DE8020226U1 - Vorrichtung zur waermeausnutzung bei kompressoren mit oeleinspritzung - Google Patents

Description

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Vorrichtung zur Wärmeausnutzung bei Kompressoren mit öleinspritzung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmeausnutzung bei Kompressoren mit Öleinspritzung, insbesondere Schraubenkompressoren, bei denan zur Schmierung und Kühlung Öl in den Verdichtungsraum eingespritzt und danach aus der Druckluft wieder abgeschieden wird.

Bei den bekannten Kompressoranlagen wird das aus dem Druckluftstrom abgeschiedene Öl in einem von Luft durchströmten Ölkühler abgekühlt, bevor es wieder in den Verdichtungsraum eingespritzt wird. Die am Ölkühler erzeugte Warmluft kann für Heizzwecke verwendet werden, jedoch ist der Transport der Warmluft in die zu heizenden Räume umständlich und mit Verlusten verbunden. Hinzu kommt, daß während der warmen Jahreszeit keine Heizung benötigt

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Behälter mit dem aus der Druckluft abgeschiedenen Öl mit einem Wärmeaustauscher verbunden ist, welcher an einen Kreislauf mit zu erwärmendem Wasser angeschlossen ist, wobei in diesem Wärmeaustauscher die wasser- und ölführenden Leitungen durch ein wärmeleitendes Zwischenelement voneinander getrennt sind.

Dadurch, daß anstelle der vom Ölkühler erzeugten Warmluft das Öl in einen gesonderten Wärmeaustauscher geleitet und zum Erwärmen von Wasser verwendet wird, ergabt 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.

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Durch die Trennung der wasser- und ölführenden Leitungen im Wärmeaustauscher wird bei einer Leckage einer der Leitungen vermieden, daß Wasser durch Öl verschmutz wird, wie dd^s 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 Brauchwassererwärniung zu verwenden, wodurch sich eine weitere Verwertbarkeit der vom Kompressor erzeugten Wärme ergibv.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

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

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

In Fig. 1 ist bei 1 schematisch das Gehäuse einer Verdichteranlage angedeutet, in dem ein Schraubenverdichter 2 mit Antriebsmotor 3 und dazwischen angeordnetem Lüfterrad 4 angeordnet 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 Luftnacakühler 7 abgeführt. Das sich im Unterteil des Ölabscheiders sammelnde Öl wird über eine Leitung 8 zu einem ein Thermostatventil 9 enthaltenden Durchflußregler geführ der bei noch relativ kaltem Öl dieses über die Leitung 10 unmitt« bar in den Verdichter zurückleitet.

Von dem Durchflußregler führt eine Leitung 11 zu einem in

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einem geschlossenen Gehäuse 12 angeordneten Wärmeaustauscher 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 Ausführungsbeispiel an ein weiteres Thermostatventil 15 angeschlossen, das bei ausreichender Kühlung des Öls im Wärmeaustauscher 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 wärme, vom Ölabscheider 6 kommende Öl durch den Ölkühler 16 geleitet wird, wenn das im Durchflußregler enthaltene Thermostatventil die Verbindung zum Wärmeaustauscher 13 absperrt, falls im Wärmeaustauscher 13 keine Kühlung des Öls mehr erfolgt. Bei geöffnetem Thermostatventil 15 ist zwar auch der Ölkühler 16 über die Leitungs-.schleife 17 an den Kreislauf des Öls durch den Wärmeaustauscher angeschlossen, jedoch strömt das Öl nur bei abgetrenntem Wärmeaustauscherkreislauf durch den Ölkühler 16, der bei offenem Wärmeaustauscherkreislauf einen größeren Strömungswiderstand bietet als das Durchflußregelventil.

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

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Zur Erzielung eines guten Wärmeübergangs zwischen den Leitungen 18 und 19 haben die Lamellen nur einen sehr geringen Abstand voneinander, bspw. 0,5 - 2 mm. Damit im Falle einer Leckage diese sofort festgestellt werden kann, wird das Lamellenpaket 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 geeigneten wärmeübertragenden Material ausgebildet sein. Hierfür kann ein gegossener Metallblock oder auch ein geeignetes Kunststoffmaterial vorgesehen v/erden.

Zur Verminderung der Wärmeabgabe des Lamellenpakets 20 oder eines entsprechenden Gußblockes an die Umgebung wird der Wärmeaustauscher 13 von dem Gehäuse 12 dicht umgeben. Gegebenenfalls 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 Warmwasserspeicher oder einen anderen Verbraucher, beispielsweise eine Heizung, angeschlossen werden. In dem Gehäuse 12 des Wärmea.ustausche±'s 13 ist eine Pumpe 21 für den Wasserkreislauf und eine nicht dargestellte elektrische Steuerungseinheit für die Pumpe angeordnet. Dieses in dem Gehäuse 12 angeordnete Wärmeaustauschgerät kann als fertige, abgeschlossene Einheit bei geringem Platzbedarf ohne große Investitionskosten aufgestellt und in einfacher Weise an eine vorhandene Verdichteranlage angeschlossen werden.

Bei einer Verdichtertemperatur von beispielsweise 85 C kann ohne weiteres eine Temperatur des austretenden Warmwassers von 75 bis 8C⁰C 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 das ·

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beschriebene Wärmeaustauschgerät erzielt.

Üblicherweise sind zwei oder mehrere Verdichteranlagen nebeneinander aufgestellt, wobei die einzelnen Verdichteranlagen f im Wechselbetrieb arbeiten. Damit bei der Umschaltung von einer jj Verdichteranlage auf die andere keine Umschaltung des ölkreis- | laufs auf den Wärmeaustauscher vorgenommen werden 's

muß, wird eine Ausführungsform nach Fig. 2 vorgesehen, bei der ein mi.t nur einem Wasserkreislauf versehener Wärmeaustauscher mit zwei oder mehreren Ölkreisläufen versehen ist. Tn dem Gehäuse 12 ist ein mit einem Lamellenpaket oder einem entsprechenden Gußblock versehener Wärmeaustauscher angeordnet, der mit nur einem bei 19 angedeuteten Wasserkreislauf und mit beispielsweise zwei getrennt voneinander angeordneten Ölkreisläufen 11, 14 und 11', 14· versehen ist. An jeden Ölkreislauf ist eine in Fig. 1 wiedergegebone Verdichteranlage mit zwei in Reihe geschalteten Thermostatventilen, das im Durcbflußregler angeordnete, in Strömungsrichtung des Öls erste Thermostatventil 9,das vor dem Wärmeaustauscher 13 im Ölkreislauf liegt, und dem zweiten Thermostatventil 15_t das nach dem Wärmeaustauscher 13 in den ölkreislauf pingeschaltet ist, angeschlossen. 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 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 vorgenommen. Das zweite Thermostatventil 15. leitet dr_As 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 veniger gut wärmeleitenden Material, beispielsweise Kunststoffmaterial, ausgegossen sein, so daß eine Konvektion zv;ischen den Lamellen

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- 8 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 an einen üblichen Durchflußregler angeschlossen ist, wie er in der DE-OS 25 00 046 beschrieben ist. An diesem Durchflußregler 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 Ölstrom entweder direkt und/oder über den Ölkühler 16 zum Verdichter geleitet wird.

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

Claims (6)

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. As$mähn -pij.'fy K<?pnigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. ft.lflingseiisbri - D.n.:F. Zumstein jun. PATENTANWÄLTE München 2 · BrauhausstraQe 4 ■ Telefon Sarnmel-Nr. 22 S3 41 · Telegramme Zumpat ■ Telex B 29 979 S 1756 40/m ISARTALER Schraubenkompressoren GmbH Wallensteinstraße 20, 8192 Geretsried 1 Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Wärmeausnutzung bei Komprssoren mit ölkühlung, insbesondere Schraubenkompressoren, dadurch ge-

t> kennzeichnet,

. daß in einem an eine Kompressoreinheit angeschlossenen Wärmeaustauscher (13) die wasser- und ölführenden Leitungen räumlich getrennt voneinander angeordnet und durch ein wärmeleitendes Zwischenelement (20) miteinander verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß als wärmeleitendes Zwischenelement ein dichtes Lamellenpaket (20) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß als wärmeleitendes Zwischenelement ein Gußteil vorgesehen ist, in dem die räumlich voneinander getrennten Leitungen für den Wasser- und Ölkreislauf ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (13) von einem geschlossenen Gehäuse (12) umgeben ist.

5. Vorrichtlang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse (12) des Wärmeaustauschers wärmeisoliert ist.

6. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß an die vom Wärmeaustauscher kommende Rücklaufleitung (14) über ein Durchflußregelventil ein ölkühler (16) anschließbar ist.