DE2437195C3 - Vorrichtung zum Trocknen eines komprimierten Gases - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen eines komprimierten Gases mit einem ersten Durchlaß zum Einlassen des komprimierten Gases, einem ersten Wärmeaustauscher mit einem Gehäuse, einem ersten rohrförmigen Gebilde und einem zweiten rohrförmigen Gebilde zur Kühlung des komprimierten Gases, wobei das ei ite rohrförmige Gebilde innerhalb des Gehäuses so angeordnet ist, daß ein erster Gasweg zwischen der Wand des Gehäuses und dem ersten rohrförmigen Gebilde entsteht und das zweite rohrförmige Gebilde innerhalb des ersten rohrförmigen Gebildes so angeordnet ist, daß ein zweiter Gasweg zwischen dem ersten und dem zweiten rohrförmigen Gebilde entsteht und das Gehäuse eine Kammer zur Aufnahme der aus dem abgekühlten Gas abgeschiedenen Feuchtigkeit bildet und der erste Gasweg mit dem ersten Durchlaß verbunden ist, mit einem zv.eiten Wärmeaustauscher zum Erwärmen des aus der Kammer des ersten Wärmetiustau: chers kommenden Gases, einem zweiten Durchlaß zum Ablassen des im zweiten Wärmeaustauscher erwärmten Gases, einem Rohr mit einem zylindrischen Innenraum, zur Umwandlung des aus der Kammer des ersten Wärmeaustauschers gelieferten Gases durch spiralförmige Durchströmung des zylindrischen Innenraums in ein Gas von hoher Temperatur und ein Gas von niedriger Temperatur, und mit einer Verbindung zum Einführen des Gases von niedriger Temperatur als Kühlmittel in den zweiten Gasweg.

Anwendungszweck der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernung von Feuchtigkeit aus einem komprimierten Gas durch Kühlung ist die Herstellung eines getrockneten, komprimierten Gases zur Verwendung auf verschiedenen Gebieten, einschließlich dem der Beschichtung, in der chemischen, mechanischen. Lebensmittel- und Textilindustrie sowie auch bei verschiedenen Versuchen.

Bekanntlicherweise entsteht hei spiralförmiger Strömung eines Gases ein Gas von hoher Temperatur an der Außenseite der spiralförmigen Strömung, während in der Mitte der Strömung ein Gas von niedriger Temperatur entsteht. Vorrichtungen, bei denen ein Teil des zu trocknenden komprimierten Gases nach dem angegebenen Prinzip in ein Gas bei hoher Temperatur und in ein Gas bei niedriger Temperatur umgewandelt wird, so daß das komprimierte Gas durch Abkühlung durch das Gas bei niedriger Temperatur getrocknet und

danach durch das Gas bei hoher Temperatur auf die Lufttemperatur oder eine in ihrer Nähe liegende Temperatur erwärmt wird, sind bekannt

Diese Vorrichtungen erfordern jedoch nicht nur zwei Wärmeaustauscher und zwei Behälterräume, d. h. den einen für Wasser und den anderen für den spiralförmigen Gasstrom, sondern auch einen komplexen Aufbau zur Verbindung der Wärmeaustauscher und der Behälterräume. Entsprechenderweise wird im allgemeinen eine Anordnung verwendet, bei der beide Wärmeaustauscher voneinander getrennt sind, wodurch es nicht möglich ist eine kompakte Vorrichtung zu erstelleil. Ferner, da als Bestandteil des Wärmeaustauschers zum Erwärmen des komprimierten Gases ein zylinderförmiges Teil für cien spiralförmigen Gasstrom verwendet wird, kann die Anordnung der Verbindungsleitungen der getrennten Wärmeaustauscher nur dadurch vereinfacht werden, indem ein Wärmeaustauscher oberhalb des anderen angeordnet wird, mit dem Ergebnis, daß der Einlaß zur Einführung des komprimierten Gases in die Vorrichtung und der Auslaß zum Ablassen des komprimierten Gases aus der Vorrichtung mit ihren Achsen nicht auf einer gemeinsamr-.i Achse liegend, z. B. im Abstand parallel zueinander verlaufend, angeordnet sind. Folglich ist es umständlich, die herkömmlichen Vorrichtungen in ein aus festliegenden, starren Rohren bestehendes Leitungssystem einzusetzen.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, eine Vorrichtung der beschriebenen Art vorzusehen, welche im Aufbau zweckmäßig und insgesamt kompakt ist und bei der der Einlaß zur Einführung des komprimierten Gases und der Auslaß zum Ablassen des Gases miteinander koaxial angeordnet sind, damit die Vorrichtung in bequemer Weise in ein Rohrleitungssystem eingefügt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das Rohr im zweiten rohrförmigen Gebilde derart angeordnet ist, daß ein dritter Gasweg, der mit dem zweiten Durchlaß in Verbindung steht, zwischen dem -40 Rohr und de 1 zweiten rohrförmigen Gebilde entsteht, daß der zweite Wärmeaustauscher durch den das zu erwärmende Gas führenden dritten Gasweg dem Rohr und dem das Gas hoher Temperatur enthaltenden zylindrischen Innenraum gebildet wird, und daß die « Einlaßöffnung des ersten Durchlasses mit der Ablaßöffnung des zweiten Durchlasses koaxial /erläuft.

Zwecks Beschreibung weiterer Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Ein mit der Erfindung erzielbarer Vorteil ist es, daß eine einfache Trockenvoi.ichtung vorgesehen werden kann, die aus Teilen besteht, die leicht herzustellen und zusammenzusetzen sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu erstellen, die kompakt ist, aber dennoch >> ein großes Trockenvermögen aufweist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, eine Vorrichtung vi» zusehen, welche die visuelle Beobachtung des Trockenvorgangs gestattet.

Die erfindungsgemäße Apparatur zum Trocknen w. eines komprimierten Gases besteht aus einem Zylinder, der durch das komprimierte Gas spiralförmig durchströmt wird, wodurch das Gas in ein Gas von hoher Temperatur und ein Gas von niedriger Tempera'ur umgewandelt wird, einem ersten Wärmeaustauscher zur im Abkühlung des komprimierten Gases mit dem Gas von niedriger Temperatur und einem zweiten Wärmeaustauscher zum Erwärmen des komprimierten Gases, welches im ersten Wärmeaustauscher abgekühlt wird.

Erfindungsgemäß ist der zweite Wärmeaustauscher im Innenraum des ersten Wärmeaustauschers angeordnet, und zwar innerhalb des Raumes, welcher nach dem Stand der Technik nicht ausgenutzt ν ird oder welcher lediglich als eine Durchführung für das zugeführte komprimierte Gas dient Hierdurch läßt sich die Vorrichtung im Vergleich mit einer konventionellen Vorrichtung dieser Art äußerst kompakt gestalten.

Da ferner der Einlaß des ersten Durchlasses koaxial mit dem Ablaß des zweiten Durchlasses verläuft, läßt sich die Vorrichtung in eine gerade Leitung einbauen. Die Vorrichtung läßt sich sogar sehr leicht in ein festes, aus starren Rohren bestehendes Leitungssystem einfügen.

Die Anordnung der Fließwege des ersten Wärmeaustauschers und des darin befindlichen zweiten Wärmeaustauschers läßt sich vereinfachen, indem das durch den ersten Wärmeaustauscher geleitete Gas in Gegenrichtung zum Gasfluß durch den zweiten Wärmeaustauscher strömL Dadurch wird es möglich den Einlaß und den Auslaß miteinander koaxial anzuordnen, ohne daß Schwierigkeiten entstehen.

Anhand der beiliegenden Figuren wird an bevorzugten Ausführungsbeispielen die Erfindung noch räher erläutert- Es zeigt

F i g. 1 einen senkrechten, entlang der Achse der Vorrichtung verlaufenden Querschnitt und

Fig.2 einen senkrechten, entlang der Linie H-II der F i g. 1 verlaufenden Querschnitt.

Ein zylindrisches Gehäuse 1 ist durch Kaitgießen aus durchsichtigem oder halbdurchsichtigem Nylonmaterial von hoher Resistenz gegenüber Druck und Säure hergestellt Das obere Ende des Oberteils 3 des Gehäuses 1 ist offen und entlang der Kante mit einem Flansch 5 versehen, welcher in Richtung radial zur Achse 4 des Gehäuses 1 nach außen verläuft Der Unterteil 2 des Gehäuses 1 ist halbkugelförmig um eine als Wasserbehälter dienende Kammer 9 zu bilden. Das Unterteil 2 des Gehäuses 1 ist mit einer um die Achse 4 zentrierten kreisförmigen Durchbohrung 6 versehen. In der kreisförmigen Durchbohrung 6 befindet sich ein Ventil 7. so daß durch Drehen des Hebels 8 das in der Kammer 9 befindliche Wasser durch eine Auslaßöffnung 10 aus der Vorrichtung abgelassen werden kann.

Ein erstes rohrförmiges Gebilde 11 is' innerhalb des Gehäuses 1 so angeordnet, daß ein erster Gasweg 19 zwischen der Wand des Gehäuses 1 und dem ersten rohrförmigen Gebilde entsteht.

Ein zweites rohrförmiges Gebilde 12 ist innerhalb des ersten rohrförmigen Gebildes 11 so angeordnet, daß ein zweiter Gasweg 44 zwischen dem ersten rohrförmigen Gebilde 11 und dem zweiten rohrförmigen Gebilde 12 entsteht.

Ein Rohr 13 ist im zweiten rohrförmigen Gebilde 12 derart angeordnet, daß ein dritter Gasweg 30 zwischen dem zweiten rohrförmigen Gebilde 12 und dein Rohr 13 entsteht.

Das Gehäuse 1, die ersten und zweiten rohrförmigen Gebilde 11, 12 un^J das Rohr 13 sind zylindrisch und miteinander koaxial.

Entlang der Kante des oberen Teils des ersten rohrförmigen Gebildes 11 verläuft ein Flansch 14, welcher in Richtung radial zur Achse 4 nach außen verläuft und vom Flansch 5 des Gehäuses 1 getragen wird, Der Flansch 14 wird durch einen Halter 16 an den Flansch 5 befestigt, wobei eine ringförmige Dichtung 15 zwischen den Flanschen liegt.

Das erste rohrförmige Gebilde 11 besteht aus einem Metall von großer Wärmeleitfähigkeit und ist mit einer äußeren spiralförmigen Führung 18 auf der Oberfläche seiner Außenseite und einer inneren spiralförmigen Führung 17 auf der Oberfläche seiner Innenseite versehen.

Die äußere spiralförmige Führung 18 steht entlang ihrer gesamten Länge mit der Innenwand des Gehäuses

I in Berührung, während die innere spiralförmige Führung 17 entlang ihrer gesamten Länge mit der Außenwand des zweiten rohrförmigen Gebildes 12 in Berührung steht.

Am unteren Ende des ersten rohrförmigen Gebildes il befindet sich ein Flansch 24, der nach innen in Richtung des Rohres !3 hineinragt und mit einer um die Achse 4 zentrierten Durchbohrung 32 sowie mit kanälen 43 versehen ist.

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Ende des Flansches 24 mit einer dazwischenliegenden ringförmigen Dichtung 28 gasdicht verbunden und in gleicher Weise in das untere Ende des ersten rohrförmigen Gebildes 11 mit einer dazwischenliegenden ringförmigen Dichtung 27 gasdicht eingesetzt. Das Kanäle enthaltende Bauteil 25 ist mit Stiften 26 an das erste rohrförmige Gebilde 11 befestigt. Ein das Bauteil 25 abdeckendes und daran befestigtes Filter 29 dient als Trennwand zwischen der Wasser enthaltende" Kammer 9 und dem Bauteil 25. Das Filter 29 besteht aus einem Material von hoher Gasdurchlässigkeit, aber geringer Wasserdurchlässigkeit.

Innerhalb des Bauteils 25 sind Kanäle 33, durch die die Kammer 9 mit dem dritten Gasweg 30 in Verbindung steht, ein Kanal 34, der die Kammer 9 mit dem zylindrischen Innenraum 36 des Rohres 13 verbindet. Einblaskanäle 35 und Kanäle 41, 42. durch die der zylindrische Innenraum 36 mit dem zweiten Gasweg 44 in Verbindung steht, ausgebildet

Das zweite rohrförmige Gebilde 12, welches aus einem wärmeisolierenden Material besteht, ist an seinem oberen Teil an ein Bauteil 20 befestigt, welches sich vom Flansch 14 des ersten rohrförmigen Gebildes

I1 her nach oben ausdehnt Das untere Teil des zweiten rohrförmigen Gebildes 12 ist am Flansch 24 des ersten rohrförmigen Gebildes 11 befestigt Ringförmige Dichtungen 47 befinden sich zwischen dem oberen Teil und dem Bauteil 20 sowie zwischen dem unteren Teil und dem Flansch 24.

Das Rohr 13 besteht aus einem wärmeleitenden Material und ist an seinem oberen Teil mit dem oberen Teil des zweiten rohrförmigen Gebildes 12 befestigt. Das untere Teil des Rohres 13 ist am Bauteil 25 befestigt

Das sich vom Flansch 14 her nach oben ausdehnende Bauteil 20 ist mit einem'ersten Durchlaß 22 und einem zweiten Durchlaß 23 versehen, welche beide miteinander koaxial um eine Achse 21 verlaufen, die im rechten Winkel zur Achse 4 des Gehäuses 1 steht

Der erste Durchlaß 22 ist mit dem oberen Teil des ersten Gaswegs 19 durch einen Kanal 46 verbunden, während der zweite Durchlaß 23 mit dem oberen Teil des dritten Gasweges 30 durch einen Kanal 31 in Verbindung steht

Das obere Ende des zweiten Gasweges 44 ist mit dem dritten Durchlaß 38 verbunden, welcher mit einem ersten Schalldämpfer 45 versehen ist Am oberen Ende des Rohres 13 ist ein Behälter 37 mit einem aus einer Mehrzahl von kleinen Durchbohrungen bestehenden vierten Durchlaß 39 befestigt Ein im Behälter 37 untergebrachter zweiter Schalldämpfer 40 ist über den vierten Durchlaß 39 mit dem zylindrischen Innenraum 36 des Rohfes 13 verbunden.

Die Ziffer 48 auf den Zeichnungen bezeichnet einen Bügel zur Befestigung der Vorrichtungi z, B, an einer Wand.

Im folgenden soll die Funktion der beschriebenen Apparatur erläutert werden.

Ein aus einem (nicht dargestellten) Kompressor zum ersten Durchlaß 22 geliefertes komprimiertes Gas fließt

ίο in der angegebenen Reihenfolge durch den ersteh Gasweg 19, die Wasser aufnehmende Kammer 9. das Filter 29, die Kanäle 33, die Durchbohrung 32, den dritten Gasweg 30 und den Kanal 31 in den zweiten Durchlaß 23, aus dem das getrocknete Gas an eine Sprühpistole oder an eine ähnliche, ein getrocknetes Gas benötigende Vorrichtung geliefert wird. Ein Teil des durch das Filter 29 fließenden komprimierten G?«.e-. strebt durch dis Einblssksnälc "V> unr» wird in spiralförmiger Strömung in den Kanal 34 eingeleitet.

Das Gas bewegt sich aus dem Kanal 34 in spiralförmiger Strömung nach oben in den zylindrischen Innenraum 36. Die spiralförmige Strömung erzeugt ein Gas von niedriger Temperatur innerhalb des spiralförmigen Strums und ein Gas von hoher Temperatur auf der Außenseite des spiralförmigen Stroms.

Das innerhalb des zylindrischen Innenraums 36 erzeugt Gas von niedriger Temperatur fließt in der Mitte der spiralförmigen Strömung nach unten und wird durch die im Bauteil 25 gebildeten Kanäle 41 und 42 und dann durch die Kanäle 43 des Flansches 24 in den spiralförmigen zweiten Gasweg <?4 geleitet Es findet ein Wärmeaustausch zwischen dem im zweiten Gasweg 44 befindlichen Gas bei niedriger Temperatur und dem in der ersten Gasleitung 19 befindlichen komprimierten Gas, durch das erste rohrförmige Gebilde hindurch statt, wodurch das komprimierte Gas abgekühlt und getrocknet wird. Der Hauptteil des getrockneten Gases wird zum zweiten Durchlaß 23 geführt und ein geringer Anteil wird, wie beschrieben, in den Innenraum 36 geleitet, während die aus dem Gas entfernte Flüssigkeit in der Wasser aufnehmenden Kammer 9 zurückbehalten wird.

Nach stattgefundenem Wärmeaustausch verläßt das Gas von niedriger Temperatur die Vorrichtung durch den dritten Durchlaß 38 und den ersten Schalldämpfer 45. Das im Innenraum 36 erzeugte Gas von hoher Temperatur steigt an der Innenwand des Rohres 13 hoch, während durch das Rohr 13 hindurch ein Wärmeaustausch mit dem getrockneten, abgekühlten.

w durch den dritten Gasweg 30 hindurchfließendt Gas stattfindet Dadurch wird das getrocknete, abgekühlte Gas auf ungefähr Lufttemperatur erwärmt und danach abgegeben. Nach dem Stattfinden des Wärmeaustausches läuft das Gas von hoher Temperatur durch den

Ί5 vierten Durchlaß 39 und den im Behälter 37 befindlichen zweiten Schalldämpfer 40 hindurch und fließt aus der Vorrichtung heraus.

Der erste Wärmeaustauscher besteht aus dem Gehäuse 1, dem ersten rohrförmigen Gebilde 11 und

w» dem zweiten rohrförmigen Gebilde IZ Der zweite Wärmeaustauscher besteht aus dem dritten Gasweg 30, dem Rohr 13 und dem zylindrischen Innenraum 36. Der erste Wärmeaustauscher zum Abkühlen des komprimierten Gases mit einem Gas von niedriger Tempera-

"> tür, durch das erste rohrförmige Gebilde 11 hindurch, und der zweite Wärmeaustauscher zum Erwärmen des abgekühlten, getrockneten, komprimierten Gases mit einem Gas von hoher Temperatur können abgeändert

werden, Um verschiedene Ausbildungen der Durchfiußwege zu ergeben.

Das Gehäuse 1 ist Vorzugsweise aus einem durchsichtigen ober halbdurchsichtigen Nylonmaterial geformt, kann aber in alternativer \Veise aus einem metallischen Material oder aus einem anderen Kunstharzmaterial hergestellt sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Trocknen eines komprimierten Gases, mit einem Durchlaß zum Einlassen des komprimierten Gases, einem ersten Wärmeaustauscher mit einem Gehäuse, einem ersten rohrförmigen Gebilde und einem zweiten rohrförmigen Gebilde zur Kühlung des komprimierten Gases, wobei das erste rohrförmige Gebilde innerhalb des Gehäuses so angeordnet ist, daß ein erster Gasweg zwischen der Wand des Gehäuses und dem ersten rohrförmigen Gebilde entsteht und das zweite rohrförmige Gebilde innerhalb des ersten rohrförmigen Gebildes so angeordnet ist, daß ein zweiter Gasweg zwischen dem ersten und dem zweiten rohrförmigen Gebilde entsteht und das Gehäuse eine Kammer zur Aufnahme der aus dem abgekühlten Gas abgeschiedenen Feuchtigkeit bildet und der erste Gasweg mit dem ersten Durchlaß verbunden ist, mit einem zweiten Wärmeaustauscher zum Erwärmen des aus der Kammer des ersten Wärmeaustauschers kommenden Gases, einem zweiten Durchlaß zum Ablassen des im zweiten Wärmeaustauscher erwärmten Gases, einem Rohr mit einem zylindrischen Innenraum, zur Umwandlung des aus der Kammer des ersten Wärmeaustauschers gelieferten Gases durch spiralförmige Durchströmung des zylindrischen Innenraumes in ein Gas von hoher Temperatur und ein Gas von niedriger Temperatur, und mit einer Verbindung zum Einführen des Gases von niedriger Temperatur als Kühimit'is! i⁽* den zv/clten Gasw?**. dadurch gekennzeichnet, daß da= Rohr(i3) im zweiten rohrförmigen Gebilde (12) derart angeordnet ist, daß ein dritter Gasweg (30), der mit dem zweiten Durchlaß (23) in Verbindung sieht, zwischen dem Rohr (13) und dem zweiten rohrförmigen Gebilde (1.2) entsteht, daß der zweite Wärmeaustauscher durch den das zu erwärmende Gas führenden dritten Gasweg (30), dem Rohr (13) und dem das Gas hoher Temperatur enthaltenden zylindrischen Innenraum (36) gebildet wird und daß die Einlaßöffnung des ersten Durchlasses (22) mit der Ablaßöffnung de* zweiten Durchlasses (23) koaxial verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1), das erste und das zweite rohrförmige Gebilde (11, 12) und das Rohr (13) zylindrisch und miteinander koaxial sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere spiralförmige Führung (118) auf der Außenseite des ersien rohrförmigen Gebildes (11) angeordnet ist und eine innere spiralförmige Führung (17) auf der Innenseite des ersten rohrförmigen Gebildes (11) angeordnet ist, daß die äußere spiralförmige Führung (18) entlang ihrer gesamten Länge mit der Innenwand des Gehäuses (1) in Berührung steht und daß die innere spiralförmige Führung (17) entlang ihrer gesamten Lange mit der Außenwand des zweiten rohrförmigeiGebildes(12)in Berührung steht. m>

4* Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die aus der Kammer (9);in das Rohr (13) und den dritten Gasw'eg (30) gelieferten Gase ein für Feuchtigkeit üridürehlässiges Filtür (29) vorgesehen ist. f>*>

5. Vorrichälung nach einem der Ansprüche 1 biü 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gasweg (44) mit einum dritten Durchlaß (38) zum Ablassen des Gases von niedriger Temperatur in Verbindung steht, wobei der dritte Durchlaß (38) mit einem ersten Schalldämpfer (45) versehen ist, und daß das Rohr (13) mit einem vierten Durchlaß (39) zum Ablassen des Gases von hoher Temperatur in Verbindung steht, wobei der vierte Durchlaß (39) mit einem zweiten Schalldämpfer (40) versehen isL

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmeaustauscher mit einem Ventil (7) zum Ablassen der Feuchtigkeit aus der Kammer (9) versehen ist

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus durchsichtigem Nylon besteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (13) eine senkrecht stehende Achse hat