多模式空气干燥系统技术方案

本申请涉及多模式空气干燥系统。提供了一种压缩空气干燥系统，用于从压缩空气去除水分。干燥器在两种模式下运行，以响应对压缩空气的需求。在第一运行模式下，制冷压缩机连续地运转，并且冷凝器风扇的速度是变化的以保持恒定的冷却温度。在第二运行模式下，制冷压缩机在开启时段和关闭时段之间间歇地运转。结果是，冷却温度在第二运行模式期间波动。冷却温度在第二运行模式期间波动。冷却温度在第二运行模式期间波动。

【技术实现步骤摘要】
多模式空气干燥系统
[0001]背景
[0002]本专利技术总体上涉及用于压缩空气系统的工业空气干燥器。
[0003]压缩空气在工厂中通常用于为气动工具提供动力，以及将空气吹到各种表面上以用于清洁、使袋子膨胀、移动零部件等。通常情况下，工厂会安装集中式压缩空气系统(centralized compressed air system)，该集中式压缩空气系统向压缩空气管道的管网(network)供气，该管网为许多工具或工作站供应压缩空气。因此，一个或更多个集中式空气压缩机可以用于向整个工厂空间供应压缩空气。
[0004]然而，已知的是，从周围大气中抽取空气的空气压缩机也将来自大气空气中自然包含的水蒸气的水分引入压缩空气中。用于工厂中的压缩空气内的水分会导致许多问题。例如，在使用压缩空气作为动力源的动力工具的情况中，所供应的压缩空气内的水分会导致工具的内部部件的腐蚀。此外，在压缩空气被吹到表面上的情况下，压缩空气内的任何水分也将随吹送的空气一起被吹到表面上。在要求表面保持干燥的情况中，诸如食品包装操作中，这可能特别成问题，并且对于可能被压缩空气内的水颗粒损坏的脆弱表面，这也可能是一个问题。
[0005]由于与压缩空气系统内的水分相关联的问题，各种类型的空气干燥系统可以被用于工业工厂中，以去除压缩空气内包含的水分。虽然这样的系统是有用的，并且充分解决了与压缩空气中的水分相关联的潜在问题，但是这样的系统可能运行和维护成本高。因此，将希望为工业工厂提供改进的空气干燥系统。
[0006]概述
[0007]描述了用于从压缩空气去除水分的干燥系统。该系统包括制冷系统，该制冷系统根据压缩空气需求以两种模式运行。当压缩空气需求高或中等时，制冷压缩机连续地运转，并且冷凝器风扇的速度是变化的以保持恒定的冷却温度。当压缩空气需求低时，压缩机在开启时段和关闭时段之间间歇地运转以节省能源。本专利技术还可以包括以下书面描述中或附图中描述的任何其他方面及其任意组合。
[0008]附图的若干视图的简要描述
[0009]通过结合附图阅读下面的描述，本专利技术可以被更充分地理解，其中：
[0010]图1是空气干燥器的示意图；
[0011]图2是第二运行模式期间的温度变化图；以及
[0012]图3是运行空气干燥器的方法的流程图。
[0013]详细描述
[0014]现在参考附图，且特别是图1，示出了用于工业工厂的工业空气干燥器10的示意图。尽管未图示，但是应当理解，压缩空气入口12连接到压缩空气供应源，该压缩空气供应源通常包括一个或更多个空气压缩机，该一个或更多个空气压缩机从周围大气中抽取空气并将空气压缩到100psi
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200psi之间的压力。压缩空气出口14连接到工厂中的工具或工作站的管网，这些工具或工作站将压缩空气用于多种用途。还可能希望压缩空气系统在压缩机(一个或多个)和空气干燥器10之间和/或在空气干燥器10和使用压缩空气的工具和/或
工作站之间还具有各种压缩空气储存罐。还应理解，控制器设置在空气干燥器10上或位于其远处，以控制空气干燥器10，如以下进一步描述的。
[0015]如图1中示出的，压缩空气从空气入口12优选地进入预冷却器/预加热器16的预冷却器侧16A。然后空气离开预冷却器/预加热器16，并进入主冷却器18。在离开主冷却器18之后，空气进入水分分离器20。然后空气在预加热器侧16B上重新进入预冷却器/预加热器16，并且随后，通过空气出口14离开空气干燥器10。
[0016]预冷却器/预加热器16是热交换器16，该热交换器在流入的空气流和流出的空气流之间交换热量。也就是说，流入的空气流相对于流出的空气流是暖的。如以下所描述的，空气在干燥器10内被冷却，以从空气中提取水分。因此，通过在随后发生的额外冷却之前用流出的空气来冷却流入的空气，预冷却器/预加热器16提高了效率。此外，不希望流出的空气太冷，因为这将会冷却压缩空气管道并导致水蒸气在管道外部冷凝。因此，预冷却器/预加热器16通过使用暖的流入的空气来加热流出的空气而防止这种情况发生。
[0017]主冷却器18是执行对压缩空气的主要冷却的另一个热交换器18。如以下进一步描述的，主冷却器18可以使用制冷剂冷却系统22来冷却压缩空气。在压缩空气已经被主冷却器18冷却(例如，冷却至低于5℃)之后，水分分离器20从压缩空气提取水分。然后，提取的水分通过排水管24去除。因此，进入预冷却器/预加热器16的预加热器侧16B并离开干燥器10的压缩空气已经通过从压缩空气去除水蒸气而被干燥。应当理解，通过空气干燥器10的空气流不需要单独地强制或循环通过，而是随着空气被压缩空气需求所使用并被压缩空气供应源所替换，该空气流可以流过干燥器10。也就是说，由于干燥器10位于供应源和需求之间，从压缩空气供应源流向压缩空气需求的任何压缩空气必须首先经过干燥器10(或系统中的另一个干燥器)。
[0018]优选地，主冷却器18利用基于制冷剂的冷却系统22来冷却。因此，主冷却器18的制冷剂侧18B可以被认为是蒸发器18B，在该蒸发器18B中，制冷剂蒸发并从主冷却器18的压缩空气侧18A吸收热量。然后，制冷剂蒸汽被制冷剂压缩机26压缩到更高的压力(和更高的温度)。然后，制冷剂经过制冷剂冷凝器28，该制冷剂冷凝器冷却并液化制冷剂。冷凝器28是带有风扇30的另一个热交换器28，风扇30将环境空气吹过整个冷凝器28以将热量从制冷剂消散。随后可以设置过滤器/干燥器32来清洁制冷剂。然后，膨胀阀34将制冷剂转换回蒸汽，以用于重新进入主冷却器18的制冷剂侧18B。
[0019]为了提高干燥器10的效率，根据对压缩空气的需求，提供了两种运行模式。也就是说，当对压缩空气的需求高于阈值时(例如，当工厂以满负荷运转并且正使用许多空气工具(air tool)时)，干燥器10以第一运行模式运行。然而，当对压缩空气的需求低于阈值(例如，仅利用部分工厂)时，干燥器10转变成第二运行模式。第一运行模式和第二运行模式主要通过制冷剂压缩机26和冷凝器风扇30在这两种模式下的运行而彼此区分。也就是说，在第一模式下，压缩机26连续地运转，并且冷凝器风扇30的速度是变化的以将制冷系统22调节到压缩空气需求。相比之下，在第二模式下，压缩机26在压缩机26处于运转时的开启时段36和压缩机26关闭和不运转时的关闭时段38之间间歇地运转。因此，在压缩机26处于运转的开启时段36期间，制冷剂像在第一模式下一样流过主冷却器18。然而，在关闭时段38期间，因为压缩机26不运行，所以制冷剂不流过主冷却器18。因此，在关闭时段38期间，压缩空气继续流过主冷却器18，但是制冷剂不从主冷却器18提取热量。
[0020]所描述的方法对于固定速度的制冷剂压缩机26特别有用，具有固定速度的制冷剂压缩机是相对便宜且可靠的，但是即使当冷却要求最小时也会消耗恒定量的功率。设想的是，开启时段36和关闭时段38通常将各自在2分钟和30分钟之间。小于2分钟的关闭时段38将显示出冷却要求相对高，并且通过短的开启时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干燥压缩空气的方法，包括：向第一热交换器的一侧供应压缩空气；向所述第一热交换器的另一侧供应制冷剂；在当对所述压缩空气的需求高于阈值时的第一模式下，连续地运转压缩机并响应于对所述压缩空气的所述需求改变冷凝器风扇的速度，所述压缩机在所述制冷剂经过所述第一热交换器之后压缩所述制冷剂，并且所述冷凝器风扇将空气吹过第二热交换器以在所述制冷剂经过所述压缩机之后冷却和冷凝所述制冷剂；以及在当对所述压缩空气的需求低于所述阈值时的第二模式下，在开启时段和关闭时段之间间歇地运转所述压缩机，在所述开启时段期间，所述压缩空气经过所述第一热交换器，同时所述制冷剂经过所述第一热交换器，并且在所述关闭时段期间，所述压缩空气经过所述第一热交换器，而所述制冷剂不经过所述第一热交换器。2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个所述关闭时段在2分钟和30分钟之间。3.根据权利要求1所述的方法，其中，每个所述开启时段在2分钟和30分钟之间。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压缩机是固定速度的压缩机。5.根据权利要求1所述的方法，还包括在第三热交换器中预加热和预冷却所述压缩空气，所述压缩空气在经过所述第一热交换器之前经过所述第三热交换器的一侧，并且所述压缩空气在经过所述第一热交换器之后经过所述第三热交换器的另一侧。6.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述压缩空气经过所述第一热交换器之后从所述压缩空气分离水分。7.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述制冷剂经过所述第一热交换器之前将所述制冷剂从液体转换为气体。8.根据权利要求1所述的方法，还包括测量所述制冷剂的第一温度，并响应于所述第一温度确定所述开启时段和所述关闭时段。9.根据权利要求8所述的方法，其中，在膨胀阀和所述第一热交换器之间测量所述第一温度。10.根据权利要求9所述的方法，还包括在所述第一热交换器和所述压缩机之间测量所述制冷剂的第二温度，并响应于所述第一温度和所述第二温度之间的差来确定所述开启时段和所述关闭时段。11.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述开启时段期间，经过所述第一热交换器的所述制冷剂被冷却到低于0℃，并且在所述关闭时段期间，所述制冷剂在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡诺，
申请(专利权)人：英格索兰工业美国公司，
类型：发明
国别省市：