专利名称：具有干燥器的压缩机设备和用于使压缩气体干燥的方法
技术领域：
本发明涉及包括干燥器的压缩机设备和用于使压缩气体干燥的方法。更具体地，本发明涉及一种压缩机设备，其包括通过压力管彼此连接的压缩机和干燥器，所述干燥器包括具有能够再生的干燥剂的旋转滚筒，所述干燥剂通过滚筒的旋转交替地被引导通过干燥器的两个区域，在称作干燥区的一个区域中，所述干燥剂用于使压缩气体干燥，而在另一区域，更具体地说，在再生区中，通过使所述干燥剂与热气体.接触而使所述干燥剂再生。
背景技术：
因为干燥滚筒通常以连续方式(然而，有时候也以间歇地停顿方式)缓慢旋转，因此，新近已经干燥的干燥剂会停留在干燥区中。传统情况下，来自于压缩机的压缩气体的主要部分被冷却以随后被引导通过干燥器的干燥区，使得干燥区中的干燥剂从所述气体中吸附湿气，从而形成具有低压露点的干燥气体。传统情况下，压缩气体的其余部分(由于在压缩机中的压缩而具有高温)被引导通过干燥器的再生区，使得该气体利用其中的压缩热蒸发干燥剂中的湿气，因此，干燥剂进行再生以随后在干燥区的新循环周期内再次使用，以便使压缩气体干燥。显然，压缩气体的热量用于使再生区中的干燥剂再生，人们应当注意到，当压缩气体的温度升高时，干燥处理得以改进并且设备效率相应提高。用于再生的压缩气体的温度可以通过在引导该气体流过再生区之前放置加热元件实现升闻。同样，吸附式干燥器的效率可以提高，实际上是指可以获得用于干燥气体的低压露点。例如，在一定条件下，压力露点可为_25°C而再生温度可为150°C。通过增加加热元件和将再生温度提高30°C而达到180°C，压力露点则可降低10°C而达到-35°C。在涡轮压缩机和低压应用中，为确保足够的再生，压缩气体的温度通常过低，使得压缩气体在被引导通过干燥器的再生区之前必须利用加热元件进行加热。这样做的缺点是加热元件的电流消耗很高。典型地，所述电流消耗占压缩机设备的标称电能和/或电流消耗的8%到15%，这种消耗相对而言非常高。这样做的附加缺点是这种加热元件的体积大且价格昂贵。根据本发明的压缩机设备和方法的目的在于克服一个或更多个所述缺点和/或其它缺点。
发明内容
因此，本发明涉及一种压缩机设备，包括通过压力管彼此连接的压缩机和干燥器， 其中，根据来自于压缩机的压缩气体的流动方向依次设置冷却器和脱水器，所述干燥器设置有外壳、滚筒和驱动装置，所述外壳内部具有干燥区和再生区，所述滚筒在所述外壳内旋转并且在其内部具有可再生干燥剂，所述驱动装置用于使所述滚筒旋转，使得干燥剂依次移动通过所述干燥区和再生区，根据本发明的具体特征，所述再生区包括至少两个子区，分别为第一子区和第二子区，至少两个再生管道在所述冷却器的上游连接至所述压力管以使来自于压缩机的热压缩气体分流为至少两个流动部分，所述再生管道分别为第一再生管道和第二再生管道。所述第一再生管道连接至第一子区的进口，压缩气体的具有第一温度的第一流动部分被引导通过所述第一再生管道，第二再生管道连接至第二子区的进口 ；所述第二再生管道包括加热元件，其用于将流过所述第二再生管道的压缩气体的第二流动部分加热到高于所述第一温度的第二温度。根据本发明的压缩机设备的优点在于，由于在再生区中获得两个子区，从而使用于再生的气体的温度在每个子区不同，使得待干燥的气体能够被更有效地干燥。另一个优点在于，不是所有气流都必须被加热，相反，只是部分气流必须被加热而具有较高温度或者其余气流不必被加热。这会获得相当可观的能源节省。这由于能够使用较小的加热元件而获得许多优点，从而使得能量和材料成本降低，并且获得更紧凑的设备。本发明还涉及一种利用干燥器使来自于压缩机的压缩气体干燥的方法，所述干燥器设置有外壳、滚筒和驱动装置，所述外壳内部具有干燥区和再生区，所述滚筒在所述外壳内旋转并且具有可再生干燥剂，所述驱动装置用于使所述滚筒旋转，使得干燥剂依次移动通过干燥区和再生区，所述方法包括下列步骤-通过使压缩气体冷却并随后将其引导通过所述干燥区来使压缩气体干燥；-将来自于压缩机的一定量的热压缩气体引导通过所述再生区以使干燥剂再生；其特征在于，所述方法还包括下列步骤-将所述再生区分为至少两个子区，分别为第一子区和第二子区，-引导热压缩气体的具有第一温度T1的第一流动部分通过所述第一子区，-弓I导热压缩气体的具有第二温度T2的第二流动部分通过所述第二子区，其中，第二温度T2高于第一温度！\。
为了更好地解释本发明的特征，下面参考附图以举例而非限制的方式对根据本发明的压缩机设备的多个优选实施例以及用于使压缩气体干燥的方法进行描述，其中图I示意性地显示了构成根据本发明的压缩机设备的一部分的干燥器的一部分；图2显示了图I的变形；图3和4分别以展开方式显示了根据图I和2的干燥滚筒；图5显示了根据本发明的压缩机设备。
具体实施例方式图I显示了用于压缩气体的干燥器1，其构成根据本发明的压缩机设备的一部分。 干燥器I设置有外壳2，在该外壳内具有干燥区3和再生区4。在外壳2中安装有旋转滚筒5，干燥剂6设置在所述滚筒中。干燥器I还设置有用于使滚筒5旋转的驱动装置7，该驱动装置例如为电动机的形式，使得干燥剂6依次移动通过干燥区3和再生区4。典型地，根据本发明使用的干燥剂6是具有高吸附能力的材料。通常，它涉及具有较高比例的内部接触表面的颗粒材料，使得多孔接触表面在气体被引导通过干燥区3时吸附湿气。这种材料的实例是活性氧化铝(处于非稳定态的非晶氧化铝)、硅胶和沸石。在使用干燥器I期间，在此情况下，一定量的压缩气体按照箭头A所示方向被引导通过干燥区3。图3和5也对此进行了显示。所述再生区4包括至少两个子区41和42，分别为第一子区41和第二子区42，在此情况下，具有第一温度T1的气体沿箭头B1被弓I导通过第一子区，在该实例中，具有第二温度T2的气体沿箭头B2所示方向被引导通过第二子区，其中，第二温度T2高于第一温度1\。在优选实施例中，第二子区42覆盖的圆周角为5°到30°，更优选地为15°到 20°。“圆周角”在这里是指第二子区42的扇形段覆盖的角度，所述扇形段在垂直于或几乎垂直于滚筒5的高度方向，或者换句话说，垂直于或几乎垂直于所述滚筒5的旋转轴线的平面内形成。优选地，所述第二子区42设置在再生区的末端。术语“再生区的末端”是指再生干燥剂在其刚要离开再生区4以随后被引导至干燥区3中之前所处的再生区4的区域。同样，滚筒5优选地沿图I中的箭头R旋转。因此，干燥剂6按照图3中的箭头R 移动通过干燥器。这样，第二子区42位于再生区4的末端。在优选实施例中，干燥滚筒5大体上为圆柱形，不同的区域按已知方式轴向隔开。图5显示了根据本发明的压缩机设备8，其设置有通过压力管10彼此相连的压缩机9和干燥器I，在压力管中，按照来自于压缩机9的压缩气体的流动方向，依次设置有冷却器11和脱水器12。压力管10连接至干燥器I的干燥区3的进口。干燥区3还显示了出口，出口管道 13连接至所述出口以排出用于各种应用的干燥压缩气体。根据本发明的特定方面，至少两个再生管道14和15在所述冷却器11的上游和压缩机9的下游连接至压力管10。第一再生管道14连接至所述第一子区41的进口，第二再生管道15连接至所述第二子区42的进口。第二再生管道15设置有加热元件16。优选地，第一再生管道14和/或压力管10 不设置加热元件。用于使压缩气体干燥的方法简单并且如下所述。来自于压缩机9的热压缩气体经由压力管道10被顺次引导通过冷却器11和脱水器12。随后，压缩气体的冷却部分在此情况下沿图I和5中的箭头A所示方向而被引导通过对该气体进行干燥的所述干燥区3，其后，干燥压缩气体经由出口管道13离开干燥器I 以进一步用于各种应用，例如馈送至压缩空气网路、用于驱动气动工具等。滚筒5通过驱动装置7驱动旋转，因此，干燥剂6依次移动通过干燥区3和再生区4。
一定量的气体被引导通过再生区4以使干燥剂6再生，其中，具有第一温度T1的一定量的气体沿箭头B1所示方向被引导通过第一子区41，具有第二温度T2的一定量的气体沿箭头B2所示方向被引导通过第二子区42。本发明的重要方面是第二温度T2高于第一温度T1。这依照如下方式来实现，如图5所示。来自于压缩机的热压缩气体的第一流动部分经由所述第一再生管道14分流。由于压缩气体的压缩热的作用，该第一流动部分能够使流过第一子区41的干燥剂再生。来自于压缩机9的热压缩气体的第二流动部分经由第二再生管道15从压力管10 分流，并且被引导通过加热元件16以加热到温度T2，其高于流过第一再生管道14的第一流动部分的温度!\。离开相应子区41和42的再生气体可以吹入大气中或者通过例如使其(不管是否在膨胀和/或冷却之后)与吸入压缩机9的进口侧的气体混合进行回收。通过使用根据本发明的方法使压缩气体干燥比利用具有干燥滚筒的干燥器使压缩气体干燥的已知方法效率更高，这是因为只有第二子区42中的气体被加热到温度T2 (利用为此设置的加热元件16)。因此，在不必为第一子区41设置加热元件的情况下可以对再生区4中的干燥剂6 进行充分再生。总之，由于只有一部分完全再生流体必须加热到温度T2,因此能量得以节省。图2和4显示了根据本发明的压缩机设备的干燥器I的可替换实施例，在这种情况下，除了再生区4分区之外，干燥区3分成第一区30和第二区31。利用图2所示干燥器使压缩气体干燥的方法与前文参考图I所示第一实施例描述的方法几乎相同。在这种情况下，具有第三温度Ttl的气体沿箭头A0所示方向(例如但非必要)被引导通过干燥区3的第一区30。另外，具有第三温度Td的气体例如沿箭头A所示方向被引导通过干燥区3的第二区31。优选地，第一区30中的温度Ttl与第二区31中的温度Td不同。更具体地，T0优选地低于Td。根据本发明的优选方面，相应的第一区30和第二区31均设置有单独的进口和单独的出口，然而，它们也可以只具有单独的进口。在本实例中，被引导通过第二区31的气体部分不如被引导通过第一区30的气体部分冷却程度低，或者可替换地，根本不冷却。这样，可以获得小比例的Ttl比TD，因此，与Ttl 和Td冷却至相同值的情况下相比，可以更好地改进干燥气体的压力露点。根据本发明的另一优选方面，滚筒5沿箭头R所示方向旋转，如图2所示。这样， 干燥剂6依次移动通过再生区4的第一子区41和第二子区42，随后被引导通过干燥区3的第一区30和第二区31。干燥剂6通过干燥器I的优选流动方向也由图4中的箭头R表示。在本发明的实际实施例中，第一区30覆盖的圆周角小于第二区31覆盖的圆周角。然而，本发明不排除干燥区3和/或再生区4分别包括多于两个区30-31和41_42。同样显而易见的是，区30对本发明而言并不绝对必需。
箭头A、B1, B2和Atl可以彼此独立地改变。同样显而易见的是，被引导通过不同区的气体量可以彼此不同，因此，例如相应区的流通量和尺寸的因素具有重要作用。本发明不限于以举例方式描述和附图显示的实施例，相反，这种压缩机设备在不脱离本发明范围的情况下能够实现为不同的变形。
权利要求
1.一种压缩机设备，包括通过压力管(10)彼此连接的压缩机(9)和干燥器(1)，其中， 根据来自于压缩机的压缩气体的流动方向依次设置冷却器(11)和脱水器(12)，所述干燥器(I)设置有外壳(2)、滚筒(5)和驱动装置(7)，所述外壳内部具有干燥区(3)和再生区(4)，所述滚筒在所述外壳(2)内旋转并且内部具有能够再生的干燥剂￠)，所述驱动装置用于使所述滚筒(5)旋转，使得干燥剂(6)依次移动通过干燥区(3)和再生区(4)，其特征在于，所述再生区⑷包括至少两个子区(41，42)，分别为第一子区(41)和第二子区(42)； 至少两个再生管道(14和15)在所述冷却器(11)的上游连接至所述压力管(10)以使来自于压缩机(9)的热压缩气体分流为至少两个流动部分，分别为连接至第一子区(41)的进口的第一再生管道(14)和连接至第二子区(42)的进口的第二再生管道(15)，压缩气体的具有第一温度(T1)的第一流动部分被引导通过所述第一再生管道；所述第二再生管道(15) 包括加热元件(16)，该加热元件用于将流过所述第二再生管道(15)的压缩气体的第二流动部分加热到高于所述第一温度(T1)的第二温度(T2)。
2.如权利要求I所述的压缩机设备，其特征在于，所述第二子区(42)位于再生区(4) 的末端。
3.如在先权利要求中任意一项所述的压缩机设备，其特征在于，所述干燥区(3)包括至少两个子区，分别为第一区(30)和第二区(31)。
4.如权利要求3所述的压缩机设备，其特征在于，具有第三温度(Ttl)的气体被引导通过干燥区(3)的第一区(30)，所述第三温度与被引导通过干燥区(3)的第二区(31)的气体的第四温度(Td)不同。
5.如权利要求3或4所述的压缩机设备，其特征在于，干燥剂(6)依次移动通过干燥区(3)的第一区(30)和第二区(31)。
6.如权利要求3-5中任意一项所述的压缩机设备，其特征在于，干燥区(3)的第一区 (30)覆盖的圆周角比干燥区(3)的第二区(31)覆盖的圆周角小。
7.如在先权利要求中任意一项所述的压缩机设备，其特征在于，所述第二子区(42)覆盖5°到30°的圆周角。
8.如在先权利要求中任意一项所述的压缩机设备，其特征在于，所述第二子区(42)覆盖15°到20°的圆周角。
9.如在先权利要求中任意一项所述的压缩机设备，其特征在于，所述第一再生管道(14)中不设置加热元件。
10.一种利用干燥器(I)使来自于压缩机的压缩气体干燥的方法，所述干燥器设置有外壳(2)、滚筒(5)和驱动装置(7)，所述外壳内部具有干燥区(3)和再生区(4)，所述滚筒在所述外壳(2)内旋转并且内部具有能够再生的干燥剂￠)，所述驱动装置用于使所述滚筒(5)旋转，使得干燥剂(6)依次移动通过干燥区(3)和再生区(4)，所述方法包括下列步骤-通过使压缩气体冷却并随后将其引导通过干燥区(3)来使压缩气体干燥；-将来自于压缩机的一定量的热压缩气体引导通过再生区(4)以使干燥剂再生；其特征在于，所述方法还包括下列步骤-将再生区(4)分为至少两个子区(41，42)，分别为第一子区(41)和第二子区(42)，-将热压缩气体的具有第一温度(T1)的第一流动部分引导通过第一子区(41)；-将热压缩气体的具有第二温度(T2)的第二流动部分引导通过第二子区(42)，其中， 第二温度(T2)高于第一温度(T1)。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述干燥区(3)包括至少两个区，分别为第一区(30)和第二区(31);并且，所述方法还包括将具有第三温度(Ttl)的气体引导通过干燥区(3)的第一区(30)，所述第三温度与被引导通过干燥区(3)的第二区(31)的气体的第四温度(Td)不同。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一区(30)与所述第二子区(42)相邻定位，并且第三温度(Ttl)低于第四温度(Td)。
13.如权利要求10-12中任意一项所述的方法，其特征在于，通过在引导第二流动部分通过第二子区(42)之前利用加热元件(16)首先加热来自于压缩机(9)的压缩气体的第二流动部分来实现第一温度(T1)和第二温度(T2)之间的温差。
14.如权利要求10-13中任意一项所述的方法，其特征在于，来自于压缩机(9)的压缩气体的第一流动部分在流过第一子区(41)之前未被引导通过加热元件。
全文摘要
一种压缩机设备，包括通过压力管(10)彼此相连的压缩机(9)和干燥器(1)，所述干燥器(1)包括具有干燥区(3)和再生区(4)的外壳(2)以及具有干燥剂(6)的旋转滚筒(5)，再生区(4)包括第一子区(41)和第二子区(42)；两个再生管道(14和15)连接至压力管(10)，分别为连接至第一子区(41)的进口的第一再生管道(14)和连接至第二子区(42)的进口的第二再生管道(15)，具有第一温度(T1)的压缩气体被引导通过所述第一再生管道；第二再生管道(15)包括加热元件(16)，其用于将流过第二再生管道(15)的压缩气体加热到高于第一温度(T1)的第二温度(T2)。
文档编号B01D53/26GK102612400SQ201080035755
公开日2012年7月25日 申请日期2010年7月30日 优先权日2009年8月11日
发明者B·E·A·范德施特雷滕 申请人:阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司