Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konditionierung eines Gases, insbesondere einer Verbrennungsluft an einem Prüfstand für Verbrennungsmotoren oder Brennstoffzellen, mittels einer Vorrichtung, welche zumindest einen Verdichter, einen Wärmetauscher und eine Expansionseinrichtung aufweist, wobei das Gas der Vorrichtung zugeführt wird.

Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Konditionierung eines Gases, wobei das Gas in einer Strömungsrichtung durch die Vorrichtung führbar ist, umfassend zumindest einen Verdichter zum Verdichten des Gases und eine Expansionseinrichtung zum Entspannen des Gases, wobei die Expansionseinrichtung dem zumindest einen Verdichter in Strömungsrichtung nachgelagert angeordnet ist.

Für eine Überprüfung von Verbrennungsmotoren, Brennstoffzellen oder dergleichen ist es häufig erforderlich, dass einem Prüfling eine wohldefinierte und speziell konditionierte Verbrennungsluft zugeführt wird. Hierbei ist es wichtig, dass verschiedene Parameter der Verbrennungsluft, vor allem eine Feuchte und eine Temperatur, möglichst präzise eingestellt werden.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Konditionierung eines Gases bekannt, wobei das Gas üblicherweise in einem Kreisprozess getrocknet wird.

Bekannte Vorrichtungen umfassen beispielsweise Kältetrockner zur Trocknung von Druckluft oder Vorrichtungen zur Trocknung einer Luft in einer Klimaanlage.

Nachteilig ist bei derartigen Vorrichtungen, dass ein Einsatzgebiet in der Regel auf einen kleinen Temperaturbereich beschränkt ist, wobei die Luft stark verdichtet werden muss, um einen besonders hohen Druck zu erreichen. Ferner ist nachteilig, dass ein Kältemittelkreis und ein zusätzlicher Kälteträgerkreis zu hohen Betriebskosten führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem eine Verbrennungsluft präzise und in einem großen Temperaturbereich bei geringeren Betriebskosten konditionierbar ist. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher eine Verbrennungsluft präzise und in einem großen Temperaturbereich konditionierbar ist.

Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren der eingangs genannten Art zumindest ein Parameter des zugeführten Gases, insbesondere ein Druck, eine Temperatur, eine Feuchte und/oder ein Volumen, gemessen wird, wonach das Gas verdichtet wird, wonach ein erster Anteil des verdichteten Gases durch den Wärmetauscher geführt wird, wobei der erste Anteil im Wärmetauscher gekühlt und/oder entfeuchtet wird, wonach das gekühlte und/oder entfeuchtete Gas in einer Expansionseinrichtung entspannt wird, wonach das entspannte Gas aus der Vorrichtung geführt wird.

Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass die Regelung von Temperatur, Druck und Feuchte kombiniert möglich ist. Bei einem derartigen Verfahren wird das Gas, vorzugsweise eine Verbrennungsluft für einen Prüfling an einem Prüfstand, der Vorrichtung zugeführt. Um das Gas präzise zu konditionieren, werden zunächst ein oder mehrere Parameter des zugeführten Gases gemessen. Diese Parameter umfassen üblicherweise den Druck, die Temperatur, die Feuchte und/oder das Volumen des zugeführten Gases. Darüber hinaus können weitere Parameter, wie beispielsweise eine Zusammensetzung des Gases und/oder eine Konzentration einzelner Bestandteile des Gases, insbesondere ein Sauerstoffgehalt, ein Stickstoffgehalt und/oder ein C0 ₂ -Gehalt gemessen werden. Nach der Bestimmung der Parameter wird das Gas verdichtet, wobei eine Temperatur des Gases erhöht wird. Abhängig von einer Anforderung an das Gas kann die Luft im Wärmetauscher auf eine bestimmte Zwischentemperatur gekühlt und/oder entfeuchtet werden. Darüber hinaus wird das Gas nach einem Kühlen und/oder Entfeuchten in der Expansionseinrichtung entspannt und so auf einen gewünschten Druck und/oder von der Zwischentemperatur auf eine gewünschte bzw. erforderliche Endtemperatur gebracht.

Um die Konditionierung des Gases über einen großen Parameterbereich zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass ein zweiter Anteil des verdichteten Gases an dem Wärmetauscher vorbeigeführt und mit dem durch den Wärmetauscher geführten ersten Anteil vermischt wird. Dadurch kann beispielsweise eine höhere Feuchte des Gases und/oder eine höhere Zwischentemperatur erreicht werden, als wenn das gesamte Gas durch den Wärmetauscher geführt und folglich gekühlt und/oder entfeuchtet wird. Je nach Anforderung kann das Gas vollständig oder, gegebenenfalls in verschiedenen Abstufungen, teilweise durch den Wärmetauscher geführt werden.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass der zumindest eine Parameter des Gases, insbesondere der Druck, die Temperatur, die Feuchte und/oder das Volumen, in zumindest einem weiteren Prozessschritt erfasst wird, gegebenenfalls nach einem Verdichten des Gases und/oder unmittelbar vor dem Entspannen des Gases und/oder nach dem Entspannen des Gases. Um eine präzise Konditionierung des Gases zu gewährleisten, kann es günstig sein, wenn mehrere Parameter des Gases in einem oder mehreren weiteren Prozessschritten erneut gemessen werden. Derartige Prozessschritte sind beispielsweise zwischen dem Verdichten und dem Kühlen und/oder Entfeuchten, zwischen dem Kühlen und/oder Entfeuchten und dem Entspannen, anschließend an das Entspannen, nach dem Vermischen des ersten Anteils mit dem zweiten Anteils und/oder unmittelbar vor einem Entlassen des konditionierten Gases aus der Vorrichtung. Räumlich kann eine derartige Messung beispielsweise zwischen dem Verdichter und dem Wärmetauscher, zwischen dem Wärmetauscher und der Expansionseinrichtung, und/oder anschließend an die Expansionseinrichtung erfolgen. Üblicherweise werden der Druck, die Feuchte und/oder die Temperatur nach dem Verdichten gemessen, da sich vor allem diese Parameter hierbei verändern. Es hat sich bewährt, wenn die Parameter nach dem Kühlen und/oder Entfeuchten des Gases ebenfalls gemessen werden. Dies kann dann zweckmäßig sein, wenn ein bestimmter Anteil des Gases am Wärmetauscher vorbeigeführt wird. In diesem Fall werden ein oder mehrere Parameter, vorzugsweise der Druck, die Feuchte und/oder die Temperatur, nach dem Vermischen des ersten Anteils mit dem zweiten Anteil gemessen.

Es kann günstig sein, wenn das Gas auf einen Druck von zumindest 0,2 bar, insbesondere auf einen Druck von 0,5 bar bis 2 bar, verdichtet wird. Dadurch wird ein erforderlicher Anstieg der Temperatur des Gases erreicht. Hierbei kann die Temperatur des Gases gegebenenfalls auf zumindest 100 °C, beispielsweise bis zu 170 °C, ansteigen. Mit Vorteil wird ein Verhältnis des ersten Anteils zum zweiten Anteil in Abhängigkeit einer gewünschten Temperatur und/oder Feuchte des Gases reguliert, vorzugsweise mittels zumindest eines Regelventils. Dadurch kann die erwünschte Zwischentemperatur und/oder Feuchte und folglich auch die am Prüfstand erforderliche Endtemperatur und/oder Feuchte erreicht werden. Der erste Anteil kann zumindest etwa 5 %, 10 %,

20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % oder 100 % des zugeführten Gases umfassen. Andererseits umfasst der zweite Anteil üblicherweise etwa 95 %, 90 %, 80 %, 70 %, 60 %, 50 %, 40 %, 30 %, 20 %, 10 %, 5 % oder 0 % des zugeführten Gases. In der Regel addieren sich der erste Anteil und der zweite Anteil zu 100 %, sodass das zugeführte Gas im Wesentlichen vollständig durch die Vorrichtung geführt wird. Der erste Anteil kann beispielsweise mittels eines Wärmetauscher-Regelventils, welches in der Regel dem Wärmetauscher in Strömungsrichtung vorgeordnet ist, reguliert werden. Üblicherweise wird der zweite Anteil mittels eines Wärmetauscher-Bypass-Regelventils reguliert.

Um eine präzise Einstellung des Regelventils oder der Regelventile zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass der erste Anteil und/oder der zweite Anteil jeweils durch ein, insbesondere mit einem Antriebsmittel betätigtes, Regelventil, vorzugsweise ein Klappenventil, reguliert wird. Darüber hinaus kann durch den Einsatz des Antriebsmittels, beispielsweise eines Schrittmotors oder eines Servomotors, zur Betätigung des Regelventils oder der Regelventile eine zumindest teilweise Automatisierung des Verfahrens erreicht werden.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass ein Kondensat, welches im Wärmetauscher aus dem Gas abgeschieden wird, in einem Kondensat-Behälter gesammelt wird, wobei der Kondensat-Behälter nach einem Erreichen eines bestimmten Füllstandes, insbesondere durch Betätigen von zumindest einem Entleerungsventils, entleert wird. In der Regel fällt Kondensat beim Entfeuchten des Gases an. Um ein effizientes Abführen des Kondensats zu gewährleisten, kann dieses in einem hierfür vorgesehenen Kondensat-Behälter gesammelt und erst beim Erreichen eines bestimmten Füllstandes abgeführt werden. Dadurch wird ein aufwändiger Absaug- oder Pumpmechanismus vermieden, welcher anderenfalls für das Abführen von geringen Mengen des Kondensats erforderlich wäre. Optional kann das gesammelte Kondensat mittels eines Hilfsgebläses aus dem Kondensat-Behälter befördert werden. Mit Vorteil wird das Gas in der Expansionseinrichtung zumindest teilweise in einer, insbesondere drehzahlgeregelten, Turbine entspannt und optional teilweise an der Turbine vorbeigeführt. Dadurch kann das Gas auf einen gewünschten Druck und/oder eine gewünschte bzw. erforderliche Endtemperatur gebracht werden. Darüber hinaus kann eine dabei frei werdende Energie durch die Turbine genutzt und gegebenenfalls in eine andere Energieform umgewandelt werden. Optional kann das Gas an der Turbine zumindest teilweise vorbeigeführt werden. Hierfür können Regelventile vorgesehen sein, mit welchen eine Gasmenge geregelt wird, die durch die Turbine bzw. an dieser vorbeigeführt wird. Es kann beispielsweise für Wartungsarbeiten an der Turbine oder zur Entlastung der Turbine weiter vorteilhaft sein, das Gas vollständig an der Turbine vorbeizuführen.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Turbine durch eine Entspannung des Gases angetrieben wird, wobei Strom erzeugt wird, welcher optional der Vorrichtung, insbesondere dem zumindest einen Verdichter, zugeführt wird. Hierfür kann mittels der Turbine beispielsweise ein Generator angetrieben werden. Der durch Umwandlung der frei werdenden Energie gewonnene elektrische Strom wird gegebenenfalls für einen Betrieb des Verdichters genutzt. Optional weist die Vorrichtung hierfür einen Frequenzumrichter auf. Das Verfahren kann dadurch Energieeffizient durchgeführt werden, da eine Menge von einem extern eingespeisten elektrischen Strom reduziert wird. Alternativ dazu kann der gewonnene elektrische Strom in ein externes Stromnetz eingespeist werden.

Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass Eiskristalle aus dem entspannten Gas, insbesondere in einem Eisabscheider, abgeschieden und in einem Eisbehälter gesammelt werden. Beim Entspannen des Gases kühlt dieses ab, wobei gegebenenfalls Eiskristalle im Gas entstehen können. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Eiskristalle in einem Zyklonabscheider abgeschieden werden.

Zweckmäßigerweise werden die Eiskristalle durch eine Zufuhr von einer Umgebungsluft geschmolzen, wonach diese als flüssiges Kondensat abgeführt werden. Da die Temperatur der Umgebungsluft üblicherweise ausreichend ist, um Eiskristalle zu schmelzen, kann der Eisbehälter mittels eines Hilfsgebläses mit der Umgebungsluft beaufschlagt werden. Dadurch können die Eiskristalle besonders energieeffizient geschmolzen werden, da keine zusätzliche Heizung erforderlich ist. Darüber hinaus kann das nunmehr flüssige Kondensat in einfacher Art und Weise abgeführt werden.

Um bei einer höheren Temperatur, beispielsweise bei einer höheren Endtemperatur, eine höhere Feuchte zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass das Gas, vorzugsweise das entspannte Gas, mit einem Dampferzeuger befeuchtet wird. Hierbei können zumindest 5 g, insbesondere 10 g bis 20 g, besonders bevorzugt etwa 16 g Wasser pro Kilogramm entfeuchtetem Gas in das entfeuchtete Gas eingebracht werden.

Es ist günstig, wenn das Gas, insbesondere das gekühlte und/oder entfeuchtete Gas, erwärmt wird, bevor dieses an der Expansionseinrichtung vorbeigeführt wird. Mit Vorteil wird das gekühlte und/oder entfeuchtete Gas erwärmt bevor dieses an der Turbine vorbeigeführt wird. Somit kann eine höhere Temperatur des Gases erreicht und gegebenenfalls ein Gas mit einer höheren Endtemperatur dem Prüfling zugeführt werden.

Die weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zumindest eine Messeinrichtung zur Messung von zumindest einem Parameter des Gases und ein Wärmetauscher zum Kühlen und/oder Entfeuchten des Gases vorgesehen sind, wobei der Wärmetauscher in Strömungsrichtung zwischen dem zumindest einen Verdichter und der Expansionseinrichtung angeordnet ist und wobei eine Hauptleitung vorgesehen ist, um einen ersten Anteil des Gases durch den Wärmetauscher zu führen.

Ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass die Regelung von Temperatur, Druck und Feuchte eines Gases kombiniert und bei vergleichsweise geringem Druck möglich ist. Hierbei ist die Vorrichtung so aufgebaut, dass das Gas in Strömungsrichtung durch die Vorrichtung führbar ist, wobei der Verdichter, der Wärmetauscher und die Expansionseinrichtung in Strömungsrichtung nacheinander angeordnet sind.

Zweckmäßigerweise weist die Vorrichtung eine Zuleitung auf, durch welche das Gas in die Vorrichtung geführt werden kann. Mit Vorteil weist die Zuleitung einen Filter auf, beispielsweise einen Staubfilter, um das zugeführte Gas zu filtern. Dadurch wird gewährleistet, dass keine Verunreinigungen oder nur eine geringe Menge an Verunreinigungen in die Vorrichtung eingebracht werden.

Zum Verdichten des Gases ist vorzugsweise ein drehzahlgeregelter, insbesondere hochdrehender, Seitenkanalverdichter vorgesehen. Optional weist die Vorrichtung einen zweiten Verdichter auf, welcher normalerweise gleich wie der erste Verdichter aufgebaut ist, um gegebenenfalls einen höheren Durchsatz zu ermöglichen.

Nach dem Verdichten kann das verdichtete Gas zumindest teilweise durch den Wärmetauscher strömen. Das im Wärmetauscher gekühlte und/oder entfeuchtete Gas kann dann durch die Expansionseinrichtung strömen, in welcher das Gas wieder entspannt wird. Hierbei wird das Gas durch die Hauptleitung zum Wärmetauscher und durch diesen geführt.

Die Vorrichtung weist zumindest eine, in der Regel mehrere, Messeinrichtungen auf, um Parameter des zugeführten Gases zu messen. Mit Vorteil ist zumindest eine Anfangsmesseinrichtung in der Zuleitung positioniert, sodass zumindest ein Parameter des zugeführten Gases messbar ist. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zumindest eine weitere Messeinrichtung, insbesondere eine Verdichter- Messeinrichtung, eine Wärmetauscher-Messeinrichtung und eine Expansionsmesseinrichtung, aufweist, welche dem zumindest einen Verdichter, dem Wärmetauscher und/oder der Expansionseinrichtung nachgelagert sind. So ist gewährleistet, dass mehrere Parameter des Gases in verschiedenen Prozessschritten erfasst werden. Eine Erfassung von zumindest einem Parameter des Gases erfolgt mit Vorteil in zumindest einem, zwei, drei, vier oder mehreren Prozessschritten. Die Messeinrichtungen können jeweils zur Messung von zumindest einem Parameter ausgebildet sein, wobei der oder die Parameter bevorzugt aus einer Liste umfassend Temperatur, Druck, Feuchte, Volumen des zugeführten Gases, Volumen eines durchströmenden Gases, Strömungsgeschwindigkeit, Zusammensetzung des Gases, Sauerstoffgehalt, Stickstoffgehalt, C0 ₂ -Gehalt und dergleichen ausgewählt sind.

Zweckmäßig ist es, wenn zumindest eine Bypass-Leitung vorgesehen ist, um das Gas zumindest teilweise an dem Wärmetauscher und/oder der Expansionseinrichtung vorbeizuführen, wobei vorzugsweise eine Wärmetauscher-Bypass-Leitung in Strömungsrichtung vor dem Wärmetauscher aus der Hauptleitung abzweigt und in Strömungsrichtung nach dem Wärmetauscher in die Hauptleitung mündet und/oder eine Expansionseinrichtungs-Bypass-Leitung in Strömungsrichtung vor der Expansionseinrichtung aus der Hauptleitung abzweigt und in Strömungsrichtung nach der Expansionseinrichtung in die Hauptleitung mündet. In der Regel ist die Wärmetauscher- Bypass-Leitung so positioniert, dass ein zweiter Anteil des Gases an dem Wärmetauscher vorbeiführbar ist. Analog dazu ist die Expansionseinrichtungs-Bypass-Leitung so angeordnet, dass das Gas teilweise an der Expansionseinrichtung vorbeiführbar ist.

Um eine bestimmte, insbesondere höhere Zwischentemperatur zu erreichen, kann ein zweiter Anteil des Gases durch die Wärmetauscher-Bypass-Leitung am Wärmetauscher vorbeiströmen. Je höher die gewünschte Temperatur und/oder je höher die gewünschte Feuchte ist, desto größer kann der zweite Anteil sein, welcher am Wärmetauscher vorbeiströmt. Üblicherweise ist vorgesehen, dass die Bypass-Leitung anschließend an den Wärmetauscher in die Hauptleitung mündet, sodass der erste Anteil und der zweite Anteil vermischt werden. Bevorzugt ist im Bereich der Mündung zumindest eine Messeinrichtung vorgesehen, sodass zumindest ein Parameter des Gases, insbesondere des zusammengeführten ersten und zweiten Anteils, messbar ist.

Mit Vorteil kann das Gas teilweise durch die Expansionseinrichtungs-Bypass-Leitung an der Expansionseinrichtung vorbeiströmen. Dadurch kann eine Endtemperatur reguliert und/oder die Expansionseinrichtung entlastet werden.

Zweckmäßigerweise ist zumindest ein Regelventil vorgesehen, um einen Volumenstrom durch die Vorrichtung zu regulieren, wobei vorzugsweise die Hauptleitung ein Wärmetauscher-Regelventil und/oder ein Expansionseinrichtungs-Regelventil und/oder jeweils eine Bypass-Leitung ein Bypass-Regelventil aufweisen. Es hat sich bewährt, wenn das oder die Regelventile als Klappenventil ausgebildet sind. Mit Vorteil sind ein Schrittmotor und/oder ein Servomotor zur Einstellung des oder der Regelventile vorgesehen.

Zur Regulierung des zweiten Anteils, welcher am Wärmetauscher vorbeiströmt, bzw. eines Volumenstroms durch die Wärmetauscher-Bypass-Leitung, weist die Wärmetauscher-Bypass-Leitung vorzugsweise ein Wärmetauscher-Bypass-Regelventil auf. Darüber hinaus weist die Hauptleitung in der Regel ein Wärmetauscher-Regelventil auf, um den ersten Anteil, welcher durch den Wärmetauscher strömt, zu regulieren. Je geringer die gewünschte Temperatur und/oder je geringer die gewünschte Feuchte ist, desto größer kann der erste Anteil sein, welcher durch den Wärmetauscher strömt. Das Wärmetauscher-Bypass-Regelventil und/oder das Wärmetauscher-Regelventil sind mit Vorteil als Klappenventil ausgebildet. Besonders bevorzugt ist jeweils ein Schrittmotor zur Einstellung des Wärmetauscher-Bypass-Regelventils und/oder des Wärmetauscher- Regelventils vorgesehen.

Darüber hinaus weist die Expansionseinrichtungs-Bypass-Leitung zur Regulierung des Volumenstroms durch diese vorzugsweise ein Regelventil bzw. ein Expansionseinrichtungs-Bypass-Regelventil auf. Ferner weist die Hauptleitung in der Regel ein Expansionseinrichtungs-Regelventil auf, um einen Volumenstrom durch die Expansionseinrichtung zu regulieren. Das Expansionseinrichtungs-Bypass-Regelventil und/oder das Expansionseinrichtungs-Regelventil sind mit Vorteil als Klappenventil ausgebildet. Es hat sich bewährt, wenn jeweils ein Servomotor zur Einstellung des Expansionseinrichtungs-Bypass-Regelventils und/oder des Expansionseinrichtungs- Regelventils vorgesehen ist.

Günstig ist es, wenn der Wärmetauscher einen Kondensat-Abscheider aufweist, wobei der Kondensat-Abscheider vorzugsweise einen Kondensat-Behälter umfasst. In der Regel fällt im Wärmetauscher ein Kondensat an, welches mit dem Kondensat-Abscheider abgeschieden und gegebenenfalls im Kondensat-Behälter gesammelt werden kann. Zum Entleeren des Kondensat-Behälters weist die Vorrichtung optional ein Hilfsgebläse auf. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Kondensat-Behälter eine Füllstands- Messeinrichtung zur Erfassung eines Füllstandes im Kondensat-Behälter aufweist. Mit Vorteil umfasst der Kondensat-Abscheider zumindest ein Entleerungsventil, welches abhängig von dem Füllstand öffenbar ausgebildet ist. Besonders bevorzugt, ist vorgesehen, dass das Entleerungsventil automatisch öffnet, wenn ein bestimmter Füllstand im Kondensat-Behälter erreicht und/oder überschritten wird. Hierfür ist gegebenenfalls eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche Daten der Füllstands- Messeinrichtung mit einem vordefinierten Schwellenwert abgleicht und zweckmäßigerweise beim Erreichen und/oder Überschreiten des Schwellenwertes das Entleerungsventil öffnet. Es ist weiter vorteilhaft, wenn die Expansionseinrichtung zur Erzeugung von Strom ausgebildet und vorzugsweise eine elektrische Verbindung zwischen der Expansionseinrichtung und dem zumindest einen Verdichter vorgesehen ist, um einen erzeugten Strom dem Verdichter zuzuführen. In der Regel weist die Expansionseinrichtung eine drehzahlgeregelte, insbesondere hochdrehende, Turbine auf, welche gegebenenfalls einen Generator antreibt. Durch eine Umwandlung von bei der Expansion des Gases frei werdender Energie in elektrische Energie bzw. elektrischen Strom, kann eine Energieeffizienz der Vorrichtung verbessert werden.

Mit Vorteil ist ein Dampferzeuger vorgesehen, welcher in Strömungsrichtung nach der Expansionseinrichtung mit der Hauptleitung in Fluidverbindung steht. In der Regel weist die Vorrichtung eine Dampfleitung auf, welche dem Dampferzeuger mit der Hauptleitung verbindet. Ein mit dem Dampferzeuger erzeugter Dampf ist, vorzugsweise über die Dampfleitung, in die Hauptleitung führbar, um das entspannte Gas zu befeuchten.

Zum Abscheiden von Eiskristallen aus dem entspannten Gas ist es günstig, wenn ein Eisabscheider vorgesehen ist, welcher der Expansionseinrichtung in Strömungsrichtung nachgeordnet positioniert ist. Da das Gas beim Entspannen üblicherweise sehr kalt wird und eine Temperatur von beispielsweise bis zu -30 °C erreicht, können sich, insbesondere bei einer Restfeuchtigkeit im Gas, Eiskristalle bilden, welche aus dem Gas normalerweise abgeschieden werden. Mit Vorteil umfasst der Eisabscheider einen Eisbehälter. Vorzugsweise ist der Eisbehälter doppelwandig aufgebaut, wobei ein Hohlraum zwischen einer Innenwand und einer Außenwand des Eisbehälters vorgesehen ist. Durch den Hohlraum kann ein Fluid, beispielsweise eine Heizflüssigkeit oder eine Umgebungsluft, führbar sein, um ein im Eisbehälter gesammeltes Eis zu schmelzen. Zum Abführen des geschmolzenen Eises aus der Vorrichtung kann die Umgebungsluft mit dem Hilfsgebläse durch den Hohlraum befördert werden. Alternativ dazu kann ein zusätzliches Hilfsgebläse vorgesehen sein, um die Umgebungsluft durch den Hohlraum zu befördern.

Um das gekühlte und/oder entfeuchtete Gas zu erwärmen, ist es günstig, wenn eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, welche in Strömungsrichtung zwischen dem Wärmetauscher und der Expansionseinrichtung angeordnet ist. Bevorzugt ist die Heizeinrichtung in Strömungsrichtung in Strömungsrichtung vor einer Abzweigung der Expansionseinrichtungs-Bypass-Leitung angeordnet, sodass das Gas erwärmbar ist, bevor dieses an der Expansionseinrichtung bzw. der T urbine vorbeigeführt wird.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Vorrichtung als Einheit ausgebildet ist, wobei einzelne Elemente, insbesondere der zumindest eine Verdichter, der Wärmetauscher und die Expansionseinrichtung, an einem Rahmen und/oder innerhalb des Rahmens montiert sind. Dadurch kann die Vorrichtung besonders kompakt ausgebildet sein. Darüber hinaus oder alternativ dazu können die Hilfsgebläse, die Ventile, wie etwa die Regelventile und/oder die Entleerungsventile, der Kondensat-Abscheider, der Eisabscheider, elektrotechnische Komponenten, Leitungen, beispielsweise die Bypass-Leitungen und/oder die Hauptleitung, am oder innerhalb des Rahmens montiert sein. Hierfür kann ein Profilrahmen, insbesondere ein Aluminiumprofilrahmen, vorgesehen sein. Als Einhausung können am Rahmen mehrere Abdeckbleche fixiert sein.

Mit Vorteil umfasst der Wärmetauscher eine Flüssigkeitskühlung, wobei eine Zufuhr für eine Kühlflüssigkeit optional eine Temperaturüberwachungseinrichtung aufweist. Zur Steuerung der Kühlflüssigkeitsmenge ist vorzugsweise ein weiteres Regelventil vorgesehen. In der Regel wird die Kühlflüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der gewünschten Temperatur und/oder Feuchte des zu konditionierenden Gases geregelt.

Die Flüssigkeitskühlung ist in der Regel als Kühlkreislauf ausgebildet.

Zweckmäßigerweise weist die Vorrichtung eine Ableitung auf, durch welche das konditionierte Gas aus der Vorrichtung, insbesondere zu einem Prüfling, führbar ist. Üblicherweise wird ein endseitiges Teilstück der Hauptleitung als Ableitung bezeichnet. Alternativ kann eine zusätzliche Ableitung vorgesehen sein, welche mit der Hauptleitung in Fluidverbindung steht.

Ferner kann eine Prüfling-Bypass-Leitung vorgesehen sein, welche so ausgebildet ist, dass gerade eine zur Prüfung erforderliche Gasmenge durch die Ableitung zum Prüfling geführt wird, wobei ein restliches Gas durch die Prüfling-Bypass-Leitung am Prüfling vorbeigeführt und mit einem Abgas des Prüflings vermischt ins Freie entlassen wird. Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Konditionierung eines Gases;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ergänzten Vorrichtung;

Fig. 3 eine detaillierte schematische Darstellung einer derartigen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Konditionierung eines Gases schematisch dargestellt, wobei das Gas in Strömungsrichtung S durch die Vorrichtung 1 führbar ist. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Verdichter 2, einen Wärmetauscher 3 und eine Expansionseinrichtung 4. Üblicherweise sind der Wärmetauscher 3 dem Verdichter 2 und die Expansionseinrichtung 4 dem Wärmetauscher 3 in Strömungsrichtung S nachgelagert angeordnet.

Darüber hinaus sind mehrere Messeinrichtungen 5a, 5b, 5c, 5d vorgesehen, welche zur Erfassung von zumindest einem Parameter des zugeführten Gases ausgebildet sind. Zu erfassende Parameter können aus einer Liste, umfassend Druck, Temperatur, Feuchte, Volumen, Zusammensetzung, Sauerstoffgehalt, Stickstoffgehalt, C0 ₂ -Gehalt und/oder dergleichen, ausgewählt sein. Es kann vorgesehen sein, dass jeweils eine Messeinrichtung 5a, 5b, 5c, 5d mehrere geeignete Sensoren umfasst, um mit der jeweiligen Messeinrichtung 5a, 5b, 5c, 5d mehrere Parameter zu erfassen. Die Vorrichtung 1 kann insbesondere eine, zwei, drei, vier, oder mehrere derartige Messeinrichtungen 5a, 5b, 5c, 5d aufweisen, welche gegebenenfalls in verschiedenen Prozessabschnitten positioniert sind.

Zweckmäßigerweise weist die Vorrichtung 1 eine Anfangsmesseinrichtung 5a, eine Verdichter-Messeinrichtung 5b, eine Wärmetauscher-Messeinrichtung 5c und/oder eine Expansionsmesseinrichtung 5d auf. Üblicherweise ist die Anfangsmesseinrichtung 5a dem Verdichter 2 in Strömungsrichtung S vorgelagert angeordnet, wobei diese bevorzugt zur Erfassung des Drucks, der Temperatur, der Feuchte und/oder des Volumens des Gases ausgebildet ist. Die Verdichter-Messeinrichtung 5b kann in Strömungsrichtung S zwischen dem Verdichter 2 und dem Wärmetauscher 3 positioniert sein, wobei diese in der Regel zur Erfassung des Drucks und/oder der Temperatur des Gases ausgebildet ist. Überdies kann die Wärmetauscher-Messeinrichtung 5c in Strömungsrichtung S zwischen dem Wärmetauscher 3 und der Expansionseinrichtung 4 angeordnet sein, wobei diese bevorzugt zur Erfassung der Temperatur und/oder der Feuchte des Gases ausgebildet ist. Üblicherweise ist die Expansionsmesseinrichtung 5d der Expansionseinrichtung 4 in Strömungsrichtung S nachgelagert positioniert, wobei diese in der Regel zur Erfassung des Drucks und/oder der Temperatur des Gases ausgebildet ist. Gegebenenfalls kann eine Endmesseinrichtung 5e vorgesehen sein, um zumindest einen der Parameter des Gases zu erfassen, ehe das Gas aus der Vorrichtung 1 strömt.

Darüber hinaus steht die Hauptleitung 6 zweckmäßigerweise in Fluidverbindung mit mehreren Komponenten der Vorrichtung 1, insbesondere mit dem Verdichter 2, dem Wärmetauscher 3 und der Expansionseinrichtung 4. Optional kann die Vorrichtung 1 auch zwei oder mehrere Verdichter 2 aufweisen. Hierbei wird das verdichtete Gas in der Regel im Anschluss an die Verdichter 2 in die Hauptleitung 6 zusammengeführt.

Ferner weist die Vorrichtung 1 eine Zuleitung 7 und eine Ableitung 8 auf, um das Gas in die Vorrichtung 1 bzw. aus der Vorrichtung 1 zu führen. Üblicherweise wird ein in Strömungsrichtung S anfangsseitiger Abschnitt der Hauptleitung 6 als Zuleitung 7 und ein endseitiger Abschnitt der Hauptleitung 6 als Ableitung 8 bezeichnet. Alternativ kann auch eine separate Zuleitung 7 und/oder Ableitung 8 vorgesehen sein, welche mit der Hauptleitung 6 jeweils in Verbindung stehen. Sämtliche Leitungen können jeweils rohrförmig oder schlauchförmig ausgebildet sein. Überdies kann die Zuleitung 7 einen Filter, vorzugsweise einen Staubfilter, insbesondere einen Staubfilter der Filterklasse G3 oder G4 aufweisen, um das zugeführte Gas zu filtern.

Optional kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung 1 eine Heizeinrichtung aufweist, welche gegebenenfalls zwischen dem Wärmetauscher 3 und der Expansionseinrichtung 4 angeordnet ist.

Um das Gas an funktionellen Komponenten der Vorrichtung 1, wie beispielsweise dem Wärmetauscher 3 und/oder der Expansionseinrichtung 4, vorbeizuführen, kann die Vorrichtung 1 eine oder mehrere Bypass-Leitungen 9a, 9b aufweisen. Die Bypass- Leitungen 9a, 9b zweigen üblicherweise an einer Abzweigung, welche einer jeweils zu umgehenden Komponente in Strömungsrichtung S vorgelagert ist, aus der Hauptleitung 6 ab und münden in einer Mündung, welche der jeweils zu umgehenden Komponente in Strömungsrichtung S nachgelagert ist, in die Hauptleitung 6, wie dies beispielsweise in Fig. 2 schematisch dargestellt ist.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung 1 zur Konditionierung eines Gases sind mehrere, insbesondere zwei, Bypass-Leitungen 9a, 9b vorgesehen. Die Vorrichtung 1 weist hierbei eine Wärmetauscher-Bypass-Leitung 9a auf, um das Gas zumindest teilweise am Wärmetauscher 3 vorbeizuführen. Optional kann die Vorrichtung 1 eine Expansionseinrichtungs-Bypass-Leitung 9b aufweisen, um das Gas zumindest teilweise an der Expansionseinrichtung 4 vorbeizuführen.

Vorzugsweise zweigt die Wärmetauscher-Bypass-Leitung 9a in Strömungsrichtung S vor dem Wärmetauscher 3 an einer Wärmetauscher-Abzweigung aus der Hauptleitung 6 ab und mündet in Strömungsrichtung S nach dem Wärmetauscher 3 in einer Wärmetauscher-Mündung in die Hauptleitung 6. Analog dazu ist es vorteilhaft, wenn die Expansionseinrichtungs-Bypass-Leitung 9b in Strömungsrichtung S vor der Expansionseinrichtung 4 an einer Expansionseinrichtungs-Abzweigung aus der Hauptleitung 6 abzweigt und in Strömungsrichtung S nach der Expansionseinrichtung 4 in einer Expansionseinrichtungs-Mündung in die Hauptleitung 6 mündet.

Zur Regulierung des Volumenstroms durch die funktionellen Komponenten der Vorrichtung 1 und/oder durch die zumindest eine Bypass-Leitung 9a, 9b zu regulieren, können ein oder mehrere Regelventile 10a, 10b, 10c, 10d vorgesehen sein. Das oder die Regelventile 10a, 10b, 10c, 10d sind üblicherweise der jeweiligen Komponente in Strömungsrichtung S vorgelagert angeordnet, vorzugsweise zwischen der jeweiligen Abzweigung und der Komponente, und/oder im Bereich der jeweiligen Bypass- Leitung 9a, 9b, in der Regel zwischen der jeweiligen Abzweigung und der korrespondierenden Mündung. Günstig ist es, wenn die Regelventile 10a, 10b, 10c, 10d als Klappenventile ausgebildet sind.

Um den Volumenstrom durch den Wärmetauscher 3 und/oder die Wärmetauscher- Bypass-Leitung 9a zu regulieren, weisen die Hauptleitung 6 und/oder die Wärmetauscher- Bypass-Leitung 9a jeweils ein Regelventil 10a, 10b, 10c, 10d auf. Ein Wärmetauscher- Regelventil 10a ist vorzugsweise zwischen einer Wärmetauscher-Abzweigung und dem Wärmetauscher 3 positioniert. Darüber hinaus ist ein Wärmetauscher-Bypass- Regelventil 10b in der Regel zwischen der Wärmetauscher-Abzweigung und einer Wärmetauscher-Mündung angeordnet.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Hauptleitung 6 und/oder die Expansionseinrichtungs-Bypass-Leitung 9b jeweils ein Regelventil 10a, 10b, 10c, 10d aufweisen, um den Volumenstrom durch die Expansionseinrichtung 4 zu regulieren. Üblicherweise ist ein Expansionseinrichtungs-Regelventil 10c zwischen einer Expansionseinrichtungs-Abzweigung und der Expansionseinrichtung 4 positioniert. Ein Expansionseinrichtungs-Bypass-Regelventil 10d ist in der Regel zwischen der Expansionseinrichtungs-Abzweigung und einer Expansionseinrichtungs-Mündung angeordnet.

Zweckmäßigerweise ist der oder den Mündungen in Strömungsrichtung S nachgelagert jeweils eine weitere Messeinrichtung zur Bestimmung von zumindest einem Parameter des Gases vorgesehen, da sich die Parameter beim Vermischen unterschiedlich behandelter Gasanteile in der Regel verändern. Vorzugsweise ist die weitere Messeinrichtung der Wärmetauscher-Mündung zur Erfassung der Temperatur und der Feuchte des Gases ausgebildet. Mit Vorteil ist die weitere Messeinrichtung der Expansionseinrichtungs-Mündung zur Erfassung der Temperatur, der Feuchte und des Drucks ausgebildet.

In Fig. 3 ist eine Vorrichtung 1 zur Konditionierung eines Gases schematisch dargestellt, wobei mehrere zusätzliche funktionelle Komponenten vorgesehen sind. Eine derartige Vorrichtung 1 weist beispielsweise mehrere, insbesondere zwei Verdichter 2 auf. Der oder die Verdichter 2 sind in der Regel als Seitenkanalverdichter ausgeführt, welche vorzugsweise drehzahlgeregelt und/oder hochdrehend ausgebildet sind. Zum Verdichten umfassen der oder die Verdichter 2 üblicherweise jeweils ein Gebläse, welches sich mit maximal 12.500 U/min dreht und welches normalerweise eine Antriebsleistung von etwa 32 kW aufweist.

Zur Kühlung des Verdichters 2 oder der Verdichter 2, kann ein Axialgebläse 11 vorgesehen sein. Das Axialgebläse 11 ist in der Regel so angeordnet, dass der oder die Verdichter 2 durch das Axialgebläse 11 mit einer Umgebungsluft beaufschlagbar sind. Um eine präzise und gegebenenfalls automatische Einstellung der

Regelventile 10a, 10b, 10c, 10d zu ermöglichen, kann die Vorrichtung 1 ein oder mehrere

Antriebsmittel 12a, 12b, beispielsweise einen oder mehrere Motoren, insbesondere

Schrittmotoren 12a und/oder Servomotoren 12b, zum Betätigen der

Regelventile 10a, 10b, 10c, 10d aufweisen. Vorzugsweise weist jedes

Regelventil 10a, 10b, 10c, 10d ein Antriebsmittel 12a, 12b auf. Mit Vorteil weisen das

Wärmetauscher-Regelventil 10a und das Wärmetauscher-Bypass-Regelventil 10b zur

Einstellung jeweils einen Schrittmotor 12a auf. Ferner können das

Expansionseinrichtungs-Regelventil 10c und das Expansionseinrichtungs-Bypass-

Regelventil 10d zur Einstellung jeweils einen Servomotor 12b aufweisen.

Zweckmäßigerweise umfasst der Wärmetauscher 3 einen Kondensat-Abscheider, wobei der Kondensat-Abscheider in der Regel einen Kondensat-Behälter 13 aufweist. Zum Entleeren des Kondensat-Behälters 13 ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Entleerungsventil 14 vorgesehen ist. Überdies kann ein Füllstandsschalter vorgesehen sein, welcher zumindest ein Entleerungsventil 14 öffnet, wenn ein bestimmter Füllstand im Kondensat-Behälter 13 erreicht ist. Hierfür kann der Kondensat-Behälter 13 beispielsweise einen Füllstandssensor aufweisen. So kann vorgesehen sein, dass Messwerte des Füllstandssensors mit einem definierten Schwellenwert vom Füllstandsschalter abgeglichen werden, wobei der Füllstandsschalter das Entleerungsventil 14 öffnet, wenn der Schwellenwert erreicht und/oder überschritten wird.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung 1 einen Eisabscheider 16, vorzugsweise einen Zyklonabscheider, aufweist, um Eiskristalle abzuscheiden, welche beim Entspannen des Gases gegebenenfalls entstehen. Es kann vorgesehen sein, dass der Eisabscheider 16 einen, insbesondere doppelwandigen, Eisbehälter 17 aufweist. Bei einem doppelwandigen Eisbehälter 17 ist üblicherweise ein Hohlraum zwischen einer Innenwand und einer Außenwand vorgesehen, durch welchen eine warme Umgebungsluft führbar ist, um die Eiskristalle zu schmelzen. Ferner kann ein Hilfsgebläse 18 vorgesehen sein, um das Kondensat aus dem Kondensat-Behälter 13, in der Regel durch einen Abfluss 15, und/oder die Umgebungsluft zum Eisbehälter 17 und gegebenenfalls durch den Hohlraum zu befördern. Optional weist die Vorrichtung 1 einen Dampferzeuger 19 auf, welcher über eine Dampfleitung 20 in Fluidverbindung mit der Hauptleitung 6 steht. Vorzugsweise mündet die Dampfleitung 20 zwischen der Expansionseinrichtung 4 und dem Eisabscheider 16 in die Hauptleitung 6. Durch ein Zuführen von Dampf aus dem Dampferzeuger 19 kann die Feuchte des entspannten Gases zusätzlich erhöht werden.

Es kann weiter zweckmäßig sein, wenn eine Endmesseinrichtung 5e zur finalen Bestimmung von zumindest einem Parameters des Gases, insbesondere der Temperatur und/oder der Feuchte, vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Endmesseinrichtung 5e dem Eisabscheider 16 in Strömungsrichtung S nachgelagert positioniert.

Als funktionelle Komponenten der Vorrichtung 1 werden üblicherweise jene Komponenten der Vorrichtung 1 bezeichnet, welche zur Veränderung von zumindest einem Parameter des Gases geeignet sind. Die funktionellen Komponenten umfassen unter anderem den Verdichter 2, den Wärmetauscher 3, die Heizeinrichtung, die Expansionseinrichtung 4, den Dampferzeuger 19 und/oder den Eisabscheider 16.

Bei einem Verfahren zur Konditionierung des Gases, wie beispielsweise bei der Konditionierung von einer Verbrennungsluft für einen Prüfling, wird das zu konditionierende Gas in der Regel in Strömungsrichtung S durch die Vorrichtung 1 geführt. Hierbei wird das Gas durch die Zuleitung 7 in die Vorrichtung 1 geführt und gegebenenfalls gefiltert. Bevor das Gas in den oder die Verdichter 2 geführt wird, ist es zweckmäßig, wenn der Druck, die Temperatur und/oder eine Menge bzw. das Volumen des zugeführten Gases erfasst werden. Dies geschieht üblicherweise mit der Anfangsmesseinrichtung 5a.

Im Verdichter 2 oder in den Verdichtern 2 wird das Gas auf einen bestimmten Druck verdichtet, vorzugsweise auf einen Druck von bis zu 2 bar. Anschließend ist es vorteilhaft, wenn der Druck und/oder die Temperatur des verdichteten Gases gemessen werden.

Dies geschieht in der Regel in der Verdichter-Messeinrichtung 5b. Beim Verdichten steigt die Temperatur des Gases üblicherweise auf bis zu 170 °C an.

Das verdichtete Gas wird in der Regel durch die Hauptleitung 6 weiter zum Wärmetauscher 3 geführt, in welchem das verdichtete Gas zumindest teilweise abgekühlt und/oder entfeuchtet wird. Je nach Anforderung an die Temperatur und/oder die Feuchte des konditionierten Gases kann das Gas anteilsweise oder vollständig durch den Wärmetauscher 3 und/oder am Wärmetauscher 3 vorbei, beispielsweise durch die Wärmetauscher-Bypass-Leitung 9a, geführt werden. In der Regel werden hierbei ein erster Anteil des Gases durch den Wärmetauscher 3 und ein zweiter Anteil des Gases durch die Wärmetauscher-Bypass-Leitung 9a geführt. Der Volumenstrom durch den Wärmetauscher 3 und/oder durch die Wärmetauscher-Bypass-Leitung 9a wird üblicherweise mit Regelventilen 10a, 10b, 10c, 10d, insbesondere mit dem Wärmetauscher-Regelventil 10a und/oder mit dem Wärmetauscher-Bypass- Regelventil 10b, geregelt. Hierbei wird vorzugsweise ein Verhältnis des ersten Anteils zum zweiten Anteil präzise eingestellt. Abhängig von der gewünschten Temperatur und/oder Feuchte des Gases kann beispielsweise ein Verhältnis des ersten Anteils zum zweiten Anteil von 9 : 1, 4 : 1, 7 : 3, 3 : 2, 1 : 1, 2 : 3, 3 : 7, 1 : 4 oder 1 : 9 eingestellt werden. Selbstverständlich können auch beliebige Abstufungen der genannten Verhältnisse eingestellt werden. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Gas vollständig durch den Wärmetauscher 3 oder vollständig durch die Wärmetauscher-Bypass- Leitung 9a geführt wird.

Der durch den Wärmetauscher 3 geführte erste Anteil des Gases wird im Wärmetauscher 3 gekühlt und gegebenenfalls entfeuchtet. Hierfür weist der Wärmetauscher 3 in der Regel eine Zufuhr für eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise eine Kühlwasserzufuhr, auf. Mit Vorteil weist die Zufuhr für die Kühlflüssigkeit eine Temperaturüberwachungseinrichtung auf. Ferner umfasst die Zufuhr für die Kühlflüssigkeit ein Kühlerventil, mit welchem die Menge an Kühlflüssigkeit, welche dem Wärmetauscher 3 zugeführt wird, regelbar ist. Üblicherweise wird die Menge an Kühlflüssigkeit in Abhängigkeit von einer gewünschten Feuchte und/oder Temperatur des durch die Vorrichtung 1 geführten Gases geregelt. Ein beim Kühlen und/oder Entfeuchten anfallendes Kondensat kann mittels Kondensat-Abscheider abgeschieden und vorzugsweise in einem Kondensat-Behälter 13 gesammelt werden. Zum Entleeren des Kondensat-Behälters 13 kann das Entleerungsventil 14, gegebenenfalls automatisch durch den Füllstandsschalter geöffnet werden. Mit dem Hilfsgebläse 18 kann das Kondensat aus dem Kondensat-Behälter 13 befördert werden. Ein gekühlter und/oder entfeuchteter erster Anteil wird in der Regel mit dem am Wärmetauscher 3 vorbeigeführten zweiten Anteil vermischt. Zweckmäßigerweise erfolgt dies in der Wärmetauscher-Mündung.

Nach dem Kühlen und/oder Entfeuchten des Gases und gegebenenfalls nach dem Vermischen des ersten Anteils mit dem zweiten Anteil ist es zweckmäßig, wenn die Temperatur, der Druck und/oder die Feuchte erneut erfasst werden. Dies geschieht vorzugsweise mit der Wärmetauscher-Messeinrichtung 5c. An dieser Stelle beträgt die Temperatur üblicherweise etwa zwischen 5 °C und 170 °C. Der Druck beträgt maximal 2 bar.

In der Regel wird das Gas durch die Hauptleitung 6 weiter zur Expansionseinrichtung 4 geführt, in welcher das Gas zumindest teilweise entspannt wird. Je nach Anforderung an die Parameter des konditionierten Gases kann die Luft anteilsweise oder vollständig durch die Expansionseinrichtung 4 und/oder an der Expansionseinrichtung 4 vorbei, beispielsweise durch die Expansionseinrichtungs-Bypass-Leitung 9b, geführt werden. Der Volumenstrom durch die Expansionseinrichtung 4 und/oder durch die Expansionseinrichtungs-Bypass-Leitung 9b wird üblicherweise mit Regelventilen 10a, 10b, 10c, 10d, insbesondere mit dem Expansionseinrichtungs- Regelventil 10c und/oder mit dem Expansionseinrichtungs-Bypass-Regelventil 10d, geregelt. Abhängig von der gewünschten Temperatur und/oder Feuchte des Gases kann beispielsweise ein Verhältnis des durch die Expansionseinrichtung 4 geführten Gases zum an dieser vorbeigeführten Gas von 9 : 1, 4 : 1, 7 : 3, 3 : 2, 1 : 1, 2 : 3, 3 : 7, 1 : 4 oder 1 : 9 eingestellt werden. Selbstverständlich können auch beliebige Abstufungen der genannten Verhältnisse eingestellt werden. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Gas vollständig durch die Expansionseinrichtung 4 oder vollständig durch die Expansionseinrichtungs-Bypass-Leitung 9b geführt wird.

Üblicherweise wird das durch die Expansionseinrichtung 4 geführte Gas in einer vorzugsweise drehzahlgeregelten, insbesondere hochdrehenden, Turbine entspannt. Bei der Entspannung kann sich die Turbine gegebenenfalls mit bis zu 25.000 U/min drehen.

Im Zuge der Entspannung des Gases kann eine Temperatur von bis zu -30 °C erreicht werden. Eine beim Entspannen des Gases frei werdende Energie kann in elektrische Energie umgewandelt werden, welche beispielsweise dem oder den Verdichtern 2 zugeführt und/oder in das Stromnetz eingespeist wird. Hierfür kann vorgesehen sein, dass die Expansionseinrichtung 4, insbesondere die Turbine, einen Generator antreibt.

Um eine höhere Temperatur zu erreichen, kann das Gas erwärmt werden, bevor dieses durch die Expansionseinrichtungs-Bypass-Leitung 9b geführt wird. Die Vorrichtung 1 kann hierfür in Strömungsrichtung S zwischen dem Wärmetauscher 3 und der Expansionseinrichtung 4, vorzugsweise zwischen der Wärmetauscher-Mündung und der Expansionseinrichtungs-Abzweigung, eine Heizeinrichtung aufweisen.

Gegebenenfalls, insbesondere bei hohen Temperaturen, kann das entspannte Gas mittels Dampferzeuger 19 nachbefeuchtet werden. Hierbei kann vorgesehen sein, dass zumindest 5 g, insbesondere 10 g bis 20 g, besonders bevorzugt etwa 16 g Wasser je Kilogramm trockenem Gas beigemengt werden.

Ferner kann vorgesehen sein, dass Eiskristalle aus dem entspannten Gas im Eisabscheider 16 abgeschieden werden. Die Eiskristalle werden vorzugsweise in einem Eisbehälter 17 gesammelt. Zum Abführen können die Eiskristalle durch Beaufschlagung des Eisbehälters 17 mit Umgebungsluft geschmolzen werden, wonach die geschmolzenen Eiskristalle abgeführt werden.

Mit dem Verfahren kann das Gas somit präzise und energieeffizient konditioniert werden, sodass das Gas für verschiedene Einsatzgebiete optimiert werden kann. Ein mit dem Verfahren und/oder mittels der Vorrichtung 1 konditioniertes Gas kann schließlich über die Ableitung 8 aus der Vorrichtung 1 und in der Regel zu einem Prüfling, beispielsweise zu einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle geführt werden. Gegebenenfalls kann das konditionierte Gas auch einer Klimaprüfkammer zugeführt werden.

Mit einer derartigen Vorrichtung 1 bzw. einem derartigen Verfahren kann ein Durchsatz von bis zu 1450 Sm ³ /h des zu konditionierenden Gases erreicht werden. Unter einem Standardkubikmeter bzw. Sm ³ wird üblicherweise ein Kubikmeter bei einer Temperatur von 15 °C und einem Druck von 1,01325 barA verstanden, wobei barA einen absoluten Druck bezeichnet. Darüber hinaus kann das Gas in einem Temperaturbereich von -30 °C bis +150 °C konditioniert werden. Ferner kann mit dem konditionierten Gas ein Druck, insbesondere ein Relativdruck bzw. Überdruck, von 10 mbar bis 900 mbar und eine Feuchte von 4 g Wasser pro kg Gas erreicht werden.