!HU000008394T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 008 394
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatala
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA (21) Magyar ügyszám: E 06 741313 (22) A bejelentés napja: 2006. 06. 01. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20060741313 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1917093 A1 2007. 03. 01. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1917093 B1 2010. 04. 21.
(51) Int. Cl.: B01D 53/26 (2006.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO 07022604 PCT/BE 06/000063
(30) Elsõbbségi adatok: 200500405 2005. 08. 25.
(73) Jogosult: ATLAS COPCO AIRPOWER, NAAMLOZE VENNOOTSCHAP, 2610 Wilrijk (BE)
BE
(72) Feltalálók: DALLA VALLE, Monica, I-36072 Chiampo, Vicenza (IT); VAN DIJCK, Wouter, Denis, Ann, B-1861 Meise (BE)
HU 008 394 T2
(54)
(74) Képviselõ: Farkas Tamás, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
Továbbfejlesztett hûtõ-szárító berendezés
A leírás terjedelme 12 oldal (ezen belül 3 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatala nem vizsgálta.
1
HU 008 394 T2
A jelen találmány továbbfejlesztett hûtõ-szárító berendezésre vonatkozik. A jelen találmány különösen olyan hûtõ-szárító berendezésre vonatkozik, amelyben hõcserélõ van elrendezve, amelynek primer köre motorral hajtott kompresszort, kondenzátort és nyomáscsökkentõ eszközt tartalmazó hûtõkör párologtatója, ahol a kondenzátor kimenete és a párologtató bemenete között a fent említett motort szabályozó eszköz, továbbá ehhez csatlakoztatott mérõeszköz van elrendezve, és ahol a hõcserélõ második köre a szárítandó gáz számára kialakított csõ egy része, ahol ebben a csõben folyadékszeparátor van elrendezve a hõcserélõ szekunder körének kimeneténél. A például kompresszorral elõállított sûrített levegõ sok esetben vízgõzzel telített, vagy más szavakkal relatív páratartalma 100%. Ez azt jelenti, hogy ha a hõmérséklet a harmatpont alá esik, akkor a vízpára kicsapódik. A lecsapódott víz korróziót okoz a csöveken és a szerszámokon, és a berendezések idõ elõtt tönkremehetnek. Ezért a sûrített levegõt szárítják, amit a fent említett hûtõ-szárító berendezéssel oldanak meg. Egy ilyen berendezéssel más gázok is száríthatók. A hûtõ-szárítás azon az elven alapszik, hogy ha lecsökkentjük a levegõ vagy gáz hõmérsékletét a párologtatóban, a gázban vagy levegõben lévõ nedvesség kicsapódik, és ezt követõen a kicsapódott vizet elválasztjuk egy folyadékszeparátorral, amelyet követõen a levegõt, illetve a gázt újra felmelegítjük úgy, hogy a levegõ vagy a gáz többé nem telített. Ugyanez érvényes bármilyen más levegõtõl eltérõ gázra, és a következõkben ezért mindig, ha levegõre hivatkozunk, ugyanez alkalmazható más, a levegõtõl eltérõ gázra is. Olyan hûtõ-szárító eszközök már ismertek, ahol a fent említett mérõeszköz méri a párologtató nyomását vagy a párologtató hõmérsékletét, és ezzel a hûtõkört be¹ vagy kikapcsolja az említett mérõegységbõl érkezõ mért értékek alapján. Amennyiben a sûrített levegõ vételezése megkezdõdik, a hûtõkör mûködni kezd, és amint a sûrített levegõ vételezése újból megszûnik, a hûtõkör is leáll. Egy ilyen ismert eszköz hátránya az, hogy a hõcserélõ, miután a hûtõkör kikapcsolt, felmelegszik, minthogy nincs többé hûtés. Ha ezt követõen a sûrített levegõ vételezése megint beindul, miközben a hõcserélõ felmelegedett, a hõmérsékleti és harmatponti csúcsértékek azonnal beállnak a szolgáltatott sûrített levegõben, mivel a hõcserélõben a szárítandó gáz nem megfelelõen hûlt le ahhoz, hogy a szárítandó gázban lévõ víz maximális mértékben kondenzálódjék. Ismert olyan hûtõ-szárító eszköz is, amelyben hõtároló közeg, például víz és propilénglikol keveréke van annak érdekében, hogy lehûtsék a sûrített levegõt. Az ilyen ismert eszközök esetében a hûtõkört csak a fent említett hõtároló közeg hûtésére használják úgy, hogy az ebben a hûtõkörben lévõ kompresszort kikapcsolhatják, amint a hõtároló közeg elért egy bizonyos hõmérsékletet, így energiát lehet megtakarítani.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 2
2
Egy ilyen ismert eszköz egyik hátránya az, hogy a hûtõkör a fent említett hõtároló közeg jelenléte miatt rendkívül nagy tömegû és nagy méretû. Az ilyen ismert eszközök további hátránya az, hogy olyan járulékos alkatrészeknek köszönhetõen, mint a tartály és egy további hõcserélõ, a hûtõkör megépítése viszonylag költséges és bonyolult, összeszerelése rendkívül idõigényes. A jelen találmány célkitûzése az, hogy leküzdjük a fent említett problémák egyikét, vagy lehetõleg minél többet, valamint más hátrányokat is. Ebbõl a célból a találmány olyan, fent ismertetett hûtõ-szárító típusú berendezést ismertet, ahol a fent említett mérõeszközök úgy vannak kialakítva, hogy legalább a szárítandó gáz legalacsonyabb hõmérsékletét mérik, továbbá olyan eszközökkel van ellátva, amelyek mérik a környezet hõmérsékletét, továbbá egy áramlásmérõ van elhelyezve a fent említett szárítandó gázt vezetõ csõben, és így a fent említett szabályozóeszköz legalább két felhasználói módba kapcsolható, nevezetesen egy elsõ felhasználói módba, amelyben a hûtõkör csak akkor aktiválódik, ha a szárítandó gáz mért áramlása a fent említett csõben meghalad egy elõre beállított értéket, és ahol a hûtõkört minden esetben kikapcsoljuk, ha a legalacsonyabb léghõmérséklet egy elõre beállított minimális értékre zuhan, és kikapcsolt állapotban marad mindaddig, amíg a legalacsonyabb léghõmérséklet elért egy bizonyos felsõ értéket, továbbá egy másik felhasználói módba is kapcsolható, amelyben a hûtõkör szabályozása révén a mért legalacsonyabb léghõmérsékletet egy bizonyos tartományon belül tartjuk, amely a környezeti hõmérséklet függvénye. A legalacsonyabb léghõmérsékleten vagy LAT kifejezésen ebben a leírásban a szárítandó levegõ legalacsonyabb hõmérsékletét értjük, amely a hûtõszárítás során fellép, és amely lényegében a szárítandógáz-kimenetnél lép fel a hõcserélõ szekunder körében. A LAT mindig megfelelõen jelzi a levegõ harmatpontját, mivel a kettõ között összefüggés van. Egy ilyen eszköz elõnyös tulajdonsága az, hogy a hõcserélõ hõmérséklete mindig korlátozott, mivel a hûtõkör újra bekapcsol, ha a mért LAT, vagy a harmatpont túlságosan magas lesz, és így a csúcsok elkerülhetõk. Mivel a LAT fent említett felsõ értéke az elsõ felhasználói módban, és a LAT fent említett értéktartománya a második felhasználói módban kívánság szerint szabályozható, a harmatpont minden környezeti hõmérséklet esetén garantálható úgy, hogy az megfelelõen alacsony legyen annak érdekében, hogy megakadályozzuk a korróziót vagy a kondenzációt a sûrítettlevegõ-hálózat hûtõ-szárító eszközt követõ részében. A találmány szerinti eszköz további elõnyös tulajdonsága az, hogy nincs szükség további hõtároló közegre, valamint az energiát rendkívül egyszerû módon tudjuk megtakarítani, mivel a hûtõkör a megfelelõ idõben kikapcsol, például akkor, ha nincs szükség szárítandó sûrített levegõre, mivel nincs sûrítettlevegõ-fogyasztás.
1
HU 008 394 T2
További elõny az, hogy a fent említett áramlásmérõnek köszönhetõen lehetõség van arra, hogy a hûtõkört kikapcsoljuk, például nulla terhelés esetén, amelynek eredményeképpen még több energiát tudunk megtakarítani. Annak érdekében, hogy a jelen találmány jellemzõ tulajdonságait még jobban megvilágíthassuk, a következõkben a találmány szerinti, továbbfejlesztett hûtõszárító készülék célszerû kiviteli alakját ismertetjük példa szerint, a csatolt rajzokra történõ hivatkozással, ahol a rajzon az 1. ábra a találmány szerinti hûtõ-szárító berendezést mutatja be, a 2. ábra a találmány szerinti berendezés elsõ felhasználói módjára vonatkozik, a minimális és a maximális LAT lehetséges értékeinél a környezeti hõmérséklet függvényében, a 3. ábra a LAT értéktartományának lehetséges értékeit mutatja be a környezeti hõmérséklet függvényében, a találmány szerinti berendezés második felhasználói módjában, a 4. ábra az 1. ábrán látható berendezés módosított változatát mutatja be, és az 5. ábra a 3. ábrán látható berendezés módosított változatát mutatja be. Az 1. ábrán hûtõ-szárító 1 berendezést láthatunk, amely lényegében 2 hõcserélõbõl áll, amelynek primer köre alkotja a 4 hûtõkör 3 párologtatóját, amelyben egymást követõen 5 motorral hajtott 6 kompresszor, 7 kondenzátor és 8 nyomáscsökkentõ eszköz van elrendezve. Ez a hûtõkör fel van töltve hûtõfolyadékkal, például Freon R410a hûtõfolyadékkal, amelynek áramlási irányát 9 nyíllal jelöltük. A 2 hõcserélõ szekunder körét a szárítandó nedves levegõ 10 csövének egy része alkotja, ahol a levegõ áramlási irányát 11 nyíllal jelöltük. A 2 hõcserélõ után, például annak kimeneténél, egy 12 folyadékszeparátor van elrendezve a 10 csõben. A 10 csõ, mielõtt elérné a 2 hõcserélõt, részben kiszélesedik egy elõhûtõ vagy rekuperációs 13 hõcserélõn át, majd ezt követõen, a 12 folyadékszeparátor után, újra a 13 rekuperációs hõcserélõn halad át, az elõbb említett elemmel párhuzamos vagy ellenirányban. A fent említett csõ kimenete például csatlakoztatható egy olyan sûrítettlevegõ-hálózathoz, amely nem látható az ábrákon, amelyhez a sûrített levegõ fogyasztói vannak kapcsolva, például olyan szerszámok, amelyet sûrített levegõ hajt meg. A 2 hõcserélõ egy folyadék/levegõ hõcserélõ, és egészében kialakítható úgy, mint egy lehetséges rekuperációs levegõ/levegõ 13 hõcserélõ. A 8 nyomáscsökkentõ eszköz ebben az esetben egy termosztatikus szelep, amely a 7 kondenzátor kimenete és a 3 párologtató bemenete között van elrendezve, és amelynek termosztatikus eleme az ismert módon 14 csõvel van csatlakoztatva egy 15 hõmérõ gömbhöz, amely a 3 párologtató kimeneténél van elhe-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 3
2
lyezve, más szavakkal a 4 hûtõkörön, a 3 párologtató és a 6 kompresszor között. Nyilvánvaló, hogy a fent említett 8 nyomáscsökkentõ eszköz sok különféle módon valósítható meg, például elektromos szelep formájában, amely a 3 párologtató távolabbi végén vagy azt követõen van elrendezett hõmérsékletmérõhöz van csatlakoztatva. Néhány kisebb 1 hûtõ-szárító esetében a 8 nyomáscsökkentõ eszközt kapilláris csõvel helyettesíthetjük. A 6 kompresszor például volumetrikus kompresszor, amely bizonyos fordulatszámok esetén gyakorlatilag ugyanannyi térfogatáramot biztosít, például csavarkompresszor, míg az 5 motor ebben az esetben elektromos motor, amely a 18 szabályozóhoz van csatolva. A fent említett 16 szabályozó, amely a találmány szerint legalább két felhasználási módba kapcsolható, amelyeket a továbbiakban ismertetünk részletesen, kialakítható például egy PLC formájában, és a találmány szerint mérõeszközökhöz van csatlakoztatva, amelyek a találmány szerint legalább a szárítandó gáz legalacsonyabb léghõmérsékletét (LAT) mérõ 17 eszköz, továbbá a Tamb környezeti hõmérsékletet mérõ 18 mérõeszköz, valamint 19 áramlásmérõ. A LAT mérésére szolgáló fent említett 17 mérõeszközök célszerûen ott vannak elrendezve, ahol a szárítandó levegõ legalacsonyabb léghõmérséklete várható, ebben az esetben közvetlenül a 2 hõcserélõ szekunder köre után, célszerûen a 12 folyadékszeparátor elõtt. A találmány szerint nincs kizárva, hogy a LAT mérésére szolgáló 17 mérõeszközöket a harmatpont mérésére alkalmas eszközökkel helyettesítsük, amelyek célszerûen a fent említett 2 hõcserélõ szekunder körének kimenete közelében vannak elrendezve. Következésképpen, ha a továbbiakban a LAT mérésére szolgáló mérõeszközt említjük, ezek helyett a találmány szerint a harmatpont mérésére szolgáló eszköz is alkalmazható. A fent említett, a környezeti hõmérséklet (Tamb) mérésére szolgáló 18 mérõeszközök célszerûen a sûrítettlevegõ-hálózatnál kerülnek elhelyezésre, amely az 1 berendezés által szárított levegõt hasznosítja, célszerûen a sûrített levegõ végfelhasználóinak közelében, például azoknak a szerszámoknak a közelében, amelyeket ezzel a szárított sûrített levegõvel mûködtetnek. Lehetõség van arra is, hogy a környezeti hõmérséklet mérésére szolgáló 18 mérõeszközöket más helyeken telepítsük. Abban az esetben, hogyha a szárítandó sûrített levegõ például egy kompresszorból származik, a fent említett környezeti hõmérséklet mérésére szolgáló 18 mérõeszközök elhelyezése megfelelõnek bizonyul az ilyen kompresszor bemeneténél. A találmány szerint a 18 mérõeszközök elrendezhetõk a hûtõ-szárító 1 berendezésen is, de mindig úgy kell elhelyezni azokat, hogy lehetõvé tegyék az átlagos környezeti hõmérséklet mérését. A fent említett 19 áramlásmérõ a szárítandó gáz fent említett 10 csövében van elrendezve, ebben az
1
HU 008 394 T2
esetben a 13 rekuperációs hõcserélõ után. Nyilvánvaló, hogy ez a 19 áramlásmérõ bárhol elhelyezhetõ a 10 csõben. Ebben az esetben a 19 áramlásmérõ egy szenzor, amely olyan gyorsan, ahogy a pillanatnyi gázáramlás átáramlik a 10 csövön, egy kimeneti jelet ad, de amely a továbbiakban nem határozza meg az említett gázáramlás nagyságát a 10 csövön át. Egy másik kiviteli alakban a találmány szerinti 1 berendezés, természetesen nem korlátozó módon, olyan 19 áramlásmérõt alkalmaz, amely a 10 csövön át áramló gáz áramlásának nagyságát is méri úgy, hogy ezt figyelembe lehet venni a 4 hûtõkör szabályozásánál. A találmány szerinti, továbbfejlesztett hûtõ-szárító 1 berendezés mûködése rendkívül egyszerû, és a következõképpen zajlik. A szárítandó levegõt betápláljuk a 10 csövön át, és így a 2 hõcserélõn át, például a 4 hûtõkör 3 párologtatójában áramló hûtõfolyadékkal ellenáramban. A 2 hõcserélõben a nedves levegõ lehûl, és ennek következtében kondenzátum keletkezik, amelyet a 12 folyadékszeparátorban leválasztunk. A hideg levegõ, amely abszolút értelemben kevesebb nedvességet tartalmaz az említett 12 folyadékszeparátort követõen, azonban relatív páratartalma még 100%, a 13 rekuperációs hõcserélõben hevítésre kerül, amelynek következtében relatív páratartalma célszerûen 50% alá esik, és ennélfogva a szárítandó friss levegõ már részben lehûlt a 13 rekuperációs hõcserélõben, mielõtt a 2 hõcserélõbe kerülne. Így a levegõ a 13 rekuperációs hõcserélõ kimeneténél szárazabb, mint a 2 hõcserélõ bemeneténél. A 4 hûtõkör mûködése már ismert és a következõk szerint történik. A 7 kondenzátorban a gáznemû hûtõfolyadék, amelyet felhevítettünk a 6 kompresszorban lévõ kompresszió révén, mindaddig hûl, amíg folyadék állapotba nem kerül. Annak érdekében, hogy a hõt a környezetbe vezessük, hûtõközeget alkalmazunk, például vizet vagy levegõt. A 8 nyomáscsökkentõ eszköznek köszönhetõen a folyékony hûtõközeg kitágul egy állandó párolgási nyomásra, amely természetesen hõmérsékletesést okoz. A 8 termosztatikus nyomáscsökkentõ szelep, valamint a 15 mérõgömb ismert módon történõ alkalmazásával a 3 párologtatóegységet követõen túlhevülés következik be úgy, hogy nem áll fenn a veszélye annak, hogy hûtõfolyadék kerülhet a 6 kompresszorba, és ennek következtében általában nincs szükség folyadékszeparátorra a 4 hûtõkörben. A találmány szerint a szárítandó gáz LAT hõmérsékletét célszerûen bizonyos határok között tartjuk egyrészt úgy, hogy megakadályozzuk a 3 párologtató lefagyását, amely a túlságosan alacsony LAT hõmérsékleten következne be, és másrészt biztosítjuk, hogy a levegõ még megfelelõen lehûljön úgy, hogy lehetõvé tegye a kondenzációt. Amikor a 16 szabályozóegység elsõ felhasználói módban van, a 4 hûtõkör mindig kikapcsol, amikor a szárítandó gáz LAT hõmérséklete egy elõre beállított
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 4
2
minimális A érték alá esik, amit a 2. ábrán láthatunk, és amely ebben az esetben állandó, és célszerûen, de nem feltétlenül egyenlõ 1 °C¹kal. A LAT hõmérséklet fent említett beállított minimális A értéke a találmány szerint más értékeket is felvehet, de megfelelõen magasnak kell lennie a környezeti hõmérséklet minden értékén annak érdekében, hogy elkerüljük a hûtõközeg lefagyását a 4 hûtõkörben. Ha a LAT hõmérséklet elér egy bizonyos B felsõ értéket, a 4 hûtõegység bekapcsol a 16 fent említett szabályozó beavatkozása eredményeként, és az 5 motor újra mûködni kezd. Ebben az esetben a 16 szabályozóegység egy olyan algoritmussal van ellátva, amely a Tamb környezeti hõmérséklet függvénye, és amelyet arra használunk, hogy kiszámoljuk a LAT hõmérséklet elõbb említett felsõ B értékét. A 2. ábrán látható példában a B görbének állandó lefutása van egy bizonyos környezeti hõmérséklethez tartozó elsõ Ta érték alatt, míg lineárisan növekszik az említett elsõ Ta érték fölött. Nyilvánvaló, hogy a fent említett B felsõ érték bármilyen más lefutású is lehet, például lépcsõs függvény vagy állandó érték. Ennélfogva a találmány szerint nincs szükség arra, hogy ezt a B felsõ értéket a Tamb mért környezeti hõmérséklet függvényeként számoljuk. A találmány szerint a 16 szabályozóeszköz figyelembe veszi a fent említett 19 áramlásmérõ méréseit is az elsõ felhasználói módban úgy, hogy a 4 hûtõkör csak akkor kapcsol be, ha a szárítandó gáz mért áramlása a fent említett 10 csövön át meghalad egy beállított értéket. Ezen a módon elkerüljük azt, hogy a 4 hûtõkör mûködésben maradjon, amikor az elsõ, a hûtõszárítást végzõ eszköz egyáltalán nincs terhelés alatt, vagy csak kismértékû a terhelése, ami szintén az energiamegtakarítást segíti elõ. Célszerûen, de nem szükségképpen, a fent említett 16 szabályozóeszközt egy jelzõeszközhöz csatlakoztatjuk, amely nem látható az ábrákon, és amely jelzi, hogyha szárítandó gáz mért LAT hõmérséklete egy bizonyos jelzési C érték alá esik, és amely LED, szaggatott jelzõfény, vagy hangszóró formájában, vagy bármely más jelzõeszköz formájában, vagy ezen eszközök kombinációjaként alakítható ki. Ebben az esetben a 16 szabályozóegység célszerûen egy olyan algoritmussal is el van látva, amely a Tamb környezeti hõmérséklet függvénye, hogy kiszámoljuk a fent említett jelzési C értéket. A 2. ábra a fent ismertetett jelzési C érték lehetséges lefutását mutatja be, amely ebben az esetben egy bizonyos második környezeti hõmérséklet Tb értékig állandó, ahol a környezeti hõmérséklet Tamb, és amelynek majdnem lineárisan növekvõ görbéje van az említett Tb érték fölött, amely például mindig állandó értéken van a Tamb környezeti hõmérséklet alatt. Nyilvánvaló, hogy a találmány szerinti C görbének más lefutása is lehetséges. A 16 szabályozóeszköz második felhasználói módjában a 4 hûtõkört a 6 kompresszor fent említett 5 meg-
1
HU 008 394 T2
hajtó motorjának be¹ és kikapcsolásával szabályozzuk úgy, hogy a szárítandó gáz LAT hõmérsékletét mindig egy bizonyos tartományon belül tartjuk, ebben az esetben, ahogy az a 3. ábrán is látható, egy elõre beállított minimális és maximális D, E küszöbérték között, amelyeket a Tamb mért környezeti hõmérséklet függvénye szerinti algoritmussal számolunk. Az adott kiviteli példában a minimális D küszöbérték ebben az esetben lépcsõs függvény szerint halad, amikor a Tamb környezeti hõmérséklet az elsõ beállított Tc érték alatt helyezkedik el, és majdnem állandó, ebben az esetben 3 °C körül van úgy, hogy megakadályozza a lefagyást a 3 párologtatóban. Amikor a Tamb környezeti hõmérséklet a második Td beállított érték fölé emelkedik, amely magasabb, mint a fent említett elsõ Tc beállított érték, a fent említett minimális D küszöbérték lépcsõs függvénye ebben az esetben is állandóvá válik. A fent említett Tc és Td beállított értékek között az említett minimális D küszöbérték algoritmusának lépcsõs függvénye emelkedõ, amely ebben az esetben, de nem szükségképpen lineáris, és szintén elõnyösen a Tamb környezeti hõmérséklet, valamint a számolt minimális D küszöbérték közötti különbség állandó. Ebben az esetben a maximális E küszöbérték algoritmus szintén lépcsõs függvényként alakul, amely a Tamb környezeti hõmérséklet minden értékénél nagyobb értékû, mint a fent említett minimális D küszöbérték lépcsõs függvénye, ha a Tamb környezeti hõmérséklet kisebb, mint az elsõ beállított Te érték, továbbá állandó. A Te elsõ beállított érték fölött egy második beállított Tf értékig az E minimális küszöbérték görbe ebben az esetben lineárisan növekvõ függvény. Ettõl a második Tf beállított értéktõl az E maximális küszöbérték algoritmusának fent említett lépcsõs függvénye állandó lefutású egy harmadik beállított Tg értékig, amely fölött a maximális E küszöbérték ismét lineárisan növekvõ függvény. Ebben az esetben az E maximális küszöbérték fent említett harmadik Tg beállított értéke egyenlõ a D minimális küszöbérték elsõ Tc beállított értékével. Nyilvánvaló ugyanakkor, hogy ez a találmány szerint nem szükségszerû. A fent említett maximális E küszöbérték célja az, hogy elkerüljük, hogy a LAT hõmérséklet túlságosan magas legyen, amelynek eredményeképpen a levegõ nem megfelelõen hûlne, és amelynek eredményeképpen nem kellõ mennyiségû nedvesség kondenzálódna ahhoz, hogy képesek legyünk a levegõt szárítani. A találmány szerint célszerûen, amíg a hûtõ-szárító 1 berendezés mûködik, a LAT hõmérséklet mért értéke, amelyet a 17 mérõeszközzel mérünk, a fent említett 16 szabályozóeszközben bizonyos szabályos vagy nem szabályos intervallumonként, például bizonyos frekvencia alapján folyamatosan összehasonlításra kerül a fent említett minimális D küszöbértékkel, valamint a maximális E küszöbértékkel. Ha a szárítandó gáz LAT hõmérséklete ideiglenesen a minimális D küszöbérték alá esik, a fent említett
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 5
2
16 szabályozóeszköz kikapcsolja a 4 hûtõkört úgy, hogy kikapcsolja az 5 motort, amely meghajtja a 4 hûtõkör 6 kompresszorát, és a fent említett 3 párologtatóban a hõmérséklet megemelkedik, ezzel a LAT hõmérséklet is újra megnõ. Ha a mért LAT hõmérséklet a maximális E küszöbérték fölé emelkedik, a 4 hûtõkör újra bekapcsol, minthogy az 5 motor meghajtja a 4 hûtõkör 6 kompresszorát, mivel bekapcsoljuk, amelynek eredményekképpen a hõmérséklet a 3 párologtatóban csökken, és a LAT hõmérséklet is újra leesik. Mivel a 4 hûtõkör csak akkor kapcsol be, ha erre szükség van, a találmány szerinti hûtõ-szárító eljárás elõsegíti az energiamegtakarítást. A 4 hûtõkör megfelelõ idõben történõ ismételt bekapcsolásával biztosíthatjuk, hogy a 2 hõcserélõ nem hevül túl, ha a sûrítettlevegõ-ellátás újra terhelés alá kerül, például egy leállást követõen, és nem lesznek hõmérséklet- és harmatpontcsúcsok a felhasznált sûrített levegõben. Amennyiben szükséges, de nem szükségképpen, a 4 hûtõkört kikapcsolhatjuk ebben a második felhasználói módban, ha a szárítandó gáz áramlása, amint azt a 19 áramlásmérõ figyeli, a 10 fent említett csövön át kisebb, mint egy elõre beállított érték, de a találmány szerint az is lehetséges, hogy a 4 hûtõkör mûködésben maradjon, ha nincs terhelés és/vagy a terhelés csak részleges. A 4. ábra a találmány szerint 1 berendezés további kiviteli alakját mutatja be, ahol 20 elkerülõcsõ van elrendezve a 4 hûtõkörben a fent említett hûtõ¹ 6 kompresszor fölött, amelyben egy hagyományos 21 elkerülõszelep van elrendezve, amelynek szelepteste kinyit egy rugó révén, amint a 20 elkerülõcsõben a nyomás egy bizonyos érték alá csökken. Az ellennyomás, amellyel a rugó nyitva tartja a szeleptestet, és így a fent említett nyomás is, szabályozható. A 21 elkerülõszeleppel sorban, nevezetesen az utóbbi, valamint a 6 hûtõkompresszor kimenete között egy további nyitó/záró 22 szelep van elrendezve, amely például egy elektromágneses szelep. A 22 nyitó/záró szelep a 16 szabályozóegységhez van csatlakoztatva 23 elektromos vezetékkel, és ezt is a szabályozóegység szabályozza. A 16 szabályozóegység ebben az esetben 24 huzallal van a 25 mérõegységhez csatlakoztatva, amely a párologtató hõmérsékletét méri, például egy termoelemmel, amely a 4 hûtõkörben van elrendezve a 3 párologtató bemeneténél, a 3 párologtató, valamint a 8 nyomáscsökkentõ eszköz között. A párologtató hõmérséklete itt a 4 hûtõkörben keringõ hûtõfolyadék hõmérsékletét jelenti, közvetlenül a 3 párologtató elõtt vagy után. A 4. ábrán látható berendezés az 5 motor fordulatszámának szabályozására szolgáló 26 eszközzel is el van látva, az, amelyek a fent említett 16 szabályozóegységhez vannak csatlakoztatva, és amely ebben az esetben frekvenciaátalakító. A fent említett 7 kondenzátorral szemben ebben az esetben egy 27 ventilátor helyezkedik el, hogy az utób-
1
HU 008 394 T2
bit hûtse, és szintén a fent említett 16 szabályozóegységhez van csatlakoztatva. Az 1 találmány szerinti berendezés ilyen változatának mûködése rendkívül egyszerû, ahogy azt a következõkben ismertetjük. Az 1 berendezés jelen kiviteli alakjában alkalmazott elsõ felhasználói mód mûködése gyakorlatilag megegyezik az elõzõ kiviteli alakokban megismerttel, amennyiben ebben az esetben is a szárítandó gáz LAT hõmérséklete mindig a 2. ábrán látható A minimumérték fölött van úgy, hogy a 4 hûtõkört idõben kikapcsoljuk. A 6 hûtõkompresszor 5 meghajtómotorját újra bekapcsoljuk, amint a 17 mérõeszköz által mért LAT hõmérséklet elér egy felsõ B küszöbértéket, amelyet a 16 szabályozóegységgel számolunk ki, például egy olyan algoritmussal, amely a környezeti hõmérséklet függvénye. A 19 áramlásmérõ biztosítja ebben az esetben is azt, hogy az energiatakarékosság érdekében a 4 hûtõkör kikapcsolt állapotban legyen, ha nincs terhelés vagy csak részleges terhelés van. Annak köszönhetõen, hogy a fent említett 20 elkerülõvezeték a 6 hûtõkompresszor fölött van elrendezve, további szabályozás válik lehetségessé. A párologtató hõmérséklete, amelyet a 25 mérõeszközzel mérünk, ebben az esetben egy irányértékkel rendelkezik, vagyis egy olyan beállított értékkel, amelyhez a 16 szabályozóegység megpróbálja a pillanatnyilag mért párologtató hõmérsékletet igazítani, amely irányérték néhány fokkal a szükséges LAT hõmérséklet alatt van. Az, hogy a 20 elkerülõvezeték kezdetben nyitott vagy zárt helyzetben van¹e, azt a 22 nyitó/záró szelep határozza meg, amelyet a 16 szabályozóegység szabályoz. Ha a párologtató hõmérséklete jelentõsen alacsonyabb, mint a fent említett irányérték, például több mint 1,5 °C¹kal eltér az utóbbitól, a 22 nyitó/záró szelepet a 16 szabályozóegység kinyitja. Ha a 22 nyitó/záró szelep kinyitotta az elkerülõvezetéket, akkor a 21 elkerülõszelep az, amely meghatározza, hogy a 20 elkerülõvezeték pontosan mikor nyíljon ki. Ez a 21 elkerülõszelep már nem zárja le a 20 elkerülõvezetéket akkor, amikor a párologtató hõmérséklete annak kimeneténél, vagyis a 20 elkerülõvezeték belsejében a 6 kompresszor bemeneti oldalán, egy bizonyos érték alá esik, amelynek eredményeképpen a 6 kompresszor forró gázai átáramolhatnak a 20 elkerülõvezetéken, és a párologtató nyomása tovább nem csökken. Ez a 21 elkerülõszelep és az a beállított nyomásérték, amelynél a rugó már nem tartja zárva az utóbbit, úgy vannak megválasztva, hogy a 21 elkerülõszelep a 4 hûtõkör névleges üzemi körülményei alatt van zárt állapotban, de az említett 21 elkerülõszelep nyitva van, ha a terhelés csak részleges vagy nulla úgy, hogy a párologtató nyomása minimális értéken marad, valamint úgy, hogy a párologtató hõmérséklete, amely a
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 6
2
hûtõközeg párologtató nyomásához van rendelve a párologtató után, legalább 0 °C¹ot érjen el, hogy megakadályozzuk a jégképzõdést a 3 párologtatóban. Az elkerülõvezeték nyitása a LAT hõmérséklet ismételt emelkedését okozhatja. Amikor a párologtató hõmérséklete, amelyet a 25 mérõeszközzel mérünk, újra elég közel kerül a fent említett irányértékhez, például kevesebb mint 0,5 °C¹kal tér el attól, a 22 nyitó/záró szelep ismételten bezár. A találmány szerinti 1 berendezés jelen kiviteli alakjában, második felhasználói módban, ahogy azt az 5. ábrán is láthatjuk, a legalacsonyabb levegõ LAT hõmérsékletet egy bizonyos tartományon belül tartjuk úgy, hogy kívánt LAT hõmérsékletértékre szabályozzuk, amelyet az F görbe jelenít meg, és amely kiszámítható például egy olyan algoritmussal, amely a környezeti hõmérséklet függvénye. Ebben az esetben a fent említett görbének állandó értéke van elsõ Tamb környezeti hõmérséklet Th beállított értékig, és lineárisan emelkedik magasabb környezeti hõmérsékleteknél, de mondanunk sem kell, hogy bármilyen más lefutása is lehet, amennyiben megakadályozza a 3 párologtató lefagyását, és lehetõvé teszi a kicsapódás bekövetkezését, és a folyadék szeparálását. A 16 szabályozóegység folyamatosan, akár szabályos akár szabálytalan intervallumonként összehasonlítja a szárítandó gáz mért legalacsonyabb LAT léghõmérsékletét a kívánt LAT értékkel, és ezt követõen szabályozza az 5 motor fordulatszámát az említett frekvenciaátalakítóval úgy, hogy a LAT hõmérséklet aktuális értékét a számított LAT hõmérsékleti értékre szabályozza. Annak érdekében, hogy a legalacsonyabb léghõmérsékletet megemeljük, az 5 motor fordulatszámát csökkenteni kell a frekvenciaátalakítóval, míg a legalacsonyabb léghõmérséklet csökkentését úgy érhetjük el, hogy az 5 motor fordulatszámát és így a 6 hûtõkompresszorét is növeljük. Egyrészt a 20 elkerülõvezetéknek, amely 21 elkerülõszeleppel, valamint 22 nyitó/záró szeleppel van ellátva, másrészt a 6 fordulatszám-szabályozott kompresszornak köszönhetõen, nemcsak azoknak az eseteknek a számát szoríthatjuk a minimális értékre, amikor az 5 motort leállítjuk és újra elindítjuk, hanem nagymértékben javított dinamikus viselkedést érhetünk el. Az 1 berendezésnek ebben a kiviteli alakjában a 7 kondenzátor hûtésére szolgáló 27 fent említett ventilátort is szabályozhatjuk a 16 szabályozóegységgel, például a kondenzátor hõmérsékletének mérései alapján, amelynek következtében ezt a hõmérsékletet a lehetõ legalacsonyabb és a lehetõ legállandóbb értéken tarthatjuk. Természetesen a fent említett ventilátor ki¹ és bekapcsolható más követelmények alapján, például a 2 hõcserélõ szekunder körén át áramló szárítandó gáz áramlásának függvényében is. A találmány szerinti 1 berendezés minden egyes fent említett kiviteli alakjában a 16 szabályozóegység
1
HU 008 394 T2
célszerûen úgy van felépítve, hogy minden egyes alkalommal, amikor a 6 hûtõkompresszort az elsõ vagy második felhasználói módban indítjuk el, mûködésben kell maradnia egy bizonyos ideig, ahol ez az idõintervallum az 5 motor és a 6 hûtõkompresszor mûködési jellemzõinek függvénye. Az 5 motor óránkénti indításainak számát célszerûen úgy korlátozzuk, hogy elkerüljük az 5 motor túlterhelését. A találmány szerinti 1 berendezés egyik célszerû kiviteli alakjában minden egyes alkalommal, amikor az 5 motort elindítjuk, a frekvencia egy bizonyos idõtartamig, például 30 másodpercig állandó értéken, célszerûen kb. 50 Hz¹en marad. Nyilvánvaló, hogy a találmány szerinti berendezés nem korlátozódik arra a kiviteli alakra, amelyben az 5 motor fordulatszám-szabályozását 20 elkerülõvezetékkel és 27 szabályozott ventilátorral kombináljuk, hanem a találmány szerinti 1 berendezés az egyik vagy mindkét jellemzõt tartalmazhatja. Nedves levegõ helyett a vízpáratartalmú levegõtõl eltérõ is száríthatunk ugyanilyen módon, ugyanezzel a berendezéssel. A LAT hõmérséklet ebben az esetben a legalacsonyabb gázhõmérsékletet jelenti.
SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Hûtõ-szárító berendezés, amelyben hõcserélõ (2) van elrendezve, amelynek primer köre egy hûtõkör (4) párologtatója (3), amelynek kompresszorát (6) motor (5) hajtja meg, továbbá kondenzátora (7) és nyomáscsökkentõ eszköze (8) van, amely a kondenzátor (7) kimenete és a párologtató (3) bemenete között van elrendezve, valamint a fent említett motor (5) szabályozására alkalmas szabályozóegységgel (16), valamint az utóbbihoz csatlakoztatott mérõeszközökkel van ellátva, ahol a hõcserélõ (2) szekunder köre a szárítandó gáz vezetésére szolgáló csõvezeték (10) egy része, és ahol a hõcserélõ (2) szekunder körének kimeneténél folyadékszeparátor (12) van elrendezve az említett csõben (10), azzal jellemezve, hogy a mérõeszközök között legalább a szárítandó gáz legalacsonyabb léghõmérsékletének (LAT) mérésére szolgáló mérõeszköz (17), valamint a környezeti hõmérséklet (Tamb) mérésére szolgáló eszköz, továbbá a szárítandó gáz vezetésére szolgáló, a fent említett csõben (10) elrendezett áramlásmérõ (19) van, valamint azzal, hogy a fent említett szabályozóegységet (16) legalább két felhasználói módban lehet üzemeltetni, ahol elsõ felhasználói módban a hûtõkör (4) csak akkor van bekapcsolva, ha a csövön (10) át áramló szárítandó gáz mért áramlása meghalad egy elõre beállított értéket, és a hûtõkör (4) minden egyes esetben ki van kapcsolva, ha a legalacsonyabb léghõmérséklet (LAT) egy elõre beállított minimális értékre csökken, továbbá kikapcsolt állapotban van mindaddig, amíg a legalacsonyabb léghõmérséklet (LAT) értéke egy bizonyos felsõ értéket (B) elér, továbbá második felhasználói módban a mért legalacsonyabb léghõmérséklet (LAT) a hûtõkör (4) szabályozása révén, a környezeti hõmérséklet (Tamb) függvényében, adott tartományban van tartva.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 7
2
2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szabályozóegység (16) úgy van kialakítva, hogy az elsõ felhasználói módban a fent említett beállított minimális érték (A) állandó. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fent említett szabályozóegység (16) oly módon van kialakítva, hogy az elsõ felhasználói módban a fent említett elõre beállított minimális érték (A) gyakorlatilag 1 °C. 4. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fent említett szabályozóegység (16) olyan algoritmussal van ellátva, amely a környezeti hõmérséklet (Tamb) függvénye, és amellyel az elsõ felhasználói módban a legalacsonyabb léghõmérséklet (LAT) fent említett felsõ értéke (B) ki van számítva. 5. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fent említett szabályozóegység (16) jelzõeszközhöz van csatlakoztatva, amely jelez, ha a mért legalacsonyabb léghõmérséklet (LAT) egy bizonyos jelzési érték (C) alá esik. 6. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fent említett jelzõeszköz LED, szaggatott fény, hangszóró vagy bármilyen más jelzõeszköz vagy ezek kombinációja. 7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fent említett szabályozóegység (16) a mért környezeti hõmérséklet (Tamb) függvényében a fent említett jelzési érték (C) számítására szolgáló algoritmussal van ellátva. 8. Az 5–7. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a jelzési érték (C) számítására szolgáló algoritmus a környezeti hõmérséklet (Tamb) elõre beállított értékének (Tb) eléréséig állandó, és magasabb környezeti hõmérsékleteknél (Tamb) majdnem lineárisan emelkedõ függvény. 9. A 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fent említett jelzési érték (C) lineárisan növekvõ függvénye a környezeti hõmérséklet (Tamb) alatt állandó értékû. 10. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szabályozóeszköz (16) úgy van kialakítva, hogy a második felhasználói módban a hûtõkört (4) a motor (5) ki¹, illetve bekapcsolásával szabályozza úgy, hogy a szárítandó gáz legalacsonyabb léghõmérsékletét (LAT) elõre beállított minimális és maximális küszöbértékek (D, E) között tartja, és a szabályozóegység (16) a mért környezeti hõmérséklet (Tamb) függvényében a küszöbértékek (D és E) számítására szolgáló algoritmussal van ellátva. 11. A 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szabályozóegység (16) úgy van kialakítva, hogy a második felhasználói módban a hûtõkör (4) csak akkor van bekapcsolt állapotban, ha a szárítandó gáz elõre meghatározott minimális áramlása lép fel a hõcserélõ (2) szekunder körében. 12. Az 1–9. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a motor (5) fordulatszámának szabályozására szolgáló eszközzel (26) van el-
1
HU 008 394 T2
látva, amely a fent említett szabályozóegységhez (16) van csatlakoztatva. 13. A 12. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a motor (5) fordulatszámának szabályozására szolgáló eszköz (26) frekvenciaátalakító. 14. A 12. vagy 13. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az említett szabályozóegység (16) a környezeti hõmérséklet (Tamb) függvényében a legalacsonyabb léghõmérséklet számítására szolgáló algoritmussal van ellátva, továbbá a szabályozóegység (16) úgy van kiképezve, hogy a második felhasználói módban a hûtõkör (4) a LAT értékének mérésével, valamint a mért LAT értéknek a szükséges LAT értékkel történõ összehasonlításával, és a motor (5) fordulatszámának ezt követõ beállításával van szabályozva úgy, hogy a LAT aktuális értéke a számított LAT értéknek megfelelõen van beállítva. 15. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kondenzátor (7) hûtésére szolgáló ventilátorral (27) van ellátva, továbbá a ventilátor (27) a szabályozóegységhez (16) van csatlakoztatva. 16. A 15. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mérõeszköz a kondenzátor hõmérsékletének mérésére szolgáló mérõeszközzel van kiegészítve. 17. A 15. vagy 16. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szabályozóegység (16) úgy van kialakítva, hogy a ventilátort (27) a hõcserélõ szekunder körén átáramló szárítandó gáz áramlásának függvényében, és/vagy a kondenzátor hõmérsékletének függvényében szabályozza.
5
10
15
20
25
30
8
2
18. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kompresszor (6) elkerülõvezetékkel (20) van áthidalva, amelyen elkerülõszelep (21) és nyitó/záró szelep (22) van elrendezve. 19. A 18. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a nyitó/záró szelep a szabályozóegységhez (16) van csatlakoztatva. 20. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szabályozóegység (16) úgy van kialakítva, hogy a nyitó/záró szelep (22) nyit, ha a párologtató hõmérséklete jelentõsen alacsonyabb, mint egy irányérték, és akkor zár újra, ha ezt a beállított irányértéket ismét megközelíti. 21. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a legalacsonyabb léghõmérsékletet (LAT) mérõ mérõeszköz (17) a szárítandó gáz vezetésére szolgáló csõben (10), a hõcserélõ (2) szekunder köre után van elrendezve. 22. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szabályozóegység (16) úgy van kialakítva, hogy minden egyes motor- (5) indítás után a motor (5) egy bizonyos idõintervallumban mûködésben marad. 23. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szabályozóegység (16) úgy van kialakítva, hogy a motor (5) indításainak óránkénti számát korlátozzuk. 24. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az említett szabályozóegység (16) úgy van kialakítva, hogy a motor minden egyes indítása esetén a frekvencia egy bizonyos idõtartamban állandó, célszerûen 50 Hz értéken marad.
HU 008 394 T2 Int. Cl.: B01D 53/26
9
HU 008 394 T2 Int. Cl.: B01D 53/26
10
HU 008 394 T2 Int. Cl.: B01D 53/26
11
Kiadja a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatala, Budapest Felelõs vezetõ: Szabó Richárd osztályvezetõ Windor Bt., Budapest
