KR101012782B1

KR101012782B1 - 압축 기체 건조 장치

Info

Publication number: KR101012782B1
Application number: KR1020087009288A
Authority: KR
Inventors: 필립 구스타프 엠 허버랜드
Original assignee: 아틀라스 캅코 에어파워, 남로체 벤누트삽
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2011-02-08
Also published as: JP5063601B2; ES2525119T3; AU2006294436B2; WO2007033440A1; US20090038479A1; RU2394634C2; CA2622261A1; NO20081757L; EP1926542A1; PT1926542E; PL1926542T3; US7727312B2; EP1926542B1; NO340461B1; JP2009508679A; BE1016779A3; UA94239C2; AU2006294436A1; CA2622261C; NZ566622A

Abstract

손실이 없는 방식으로 압축 기체를 건조하는 장치로서, 압축 기체 공급부(2), 입구(33, 34)와 출구(35, 36)를 갖는 적어도 두 개의 압력 용기(31, 32) 및 배출 지점(26)으로 주로 구성되고, 상기 장치(1)에는 제1 분배 장치(3)와 제2 분배 장치(13)가 추가적으로 마련되며, 제2 분배 장치(13)에는 하나 또는 복수의 냉각기(30)가 마련되고, 상기 장치(1)는 아홉 개 또는 열 개의 차단 밸브(7 내지 12, 21, 22, 29, 38, 40)에 의해 제어될 수 있는 것인 손실이 없는 방식으로 압축 기체를 건조하는 장치.

Description

압축 기체 건조 장치{DEVICE FOR DRYING COMPRESSED GAS}

본 발명은 압축 기체를 건조하는 장치에 대한 것이다.

구체적으로, 본 발명은 손실이 없는(non-dissipative) 방식으로 압축 기체를 건조하는 장치 즉, 압축 기체 내의 압축열이 전체적으로 또는 부분적으로 건조제를 재생하는데 이용되며, 이 기체의 일부가 대기로 분출되거나 장치의 출구로 다시 공급됨이 없이 공급된 전체 기체 흐름이 완전하게 장치를 통해 흘러서, 어떠한 현존하는 장치보다도 더 좋은 효율을 갖게 되는 결과를 낳는 장치에 대한 것이다.

구체적으로, 본 발명은 손실이 없는 방식으로 압축 기체를 건조하는 장치로서, 예컨대 압축 공기 압축기의 형태인 압축 기체 공급부, 입구와 출구를 구비하는 적어도 두 개의 압력 용기 및 압축 기체 소비자를 위한 배출 지점으로 주로 구성되는 것에 대한 것이다.

이러한 장치는, 예컨대 미국 특허 제6,171,377호에, 이미 공지되어 있으며, 공지된 장치에서 전술한 압력 용기는 건조제로 채워지고, 건조되어야 하는 기체는 제1 재생 압력 용기로 보내져 전술한 압축 기체의 열을 이용하여 건조제로부터 습기를 흡수하고 이에 따라 이 건조제를 재생하며, 이 기체는 후속하여 냉각기에 의해 냉각되어 그 후 제2 건조 압력 용기로 유도되고, 여기서 냉각된 기체가 건조제에 의해 건조된다.

건조 압력 용기 내의 건조제가 포화되자마자, 압력 용기의 흐름 순서가 역전되어, 제1 압력 공기가 건조 용기가 되고 제2 압력 용기가 재생 압력 용기로 변환되도록 한다.

따라서, 전술한 압력 용기를 건조 및 재생 압력 용기로서 번갈아 이용하는 것에 의해, 어느 하나의 압력 용기는 압축 기체에 의해 언제나 재생될 것이고, 다른 압력 용기는 이 압축 기체가 후속하여 건조되는 것을 보장한다.

손실이 없는 방식으로 압축 기체를 건조하는 공지의 장치는 그 장치에 재생 및 건조 압력 용기로서 압력 용기를 역전시키는 다수의 파이프와 밸브가 마련되며, 장치가 매우 크고, 비용이 많이 드며, 복잡하고 모듈화되지 않은 설계를 수반하여, 다수의 변형례가 뒷받침되어야 할 필요가 있어 개발, 제조 및 유지 비용이 증가한다는 점에서 불리하다.

현존하는 장치를 덜 복잡하게 만들기 위해서, 통상적인 2방향 밸브보다 훨씬 비싸고 신뢰도가 떨어지는 3방향 및/또는 4방향 밸브가 종종 이용되어, 설치의 작업 신뢰도가 전체적으로 현저히 감소되도록 한다.

압축 기체를 건조하는 더 큰 용량을 갖는 장치의 추가적으로 불리한 점은 요구되는 온도, 압력 및 흐름에 대한 수요를 충족시키는 3방향 또는 4방향 밸브를 찾는 것이 종종 불가능하거나 최소한 경제적으로 비효율적이라는 점이다.
미국 특허 제6,375,722호 및 국제공개공보 WO 03035220는 모두 손실이 없는 방식으로 기체를 건조하는 장치로서, 기체의 일부가 대기로 방출되고, 이 장치는 적어도 14개의 밸브를 포함하는 것을 개시한다.

본 발명은 손실이 없는 방식으로 압축 기제를 건조하는 장치로서, 전술한 불리한 점과 그 외의 불리한 점을 갖지 않고, 간단하고 비용이 적게 드는 방식으로 다양한 유형의 흡수 건조 장치에 적용될 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 위해, 본 발명은 손실이 없는 방식으로 압축 기체를 건조하는 전술한 유형의 장치로서, 이 장치에는 제1 분배 장치 및 제2 분배 장치가 추가적으로 마련되며, 상기 제1 분배 장치에는 압축 기체 공급부 및 배출 지점이 연결되고, 전술한 제1 분배 장치와 제2 분배 장치는 서로 연결되어 있는 것이며, 상기 장치에는 9개 또는 10개의 차단 밸브가 마련되는 것을 특징으로 하고, 상기 제1 분배 장치는 세 개의 병렬 연결 파이프를 포함하며, 세 개의 병렬 연결 파이프에는 각각 두 개의 차단 밸브 사이에 브랜치가 즉, 제1 파이프에는 제2 분배 장치로의 연결부를 제공하는 제1 브랜치가, 제2 파이프에는 전술한 압축 기체 소비자를 위한 배출 지점에 연결되는 제2 브랜치가, 그리고 제3 파이프에는 압축 기체 공급부로의 연결부로서의 제3 브랜치와 차단 밸브를 통해 제2 분배 장치에 연결되는 제4 브랜치가 연결되는 것을 특징으로 하며, 상기 제2 분배 장치는 세 개의 병렬 연결 파이프를 포함하고, 제1 파이프와 제2 파이프에는 서로 반대의 흐름 방향을 갖는 두 개의 역류 방지 밸브가 각각 마련되고, 제3 파이프에는 두 개의 차단 밸브가 마련되며, 제1 파이프와 제2 파이프는 각각 두 개의 역류 방지 밸브 사이에서 상기 제4 브랜치와 제1 분배 장치의 제1 브랜치와 각각 연결되고, 제2 분배 장치의 제1 파이프와 제3 파이프는 밸브 사이에서 냉각기를 통해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 압축 기체를 건조하는 장치에 대한 것이다.

차단 밸브는 수동으로 또는 자동화된 방식으로 제어될 수 있는, 다시 말해 개폐될 수 있는 밸브를 의미한다. 이렇게 제어될 수 없는 역류 방지 밸브(non-return valve)는 결과적으로 본 발명과 관련하여 차단 밸브로 간주하지 않는다.

본 발명에 따른 이러한 장치의 주요 이점은 손실이 없는 방식으로 압축 기체를 건조하는 현존하는 장치와 비교하여 상대적으로 제한된 수의 밸브가 마련되면 족하며, 그 결과 장치가 더 저렴하고 더 적은 유지 비용을 필요로 한다는 것이다.

전술한 밸브가 자동 제어 밸브 형태로 이루어지는 경우, 제한된 수의 입구와 출구를 갖는 상대적으로 간단한 제어 시스템에 대한 이러한 특정 구조가 이용될 수 있으며, 제어 프로그램은 공지의 장치와 비교하여 또한 단순화된다.

본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예에서, 전술한 제1 및 제2 분배 장치는 각각 대칭적으로 및/또는 모듈화되어 구축된다.

분배 장치의 대칭적인 구조라는 것은 이 경우에 기능적인 대칭성을 의미하는 것이지, 엄격한 기하학적 대칭성을 의미하는 것이 아니다. 이는 분배 장치가 형상적으로 비대칭적으로 이루어질 수 있지만, 기능적으로는 대칭 다이어그램으로 표현될 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 이러한 장치의 주요 이점은, 대칭적인 구조로 인해, 예컨대 파이프와 압력 용기와 같은 다수의 공통 부품을 포함하여, 결과적으로 대량 생산될 수 있고 이에 따라 비용이 적게 드는 방식으로 생산될 수 있다는 점이다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 이점은, 대칭적인 구조로 인해, 어느 하나의 전술한 분배 장치가 다른 분배 장치 위에 장착될 수 있어서, 양 분배 장치 사이의 연결선의 길이가 최소한으로 줄어들고 장치의 크기가 줄어들며 비용이 절약되도록 한다는 점이다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 이점은, 분배 장치의 모듈화된 구조와 대칭적인 배치의 조합으로 인해, 동일한 분배 장치가 서로 다른 직경을 갖는 압력 용기와 결합될 수 있다는 점이다. 분배 장치의 파이프 직경과 달리, 압력 용기의 직경이 건조되어야 하는 유량에 강하게 의존하기 때문에, 대개 분배 장치의 변형례가 존재하는 것보다 훨씬 더 많이 압력 용기의 변형례가 존재한다.

따라서, 본 발명에 따르면 분배 장치와 압력 용기의 변형례는 독립적으로 상호 호환 가능해서, 재고로 유지되어야 하는 다양한 부품이 더 적고 제작 비용이 절약될 수 있다.

본 발명의 특징을 보다 자세히 설명하기 위해, 압축 기체를 건조하는 본 발명에 따른 장치에 대한 예시일 뿐이며 제한적이지 않은 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 주어질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 도시하는 도면.

도 2 내지 도 5는 도 1에 따른 장치의 작동을 도시하는 도면.

도 6은 도 1에 따른 장치의 실제 실시예를 도시하는 도면.

도 7 및 도 8은 각각 도 6의 화살표(F7)와 화살표(F8)에 따른 모습을 도시하는 도면.

도 9, 도 14, 도 19 및 도 24는 도 1에 따른 장치의 변형례를 도시하는 도면.

도 10 내지 도 13, 도 15 내지 도 18, 도 20 내지 도 23 및 도 25 내지 도 28은 각각 도 9, 도 14, 도 19 및 도 24의 장치의 작동을 도시하는 도면.

도 1은 손실이 없는 방식으로 압축 기체를 건조하며 압축 기체 공급부(2)가 마련된 본 발명에 따른 장치(1)를 도시하며, 이 경우 압축 기체 공급부(2)는 압축기 형태로 형성되며 제1 분배 장치(3)에 연결된다.

전술한 제1 분배 장치(3)는 이 경우 서로 간에 연결된 세 개의 병렬 파이프[각각 제1 파이프(4), 제2 파이프(5) 및 제3 파이프(6)]로 형성되며, 세 개의 파이프에는 차단될 수 있으며, 도면에 도시되지 않은 제어 시스템에 연결된 제어 밸브 형태로 이루어진 두 개의 밸브(7-8, 11-12, 9-10)가 각각 마련된다(다만, 상기 밸 브는 반드시 제어 밸브의 형태일 필요는 없다).

추가하여 장치(1)는, 이 경우 전술한 제1 분배 장치(3)와 실질적으로 동일한 치수와 기하학적 형상을 가지고 서로 간에 연결된 세 개의 병렬 파이프(14, 15, 16)로 또한 주로 구성되는 제2 분배 장치(13)를 포함하며, 제1 파이프(14)와 제2 파이프(15)에는 각각 흐름 방향이 반대인 두 개의 역류 방지 밸브(17-18, 19-20)가 각각 마련되며, 제3 파이프(16)에는 차단될 수 있으며 전술한 제어 시스템에 연결된 제어 밸브 형태로 이루어진 두 개의 밸브(21, 22)가 마련된다(다만, 상기 밸브는 반드시 제어 밸브의 형태일 필요는 없다).

주어진 예시에서, 제2 분배 장치(13)의 제1 파이프(14)의 전술한 역류 방지 밸브(17, 18)는 관련된 파이프(14)에서 어느 하나의 역류 방지 밸브의 다른 역류 방지 밸브를 향하는 방향의 흐름을 허용하도록 배치되고, 제2 분배 장치(13)의 제2 파이프(15)의 전술한 역류 방지 밸브(19, 20)는 관련된 파이프(15)에서 다른 역류 방지 밸브로부터의 반대 방향의 흐름을 허용하도록 배치된다.

전술한 제1 및 제2 분배 장치(3, 13)에 대한 도 1에서의 기능적 다이어그램은 대칭적으로 구축되었다는 것을 유념해야 한다. 이 대칭성은 또한 분배 장치(3, 13)에 대한 예시로서 도 6 내지 도 8에 도시된 실제 실시예에서 이용될 수 있다.

파이프(4)로부터 차단될 수 있는 밸브(7, 8) 사이에는, 제2 분배 장치(13)로의 연결부를 제공하며 구체적으로 역류 방지 밸브(19, 20) 사이에서 냉각기(24)를 통해 파이프(15)에 연결되는 제1 브랜치(23)가 연결되어 있다.

파이프(5)에는 압축 기체 소비자를 위한 배출 지점(26)에 연결된 제2 브랜 치(25)가 차단될 수 있는 밸브(11, 12) 사이에서 연결되어 있다.

파이프(6)로부터 차단될 수 있는 밸브(9, 10) 사이에는 전술한 압축 기체 공급부(2)로의 연결부로서 제3 브랜치(27)가 마련되고 차단될 수 있는 밸브(29)를 통해 제2 분배 장치(13)에, 구체적으로 파이프(14)의 역류 방지 밸브(17, 18) 사이에 연결되는 제4 브랜치(28)가 마련된다.

파이프(14, 16)는 전술한 밸브(17-18, 21-22) 사이에서 냉각기(30)를 통해 상호 연결된다.

추가하여, 손실이 없는 방식으로 압축 기체를 건조하는 장치(1)에는, 예컨대 실리카겔의 형태인 건조제로 채워지며 입구(33, 34)와 출구(35, 36)가 각각 마련된 두 개의 압력 용기(31, 32)가 또한 마련된다.

건조제로서 실리카겔을 대신하여 또한 다른 건조제가 이용될 수 있다는 점이 명백하다.

전술한 제1 분배 장치(3)는 압력 용기(31, 32)의 출구(35, 36)에 파이프(4, 5, 6) 사이의 개별적인 병렬 연결부로 연결되며, 제2 분배 장치(13)는 이 압력 용기(31, 32)의 입구(33, 34)에 파이프(14, 15, 16) 사이의 개별적인 병렬 연결부로 연결된다.

본 발명에 따르면, 이 경우 장치(1)는 단지 아홉 개의 차단될 수 있는 밸브(7 내지 12, 21, 22, 29)만이 마련되는데, 이는 손실이 없는 방식으로 압축 기체를 건조하는 공지의 장치보다 적은 수이고, 부분적으로는 대칭성으로 인해, 마모 우려가 더욱 적고 결과적으로 유지보수가 덜 필요한 더 간단한 설계가 얻어진다.

손실이 없는 방식으로 압축 기체를 건조하는 본 발명에 따른 장치(1)의 작동은 매우 간단하고 도 2 내지 도 5에 도시되어 있고, 차단 밸브가 폐쇄된 경우 도면에서 검게 도시되어 있으며, 차단 밸브가 개방된 경우 도면에서 하얗게 표시되어 있고, 기체의 흐름은 굵은 선으로 표시되어 있다.

도 2에 도시된 제1 단계에서, 압력 용기(31)는 이 압력 용기(31) 내에 존재하는 건조제를 재생하는데 이용되며, 압력 용기(32)는 공급부(2)로부터 들어오는 기체를 건조하는데 이용된다.

이를 위해, 고온의 압축 기체가 공급부(2)로부터 개방 밸브(9)를 통해 제1 압력 용기(31)로 유도된다.

이 제1 압력 용기(31) 내의 건조제에 존재하는 습기는 고온의 압축 기체에 의해 흡수되어, 건조제가 이 제1 압력 용기(31) 내에서 재생되도록 한다.

그 다음, 기체 흐름은 역류 방지 밸브(17)를 통해 냉각기(30)로 흘러 냉각되며, 기체 흐름에 존재하는 습기의 일부가 응축되어 그 후 밸브(22)를 통해 제2 압력 용기(32)로 유도되며, 제2 압력 용기(32)에서 기체는 건조제에 의해 건조된다.

제2 압력 용기(32)의 출구(36)는 이 시점에 밸브(12)를 통해 하나 또는 복수의 건조된 압축 기체 소비자가 연결된 배출 지점(26)에 연결된다.

공급부(2)로부터 들어오는 출력이 완전하게 그리고 어떠한 손실도 없이 압력 용기(31, 32)와 배출 지점(26) 모두로 흐른다는 것이 명백하다.

도 3에 도시되어 있으며 재생 압력 용기(31)에서의 건조제의 재생 사이클이 종료된 후 일어나는 제2 단계 중에, 압축 기체의 전제 출력은 밸브(29)를 통해 냉 각기(30)로 그리고 밸브(21)를 통해 제1 압력 용기(31)로 성공적으로 유도되며, 그 결과 이 제1 재생 압력 용기(31)가 냉각된다.

그 다음, 기체는 밸브(7)와 브랜치(23)를 통해 냉각기(24)로 그리고 역류 방지 밸브(20)를 통해 제2 압력 용기(32)로 흐르며, 제2 압력 용기(32)에서 이 기체는 건조제에 의해 건조되고, 건조되고 난 후 기체는 밸브(12)와 브랜치(25)를 통해 압축 기체 소비자를 위한 배출 지점(26)으로 흐른다.

후속하는 제3 단계에서, 건조 압력 용기(32) 내의 건조제가 거의 포화되거나 재생된 압력 용기(31) 내의 건조제가 실질적으로 냉각되는 경우, 압축 기체는 도 4에 도시된 바와 같이 단기간 동안 냉각기(30)를 통해 그리고 밸브(21, 22)를 통해 압력 용기(31, 32) 모두의 곳곳으로 분할된다. 재생된 압력 용기(31)는 여기서 어느 정도 추가적으로 냉각되고, 거의 포화된 압력 용기(32)는 어느 정도 완화된다.

재생 사이클이 종료된 후 재생된 압력 용기(31) 내의 건조제를 냉각하는 것과 관련된 이점은, 재생된 압력 용기(31)가 건조 압력 용기가 되며 또한 그 역이 이루어지면서 압력 용기(31, 32)가 전환되는 시점에, 배출 지점(26)에서 압축 기체의 온도와 이슬점의 피크가 방지된다는 점이다.

도 5에 도시된 제4 단계(마지막 단계)에서, 압축 기체의 전체 출력은 밸브(29), 냉각기(30) 및 밸브(22)를 통해 실질적으로 포화된 제2 압력 용기(32)로 운반되고, 그 후 전술한 배출 지점(26)으로 유도된다.

이 마지막 단계 후에 제1 단계로 복귀되지만, 압력 용기(31, 32)는 여기서 전환되어 제1 압력 용기(31)는 그 후 건조 압력 용기가 되고, 제2 압력 용기(32)는 재생될 것이다.

본 발명에 따른 장치(1)로 손실이 없는 방식으로(입구와 출구 사이의 기체의 압력 강하를 방지함) 건조하는 것이 가능하기 때문에, 압축 기체의 일부가 다시 공급되거나 대기로 방출되는 장치와 비교하여 에너지가 절약될 수 있다.

도면에 도시되지 않은 본 발명에 따른 장치(1)의 실시예에서, 가열 요소가 압력 용기(31, 32) 또는 이 압력 용기(31, 32) 외부 중 어느 한 곳에 마련될 수 있으며, 이 가열 요소는 건조제를 더욱 양호하게 재생하도록 설계되고, 이에 따라 장치(1)의 출구에서 기체의 이슬점을 추가적으로 감소시킨다.

도 6 내지 도 8은 도 1에 따른 장치의 실제 실시예를 도시하며, 여기서 제1 분배 장치(3) 및 제2 분배 장치(13)는 형상이 일치하고 각각의 상부에 동심(同心)으로 마련된 관형 구조에 의해 각각 대칭형으로 이루어진다.

주어진 예시에서, 전술한 관형 구조는 표준 치수에 따라 만들어져서, 다양한 체적을 갖는 압력 용기(31, 32) 및 다양한 용량을 갖는 장치(1)와 결합될 수 있도록 한다. 따라서, 압력 용기와 관형 구조의 배치는 모듈화되며, 그 결과 제조를 위한 변형례의 수는 제한되고 비용이 절약된다.

이 경우에, 전술한 브랜치와 연결부는 각각의 상부에 위치하는 관형 구조 사이에 마련된 짧은 파이프 또는 연결선에 의해 간단한 방식으로 실현될 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 장치(1)의 또 다른 실시예를 도시하며, 이 경우에 제1 분배 장치(3)의 전술한 제1 브랜치(23)에는 냉각기가 마련되지 않는다.

이는 장치의 비용을 더욱 더 감소시킬 것임에도 불구하고, 장치(1)로 양호한 출력을 얻는 것이 가능하다.

이 변형례의 작동은 앞선 실시예의 작동과 실질적으로 유사하다.

도 10, 도 12 및 도 13에 각각 도시된 제1, 제3 및 제4 단계는 도 2, 도 4 및 도 5에 각각 도시된 앞선 실시예의 제1, 제3 및 제4 단계와 일치한다.

도 11에 도시된 제2 단계는 이 실시예에서 전술한 실시예에서와 다소 차이가 있다.

이 제2 단계 중에, 이 경우 건조되어야 하는 기체의 전체 출력은 밸브(29)를 통해 냉각기(30)로 향하고, 그 후 이 기체는 밸브(22)를 통해 제2 건조 압력 용기(32)의 입구(34)로 흘러 건조된다.

그 다음, 건조된 압축 기체는 밸브(8)를 통해 제1 분배 장치(3)의 제1 브랜치(23)를 통과하여 파이프(15)로 흐르며, 파이프(15)에서 이 기체는 역류 방지 밸브(19)를 통해 재생 압력 용기(31)로 흐르고, 추후에 브랜치(25)를 통해 배출 지점(26)으로 운반된다.

압축 기체가 재생 압력 용기(31)로 흐르기 전에 먼저 냉각되고 건조되기 때문에, 이 기체는 상기 재생 압력 용기(31)를 냉각시킬 것이다.

도 14는 손실이 없는 방식으로 압축 기체를 건조하는 본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예를 도시하며, 여기서 연결선(37)은 파이프(4)의 밸브(7, 8) 사이와 파이프(16)의 밸브(21, 22) 사이에 마련되고, 연결선(37)에는 차단될 수 있는 밸브(38)가 마련된다.

이 경우에, 본 발명에 따른 장치(1)는 열 개의 차단 밸브에 의해 제어되며, 이는 같은 단계를 통해 진행되고 손실이 없는 방식으로 건조하는 것이 가능한 공지의 장치보다 상당히 적은 수이다.

도 14에 따른 이러한 실시예의 작동은 제1 실시예의 작동과 실질적으로 유사하며 도 15 내지 도 18에 도시되어 있다.

도 15에 도시된 제1 단계에서, 고온 압축 기체는 먼저 밸브(9)를 통해 재생 압력 용기(31)로 유도되며, 그 후 습기찬 기체는 역류 방지 밸브(17), 냉각기(30) 및 밸브(38)를 통해 브랜치(23)와 냉각기(24)로 유도되고, 후속하여 역류 방지 밸브(20)를 통과하여 기체가 건조되는 건조 압력 용기(32)로 흐른다.

건조된 압축 기체는 최종적으로 밸브(12)와 브랜치(25)를 통해 압축 기체 소비자를 위한 전술한 배출 지점(26)으로 이송된다.

결과적으로, 냉각기(30, 24)는 이 경우에 직렬로 연결되고, 그 결과 냉각 용량이 증가되고 그 결과 기체가 더욱 효율적으로 건조될 수 있다. 이는 건조기의 배출 지점에서 압축 기체의 이슬점이 더욱 낮게 되는 결과를 낳는다.

도 16에 도시된 제2 단계 중에, 기체는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 장치의 제2 단계 중에서와 일치하는 방식으로 장치(1)를 통과하여 흐르며, 이에 의해 재생 압력 용기(31)가 냉각된다.

각각 도 17 및 도 18에 도시된 제3 및 제4 단계 중에, 전술한 냉각기(30, 24)는 밸브(38)를 개방하고 밸브(22)를 폐쇄함으로써 각각의 경우에 직렬로 연결된다.

제3 단계에서, 냉각기(30, 24)를 통해 흐른 후에, 기체는 파이프(15)의 역류 방지 밸브(19, 20)를 통해 한편으로는 재생 압력 용기(31)로 다른 한편으로는 건조 압력 용기(32)로 흩뜨려진다.

그 다음, 이 흩뜨려진 기체는 배출 지점(26)으로 유도되기 위해 밸브(11, 12)를 통해 브랜치(25)에서 다시 모여 흐른다.

제4 단계 중에, 냉각기(30, 24)에 의해 냉각된 전체 압축 기체 흐름은 건조 압력 용기(32)로 보내지고, 그 후 브랜치(25)를 통해 배출 지점(26)으로 흐른다.

앞선 실시예와 유사하게, 건조 압력 용기(31)는 그 후 재생 압력 용기(32)로 변환된다.

장치(1)의 이러한 실시예에서 이용 가능한 냉각기(30, 24)는 모두 건조 공정의 어느 단계에서라도, 따라서 모든 단계에서 이용될 수 있고, 압축 기체는 건조 압력 용기(31) 내로 흐르기 전에 최대한으로 냉각되며, 이에 따라 배출 지점(26)에서 기체의 이슬점이 최소가 되는 결과를 낳는다는 점을 유념해야 한다.

도 19는 도 1에 따른 장치(1)의 또 다른 변형례를 도시하며, 이 경우에 연결선(39)은 파이프(4)의 차단될 수 있는 밸브(7, 8) 사이에 그리고 파이프(14)의 역류 방지 밸브(17, 18) 사이에 마련되고, 연결선(39)에는 차단될 수 있는 밸브(40)가 마련된다.

이러한 변형례의 작동은 앞선 실시예의 작동과 유사하지만, 이 경우에 제1, 제3 및 제4 단계에서 냉각기(30, 24)는 병렬 연결되고, 그 결과 냉각 용량이 단일 냉각기를 이용하는 경우보다 상당히 높으며 기체는 더 양호하게 건조될 수 있다.

게다가, 냉각기(30, 24)를 병렬 연결함으로써, 이 냉각기(30, 24)에 걸친 압 력 강하가 이러한 냉각기(30, 24)가 직렬로 연결되는 경우보다 낮을 것이다.

냉각기(30, 24)는 도 20, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이 차단될 수 있는 밸브(40, 22)를 개방함으로써 병렬로 연결된다.

도 24는 도 1에 따른 장치(1)의 또 다른 실시예를 도시하며, 여기서 세 개의 압력 용기(41, 42, 43)가 마련되고 이들은 제1 분배 장치(44)와 그 출구에서 연결되며 제2 분배 장치(45)와 그 입구에서 연결된다.

이 경우에 전술한 제1 분배 장치(44)는 세 개의 주 파이프로 구성되며, 여기서 세 개의 주 파이프는 세 개의 브랜치(47 내지 49)가 연결된 제1 주 파이프(46), 브랜치(51 내지 53)가 연결된 제2 주 파이프(50) 및 브랜치(55 내지 57)가 연결된 제3 주 파이프(54)이다.

전술한 브랜치(47 내지 49, 51 내지 53, 55 내지 57) 각각은 각각의 압력 용기(41, 42, 43)의 출구에 연결된다.

브랜치(47 내지 49, 51 내지 53)에는 각각 차단 밸브가 마련되고, 브랜치(55 내지 57) 각각에는 관련된 브랜치(55 내지 57)가 연결된 각각의 압력 용기(41, 42, 43)로의 흐름을 허용하도록 배치된 역류 방지 밸브가 마련된다.

주 파이프(46, 54)는 서로 바이패스(58)에 의해 연결되고, 전술한 압축 기체 공급부(2)는 주 파이프(50)에 직접 연결된다.

제2 분배 장치(45)는 제1 분배 장치(44)와 실질적으로 동일한 방식으로 구축되고, 또한 제2 분배 장치(45)에는 세 개의 브랜치(60 내지 62)를 구비하는 제1 주 파이프(59), 브랜치(64 내지 66)를 구비하는 제2 주 파이프(63) 및 브랜치(68 내지 70)를 구비하는 제3 주 파이프(67)가 각각 마련된다.

전술한 브랜치(60 내지 62, 64 내지 66 및 68 내지 70)은 각각의 압력 용기(41, 42 및 43)의 입구에 각각 연결된다.

브랜치(60 내지 62 및 64 내지 66)에는 차단 밸브가 각각 마련되고, 브랜치(68 내지 70) 각각에는 관련된 브랜치(68 내지 70)가 연결된 각각의 압력 용기(41, 42, 43)로부터의 흐름을 허용하도록 배치된 역류 방지 밸브가 마련된다.

제2 분배 장치(45)의 주 파이프(63, 67)는 서로 냉각기(71)를 통해 연결된다.

전술한 주 파이프(54)는 주 파이프(59)와 압축 기체 소비자를 위한 배출 지점(26)에 차단될 수 있는 밸브(73)를 갖는 제1 연결선(72)에 의해 연결된다.

전술한 주 파이프(50)는 제2 연결선(74)에 의해 주 파이프(67)에 연결되고, 제2 연결선(74)에는 차단될 수 있는 밸브(75)가 마련된다.

도 24에 따른 장치(1)의 작동이 도 25 내지 도 28에 단계별로 도시되어 있다.

제1 단계에서, 제1 압력 용기(41)는 재생되고, 제2 압력 용기(42)와 제3 압력 용기(43)는 모두 건조 압력 용기를 형성한다.

고온 압축 기체가 이 제1 단계에서 브랜치(51)를 통해 압력 용기(41)로 향하고, 압력 용기(41)에서 고온 기체는 건조제로부터 습기를 흡수하며, 그 결과 이 압력 용기(41)는 재생된다.

그 다음, 습기찬 압축 기체는 브랜치(68)의 역류 방지 밸브를 통해 냉각 기(71)로 흐르고, 그 후 냉각된 기체는 브랜치(65, 66)의 밸브를 통해 건조되어야 하는 압력 용기(42, 43)로 흐른다.

건조된 압축 기체는 그 후 브랜치(48, 49)의 밸브를 통해 그리고 주 파이프(46)를 통해 바이패스(58)로 향하고, 그 후 연결선(72)을 통해 배출 지점(26)으로 향한다.

도 26에 도시된 제2 단계에서, 공급부(2)로부터 나온 고온 압축 기체는 먼저 연결선(74)과 주 파이프(67)를 통해 냉각기(71)로 향하고 후속하여 브랜치(65, 66)를 통해 압력 용기(42, 43)로 흘러 그곳에서 건조된다.

건조된 압축 기체는 그 후 브랜치(48, 49)를 통해 그리고 바이패스(58)를 통해 브랜치(55)의 역류 방지 밸브를 통과하여 기체에 의해 냉각되는 제1 압력 용기(41) 내로 향한다.

마지막으로, 기체 흐름은 브랜치(60)를 통해 배출 지점(26)으로 향한다.

도 27에 도시된 제3 단계에서, 고온 압축 기체는 먼저 연결선(74)과 주 파이프(67)를 통해 냉각기(71)로 향하고 후속하여 흩뜨려지며 브랜치(64 내지 66) 각각을 통해 각각의 압력 용기(41 내지 43)로 향한다.

그 다음, 흩뜨려진 기체 흐름은 브랜치(47 내지 49)를 통해 주 파이프(46)에서 다시 모여 흐르도록 향하고 바이패스(58)와 연결선(72)을 통해 배출 지점(26)으로 운반된다.

공급된 기체가 먼저 냉각기(71)로 향하기 때문에, 제1 압력 용기(41)는 이 제3 단계에서 추가적으로 냉각된다.

도 28에 도시된 제4 단계(마지막 단계) 중에, 압축 기체의 전체 출력은 연결선(74)과 주 파이프(67)를 통해 냉각기(71)로 향한다.

그 다음, 기체는 브랜치(65, 66)의 차단 밸브를 통해 압력 용기(42, 43)로 흐르고, 그 후 브랜치(48, 49)와 바이패스(58)를 통해 연결선(72)과 배출 지점(26)으로 흐른다.

세 개의 압력 용기(41, 42, 43)로 손실이 없는 방식으로 압축 기체를 건조하는 장치(1)의 이러한 실시예는 전술한 실시예보다 더 많은 차단 밸브를 구비하지만, 설계는 세 개의 압력 용기를 갖는 현존하는 장치보다 상당히 더 간단해 보여서, 이 장치(1)가 상대적으로 비용이 적게 드는 방식으로 실현될 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 장치(1)의 모든 실시예에서, 차단 밸브는 전기적으로 제어 가능하지만, 또한 예컨대 공압 방식 등과 같은 다른 방식으로도 제어 가능하며, 심지어 수동으로도 제어 가능하다는 것이 명백하다.

본 발명은 예시로서 설명되고 첨부 도면에 도시된 실시예에 국한되는 것이 결코 아니며, 그 반대로 손실이 없는 방식으로 압축 기체를 건조하는 본 발명에 따른 이러한 장치(1)는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 형상과 치수로 이루어질 수 있다.

Claims

압축 기체 공급부(2), 입구(33, 34)와 출구(35, 36)를 구비하는 두 개의 압력 용기(31, 32) 및 압축 기체 소비자를 위한 배출 지점(26)으로 주로 구성되는 손실이 없는 방식으로 압축 기체를 건조하는 장치로서,

상기 장치(1)에는 제1 분배 장치(3) 및 제2 분배 장치(13)가 추가적으로 마련되며, 상기 제1 분배 장치(3)에는 압축 기체 공급부(2)와 배출 지점(26)이 연결되고, 또한 상기 제1 분배 장치(3)는 상기 압력 용기(31, 32)의 각각의 출구(35, 36)에 각각 연결되며, 상기 제1 분배 장치(3) 및 제2 분배 장치(13)는 서로 연결되어 있는 것이고,

상기 장치(1)에는 9개 또는 10개의 차단 밸브(7 내지 12, 21, 22, 29, 38, 40)가 마련되는 것을 특징으로 하며,

상기 제1 분배 장치(3)는 세 개의 병렬 연결 파이프(4, 5, 6)를 포함하고, 세 개의 병렬 연결 파이프(4, 5, 6)에는 각각 두 개의 차단 밸브(7, 8; 9, 10; 11, 12)가 마련되며, 세 개의 병렬 연결 파이프(4, 5, 6)에는 각각 두 개의 차단 밸브(7, 8; 9, 10; 11, 12) 사이에 브랜치가 즉, 제1 파이프(4)에는 제2 분배 장치(13)로의 연결부를 제공하는 제1 브랜치(23)가, 제2 파이프(5)에는 상기 압축 기체 소비자를 위한 배출 지점(26)에 연결되는 제2 브랜치(25)가, 그리고 제3 파이프(6)에는 압축 기체 공급부(2)로의 연결부로서의 제3 브랜치(27)와 차단 밸브(29)를 통해 제2 분배 장치(13)에 연결되는 제4 브랜치(28)가 연결되는 것을 특징으로 하고,

상기 제2 분배 장치(13)는 세 개의 병렬 연결 파이프(14, 15, 16)를 포함하며, 제1 파이프(14)와 제2 파이프(15)에는 서로 반대의 흐름 방향을 갖는 두 개의 역류 방지 밸브(17, 18; 19, 20)가 각각 마련되고, 제3 파이프(16)에는 두 개의 차단 밸브(21, 22)가 마련되며, 제1 파이프(14)와 제2 파이프(15)는 각각 두 개의 역류 방지 밸브(17, 18; 19, 20) 사이에서 상기 제4 브랜치(28)와 제1 분배 장치(3)의 제1 브랜치(23)와 각각 연결되며, 제2 분배 장치(13)의 제1 파이프(14)와 제3 파이프(16)는 밸브(17, 18; 21, 22) 사이에서 냉각기(30)를 통해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 압축 기체를 건조하는 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 분배 장치(3) 및 상기 제2 분배 장치(13)는 각각 대칭적으로 또는 모듈화된 방식으로 구축되는 것인 압축 기체를 건조하는 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제2 분배 장치(13)의 제1 파이프(14)의 역류 방지 밸브(17, 18)는 관련된 파이프(14)에서 어느 하나의 역류 방지 밸브의 다른 역류 방지 밸브로의 흐름을 허용하도록 배치되고, 상기 제2 분배 장치(13)의 제2 파이프(15)의 역류 방지 밸브(19, 20)는 관련된 파이프(15)에서 다른 역류 방지 밸브로부터의 반대 방향의 흐름을 허용하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 압축 기체를 건조하는 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1 브랜치(23)에는 추가적인 냉각기(24)가 마련되는 것을 특징으로 하는 압축 기체를 건조하는 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1 분배 장치(3)의 제1 파이프(4)의 차단 밸브(7, 8) 사이와 제2 분배 장치(13)의 제3 파이프(16)의 차단 밸브(21, 22) 사이에는 차단 밸브(38)가 마련된 연결선(37)이 마련되는 것을 특징으로 하는 압축 기체를 건조하는 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1 분배 장치(3)의 제1 파이프(4)의 차단 밸브(7, 8) 사이와 제2 분배 장치(13)의 제1 파이프(14)의 역류 방지 밸브(17, 18) 사이에는 차단 밸브(40)가 마련된 연결선(39)이 마련되는 것을 특징으로 하는 압축 기체를 건조하는 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 차단 밸브(7 내지 12, 21, 22, 29, 38, 40) 중 하나 또는 복수는 제어 시스템에 연결되는 제어 밸브의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축 기체를 건조하는 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 차단 밸브(7 내지 12, 21, 22, 29, 38, 40)는 2방향 밸브의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축 기체를 건조하는 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1 분배 장치(3)와 상기 제2 분배 장치(13)는 동일한 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 압축 기체를 건조하는 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1 분배 장치(3)와 상기 제2 분배 장치(13)는 형태가 일치하고 어느 하나가 다른 하나의 상부에 동심으로 마련되는 관형 구조로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축 기체를 건조하는 장치.
청구항 10에 있어서, 상기 관형 구조는 다양한 체적을 갖는 압력 용기(31, 32)와 결합되고 다양한 용량을 갖는 장치(1)에 대해 결합될 수 있도록 표준 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 압축 기체를 건조하는 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1 분배 장치(3) 및 상기 제2 분배 장치(13)는 각각 모듈화된 방식으로 구축되는 것인 압축 기체를 건조하는 장치.
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