压缩机设备和用于递送压缩气体的方法

文档序号:1866069 发布日期:2021-11-19 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 压缩机设备和用于递送压缩气体的方法 (Compressor installation and method for delivering compressed gas ) 是由 F·范内德尔卡塞尔 T·波特斯 于 2020-04-20 设计创作,主要内容包括:压缩机设备,具有注液式压缩机装置(2),压缩机装置具有压缩机元件(3),出口管(5)连接到压缩机元件(3)的出口(6),出口管(5)中的液体分离器(8)包括用于压缩气体的入口(9a)和出口(9b)及用于分离出液体的出口(10),干燥器(12)连接到出口管(5)且用干燥剂(14)干燥压缩机装置(2)的压缩气体,干燥器(12)有干燥区段(13b)和再生区段(13a),再生区段有用于再生气体的入口(19a)和出口(19b),再生管(20)连到入口(19a),热交换器(21)设在再生管(20)中且具有再生气体被引导穿过的初级区段(22a),其特征在于,热交换器(21)的次级区段(22b)安装在压缩机装置(2)中,压缩机设备(1)设有用于管制注射到压缩机元件(3)中的液体量的管制构件(23)。(Compressor installation with a liquid-injected compressor device (2) having a compressor element (3), an outlet pipe (5) connected to an outlet (6) of the compressor element (3), a liquid separator (8) in the outlet pipe (5) comprising an inlet (9a) and an outlet (9b) for compressed gas and an outlet (10) for separated liquid, a dryer (12) connected to the outlet pipe (5) and drying the compressed gas of the compressor device (2) with a drying agent (14), the dryer (12) having a drying section (13b) and a regeneration section (13a) with an inlet (19a) and an outlet (19b) for regeneration gas, a regeneration pipe (20) connected to the inlet (19a), a heat exchanger (21) being provided in the regeneration pipe (20) and having a primary section (22a) through which the regeneration gas is conducted, characterized in that, the secondary section (22b) of the heat exchanger (21) is mounted in the compressor device (2), and the compressor apparatus (1) is provided with a regulating member (23) for regulating the amount of liquid injected into the compressor element (3).)

压缩机设备和用于递送压缩气体的方法

技术领域

本发明涉及用于供应压缩气体的装置。

背景技术

已知的压缩机设备设置有压缩机装置、用于压缩气体的出口管以及连接到出口管的干燥器,干燥器使用干燥剂来干燥来自压缩机装置的压缩气体,干燥器设置有干燥区段和再生区段。

干燥区段具有干燥剂以干燥被引导穿其而过的压缩气体,并且干燥区段设置有连接到压缩机装置出口管的入口以及也用作压缩机设备出口的出口,该出口用于将压缩且干燥后的气体供应到下游网络,压缩气体用户可以连接到该下游网络。

当待干燥的压缩气体流过干燥区段中的干燥剂时,压缩气体的水分通过吸附或吸收而被吸取到干燥剂中。

在再生区段中,众所周知,使已用于对压缩气体进行干燥并且被从待干燥气体提取的水分所饱和或部分饱和的干燥剂再生。

再生区段中的干燥剂通过经由再生区段的入口和出口被引导穿其而过的再生气体进行再生。

对于无液式压缩机装置,可以使用所谓的“压缩热”干燥器(HOC干燥器),其中,直接从压缩机装置出口管(例如,在压缩机装置出口处)分流出再生气体。

分流出的再生气体具有足够高的温度,以便能够从待再生的干燥剂吸取水分。

这种已知装置的缺点在于,再生气体具有高绝对湿度,并且在再生之后干燥剂仍包含一定量的水分,使得当在稍后阶段被用来对气体进行干燥时,其吸取水分的容量减小并且因此需要很快就再次再生。

另外,注液式压缩机装置本身不适合使用压缩热进行再生,因为压缩机装置出口处的温度一般在这里低得多从而压缩气体不能或不能充分干燥待再生的干燥剂。

注液式压缩机装置的另一个缺点在于,压缩机装置出口处的压缩气体包含会污染干燥剂的一定量液体。

一种避免污染干燥剂的解决方案是在压缩气体先被冷却并穿过液体分离器之后将来自压缩机装置的全部压缩气体流引导到干燥区段。

随后,可以在干燥区段出口处分流出再生气体,该再生气体借助于热交换器进行加热,例如通过使用压缩机装置出口处压缩气体的热量或通过使用注射液体的热量。

在这种方式中出现的问题是:为了压缩机装置的操作和液体的寿命,在压缩机装置出口处液体的温度必须保持尽可能低,优选地低于80℃;然而,为了能够使干燥剂适当地再生,再生气体的温度优选地高于100℃,甚至更优选地高于120℃。

发明内容

本发明的目的是对上述一个或多个缺点和其他缺点提供解决方案。

为此,本发明涉及一种压缩机设备,压缩机设备具有:注液式压缩机装置,压缩机装置具有至少一个注液式压缩机元件;出口管,其连接到压缩机元件的出口,液体分离器安装在出口管中,液体分离器包括用于压缩气体的入口和出口以及用于分离出的液体的出口;以及干燥器,干燥器连接到出口管并使用干燥剂来干燥来自压缩机装置的压缩气体;干燥器设置有干燥区段和再生区段,再生区段具有用于再生气体的入口和出口;再生管连接到再生区段的入口;在再生管中设置热交换器以用再生气体被引导穿过的初级区段加热再生气体,其特征在于,热交换器的次级区段安装在压缩机装置中,并且压缩机设备还设置有用于节制注射到压缩机元件中的液体量的节制构件。

这提供了以下优点:通过节制向压缩机元件的液体注射,可以节制液体和气体两者在压缩机元件出口处的温度。

通过例如注射更少的液体,温度将更高,从而可以有更多的热量用于加热再生气体。

通过将次级区段集成在出口管中或者允许其连接到用于分离出的液体的出口,气体和相应液体的热量可以用于加热再生气体。

另一个优点是:借助于热交换器将移除热量,从而不需要单独的液体冷却器或用于压缩气体的后冷却器来移除此热量,或者后冷却器的尺寸可以小得多。

这种压缩机设备的操作可与用于对压缩气体进行干燥的已知装置相比拟,将压缩气体引导穿过干燥区段。

干燥器可以通过不同方式来实施,例如可以由一个壳体组成,干燥区段和再生区段两者都位于该壳体中;或者可以由两个或更多个容器组成,至少一个容器形成干燥区段并且至少一个容器形成再生区段。

用于节制注射到压缩机元件中的液体量的节制构件或者换句话说用于节制液体注射的节制构件可以通过不同方式来实施,例如通过可调节阀或可调节喷嘴来实施。

在实践实施例中,压缩机设备设置有用于对节制构件进行控制的控制单元,控制单元将基于以下的一个或多个标准来节制注射液体量:

-出口处气体或液体的所需温度;

-再生区段的入口或出口处气体的所需温度;

-所需露点;

-环境的温度和/或湿度;

-干燥器入口处的温度、湿度和/或压力;

-干燥器的阶段;

-压缩机装置的运行时间和/或加载时间和/或卸载时间;

-驱动器的速度。

还可以的是控制单元将通过每隔规则时段(例如一小时)在固定时间(例如十分钟)内减少液体注射来节制注射液体量,使得温度在出口处暂时增加,因此能够适当地每隔规则时段使干燥剂再生。

如果干燥剂安装在包括各个不同容器的干燥器中,则可以在容器的再生步骤结束时减少液体注射,以增加最终再生的温度。

优选地,将基于对干燥剂进行干燥所需的再生气体的温度来节制液体注射。

本发明还涉及一种用于供应来自注液式压缩机装置的压缩气体的方法,压缩机装置具有至少一个注液式压缩机元件,压缩机元件具有压缩气体出口,压缩气体被引导穿过干燥区段中的干燥剂以对压缩气体进行干燥,干燥剂随后借助于被引导穿过再生区段的再生气体在再生区段中再生,其特征在于,方法包括以下步骤:在再生气体被引导穿过再生区段之前使用注液式压缩机装置出口处的热量来加热再生气体,并且方法还包括节制注射到压缩机元件中的液体量的步骤。

这种方法的优点是:考虑到通过节制注射液体量就可以控制压缩机装置出口处的温度,可以使再生气体达到足够高的温度,使得所有或几乎所有水分可以被吸附或吸收。以此方式,可确保有足够的热量可用,使得再生气体被充分加热。

优选地,基于以下的一个或多个标准来节制注射液体量:

-出口处气体或液体的所需温度;

-再生区段的入口或出口处气体的所需温度;

-所需露点;

-环境的温度和/或湿度;

-干燥器入口处的温度、湿度和/或压力;

-干燥器的阶段;

-压缩机装置的运行时间和/或加载时间和/或卸载时间;

-驱动器的速度。

还可通过每隔规则时段(例如一小时)在固定时间(例如十分钟)内减少液体注射来节制注射液体量,使得温度在出口处暂时增加,因此能够适当地每隔规则时段使干燥剂再生。

如果干燥剂安装在包括各个不同容器的干燥器中,则可以在容器的再生步骤结束时减少液体注射,以增加最终再生的温度。

在优选实施例中,使用根据本发明的装置来执行方法。

本发明还涉及一种根据权利要求22也可结合权利要求23或24所述的替代方法。这种替代方法提供与如上所述根据本发明的方法相同的优点。

本发明还涉及一种根据权利要求25至42中一项或多项所述的替代压缩机设备。这种替代压缩机设备也表现出与如上所述根据本发明的压缩机设备类似的优点。

附图说明

为了更好地示出本发明的特点,在下文参考附图通过非限制性举例来描述根据本发明的压缩机设备和根据本发明用于供应压缩气体的方法的一些优选变型,在附图中:

图1示意性地示出了根据本发明的压缩机设备;

图2示出了图1的替代实施例;

图3和图4示出了图2的变型;

图5示意性地示出了根据本发明的压缩机设备;

图6示出了图5的替代实施例,

图7和图8示出了图6的变型。

具体实施方式

在图1中示意性示出的根据本发明的压缩机设备1包括压缩机装置2,压缩机装置在本例中具有一个压缩机元件3,压缩机元件在本例中由驱动器4驱动。

驱动器4是例如电动机,但也可以是其他类型的驱动器,诸如热机、涡轮机叶轮等。

也不排除压缩机装置2包括多于一个压缩机元件3和/或多于一个驱动器4。

压缩机装置2包括出口管5,出口管连接到压缩机元件3的出口6。

后冷却器7安装在出口管5中以用于冷却压缩空气,然而这对于本发明并不是必要的。在后冷却器7的下游,液体分离器可选地安装在出口管5中。

根据本发明,压缩机装置2是注液压缩机装置2,其中,在压缩机元件3中注入液体,例如油。也可注入其他类型的液体,诸如水或聚合物。

在出口管5中,在后冷却器7的上游,安装有油分离器8,其具有压缩气体入口9a和出口9b以及用于分离出的油的出口10。

在后冷却器7的下游,过滤器11也安装在出口管5中。

压缩机装置1还包括所谓的再生区段13a,再生区段是干燥器12的一部分,除了再生区段13a以外干燥器还包括干燥区段13b。

在再生区段13a和干燥区段13b中都已经添加了干燥剂14。

在所示的示例中,干燥器12具有壳体15,干燥区段13b和再生区段13a位于壳体内。

包含干燥剂的滚筒16布置在壳体15中,滚筒16连接到驱动构件17,使得干燥剂14可以相继地移动通过干燥区段13b和再生区段13a。

干燥区段13b中的干燥剂14将用于干燥被引导穿其而过的压缩气体,为此,在本例中干燥区段13b设置有:入口18a,连接到压缩机装置2的出口管5;和出口18b,用作用于供应压缩且干燥后气体的出口。

在本例中,来自压缩机元件3的全部压缩气体流被引导到干燥区段13b的入口18a。

根据本发明,再生区段13a设置有入口19a和出口19b以及再生管20,再生管连接到入口以将再生气体引导穿过再生区段13a以便能够使位于再生区段13a中的潮湿干燥剂14再生。

热交换器21设置在该再生管20中,以用再生气体被引导穿过的初级区段22a加热再生气体,其中,该热交换器21的次级区段22b安装在压缩机装置2中。

在图1的示例中,用于分离出的液体的出口10连接到热交换器21的次级区段22b。

这意味着分离出的热油被引导到次级区段22b,使得该油可以加热流过初级区段22a的再生气体。

根据本发明,压缩机设备1还设置有用以节制注射到压缩机元件3中的液体量的节制构件23。

节制构件23可以用各种不同的方式来实施。在本例中通过可调节阀24来实施,该可调节阀可以控制油的供应。节制构件也可以是可调节喷嘴。

可调节阀24设置有控制单元25以对其进行控制。

从图1可知,油分离器8、热交换器21的次级区段22b、和节制构件23形成注射回路26。也不排除在该注射回路26中例如在热交换器21的下游安装油冷却器。

在所示的示例中,再生管20经由分流管27连接到干燥区段13b的出口18b,以用于在干燥区段13b的出口18b处分流出再生气体。换句话说,一部分干燥后的压缩气体被用作再生气体。

再生区段13a的出口19b经由返回管28在干燥区段13b的入口18a附近的点P处连接到压缩机装置2的出口管5。

冷却器29安装在返回管28中以用于冷却再生后的再生气体,并且还安装有液体分离器29a以便能够去除可能冷凝的液体。

出口管5经由文丘里喷射器30也连接到返回管28。

代替文丘里喷射器,所谓的鼓风机或增压器也可以用于把使用后的再生气体与待干燥的气体重新组合。

压缩机设备1的操作非常简单,如下所述。

压缩机元件3将以已知的方式压缩气体,例如空气。

在操作期间,将在压缩机元件3中注射油,以对其进行润滑、冷却和密封。

压缩机元件3的出口6处的气体和油的温度将取决于所注射的油量等因素。

利用控制单元25,将基于使干燥剂14干燥所需的再生气体温度来节制通过可调节阀24注射的油量。

出口6处的油最低温度将对应于再生气体的此所需温度,例如至少100℃。

因此,控制单元25确保刚好注射足够的液体使得出口6处的油达到100℃的温度。

压缩气体将经由出口管5穿过油分离器8,以用于将注射的油与压缩气体分离。

气体随后穿过后冷却器7,在后冷却器中压缩气体将冷却至约30℃,在后冷却器之后可选地穿过液体分离器以便能够分离冷凝的液体,最后还穿过过滤器11以便过滤掉任何最后的杂质。

出口管5将所有冷却且净化后的压缩气体引导到干燥器的干燥区段13b的入口18a。

随着气体穿过干燥区段13b,干燥剂14将从气体吸取水分。换句话说,干燥剂14将变得潮湿。

当现在是干燥的气体离开干燥区段13b时,该气体将被输送到例如用户网络(图中未示出)。

这种干燥气体的一部分将经由分流管27被引导到再生管20。

该所谓的再生气体将经过热交换器21的初级区段22a,以加热再生气体。

借助热交换器21,将使用热油来加热再生气体。

再生气体将从大约30℃加热至大约100℃,这足够用于再生。

同时,油将从100℃冷却至大约35℃,并且经由可调节阀24重新注入压缩机元件3中。

经由再生管20,再生气体被引导到再生区段13a的入口19a,在此,该再生气体将流过再生区段13a中的潮湿干燥剂14。

再生气体将使干燥剂14再生,这意味着从潮湿干燥剂14提取的水分或干燥剂14本身将被干燥。

随后,借助于滚筒16的驱动构件17使干燥后的干燥剂14移动到干燥区段13b,与此同时潮湿的干燥剂14终止在再生区段13a中。

在穿过再生区段13a之后还包含水分且温度为大约70℃的再生气体将经由返回管28引导到干燥区段13b的入口18a,并且因此被干燥。该再生气体经过冷却器29并冷却至大约30℃,并且经过液体分离器29a,然后经由文丘里喷射器30而与来自压缩机装置2的压缩气体重新组合。

尽管在上述示例中对节制构件进行节制以便获得再生气体的所需温度,但也不排除在一个或多个其他参数的基础上进行节制。

还可以基于环境参数或气体露点来节制注射液体量。

为了节制液体注射,还可以考虑压缩机装置2或干燥器12的参数。

图2示出了根据图1的变型,在本例中干燥器12是以不同方式来实施的。

代替旋转或回转滚筒16,干燥器12现在包括填充有干燥剂14的多个容器31。

在所示的示例中有两个容器31,但也可以是三个、四个或更多个容器31,至少一个容器31形成干燥区段13b并且至少一个容器形成再生区段13a。

除了容器31以外,干燥器12还包括阀系统32,该阀系统将出口管5、再生管20并且在本例中还有返回管28和分流管27的至少一部分连接到容器31。

阀系统32包括两个单独的阀组33a、33b。

阀系统32是由不同的管和阀构成的系统,该系统可以被节制成使得至少一个容器31始终被再生,而其他容器31对压缩气体进行干燥,通过对阀系统32进行节制来使容器31轮流地相继再生。

冷却器29、文丘里喷射器30、返回管28以及分流管27的一部分集成在阀系统32中,但这对于本发明不是必要的。

图2中的压缩机设备1还设置有两个注射回路26a、26b,其中,第一注射回路26a从用于液体分离器8的分离出液体的出口10延伸到压缩机元件3,并且第二注射回路26b从用于液体分离器8的分离出液体的出口10延伸到压缩机装置2的轴承。

在本例中,热交换器21的次级区段22b安装在第一注射回路26a中。

油冷却器34安装在第二注射回路26b中。

在本例中,可调节阀24安装在两个注射回路26a、26b中。然而,这对于本发明不是必要的。

以此方式,分离出的油将被分流,其中,一部分经由热交换器21注射到压缩机单元3中,并且另一部分经由油冷却器34输送到轴承。

通过可调节阀24,可以节制送至压缩机元件3和送至轴承两者的油量。

至于其他方面,操作类似于上述图1中的压缩机设备1的操作。

显然,在图1中且在下面描述的所有实施例中,也可以应用两个注射回路26a、26b。

图3示出了图2的变型,在本例中,再生气体不是从干燥后的压缩气体分流,而是来自外部源35。

再生气体也不再经由返回管28输送到干燥区段14b的入口18a,而是在对干燥剂再生之后将被移除或排出,例如借助于排出阀36来移除或排出。

也是仅有一个注射回路26,如图1所示。

在该实施例中没有液体分离器29a。

图4示出了另一个实施例,在本例中,再生气体也是在干燥区段13b的出口18b处分流出,如图2所示;但再生气体在再生之后排出,例如借助于排出阀36排出,如图3所示。在本例中也仅有一个注射回路26,如图1所示。

在图4中也没有液体分离器29a。

至于其他方面,图3和图4的实施例与图2相同。

图5示出了图1的变型,在本例中,在液体分离器8的下游,热交换器21的初级区段22a安装在出口管5中。

用于油分离器8的分离出油的出口10与油冷却器34连接,该油冷却器则与可调节阀24连接。

再生气体将经由热交换器21利用压缩气体的热量进行加热。

分离出的油将用油冷却器34进行冷却。

至于其他方面,操作类似于图1。

图6示出了图1的变型,在本例中干燥器12的实施方式如图2至图4那样。

代替旋转或回转滚筒16,干燥器12现在包括填充有干燥剂14的多个容器31。

在所示的示例中有两个容器31,但也可以是三个、四个或更多个容器31,至少一个容器31形成干燥区段13b并且至少一个容器31形成再生区段13a。

除了容器31以外,干燥器12还包括阀系统32,该阀系统将出口管5、再生管20、返回管28和分流管27连接到容器31。

阀系统32包括两个单独的阀组33a、33b。

如图2所示那样,阀系统32是由不同的管和阀构成的系统,该系统可以被调节,使得至少一个容器31始终被再生,而其他容器31对压缩气体进行干燥,在本例中通过对阀系统32进行节制来使容器31轮流地相继再生。

冷却器29、文丘里喷射器30、返回管28以及分流管27的一部分集成在阀系统32中,然而这对于本发明不是必要的。

在本例中没有液体分离器29a。

至于其他方面,操作类似于上述图5中的压缩机设备1的操作。

图7示出了图6的变型,在本例中,再生气体不是从干燥后的压缩气体分流出,而是如图3所示那样来自外部源35。

再生气体也不再是经由返回管28输送到干燥区段13b的入口18a,而是在使干燥剂14再生之后将被移除或排出,例如借助于排出阀36移除或排出。

在本例中没有液体分离器29a。

图8示出了另一个实施例,在本例中,再生气体还是在干燥区段13b的出口18b处分流出,如图6所示;但再生气体在再生之后排出,例如借助于排出阀36排出,如图7所示。这与如图4所示的情形对应。

在本例中也没有液体分离器29a。

至于其他方面,图7和图8的实施例与图6相同。

应明白的是,对于本发明,图2至图4和图6至图8中的阀系统32的具体实施方式不受限制,可以通过许多不同的方式来实现。

但是,本发明决不限于作为示例描述并在附图中示出的实施例,在不脱离本发明范围的情况下可以按照各种不同的变型来实现根据本发明用于供应压缩气体的压缩机设备和方法。

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