DE3028548C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Kompressoranlage, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 28 05 015 bekannt ist, wird das aus dem Druck­ luftstrom abgeschiedene Öl in einem von Luft durchströmten Ölkühler abgekühlt, bevor es wieder in den Verdichtungsraum des Kompressors eingespritzt wird. Die am Ölkühler erzeugte Warmluft kann für Heizzwecke verwendet werden, jedoch ist der Transport der Warmluft in die zu beheizenden Räume um­ ständlich und mit Verlusten verbunden. Hinzu kommt, daß während der warmen Jahreszeit keine Heizung benötigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausnutzung der von einem Kompressor der eingangs angegebenen Art erzeugten Wärme zu verbessern und diese unabhängig von der Jahreszeit verwertbar zu machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß anstelle der vom Ölkühler erzeugten Warmluft das warme Öl einen gesonderten Wärmeaustauscher geleitet und zum Erwärmen von Wasser verwendet wird, ergibt sich einerseits eine bessere Ausnutzung der insgesamt vom Kompressor erzeugten Wärme und andererseits kann Warmwasser unabhängig von der Jahreszeit für die verschiedensten Zwecke verwendet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei­ spielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Verdichteranlage und einen daran angeschlossenen Wärmeaustauscher und

Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform eines Wärmeaustauschers.

In Fig. 1 ist bei 1 schematisch das Gehäuse einer Verdichter­ anlage angedeutet, in dem ein Schraubenverdichter 2 mit An­ triebsmotor 3 und dazwischen angeordnetem Lüfterrad 4 ange­ ordnet sind. An den Verdichter 2 ist ein Luftfilter 5 sowie ein Ölabscheider 6 angeschlossen, in dem das Öl aus der Druckluft abgeschieden wird, das zur Kühlung und Schmierung in den Verdichtungsraum eingespritzt wurde. Die Druckluft wird über einen Luftnachkühler 7 abgeführt. Das sich im Unterteil des Ölabscheiders 6 sammelnde Öl wird über eine Leitung 8 zu einem ein Thermostatventil 9 enthaltenden Durchflußregler geführt, der bei noch relativ kaltem Öl dieses über die Leitung 10 unmittel­ bar in den Verdichter zurückleitet.

Von dem Durchflußregler führt eine Leitung 11 zu einem in einem geschlossenen Gehäuse 12 angeordneten Wärmeaustauscher 13. Das im Durchflußregler angeordnete Thermostatventil 9 leitet das vom Ölabscheider 6 kommende Öl zum Wärmeaustauscher 13, sobald die Temperatur des Öls so weit angestiegen ist, daß sie für die Einspritzung in den Verdichtungsraum gekühlt werden muß.

Die vom Wärmeaustauscher 13 zum Durchflußregelventil führende Rücklaufleitung 14 ist bei dem dargestellten Ausführungs­ beispiel an ein weiteres Thermostatventil 15 angeschlossen, das bei ausreichender Kühlung des Öls im Wärmeaustauscher 13 die Rücklaufleitung 14 mit der Leitung 10 verbindet, so daß das gekühlte Öl dem Verdichter 2 wieder zugeführt wird.

An das Thermostatventil 15 ist ein Ölkühler 16 in der Weise angeschlossen, daß das warme, vom Ölabscheider 6 kommende Öl durch den Ölkühler 16 geleitet wird, wenn das im Durch­ flußregler enthaltene Thermostatventil 9 die Verbindung zum Wärmeaustauscher 13 absperrt, falls im Wärmeaustauscher 13 keine Kühlung des Öls mehr erfolgt. Bei geöffnetem Thermostat­ ventil 15 ist zwar auch der Ölkühler 16 über die Leitungs­ schleife 17 an den Kreislauf des Öls durch den Wärmeaustauscher 13 angeschlossen, jedoch strömt das Öl nur bei abgetrenntem Wärmeaustauscherkreislauf durch den Ölkühler 16, der bei offenem Wärmeaustauscherkreislauf einen größeren Strömungswiderstand bietet als der Durchflußregler.

Im Wärmeaustauscher 13 ist räumlich getrennt von der ölführenden Leitung 18 eine wasserführende Leitung 19 vorgesehen. Zur Wärme­ übertragung zwischen den räumlich getrennten Leitungen 18 und 19 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel schematisch ein Lamellenpaket 20 angedeutet. Durch die räumliche Trennung der öl­ führenden Leitung 18 und der wasserführenden Leitung 19 im Wärmeaustauscher 13 wird gewährleistet, daß bei einer Leckage einer Leitung das Wasser nicht durch Öl verschmutzt wird. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs sind die Leitungen 18 und 19 in Schlangenlinien durch das Lamellenpaket 20 geführt.

Zur Erzielung eines guten Wärmeübergangs zwischen den Lei­ tungen 18 und 19 haben die Lamellen des Lamellenpakets 20 nur einen sehr geringen Abstand voneinander, bspw. 0,5-2 mm. Damit im Falle einer Leckage diese sofort festgestellt werden kann, wird das Lamellen­ paket 20 zweckmäßigerweise senkrecht angeordnet, so daß die aus­ tretende Flüssigkeit sofort nach unten ablaufen kann.

Nach einer anderen Ausgestaltung können die räumlich getrennten Leitungen 18 und 19 in einem gegossenen Block aus einem ge­ eigneten wärmeübertragenden Material ausgebildet sein. Hierfür kann ein gegossener Metallblock oder auch ein geeignetes Kunststoffmaterial vorgesehen werden.

Zur Verminderung der Wärmeabgabe des Lamellenpakets 20 oder eines entsprechenden Gußblockes an die Umgebung wird der Wärmeaustauscher 13 von dem Gehäuse 12 dicht umgeben. Gegebenen­ falls kann dieses Gehäuse 12 auch mit einer Wärmeisolierung versehen sein. Es ist auch möglich, auf dem Außenumfang des Lamellenpakets 20 eine Wärmeisolierung vorzusehen.

Die wasserführende Leitung 19 kann an einen geeigneten Warm­ wasserspeicher oder einen anderen Verbraucher, beispielsweise eine Heizung, angeschlossen werden. In dem Gehäuse 12 des Wärmeaustauschers 13 ist eine Pumpe 21 für den Wasserkreislauf und eine nicht dargestellte elektrische Steuerungseinheit für die Pumpe angeordnet. Dieser in dem Gehäuse 12 angeordnete Wärmeaustauscher 13 kann als fertige, abgeschlossene Einheit bei geringem Platzbedarf ohne große Investitionskosten aufge­ stellt und in einfacher Weise an eine vorhandene Verdichter­ anlage angeschlossen werden.

Bei einer Verdichtertemperatur von beispielsweise 85°C kann ohne weiteres eine Temperatur des austretenden Warmwassers von 75 bis 80°C erzielt werden. Berücksichtigt man, daß üblicherweise etwa 82% der der Antriebswelle zugeführten Leistung über den Ölkühler abgeführt werden muß, so kann man daraus den Gewinn an Wärmeenergie ermessen, den man durch die beschriebene Vorrichtung erzielt.

Üblicherweise sind zwei oder mehrere Verdichteranlagen neben­ einander aufgestellt, wobei die einzelnen Verdichteranlagen im Wechselbetrieb arbeiten. Damit bei der Umschaltung von einer Verdichteranlage auf die andere keine Umschaltung des Ölkreis­ laufs auf den Wärmeaustauscher vorgenommen werden muß, wird eine Ausführungsform nach Fig. 2 vorgesehen, bei der ein mit nur einem Wasserkreislauf versehener Wärmeaustauscher mit zwei oder mehreren Ölkreisläufen versehen ist. In dem Ge­ häuse 12 ist ein mit einem Lamellenpaket oder einem entsprechen­ den Gußblock versehener Wärmeaustauscher angeordnet, der mit nur einem bei 19 angedeuteten Wasserkreislauf und mit bei­ spielsweise zwei getrennt voneinander angeordneten Ölkreis­ läufen 11, 14 und 11′, 14′ versehen ist. An jeden Ölkreislauf ist eine in Fig. 1 wiedergegebene Verdichteranlage mit zwei in Reihe geschalteten Thermostatventilen, das im Durchfluß­ regler angeordnete, in Strömungsrichtung des Öls erste Thermostatventil 9, das vor dem Wärmeaustauscher 13 im Ölkreis­ lauf liegt, und dem zweiten Thermostatventil 15, das nach dem Wärmeaustauscher 13 in den Ölkreislauf eingeschaltet ist, ange­ schlossen. In jedem Ölkreislauf wird mittels des Druckreglers der Ölkreislauf vom Ölabscheider zum Kompressor kurzgeschlossen, solange die Öltemperatur den vorbestimmten Wert noch nicht erreicht hat. Die Kühlung des Öls durch den Wärmeaustauscher 13 kann durch einen Teilstrom des Öls durch den Wärmeaustauscher bereits einsetzen, bevor das im Verdichter eingespritzte Öl die volle vorbestimmte Temperatur erreicht hat. Diese Aufteilung wird vom ersten Thermostatventil 9 vorgenommen. Das zweite Thermostatventil 15 leitet das Öl über den Ölkühler 16 unter Abschaltung des Wärmeaustauschers 13, wenn das Öl durch das Warmwasser nicht mehr gekühlt werden kann.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das aus Metallplatten gebildete Lamellenpaket 20 auch mit einem weniger gut wärme­ leitenden Material, beispielsweise Kunststoffmaterial, aus­ gegossen sein, so daß eine Konvektion zwischen den Lamellen verhindert und damit die Wärmeabgabe verringert wird.

Anstelle der in Reihe geschalteten Thermostatventile kann auch eine vereinfachte Schaltung des Ölkreislaufs vorgesehen werden, wobei vom Ölbehälter bzw. Ölabscheider 6 eine Leitung direkt zum Wärmeaustauscher 13 führt und die Rücklaufleitung 14 an einen üblichen Durchflußregler angeschlossen ist, wie er in der DE-OS 25 00 046 beschrieben ist. An diesem Durchfluß­ regler wird der Ölkühler 16 angeschlossen. Bei dieser Schaltung wird das vom Ölabscheider kommende Öl in jedem Falle durch den Wärmeaustauscher geleitet, während im Durchflußregler der Öl­ strom entweder direkt und/oder über den Ölkühler 16 zum Ver­ dichter geleitet wird.

Im Wärmeaustauscher 13 können die Leitungsabschnitte 18 und 19 in versetzt zueinander liegenden Schlangenlinien geführt sein. In dem Gehäuse 12 des Wärmeaustauschers 13 können weitere Geräte angeordnet sein, beispielsweise ein bei 22 angedeutetes Über­ strömventil, ein Membran-Ausdehnungsgefäß im Falle eines geschlossenen Kreislaufs und dergleichen.

Durch die räumliche Trennung der wasser- und ölführenden Leitungen im Wärmeaustauscher wird bei einer Leckage einer der Leitungen vermieden, daß Wasser durch Öl verschmutzt wird, wie dies bei einem üblichen Wärmeaustauscher der Fall wäre, bei dem beispielsweise die ölführenden Leitungen in einem Wasserbehälter angeordnet sind. Durch diese Sicherung gegen Verschmutzung des Wassers durch Öl ist es auch möglich, die vom Kompressor erzeugte Wärme für die Brauchwassererwärmung zu verwenden, wodurch sich eine weitere Verwertbarkeit der vom Kompressor erzeugten Wärme ergibt.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Wärmeausnutzung bei Kompressoren mit Öleinspritzung, insbes. bei Schraubenkompressoren, bei denen zur Schmierung und Kühlung Öl in den Verdichtungsraum eingespritzt und danach aus der Druckluft wieder abgeschieden wird, mit einem an den Kompressor angeschlossenen Ölkühlkreislauf, der einen Ölabscheider und einen Ölkühler aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ölabscheider (6) und Ölkühler (16) ein Durchflußregler mit Thermostatventil (9) angeordnet ist, über den ein an einen Kreislauf mit zu erwärmendem Wasser angeschlossener Wärmeaustauscher (13) einschaltbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ölkreislauf zwei in Reihe geschaltete Thermostat­ ventile (9, 15) vorgesehen sind, von denen das in Strömungsrichtung des Öls erste Thermostatventil (9) die Leitung zwischen Ölabscheider (6) und Wärmeaustauscher (13) absperrt und freigibt, während das zweite Thermostat­ ventil (15) zwischen Wärmeaustauscher (13) und Ölkühler (16) zum Einschalten des Ölkühlers (16) in den Ölkreislauf angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Wärmeaustauscher (13) die Wasser und Öl führenden Leitungen (18, 19) räumlich getrennt voneinander angeord­ net und durch ein wärmeleitendes, dichtes Lamellenpaket (20) miteinander verbunden sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeaustauscher (13) ein Gußteil vorgesehen ist, in dem die Wasser und Öl führenden Leitungen (18, 19) räumlich getrennt voneinander ausgebildet sind.