem Wasserkreislauf gesteuert wird und das Ventil in der Umführung durch die Vorrichtung zum Messen des Leitvermögens des Wassers gesteuert wird.
Der Verdichter besitzt folglich eine separate Entmineralisierungsvorrichtung für das Frischwasser, das dem Wasserkreislauf zugeführt wird, und zum Reduzieren des Leitvermögens des Wassers im Wasserkreislauf, so dass beide Entmineralisierungsvorrichtungen optimal funktionieren können und eine lange Lebensdauer haben.
Die Umführung kann das Verdichterelement überbrücken und folglich zwischen der Rückführleitung und der Saugleitung verlaufen.
Die Vorrichtung zum Messen des Leitvermögens ist vorzugsweise in der Rückführleitung bereitgestellt.
Die Wasserversorgungsvorrichtung kann an die Saugleitung angeschlossen sein.
Die Vorrichtung zum Messen der Wassermenge im Wasserkreislauf kann ein Hypsometer sein, das in oder auf dem Wasserabscheider bereitgestellt ist.
Um die Merkmale der Erfindung besser zu erläutern, wird die folgende bevorzugte Ausführungsform eines Verdichters gemäß der Erfindung nur als Beispiel ohne irgendeinen einschränkenden Charakter und unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnung beschrieben, die schematisch einen Verdichter gemäß der Erfindung darstellt.
Der in 1 dargestellte Verdichter enthält ein volumetrisches Verdichterelement 1 mit Wassereinspritzung, zum Beispiel einen Schraubenverdichterelement, das mit einer Saugleitung 2 versehen ist, umfassend einen Luftfilter 3 und eine Druckluftleitung 4, Antriebsmittel, bestehend aus einem Motor 5 für dieses Verdichterelement 1, und einen Wasserkreislauf 6, in dem das Verdichterelement 1 bereitgestellt ist, und weiterhin bestehend aus einem Wasserabscheider 7, der in der Druckluftleitung 3 bereitgestellt ist, die in dem gegebenen Beispiel einen Luftbehälter bildet, dem Teil der Druckluftleitung 3, der zwischen dem Verdichterelement 1 und dem Wasserabscheider 7 liegt, und einer Rückführleitung 8 für das abgeschiedene Wasser, die zwischen der Unterseite des Wasserabscheiders 7 und den Wassereinspritzöffnungen, die sich zum Innenraum des Verdichterelements 1 öffnen.
In der Rückführleitung 8 ist ein Wasserkühler 9 bereitgestellt.
Stromabwärts zum Wasserabscheider 7 sind nacheinander ein Nachkühler 10 und ein zweiter kleinerer Wasserabscheider 11 in der Druckluftleitung 4 bereitgestellt.
Eine zweite Rückführleitung 12 verläuft zwischen der Unterseite dieses wasserabscheiders 22 und der Saugleitung 2.
Je nach den atmosphärischen Bedingungen der Luft, die über die Saugleitung 2 eingesaugt wird, kann das Verdichterelement Wasser verbrauchen oder produzieren.
Zu diesem Zweck ist an den Wasserkreislauf 6 eine Abführleitung 13 angeschlossen, die an die Unterseite des Wasserabscheiders 7 angeschlossen und mit einem regelbaren Ventil 14 versehen ist.
Selbstverständlich kann die Abführleitung auch an einer anderen Stelle im Wasserkreislauf 6 bereitgestellt sein, zum Beispiel zwischen dem Wasserkühler 9 und dem Verdichterelement 1.
Um den Wasserkreislauf 6 mit Wasser zu versorgen, umfasst der Verdichter eine Wasserversorgungsvorrichtung 15 mit einer Wasserversorgungsleitung 16, die nicht direkt an den Wasserkreislauf 6 sondern an die Saugleitung 2 angeschlossen ist.
In dieser Wasserversorgungsleitung 16 sind ein Umkehrosmosefilter 17 und ein Zweiwegeventil 18 bereitgestellt.
Das Konzentrat fließt über die Konzentratleitung 19 weg vom Umkehrosmosefilter 17. Das Permeat fließt zur Saugleitung 2.
Die Wasserversorgungsvorrichtung 15 umfasst eine Messvorrichtung 20 zum Messen der Wassermenge, die in dem Wasserkreislauf 6 vorhanden ist und die Ventile 14 und 18 steuert.
Diese Wassermenge kann ermittelt werden, indem man die Wassermenge misst, die in dem ersten Wasserabscheider 7 vorhanden ist, die durch Messen des Wasserstands ermittelt werden kann.
Der Begriff „Messen" ist hier im weitesten Sinne zu verstehen, weil nicht die genaue Wassermenge bekannt sein muss; als „Messen" kann auch verstanden werden, dass man ermittelt, wenn der Pegel unter einen bestimmten Mindestwert sinkt.
Die Messvorrichtung 20 kann eventuell auch ermitteln, wenn der Pegel einen gewissen Höchststand übersteigt, um das Ventil 14 in Abhängigkeit davon zu steuern.
In dem angegebenen Beispiel wird die Messvorrichtung also durch wenigstens einen oder mehrere Wasserstandssensoren gebildet.
Das Verdichterelement 1 ist durch eine Umführung 21 überbrückt, die an die Rückführleitung 8 zwischen dem Verdichterelement 1 und dem Wasserkühler 9 einerseits und an die Saugleitung 2 andererseits angeschlossen ist.
In dieser Umführung 21 sind ein Ionentauscher 22 und ein regelbares Ventil 23 bereitgestellt.
Dieses Ventil 23 wird durch eine in der Rückführleitung 8 bereitgestellte Vorrichtung 24 zum Messen des Leitvermögens des Wassers gesteuert.
Wenn die Vorrichtung 20 zum Messen der Wassermenge im Wasserkreislauf 6 feststellt, dass zu wenig Wasser vorhanden ist oder mit anderen Worten, wenn sie feststellt, dass der Pegel im Wasserabscheider 7 unter einen Mindeststand gefallen ist, befiehlt Sie das Öffnen des Ventils 18 bis der Wasserkreislauf 6 über die Wasserversorgungsleitung 16 mit einer ausreichenden Wassermenge versorgt worden ist.
Dieses zugeführte Wasser ist im Umkehrosmosefilter 17 gereinigt worden.
Wenn die Vorrichtung 24 zum Messen des Leitvermögens einen zu hohen Wert misst, befiehlt sie das Öffnen des Ventils 23, so dass Wasser aus der Rückführleitung 8 über die Umführung 21 und folglich über den Ionentauscher 22 zur Saugleitung 2 fließt.
Hierbei geht kein Wasser aus dem Wasserkreislauf verloren.
Weil das Leitvermögen des Wassers aus dem Wasserkreislauf bereits ziemlich niedrig ist und auf jeden Fall niedriger als das Leitvermögen von frischem Leitungswasser muss der Ionentauscher 22 nur noch das Leitvermögen des Wassers von dem durch ihn behandelten Wasserkreislauf in begrenztem Maß reduzieren, so dass sich die Lebensdauer des Ionentauschers erheblich verlängert und er nicht so oft ausgetauscht werden muss.
Weil, um die Lebensdauer des Ionentauschers 22 nicht einzuschränken, der Umkehrosmosefilter 17 die Reinigung des zugeführten Wassers übernimmt, muss Letzterer unter allen Umständen optimal funktionieren.
So kann also gemäß einer Variante die Wasserversorgungsvorrichtung 15 eine Pumpe 25 umfassen, die stromaufwärts zum Umkehrosmosefilter 17 in der Wasserversorgungsleitung 16 bereitgestellt ist, um das Wasser unter zusätzlichen Druck zu setzen. Der zu überwindende Osmosedruck richtet wich nach der Konzentration der im Wasser gelösten Salze.
Der zusätzliche Druck stellt einen guten Betrieb der Membran sicher, wenn die Wasserversorgungsleitung 16 an das öffentliche Wasserversorgungssystem angeschlossen ist und der Wasserversorgungsdruck unzureichend ist.
Gemäß einer anderen Variante ist ein Entkalker 26 in der Wasserversorgungsleitung 16 stromaufwärts zum Umkehrosmosefilter 17 bereitgestellt.
Wenn das zugeführte Wasser ein hohes Leitvermögen aufweist, liegt dies zu 80% an der Gegenwart von Kalziumsalzen und Magnesiumsalzen.
Sie können mit Hilfe des Entkalkers 26 entfernt werden, was den Betrieb der Osmosemembran des Umkehrosmosefilters 17 wesentlich verbessert.
Wie in der Figur dargestellt kann dieser Entkalker 26 in der Wasserversorgungsleitung 17 bereitgestellt sein, zusammen mit der Pumpe 25, insbesondere stromaufwärts zu Letzterer.
Das volumetrische Verdichterelement 1 muss nicht unbedingt ein Schraubenverdichterelement sein. Es kann genau so gut ein Zahnverdichterelement, ein Spiralverdichterelement oder ein Einschraubenverdichterelement sein.
Die Erfindung ist keineswegs auf die oben beschriebene und in der Begleitzeichnung dargestellte Ausführungsform beschränkt; ein solcher Verdichter kann im Gegenteil in den verschiedensten Varianten ausgeführt sein und dabei im Bereich der Erfindung wie in den folgenden Ansprüchen angegeben bleiben.

Claims

Verdichter mit wenigstens einem volumetrischen Verdichterelement (1) mit Wassereinspritzung, versehen mit einer Saugleitung (2) und einer Druckluftleitung (4), Antriebsmitteln (5) für das Verdichterelement (1), einem Wasserkreislauf (6), in dem das Verdichterelement (1) bereitgestellt ist, umfassend einen Wasserabscheider (7), der in der Druckluftleitung (4) bereitgestellt ist, und eine Rückführleitung für das abgeschiedene Wasser, die zwischen der Unterseite des Wasserabscheiders (7) und dem Innenraum des Verdichterelements (1) verläuft, und eine Wasserversorgungsvorrichtung (15), um den Wasserkreislauf (6) mit Wasser zu versorgen, umfassend eine Wasserversorgungsleitung (16) mit darin einem regelbaren Ventil (18) und einem Umkehrosmosefilter (17), eine Vorrichtung (20) zum Messen der Wassermenge in dem Wasserkreislauf (6) und eine Vorrichtung (24) zum Messen des Leitvermögens des Wassers in diesem Wasserkreislauf (6), dadurch gekennzeichnet, dass eine Umführung (21) an den Wasserkreislauf (6) angeschlossen ist, in der ein Ionentauscher (22) und ein regelbares Ventil (23) bereitgestellt sind, wobei das Ventil (18) in der Wasserversorgungsleitung (16) durch die Vorrichtung (20) zum Messen der Wassermenge in dem Wasserkreislauf (6) gesteuert wird, und das Ventil (23) in der Umführung (21) durch die Vorrichtung (24) zum Messen des Leitvermögens des Wassers gesteuert wird.
Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umführung (21) das Verdichterelement (1) überbrückt und folglich zwischen der Rückführleitung (8) und der Saugleitung (2) verläuft.
Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (24) zum Messen des Leitvermögens in der Rückführleitung (8) bereitgestellt ist.
Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserversorgungsvorrichtung (15) an die Saugleitung (2) angeschlossen ist.
Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserversorgungsvorrichtung (15) an die Saugleitung (2) angeschlossen ist.
Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserversorgungsvorrichtung (15) eine Pumpe (25) aufweist, die in der Wasserversorgungsleitung (16) stromaufwärts zum Umkehrosmosefilter (17) bereitgestellt ist.
Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserversorgungsvorrichtung (15) einen Entkalker (26) umfasst, der in der Wasserversorgungsleitung (16) stromaufwärts zum Umkehrosmosefilter (17) bereitgestellt ist.
Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abführleitung (13) an den Wasserkreislauf (6) angeschlossen ist, versehen mit einem Ventil (14), das durch die Vorrichtung (20) zum Messen der Wassermenge im Wasserkreislauf (6) gesteuert wird.
Verdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführleitung (13) an den Wasserabscheider (7) angeschlossen ist.