专利名称：用于冷却干燥的方法
用于冷却千燥的方法 本发明涉及一种用于冷却干燥的方法。
尤其是，本发明涉及一种用于冷却干燥含有水蒸汽的气体，尤其 是空气的方法，从而使这种气体通过热交换器的辅助部分，热交换器 的主要部分是冷却回路的蒸发器，所述冷却回路还包括由马达驱动的 压缩机、冷凝器和在冷凝器的出口与上述蒸发器的入口之间的膨胀机 构。
这些方法，其中包括从BE 1，011，932中得知的方法，其中包括用 于干燥压缩空气。
压缩空气，例如通过压缩机供应的压缩空气，在大多数情况下处 于水蒸汽饱和状态，或者换句话说具有100%的相对湿度。这意味着， 当温度降到低于称为露点的温度时，将有冷凝现象。冷凝水在管道和 工具中造成腐蚀，其结果是设备可能过早地损坏。
这就是为什么将压缩空气干燥的原因，干燥压缩空气可以通过上 述冷却干燥做到。另外，除压缩空气之外的其它空气或者其它气体都 可以用这种方式千燥。
冷却干燥基于以下原理，即通过降低蒸发器中空气或气体的温度, 空气或气体中的水分将冷凝，此后在液体分离器中使冷凝水分离，而 后再次将空气或气体加热，其结果是空气或气体将不再饱和。
所述冷却干燥对空气之外的其它气体同样适用，并且以后每次我 们都称为空气，这种冷却干燥也可应用于空气之外的任何其它气体。
已知一种用于冷却干燥的方法，由此根据蒸发器压力或蒸发器温 度的测量，将冷却回路接通或切断。
如果发现有压缩空气减少，则将冷却回路起动，而且只要压缩空 气的输出再次停止，则冷却回路也再次停止。
这种已知方法的缺点是，在冷却回路切断之后，热交换器将变热，因为冷却不再可利用。
如果其后输出压缩空气而热交换器仍比较热，则在供应的压缩空 气中可能立即出现温度和露点峰值，因为热交换器中被干燥的气体那 时尚未充分地冷却到使被干燥的气体中的水以最大的能力冷凝。
在比利时专利申请No. 2005/0310中，描述了 一种用于冷却干燥的 方法，所述冷却干燥方法与传统的方法相比具有一些主要的改进。
为此，BE 2005/0310的方法是在冷却干燥时^皮干燥的气体温度最 低之处的环境中来测量露点的温度，并接通和切断冷却回路，以便将 露点的最低气体温度总是保持在预定的最小阈值与最大阈值之间，由 此根据一种算法计算这些阈值，所述算法是测出的环境温度的函数。
所谓最低气体温度或LAT这里指的是被干燥的气体的最低温度， 这种最低温度在冷却干燥时出现，并且原则上在热交换器的辅助部分 的被干燥的气体出口处达到。LAT总是提供气体露点的良好指示，因 为两者之间有联系。
本发明旨在提供改进的用于冷却干燥的方法，所述方法提供了对 BE 2005/0310方法的进一步优化。
为此，本发明涉及一种用于冷却干燥含有水蒸汽的气体，尤其是 空气的方法，从而使这种气体通过热交换器的辅助部分，热交换器的 主要部分是冷却回路的蒸发器，所述冷却回路还包括由马达驱动的压 缩机、冷凝器和在冷凝器的出口与上述蒸发器的入口之间的膨胀机构， 由此温度或露点在冷却干燥时被干燥的气体的温度最低的场所的环境 中测量，并且由此上述方法包括如下步骤，即在预定的时间间隔期间 测出的最低气体温度的或露点的下降总计低于预定值时切断冷却回 路。
本发明的这种方法的优点是，只要已检测出几乎达到最低气体温 度或露点的最低可能值便可将冷却回路切断，这有助于节能。
本发明的方法优选地还包括如下步骤，即由此将测出的最低气体 温度或测出的露点与最大阈值相比较，并且如果最低气体温度或露点 处于该最大阈值以上或者与最大阈值的偏差小于预定值，则冷却回路保持接通。
这样是有利的，因为它防止一旦最低气体温度或露点处于最大阈 值以上或者与所述最大阈值的偏差太小便将冷却回路切断，其结果是 最低气体温度再次过快达到最大阈值。
按照本发明的另一个优选特点，用于冷却干燥的方法包括如下步 骤，即在冷却回路停止之后起动之前消除在上述冷却回路的压缩机上 现行的压差。
其主要优点是制冷压缩机能快速起动，因为避免了在这个制冷压 缩机上由于压差太大而产生的任何可能的起动问题。
为了更好阐明本发明的特点，下面参照附图仅作为示例和无论如
何没有限制性地说明本发明的优选方法，其中
图1示出用于使用本发明的冷却干燥方法的装置； 图2示意地示出最低气体温度随时间而变的过程； 图3示意地示出使用本发明的方法时最低气体温度随时间而变的
过程；
图4示出图1的方法的变型。
图1示出用于冷却干燥的装置1，所述装置1主要由热交换器2 组成，所述热交换器2的主要部分形成冷却回路4的蒸发器3,在所 述冷却回路4中还依次安装由马达5驱动的压缩机6、冷凝器7和膨 胀阀8。
这种冷却回路充满冷却液，例如R404a，其流动方向用箭头9表示。
热交换器2的辅助部分是用于待被干燥的潮湿空气的管道10的部 分，所述潮湿空气的流动方向用箭头ll表示。
在热交换器2的后面，即其出口处在管道10中安装液体分离器12。
该管道IO在到达热交换器2之前，可以尽可能用一部分贯穿预冷 却器或再生式热交换器13，并随后在液体分离器12以外，以与上述 部分平行流或逆流的形式再次贯穿再生式热交换器13。上述管道10的出口可以例如连接到压缩空气网络上，所述压缩空
气网络在图中未示出， 一些压缩空气消耗装置，比如由压缩空气驱动 的工具连接到所述压缩空气网络上。
热交换器2是冷却液体/空气/热交换器，并且可以与可能有的再 生式热交换器13制成整体，所述再生式热交换器13是空气/空气/热 交换器。
膨胀阀8在这种情况下被制成恒温阀的形式，所述恒温阀的恒温 元件用已知方式经由管道IO联接到"温包"15上，所述温包15设置 在冷却回路上蒸发器3的出口处，换句话说，设置在蒸发器3与压缩 机6之间，并注满同样的冷却介质。
显然，上述膨胀阀8能以许多其它方式实现，例如采取电子阀的 形状，所述电子阀联接到温度计上，安装在蒸发器3的远端或者蒸发 器3以外。
在某些小型冷却干燥器1中，膨胀阀8可以用毛细管代替。
在这种情况下，但不一定，冷却回路4还包括旁通阀16,所述旁 通阀16与膨胀阀8并联设置，并且在这种情况下制成控制阀的形状， 所述控制阀连接到控制装置17上。
压缩机6例如是容积式压缩机，所述容积式压缩机实际上在同等 转速下供应同等的体积流，例如螺旋压缩机，而马达5在这种情况下 是电动机，所述电动机5也联接到上述控制装置17上。
上述控制装置17能制成例如PLC的形式，也连接到用于最低空 气温度LAT的测量机构18和用于环境温度Tamb的测量机构19上。
上述用于LAT的测量机构18优选地设置在实际预期的最低空气 温度的地方，即在这种情况下正好在热交换器2的辅助部分以外，而 优选地在液体分离器12的前方。
按照本发明，对测量LAT的测量机构18不排除用测量露点的测 量机构代替，所述测量机构优选地设置在上述热交换器2的辅助部分 的出口处。另外，按照本发明，每次我们提到用于测量LAT的测量机 构18也可是适用于测量露点的测量机构。上述用于环境温度T,b的测量机构19优选地被置于压缩空气网 络内，所述压缩空气网络利用已被装置l干燥的空气，尤其是在所述 压缩空气的最终消耗装置所处的地方，例如用这种干燥的压缩空气驱 动的工具附近。
测量机构19还可以设置在其它地方。例如，在来自压缩机被干燥 的压缩空气的情况下，设置用于环境温度的上述测量机构19的良好地 点似乎是在该压缩机的入口处。
通过图l的装置l用于冷却干燥的方法非常简单，其操作如下
使被干燥的空气例如与冷却回路4的蒸发器3中的冷却液逆向流 动通过管道10并因此通过热交换器2。
在该热交换器2中，使潮湿的空气冷却，其结果是形成冷凝液， 所述冷凝液在液体分离器12中被分离。
将这个液体分离器12以外含水分绝对单位较少但仍有100%相对 湿度的冷空气在再生式热交换器13中加热，其结果是相对湿度下降到 优选地低于50%，而待被干燥的新鲜空气在被供应到热交换器2之前， 已经在再生式热交换器13中部分地被冷却。
因此，空气在再生式热交换器13的出口处比在热交换器2的入口 处更干燥。
LAT优选地以已知的方式保持在一定极限内，以便一方面防止由 于LAT太低而冻结蒸发器3，而另一方面确保空气仍足够冷，以便使 能形成冷凝液。
为此，如在BE 2005/0310中所述的冷却回路4可以根据LAT和 环境温度的测量，例如通过接通和切断所述冷却回路4的压缩机6的 驱动马达5来接通和切断。
这样，能够确保LAT或露点总是处于预定的最小阈值A与最大 阈值B之间。
为此，温度或露点在下述地方的环境中测量，在该处，当冷却干 燥时，待被干燥的空气温度是最低的，且优选地正好在热交换器2的 辅助部分以外，而且上述阈值A和/或B中的一个或两个根据一种算法计算，所述算法作为被测的环境温度T^b的函数。
按照本发明，用于冷却干燥的方法包括如下步骤，即当被测出的 最低气体温度下降，在这种情况下，在预定的时间段最低空气温度或 者露点的下降ALAT总计低于预定值时，将冷却回路4切断。
这用图2说明，该图示出，在冷却回路已被起动之后，最低空气 温度LAT的下降表示为时间t的函数。
在这个示例中，冷却回路4在时间为零时起动，此后有最低空气 温度LAT的下降。
在第一时期At。期间，最低空气温度的下降总计达ALAT。。
在随后的时期期间，所述时期采取同第 一 时间段At。 一样的 持续时间，最低空气温度的下降为ALATn因而ALATi小于ALATo。
在后面的时间段AT2中，釆取刚好与上述两个时间段一样的持续 时间，最低空气温度的下降ALAT2甚至更小。
在这个示例中，当最低空气温度下降ALAT总计小于预定值y变 得显而易见时，冷却回路4将例如通过关闭马达5而被切断，所述预 定值y对于三个连续的例如10秒的时间段来说，例如实际上等于1'C 。
显然，本发明的上述最低空气温度的下降ALAT不一定必须在三 个连续时间段范围内观测到，而是也能在或多或少的时间段内估量到。
因此，例如有可能当最低空气温度的下降ALAT仅在一个时间段 降到低于预定值y时已经切断冷却回路4，或者例如在5个连续的时 间段已存在总计小于预定值y的下降ALAT时仅切断冷却回路4。
当然，上述预定值y不限于rc,而是该值能由用户自由选定。
另外，上述时期的持续时间段的长度可以由用户设定，且不限于 IO秒钟的持时间长度。
按照本发明的优选特点，将被测的最低空气温度LAT或被测的露 点与上述最大阈值B相比较，并且如果最低空气温度LAT或露点处 于该最大阈值B以上或与其差值小于预定值Z，则冷却回路4保持接 通。
预定值Z可以由用户自由选定，而实际上优选地总计达大约3°C。优选地，在本发明的方法中，利用一种算法，所述算法限制冷却
回路4每小时的起动次数，以便避免可能是例如电动机的上述马达5 与由于绕组中的热量积累而变得过载。
以上所述可以通过如下方式实现例如通过记录自最后停止冷却 回路4以来所经过的时段和通过使冷却回路4接通长达这个时间段， 所述时间段以分钟表示，小于60/n，由此n表示马达5每小时的最大 容许起动数。
然而，按照本发明，也可能将上述时间段例如看做是冷却回路4 的最后起动。
图3示意地示出本发明的方法最低空气温度LAT随时间t而变的 过程，因此，采用恒定的待被干燥气体的入口压力和恒定的环境温度 T,b作为基础。
在时间t。内，冷却回路4被接通，其结果是被测的最低空气温度 LAT立即下降。
对于预定的时间段，只要LAT降到低于预定值y，冷却回路4便 被切断，在这种情况下是在时间h。
通过切断冷却回路4， LAT5再次增加，直至达到最大阈值B,因 为采用恒定的环境温度Tamb作为基础，所以该最大阈值B在这种情况 下用恒定曲线表示。
那时，再次接通冷却回路4，此后LAT再次下降。
在时间t3内，在预定的时期期间测出的最低空气温度下降总计小 于预定值y，这样冷却回路4通常将被切断。
然而，在时间^内起动的时间段60/n，尤其是冷却回路4的最后 停止时间，在时间t3内还未过去，因此，冷却回路4仍将保持接通， 直至在时间tt内经过该时间段60/n。
在那时刻，冷却回路4再次被切断，并且LAT再次增加。
以与上述类似的方式，LAT刚再次达到最大阈值B，冷却回路4 就将被接通，而只有当以分钟表示的时期ts-t4等于60/n时，冷却回路 将再次被切断。在附图未示出的可变环境温度Tamb的应用中，最大阈值B不是常 数，而是作为环境温度T,b的函数而变化。
在进入装置l的待被干燥空气的入口温度和/或流量继续不断变化 的情况下，当最低空气温度LAT在预定的时间段，例如30秒期间几 乎恒定，例如具有偏差小于2'C时，冷却回路4优选地被切断。
按照优选的特点，本发明的方法包括如下步骤，即在冷却回路4 停止之后的接通之前消除在上述冷却回路4的压缩机6上现行的压差。
为此，冷却回路4在这种情况下装有上述旁通阀16。
按照本发明的优选方面，当最低空气温度达到阈值C时旁通阀16 打开，所述阈值C例如根据环境温度T,b计算。
在本发明的方法的实际实施例中，上述阔值C可以例如通过从上 述最大阈值B减去常数值计算。
当使用本发明的方法，在冷却回路4被切断之后最低空气温度 LAT增加到上述阈值C时，将旁通阀16被打开，使得压缩机6的前 方和以外的压力均等，因此当达到LAT的最大阈值B时，冷却回路4 能再次快速和不费力地起动，因为马达负荷显著不大。
图4示出图l用于冷却千燥的装置l的变型，这里，上述旁通阀 16在这种情况下与上述压缩机6并联设置。
在装置1这种实施例的情况下所用的方法类似于上述实施例。
图5还示出图1的装置1的另一个实施例，这里上述旁通阀16 这时与上述膨胀阀8和蒸发器3并联设置。
在这种情况下，同样，本发明的方法与上述方法相同。
在本发明的上述方法的示例中，总是使用节能算法和旁通阀16 的组合，但按照本发明，有可能只使用节能算法，LAT最小可达值刚 被接近，所述节能算法便切断冷却回路，或者可以只设置旁通阀16， 所述旁通阀16在起动冷却回路之前消除压缩才几6上的压差。
取代潮湿的空气，除含水蒸汽的空气之外的其它气体可以用相同 的方式和相同的装置l被干燥。LAT因而是最低气体温度。本发明绝不限于作为示例所述的方法，相反，本发明用于冷却干
燥的这种改进方法可以用许多不同的方式进行；同时仍然保持在本发 明的范围内。
权利要求
1.一种用于冷却干燥气体、尤其是含有水蒸汽的空气的方法，由此，使这种气体通过热交换器(2)的辅助部分，热交换器(2)的主要部分是冷却回路(4)的蒸发器(3)，所述冷却回路(4)还包括由马达(5)驱动的压缩机(6)、冷凝器(7)和在冷凝器(7)的出口与上述蒸发器(3)的入口之间的膨胀机构(8)，由此，在冷却干燥时，待被干燥的气体的温度最低的场所的环境中来测量露点的温度，其特征在于，上述方法包括如下步骤，即在预定的时间段，最低的被测的气体温度(LAT)的减少或露点的减少总计小于预定值(y)时，切断冷却回路(4)。
2. 按照权利要求l所述的方法，其特征在于，将最低被测出的气 体温度(LAT)或者被测出的露点与最大阈值相比较，并且如果最低 的气体温度(LAT)或者露点处于该最大阈值(B)以上或者与所述 最大阈值(B)的偏差小于预定值(Z)，则冷却回路(4)保持接通。
3. 按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤，测量环境温度(Tamb)和根据一种算法计算上述最大阈值(B)，所述算法是被测出的环境温度(Tamb)的函数。
4. 按照上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，利用 一种算法，所述算法限制冷却回路(4)的每小时的起动次数。
5. 按照权利要求4所述的方法，其特征在于，记录自冷却回路(4) 的最后停止以来所经过的时间段，冷却回路(4 )保持接通长达这个时 间段，所述时间段以分钟表示，小于60/n，其中n表示每小时的最大 容许起动数。
6. 按照上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，该方 法包括如下步骤在冷却回路(4)于停止之后被接通之前，消除在上 述冷却回路(4)的压缩机(6)上的现行的压差。
7. 按照权利要求6所述的方法，其特征在于，利用在冷却回路(4) 中设置的旁通阀(16)来消除压缩机(6)上的压差。
8. 按照权利要求7所述的方法，其特征在于，上述旁通阀(16) 与上述膨胀阀(8)并联设置。
9. 按照权利要求7所述的方法，其特征在于，上述旁通阀(16) 与上述压缩机(6)并联设置。
10. 按照权利要求7所述的方法，其特征在于，上述旁通阀(16) 与膨胀阀(8)和蒸发器(3)并联设置。
11. 按照权利要求7至10中的任一项所述的方法，其特征在于， 当最低气体温度(LAT)或者露点已达到根据环境温度(Tamb)计算 出的阈值(C)时，旁通阀(16)打开。
全文摘要
一种用于冷却干燥含有水蒸汽的气体的方法，从而使这种气体通过热交换器(2)的辅助部分，热交换器(2)的主要部分是冷却回路(4)的蒸发器(3)，由此在冷却干燥时待被干燥的气体温度最低之处的环境中来测量温度或露点，并且因此上述方法包括如下步骤，即在预定时间段被测的最低气体温度(LAT)或露点下降总计低于预定值(y)时切断冷却回路(4)。
文档编号B01D5/00GK101563146SQ200780041669
公开日2009年10月21日 申请日期2007年10月25日 优先权日2006年11月10日
发明者F·D·R·范尼德卡塞尔, W·D·A·范戴克 申请人:艾拉斯科普库空气动力股份有限公司