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Die vorliegende Erfindung befaßt sich
mit einem Rotationsschraubenverdichter, der ein Wasserkreislaufsystem
aufweist.
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Es ist bekannt, Wasser in die Arbeitskammer eines
Rotationsschraubenverdichters zu Schmier-, Dicht- und Kühlzwecken
einzuspritzen. Die schwedische Patentschrift 8502838-9 (Veröffentlichungsnummer
452790) beschreibt die Einspritzung von Wasser in einen Hochdrehzahlverdichter
eines Typs mit Rotationsschrauben. Wasser wird in einer Gewichtsmenge
relativ zu der Gewichtsmenge des zugeführten Gases eingespritzt, die
größer als
diejenige für
die vollständige
Verdampfung des Wassers erforderliche Menge während der Verdichtung, jedoch nicht
größer als
das ungefähr
vierfache dieser Gewichtsmenge ist.
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Unter bestimmten Betriebsbedingungen
gibt ein Verdichter, der ein Wasserkreislaufsystem aufweist, mehr
Wasser ab als die Menge an ihn mit dem Lufteinlaß zugeführtem Wasser. Solche Bedingungen
treten in wüstenklimatischen
Bedingungen und extrem kalten Winterbedingungen auf. Falls die Einlaßluft nicht
mit Wasser angereichert oder erwärmt und
mit Wasser angereichert wird, verläßt mehr Wasser zusammen mit
der heißeren
verdichteten Luft das System, als dem System mit der Einlaßluft zugeführt wird.
Dieses Wasserdefizit muß mit
einer externen Quelle entnommenem Wasser ausgeglichen werden.
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Die Qualität oder Reinheit des Wasser schwankt
weltweit. Folglich neigt es, wenn das verwendete Wasser nicht destilliert
oder demineralisiert worden ist, dazu, verschiedene Un reinheiten
mit über die
Welt verschiedenem Ausmaß zu
enthalten, z. B. Fremdsubstanzen, wie z. B. Kalk.
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Wenn solches Wasser, z. B. Seewasser
oder Trinkwasser, dem Verdichter zugeleitet wird, haben die in dem
Wasser vorhandenen Verunreinigungen einen negativen Einfluß auf den
Verdichter. Ein Beispiel in diesem Zusammenhang ist, daß der in
dem Wasser vorhandene Kalk sich an allen Teilen des Wasserkreislaufsystems
ablagern kann. Diese sich in der Arbeitskammer des Verdichters bildenden
Ablagerungen sind besonders schädlich
für die
Verdichterleistung.
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Der Verdichter und das gesamte Wasserkreislaufsystem
müssen
periodisch gereinigt werden. Das Reinigen des Verdichters ist ein
besonders beschwerlicher Vorgang.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, die Zufuhr von Verunreinigungen oder Verschmutzungen
an den Verdichter mit von einer externen Quelle entnommenem Wasser
zu verhindern oder wenigstens stark zu reduzieren, z. B. wassergebundene
Verunreinigungen, die dazu neigen, Ablagerungen zu bilden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Rotationsschraubenverdichter gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 gelöst,
bei welchem ein Dampferzeuger dazu vorgesehen ist, Dampf an das
Wasserkreislaufsystem des Verdichters zu liefern.
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Bevorzugte Ausführungsformen werden aus den
abhängigen
Ansprüchen
deutlich.
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Das aus der Luft kondensierte oder
abgeschiedene Wasser ist rein und kann in dem System zirkulieren.
Wenn Wasser von einer externen Quelle zugeführt wird, hängen die in dem Wasser vorhandenen
Unreinheiten oder Verunreinigungen in größerem oder kleinerem Ausmaß von der
Qualität
des in das Kreislaufsystem eintretenden Wassers ab. Als Ergebnis
der Verdampfung, die in dem Dampferzeuger stattfindet, wird der
Großteil
der in dem eingeleiteten Wasser vorhandenen Verunreinigungen in
dem Dampferzeuger verbleiben. Das im wesentlichen reine Wasser wird
der Arbeitskammer des Verdichters in der Form von Dampf zugeführt.
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Da das zugeführte Wasser Unreinheiten oder
Verunreinigungen enthält,
muß der
Dampferzeuger periodisch gereinigt, werden. Die in dem Erzeuger
gebildeten Ablagerungen werden auf einen relativ begrenzten Bereich
eingeschränkt,
in welchem keine beweglichen Teile arbeiten. Folglich muß nur der
Dampferzeuger gereinigt werden, statt den Verdichter und verbleibende
Teile des Wasserkreislaufsystems reinigen zu müssen.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit
Bezug auf die beigefügte
Zeichnung näher
erläutert,
die schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines Verdichters
darstellt, der ein Wasserkreislaufsystem aufweist, an welches ein
System zum Reinigen von externem Wasser angeschlossen ist.
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1 zeigt
einen Rotationsschraubenverdichter 1, der von einem Motor
M angetrieben wird. Der Verdichter 1 besitzt zwei miteinander
zusammenwirkende Schraubenrotoren, die in einer Arbeitskammer 2 montiert
sind. Ein Niederdruckgas, normalerweise Luft, wird einem Einlaßkanal 27 zugeführt und
gelangt von dort in die Arbeitskammer 2 des Verdichters 1 durch
eine Einlaßöffnung 3.
Das Gas wird durch den Verdichter 1 verdichtet und verläßt diesen durch
eine Auslaßöffnung 4,
die an den Auslaßkanal 5 angeschlossen
ist.
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Der Verdichter 1 ist ein
Wasserstromtyp, d. h., Wasser wird dem Verdichter 1 wenigstens
zum Kühlen,
Abdichten und Schmieren der Rotoren und der Arbeitskammer 2 zugeführt. Wasser
wird in die Kammer 2 durch eine Öffnung 6 eingespritzt.
Der Auslaßkanal 5 ist
mit einem Wasserabscheider 7 versehen, in welchem Wasser
aus dem verdichteten Gas abgeschieden und durch eine Leitung 8 und über die
Einlaßöffnung 6 wieder
der Arbeitskammer 2 zugeführt wird. Das verdichtete,
wasserabgereicherte Gas wird dem Abscheider 7 durch einen
Ausleitkanal 9 entnommen .
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Der Abscheider 7 besitzt
ein Wasser abscheidendes Element 10, vorzugsweise ein mechanisches
Element, wie z. B. einen Wirbelabscheider. Das aus dem Gas durch
das abscheidende Element 10 ausgeschiedene Wasser wird
am Boden eines dieses Element umgebenden Gehäuses gesammelt.
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Überschußwasser
wird durch eine Drainageleitung 11 abgeführt, die
mit dem Wasserabscheider 7 oder der Leitung 8 verbunden
ist, die den Abscheider 7 mit der Arbeitskammer 2 des
Verdichters verbindet. Die Drainageleitung 11 besitzt ein
Ventil 18, das durch eine Steuereinrichtung 6 gesteuert
und betätigt
wird. Der Wasserabscheider 7 besitzt einen Niveausensor 12,
mit welchem das Vorhandensein von Wasser auf dem höchsten zulässigen Wasserniveau in
dem Wasserabscheider 7 erfaßbar ist. Der Sensor 12 ist
mit der Steuereinrichtung 16 über eine Steuereinheit 14 verbunden.
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Der Wasserabscheider 7 besitzt
auch einen zweiten Niveausensor 13, mit welchem das Vorhandensein
von Wasser auf dem niedrigsten zulässigen Wasserniveau in dem
Abscheider 7 erfaßbar
ist. Dieser Sensor 13 ist an eine elektronische Steuereinrichtung 17 über eine
zweite Steuereinheit 15 angeschlossen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung umfaßt auch
einen Dampferzeuger 19. Dampf wird an den Verdichter 1 abgegeben,
um mit dem verdichteten Gas ausgeleitetes nasser zu ersetzen, wenn
der Dampf mehr Wasser pro Gewichtseinheit als das zugeführte Gas
enthält.
Der Dampferzeuger 19 ist an eine Wasserquelle 21 über eine
Steuer- und Dosiereinheit 20 angeschlossen. Die Dosiereinheit 20 dient dem
Zuführen
von Wasser an den Dampferzeuger 19, wenn sie betätigt wird.
Eine Leitung 26 verbindet die Wasserquelle 21 mit
der Steuer- und Dosiereinheit 20, die ihrerseits an eine
Wassereinlaßöffnung 28 des
Dampferzeugers 19 mittels einer Leitung 22 angeschlossen
ist. Der Dampferzeuger 19 besitzt ein Gehäuse, in
welchem ein variables Wasserniveau gehalten wird, das ein niedrigstes
zulässiges
Niveau umfaßt.
Eine das Niveau erfassende und anzeigende Vorrichtung 23 ist
in dem Dampferzeuger 19 vorgesehen. Diese erfassende und
anzeigende Vorrichtung ist mit der Steuer- und Dosiereinheit 20 verbunden.
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Der Dampferzeuger 19 umfaßt auch
ein Dampf erzeugendes Element 24, z. B. einen elektrischen
Tauchsieder. Die dem Dampf erzeugenden Element zugeführte Energie
wird durch die elektrische Steuervorrichtung 17 gesteuert.
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Oberhalb eines höchsten Wasserniveaus ist im
oberen Bereich des Dampferzeugers 19 eine Auslaßöffnung 26 vorgesehen,
die über
eine Dampfleitung 25 mit dem Niederdruckgaseinlaßkanal des
Verdichters 1 verbunden ist.
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Wenn der Verdichter 1 arbeitet,
wird Gas, vorzugsweise Luft, dem Einlaßkanal 27 über die
Einlaßöffnung 3 in
die Arbeitskammer 2 zugeführt. Die in der Arbeitskammer
verdichtete Luft verläßt den Verdichter 1 durch
die Auslaßöffnung 4 und
wird einem Wirbelabscheider 10 in dem Wasserabscheider 7 durch
die Leitung 5 zugeleitet. Im unteren Bereich des Abscheiders 7 wird
Wasser gesammelt, während die
Luft, aus welcher Wasser herausgezogen worden ist, sich im oberen
Bereich des Abscheiders sammelt. Die Luft wird aus dem Abscheider
durch die Leitung 9 entnommen, während das Wasser den Abscheider 7 durch
die Leitung 8 verläßt und durch
die Öffnung 6 in
die Arbeitskammer 2 des Verdichters 1 eingespritzt wird.
Das Ventil 18 in der Drainageleitung 11 ist geschlossen.
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Wenn die dem Verdichter 1 zugeleitete
Luft einen hohen Wassergehalt (Menge an Wasser pro Gewichtseinheit
Luft) besitzt, d. h. einen größeren Wassergehalt
als die durch die Leitung 9 ausströmende verdichtete Luft, wird
dem System Wasser zugeführt
und sammelt sich in dem Abscheider 7 an. Das Wasserniveau
in dem Abscheider 7 steigt dann an. Wenn das Wasserniveau
das Niveau des Sensors 12 erreicht, der das höchste zulässige Wasserniveau
in dem Abscheider 7 erfaßt, wird ein Signal von dem
Niveausensor 12 zu der Steuereinheit 14 gesendet.
Die Steuereinheit 14 betätigt dann die Steuervorrichtung 16,
die das Ventil 18 in der Drainageleitung 11 dazu
bringt, sich für
eine vorbestimmte Zeitdauer zu öffnen,
nach welcher das Ventil geschlossen wird. Das Wasserniveau in dem
Abscheider ist dann auf ein Niveau gebracht worden, das höher als
das niedrigste zulässige
Niveau ist.
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Wenn die dem Verdichter 1 zugeleitete
Luft einen niedrigen Wassergehalt (Menge an Wasser pro Gewichtseinheit
Luft) besitzt, d. h. niedriger als der Wassergehalt der durch die
Leitung 9 ausströmenden
verdichteten Luft, nimmt das in dem System vorhandene Wasser als
Folge davon ab, daß Wasser kontinuierlich
ausgebracht wird. Das aus dem System ausgebrachte Wasser muß durch
externes Wasser ersetzt werden. Erfindungsgemäß wird das Wasser von der externen
Quelle 21 der Steuer- und
Dosiereinheit 20 und von dort dem Dampferzeuger 19 zugeleitet.
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Weil mehr Wasser dem Abscheider 7 entnommen
wird, als in der dem Verdichter 1 zugeleiteten Luft enthalten
ist, fällt
das Wasserniveau in dem Abscheider 7. Wenn das Wasserniveau
das Niveau des Sensors 13 erreicht hat, der das niedrigste
zulässige
Wasserniveau in dem Abscheider 7 erfaßt, sendet der Sensor 13 ein
Signal an die elektrische Steuervorrichtung 17. Die Steuervorrichtung 17 aktiviert das
Element 24, das dann Wärme
erzeugt, um das Wasser in dem Dampferzeuger 19 in Dampf
umzuwandeln. Der Dampf verläßt den Erzeuger 19 durch die
Auslaßöffnung 26 und
strömt
in den Einlaßkanal 27 des
Verdichters 1 durch die Leitung 25.
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Der Dampf begleitet die einströmende Luft
in den Verdichter und erhöht
damit den Wassergehalt der Luft.
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Da Dampf den Erzeuger 19 verläßt, fällt das Wasserniveau
in dem Erzeuger. Wenn das Wasserniveau das Niveau des Sensors 23 erreicht
hat, der das niedrigste zulässige
Wasserniveau in dem Erzeuger erfaßt, wird ein Signal von dem
Sensor 23 zu der Steuer- und Dosiereinheit 20 gesendet,
die dann Wasser an den Erzeuger 19 abgibt.
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Da der Erzeuger 19 so dimensioniert
ist, daß die
Menge an an den Verdichter 1 abgegebenem Dampf größer ist,
als diejenige, um den Ist-Zustand beizubehalten, steigt das Wasserniveau
in dem Abscheider 7 an. Der Erzeuger 19 erzeugt
vorzugsweise Dampf über
eine vorgegebene Zeitdauer, während
welcher das Wasserniveau in dem Abscheider 7 ansteigt,
und wird automatisch abgeschaltet, wenn dieses Niveau über das
niedrigste zulässige
Wasserniveau gelangt ist. Nachdem der Erzeuger 19 abgeschaltet
worden ist, fällt
das Wasserniveau in dem Abscheider 7, wenn der Wassergehalt
der zugeführten
Luft fortdauernd zu niedrig ist, um ein Gleichgewicht zu schaffen.
Wenn das Wasserniveau wiederum auf das Niveau des Sensors 13 gefallen
ist, wird der Erzeuger 19 reaktiviert. Wenn der Wassergehalt der
zugeführten
Luft nun größer als
die benötigte Menge
ist, um ein Gleichgewicht herzustellen, steigt das Wasserniveau
in dem Abscheider an. Wenn das Wasserniveau das Niveau des Sensors 12 erreicht hat,
wird das Ventil 18 dazu gebracht, sich für eine Zeitdauer
zu öffnen,
die erforderlich ist, um das Wasserniveau abzusenken.
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Mit Wasserniveau ist ein Niveauintervall
gemeint, das abhängig
von der physikalischen Größe des verwendeten
Sensors ist.
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Es versteht sich, daß das Wasserniveau
in dem Abscheider 7 auch durch andere Methoden gesteuert
werden kann. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 17 durch
den Sensor 12 und die Steuereinheit 14 aktiviert
werden, so daß die
Zufuhr von Energie an den elektrischen Tauchsieder 24 abgeschaltet
wird, wenn das höchste
zulässige
Niveau in dem Abscheider erreicht worden ist, anstelle das Ventil 18 zu öffnen. Falls
dies zur Senkung des Wasserniveaus in dem Abscheider 7 innerhalb
einer vorgegebenen Zeitdauer untauglich ist, kann das Öffnen des
Ventils 18 für
das vorbestimmte Zeitintervall veranlaßt werden.