DE2702767A1

DE2702767A1 - Verfahren zur drucklufterzeugung fuer elektrische schaltzwecke und trockeneinrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2702767A1
Application number: DE19772702767
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Kraemer
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1977-01-24
Filing date: 1977-01-24
Publication date: 1978-07-27
Also published as: CH623749A5; JPS5392476A; CA1090561A; US4211542A; IT1092510B; IT7819419A0; DE2702767C2

Description

Mp.Nr. 502/77 Mannheim, 20. Jan. 1977

ZFE/P4-Du/Hr

"Verfahren zur Drucklufterzeugung für elektrische Schaltzwecke und Trockeneiririchtunp; zur Durchführung dos Verfahrens"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Drucklufterzeugung für elektrische Schaltzwccke, insbesondere für Hochspannungs-Schaltanlagen, bei dem atmosphärische Luft in einem Kompressor verdichtet und in einer nachgeordneten Sorptionstrocknung die Luftfeuchtigkeit entzogen wird, wobei ein Teil der getrockneten Luft zur Regenerierung des Trocken- ■ mittels verwendet wird und eine Trockeneinrichtung zur Durch- ^; führung des Verfahrens. j

In elektrischen Schaltanlagen wird Druckluft hauptsächlich ! zur Lichtbogenlöschung in Druckluftschaltern und zur mecha- j nischen Betätigung von Schaltgeräten wie Leistungsschalter, j Trenner usw. benutzt. Damit die Schaltgeräte einwandfrei funktionieren, muß die Versorgung der Schaltanlage mit sauberer und trockener Luft sichergestellt sein.

Es ist ein Verfahren zur Drucklufterzeugung bekanntgeworden, bei dem die in der atmosphärischen Luft enthaltene Feuchtigkeit durch Verdichten und anschließendes Abkühlen ausgeschieden wird. Das sich dabei ansammelnde Kondensat, welches teilv/eise mit dem Schmieröl emulgiert, wird über den einzelnen Verdichterstufen nachgeordnete Entlastungsventile während

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der Betriehi.;pousen oder nach einer gewissen Laufzeit abgelassen. Weiterhin ist es notwendig, den Speicherbehälter ¹ für die Druckluft, der dem Verdichter unmittelbar nochgesehal-I tet ist, ebenfalls mit einer Entwässerungseinrichtung zu

ι versehen. Das in dem Speicherbehälter anfallende Kondensat

j muß manuell oder über eine aufwendige Automatik von Zeit zu

; Zeit abgelassen werden. Dor vorgenannte Drucklufterzeuger

! mit Wasserabscheider und Entlastxmgseinrichtungen erfordert

! eine aufwendige Technik, die sehr v/artungsintensiv ist:

■ Schmutzbildung durch Verharzung 6er Wasser- Öl- Emulsion,

ι Korrosionsbeanspruohung der Ventile und der Dichtungen, so-

; wie Säuberung der Wasserabscheider von verkokten Bestand-

, teilen des Schmieröls. Erfahrungsgemäß entfallen etwa 50%

! der Störtmgcn εη Drucklufterzeugern auf die Entlastungs-

I einrichtung. Urn ein Gefrieren des Kondensats zu verhindern,

ι ist eine Heizungeeinrichtung notwendig.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Erzeugung und Trocknung von j Druckluft bekannt, indem die Druckluft auf der Hochdruck-

■ seite unterkühlt wird, wodurch auf der Verbraucherseite die I Luft sehr trocken ist. Die Einrichtung wird von dem snfal-J lenden Kondensat über spezielle Wasserabscheider, die mit

elektrischen oder pneumatischen Entlastungsventilen versei hen sind, entlastet. Dieses Verfahren verursacht mit steigenr- ! dem Verdichterdruck hohe Betriebskosten.

! Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wesentlich

vereinfachtes Verfahren zur Erzeugung und Trocknung von Druckluft und eine Trockeneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die angesaugte Luft in einem ersten Trocknungsvorgang vor Eintritt in den Kompressor vorgetrocknet wird, daß die Temperatur der Luft während des Verdichtens und Abkühlens über

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dem Taupunkt gehalten wird, und daß vor einem zweiten Trocknungsvorgang dje Luft, aufgeheizt und in diesem Trocknungsvorgang die restliche Feuchtigkeit entzogen wird, so daß die gesamte Luftfeuchtigkeit in der Dampfphase ausgeschieden wird.

Um den Trocknungsvorgang noch zu verbessern kann man ihn in mehrere Trocken stufen r-riterteilcn, von denen eine erste Trockenstufe den Verdiohtungyvorg-'ng vorgeschaltet int, weitere Trockonstufen d-m Verdi chtungsvorgang zwischengeschaltet sind und gegebc oc-nfall.·.; eine letzte Trockenstufe der letzten Verdichterstufe ru'C.hgosohnltet ist. Diese Verfahren sschritte v/erden dann .so durchgeführt, wenn der Verdichter mehrere Verdiehterstufen aufweist.

Das gegebenenfalls innerhalb der Luft befindliche Öl, das in Fora von Öltrcpfchen vorkommen kann, wird während des Verfaliremablaufes beim .Aufheizen der Luft vor dem zweiten Trocknungsvorgang vergast und dann in dieser Form der Luft entzogen. ;

Eine Trockeneinrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, kann so aufgebaut sein, daß die Trockeneinrichtung ein zylindrisches Innengehäuse und ein mantelförmig urn dasselbe angeordnetes Außengehäuse aufweist, von denen das Außengehäuse zur Vortrocknung und das Innengehäuse zur Nachtrocknung dient, daß das Innengehäuse an seinen beiden Enden mit einer Abschlußplatte versehen ist, daß sich an eine Abschlußplatte ein weiteres Gehäuse als Desorptionsvolumen anschließt, welches über eine Blende sowie ein Rückschlagventil mit dem Innengehäuse verbunden ist, daß durch die andere Abschlußplatte ein zylindrischer Hohlkörper zur Aufnahme eines elektrischen Heizstabes in das Innengehäuse konzentrisch hineinragt, und daß ein einseitig verschlossenes i Rohr so über den Hohlkörper gestülpt ist, daß zwischen beiden ein Ringspalt entsteht, daß der Ringspalt in zwei Hälften abgeteilt ist, so daß die Druckluft vor der Nachtrocknung zur intensiven Aufheizung am Heizstab entlanggeleitet wird.

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Die ni.it der Krfindung ersielten Vorteile bestehen irisbesondere , darin, daß das Verfahren hei guter Effizienz mit einem weitaus ; geringeren technischen Aufwand gegenüber den bekannten Ver- ; fahren auskommt, da die Luftfeuchtigkeit in der Dampfphase \ aus der Druckluft ausgeschieden wird. Es erübrigen sich somit : die bei den bekannten Verfahren notwendigen Y/asserabscheider ; und Entlastungseinrichtungen sowie Sammelbehälter für Konden- ! sat- oder EntwäsRerungsrqhrsysteme, die bei allen bekannten : Verfahren notwendig sind. Damit kann die Druckluftanlage zur ! Anwendung des Verfahrens bedeutend kleiner gebaut v/erden. j Durch den weitgehenden Entzug der Feuchtigkeit aus der Luft j vor dem Eintritt in die erste Verdichterstufe des Kompressors * ist eine Verseifung bzw. vorzeitige Alterung des Öls vermieden.; Die einzelnen Verdichterstufen können mit erheblich ver- S minderter Kompression - bei verkürzter Laufzeit - arbeiten.
Der Verdichter ist nicht mehr korrosionsgefährdet. Die Wartungsarbeiten werden auf ein Minimum beschränkt. Insgesamt ist zu j erkennen, dt-ß das Verfahren nach der Erfindung in seiner Anwendung sehr kostengünstig ist.

In Fällen, wo Druckluft mit einer bestimmten relativen Feuchte
erforderlich ist, dies kann z.B. in Schaltanlagen bei Schaltgerät en mit einzelnen Teilen aus Plast der Fall sein, wird der
trockenen Druckluft bis zum gewünschten Grade wieder feuchte
Luft zugesetzt. Es hat sich herausgestellt, daß dies einfacher
ist, als der Entzug der Luftfeuchtigkeit aus der Druckluft bis
auf einen bestimmten Grad relativer Feuchte.

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ORIGINAL INSPECTED

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Drucklufterzeugungsanlage mit Trockeneinrichtung;

Fig. 2 eine Drucklufterzeugungsanlage mit einer Trockeneinrichtung, die eine zweistufige Vortrocknung aufweist;

Fig. 3 eine Trockeneinrichtung in einer weiteren Ausführung.

Eine Drucklufterzeugungsanlage zur Anwendung des Verfahrens wird in Figur 1 gezeigt. Sie setzt sich im wesentlichen aus einem Verdichter 101 (Kompressor), der über einen elektrischen Motor 139 angetrieben wird und einer Trockeneinrichtung 102 zusammen. Die Trockeneinrichtung besteht aus einer zylinderförmigen Außenkammer 103» in die nochmals als Innenkammer 104 ein weiterer Hohlzylinder konzentrisch eingesetzt ist. Beide Kammern sind an ihren Enden mit /bschlußplatten 105 und 106 verschweißt. Weiterhin ist die Innenkammer über eine Zwischenwand in ein Desorptionsvoluraen 107 und eine Heizkammer 108 aufgeteilt, in die ein durch die Grundplatte 106 geführter elektrischer Heizstab 109 hineinragt, um welchen zur Führung des Druckluftstromes unmittelbar am Heizstab entlang eine Leitvorrichtung 110 angeordnet ist. Diese besteht aus einem ersten Rohr 111, das über den Heizstab 110 geschoben mit seinem konisch erweiterten Ende auf der Grundplatte 106 befestigt ist, während ein zweites an einem Ende verschlossenes Rohr 112 konzentrisch über das erste Rohr 111 gestülpt ist mit Abstand an seinen beiden Enden gegenüber Rohr 111, so daß eine Hin- und Rückströmung der Druckluft am Heizstab 109 entlang ermöglicht ist.

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Außenkammer 103 und Innenkammer 104 sind mit Silicagel gefüllt.

Die Drucklufterzeugungsanlage funktioniert wie folgt: Über einen zweistufigen Verdichter 101 wird atmosphärische Luft angesaugt, die dabei durch ein Luftfilter 113 in die j Außenkarnmer 103 eintritt. Hier wird ihr in einem ersten Trocknungsvorgang durch das Silicagel der größte Teil der Luftfeuchtigkeit entzogen. Über eine Verbindungsleitung 114 gelangt,

die Luft in die erste Verdichterstufe des Kompressors, wird j

i vorverdichtet, in einem Kühler 115 abgekühlt und einer zweiten Verdichterstufe zur Endverdichtung zugeführt. Von hieraus gelangt die Druckluft zur Nachtrocknung über die Leitung 116,122 in die Innenkainnier 104, wo sie zunächst in die Leitvorrichtung 110 des elektrischen Heizstabes 109 eintritt, durch diese am Heizstab mehrmals entlanggeführt und dabei intensiv aufgeheizt wird, wobei die restliche Feuchtigkeit verdampft und eventuell in der Druckluft vorhandene Öltröpfchen vergast und beim anschließenden Durchgang durch die Silicagel-Füllung des Innengehäuses der Druckluft entzogen werden. Die Druckluft strömt nun über ein Rückschlagventil 117 in das Desorptionsvolumen 107 und wird von hier aus über eine Leitung 118 in der ein Sicherheitsventil 119, ein Absperrhahn 120 und ein Rückschlagventil 121 angeordnet sind, direkt einem Hochspannungsschalter 141 zugeführt. Für die Entlüftung des Desorptionsvolumens ist ein Entlüftungsventil 124 vorgesehen.

Zur Regeneration der Trockeneinrichtung, d.h. zur Entfernung der sich in der Silicagel-Füllung angesammelten Luftfeuchtigkeit wird eine im Desorptionsvolumen 107 zurückbehaltene Trockenluftmenge während der Betriebspause des Kompressors in entgegengesetzter Richtung wie folgt durch die Trockeneinrichtung geschickt: Zunächst wird zu Beginn der Betriebspause von der Ansteuerung des Kompressors das elektromagnetische Ventil 120 betätigt, welches die Verbindungsleitung 121,

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zwischen der Heizkammer 108 und der Außenkammer 103 freigibt. Nun setzt eine langsame über eine Blende 123 eingestellte Rück- ; strömung trockener Luft aus dem Desorptionsvolumen 107 ein. Sie nimmt dabei ihren Weg durch die Heizkammer 108 und die j Leitvorrichtung 110 über die Verbindungsiejtung 122, 121 in ' die Außenkammer 103 und tritt von hier über das Luftfilter 113 ; ins Freie. Die dabei von der Trockenluft aufgenommene Feuchtig-' keit wird an die Atmosphäre abgegeben. Die Trockeneinrichtung ist damit wieder betriebsbereit. Bei der in Figur 2 darge- '· stellten Trockeneinrichtung besteht der erste Trocknungsvor- \ gang aus einer ersten und zweiten Trockenstufe, wobei die ' Außenkarnraer 103, Fig. 1, noch eine weitere Trockenkammer 125 mit einer Silicagel-Füllung vorgeordnet ist, welche nun das ; Luftfilter 114 aufweist. Der Kompressor 14O besteht aus drei Verdichterstufen. Die atmosphärische Luft wird jetzt zuerst über die Trockenkammer 125 angesaugt, vorgetrocknet und über j die Leitung 126 auf die ersten beiden Verdichterstufen gegeben. Nach der zweiten Verdichterstufe gelangt die Druckluft über die Leitung 127 zur v/eiteren Trocknung in die Kammer 128 und über die Leitung 129 auf die dritte Verdichterstufe. Der weitere Trocknungsvorgang verläuft wieder so, wie bereits ' oben beschrieben. Zum Unterschied zu Figur 1 wird die Druckluft nach dem Trocknen nicht direkt in den Hochspannungsschalter geleitet, sondern über eine Leitung 130 und ein darin befind« liches Rückschlagventil 131 in einen Speicherbehälter 132, ^! aus dem dann der Druckluftschalter 133 über die Leitung 13'+ und des darin angeordneten Reduzierventiles 135, sowie des Sicherheitsventils 136 mit Druckluft versorgt wird. Der Speicherbehälter 132 weist noch ein Sicherheitsventil 137 und _: ein Kontaktmanometer 138 auf, über das bei Druckabfall unter Nenndruck der Kompressor angesteuert wird. ■

Zur Regeneration der in Figur 2 dargestellten Trockeneinrichtung wird gleichzeitig zum Magnetventil 120 auch das Magnetventil 218 betätigt.

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In Figur 3 ist im Längsschnitt eine weitere Ausführung einer Trockeneinrichtung dargestellt. Die Trockeneinrichtung weist ein zylindrisches Innengehäuse 201 auf, um das mantelförmig ein Außengehäuse 2.02 angeordnet ist. Das Innengehäuse ist an i seinen beiden Enden mit einer Abschlußplatte 203» 204 versehen. ! An die Abschlußplatte 203 ist als Desorptionsvolumen ein j v/eiteres zylindrisches Gehäuse 205 angesetzt, das eine I Öffnimg 206 in seiner Stirnfläche 207 aufweist für den Durch-■ tritt der Druckluft in einen Druckluftspeicher. Das Innenge- ι I häuse 201 ist über eine Blende 208 sowie ein Rückschlagventil I ' 209 mit dem Desorptionsvolumen verbunden. Zu beiden Seiten der !

i ι

i Blende ist eine Sinterpatrone 213 als Filter angeordnet. Durch j

i die Abschlußplatte 204 ragt ein zylindrischer Hohlkörper 210 j

j zur Aufnahme eines Heizstabes 217 konzentrisch in das Innenge-

I häuse 201 hinein. Über den Hohlkörper 210 ist ein einseitig

I verschlossenes Rohr 211 so gestülpt, daß zwischen beidea ein

i Ringspalt 212 entsteht. Der Ringspalt ist in axialer Richtung in zwei Hälften abgeteilt, so daß die Druckluft vor der Nach- ί

i j

' trocknung zur intensiven Aufheizung am Heizstab entlanggeleitet j ! wird. . !

I Der Trocknungsvorgang verläuft so, daß atmosphärische Luft zur ι

i Vortrocknung über ein Ansaugfilter 214 durch das mit Silicagel ι

j ■ i

; gefüllte Au.ßengehäuse geleitet wird und über den Stutzen 215 j

i i

in den Verdichter gelangt. Nach dem Verdichten tritt die Druckluft durch einen Kanal 216 in der Abschlußplatte 204 in das Innengehäuse 201, wobei sie zunächst den Ringspalt 212 passiert durch den sie zur intensiven Aufheizung an dem Heizstab 217 entlanggeleitet wird, indem die Druckluft in der einen Hälfte des hälftig geteilten Ringspaltes nach oben und in der anderen Hälfte wieder nach unten strömt und dann das mit Silicagel gefüllte Innengehäuse durchströmt, wobei ihr die restliche Luftfeuchtigkeit entzogen wird. Der weitere Weg der Druckluft zum Schaltgerät verläuft so, wie oben beschrieben.

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Mp.Nr. 502/77 Mannheim, 20. Jan. 1977

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I ;

j 1. Verfahren zur Drucklufterzeugung für elektrische Schalt- ', ! zwecke, insbesondere für Hochspannungs-Schaltanlagen, bei '. j dem atmosphärische Luft, in einem Kompressor verdichtet ;

i und in einer nachgeordneten Sorptionstrocknung die Luft- i j feuchtigkeit entzogen wird, wobei ein Teil der getrockneten ;

: i

j Luft zur Regenerierung des Trockenmittels verwendet wird,

ί dadurch gekenn:',οichnet _t daß die angesaugte Luft in einem

j ersten Trocknungsvorgang vor Eintritt in den Kompressor vorgetrocknet wird, daß die Temperatur der Luft während des Verdichtens und Abkühlen^ über dem Taupunkt gehalten wird, und daß vor einem zweiten Trocknungsvorgang die Luft aufgeheizt und in diesem Trocknungsvorgang die restliche Feuchtigkeit entzogen wird, so daß die gesamte Luftfeuchtigkeit in der Dampfphase ausgeschieden wird.

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ORIGINAt-tNSPECTED
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trocknungsvorgang in mehreren Trockenstufen erfolgt,

! von denen eine cr.stc Trockenstufe dem Verdichtungsvorgang ; vorgeschaltet ist, v/eitere Trockenstufen dem Vcrdichtimgs-

j Vorgang zwischcngesohaltct sind und gegebenenfalls eine ι letzte Trockonstufe der letzten Verdichterstufe nachgeschaltet ist.

j
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder* 2, dadurch gekennzeichnet,

daß in der Druckluft vorhandene öltröpfchen derselben in der Gasphase entzogen werden.

j
4. Trockeneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

; die Trockeneinrichtung ein zylindrisches Innengehäuce (201)

: und ein mantelförmig um dasselbe angeordnetes Außenge- ; häuse (202) aufweist, von denen das Außengehäuse zur Vortrocknung und das Irniengeha'use zur Nachtrocknung dient, daß das Innengehäuse an seinen beiden Enden mit einer Abschlußplatte (203, 204) versehen ist, daß sich an eine Abschlußplatte ein weiteres Gehäuse (205) als Desorptionsvolumen anschließt, welches über eine Blende (208) sowie ein Rückschlagventil (209) mit dem Innengehäuse verbunden

ist, daß durch die andere Abschlußplatte ein zylindrischer Hohlkörper (210) zur Aufnahme eines elektrischen Heizstabes in das Innengehäuse konzentrisch hineinragt, und daß

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ein einseitig verschlossenes Rohr (211) so über den Hohlkörper gestülpt ist, daß zwischen beiden ein Ringspalt (212) entsteht, daß der Ringr.palt in zwei Hälften abgeteilt ist, so daß die Druckluft vor der Nachtrocknung zur intensiven Aufheizung ain Heizstab entlanggeleitet

v;ird.

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