DE69734334T2 - Thermostatisch geregelter Zwischenkühler für eine mehrstufige Pumpe - Google Patents

Thermostatisch geregelter Zwischenkühler für eine mehrstufige Pumpe Download PDF

Info

Publication number
DE69734334T2
DE69734334T2 DE69734334T DE69734334T DE69734334T2 DE 69734334 T2 DE69734334 T2 DE 69734334T2 DE 69734334 T DE69734334 T DE 69734334T DE 69734334 T DE69734334 T DE 69734334T DE 69734334 T2 DE69734334 T2 DE 69734334T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
compressed gas
way valve
compressor stage
temperature
stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69734334T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69734334D1 (de
Inventor
Brian L. Blairsville Cunkelman
Walter E. Monongahela Goettel
Daniel G. Pittsburgh Wagner
Roger Hermine Drummond
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Westinghouse Air Brake Co
Original Assignee
Westinghouse Air Brake Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Air Brake Co filed Critical Westinghouse Air Brake Co
Application granted granted Critical
Publication of DE69734334D1 publication Critical patent/DE69734334D1/de
Publication of DE69734334T2 publication Critical patent/DE69734334T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/06Cooling; Heating; Prevention of freezing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B25/00Multi-stage pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/10Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft, im Allgemeinen, mehrstufige Verdichter, und diese Erfindung betrifft genauer ein Verfahren zum Betreiben eines thermostatisch gesteuerten Zwischenkühlsystems zur Verwendung mit mehrstufigen Verdichtern, das dazu funktioniert, die Einlaßtemperatur des verdichteten Gases an einer zweiten und/oder nachfolgenden Verdichtungsstufe zu steuern, und die Kondensation von Wasser im Inneren des Verdichters wirksam zu verhindern. Indem gesteuerten, vorgewählten Mengen an ungekühltem verdichtetem Gas von einer Verdichterstufe gestattet wird, die in Reihe geschaltete Zwischenkühlvorrichtung zu umgehen, kann die kombinierte Temperatur des verdichteten Gases, das gesammelt aus der Zwischenkühlvorrichtung und der Umgehung austritt, auf einen vorbestimmten Wert geregelt werden, der gewählt ist, um sicherzustellen, daß die Temperatur des verdichteten Gases bei einer weiteren Verdichtung und Erhitzung nicht gestattet, daß der Partialdruck des darin befindlichen Wassers die Sättigungsgrenze des Wassergehalts bei dieser Temperatur überschreitet.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Mechanische einstufige Luftverdichter sind in der Technik wohlbekannt und umfassen eine von mehreren verschiedenen Arten, wie etwa den Kolben-und-Zylinder-Typ, den Zentrifugaltyp, den Axialflußtyp, den Turbinentyp und sogar andere Typen. Die einfachste und gebräuchlichste Art, die in Verwendung steht, ist der Kolben-und- Zylinder-Typ. Bei dieser Art wird Verdichterluft oder ein beliebiges Gas über ein Ventil in den Zylinder eingelassen, wo ein darin hin- und herlaufender Kolben die Luft oder das Gas im Inneren des Zylinders verdichtet und die verdichtete Luft zu einer Rohrleitung oder einem Behälter verdrängt, woraus sie wie benötigt zur Verwendung entnommen werden kann.
  • Mehrstufige Luftverdichter sind nach dem Stand der Technik ebenfalls wohlbekannt, wobei das bedeutendste Beispiel in JP 08-049674A gezeigt ist. Derartige mehrstufige Verdichter werden verwendet, um Luft und/oder andere Gase auf Drücke zu verdichten, die höher sind, als normalerweise mit einem einstufigen Verdichter erreicht werden kann. Diese mehrstufigen Verdichter umfassen normalerweise mehrere mechanische einstufige Verdichter von der einen oder anderen Art, die in Serie verbunden sind, wobei das verdichtete Gas von einer Stufe zur nächsten weitergegeben wird und sein Druck in jeder nachfolgenden Stufe erhöht wird. Beim typischen mehrstufigen Verdichter vom Kolben-und-Zylinder-Typ wird Luft oder Gas bei Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur in den Zylinder der ersten Verdichterstufe eingelassen, wo ein erster hin- und herlaufender Kolben dazu dient, die darin befindliche Luft zu verdichten und sie zur zweiten Stufe zu verdrängen, was sich durch alle Stufen im System fortsetzt, wobei jede Stufe das vorher verdichtete Gas weiter verdichtet, bis der endgültige gewünschte Druck erreicht ist.
  • Es ist auch wohlbekannt, daß die meisten mehrstufigen Verdichter normalerweise zwischen zumindest einigen der verschiedenen Verdichterstufen einen Kühlungsschritt des verdichteten Gases umfaßt, damit die gesamte Verdichtung eher isothermisch als adiabatisch sein kann. Das heißt, aufgrund des idealen Gasgesetzes, (PV = nRT), wird jede Verdichtungsstufe der Luft natürlich einen wie beabsichtigten Anstieg des Drucks P verursachen, und wird sie auch einen direkt proportionalen Anstieg in der Lufttemperatur T verursachen.
  • Während dies in einem typischen einstufigen Verdichter, wo ein definiertes Luftvolumen nur einmal verdichtet wird, normalerweise kein Problem darstellt, können die verhältnismäßig hohen Drücke, die in den meisten mehrstufigen Verdichtern erhalten werden, dazu führen, daß die verdichtete Luft übermäßige und problematische Temperaturen aufweist, wenn zwischen den verschiedenen Verdichtungsstufen keine Zwischenkühlung der verdichteten Luft erfolgt.
  • Zum Beispiel sind Temperaturen der verdichteten Luft von mehr als 260°C (500°F) nicht nur eine Gefahr für die Personen in der Umgebung, sondern können sie auch Betriebsschwierigkeiten in verschiedensten unterschiedlichen Formen wie etwa fehlfunktionierende Ventile und andere Verdichterbestandteile verursachen. Als Ergebnis umfassen praktisch alle im Handel erhältlichen mehrstufigen Verdichter zwischen zumindest einigen der Verdichterstufen ein Zwischenkühlsystem von irgendeiner Art, um ein übermäßiges Erhitzen der verdichten Gase, die auf solch hohe Druckgrade verdichtet sind, zu verhindern.
  • Es ist auch wohlbekannt, daß Wasser in praktisch jedweder Umgebungsluft, die in einem herkömmlichen Verdichter verdichtet werden soll, als Dampf vorhanden ist, der als die relative Feuchtigkeit der Luft gemessen wird. Die als ein Prozentwert ausgedrückte relative Feuchtigkeit der Luft ist das Verhältnis (a) des Wasserdampfs, der tatsächlich in der Luft vorhanden ist, im Vergleich zu (b) dem Sättigungsdampfdruck bei der fraglichen Temperatur. Der Sättigungsdampfdruck ist eine Funktion der Lufttemperatur, so daß der Sättigungsdampfdruck mit dem Ansteigen der Temperatur für jede beliebige gegebene Luftprobe ansteigt und, demgemäß, die relative Feuchtigkeit abnimmt.
  • In einem Verdichter können die obigen natürlichen Bedingungen ein Problem schaffen. Offensichtlich wird die Temperatur der verdichteten Luft wie oben erwähnt im Verhältnis zum Anstieg des Drucks erhöht, wenn die Luft bei geringer oder keiner von außen her verursachten Veränderung in der Temperatur verdichtet wird. Da der Sättigungsdampfdruck des Wassers von der Temperatur der Luft abhängig ist, folgt, daß der Sättigungsdampfdruck ebenfalls erhöht wird, wenn die Temperatur erhöht wird.
  • Wenn die verdichtete Luft danach durch irgendein Mittel wie etwa zum Beispiel eine Zwischenkühlvorrichtung gekühlt und danach erneut verdichtet wird, ist es nicht ungewöhnlich, daß der Wasserdampfdruck in der zweimal verdichteten Luft sogar bei der neuen, weiter erhöhten Temperatur den Sättigungsdampfdruck für die zweimal verdichtete Luft tatsächlich überschreitet. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der zweimal verdichteten Luft danach ein weiteres Abkühlen gestattet wird. Daher ist es nicht ungewöhnlich, daß diese Erscheinung verursacht, daß im System bedeutende Wassermengen als Flüssigkeit kondensiert werden.
  • Es ist jedoch bekannt, daß freies Wasser im Inneren des Verdichters eine Vielfalt von Problemen wie etwa eine Oxidation (ein Rosten) von Verdichterbestandteilen verursacht, und, noch wichtiger, verursacht, daß dem Schmieröl im Inneren der Verdichterölwanne kondensiertes Wasser beigemischt wird. Eine derartige Verdünnung des Schmieröls im Verdichter mit Wasser kann den normalen Betrieb des Verdichters ernsthaft beeinträchtigen wie auch seine gesamte Nutzungsdauer verringern. Daher ist es höchst wünschenswert, die Kondensation von solchem Wasser im Inneren jedes beliebigen Verdichters, insbesondere von jedem solchen Wasser, das seinen Weg in das Schmieröl finden könnte, zu beseitigen oder zumindest im Wesentlichen auf ein Mindestmaß zu verringern.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung beruht auf unserem Zusammenführungskonzept und Entwicklung eines thermostatisch gesteuerten Zwischenkühlsystems zur Verwendung bei einem mehrstufigen Verdichter, das die Kondensation von Wasser aus der verdichteten Luft im Inneren des Systems faktisch verhindern oder zumindest deutlich auf ein Mindestmaß verringern kann. Beim thermostatisch gesteuerten Zwischenkühlsystem dieser Erfindung werden die Einlaßtemperaturen der verdichteten Luft bei zumindest einigen der Verdichtungsstufen, die der ersten Stufe folgen, auf einen Wert geregelt, der verhindern wird, daß der Partialdruck des Wasserdampfs in der verdichteten Luft den Sättigungsdampfdruck beim Druck und der Temperatur, die in der nächstfolgenden Stufe erreicht werden, überschreitet, wodurch eine Kondensation von Wasser im Inneren des Verdichters faktisch verhindert oder zumindest stark verringert wird. Eine derartige Temperaturregelung wird bewirkt, indem gesteuerten, vorgewählten Mengen an ungekühlter verdichteter Luft von den vorhergehenden Verdichterstufen gestattet wird, die nächste in der Reihe folgende Zwischenkühlvorrichtung zu umgehen und mit der aus der Zwischenkühlvorrichtung austretenden gekühlten verdichteten Luft vermischt zu werden. Ein derartiges Vermischen von gekühlter und ungekühlter verdichteter Luft wird eine Regelung der Temperatur der verdichteten Luft, die die nächstfolgende Verdichtungsstufe betritt, gestatten, und mit dem Augenmerk auf eine derartige Temperaturregelung ist es möglich, die Temperatur jener verdichteten Luft auf einen Wert zu wählen und zu steuern, der bei einer weiteren Verdichtung nicht auf ein Niveau erhöht werden wird, das gestatten wird, daß der Partialldruck des darin befindlichen Wassers die Sättigungsgrenze des Wassergehalts bei dieser Temperatur überschreitet.
  • AUFGABEN DER ERFINDUNG
  • Demgemäß ist es eine der Hauptaufgaben dieser Erfindung, einen neuen und verbesserten mehrstufigen Gasverdichter bereitzustellen, der eine deutlich verringerte Neigung zu einer darin erfolgenden Wasserkondensation aufweist.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein neues und verbessertes thermostatisch gesteuertes Zwischenkühlsystem zur Verwendung mit einem mehrstufigen Verdichter bereitzustellen, das die Neigung zu einer Wasserkondensation im Inneren des mehrstufigen Verdichters deutlich verringert.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein neues und verbessertes thermostatisch gesteuertes Zwischenkühlsystem zur Verwendung mit einem mehrstufigen Verdichter bereitzustellen, das die Einlaßtemperatur der verdichteten Luft an einer zweiten und/oder nachfolgenden Verdichtungsstufe steuert, um dadurch die Kondensation von Wasser im Inneren des Verdichters im Wesentlichen zu beseitigen.
  • Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein neues und verbessertes thermostatisch gesteuertes Zwischenkühlsystem zur Verwendung mit einem mehrstufigen Verdichter bereitzustellen, das die Einlaßtemperatur der verdichteten Luft an einer zweiten und/oder nachfolgenden Verdichtungsstufe steuert, indem es gesteuerten Mengen an ungekühlter verdichteter Luft gestattet, die Zwischenkühlvorrichtung zu umgehen, wodurch die Temperatur des eingelassenen verdichteten Gases, das die nächste Verdichterstufe betritt, so erhöht wird, daß seine Temperatur auf ein Niveau gesteuert werden kann, das verhindern wird, daß der Partialdruck des darin befindlichen Wassers auf ein Niveau über der Sättigungsebene erhöht wird, wodurch eine Wasserkondensation im Inneren des Verdichters verhindert oder auf ein Mindestmaß verringert wird.
  • Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten in der Verdichtertechnik nach dem vollständigen Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung leichter offensichtlich werden, insbesondere, wenn diese Beschreibung in Verbindung mit den wie nachstehend beschriebenen beiliegenden Zeichnungen herangezogen wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine vereinfachte schematische Ansicht eines zweistufigen Gasverdichters, der ein thermostatisch gesteuertes Zwischenkühlsystem nach einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung enthält; und
  • 2 ist eine vereinfachte schematisch Ansicht eines dreistufigen Gasverdichters, der ein thermostatisch gesteuertes Zwischenkühlsystem nach einer anderen gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung enthält.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • Bevor mit einer ausführlichen Beschreibung der gegenständlichen Erfindung fortgefahren wird, wird bemerkt, daß der Klarheit wegen identische Bestandteile, die identische Funktionen aufweisen, über die mehreren Ansichten der beiliegenden Zeichnungen hinweg mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet wurden.
  • Die Bezugnahme auf 1 und 2 wird zwei gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung in schematischer Form veranschaulichen, wobei es in 1 ein mehrstufiger Verdichter ist, der zwei Verdichterstufen mit einer einzelnen Zwischenkühlvorrichtung aufweist, und in 2 ein mehrstufiger Verdichter ist, und die ersten drei Verdichterstufen in einem mehrere Verdichterstufen aufweisenden System gezeigt sind, wobei zwischen zumindest der zweiten und dritten Verdichterstufe und zwischen der dritten und jeglicher nachfolgenden Verdichterstufe eine Zwischenkühlvorrichtung vorhanden ist.
  • In jeder der Figuren umfaßt der allgemein mit 10 bezeichnete mehrstufige Verdichter eine erste Verdichterstufe 10a, die schematisch als ein Kolben-und-Zylindertyp von Verdichter veranschaulicht ist, welcher einen Kolben 12 aufweist, der für eine hin- und herlaufende Bewegung im Inneren eines Zylinders 14 angebracht ist.
  • Obwohl derartige Kolben-und-Zylinder-Typen von Verdichtern vielleicht die gebräuchlichsten sind, sollte man verstehen, daß diese Erfindung in mehrstufigen Verdichtern, die auf anderen Formen von mechanischen Verdichtern beruhen, wie etwa einem Zentrifugaltyp, einem Axialflußtyp, einem Turbinentyp und anderen Typen, insbesondere jedem beliebigen derartigen mehrstufigen Verdichter, bei dem eine Zwischenkühlvorrichtung zwischen beliebigen zwei Verdichterstufen bereitgestellt ist, um zu verhindern, daß das verdichtete Gas übermäßig erhitzt wird, enthalten sein kann.
  • Wie wohlbekannt ist, sind mechanische Verdichter vom Kolben-und-Zylinder-Typ mit einer passenden Ventilanordnung (nicht gezeigt) versehen, die während eines Verdichtungstakts geschlossen ist, um zu gestatten, daß das Gas darin passend verdichtet wird, wobei sich danach ein Auslaßventil (nicht gezeigt) öffnet, um zu gestatten, daß das verdichtete Gas aus dem Zylinder 14 und in eine Abflußleitung 18 geleitet wird. Danach wird das Auslaßventil geschlossen, während ein Einlaßventil (nicht gezeigt) geöffnet wird, damit der hin- und herlaufende Kolben 12 frisches Gas, das sich beim Umgebungsdruck befindet, einziehen wird, um den Verdichtungsvorgang zu wiederholen. Eine derartige Ventilanordnung ist Personen, die mit der Technik vertraut sind, wohlbekannt und muß hier nicht näher beschrieben werden.
  • Wie bei manchen zweistufigen Verdichtern ist eine Zwischenkühlvorrichtung 16 bereitgestellt, die dazu geeignet ist, das nach einer Verdichterstufe, wie etwa einer ersten Verdichterstufe 10a, verdichtete Gas zu kühlen, bevor es in der nächstfolgenden Verdichterstufe, d.h., der Verdichterstufe 10b, weiter verdichtet und erhitzt wird. Demgemäß ist eine derartige Abflußleitung 18 bereitgestellt, die dazu geeignet ist, das Gas, das in der Verdichterstufe 10a verdichtet wurde, in die Zwischenkühlvorrichtung 16 zu befördern, damit das Gas, das in der Verdichtungsstufe 10a aufgrund seiner Verdichtung erhitzt wurde, zumindest in einem gewissen Maß gekühlt werden kann, bevor es in der Verdichterstufe 10b weiter verdichtet wird.
  • Wie dies bei anderen Elementen des Verdichters, die oben beschrieben wurden, der Fall ist, ist auch die Zwischenkühlvorrichtung 16 Personen, die mit der Verdichtertechnik vertraut sind, wohlbekannt. Eine derartige Zwischenkühlvorrichtung 16 umfaßt normalerweise eine kühlerartige Kühlvorrichtung, wobei das erhitzte Gas durch mehrere dünne Kühlerrohre 20 geführt wird, die durch Kühlrippen (nicht gezeigt) getrennt sind. Daher müssen derartige Zwischenkühlvorrichtungen 16 hier nicht im Einzelnen näher beschrieben werden.
  • Wie in 2 gezeigt kann der mehrstufige Verdichter 10 mehr als zwei Verdichtungsstufen umfassen, wie etwa, wie in 2 gezeigt, drei Verdichtungsstufen 10a, 10b und 10c, oder sogar mehr, wobei zwischen jedem beliebigen Paar von benachbarten Verdichtungsstufen 10 betrieblich eine Zwischenkühlvorrichtung 16 angeordnet ist. Doch da eine übermäßige Erhitzung des verdichteten Gases normalerweise kein Problem darstellt, bevor eine dritte oder spätere Verdichtungsstufe beteiligt ist, können einige im Handel erhältliche mehrstufige Verdichter eine Zwischenkühlvorrichtung nur vor der dritten und jedweder nachfolgenden Verdichtungsstufe benutzen.
  • In der gleichen Weise wie in der Ausführungsform von 1 gezeigt ist in der Ausführungsform von 2 eine Zwischenkühlvorrichtung 16 bereitgestellt, die dazu geeignet ist, das in der Verdichterstufe 10a verdichtete Gas zu kühlen, bevor es in der zweiten Verdichterstufe 10b weiter verdichtet und erhitzt wird. Erneut ist eine Abflußleitung 18 bereitgestellt, die dazu geeignet ist, das in der ersten Verdichterstufe 10a verdichtete Gas in die Zwischenkühlvorrichtung 16 zu befördern, damit das Gas, das in der Verdichterstufe 10a aufgrund seiner Verdichtung erhitzt wurde, zumindest in einem gewissen Maß gekühlt werden kann, bevor es in der Verdichterstufe 10b weiter verdichtet wird.
  • In einer Weise, die der oben beschriebenen ähnlich ist, ist eine andere Zwischenkühlvorrichtung 16b bereitgestellt, die dazu geeignet ist, das in der zweiten Verdichterstufe 10b verdichtete Gas zu kühlen, bevor es in der Verdichterstufe 10c weiter verdichtet und erhitzt wird. Erneut ist eine Abflußleitung 18b bereitgestellt, die dazu geeignet ist, das in der Verdichterstufe 10b verdichtete Gas in den Zwischenkühler 16b zu befördern, damit das Gas, das in der Verdichterstufe 10b aufgrund seiner Verdichtung erhitzt wurde, zumindest in einem gewissen Maß gekühlt werden kann, bevor es in der Verdichterstufe 10c weiter verdichtet wird.
  • In einer ähnlichen Weise sind zusätzliche Zwischenkühlvorrichtungen 16 gewöhnlich betrieblich zwischen jedem beliebigen Paar von nachfolgenden Verdichterstufen 10 angeordnet, um das vorher verdichtete Gas zu kühlen, bevor es in einer solchen folgenden Verdichtungsstufe weiter verdichtet und demgemäß weiter erhitzt wird. Der Betrieb der oben beschriebenen Systeme ist nach dem Stand der Technik herkömmlich und muß hier nicht näher beschrieben werden.
  • Der springende Punkt dieser Erfindung liegt in einem in den Zwischenkühlvorrichtungen 16 enthaltenen selektiven Umgehungssystem, das eine Steuerung der Temperatur des verdichteten Gases, welches in irgendeine ausgewählte Verdichterstufe nach der ersten Verdichterstufe eingelassen wird, gestattet, so daß die Einlaßtemperatur bewußt geregelt und auf einem vorbestimmten Niveau gehalten werden kann, das sicherstellen wird, daß die Gastemperatur bei einer weiteren Verdichtung nicht auf ein Niveau erhöht werden wird, das gestatten wird, daß der Partialdruck des darin befindlichen Wassers die Sättigungsgrenze des Wassergehalts bei dieser Temperatur überschreitet.
  • Demgemäß umfassen die erfinderischen Elemente unter Bezugnahme auf 1 ein Dreiwegeventil 30, das dazu geeignet ist, verdichtetes Gas, das durch die zugehörige Zwischenkühlvorrichtung 16 gekühlt wurde, zu erhalten und das verdichtete Gas zur weiteren Verdichtung zur nachfolgenden Verdichterstufe 10b zu leiten. Zusätzlich ist auch eine Umgehungsleitung 34 bereitgestellt, die die zugehörige Verdichterstufe 10a direkt mit dem Dreiwegeventil 30 verbindet. Demgemäß ist die Umgehungsleitung 34 dazu geeignet, verdichtetes Gas direkt von der zugehörigen Verdichterstufe 10a zum Dreiwegeventil 30 zu führen, ohne daß dieses verdichtete Gas durch die Zwischenkühlvorrichtung 16 verläuft. Daher ist das Dreiwegeventil 30 dazu geeignet, selektiv entweder gekühltes oder ungekühltes verdichtetes Gas, oder eine gesteuerte Mischung davon, zur nächsten nachfolgenden Verdichterstufe 10b zu befördern.
  • Zusätzlich zum Dreiwegeventil 30 und zur Umgehungsleitung 34 umfassen die erfinderischen Elemente dieser Erfindung ferner ein Steuermittel 36 zum Steuern des Betriebs dieses Dreiwegeventils 30. Offensichtlich sollte das Steuermittel 36 eine Regelung sein, die dazu geeignet ist, selektiv entweder gekühltes oder ungekühltes verdichtetes Gas, oder Gemische davon, weiterzuführen, wie es nötig ist, um eine vorgewählte Zieltemperatur des verdichteten Gases, das die Verdichtungsstufe 10b betritt, aufrechtzuerhalten.
  • Die vorgewählte Zieltemperatur wird sich natürlich von einem System zum nächsten unterscheiden, doch sollte sie, wie oben bemerkt, eine Temperatur sein, die als eine solche bestimmt ist, die bei einer weiteren Erhitzung als Ergebnis einer weiteren Verdichtung in einer zweiten Verdichtungsstufe 10b nicht auf ein Niveau erhöht werden wird, das gestatten wird, daß der Partialdruck des darin befindlichen Wassers die Sättigungsgrenze des Wassergehalts bei dieser Temperatur überschreitet.
  • Obwohl die obige Beschreibung hauptsächlich auf das thermostatisch gesteuerte Zwischenkühlsystem zwischen der ersten und der zweiten Verdichtungsstufe des in 1 gezeigten mehrstufigen Verdichters gerichtet ist, sollte leicht offensichtlich sein, daß jedes beliebige thermostatisch gesteuerte Zwischenkühlsystem ungeachtet seines Standorts in Bezug auf verschiedenste Verdichterstufen im Wesentlichen das gleiche sein könnte. Die einzigen wesentlichen Unterschiede werden die gewünschten Zieltemperaturen sein.
  • Obwohl eine Anzahl unterschiedlicher Steuermittel bereitgestellt werden könnte und dies innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegt, haben wir es vorgezogen, ein "Standard"-Dreiwegeventil zu verwenden, das über einen eingebauten temperaturgesteuerten Ventilbetrieb verfügt. Im Besonderen haben wir erfolgreich sowohl ein 38-mm(1,5-Zoll)- als auch ein 51-mm(2-Zoll)-Dreiwegeventil verwendet, die von FLUID POWER ENERGY hergestellt werden und die eingebaute Ausgangstemperaturregelung aufweisen, wobei die gewünschte Ausgangstemperatur gewählt und am Ventil eingestellt werden kann, und das Ventil dann automatisch ein Gemisch der beiden eingegebenen Gase ausgibt, wie es nötig ist, um eine Ausgangsmischung bereitzustellen, die der vorgewählten Temperatur entspricht. Da derartige Ventile im Handel erhältlich sind, meinen wir, daß jegliche weitere Beschreibung und Besprechung davon hier nicht nötig ist.
  • Es kann Fachleuten offensichtlich sein, daß genaue Steuerungen tatsächlich nicht nötig sind. Wir haben für einen herkömmlichen zweistufigen Verdichter, der zwei Verdichtungszylinder in der ersten Stufe und einen Verdichtungszylinder für die zweite Stufe verwendet, wobei zwischen der ersten und der zweiten Stufe eine Zwischenkühlvorrichtung vorhanden ist, bestimmt, daß die Wasserkondensation deutlich verringert oder beseitigt werden kann, wenn die endgültige Temperatur des verdichteten Gases nach der Verdichtung in der zweiten Stufe unter etwa 260°C (500°F) bleibt. Beim oben erwähnten System haben wir herausgefunden, daß ein derartiges Ziel durch Steuern der Temperatur des verdichteten Gases, das die zweite Stufe betritt, auf eine Ebene von im Allgemeinen nicht mehr als etwa 121°C (250°F) erreicht werden kann.
  • Wenn die Temperatur des verdichteten Gases, das die erste Stufe verläßt, bei oder unter etwa 121°C (250°F) liegt, kann daher die Gesamtmenge dieser verdichteten Luft direkt zur zweiten Stufe geführt werden, ohne daß ein Teil davon durch die Zwischenkühlvorrichtung umgeleitet werden. Nur wenn die Temperatur des verdichteten Gases, das aus dieser beliebigen Verdichterstufe austritt, etwa 121°C (250°F) überschreitet, wird es nötig sein, einen Teil davon durch die nachfolgende Zwischenkühlvorrichtung umzuleiten. Durch Benutzen des oben beschriebenen temperaturgesteuerten Dreiwegeventils wird das Ventil selbst die Temperatur des Ausgangs regulieren.
  • Eine weitere Erprobung der oben beschriebenen Vorrichtung, die eine wie hierin beschriebene thermostatisch gesteuerte Zwischenkühlvorrichtung aufweist, im Vergleich mit einem Verdichter des Stands der Technik, der mit Ausnahme des Fehlens der erfinderischen Steuerung in jeder weiteren Hinsicht identisch war, hat gezeigt, daß der Verdichter des Stands der Technik nach einem Betrieb für einen definierten Versuchszeitraum routinemäßig einen Wasseraufbau im Schmieröl in Mengen verursacht hat, die 1,0 Prozent und sogar 2,0 Prozent Wasser überstiegen.
  • Ein identischer Verdichter, der die thermostatische Steuerung dieser Erfindung aufwies, hat es geschafft, einen derartigen Wasseraufbau im Schmieröl bei Mengen zu halten, die durchwegs unter etwa 0,1 Prozent lagen, wenn die Steuerungen wie nötig nur betätigt wurden, um die Temperatur des verdichteten Gases, das die zweite Verdichterstufe betrat, vorzugsweise bei oder unter etwa 93°C (200°F) zu halten.
  • Nachdem eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung ausführlich beschrieben wurde, sollte offensichtlich sein, daß durch Fachleute in der Verdichtertechnik verschiedenste andere Ausführungsformen benutzt und darin Abänderungen aufgenommen werden könnten, ohne vom Gegenstand der beiliegenden Ansprüche abzuweichen.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betreiben eines mehrstufigen Gasverdichters (10), um die Kondensation von Wasser darin zu minimieren, aufweisend die folgenden Schritte: (a) Verdichten eines Gases in einer ersten Verdichterstufe (10a); (b) Verbinden der ersten Verdichterstufe (10a) über eine Abflußleitung (18) mit einer Zwischenkühlvorrichtung (16); (c) Führen von verdichtetem Gas, das in der ersten Verdichterstufe (10a) verdichtet wurde, durch die Abflußleitung (18) in die Zwischenkühlvorrichtung (16); (d) Kühlen des verdichteten Gases in der Zwischenkühlvorrichtung (16); (e) Führen des gekühlten verdichteten Gases, das durch die Zwischenkühlvorrichtung (16) gekühlt wurde, zu einem Dreiwegeventil (30); (f) Leiten des gekühlten verdichteten Gases vom Dreiwegeventil (30) zu einer zweiten Verdichterstufe (10b); (g) Verbinden der ersten Verdichterstufe (10a) über eine Umgehungsleitung (34), die dazu geeignet ist, ungekühltes verdichtetes Gas direkt von der ersten Verdichterstufe (10a) zum Dreiwegeventil zu führen, ohne dass das ungekühlte verdichtete Gas durch die Zwischenkühlvorrichtung (16) strömt, direkt mit dem Dreiwegeventil (30); und (h) Steuern des Dreiwegeventils (30) in einer solchen Weise, dass verdichtetes Gas, das daraus austritt und zur zweiten Verdichterstufe (10b) geleitet wird, eines aus dem gekühlten verdichteten Gas von der Zwischenkühlvorrichtung (16), dem ungekühlten verdichteten Gas von der Umgehungsleitung (34), und einem Gemisch aus dem gekühlten und dem ungekühlten verdichteten Gas umfasst, wie es nötig ist, um eine vorgewählte Zieltemperatur des verdichteten Gases, das durch das Dreiwegeventil (30) zur zweiten Verdichterstufe (10b) gerichtet wird, zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass die eingebaute Temperatursteuerung des Dreiwegeventils (30) sicherstellt, dass die Gastemperatur bei einer weiteren Verdichtung nicht auf ein Niveau erhöht werden wird, das es gestattet, dass der Partialdruck des darin befindlichen Wassers die Sättigungsgrenze des Wassergehalts bei dieser Temperatur überschreitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: (i) Weiterverdichen des verdichteten Gases in der zweiten Verdichterstufe (10b); (j) Verbinden der zweiten Verdichterstufe (10b) über eine zweite Abflußleitung (18b) mit einer zweiten Zwischenkühlvorrichtung (16b); (k) Führen von verdichtetem Gas, das in der zweiten Verdichterstufe (10b) verdichtet wurde, durch die zweite Abflußleitung (18b) in die zweite Zwischenkühlvorrichtung (16b); (l) Kühlen des verdichteten Gases in der zweiten Zwischenkühlvorrichtung (16b); (m) Führen des gekühlten verdichteten Gases, das durch die zweite Zwischenkühlvorrichtung (16b) gekühlt wurde, zu einem zweiten Dreiwegeventil (30); (n) Leiten des gekühlten verdichteten Gases vom zweiten Dreiwegeventil (30) zu einer dritten Verdichterstufe (10c); (o) Verbinden der zweiten Verdichterstufe (10b) über eine zweite Umgehungsleitung (34), die dazu geeignet ist, ungekühltes verdichtetes Gas direkt von der zweiten Verdichterstufe (10b) zum zweiten Dreiwegeventil (30) zu führen, ohne dass das ungekühlte verdichtete Gas durch die zweite Zwischenkühlvorrichtung (16b) strömt, direkt mit dem zweiten Dreiwegeventil (30); und (p) Steuern des zweiten Dreiwegeventils (30) in einer solchen Weise, dass verdichtetes Gas, das daraus austritt und zur dritten Verdichterstufe (10c) geleitet wird, eines aus dem gekühlten verdichteten Gas von der zweiten Zwischenkühlvorrichtung (16b), dem ungekühlten verdichteten Gas von der zweiten Umgehungsleitung (34), und einem Gemisch aus dem gekühlten und dem ungekühlten verdichteten Gas umfasst, wie es nötig ist, um eine vorgewählte Zieltemperatur des verdichteten Gases, das durch das zweite Dreiwegeventil (30) zur dritten Verdichterstufe (10c) geleitet wird, zu bewirken, wobei die eingebaute Temperatursteuerung des Dreiwegeventils (30) sicherstellt, dass die Gastemperatur bei einer weiteren Verdichtung nicht auf ein Niveau erhöht werden wird, das es gestattet, dass der Partialdruck des darin befindlichen Wassers die Sättigungsgrenze des Wassergehalts bei dieser Temperatur überschreitet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch den Schritt des Regulierens der vorgewählten Zieltemperatur des verdichteten Gases, das durch das Dreiwegeventil (30) zur zweiten Verdichterstufe (10b) geleitet wird, auf zwischen 93°C (200°F) und 121°C (250°F).
  4. Verfahren nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch den Schritt des Voreinstellens einer Ausgangsgastemperatur des Dreiwegeventils (30), um die vorgewählte Zieltemperatur zu bewirken.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch den Schritt des Steuerns des Dreiwegeventils (30), um zu verhindern, dass eine Endtemperatur des verdichteten Gases, das in der zweiten Verdichterstufe (10b) verdichtet wird, 260°C (500°F) übersteigt.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch den Schritt des Regulierens der vorgewählten Zieltemperatur des verdichteten Gases, das durch das zweite Dreiwegeventil (30) zur dritten Verdichterstufe (10c) geleitet wird, auf zwischen 93°C (200°F) und 121°C (250°F).
  7. Verfahren nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch den Schritt des Voreinstellens einer Ausgangsgastemperatur des zweiten Dreiwegeventils (30), um die vorgewählte Zieltemperatur zu bewirken.
  8. Verfahren nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch den Schritt des Steuerns des zweiten Dreiwegeventils (30), um zu verhindern, dass eine Endtemperatur des verdichteten Gases, das in der dritten Verdichterstufe (10c) verdichtet wird, 260°C (500°F) übersteigt.
DE69734334T 1996-06-03 1997-06-03 Thermostatisch geregelter Zwischenkühler für eine mehrstufige Pumpe Expired - Lifetime DE69734334T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US657651 1984-10-04
US65765196A 1996-06-03 1996-06-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69734334D1 DE69734334D1 (de) 2006-02-23
DE69734334T2 true DE69734334T2 (de) 2006-07-06

Family

ID=24638078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69734334T Expired - Lifetime DE69734334T2 (de) 1996-06-03 1997-06-03 Thermostatisch geregelter Zwischenkühler für eine mehrstufige Pumpe

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5885060A (de)
EP (1) EP0814260B1 (de)
JP (1) JP3059116B2 (de)
CN (1) CN1103433C (de)
AU (1) AU718743B2 (de)
BR (1) BR9706681A (de)
CA (1) CA2182339C (de)
DE (1) DE69734334T2 (de)
ZA (1) ZA974891B (de)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6026587A (en) * 1998-07-10 2000-02-22 Westinghouse Air Brake Company Intercooler blowdown valve
DE19850269A1 (de) * 1998-10-31 2000-05-04 Wabco Gmbh & Co Ohg Gasverdichter
US6638029B2 (en) * 2001-12-19 2003-10-28 Hamilton Sunstrand Corporation Pressure ratio modulation for a two stage oil free compressor assembly
US7905722B1 (en) 2002-02-08 2011-03-15 Heath Rodney T Control of an adjustable secondary air controller for a burner
US10464579B2 (en) 2006-04-17 2019-11-05 Ge Global Sourcing Llc System and method for automated establishment of a vehicle consist
US10338580B2 (en) 2014-10-22 2019-07-02 Ge Global Sourcing Llc System and method for determining vehicle orientation in a vehicle consist
JP2004184022A (ja) * 2002-12-05 2004-07-02 Sanyo Electric Co Ltd 冷媒サイクル装置
US7231998B1 (en) * 2004-04-09 2007-06-19 Michael Moses Schechter Operating a vehicle with braking energy recovery
US20070186770A1 (en) * 2004-09-22 2007-08-16 Heath Rodney T Natural Gas Vapor Recovery Process System
US9353315B2 (en) * 2004-09-22 2016-05-31 Rodney T. Heath Vapor process system
US20060127224A1 (en) * 2004-12-13 2006-06-15 Bendix Commercial Vehicle Systems Llc Air compressor control
US7632076B2 (en) * 2005-03-02 2009-12-15 Bendix Commercial Vehicle Systems Llc Air supply system control
CN1916410B (zh) * 2005-08-19 2010-10-06 科拉克集团公开公司 多级无油式气体压缩机
WO2008024102A1 (en) * 2006-08-21 2008-02-28 Carrier Corporation Vapor compression system with condensate intercooling between compression stages
WO2008036866A2 (en) * 2006-09-22 2008-03-27 Mechanology, Inc. Oscillating vane machine with improved vane and valve actuation
US20100040989A1 (en) * 2008-03-06 2010-02-18 Heath Rodney T Combustor Control
US8529215B2 (en) * 2008-03-06 2013-09-10 Rodney T. Heath Liquid hydrocarbon slug containing vapor recovery system
US20090297368A1 (en) * 2008-06-03 2009-12-03 Wabtec Holding Corp. Single Piece Water Over Air Intercooler for a Reciprocating Air Compressor
US8128379B2 (en) * 2008-11-19 2012-03-06 Wabtec Holding Corp. Temperature management system for a 2CD type air compressor
CA2754279C (en) 2010-09-30 2018-03-27 Rodney T. Heath High efficiency slug containing vapor recovery
US9897082B2 (en) 2011-09-15 2018-02-20 General Electric Company Air compressor prognostic system
US20130280095A1 (en) 2012-04-20 2013-10-24 General Electric Company Method and system for reciprocating compressor starting
US10052565B2 (en) 2012-05-10 2018-08-21 Rodney T. Heath Treater combination unit
US9291409B1 (en) 2013-03-15 2016-03-22 Rodney T. Heath Compressor inter-stage temperature control
US9527786B1 (en) 2013-03-15 2016-12-27 Rodney T. Heath Compressor equipped emissions free dehydrator
DE102013006627A1 (de) * 2013-04-18 2014-10-23 Man Truck & Bus Ag Luftpresser für eine Druckluftanlage, insbesondere für eine Druckbremsanlage eines Nutzfahrzeugs
US9932989B1 (en) 2013-10-24 2018-04-03 Rodney T. Heath Produced liquids compressor cooler
US9951763B2 (en) * 2014-05-09 2018-04-24 Westinghouse Air Brake Technologies Corporation Compressor cooled by a temperature controlled fan
CN114658629A (zh) * 2018-01-18 2022-06-24 M·J·梅纳德 气体压缩系统
WO2020054770A1 (ja) * 2018-09-12 2020-03-19 株式会社三井E&Sマシナリー コンプレッサ、lngタンカ及び圧縮シリンダ
BE1026651B1 (nl) * 2018-09-25 2020-04-28 Atlas Copco Airpower Nv Oliegeïnjecteerde meertraps compressorinrichting en werkwijze om een dergelijke compressorinrichting aan te sturen
CN110219793B (zh) * 2019-07-15 2024-01-26 耐力股份有限公司 一种二级压缩的无油活塞式压缩机

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3216648A (en) * 1962-04-02 1965-11-09 Stephen H Ford Automatic blowdown system for compressors
CH410262A (de) * 1963-11-10 1966-03-31 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren und Vorrichtung zur Regelung kondensatfreier Zwischenkühlung verdichteter Gase
DE2909675C3 (de) * 1979-03-12 1981-11-19 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 4200 Oberhausen Verfahren zur kondensatfreien Zwischenkühlung verdichteter Gase
JPS611895A (ja) * 1984-06-13 1986-01-07 Kobe Steel Ltd 多段形圧縮機における凝縮防止方法
JPH089992B2 (ja) * 1990-06-19 1996-01-31 トキコ株式会社 多段圧縮機
JP2753392B2 (ja) * 1990-11-30 1998-05-20 株式会社日立製作所 炭酸ガス用の多段圧縮機における中間ガスの冷却方法及び中間ガス冷却装置を備えた炭酸ガス用の多段圧縮機
US5106270A (en) * 1991-01-10 1992-04-21 Westinghouse Air Brake Company Air-cooled air compressor
JPH05106560A (ja) * 1991-10-14 1993-04-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 多段圧縮機設備
US5674053A (en) * 1994-04-01 1997-10-07 Paul; Marius A. High pressure compressor with controlled cooling during the compression phase
JP2788411B2 (ja) * 1994-08-09 1998-08-20 株式会社神戸製鋼所 スクリュ圧縮機

Also Published As

Publication number Publication date
JP3059116B2 (ja) 2000-07-04
AU2465997A (en) 1997-12-11
CA2182339A1 (en) 1997-12-04
ZA974891B (en) 1997-12-30
EP0814260A3 (de) 1999-07-07
US5885060A (en) 1999-03-23
EP0814260B1 (de) 2005-10-12
BR9706681A (pt) 1999-05-04
EP0814260A2 (de) 1997-12-29
AU718743B2 (en) 2000-04-20
DE69734334D1 (de) 2006-02-23
CN1172933A (zh) 1998-02-11
CA2182339C (en) 2000-04-18
JPH1061547A (ja) 1998-03-03
CN1103433C (zh) 2003-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69734334T2 (de) Thermostatisch geregelter Zwischenkühler für eine mehrstufige Pumpe
DE3127957C2 (de)
DE69831787T2 (de) Verdichtungsdrucksteuerung für Transportkälteanlage mit Saugdruckregulierung
DE2163139C2 (de) Verfahren zum Betreiben eines geschlossenen Kältekreislaufes und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE3422390A1 (de) Kaelteerzeugungssytem
EP0742116A2 (de) Fahrzeug-Klimaanlage
DE60123321T2 (de) Verdichteranlage mit einem gesteuerten Kühlventilator
DE3435761A1 (de) Vorrichtung fuer die abkuehlung des oels in einer verdichtungs- und insbesondere einer schraubenverdichtungseinheit
DE2643622C2 (de)
DE1403953A1 (de) Kolbenverdichter
DE102008004161A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE1948127A1 (de) Regelbare Kompressor-Kaelteanlage
EP3653882B1 (de) Virtueller sensor für wasseranteil im ölkreislauf
DE3705850A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur leistungssteigerung einer kaelteanlage fuer kraftfahrzeuge
WO1990001111A1 (de) Einrichtung zum kühlen einer aufgeladenen kolbenbrennkraftmaschine
DE4224016A1 (de) Verfahren zur Steuerung und Regelung der Kühlung von landwirtschaftlichen Schüttgütern
DE102017107601A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines Schraubenverdichters
CH626426A5 (en) Internal combustion engine system with a pressure-charged, water-cooled engine
DE2648609A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum kuehlen eines oelgefluteten verdichters
DE656286C (de) Brennkraftanlage mit Treibgaserzeuger, insbesondere Flugkolbentreibgaserzeuger
DE1954914A1 (de) Einrichtung zur Konservierung verderblicher Waren in der kontrollierten Atmosphaere einer Kaeltekammer
DE19620105A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Kälteanlage
DE2222991A1 (de) Vorrichtung zur kondensation des abdampfes einer dampfturbinenanlage
DE1428047A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum kondensationsfreien Betrieb von mehrstufigen Turboverdichtern mit Zwischenkuehlung
DE3223448A1 (de) Verfahren und einrichtung zum entzug von waermeenergie aus einem stoff

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition