專利名稱：冷卻干燥氣體的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷卻干燥氣體的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
冷卻干燥例如應(yīng)用于用來提供通常飽和有水的熱壓縮氣體的壓縮機(jī)中。該壓縮氣體在能夠提供給氣壓網(wǎng)路之前必須干燥，因?yàn)樵跉怏w中的水份會對在氣壓網(wǎng)路中的部件和工具有害，因?yàn)樗菘蓪?dǎo)致在不是為此設(shè)計(jì)的工具中腐蝕或累積水。冷卻干燥基于這樣的原理，通過冷卻為飽和有或部分飽和有水的氣體，隨著水份冷凝并且去除冷凝水從而從氣體中去除水份，之后再次將氣體加熱，由此它不再飽和并且因此更干燥。對于冷卻干燥而言，采用這樣的設(shè)備，該設(shè)備主要包括封閉冷卻管路，該封閉冷卻管路容納有能夠通過壓縮機(jī)在管路中循環(huán)的冷卻劑并且還沿著冷卻劑流動方向連接地包括與壓縮機(jī)的出口連接的冷凝器、膨脹裝置、以及隨后的與所述壓縮機(jī)的入口連接的蒸發(fā)器，其中蒸發(fā)器形成具有用來引導(dǎo)所要干燥氣體從中穿過的次級部分的熱交換器的初級部分。由于在蒸發(fā)器中冷卻劑的蒸發(fā)或者熱交換器的初級部分，如已知地，從流動穿過次級部分的所要干燥的氣體中吸收熱量，由此使得所要干燥的氣體冷卻，并且在將所形成的冷凝水排出之后，再次加熱。這種設(shè)備是針對用于干燥普通氣流的名義負(fù)載設(shè)計(jì)的。在未加載的狀態(tài)下，換句話說在沒有任何所要干燥的氣體流動穿過熱交換器時，冷卻管路的冷卻容量太高，從而在蒸發(fā)器中或之后會出現(xiàn)冷凍，這種情況絕對必須避免。而且，在冷卻回路的冷卻容量沒有有效用于干燥氣體的情況下，在冷卻回路中的冷卻劑持續(xù)被泵送，從而損失了大量能量。對這個問題的已知解決方案是在封閉冷卻回路中設(shè)置旁通管道，并且在其中設(shè)有旁通閥，該旁通閥一方面在給設(shè)備加載時或者換句話說在所要干燥的氣體流動穿過熱交換器時關(guān)閉，或者另一方面在該設(shè)備未加載因此沒有任何所要干燥的氣體流經(jīng)熱交換器時打開。在加載的情況下，旁通管道由于關(guān)閉因此沒有任何作用，并且因此冷卻管路以全容量操作，因?yàn)橛蓧嚎s機(jī)壓縮的全部冷卻劑流也引導(dǎo)穿過冷凝器和膨脹裝置，這一起確保了冷卻劑的顯著冷卻，并且這種全冷卻劑流也流經(jīng)在熱交換器中的蒸發(fā)器以冷卻所要干燥的氣體。另一方面在未加載狀態(tài)下，打開的閥確保了使得壓縮機(jī)旁通，并且因此由壓縮機(jī)壓縮的至少一部分冷卻劑不會流經(jīng)冷凝器和膨脹裝置，而且這部分冷卻劑因此不會通過膨脹冷卻，從而在蒸發(fā)器中的冷卻很少，并且因此在蒸發(fā)器中或下游出現(xiàn)冷凍的危險要小得多。下游和上游是沿著冷卻劑在封閉冷卻管路中的流動方向來考慮的。
對于能夠滿足上述功能的旁通閥而言，已知的是采用被稱為“熱氣體旁通”(HGBP)閥，并且更具體地說這種閥是壓力控制旁通閥，其閥元件在彈簧元件的作用下保持在關(guān)閉位置中以關(guān)閉旁通管道，并且還設(shè)有壓敏元件，它作用在上述閥元件上，并且在受到足夠的壓降時能夠克服彈簧力將閥打開。在這些已知的設(shè)備中，壓敏元件暴露于控制壓力下，該壓力局部通過在管路中的內(nèi)部控制壓力管道從蒸發(fā)器下游位置更具體地說在旁通管道導(dǎo)入到冷卻管路中的位置處局部地分出。在這種設(shè)備在通過熱交換器突然驅(qū)動的所要干燥氣體量的作用下從未加載狀態(tài)變化為加載狀態(tài)時，在蒸發(fā)器中的溫度由于從所要干燥的氣體到在蒸發(fā)器中的更冷的冷卻劑的熱傳遞而升高，從而更多的冷卻劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，這自身提高了在蒸發(fā)器中還有在蒸發(fā)器下游的壓力，并且該壓力升高由旁通閥感知到，由此該旁通閥將在壓力升高足夠時關(guān)閉。HGBP閥的控制特征的特點(diǎn)在于在未加載和加載狀態(tài)之間的一定的控制壓力差，這在已知的設(shè)備中在加載狀態(tài)下導(dǎo)致在蒸發(fā)器出口處的冷卻劑壓力相對較高，因此在其中由于在冷卻劑流經(jīng)蒸發(fā)器時出現(xiàn)的摩擦損失而壓力甚至更高的蒸發(fā)器中的冷卻劑壓力也相對較高。由于在封閉冷卻回路中的冷卻劑處于雙相區(qū)域，所以在冷卻劑的壓力和溫度之間存在明確的關(guān)系；在蒸發(fā)器中的壓力越高也暗示了在蒸發(fā)器中的溫度越高。這導(dǎo)致這樣的缺點(diǎn)，所要干燥的氣體對于通過蒸發(fā)器干燥而言沒有得到最佳冷卻，這導(dǎo)致在熱交換器的次級部分出口處氣體壓力露點(diǎn)更高，其中在該出口處要實(shí)現(xiàn)最低的可能溫度(所要干燥的氣體的最低溫度也被稱為LAT或“最低空隙溫度”，但是術(shù)語LAT也用于除了空氣之外的其它氣體)以及相應(yīng)的氣體壓力露點(diǎn)以便進(jìn)行更好的干燥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過提供一種用于冷卻干燥氣體的設(shè)備來針對上述和/或其它缺點(diǎn)中的一個或多個提出解決方案，該設(shè)備主要包括封閉冷卻管路，所述封閉冷卻管路容納有能夠通過壓縮機(jī)在所述冷卻管路中循環(huán)的冷卻劑，并且在冷卻劑的流動方向上還依次包括:與所述壓縮機(jī)的出口連接的冷凝器；膨脹裝置；隨后的與上述壓縮機(jī)的入口連接的蒸發(fā)器，其中所述蒸發(fā)器構(gòu)成了具有用來引導(dǎo)所要干燥的氣體從中穿過的次級部分的熱交換器的初級部分，其中在所述冷卻回路中設(shè)有旁通管道，旁通管道能夠通過旁通閥關(guān)閉，該旁通閥具有在彈簧元件作用下保持在關(guān)閉位置中的閥元件和作用在所述閥元件上的壓敏元件，該壓敏元件通過控制壓力管道暴露于在所述管路中的局部控制壓力下，其中所述控制壓力管道與所述管路連接，其中所述控制壓力管道與位于所述蒸發(fā)器的出口上游的所述封閉冷卻管路連接。通過代替如在已知設(shè)備中一樣在下游位置之外，在所述蒸發(fā)器出口上游的冷卻管路位置處例如在所述蒸發(fā)器中或所述蒸發(fā)器上游連接所述控制壓力管道，在其它方面都相同的設(shè)備中實(shí)現(xiàn)了許多重要的優(yōu)點(diǎn)。一個優(yōu)點(diǎn)在于，在冷卻干燥器加載時，在蒸發(fā)器中以及在其出口處的冷卻劑的壓力和溫度小于在普通連接下游的情況，從而所要干燥的氣體能夠被更強(qiáng)的冷卻至更低的壓力露點(diǎn)，并且由此可以通過冷凝從所要干燥的氣體中去除更多的液體，因此干燥效果更好。這樣帶來的優(yōu)點(diǎn)在于，在熱交換器的次級部分的出口處以特定所期望的最低氣體溫度(LAT)干燥給定的氣體流，并且采用更小并且更緊湊的熱交換器就足夠了，或者可以將具有相同流速的給定熱交換器冷卻至最低LAT。另一個優(yōu)點(diǎn)在于，壓力露點(diǎn)只是在從未加載狀態(tài)到加載狀態(tài)的過渡階段期間稍微升高，并且在變化負(fù)載的情況下，壓力露點(diǎn)變化更小，并且因此更恒定。在優(yōu)選實(shí)施方案中，可以在蒸發(fā)器的上游冷卻管路中更具體地說在蒸發(fā)器和蒸發(fā)器上游的控制壓力管道與冷卻管路連接的位置之間設(shè)置另外的限流器。這樣的有益效果在于，在加載狀態(tài)下在蒸發(fā)器中以及在蒸發(fā)器的出口處的平均壓力將下降得更多，并且變得更接近于在未加載狀態(tài)下的壓力，從而使得上述優(yōu)點(diǎn)放大。本發(fā)明還涉及一種通過設(shè)備來冷卻干燥氣體的方法，該設(shè)備主要包括封閉冷卻管路，封閉冷卻管路容納有能夠通過壓縮機(jī)在所述冷卻管路中循環(huán)的冷卻劑，并且在冷卻劑的流動方向上依次還包括:與所述壓縮機(jī)的出口連接的冷凝器；膨脹裝置；隨后的與上述壓縮機(jī)的入口連接的蒸發(fā)器，其中所述蒸發(fā)器構(gòu)成了具有用來引導(dǎo)所要干燥的氣體從中穿過的次級部分的熱交換器的初級部分，其中在所述冷卻回路中設(shè)有旁通管道，其能夠通過旁通閥關(guān)閉，該旁通閥具有在彈簧元件作用下保持在關(guān)閉位置中的閥元件，其中在該設(shè)備加載時，在蒸發(fā)器的出口上游位置處，當(dāng)在封閉冷卻管路中的壓力高于設(shè)定值時，旁通閥克服彈簧元件的彈簧力打開。


為了更好的展現(xiàn)本發(fā)明的特征，下面參照附圖通過沒有任何限制意義的實(shí)施例對根據(jù)本發(fā)明用于干燥冷卻氣體的設(shè)備和它所應(yīng)用的方法的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行說明，其中:圖1示意性地顯示出在完全加載狀態(tài)中的已知類型的冷卻干燥設(shè)備；圖2放大顯示出在圖1中由箭頭F2表示的部分；圖3顯示出在圖1的蒸發(fā)器中的冷卻劑的壓力曲線；圖4顯示出處于未加載狀態(tài)中的圖1的設(shè)備；圖5示意性地顯示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備；圖6顯示出在圖5的蒸發(fā)器中的冷卻劑的壓力曲線；圖7顯示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的變型；圖8顯示出在圖7的蒸發(fā)器中的冷卻劑的壓力曲線；圖9顯示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的變型；以及圖10顯示出在圖9的蒸發(fā)器中的冷卻劑的壓力曲線。
具體實(shí)施例方式在圖1中所示的用于冷卻干燥氣體的已知設(shè)備I包括冷卻管路2，其裝有冷卻劑，該冷卻劑可以通過由馬達(dá)4或類似裝置優(yōu)選但不是必須由恒速馬達(dá)驅(qū)動的壓縮機(jī)3在管路中循環(huán)。冷卻劑在管路中的流動方向由箭頭M表示。上游和下游根據(jù)流動方向M來限定。另外，冷卻管路2在冷卻劑流動方向上依次地包括:冷凝器5，其與壓縮機(jī)3的出口連接并且例如通過風(fēng)扇6冷卻；膨脹裝置7，例如以膨脹閥的形式；蒸發(fā)器8，其與上述壓縮機(jī)3的入口連接并且形成熱交換器9的一部分，該熱交換器具有由蒸發(fā)器8形成的初級部分和用來通過供應(yīng)管道11沿著箭頭L的方向驅(qū)動所要干燥的氣體以便由蒸發(fā)器8冷卻的次級部分。首先通過出口管道12將在熱交換器8中冷卻的氣體驅(qū)動穿過液體分離器13，然后穿過熱交換器14以再次加熱所冷卻的氣體。在該情況下，該熱交換器14利用了包含在所要干燥的供應(yīng)氣體中的余熱，并且為此由結(jié)合在上述供應(yīng)管道11中的初級部分15和結(jié)合在出口管道12中的次級部分16構(gòu)成。液體分離器13和熱交換器14的存在不是必要的，并且對于其中所干燥的氣體仍然部分或全部飽和帶有水的某些用途而言可以省去。冷卻管路2還配備有與冷卻管路2連接的旁通管道17以便旁通壓縮機(jī)3，并且為此旁通管道設(shè)置在壓縮機(jī)3的入口和出口之間?？梢酝ㄟ^旁通閥18來關(guān)閉旁通管道17，該旁通閥設(shè)置在壓縮機(jī)3的出口側(cè)上與冷卻管路2連接的旁通管道17的第一部分17A和沿著壓縮機(jī)3的入口側(cè)與冷卻管路2連接的第二部分17B之間，更具體地說設(shè)置在蒸發(fā)器8的下游。旁通閥18配備有流通通道19，其入口 20與旁通管道17的第一部分17A連接，并且其出口 21與旁通管道17的第二部分17B連接。如在圖2中更詳細(xì)所示一樣，入口 20通過可以由閥元件23關(guān)閉的通道22與出口21分開。旁通閥18還包括封閉壓力腔室24，壓力腔室通過具有壁通道26的分隔壁25與流通通道19分開。閥元件23具有閥桿27，閥桿部分延伸穿過上述壁通道26進(jìn)入到壓力腔室24中，并且在其端部處具有用于彈簧29的彈簧座28，該彈簧在上述分隔壁25和彈簧座28之間壓縮并且將閥兀件23保持在關(guān)閉狀態(tài)中。壓力腔室24具有例如以隔膜30形式的壓敏元件，其隔離了壓力腔室24并且與上述彈簧座28接觸。上述隔膜30在上述壓力腔室24和第二壓力腔室31之間形成分隔部，第二壓力腔室通過毛細(xì)管32與“球狀體”33連接。因?yàn)檫@個球狀體33對于本發(fā)明不重要，所以其作用在這里將不再解釋。旁通閥18在該情況中還具有內(nèi)部控制壓力管道34，通過該管道將壓力腔室24連接至出口 21以便通過旁通管道17的部分17B感測在蒸發(fā)器8下游的冷卻管路2中的壓力。不用說控制壓力管道34也可以按照外部管道的形式構(gòu)成。根據(jù)其中旁通管道17由旁通閥18關(guān)閉的圖1和2，在加載狀態(tài)中例舉說明了上述已知設(shè)備I的操作。馬達(dá)4驅(qū)動壓縮機(jī)，壓縮機(jī)使得冷卻劑在冷卻管路中沿著箭頭M的方向循環(huán)。壓縮的氣態(tài)冷卻劑然后在冷凝器5中冷卻，從而它從氣相改變?yōu)橐合?。冷卻劑然后通過膨脹裝置7進(jìn)行膨脹，從而冷卻劑的溫度大幅度下降。該冷卻的冷卻劑然后流經(jīng)蒸發(fā)器8，在那里它與流經(jīng)蒸發(fā)器中的形成初級部分的熱交換器9的次級部分10的所要干燥的氣體進(jìn)行熱接觸。
因此，所要干燥的氣體被冷卻并且通常飽和含有水蒸氣，由此在氣體中的水份冷凝成水滴，這些水滴然后可以通過液體分離器13去除。通過在熱交換器14中的液體分離器13之后加熱冷氣體，相對濕度下降，并且氣體因此變得更干燥。在蒸發(fā)器8中，以液相進(jìn)入的冷卻劑由于從所要干燥的氣體到冷卻劑的熱傳遞而蒸發(fā)。在熱交換器中的熱傳遞方向由箭頭W表示。離開蒸發(fā)器8的氣體再次由壓縮機(jī)3吸入，并且進(jìn)一步圍繞著冷卻管路2泵送，從而冷卻劑可以開始下一個冷卻循環(huán)。由于冷卻劑在蒸發(fā)器8中蒸發(fā)，所以在蒸發(fā)器中以及蒸發(fā)器8的下游的壓力升高，并且因此在壓力腔室24中的壓力也升高，該壓力腔室通過旁通管道的部分17B與冷卻管路2連接。由于在壓力腔室24中的壓力相對較高，所以隔膜30在其強(qiáng)化或抵消彈簧29在閥元件23上的作用的意義上被加載。因此通道22通過閥元件23在加載情況下保持關(guān)閉，并且沒有任何冷卻劑流經(jīng)旁通管道，從而由壓縮機(jī)3壓縮的整個流體流也流經(jīng)冷凝器5、膨脹裝置7和蒸發(fā)器8。因?yàn)檫@整個流體流通過蒸發(fā)器8，所以由于流體流的摩擦損失所以在蒸發(fā)器8上也出現(xiàn)相對較大的壓降。由于沿著在冷卻管路2中冷卻劑經(jīng)過蒸發(fā)器8的路徑在如圖1所示的位于蒸發(fā)器8入口處的位置A通過在蒸發(fā)器8的位置B到在蒸發(fā)器8的出口處的位置C之間的平均壓力變化顯示為在圖3中的曲線35，由此在A和C之間的壓力差是由于上述在蒸發(fā)器8中的壓降導(dǎo)致的。在突然去除負(fù)載并且沒有任何進(jìn)一步的所要干燥氣體流經(jīng)熱交換器9時，則不會有任何進(jìn)一步的熱量提供給在蒸發(fā)器8中的冷卻劑。冷卻劑的蒸發(fā)因此部分停止，從而在蒸發(fā)器中的壓力降低，因此在壓力腔室24中的壓力也降低，并且該壓力實(shí)際上為負(fù)壓，這將隔膜30向內(nèi)拉入到壓力腔室24中。在負(fù)壓足夠低時，彈簧29的力由在隔膜30上的強(qiáng)抽吸力克服，并且將通道22的閥元件23推開，從而它打開。旁通管道37現(xiàn)在打開，從而由壓縮機(jī)3壓縮的一部分流量通過壓縮機(jī)3立即再次吸入，而不會流經(jīng)冷凝器5、膨脹閥7和蒸發(fā)器8，同時剩下的流量仍然流經(jīng)整個冷卻管路2。在未加載狀態(tài)中，在位置A和C之間的壓力曲線顯示為在圖3中的曲線36，其中已經(jīng)顯示出加載狀態(tài)的曲線35。加載狀態(tài)的曲線35完全位于未加載狀態(tài)的曲線36上方，這是由于在因?yàn)閺乃稍锏臍怏w到在蒸發(fā)器8中的冷卻劑的熱傳遞而加載時在蒸發(fā)器8中出現(xiàn)的壓力升高并且由于閥需要一定的壓力差A(yù)Prrf以能夠作用在壓力升高的事實(shí)。根據(jù)在加載狀態(tài)中的曲線35的壓力曲線也比在未加載狀態(tài)中的曲線36更陸，這是由于在加載狀態(tài)中整個流體流通過蒸發(fā)器8，而在未加載狀態(tài)中該流體流中的至少一部分流經(jīng)蒸發(fā)器8，因?yàn)槠溆嗖糠滞ㄟ^旁通管道17分流，所以蒸發(fā)器8中的負(fù)載損失更高。旁通閥18的特征在于，在控制壓力分接出的位置處在未加載和加載狀態(tài)之間的壓力差到達(dá)恒定值ΛΡμ。這個數(shù)值A(chǔ)Prrf取決于各種因素，例如壓力損失、壓縮機(jī)的相對容量、膨脹等。為了能夠使得一定能量旁通，需要一定的閥位置差。一定的閥位置差總是需要固定的壓力差；這是ΛPMf。該APief可以從圖3中在位置C處讀取出，因?yàn)樵谝阎O(shè)備的情況中的控制壓力在蒸發(fā)器8的下游分接出。圖3還示意性地顯示出“冷凍線” 37，這表明在什么壓力下存在冷凍的危險。該設(shè)備大體如此設(shè)定，使得在未加載狀態(tài)中的曲線36正好在該水平冷凍線37上方。在加載狀態(tài)中，曲線35在冷凍線上方較遠(yuǎn)，這導(dǎo)致在蒸發(fā)器中冷卻不夠并且溫度相對較高，因此干燥不夠有效。下面將基于圖5的設(shè)備對本發(fā)明進(jìn)行說明，這與圖1的已知設(shè)備的不同之處在于，旁通閥18的壓力腔室24在蒸發(fā)器8上游的位置A處而不是在蒸發(fā)器8下游的位置處通過外部控制壓力管道38與冷卻管路2連接。如與圖1的傳統(tǒng)設(shè)備的情況一樣，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備I被設(shè)置使得在未加載狀態(tài)中在蒸發(fā)器8中的壓力曲線正好在冷凍線37上方。在未加載狀態(tài)中的這個壓力曲線在用于圖5的設(shè)備的圖6中顯示為曲線39，由此在上述設(shè)定的情況下該曲線39與傳統(tǒng)設(shè)備的曲線36 —致。在從未加載狀態(tài)變化到加載狀態(tài)的情況下，可以看到外部控制壓力管道38在蒸發(fā)器8上游的位置A處的連接效果，現(xiàn)在在旁通閥18中的上述特征壓力差Λ Pref將處于位置A處而不是位置C處，如在圖3中的情況一樣。因此這決定在加載時在位置A處的壓力。在加載時在蒸發(fā)器8中的壓力的進(jìn)一步變化主要由因?yàn)槔鋮s劑流經(jīng)蒸發(fā)器8導(dǎo)致的負(fù)載損失確定。對于具有相同流量的冷卻管路而言，在加載狀態(tài)中在A和C之間的壓降等于在圖3中在A和C之間的壓降。這導(dǎo)致在加載時的曲線40，這在圖6中顯示出與普通設(shè)備的在負(fù)載作用下的相應(yīng)曲線35相鄰。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在加載狀態(tài)中，在本發(fā)明的情況下的曲線39相對于用于類似傳統(tǒng)狀況的曲線35更低，因此更接近上述水平冷凍線37，從而冷卻劑能夠更強(qiáng)地冷卻所要干燥的氣體，這導(dǎo)致更好的干燥。從圖6中可以得出，由于應(yīng)用了本發(fā)明，在未加載狀態(tài)中的曲線39和在加載狀態(tài)中的曲線40更加靠近在一起，這導(dǎo)致在加載和未加載狀態(tài)之間出現(xiàn)更低的壓力和溫度差，并且有利的結(jié)果是干燥氣體的壓力露點(diǎn)更加恒定。第二壓力腔室31、毛細(xì)管32和球狀件33對于本發(fā)明不是嚴(yán)格必須的，因此可以省去，如圖5所示一樣，但是它們也可以存在，因?yàn)樗鼈儾粫恋K本發(fā)明。相對于圖5的實(shí)施方案而言可選的是，壓力控制管道38也可以在蒸發(fā)器8的位置處與封閉冷卻管路2連接，該位置指的是在入口中的位置或在蒸發(fā)器8的入口和出口之間的位置處。本發(fā)明的有益效果將都更大，因?yàn)閴毫刂乒艿?8與封閉冷卻管路2連接的位置在蒸發(fā)器8的更上游的位置處。對于獲得本發(fā)明的有益效果而言重要的是，壓力控制管道38在蒸發(fā)器8的出口上游位置處以及在與該出口間隔一定距離并且優(yōu)選在蒸發(fā)器8上游的位置處與封閉冷卻管路2連接。
在圖7中顯示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的變型，該變型與圖5的設(shè)備的不同之處在于，在蒸發(fā)器8的上游更具體地說在蒸發(fā)器8的入口 A和其中外部控制壓力管道38與冷卻管路2連接的位置R之間在冷卻管路2中設(shè)有限流器41。這種限流器40的結(jié)果基于圖8更清楚地顯示出，該圖將在位置R和C之間的壓力曲線顯示為在加載狀態(tài)中的曲線42和在未加載狀態(tài)中的曲線43。在加載和未加載狀態(tài)中，限流器40的作用可以被看作為在R和A之間的急劇壓降，這在加載狀態(tài)中比在未加載狀態(tài)中更大，因?yàn)樵诩虞d狀態(tài)中整個壓縮冷卻劑流流經(jīng)限流器40，而在未加載狀態(tài)中只是其一部分流經(jīng)限流器。在蒸發(fā)器8上即在位置A和C之間的壓降類似于在沒有限流器40的圖6的情況。在曲線42和43之間的距離這時由通過旁通閥18在其中控制壓力管道38與冷卻管路2連接的位置R處實(shí)現(xiàn)的壓力差Λ Prrf確定。從圖8中可以看出，由于限流器40，曲線42和43與針對沒有限流器40的情況的圖6的曲線39和40相比更加靠近在一起，并且曲線42如此更加靠近冷凍線37，從而在未加載狀態(tài)中冷卻可以更深。通過適當(dāng)選擇限流器40，可以確保在蒸發(fā)器8的出口處的位置C處，曲線42和43一致，從而在蒸發(fā)器8的出口處，在加載和未加載情況之間沒有任何差異，或者甚至能夠確保在該位置處，曲線42低于曲線43，并且加載狀態(tài)使得能夠冷卻至接近冷凍的狀態(tài)。圖9顯示出本發(fā)明的另一個變型，該變型相對于如在圖1中所展示的已知設(shè)備也具有優(yōu)點(diǎn)。圖9的設(shè)備類似于圖7的設(shè)備，其不同之處在于，旁通管道17不僅將壓縮機(jī)3旁通，而且還將蒸發(fā)器8旁通，從而不論旁通閥18是檢測到加載狀態(tài)或是未加載狀態(tài)，總是相同的流量流經(jīng)蒸發(fā)器8。在蒸發(fā)器中的壓降在加載和未加載狀態(tài)中將相同，這在圖10中對于加載和未加載狀態(tài)分別用曲線44和45顯示出。這顯示出限流器40的有益效果在于，與現(xiàn)有的情況相比使得兩個曲線更加靠近
在一起。顯然在所有情況下，旁通閥必要時可以調(diào)節(jié)，例如通過調(diào)節(jié)彈簧的力來調(diào)節(jié)。本發(fā)明決不限于作為示例描述并且在這些附圖中顯示出的這些實(shí)施方案，而是在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明的用于冷卻干燥的設(shè)備和方法可以按照所有變型實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于冷卻干燥氣體的設(shè)備，所述設(shè)備主要包括封閉冷卻管路(2)，所述封閉冷卻管路容納能夠通過壓縮機(jī)(3)在所述封閉冷卻管路(2)中循環(huán)的冷卻劑，并且所述封閉冷卻管路還在所述冷卻劑的流動方向(M)上依次包括:與所述壓縮機(jī)(3)的出口連接的冷凝器(5);膨脹裝置(7);在所述膨脹裝置之后的蒸發(fā)器(8)，所述蒸發(fā)器與所述壓縮機(jī)(3)的入口連接，其中所述蒸發(fā)器(8)構(gòu)成具有引導(dǎo)所要干燥的氣體從中穿過的次級部分(10)的熱交換器(9)的初級部分，并且其中在所述冷卻回路(2)中設(shè)有旁通管道(17)，所述旁通管道能夠通過旁通閥(18)關(guān)閉，該旁通閥具有在彈簧元件作用下保持在關(guān)閉位置中的閥元件(23)和作用在所述閥元件(23)上的壓敏元件(30)，所述壓敏元件通過控制壓力管道(38)暴露于在所述封閉冷卻管路(2)中的局部控制壓力下，其中所述控制壓力管道(38)與所述封閉冷卻管路(2)連接， 其特征在于，所述控制壓力管道(38)在所述蒸發(fā)器(8)的出口上游與所述封閉冷卻管路(2)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制壓力管道(38)在所述蒸發(fā)器(8)上游與所述封閉冷卻管路(2)連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述旁通管道(17)的一個端部在所述壓縮機(jī)(3)的出口和所述冷凝器(5)之間的一位置處與所述封閉冷卻管路(2)連接，并且另一個端部連接到所述封閉冷卻管路(2)上的在所述蒸發(fā)器(8)的出口和所述壓縮機(jī)(3)的入口之間的一位置處。
4.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述旁通管道(17)的一個端部在所述壓縮機(jī)(3)的出口和所述冷凝器(5)之間的位置處與所述封閉冷卻管路(2)連接，并且另一個端部連接到所述封閉冷卻管路(2)上的在所述膨脹裝置(7)和所述蒸發(fā)器(8)的入口之間的一位置處。
5.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述旁通閥使得在加載時所述閥元件(23)克服與所述控制壓力的設(shè)定值一樣的彈簧力打開，并且所述設(shè)定值是可調(diào)節(jié)的。
6.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，在所述封閉冷卻管路(2)中在所述蒸發(fā)器(8 )的入口和所述膨脹裝置(7 )之間設(shè)有限流器(40 )。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述限流器(40)被選擇成使得在加載狀態(tài)下在所述封閉冷卻管路(2)中在所述蒸發(fā)器(8)的出口處的所述冷卻劑的壓力大致等于在未加載狀態(tài)下在所述蒸發(fā)器(8)的出口處的所述冷卻劑的壓力。
8.如權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備，其特征在于，所述限流器(40)被選擇成使得在加載狀態(tài)下在所述封閉冷卻管路(2)中在所述蒸發(fā)器(8)的出口處的所述冷卻劑的壓力小于或等于在未加載狀態(tài)下在所述蒸發(fā)器(8 )的出口處的所述冷卻劑的壓力。
9.如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述限流器(40)被選擇成在加載狀態(tài)下在所述封閉冷卻管路(2)中在所述蒸發(fā)器(8)的出口處的所述冷卻劑的壓力被選擇為使得在所述蒸發(fā)器(8)的出口處的所述冷卻劑的相應(yīng)溫度等于或大致等于0°C。
10.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所使用的所述旁通閥(18)為具有外部控制壓力管道(38)的“HGBP”(熱氣旁通)閥。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述旁通閥(18)具有流通通道(19)，所述流通通道具有可關(guān)閉通道(26)和通過所述控制壓力管道(38)與所述封閉冷卻管路(2)連接的封閉壓力腔室(24)，并且所述壓敏元件(30)為隔膜，所述隔膜封閉所述壓力腔室(24)的開口并且與在所述流通通道(19)和所述壓力腔室(24)之間的分隔壁(25)相對地設(shè)置，其中所述閥元件(23)被配置成用于關(guān)閉所述可關(guān)閉通道(26)并且具有通過在所述分隔壁(25)中的壁通道(26)部分延伸到所述封閉壓力腔室(24)的閥桿(27)，并且所述閥桿在位于所述壓力腔室(24)中的端部上具有用于彈簧(29)的彈簧座(28)，所述彈簧在所述分隔壁(25)和所述彈簧座(28)之間壓縮，并且將所述閥元件(23)保持在關(guān)閉位置中并且使得所述彈簧座(28 )保持與所述壓敏元件(30 )接觸。
12.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所使用的所述旁通閥(18)為沒有溫度感測球狀件(33)的“HGBP”(熱氣旁通)閥。
13.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述壓縮機(jī)(3)配備有恒速驅(qū)動裝置。
14.一種通過設(shè)備來冷卻干燥氣體的方法，所述設(shè)備主要包括封閉冷卻管路(2)，所述封閉冷卻管路容納能夠通過壓縮機(jī)(3)在所述封閉冷卻管路(2)中循環(huán)的冷卻劑，并且所述封閉冷卻管路還在所述冷卻劑的流動方向(M)上依次地包括:與所述壓縮機(jī)(3)的出口連接的冷凝器(5);膨脹裝置(7);在所述膨脹裝置之后的蒸發(fā)器(8)，所述蒸發(fā)器與所述壓縮機(jī)(3)的入口連接，其中所述蒸發(fā)器(8)構(gòu)成具有用來引導(dǎo)所要干燥的氣體從中穿過的次級部分(10)的熱交換器(9)的初級部分，其中在所述冷卻回路(2)中設(shè)有旁通管道(17)，所述旁通管道能夠通過旁通閥(18)關(guān)閉，該旁通閥具有在彈簧元件作用下保持在關(guān)閉位置中的閥元件(23)， 其特征在于，在所述 設(shè)備加載時，在所述蒸發(fā)器(8)的出口上游位置處，當(dāng)在所述封閉冷卻管路(2)中的壓力高于設(shè)定值時，所述旁通閥克服彈簧元件的彈簧力打開。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，當(dāng)在所述封閉冷卻管路(2)中所述蒸發(fā)器(8)上游的位置處的壓力高于設(shè)定值時，所述旁通閥克服所述彈簧元件的彈簧力打開。
16.如權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，在所述封閉冷卻管路(2)中在所述蒸發(fā)器(8)的入口和所述膨脹裝置(7)之間設(shè)有限流器(40)，所述限流器被選擇成使得在加載狀態(tài)下在所述封閉冷卻管路(2)中在所述蒸發(fā)器(8)的出口處的所述冷卻劑的壓力大致等于在未加載狀態(tài)下在所述蒸發(fā)器(8)的出口處的所述冷卻劑的壓力。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所述限流器(40)被選擇成使得在加載狀態(tài)下在所述封閉冷卻管路(2)中在所述蒸發(fā)器(8)的出口處的所述冷卻劑的壓力小于或等于在未加載狀態(tài)下在所述蒸發(fā)器(8)的出口處的所述冷卻劑的壓力。
18.如權(quán)利要求16或17所述的設(shè)備，其特征在于，所述限流器(40)被選擇成使得在加載狀態(tài)下在所述封閉冷卻管路(2)中在所述蒸發(fā)器(8)的出口處的所述冷卻劑的壓力被選擇為使得在所述蒸發(fā)器(8)的出口處的所述冷卻劑的相應(yīng)溫度等于或大致等于0°C。
全文摘要
用于冷卻干燥氣體的設(shè)備，該設(shè)備主要包括具有壓縮機(jī)(3)的封閉冷卻管路(2)，冷卻管路沿著冷卻劑流動方向(M)還依次地包括冷凝器(5)、膨脹裝置(7)以及隨后的蒸發(fā)器(8)，該蒸發(fā)器構(gòu)成了具有用來引導(dǎo)所要干燥的氣體從中穿過的次級部分(10)的熱交換器(9)的初級部分，并且在冷卻回路(2)中設(shè)有旁通管道(17)，旁通管道能夠通過旁通閥(18)關(guān)閉，該旁通閥具有閥元件(23)和作用其上的壓敏元件(30)，該壓敏元件暴露于在所述冷卻管路(2)中的局部控制壓力下，其中控制壓力管道(38)在所述蒸發(fā)器(8)的出口上游處與所述封閉冷卻管路(2)連接。
文檔編號B01D53/26GK103209753SQ201180055071
公開日2013年7月17日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者B·吉特斯 申請人:阿特拉斯·科普柯空氣動力股份有限公司