KR20220049528A - 압축 가스용 건조기, 건조기를 구비한 압축기 설비 및 압축 가스 건조 방법 - Google Patents

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티보 크레팽
게에르트 헬레만스
한스 마리아 카렐 헤르만스
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아틀라스 캅코 에어파워, 남로체 벤누트삽
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Abstract

압축 가스용 건조기는 건조 영역과 재생 영역을 포함하는 압력 용기, 재생 가능한 건조제가 구비된 드럼, 건조 영역으로 건조될 압축 가스를 공급하기 위한 유입구, 건조된 압축 가스의 배출을 위한 유출구, 건조될 압축 가스 또는 건조된 압축 가스의 부분 스트림을 분기하고 이 부분 스트림을 재생 영역으로 안내하는 제1 연결 라인, 부분 스트림과 공급 스트림의 결합 및 공급된 스트림에 대한 부분 스트림으로부터의 흐름 조절을 위해 제공되는 조정 가능한 수단, 건조기의 작동에 관한 적어도 하나의 측정값을 측정하는 하나 이상의 센서, 적어도 하나의 측정값의 처리 및 조정 가능한 수단에 대한 제어 신호의 설치를 위한 제어 유닛을 포함한다.

Description

압축 가스용 건조기, 건조기를 구비한 압축기 설비 및 압축 가스 건조 방법
본 발명은 압축 가스용 건조기, 이러한 유형의 건조기를 구비한 압축기 설비 및 공기와 같은 압축 가스의 건조 방법을 포함한다.
공지된 압축 가스용 건조기가 이미 존재하며, 이러한 건조기는 건조 영역 및 재생 영역 및 가능하게는 냉각 영역을 갖는 압력 용기, 및 재생 가능한 건조제가 있는 압력 용기 내의 회전 드럼을 구비한다. 압력 용기는 건조될 압축 가스를 건조 영역에 공급하기 위한 흡입구와 건조된 가스를 제거하기 위한 배출구를 포함한다. 따뜻한 재생 가스는 건조제의 재생을 위해 재생 영역으로 안내된다. 건조기는 또한 건조제가 건조 영역 및 재생 영역을 통해 추후 이동하도록 드럼 회전을 위한 구동 장치를 포함한다.
압축에 의해 가열된 압축 가스는 상대 습도가 낮아 건조제의 재생을 위한 재생 가스로 사용될 수 있다. 공지된 제1 설계에서, 압축 가스의 공급 흐름의 일부는 재생을 위해 탭 오프된 다음 연결 라인을 통해 압축 가스의 흐름에 다시 추가된다. 공지된 제2 설계에서, 압축 가스의 공급 흐름의 일부가 탭 오프되고 재생을 위해 가열된 다음 연결 라인을 통해 압축 가스의 흐름에 다시 추가된다. 공지된 제3 설계에서는 전체 공급 흐름이 건조되고 압축 가스가 먼저 재생 영역을 거쳐 건조 영역을 통해 안내된다.
WO 2015/039193 A2와 같은 다른 공지된 설계가 존재한다.
재생에 사용되는 부분 스트림을 건조 영역의 입구 측 앞에서 건조될 압축 가스의 공급 스트림과 결합하는 것이 알려져 있다. 이 경우 벤츄리 이젝터 또는 송풍기를 사용하여 부분 스트림을 유지하는 압력 차이를 생성한다.
본 발명의 하나의 목적은 최신 기술의 하나 이상의 단점을 교정하는 것이다.
본 발명의 목적은 건조기의 기능과 함께 간단한 수단을 사용하여 더 잘 제어될 수 있는 압축 가스용 건조기 또는 건조 장치를 제공하는 것이다.
압축 가스는 예를 들어 공기이지만, 다른 가스일 수도 있다. 건조된 가스는 공압 운송, 공압 구동 도구의 구동 등과 같은 모든 종류의 용도를 위해 다운스트림 압축 공기 네트워크에 사용될 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 본 명세서에 기재된 다른 양태 또는 설계와의 조합에 무관하게, 본 발명은 건조 영역 및 재생 영역을 갖는 회전 대칭부(예, 원통부)를 구비한 압력 용기, 재생 가능한 건조제가 구비된 회전 대칭부 내의 드럼, 회전 대칭부 내의 전술한 드럼을 회전시켜, 즉 드럼 및/또는 회전 대칭부를 회전시켜 건조제가 건조 영역과 재생 영역을 연이어 통과해 이동되도록 하는 구동 수단, 건조될 압축 공기를 건조 영역으로 공급하는 유입구, 건조된 압축 가스를 제거하는 유출구, 및 건조된 압축 가스의 부분 스트림을 분기하고 이 부분 스트림을 재생 영역으로 이송하는 제1 연결 라인을 포함하는 압축 공기 건조용 건조기 또는 건조 장치를 제공한다. 건조기는 또한 건조기의 기능에 관한 적어도 하나의 측정값을 측정하는 센서와 함께, 재생에 사용되는 부분 스트림과 건조될 압축 가스의 공급 스트림의 결합 및 공급 스트림에 대하여 부분 스트림의 흐름 조절을 위해 제공된 조정 가능한 수단 및 상기 적어도 하나의 센서와 상기 조정 가능한 수단과 통신하도록 연결되고 상기 적어도 하나의 측정값의 처리, 상기 적어도 하나의 측정값을 기초로 한 상기 조정 가능한 수단에 대한 제어 신호의 결정 및 상기 조정 가능한 수단에 대한 제어 신호의 설치를 위해 장착된 제어 유닛을 포함한다. 하나 이상의 측정값을 사용하여 제어 유닛은 제어 신호를 조정하고 결과적으로 재생을 위한 적어도 부분 스트림의 흐름을 조정하는 것을 통해 예를 들어 원하는 압력 이슬점 값 및/또는 원하는 압력 이슬점의 안정성을 적절하게 결정된 범위 내에서 달성하기 위한 건조기의 기능에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 설계에서, 센서 세트는 공급 스트림 및/또는 부분 스트림의 흐름의 직접 또는 간접 측정을 위한 하나 이상의 센서를 포함한다. 제어 유닛은 공급 스트림 및/또는 부분 스트림의 직접 또는 간접 측정된 흐름의 평가와 이 평가에 기초한 제어 신호의 조정을 위해 제공될 수 있다. 센서 세트는 공급 스트림을 제공하고 공급 스트림의 흐름에 대한 측정값인 압축기의 속도를 측정하는 RPM 센서 및/또는 조정 가능한 수단을 사용하여 재생에 사용되는 부분 스트림의 흐름에 대한 측정값인 압력 강하를 측정하는 압력 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 설계에서, 센서 세트는: 재생 영역의 유입구 측과 유출구 측 사이의 온도차를 측정하는 온도 센서; 건조 영역의 유입구 측과 유출구 측 사이의 온도차를 측정하는 온도 센서; 배출된 건조 압축 가스 스트림의 압력 이슬점 측정을 위한 출구 레벨에서의 압력 이슬점 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 설계에서, 제1 연결 라인에는, 재생을 위해 전향되는 부분 스트림을 건조기에 공급되는 건조될 압축 가스에 의해 가열하는 열교환기가 장착되고, 센서 세트는: 건조 영역의 유출구 측과 재생 영역의 유입구 측 사이의 압력차를 측정하는 압력 센서, 부분 스트림 및/또는 공급 스트림에서 열교환기에 의해 야기되는 압력 손실을 측정하는 압력 센서 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 설계에서, 건조기는 공급 스트림, 재생에 사용되는 부분 스트림 및/또는 결합된 스트림에서 압축 가스의 냉각을 위해 제공되는 적어도 하나의 냉각 유닛을 포함할 수 있고, 센서 세트는: 관련 냉각 유닛의 전후에 관련 스트림의 온도를 측정하는 온도 센서, 관련 스트림에서 관련 냉각 유닛에 의해 야기되는 압력 강하를 측정하는 압력 센서, 냉각 유닛의 전후의 냉각에 사용되는 냉각제의 온도를 측정하는 온도 센서 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 설계에서, 조정 가능한 수단은 부분 스트림과 공급 스트림을 통합하도록 위치되고 조정 가능한 개구 및 제어 신호를 기초로 조정 가능한 개구를 작동시키는 액추에이터가 제공되는 벤츄리 이젝터를 포함할 수 있다.
본 발명의 설계에서, 제어 유닛은 압력 용기의 대칭 회전부와 관련하여 드럼의 회전을 위한 액추에이터와 통신하도록 연결될 수 있고, 제어 유닛은 적어도 하나의 측정값에 기초한 이들 액추에이터에 대한 제2 제어 신호의 결정 및 이들 액추에이터에 대한 제2 제어 신호의 적용을 위해 제공된다.
본 발명의 설계에서, 제어 유닛은 적어도 하나의 냉각 유닛 중 하나 이상과 통신하도록 연결될 수 있고, 적어도 하나의 측정값에 기초한 상기 적어도 하나의 냉각 유닛에 대한 적어도 제3 제어 신호의 결정 및 관련 냉각 유닛에 대한 제3 제어 신호의 설치를 위해 제공된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 본 명세서에 기재된 다른 양태 또는 설계와의 조합에 무관하게, 본 발명은 건조 영역 및 재생 영역을 갖는 회전 대칭부(예, 원통부)를 구비한 압력 용기, 재생 가능한 건조제가 구비된 회전 대칭부 내의 드럼, 회전 대칭부 내의 전술한 드럼을 회전시켜, 즉 드럼 및/또는 회전 대칭부를 회전시켜 건조제가 건조 영역과 재생 영역을 연이어 통과해 이동되도록 하는 구동 수단, 건조될 압축 공기를 건조 영역으로 공급하는 유입구, 건조된 압축 가스를 제거하는 유출구, 및 건조된 압축 가스의 부분 스트림을 분기하고 이 부분 스트림을 재생 영역으로 이송하는 제1 연결 라인을 포함하는 압축 공기 건조용 건조기 또는 건조 장치를 제공한다. 대칭 회전부에 대하여 상기 드럼을 회전시키기 위한 액추에이터는 모터, 바람직하게는 특히 드럼의 회전을 위한 시동/정지 스위치가 장착된 전기 모터를 포함한다.
시동/정지 스위치는 대칭 회전부와 관련하여 드럼의 조정 가능한 평균 회전 속도를 달성하기 위해 모터를 작동 또는 정지시키도록 제공된다.
보다 정확하게는, 시동/정지 스위치는 바람직하게는 건조기의 연속적인 작동 중에 모터를 작동 또는 정지시키도록 제공되며, 이로써 한편으로, 연속적인 흐름의 압축 가스가 공급되고 건조 영역에서 건조되고, 다른 한편으로, 건조될 압축 가스의 연속(부분) 스트림이 건조제의 재생을 위해 재생 영역으로 안내된다. 이 시동/정지 스위치는 전기 모터의 회전 속도의 조정에 있어 주파수 조절기보다 경제적으로 더 유리하여 투자 비용 측면에서 비용을 절감할 수 있다. 또한, 시동/정지 스위치는 제어 전자 장치가 더 적기 때문에 덜 복잡하다. 또한, 시동/정지 스위치는 대칭 회전부에 대해 드럼을 위상 회전시켜 예를 들어, 재생 영역 크기의 한 구간 또는 그 일부를 지속적으로 정밀하게 이동시키도록 할 수 있으며, 이 섹션은 이후 일정 기간 동안 정지될 수 있다. 시동/정지 스위치는 평균 속도의 범위가 주파수 조절기에서보다 넓다는 추가의 장점을 가지며, 즉, 평균 속도가 0에서 모터의 최대 속도까지 조절될 수 있다.
본 발명의 설계에 따르면, 시동/정지 스위치는 센서 세트의 측정값을 기초로 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 것과 동일한 제어 유닛에 의해 결정될 수 있는 제2 제어 신호를 사용하여 상기 제어 유닛에 의해 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 건조기의 추가적인 양태들은 첨부된 청구범위 제12항 내지 제14항에 제시된 것들이다.
본 발명의 추가적인 양태는 본 명세서에 기재된 양태 또는 설계 중 하나에 따른 압축기 및 건조기를 포함하는 압축기 설비를 포함한다.
본 발명의 추가적인 양태는 본 명세서에 기재된 양태 또는 설계 중 하나에 따른 건조기를 사용하여 압축 가스를 건조하는 방법을 포함한다.
본 발명에 따른 설계예의 도면을 사용하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 건조기를 포함하는 압축기 설비의 제1 설계를 예시한다.
도 2는 본 발명에 따른 건조기를 포함하는 압축기 설비의 제2 설계를 예시한다.
도 3은 본 발명에 따른 건조기를 포함하는 압축기 설비의 제3 설계를 예시한다.
도 4는 본 발명에 따른 건조기를 포함하는 압축기 설비의 제4 설계를 예시한다.
도 5는 본 발명에 따른 건조기를 포함하는 압축기 설비의 제5 설계를 예시한다.
도 6은 도 1-도 5의 설계에 사용될 수 있는 조정 가능한 수단의 설계의 상세를 예시한다.
도 7a 및 도 7b는 도 1-도 5의 설계에서 드럼 작동을 위한 가능한 시동/정지 스위치의 예를 도시한다.
본 발명은 특정 설계와 관련하여 그리고 특정 도면을 참조로 설명될 것이지만, 본 발명은 이들에 제한되지 않고 결론에 의해서만 결정된다. 기재된 도면은 개략적이고 비제한적이다. 도면에서, 특정 요소의 크기는 예시를 위한 목적으로 비율에 맞지 않게 과장되어 있다. 치수 및 상대적 치수는 본 발명의 실제 설계와 반드시 일치하지는 않는다.
또한, 제1, 제2, 제3 등의 용어는 반드시 순차적 또는 시간적 순서를 설명하는 것이 아니라 유사한 요소를 구별하기 위해 설명 부분과 결론에 사용된다. 용어는 적절한 상황에서 호환 가능하며, 본 발명의 설계는 여기에 설명되거나 예시된 것과 다른 순서로 적용될 수 있다.
또한, 본 설명 및 결론에서 상부, 하부, 위, 아래 등의 용어는 예시를 위해 사용된 것으로 반드시 상대적인 위치를 설명하기 위한 것은 아니다. 사용된 용어는 적절한 상황에서 호환 가능하며, 설명된 본 발명의 설계는 여기에 설명되거나 예시된 것과 다른 배향으로 적용될 수 있다.
또한, 다양한 설계는 "바람직한 설계"로 불려지더라도, 본 발명의 범위를 제한하기 보다는 본 발명의 설계 방법에 대한 예시의 방식으로 간주되어야 한다.
결론에 사용된 "포함하는"이라는 용어는 그 뒤에 나열된 리소스 또는 단계로 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 이 용어는 다른 요소나 단계를 배제하지 않는다. 이 용어는 참조되는 나열된 기능, 요소, 단계 또는 구성요소의 존재를 지정하는 것으로 해석되어야 하지만 하나 이상의 다른 기능, 요소, 단계 또는 구성요소 또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 따라서, "리소스 A와 B를 포함하는 설계"라는 표현의 범위는 A와 B로만 구성된 설계로 제한되어서는 안 된다. 의도는 본 발명과 관련하여 설계의 구성요소 A와 B만 요약되어 있으며, 결론은 이들 구성요소가 이러한 구성요소의 균등물도 포함하고 있는 것으로 추가로 해석돼야 한다.
도 1-도 5에 따른 압축 설비의 예시된 설계는 건조기(10; 30; 50; 70; 90)를 구비한 압축 가스용 압축기(60)도 포함한다. 건조기는 건조 영역(12)과 재생 영역(13)이 형성되는 회전 대칭부를 포함하는 압력 용기(11), 회전 대칭부 내에 설치되고 재생 가능한 건조제가 구비된 드럼(14), 전술한 회전 대칭부 내의 드럼을 회전시켜, 즉 회전 대칭부 내의 드럼(14)을 회전시키거나 회전 대칭부를 고정 드럼(14)을 중심으로 회전시켜 건조제가 건조 영역과 재생 영역을 연이어 통과해 이동하도록 하는 구동 수단을 포함한다. 회전 대칭부는 바람직하게는 원통형이지만, 이것이 필수적인 것은 아니며, 다른 형태의 회전 대칭부도 가능하다. 건조기는 또한 압력 용기(11)의 건조 영역의 유입구 측에 연결되고 건조될 압축 가스의 공급을 위해 제공된 유입구(15), 및 건조된 압축 가스의 배출을 위해 압력 용기(11)의 건조 영역의 유출구 측에 연결된 유출구(16)를 포함한다. 건조될 입력 가스는 제1 압축 스테이지(61) 및 제2 압축 스테이지(62) 및 인터쿨러(IC)(63)를 포함할 수 있는 압축기(60)에 의해 전달된다. 유입구(15)로의 압축기(60)의 공급 라인은 먼저 열교환기(HE)(64) 및 냉각 요소(애프터쿨러(AC))(65)를 따라 압축 가스를 통과시킨다.
도 1-도 3에 따른 설계에서, 건조될 압축 가스의 일부(압축을 통해 더 높은 온도를 가짐)는 압축기의 유출구 측에서 분기되어 재생을 위한 재생 영역으로 안내될 수 있다. 도 1에 따른 설계에서, 이것은 부분 스트림의 추가 가열 없이 연결 라인(17)을 통해 발생한다. 도 2에 따른 설계에서, 부분 스트림은 먼저 전기 히터와 같은 능동 가열 설비(31)를 사용하여 추가로 가열된다. 도 3에 따른 설계에서, 부분 스트림(51)은 먼저 제1 부분 스트림(52) 및 제2 부분 스트림(53)으로 추가로 분할되며, 이로써 제1 스트림(52)만이 가열 설비(54)를 사용하여 추가로 가열된다. 제1 및 제2 부분 스트림(52, 53)은 도면에 도시된 바와 같이 재생 영역(13)의 다른 영역으로 개별적으로 안내된다.
도 4 및 도 5에 따른 설계에서, 건조기의 유출구 측에는 건조된 압축 가스의 부분 스트림을 분기하도록 구비된 연결 라인(77; 97)이 제공된다. 이 부분 스트림은 압축에 의해 공급 스트림에 존재하는 열을 이용하여 가열하는 열교환기(64)를 통과한 다음 재생 영역(13)으로 추가로 안내된다.
도 1-도 5에 따른 각각의 설계에서, 재생에 사용되는 부분 스트림은 건조될 압축 가스의 공급 스트림을 위한 연결 라인을 통해 메인 라인(18)과 재결합된다. 이것은 벤츄리 이젝터(21)와 같은 조정 가능한 수단 또는 여기에서 추가로 설명되는 바와 같이 압력차를 생성하고 재생을 위해 부분 스트림을 유지하는 다른 조정 가능한 수단을 통해 발생한다. 연결 라인(19), 메인 라인(18) 및/또는 유입구(15)(혼합 후)에는 예를 들어, 도시된 애프터쿨러(65)(AC), 재생 냉각기(20)(RC) 및/또는 냉각수 또는 얼음물과 같은 냉각제를 사용하여 관련 가스 스트림을 냉각시키기 위해 또한 제공될 수 있는 프로세스 냉각기(91)(PC)와 같은 하나 이상의 냉각 요소가 설치될 수 있다.
도 1-도 5에 따라 예시된 설계에서 관련 압축 가스 스트림의 온도를 측정하기 위해 다음의 센서가 제공될 수 있다:
T1: 유입구(15)의 온도 센서;
T2: 유출구(16)의 온도 센서;
T3: 재생 영역(13)의 유입구 측 온도 센서;
T4: 재생 영역(13)의 유출구 측 온도 센서;
T5: 열교환기(64) 또는 애프터쿨러(65)의 유입구 측/압축기 유출구 측의 온도 센서;
T6: [애프터쿨러(65)와 벤츄리 이젝터(21) 사이의] 메인 라인(18)의 온도 센서;
T7: [재생 냉각기(20)와 벤츄리 이젝터(21) 사이의] 메인 라인(19)의 온도 센서;
T8: 열교환기(64)의 유출구 측 온도 센서.
도 1-도 5에 따라 예시된 설계에서 관련 요소에 대한 관련 압축 가스 흐름의 압력차 - 관련 흐름에 대한 측정치이기도 함 - 측정을 위해 다음의 압력 센서가 제공될 수 있다:
dP21: 벤츄리 이젝터(21)의 압력차를 측정하는 압력 센서(도 6 추가 참조):
dPREG: 건조 영역(12)의 유출구 측과 재생 영역(13)의 유입구 측 사이의 압력차를 측정하는 압력 센서;
dPHEhot: 압축기(60)에 의해 건조될 압축 공기의 공급 스트림에서 열교환기(64)에 의해 야기되는 압력차를 측정하는 압력 센서;
dPHEcold: 재생을 위해 분기되는 부분 스트림에서 열교환기(64)에 의해 야기되는 압력차를 측정하는 압력 센서.
도 1-도 5에 따라 예시된 설계에서 다음 센서도 사용될 수 있다:
RPM: 건조될 공급 가스의 흐름의 측정값인 압축기(60)의 속도 측정용 센서;
PDP: 유출구(16)에서의 압력 이슬점을 측정하는 압력 이슬점 센서;
TACin 및 TACout: 애프터쿨러(65)의 유입구 및 유출구에서의 냉각제(냉각수)의 온도를 측정하는 온도 센서;
TRCin 및 TRCout: 재생 냉각기(20)의 유입구 및 유출구에서의 냉각제(냉각수)의 온도를 측정하는 온도 센서;
TPCin 및 TPCout: 프로세스 냉각기(91)의 유입구 및 유출구에서의 냉각제(냉각수)의 온도를 측정하는 온도 센서.
도 1-5에 따라 예시된 설계에는 항상 제어 유닛(100)이 존재한다. 전술한 센서 각각은 이 제어 유닛(100)과 통신하도록 연결될 수 있다. 통신 접속은 무선 또는 유선일 수 있으며, 명확성을 위해 도 1-도 5에는 예시되지 않는다.
도 1-도 5에 따라 예시된 설계에서, 재생에 사용되는 부분 흐름을 건조될 가스의 주요 스트림과 결합시키는 결합 수단이 적어도 조정 가능한 수단(21, 121)으로서 설계된다. 제어 유닛(100)은 적어도 전술한 센서에 의해 제공되는 적어도 하나의 측정값의 처리, 상기 적어도 하나의 측정값에 기초한 상기 조정 가능한 수단에 대한 제1 제어 신호(1010)의 결정, 및 상기 조정 가능한 수단에 대한 제1 제어 신호의 설치를 위해 제공된다. 조정 가능한 수단은 예를 들어, 조정 가능한 개구를 갖는 벤츄리 이젝터(21)를 포함할 수 있다(도 6 참조). 조정 가능한 수단은 또한 송풍기 - 송풍기의 속도를 위한 조절기를 구비함 -, 또는 더 작은 병렬 설치된 다수의 벤츄리 이젝터 또는 노즐 - 이들 이젝터 또는 노즐을 개별적으로 개폐하는 조절기를 구비함 - 을 포함할 수 있다. 이것의 장점은 조정 가능한 수단의 범위가 단일 벤츄리 이젝터의 범위보다 작아서 결과적으로 압력 용기에 더 잘 통합될 수 있다는 것이다. 조정 가능한 수단에 대한 추가적인 대체물은 이젝터에 걸쳐 조정 가능한 바이패스가 배치된 벤츄리 이젝터일 수 있다. 다른 조정 가능한 수단도 가능하다.
도 1에 따른 설계에서, 제1 제어 신호(101)는 적어도 RPM 센서(압축기의 속도 ~ 압축 가스의 전달 흐름) 및 dP21 센서[벤츄리 이젝터(21)에 대한 압력 손실 ~ 부분 스트림의 흐름]를 기초로 결정되며, 이는 재생을 위해 분기된 부분 스트림의 흐름이 적어도 이들 2개의 측정값을 기초로 조절됨을 의미한다. 도 2 및 도 3에 따른 설계에서, 제1 제어 신호(101)는 온도 센서(T1-T7) 및 압력 이슬점 센서(PDP)를 기초로 추가로 결정된다. 대안적인 설계에서, 하나 이상의 온도 센서와 압력 이슬점 센서가 도 2의 압축기 설비에 제시되며, 및/또는 제어 유닛(100)은 또한 압력 용기의 대칭 회전부 및/또는 하나 이상의 냉각 유닛(도 4 및 도 5와 동일)에 대한 드럼의 회전 속도를 위한 제2 및/또는 제3 제어 신호 및/또는 기타 제어 신호의 결정 또는 설치를 위해 장착된다.
도 4 및 도 5에 따른 설계에서, 제어 유닛은 제1 제어 신호(101), 제2 제어 신호(102) 및/또는 적어도 제3 제어 신호(103, 104, 105)의 결정 및 설치를 위해 장착될 수 있다. 이들 제어 신호는 다음의 센서들로부터의 하나 이상의 측정값을 기초로 제어 유닛에 의해 결정된다: RPM 센서(압축기 속도 ~ 압축 가스 전달 흐름); dP21[벤츄리 이젝터(21)에 대한 압력 손실 ~ 부분 스트림 흐름]; dPREG[건조 영역(12)의 유출구 영역과 재생 영역(13)의 입구 측 사이의 압력 손실]; dPHEhot[열교환기(64)에 걸친 메인 스트림의 압력 손실]; dPHEcold[열교환기(64)에 걸친 부분 스트림의 압력 손실]; T1 내지 T8 중 하나 이상, 압력 이슬점 센서(PDP).
추가의 설계(미도시)에서, 제어 유닛(100)은 원격 모니터링 및/또는 조정 소프트웨어 등을 위한 것과 같은 원격 컴퓨터 시스템과 통신하도록 연결된다.
도 6은 본 발명의 설계에 따라 조정 가능한 개구를 갖는 벤츄리 이젝터(21)인 조정 가능한 수단의 제어의 상세를 예시한다. 벤츄리 이젝터는 이 설계에서 톱니(cog) 액추에이터(121)와 함께 액추에이터 로드(rod)에 의해 작동되는 조정 가능한 개구를 포함한다. 도면은 제어 유닛(100)과 통신하는 압력 센서(P1, P2)를 사용하여 건조될 가스의 메인 스트림(18)에서 조정 가능한 개구에 의해 야기되는 압력 손실의 측정을 보여준다. 이에 따라, 이것은 액추에이터(121)에 설치된 제1 제어 신호(101)를 결정한다. 조정 가능한 개구의 위치를 변경함으로써 압력 손실이 변경되고 결과적으로, 부분 스트림의 흡입이 재생(19)에 이용된다. 이러한 방식으로 재생에 사용되는 부분 스트림의 흐름이 조정된다.
위에 열거된 바와 같이, 도 1-도 5에 따른 각 설계에서, 압력 용기(11)의 대칭 회전부에 대해 드럼(14)을 회전시키기 위해 액추에이터(114)가 제공된다. 이들은 모터, 바람직하게는 전기 모터, 바람직하게는 시동/정지 스위치를 구비하고 바람직하게는 제어 유닛(100)의 제2 제어 신호(102)를 사용하여 제어되는 전기 모터를 포함할 수 있다.
시동/정지 스위치는 대칭 회전부와 관련하여 드럼의 조정 가능한 평균 회전 속도를 달성하기 위해 모터를 작동 또는 정지시키도록 제공된다. 보다 정확하게는, 시동/정지 스위치는 바람직하게는 건조기의 연속적인 작동 중에 모터를 작동 또는 정지시키도록 제공되며, 이로써 한편으로, 연속적인 흐름의 압축 가스가 공급되고 건조 영역에서 건조되며, 다른 한편으로, 건조될 압축 가스의 연속(부분) 스트림이 건조제의 재생을 위해 재생 영역으로 안내된다. 이 시동/정지 스위치는 전기 모터의 회전 속도의 조정에 있어 주파수 조절기보다 경제적으로 더 유리하여 투자 비용 측면에서 비용을 절감할 수 있다. 또한, 시동/정지 스위치는 제어 전자 장치가 더 적기 때문에 덜 복잡하다. 시동/정지 스위치는 원하는 드럼의 평균 회전 속도에 도달하기 위해 원하는 듀티 사이클(온/오프 비율)에 따라 모터를 작동 및 정지시켜야 한다. 또한, 시동/정지 스위치는 대칭 회전부에 대해 드럼을 위상 회전시켜 예를 들어, 재생 영역 크기의 한 구간 또는 그 일부를 지속적으로 정밀하게 이동시키도록 할 수 있으며, 이 섹션은 이후 일정 기간 동안 정지될 수 있다. 시동/정지 스위치는 평균 속도의 범위가 주파수 조절기에서보다 넓다는 추가의 장점을 가지며, 즉 평균 속도가 0에서 모터의 최대 속도까지 조절될 수 있다.
도 7a-도 7b는 시동/정지 스위치의 몇 가지 예를 보여주며, 도 7a 및 도 7b에서 각각 평균 속도는 모터의 최대 속도(Vmax)의 1/3, 2/3이다. 듀티 사이클은 기간(T)를 가진다. 평균 속도는 기간(T) 내에서 모터가 "온 상태"인 시간을 변경하는 것으로 변경될 수 있다. 평균 속도는 또한 모터가 "온 상태"인 시간을 일정하게 유지하고 모터가 "오프 상태"인 시간을 변경하는 것으로[듀티 사이클(T)의 길이가 가변적임을 의미] 변경될 수 있다.
응용례
제1 응용에서, 여기에 설명된 설계의 예는 다음과 같이 사용될 수 있다. 비교적 높은 온도의 가스가 포화된 (공기와 같은) 건조될 가스를 위한 유입구(15)로 안내된다. 이 가스의 더 높은 온도(T1)는 더 높은 수분 함량을 의미하며, 이는 그 자체가 건조 드럼(14)이 가스로부터 더 많은 수분을 제거해야 한다는 것을 의미하며, 이는 더 많은 재생이 필요하고 따라서 재생 가스의 더 많은 흐름을 의미한다. 압축기 설비의 환경 온도에 따라 변할 수 있는 온도(T1)를 측정함으로써 유입구(15)로 이송되는 가스의 수분 함량의 측정치가 얻어진다. 제어 유닛(100)은 T1에 따라 재생 스트림(부분 스트림)의 흐름을 조절하며, 더 구체적으로, 제어 유닛은 예컨대, 미리 설정된 표 또는 조절 특성에 따라 T1이 증가함에 따라 이 흐름을 증가시킨다. 건조기의 적절한 작동에 대한 피드백은 유출구(16) 상의 압력 이슬점 센서(PDP)를 사용하여 측정된다.
제2 응용에서, 여기에 설명된 설계의 예는 다음과 같이 사용될 수 있다. 예를 들어, 압력 이슬점(PDP)을 안정적으로 또는 특정 범위 내로 유지하기 위해 또는 압력 변동에 따라 재생 스트림의 흐름이 변하는 경우, 출력 재생 스트림(19)의 냉각 및/또는 재생 스트림의 흐름에 대한 드럼의 회전 속도를 조정하는 것이 바람직할 수 있다. 벤츄리 이젝터(21)에 대한 압력 손실을 측정함으로써 재생 스트림의 흐름에 대한 측정치가 얻어진다. 제어 유닛은 예를 들어, 출력되는 재생 스트림을 냉각시키는 냉각 유닛(20) 또는 재생 스트림이 증가하고 따라서 재생 스트림의 흐름 증가를 통한 냉각이 거의 일어나지 않는 것을 방지하는 경우 결합된 흐름(재생 및 건조될 가스가 추가됨)을 더 냉각시키는 냉각 유닛(91)을 통한 냉각수의 흐름을 조절할 수 있다. 제어 유닛(100)은 이것과의 조합 여부에 상관없이 재생 스트림의 흐름에 따라 드럼(14)의 회전 속도를 조절하여 상호 비율을 최적화할 수 있다. 이를 통해 제어 유닛은 건조제의 수명을 고려하고 드럼의 속도를 건조제의 감소된 재생 용량 및/또는 흡수 용량으로 조정할 수 있다.

Claims (16)

  1. 압축 가스용 건조기(10; 50; 70; 90)로서:
    건조 영역(12) 및 재생 영역(13)을 가지는 회전 대칭부를 포함하는 압력 용기(11);
    상기 회전 대칭부에 설치되고 재생 가능한 건조제가 구비된 드럼(14);
    상기 회전 대칭부에 대해 상기 드럼을 회전시키거나 또는 그 반대의 관계로 회전시켜, 상기 건조제가 상기 건조 영역 및 상기 재생 영역을 연이어 통과해 이동되도록 하는 구동 수단(114);
    건조될 압축 가스의 공급을 위한 유입구(15);
    건조된 압축 가스의 배출을 위한 유출구(16);
    상기 건조될 압축 가스 또는 상기 건조된 압축 가스의 부분 스트림을 탭 오프하고 이 부분 스트림을 상기 재생 영역으로 보내는 제1 연결 라인(17; 51; 77; 97);
    재생(19)에 사용되는 부분 스트림을 상기 건조될 압축 가스의 공급 스트림(18)과 혼합하고, 추가된 공급 스트림에 대하여 상기 부분 스트림의 흐름을 조절하기 위해 제공되는 조정 가능한 수단(21, 121)
    을 포함하고;
    상기 건조기는 상기 건조기의 작동에 대한 적어도 하나의 측정값을 측정하기 위해 제공되는 적어도 하나의 센서(RPM, dPx, Tx, PDP)를 갖는 센서 세트, 및 제어 유닛(100)을 더 포함하고, 상기 제어 유닛은, 상기 적어도 하나의 센서 및 상기 조정 가능한 수단(21, 121)과 통신하도록 연결되며, 상기 적어도 하나의 측정값을 처리하기 위해, 상기 적어도 하나의 측정값에 기초하여 상기 조정 가능한 수단에 대한 제1 제어 신호(101)를 결정하기 위해, 그리고 상기 제1 제어 신호를 상기 조정 가능한 수단에 제공하기 위해 제공된 것을 특징으로 하는 건조기(10; 50; 70; 90).
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서 세트는 상기 공급 스트림 및/또는 상기 부분 스트림의 흐름의 직접 또는 간접 측정을 위한 하나 이상의 센서(RPM, dPx)를 포함하고, 상기 제어 유닛(100)은 상기 공급 스트림 및/또는 상기 부분 스트림의 직접 또는 간접 측정된 흐름의 평가와, 이 평가에 기초한 상기 제1 제어 신호(101)의 조정을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 건조기(10; 30; 50; 70; 90).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 센서 세트는: 상기 공급 스트림을 제공하는 압축기(60)의 속도를 측정하기 위한 RPM 센서(RPM); 상기 조정 가능한 수단(21)에 대한 압력 강하(dP21)를 측정하는 압력 센서 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기(10; 30; 50; 70; 90).
  4. 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서, 상기 센서 세트는: 상기 재생 영역의 유입구 측과 유출구 측 사이의 온도차를 측정하기 위한 온도 센서(T3, T4), 상기 건조 영역의 유입구 측과 유출구 측 사이의 온도차를 측정하기 위한 온도 센서(T1, T2), 건조된 압축 가스의 배출 스트림의 압력 이슬점을 측정하기 위한 상기 유출구(16)의 레벨에서의 압력 이슬점 센서(PDP) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기(10; 30; 50; 70; 90).
  5. 제1항 내지 제4항 중 한 항에 있어서, 상기 제1 연결 라인(77, 97)에는, 재생을 위해 전향되는 상기 부분 스트림을 상기 건조기에 공급된 건조될 압축 가스로 가열하기 위한 열교환기(64)가 제공되고, 상기 센서 세트는: 상기 건조 영역의 유출구 측과 상기 재생 영역의 유입구 측 사이의 압력차를 측정하는 압력 센서(dPREG), 상기 부분 스트림 및/또는 상기 공급 스트림에서 상기 열교환기에 의해 야기되는 압력 손실을 측정하는 압력 센서(dPHEhot, dPHEcold) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기(10; 30; 50; 70; 90).
  6. 제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서, 상기 건조기는 상기 공급 스트림, 재생에 사용되는 상기 부분 스트림 및/또는 상기 결합된 스트림에서의 상기 압축 가스의 냉각을 위해 제공되는 적어도 하나의 냉각 유닛(20; 65; 91)을 포함하고, 상기 센서 세트는: 관련 냉각 유닛의 앞 및/또는 뒤에서 관련 스트림의 온도를 측정하는 온도 센서; 관련 스트림에서 관련 냉각 유닛에 의해 야기되는 압력 강하를 측정하는 압력 센서; 냉각 유닛의 앞 및/또는 뒤에서의 냉각에 사용되는 냉각제의 온도를 측정하는 온도 센서 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기(10; 30; 50; 70; 90).
  7. 제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서, 상기 조정 가능한 수단은 벤츄리 이젝터(21)를 포함하며, 상기 벤츄리 이젝터는, 상기 부분 스트림과 상기 공급 스트림을 통합하도록 위치되고, 조정 가능한 개구 및 상기 제1 제어 신호(101)를 기초로 상기 조정 가능한 개구를 작동시키기 위한 액추에이터(121)를 구비한 것을 특징으로 하는 건조기(10; 30; 50; 70; 90).
  8. 제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서, 상기 조정 가능한 수단은 더 작고 평행하게 배열된 다수의 벤츄리 이젝터 또는 노즐을 포함하고, 상기 벤츄리 이젝터 또는 노즐은 이들 벤츄리 이젝터 또는 노즐을 개별적으로 개방 또는 폐쇄하는 조절기를 구비한 것을 특징으로 하는 건조기(10: 30; 50; 70; 90).
  9. 제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서, 상기 조정 가능한 수단은 벤츄리 이젝터를 포함하고, 상기 벤츄리 이젝터는 해당 이젝터에 걸쳐 조정 가능한 바이패스를 구비한 것을 특징으로 하는 건조기(10: 30; 50; 70; 90).
  10. 제1항 내지 제9항 중 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛(100)은 압력 용기의 대칭 회전부에 대한 상기 드럼(14)의 회전을 위해 상기 액추에이터(114)와 통신하도록 연결되고, 상기 제어 유닛(100)은 상기 적어도 하나의 측정값에 기초한 상기 액추에이터에 대한 제2 제어 신호(102)의 결정 및 이들 액추에이터에 대한 상기 제2 제어 신호의 적용을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 건조기(10; 30; 50; 70; 90).
  11. 제6항에 있어서, 상기 제어 유닛(100)은 상기 적어도 하나의 냉각 유닛(20, 65, 91) 중 하나 이상과 통신하도록 연결되고, 상기 적어도 하나의 측정값에 기초한 상기 적어도 하나의 냉각 유닛에 대한 적어도 제3 제어 신호(103, 104, 105)의 결정 및 상기 액추에이터에 대한 상기 제3 제어 신호의 적용을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 건조기(10; 30; 50; 70; 90).
  12. 제1항 내지 제11항 중 한 항에 있어서, 상기 건조기는 제1 냉각제를 사용하여 상기 건조 영역으로 보내진 상기 건조될 가스를 냉각하는 냉각 요소(57)를 또한 포함하고, 상기 냉각 요소(57)는 제1 냉각제로 상기 건조될 가스를 냉각하도록 제공된 제1 냉각 회로, 및 상기 제1 냉각제보다 낮은 온도의 제2 냉각제로 상기 건조될 가스를 추가적으로 냉각하도록 상기 제1 냉각 회로의 하류에 제공된 제2 냉각 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 냉각 요소의 상기 제1 냉각제 및 상기 제2 냉각제는 동일한 냉각제이고, 상기 건조기는 상기 제2 냉각 회로 이전에 상기 제2 냉각제를 냉각하는 추가적인 제2 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기.
  14. 제1항 내지 제13항 중 한 항에 있어서, 상기 건조기는 상기 건조될 가스로부터 액적을 제거하도록 상기 건조 영역의 상기 유입구 측에 설치된 디미스터(demister)를 포함하고, 상기 압력 용기는 상기 디미스터의 위치에서 상기 압력 용기의 벽에 메인터넌스 해치를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기.
  15. 압축기 및 제1항 내지 제14항 중 한 항에 따른 건조기(10; 30; 50; 70; 90)를 포함하는 압축기 설비.
  16. 건조 영역(12) 및 재생 영역(13)을 둘러싸는 대칭 회전부를 포함하는 압력 용기 및 상기 대칭 회전부 내에 설치되고 재생 가능한 건조제가 구비된 드럼을 포함하는 건조기(10; 30; 50; 70; 90)를 사용하여 압축 가스를 건조하는 방법으로서:
    상기 건조제가 상기 건조 영역과 상기 재생 영역을 연이어 통과해 이동되도록, 구동 수단(114)을 사용하여 상기 회전 대칭부에 대해 상기 드럼을 회전시키거나 또는 그 반대의 관계로 회전시키는 단계;
    상기 압력 용기의 상기 건조 영역의 유입구 측에 연결된 유입구(15)를 통해 건조될 압축 가스를 공급하는 단계;
    상기 압력 용기의 유출구 측에 연결된 유출구(16)를 통해 건조된 압축 가스를 배출하는 단계;
    건조되도록 공급되는 압축 가스 또는 건조된 압축 가스의 부분 스트림을 전향시키고 이 부분 스트림을 제1 연결 라인(17; 77; 97)을 사용하여 상기 재생 영역으로 안내하는 단계;
    상기 조정 가능한 수단(21, 121)을 사용하여, 재생에 사용되는 상기 부분 스트림과 상기 건조될 압축 가스의 공급 스트림을 혼합하고, 추가된 공급 스트림과 관련하여 상기 부분 스트림의 흐름을 조절하는 단계
    를 포함하고,
    상기 건조기는 또한, 적어도 하나의 센서(RPM, dPx, Tx, PDP)를 가지고 상기 건조기의 작동에 관한 적어도 하나의 측정값을 측정하는 센서 세트, 및 제어 유닛(100)을 포함하며, 상기 제어 유닛은 상기 적어도 하나의 센서 및 상기 조정 가능한 수단과 통신하고, 상기 조정 가능한 수단은 상기 적어도 하나의 측정값을 처리하며, 상기 적어도 하나의 측정값을 기초로 상기 조정 가능한 수단에 대한 제1 제어 신호(101)를 결정하고, 상기 조정 가능한 수단에 상기 제어 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
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