本發(fā)明涉及用于對氣體進(jìn)行冷卻干燥的方法。

更具體而言，本發(fā)明的目的是對氣體進(jìn)行冷卻干燥，其中，通過引導(dǎo)氣體流經(jīng)換熱器的第二部分而冷凝氣體中的水蒸氣，換熱器的第一部分形成封閉式冷卻回路中的蒸發(fā)器，冷卻劑可通過壓縮機(jī)在冷卻回路中循環(huán)；該壓縮機(jī)安裝在冷卻回路中，位于蒸發(fā)器下游，且位于冷凝器和膨脹閥以及旁通管路上游，冷卻劑可在冷凝器和膨脹閥中循環(huán)。熱氣旁通閥設(shè)置在上述旁通管路中，將壓縮機(jī)的出口連接至壓縮機(jī)上游的注入點(diǎn)。

背景技術(shù)：

眾所周知，冷卻干燥基于的工作原理是，降低氣體溫度，使氣體中的水分冷凝，之后，冷凝物在液體分離器中被分離，之后氣體被再加熱，使該氣體不再飽和。

眾所周知的是，大多數(shù)情況下，例如被壓縮機(jī)輸送的壓縮空氣中的水蒸氣飽和，或者換句話說，其相對濕度為100％。這意為，溫度降至低于“露點(diǎn)”時(shí)，發(fā)生冷凝。由于冷凝水的存在，因此管路和將壓縮空氣從壓縮機(jī)中排出的工具中存在腐蝕現(xiàn)象，設(shè)備會(huì)出現(xiàn)過早磨損。

因此需要干燥該壓縮空氣，這可通過冷卻干燥以上述方式實(shí)現(xiàn)。除壓縮空氣之外的空氣或其他氣體也可以這種方式被干燥。

在公知的方法中，通過兩個(gè)分離的控制來控制冷卻回路：一方面是對膨脹閥的控制，另一方面是對熱氣旁通閥的控制。

使用膨脹閥來膨脹正好足量的冷卻劑，使得冷卻劑在進(jìn)入壓縮機(jī)時(shí)總是過熱。

由于這種過熱，存在的液態(tài)冷卻劑在被引導(dǎo)到壓縮機(jī)中之前可被蒸發(fā)，以最優(yōu)地保護(hù)壓縮機(jī)免受液體冷卻劑的侵害。

可根據(jù)蒸發(fā)器壓力和蒸發(fā)器溫度的測量值確定冷卻劑的過熱，可確定膨脹閥打開的程度是否必須更大或更小，以通過這種方式控制冷卻劑的過熱。

使用熱氣旁通閥確保蒸發(fā)器壓力不會(huì)太低，使得換熱器中的空氣不會(huì)被大幅冷卻，否則，冷凝物將冷凍。

通過從冷卻回路中分接出一定量熱氣形式的冷卻劑，并驅(qū)動(dòng)其進(jìn)入跨壓縮機(jī)的旁通管路，使得蒸發(fā)器壓力保持在控制下，自然而然地使冷卻劑溫度保持在控制下。例如這對于冷卻回路負(fù)荷變化的情況是必須的。

這樣，裝置的冷卻能力可降低，防止了換熱器中的冷凝物冷凍或冷卻劑溫度大幅下降。

從而，通過以公知方法連接到一個(gè)或多個(gè)傳感器上的控制單元來控制熱氣旁通閥。

例如附接這些傳感器以確定蒸發(fā)器壓力。當(dāng)這些傳感器顯示蒸發(fā)器壓力太低時(shí)，控制單元發(fā)出信號(hào)給熱氣旁通閥以使該熱氣旁通閥打開。這樣，一定量的冷卻劑被引導(dǎo)進(jìn)入跨壓縮機(jī)的旁通管路，使得冷卻回路的冷卻能力降低。

其缺點(diǎn)是，必須提供兩種分開的控制，從而使得該方法復(fù)雜。

此外，對膨脹閥的控制影響對熱氣旁通閥的控制，反之亦然。

的確，如果膨脹閥打開或關(guān)閉以即使在可變負(fù)荷下可獲得固定的過熱，那么，蒸發(fā)器壓力將升高或降低。因此，還必須調(diào)節(jié)熱氣旁通閥以能將蒸發(fā)器壓力調(diào)節(jié)至合適的設(shè)定值。合適的蒸發(fā)器壓力取決于該負(fù)荷。

換句話說，熱氣旁通閥的狀態(tài)變化將肯定會(huì)讓膨脹閥也必須被調(diào)節(jié)。

這樣就難以保證冷卻回路良好運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種解決辦法來克服上述至少一個(gè)缺點(diǎn)和其他缺點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是提供一種用于對氣體進(jìn)行冷卻干燥的方法，其中，通過引導(dǎo)氣體流經(jīng)換熱器的第二部分使氣體中的水蒸氣冷凝，換熱器的第一部分構(gòu)成封閉式冷卻回路中的蒸發(fā)器，冷卻劑能通過壓縮機(jī)在冷卻回路中循環(huán)；所述壓縮機(jī)安裝在冷卻回路中，位于蒸發(fā)器下游，且位于冷凝器和膨脹閥和旁通管路上游，冷卻劑能在所述冷凝器和膨脹閥中循環(huán)；熱氣旁通閥設(shè)置在所述旁通管路中，將壓縮機(jī)的出口連接至壓縮機(jī)上游的注入點(diǎn)；其中，所述方法使用通過實(shí)驗(yàn)方法確定的公式來控制蒸發(fā)器下游的冷卻劑的固定過熱值和所需的蒸發(fā)器壓力，所述公式反映出膨脹閥和熱氣旁通閥的狀態(tài)之間的關(guān)系，其中，所述方法基于所述公式，包括以下步驟：

-根據(jù)熱氣旁通閥的狀態(tài)調(diào)節(jié)膨脹閥的狀態(tài)；或者

-根據(jù)膨脹閥的狀態(tài)調(diào)節(jié)熱氣旁通閥的狀態(tài)；或者

-使所述熱氣旁通閥和所述膨脹閥的狀態(tài)相對于彼此被控制。

實(shí)驗(yàn)已經(jīng)顯示，對于冷卻回路的每個(gè)負(fù)荷，膨脹閥存在相關(guān)的固定狀態(tài)或打開狀態(tài)，熱氣旁通閥存在相關(guān)的固定狀態(tài)或打開狀態(tài)。換句話說，在膨脹閥和熱氣旁通閥之間存在聯(lián)系。

一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，這種聯(lián)系可表達(dá)在公式中，該公式根據(jù)熱氣旁通閥的打開狀態(tài)計(jì)算出膨脹閥的打開狀態(tài)，或者根據(jù)膨脹閥的打開狀態(tài)計(jì)算出熱氣旁通閥的打開狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)是，通過使用這種公式，可使所述熱氣旁通閥和所述膨脹閥的狀態(tài)被相互控制。

因此，能確保通過分別控制這兩種閥的狀態(tài)，這樣確定的狀態(tài)對應(yīng)于所述公式，以保證冷卻回路良好運(yùn)行。

另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，通過使用該公式，能僅使用一種控制(例如，僅控制膨脹閥)進(jìn)行操作，熱氣旁通閥的狀態(tài)可通過該公式簡單計(jì)算出。

其優(yōu)點(diǎn)是，不存在兩種相互影響的控制，由此使得干燥器的運(yùn)行更穩(wěn)定，干燥器不太復(fù)雜，原因在于僅存在一種控制。

附圖說明

為了更好地顯示本發(fā)明的特征，下面將參照附圖，通過非限制性實(shí)例描述根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置的一些優(yōu)選變形形式，附圖如下：

圖1示意性示出適用于根據(jù)本發(fā)明的方法的冷卻回路；

圖2示意性示出了兩條曲線，它們反映出在不同的冷凝器壓力下膨脹閥和熱氣旁通閥的狀態(tài)之間的關(guān)系；

圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的方法。

具體實(shí)施方式

圖1中所示的用于冷卻干燥的裝置1主要包括換熱器2，該換熱器的第一部分構(gòu)成封閉式冷卻回路4中的蒸發(fā)器3，該冷卻回路中還依次設(shè)置有第一液體分離器5、壓縮機(jī)6、冷凝器7和膨脹閥8。

這種情況下，壓縮機(jī)6由馬達(dá)9驅(qū)動(dòng)，用于使冷卻劑在冷卻回路4中沿箭頭A循環(huán)。壓縮機(jī)6例如可以是容積式壓縮機(jī)，而馬達(dá)9例如是電動(dòng)機(jī)9。

冷卻劑例如可以是R404a，但是，本發(fā)明當(dāng)然并不局限于此。

這種情況下，膨脹閥8優(yōu)選是可控制的電子控制閥8。這種情況下，膨脹閥8可在最小狀態(tài)和最大狀態(tài)之間無限調(diào)節(jié)。

電子膨脹閥8的優(yōu)點(diǎn)是，例如可根據(jù)負(fù)荷十分準(zhǔn)確地控制將進(jìn)入蒸發(fā)器3的液體冷卻劑的膨脹，從而獲得更穩(wěn)定的裝置1。

換熱器2的第二部分10構(gòu)成管路11的用于待干燥的潮濕空氣的一部分，待干燥的潮濕空氣的流動(dòng)方向如箭頭B所示。管路11的入口例如可連接到壓縮機(jī)的出口上，例如用于輸送待干燥的壓縮空氣。

第二液體分離器12安裝在管路11中，位于換熱器2的第二部分10之后，更具體而言，位于其出口之后。

這種情況下，管路11中的一部分13在到達(dá)換熱器2的第二部分10之前，穿過預(yù)冷器或回收換熱器14。在第二部分10之后，該管路11中的一部分15也穿過該回收換熱器14，與上述部分13中的流動(dòng)方向相反。

前述管路11的輸出端例如可連接到壓縮空氣網(wǎng)(圖中未示出)上，例如，壓縮空氣消耗裝置(如，受壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的工具)連接到壓縮空氣網(wǎng)上。

這種情況下，壓縮機(jī)6加設(shè)有一個(gè)旁通管路16，該旁通管路將壓縮機(jī)6的出口連接至注入點(diǎn)P。這種情況下注入點(diǎn)P位于蒸發(fā)器3的入口17a上游，但位于膨脹閥8下游。

旁通管路16構(gòu)造有用于將冷卻劑從冷卻回路4分接出的熱氣旁通閥18。

優(yōu)選地，熱氣旁通閥18是電子熱氣旁通閥18，其優(yōu)點(diǎn)是，打開旁通閥的程度可更大或更小，使得可調(diào)節(jié)通過該旁通管路注入的冷卻劑量。

這將能使冷卻劑從蒸發(fā)器3的入口17a上游被再注入冷卻回路4中。很顯然，注入點(diǎn)P也可位于蒸發(fā)器的入口17a或出口17b下游。在最后一種情況下，熱氣旁通閥18不需要是電子閥。

這種情況下，電子熱氣旁通閥18可在最小或關(guān)閉狀態(tài)或完全打開的最大狀態(tài)之間被無限調(diào)節(jié)。

電子熱氣旁通閥18連接到控制單元19上，這種情況下，一些裝置20、21和22也可連接到該控制單元上，以確定冷卻劑的溫度和/或壓力。

第一裝置20定位在冷凝器7處以確定冷凝器壓力p_c。

第二裝置21和第三裝置22布置在蒸發(fā)器3之后，以分別確定蒸發(fā)器3中的冷卻劑的壓力p_v和溫度T_v。很顯然，這些裝置可以不同方式實(shí)施。

控制單元19也可連接到冷凝器7、膨脹閥8和馬達(dá)9上。

用于通過根據(jù)圖1的裝置1進(jìn)行冷卻干燥的方法十分簡單，該方法如下。

輸送待干燥的空氣流經(jīng)管路11，從而沿箭頭流經(jīng)換熱器2的第二部分10。

在該換熱器2中，潮濕空氣在流經(jīng)換熱器2的第一部分的冷卻劑的影響下被冷卻，或者，因此，在流經(jīng)冷卻回路4的蒸發(fā)器3的冷卻劑的影響下被冷卻。

因此則形成冷凝物，冷凝物在第二液體分離器12中被分離。

冷空氣在經(jīng)過第二液體分離器12之后具有較小的絕對濕度，但其相對濕度仍為100％，其在新輸送的待干燥空氣的影響下在回收換熱器14中被加熱，使得相對濕度優(yōu)選降至低于50％，而將要在回收換熱器14中被干燥的新空氣在被傳輸?shù)綋Q熱器2之前已經(jīng)被局部冷卻。

因而，回收換熱器14出口處的空氣比換熱器2入口處的空氣更干燥些。

為了能在換熱器的第二部分10中冷卻待冷卻的潮濕空氣，將冷卻劑引導(dǎo)到冷卻回路中，使冷卻劑沿箭頭A的方向流經(jīng)蒸發(fā)器3或換熱器2的第一部分。

從蒸發(fā)器3出來的熱冷卻劑處于氣相狀態(tài)，將通過壓縮機(jī)6被升壓至更高的壓力，然后在冷凝器7中被冷卻和冷凝。

冷的液態(tài)冷卻劑然后將通過膨脹閥8進(jìn)行膨脹，將進(jìn)一步冷卻，之后被驅(qū)動(dòng)至蒸發(fā)器3中，以在蒸發(fā)器3中冷卻待干燥空氣。

在熱傳遞的作用下，冷卻劑將在蒸發(fā)器3中升溫、蒸發(fā)，再次被引導(dǎo)到壓縮機(jī)6中。

經(jīng)過蒸發(fā)器3之后仍存在的任何液態(tài)冷卻劑將被第一液體分離器5阻止。

因此，控制單元19將根據(jù)來自于第二裝置21和第三裝置22的信號(hào)控制膨脹閥8和熱氣旁通閥18，使得冷卻劑在經(jīng)過蒸發(fā)器3之后達(dá)到合適的過熱值，且實(shí)現(xiàn)合適的蒸發(fā)器壓力p_v。

在條件發(fā)生改變的情況下，例如，冷卻回路4中的負(fù)荷變化時(shí)，必須調(diào)節(jié)膨脹閥8和熱氣旁通閥18的狀態(tài)。

因此，控制單元19中有一個(gè)控制器，這種情況下，該控制器用于熱氣旁通閥18的狀態(tài)。通過公式確定膨脹閥的狀態(tài)，這種情況下該公式存儲(chǔ)在控制單元19中。

該公式用實(shí)驗(yàn)方法確定，由圖2中所示的曲線23推導(dǎo)出。

圖2中的曲線23由用實(shí)驗(yàn)方法確定的多個(gè)不同點(diǎn)24組成，其中，每個(gè)點(diǎn)24反映特定負(fù)荷下膨脹閥8的狀態(tài)或打開程度以及熱氣旁通閥18的相關(guān)狀態(tài)或打開程度，其中，在該負(fù)荷下調(diào)節(jié)這兩個(gè)閥8、18，達(dá)到合適的蒸發(fā)器壓力p_v和冷卻劑的固定過熱值，其中，為了形成曲線23，保持冷凝器壓力p_c恒定。

換句話說，曲線24上的每個(gè)點(diǎn)23對應(yīng)于特定負(fù)荷，整個(gè)曲線23對于一個(gè)特定的冷凝器壓力p_c而言是有效的。

膨脹閥8、熱氣旁通閥18的狀態(tài)或打開程度例如表達(dá)為a％，其中，0％對應(yīng)于完全關(guān)閉的閥，100％對應(yīng)于完全打開的閥。

對于另一冷凝器器壓力p_c'，可由用實(shí)驗(yàn)方法確定的不同點(diǎn)24'構(gòu)造出類似的曲線23'。

根據(jù)曲線23得到限定曲線23的形狀的公式。

該公式的表達(dá)形式為y＝A*e^B*x，其中，

y是膨脹閥8的狀態(tài)，x是熱氣旁通閥18的狀態(tài)；

A和B是用試驗(yàn)方法確定的參數(shù)。

例如，參數(shù)A和B取決于冷凝器壓力、冷卻劑、所需的過熱值和/或其他環(huán)境參數(shù)。

可針對每個(gè)曲線23、23'得到這種公式。

該公式存儲(chǔ)在控制單元19中。在裝置1的操作期間，控制單元將根據(jù)來自于第一裝置20的信號(hào)控制熱氣旁通閥18，以保持冷凝器壓力p_c為所需值。

為了控制膨脹閥的狀態(tài)，控制單元將根據(jù)來自于第一裝置20的信號(hào)，針對當(dāng)時(shí)適用的冷凝器壓力p_c選擇公式。

根據(jù)熱氣旁通閥18的狀態(tài)，可用該公式計(jì)算膨脹閥8的狀態(tài)。

這在圖2中示意性示出：根據(jù)冷凝器壓力p_c確定校正曲線23(因而，確定校正公式)?？蓮那€23中讀出熱氣旁通閥18的狀態(tài)，之后從該曲線23得出膨脹閥8的伴隨狀態(tài)?？刂茊卧?9將膨脹閥8調(diào)節(jié)至該狀態(tài)。

當(dāng)然，控制單元19能包含用于膨脹閥8的控制器，由此控制該膨脹閥8，使得冷卻劑在經(jīng)過蒸發(fā)器3之后的過熱固定，根據(jù)該公式，以與上述方式十分類似的方式確定熱氣旁通閥18的相關(guān)狀態(tài)。

此外，也可能取代將不同的公式存儲(chǔ)在控制單元19中，而是用實(shí)驗(yàn)方法確定適用于特定冷凝器壓力p_c的一個(gè)公式，當(dāng)冷凝器壓力p_c不同于上述特定的冷凝器壓力p_c時(shí)，校正系數(shù)C應(yīng)用于該公式，其中，校正系數(shù)C取決于當(dāng)時(shí)適用的冷凝器壓力p_c。

換句話說，適用于一個(gè)特定冷凝器壓力p_c的一個(gè)公式存儲(chǔ)在控制單元19中。如果適用于當(dāng)時(shí)的冷凝器壓力p_c不同于上述特定的冷凝器壓力p_c，控制單元19在計(jì)算膨脹閥8的狀態(tài)時(shí)將使用校正系數(shù)C，其中，該校正系數(shù)C將取決于冷凝器壓力p_c。

實(shí)驗(yàn)顯示，針對不同的冷凝器壓力p_c的不同曲線23、23'可通過使用校正系數(shù)C來改變曲線23得到。

如果用實(shí)驗(yàn)方法確定的適用于特定冷凝器壓力p_c的公式的表達(dá)形式為：y＝A*e^B*x，那么，具有校正系數(shù)的公式將采用下列形式：

y＝(A+C)*e^B*x+C，其中，

y是膨脹閥8的狀態(tài)，x是熱氣旁通閥18的狀態(tài)；

A和B是用試驗(yàn)方法確定的參數(shù)；

C是取決于冷凝器壓力p_c的校正系數(shù)。

通過在上述公式中使用合適的校正系數(shù)C，可得到適用于不同的冷凝器壓力p_c的曲線23'的公式。

在圖3中示意性示出了分別使用校正系數(shù)C和C'而得到的曲線。

使用具有校正系數(shù)C的公式時(shí)，該方法如下。

該公式y(tǒng)＝(A+C)*e^B*x+C存儲(chǔ)在控制單元19中，其中，A和B用實(shí)驗(yàn)方法確定。

控制單元19將根據(jù)來自于第一裝置20的信號(hào)控制熱氣旁通閥18，以確定冷凝器壓力p_c。

根據(jù)該冷凝器壓力p_c，控制單元19還將確定待應(yīng)用于該公式的合適的校正系數(shù)C。

可根據(jù)具有校正系數(shù)C的該公式和熱氣旁通閥18的狀態(tài)，計(jì)算出膨脹閥18的狀態(tài)?？刂茊卧?9將調(diào)節(jié)膨脹閥8至該計(jì)算出的狀態(tài)。

控制單元19還能設(shè)置有兩個(gè)控制器，一個(gè)控制器用于膨脹閥8，另一個(gè)控制器用于熱氣旁通閥18，這是通常情況。使用所述公式，通過相對于彼此的受控的調(diào)節(jié)得到這兩個(gè)閥8、18的狀態(tài)，以能保證冷卻回路4良好運(yùn)行。

本發(fā)明絕不限于作為實(shí)例描述和附圖中所示的實(shí)施例，但是，在不違背本發(fā)明范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明的用于冷卻干燥氣體的這種方法可用不同的變形形式實(shí)現(xiàn)。