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Verdichter mit Nachkühler
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Die Erfindung betrifft einen Verdichter mit einem Nachkühler für die
vom Verdichter gelieferte Druckluft, insbesondere einen Schraubenverdichter mit
Öleinspritzung, bei dem der Nachkühler und der Ölkühler von der Kühlluft in Reihenschaltung
durchströmt werden.
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Luftgekühlte Nachkühler werden bei Verdichtern dazu verwendet, damit
möglichst trockene Druckluft geliefert werden kann, wie sie zum Beispiel zum Sandstrahlen
und dergleichen erwünscht ist. Im Nachkühler wird die erwärmte, vom Verdichter kommende
Druckluft abgekuhlt, worauf dann in einem Abscheider das durch die Abkühlung der
Druckluft freigesetzte Wasser abgezogen werden kann. Bei Außentemperaturen unter
dem Gefrierpunkt können hierbei Probleme auftreten, weil das im Nachkühler entstehende
Kondensat vereisen kann.
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das das Einfrieren des Nachkühlers verhindern, wird nach
der
Erfindung ein den Nachkühler umgehender Kanal für die Kühlluft vorgesehen, der absperrbar
und freigebbar ist. Dieser den Nachkühler umgehende Kanal kann von Hand oder automatisch
dann freigegeben werden, wenn die Außentemperatur unter den Gefrierpunkt sinkt,
so daß die Kühlluft aufgrund des geringeren Strömungswiderstandes im wesentlichen
durch diesen Kanal strömt, der beispielsweise durch einen Schieber absperrbar ist.
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Vorzugsweise wird eine Anordnung vorgesehen, bei der der den Nachkühler
umgehende Kanal durch eine oder mehrere Klappen freigebbar ist, die in der Offenstellung
den Nachkühler abdecken, so daß durch diesen keine Kühlluft mehr strömen kann und
auf diese Weise mit Sicherheit ein Vereisen verhindert wird.
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Vor allem bei Verdichtereinheiten, bei denen das Aggregat mit Zusatzgeräten
in einem Außengehäuse untergebracht ist, ist es zweckmäßig, den Nachkühler in einem
Kühlluftkanal anzuordnen, dessen Querschnittsfläche größer als die Kühlerfläche
ist, wobei am Nachkühler eine oder mehrere Klappen angelenkt werden, die in der
Schließstellung die restliche Querschnittsfläche dieses Kühlluftkanals abdecken
bzw.
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einnehmen. Bei einer solchen Ausgestaltung ist es nicht erforderlich,
einen eigenen Bypasskanal vorzusehen.
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Zur Vereinfachung der Abdeckung des Nachkühlers und der Klappenanordnung
kann in einem Abstand vor dem Nachkühler eine Ablenkplatte angeordnet werden, die
von der Kühlluft umströmt werden kann. Beim Abdecken des Nachkühlers können sich
die seitlichen Klappen an diese Ablenkplatte anlegen und auf diese Weise den Nachkühler
abdecken.
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Vorzugsweise werden solche Klappen durch eine elektrische oder hydraulische
Betätigungseinrichtung verstellt, welche von einem Temperaturmeßgerät steuerbar
ist, welches lediglich auf einen oberen und unteren Temperaturgrenzwert eingestellt
werden
kann oder auch Zwischenwerte der Außentemperatur liefert, damit die Klappen im wesentlichen
stufenlos verstellt werden können.
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Im Falle einer hydraulischen Betätigungseinrichtung für die Klappen
wird bei einem Schraubenkompressor mit Öleinspritzung vorteilhafterweise das Drucköl
der Öleinspritzung für die Klappenbetätigung verwendet.
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Um das Einfrieren des Nachkühlers zu verhindern, kann nach der Erfindung
im Kühlluftkanal vor dem Nachkühler oder im Nachkühler selbst eine Heizeinrichtung
vorgesehen werden, die in Abhängigkeit von der Kühllufttemperatur ein- oder abgeschaltet
wird. Es kann hierfür eine elektrische Heizeinrichtung oder ein Wärmetauscher vorgesehen
werden, wobei im Falle eines Schraubenverdichters mit Öleinspritzung durch den Wärmetauscher
vorzugsweise das erwärmte Öl der Öleinspritzung strömt, das hierbei gekühlt wird.
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Zur Verhinderung des Einfrierens des Nachkühlers kann eine Klappensteuerung
mit Bypasskanal oder eine Heizeinrichtung verwendet werden. Zur Regelung des thermischen
Haushalts einer Verdichteranlage können diese beiden Vorrichtungen auch gemeinsam
verwendet werden.
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Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen Fig. 1 schematisch einen Nachkühler
mit Bypasskanal zeigt.
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Fig. 2 stellt schematisch eine andere Anordnung des Nackühlers im
Ansaugkanal einer Verdichteranlage dar.
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Fig. 3 zeigt bei einer anderen Ausführungsform der NachkUhleranordnung
die Steuerung der Klappenbetätigung.
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Fig. 4 stellt schematisch die Anordnung eines Wärmetauschers im Kühlluftkanal
dar.
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Fig. 5 zeigt schematisch die Anordnung einer Heizeinrichtung m im
Nachkühler und die Steuerung der Heizeinrichtung.
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In Fig. 1 ist mit 1 ejn Außengehäuse bezeichnet, wie es bei schallgedämpften
Kompressoranlagen verwendet wird. Bei 2 wird Kühlluft angesaugt, die durch einen
Nachkühler 3 strömt, in dem die vom Verdichter kommende, erwärmte Druckluft zur
Wasserabscheidung abgekühlt wird. Bei Schraubenverdichtern mit Öleinspritzung kann
der Ölkühler unmittelbar hinter dem Nachkühler 3 oder in Strömungsrichtung der Kühlluft
hinter dem Aggregat angeordnet sein, das gleichfalls von der angesaugte Kühlluft
gekühlt wird. Um das Einfrieren des Nachkühlers bei tiefen Außentemperaturen zu
verhindern, ist bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ein Bypasskanal 4 vorgesehen,
durch den die bei 2 angesaugte Kühlluft unter Umgehung des Nachkühlers 3 durch den
Ölkühler und den Aggregatraum geleitet werden kann.
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Zum Absperren und Freigeben des Bypasskanals 4 könnte ein Schieber
vorgesehen werden, zweckmäßigerweise wird jedoch eine Klappe 5 vorgesehen, die in
Fig. 1 in der'Schließstellung dargestellt ist. Durch Verschwenken der Klappe in
die durch gestrichelte Linien angedeutete Stellung wird der Bypasskanal 4 freigegeben
und zugleich der Nachkühler 3 abgedeckt, so daß durch diesen keine Kühlluft mehr
strömen kann.
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Eine andere Ausführungsform nach der Erfindung ist in Fig. 2 wiedergegeben,
wobei der Nachkühler 3 in einem Ansaugkanal 6 angeordnet ist, dessen Querschnittsfläche
größer als die Kühlerfläche ist. Beiderseits des Nachkühlers 3 sind Klappen 5 angelenkt,
welche zusammen mit dem Nachkühler 3 die Querschnittsfläche des Ansaugkanals 6 ausfüllen.
Durch Verschwenken dieser
Klappen 5 in die durch gestrichelte Linien
dargestellte Offenstellung kann der Nachkühler 3 abgedeckt werden, wobei auf beiden
Seiten von diesem die Kühlluft durch den Aggregatraum und dann durch den Ölkühler
strömen kann.
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Die Ausführungsform nach Fig. 3 zeigt eine andere Anordnung im Bereich
des Nachkühlers 3 mit einer automatischen Klappensteuerung. Ähnlich wie bei der
Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Nachkühler 3 in einem Ansaugkanal 6 mit großem
Querschnitt angeordnet, wobei beiderseits des Nachkühlers 3 die Klappen 5 angelenkt
sind. In einem Abstand vor dem Nachkühler 3 ist eine Ablenkwand 7 angeordnet, die
beiderseits von der durch die Öffnung 2 in das Gehäuse 1 angesaugten Kühlluft umströmt
wird. In der dargestellten Schließstellung der Klappen 5 strömt die Kühlluft durch
den Nachkühler 3, während durch Verschwenken der Klappen in die durch strichpunktierte
Linien wiedergegebene Offenstellung der Nachkühler 3 abgedeckt wird, da sich die
Klappen 5 an die Ablenkand 7 anlegen und mit dieser ein kastenförmiges Gehäuse vor
dem Nachkühler 3 bilden. Durch die Anordnung der Ablenkwand 7 kann der Schwenkbereich
der Klappen 5 zum Abdecken des Nachkühlers verringert werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 werden die Klappen 5 durch
Hydraulikzylinder 8 verschwenkt, die bei 9 im Gehäuse 1 der Kompressoranlage angelenkt
sind. Anstelle dieser hydraulischen Betätigungseinrichtung kann auch eine elektrisch
betätigte Verstellung der Klappen 5 vorgesehen werden.
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Die Verstellung der Klappen 5 in die Offen- oder Schließstellung wird
durch ein Temperaturmeßgerät 10 gesteuert, das beispielsweise auf eine obere und
untere Grenzarerttemperatur eingestellt ist, so daßytei diesen beiden Temperaturwerten
schaltet oder einen Impuls für einen Schalter 11 abgibt, der in einer elektrischen
Versorgungsleitung 12 angeordnet ist, die zu einem 4/2-Wegeventil 13 führt. Durch
diesesWegeventil 13 wird die Druckbeaufschlagung der Hydraulikzylinder 8 gesteuert.
Mit
der Leitung 14 ist das Wegeventil 13 mit dem Luftansaugstutzen
eines Schraubenverdichters 15 verbunden und über die Leitung 16 an die Öleinspritzleitung
des Verdichters angeschlossen, durch welche unter Druck stehendes Öl in den Schraubenverdichter
eingeleitet wird. In der dargestellten Schaltstellung des Wegeventils 13 sind die
Hydraulikzylinder 8 über eine Leitung 17 mit dem Druck der Öleinspritzleitung so
beaufschlagt, daß sie die Klappen 5 in der dargestellten Schließstellung halten.
Die bei dieser Schaltstellung als Rücklaufleitung dienende Leitung 18 ist über das
Wegeventil 13 mit dem Ansaugstutzen des Verdichters verb-unden. Durch Umschalten
des Ventiles 13 wird der Druck der Leitung 16 über die Leitung 18 an die Hydraulikzylinder
8 gegeben, während dann über die Leitung 17 und die Leitung 14 das Rücklauföl in
den Ansaugstutzen fließt und mit der Ansaugluft in den Verdichter gesaugt wird.
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Anstelle der beschriebenen zweistufigen Steuerung der Klappenstellung
kann auch eine stufenlose Verstellung der Klappen 5 vorgesehen werden.
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Die Temperaturmessung wird vorzugsweise im Druckstutzen nach dem Nachkühler
oder am Kühllufteintritt der Verdichteranlage vorgenommen.
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Um ein Einfrieren des Nachkühlers 3 zu verhindern, wird bei der Ausführungsform
nach Fig. 4 in der Ansaugöffnung 2 im Gehäuse 1 der Kompressoranlage ein Wärmetauscher
19 angeordnet, der die eintretende Kühlluft soweit erwärmt, daß ein Einfrieren im
Nachkühler nicht mehr auftreten kann.
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Bei einer solchen Ausgestaltung sind keine Klappen notwendig, die
eine Umgehung des Nachkühlers freigeben. Anstelle des Wärmetauschers 19 kann auch
eine andere geeignete Heizeinrichtung in der Ansaugöffnung 2 oder im Ansaugkanal
vor dem Nachkühler angeordnet werden.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist direkt im Nachkühler 3
eine
Heizeinrichtung 20 angeordnet, durch welche der Ausgang des Nachkühlers durch den
Ölkreislauf des Schraubenverdichters - wie dargestellt - oder durch elektrische
Energie (beispielsweise Heizstäbe) aufgeheizt wird. Mit 21 ist in Fig. 5 ein Ölbehälter
mit unter Druck stehendem Öl bezeichnet. Das in diesem Ölbehälter 21 angesammelte,
vom Verdichter kommende und damit erwärmte Öl kann über ein Wegeventil 22 durch
die im Nachkühler eingebaute Heizschlange und danach über ein 1weiteres Wegeventil
23 zum Ansaugstutzen des Verdichters geleitet werden, wobei einerseits der Nachkühler
gegen Einfrieren erwärmt und andererseits das Öl abgekühlt wird. Bei relativ hohen
Außentemperaturen dagegen wird der Ölbehälter 21 über das Wegeventil 22 direkt mit
dem nicht dargestellten Ölkühler |verbunden, so daß die Heizeinrichtung 20 im Nachkühler
außer Betrieb ist. Diese Schaltung ist in Fig. 5 wiedergegeben. Die |}legeventile
22 und 23 werden wie das Wegeventil 13 in Fig. 3 Über das Temperaturmeßgerät 1Q
mit dem Schalter ii von der 1'Stromversorgungsleitung 12 durch Magneten gesteuert.
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Es sind verschiedene Abwandlungen der frfindungsgemäBen Ausgestaltungen
möglich. So kann beispielsweise der Nachkühler auch außerhalb des Ansaugkanals einer
Kompressoranlage in einem gesonderten Kühlluftkanal angeordnet werden. Anstelle
der beschriebenen Klappen können auch von Hand oder durch eine Retätigungseinrichtung
verstellbare Schieber vorgesehen werden2 welche zur Abdeckung des Nachkühlers über
diesen geschoben werden. Bei einer Ausführungsform nach Fig. 3 beispielsweise tonerden
in einem solchen Falle die den Klappen 5 entsprechenden Schieber vor den Nachkühler
geschoben. Ebenso ist es möglich, eine Jalousie oder dergleichen vorzusehen, welche
den Nachkühler abdeckt, wenn die Außentemperatur und damit die Kühllufttemperatur
unter den Gefrierpunkt absinkt, während bei höheren Temperaturen die Kühlerfläche
wieder freigegeben wird.
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Bei der Anordnung einer Heizeinrichfung kann diese bei der Ausführungsform
nach Fig. 5 auch am Eingang des Nachkühlers
oder bei der Ausführungsform
nach Fig. 4 innerhalb des Kühlluftkanals, beispielsweise beiderseits der Trennwand
7 angeordnet werden.
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Während bei der Anordnung einer Heizeinrichtung im Kühlluftkanal oder
im Nachkühler selbst auf einen Bypasskanal und eine Klappensteuerung verzichtet
werden kann, um das Einfrieren des Nachkühlers zu verhindern, können diese beiden
Ausgestaltungen gemeinsam zur Steuerung des thermischen Haushalts einer Kompressoranlage
verwendet werden, die in einem Außengehäuse 1 untergebracht ist. Es kann sich hierbei
um eine stationäre oder fahrbare Kompressoranlage handeln.
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Bei einem Verdichter ohne Öleinspritzung wird vorzugsweise ein elektrischer
Stellantrieb für die Klappen 5 bei der Ausführungsform nach Fig. 3 vorgesehen, der
gleichfalls zweistufig oder stufenlos arbeiten kann.
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