<Desc/Clms Page number 1>
Kompressoreenheid.
Deze uitvinding heeft betrekking op een kompressoreenheid.
Meer speciaal heeft zij betrekking op een kompressoreenheid die voorzien is van een koeling voor de aandrijfmotor.
In de eerste plaats is de uitvinding bedoeld voor luchtgekoelde schroefkompressoren, en meer speciaal nog olie-geinjekteerde schroefkompressoren, die door middel van een frequentiegestuurde elektromotor worden aangedreven, doch in het algemeen kan de uitvinding ook worden toegepast op kompressoreenheden die door middel van een andere motor worden aangedreven en van een ander soort kompressor zijn voorzien.
In zijn meest voorkomende vorm heeft een klassieke, niet frequentiegestuurde elektromotor voor een kompressor twee vrije aseinden. Eén daarvan dient om de kompressor aan te drijven, terwijl het andere wordt voorzien van een ventilator. De kapaciteit van zulke ventilator is erop berekend dat bij vollast de maximaal toelaatbare motorwikkelingtemperatuur niet overschreden wordt. Het overdimensioneren van deze ventilator zou immers tot gevolg hebben dat er een teveel aan lucht geleverd wordt, wat dus onnodig vermogen opslorpt van de motor.
Bij een frequentiegestuurde motor is de situatie echter anders. Indien de motor sneller draait, draait ook de ventilator sneller en levert dus meer lucht. Bij een afnemend toerental ontstaat een daling van het debiet van de koellucht. Hierbij kan ongeveer gesteld worden dat het koelluchtdebiet evenredig varieert met de toerentalvariatie. Het opgenomen vermogen verandert als een
<Desc/Clms Page number 2>
derde-machtsfunktie ten opzichte van de verhouding van de toerentallen.
Verder kan men stellen dat bij afnemend toerental de motorverliezen afnemen, en dus het vereiste koelluchtdebiet kan verminderen. Bij toenemend motortoerental geldt het omgekeerde.
Typisch is nu echter dat voor een frequentiegestuurde motor, in het bijzonder van het asynchroon type, de verliezen zich niet evenredig gedragen met toerentalvariaties. Onder 20 Hz volstaat het koelvermogen van de ventilator niet meer en dient de motorbelasting te worden gereduceerd. Bij toenemende snelheid nemen de ijzerverliezen toe en het koelluchtdebiet kan dit slechts dekken voor frequenties lager dan 60 Hz, waarboven dan ook weer de motorbelasting dient te worden gereduceerd.
Hieruit blijkt dus dat indien een konstant koppel wordt gewenst over het volledige toerentalbereik, dit niet kan worden bekomen door middel van een standaard ventilator, gezien het koelluchtdebiet ontoereikend is bij lage frequenties, waarmee bedoeld wordt lager dan 20 Hz, en hoge frequenties, waarmee bedoeld wordt hoger dan 60 Hz.
Daarenboven dient vermeld te worden dat bij hoge motortoerentallen het door de ventilator geproduceerde geluid zeer sterk is.
Om aan de voornoemde problemen een oplossing te bieden, kan in een apart aangedreven ventilator worden voorzien met een konstant toerental, waarbij aldus het koelluchtdebiet onafhankelijk is van de aandrijfmotor van de kompressoreenheid. Deze oplossing is echter kostprijsongunstig daar
<Desc/Clms Page number 3>
een extra ventilator nodig is en bovendien de komplexiteit van het geheel toeneemt.
De huidige uitvinding heeft dan ook tot doel een kompressoreenheid te bieden die de voornoemde nadelen niet vertoont.
Hiertoe heeft de uitvinding als voorwerp een kompressoreenheid, bestaande uit een kompressor, een elektromotor die in de aandrijving van de kompressor voorziet en een koelventilator voor de koeling van de kompressor, daardoor gekenmerkt dat de elektromotor zich in de luchtstroom van de koelventilator van de kompressor bevindt.
De uitvinding bewijst vooral haar nut in het geval gebruik is gemaakt van een frequentiegestuurde motor, daar, zoals nog verder in de beschrijving wordt uiteengezet, steeds in een optimale koeling kan worden voorzien, doch ook bij de aanwending van andere motoren blijft de uitvinding voordelig.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna als voorbeeld zonder enig beperkend karakter een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een kompressoreenheid volgens de uitvinding beschreven, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 weergeeft hoe bij een klassieke koeling het koppel van de frequentiegestuurde elektromotor moet worden verminderd opdat de koeling optimaal zou zijn ; figuur 2 een kompressoreenheid volgens de uitvinding weergeeft.
<Desc/Clms Page number 4>
In figuur 1 is het verloop van de toelaatbare motorbelasting in funktie van de aangelegde frequentie weergegeven voor een bekende frequentiegestuurde elektromotor waarbij de koeling gebeurt door middel van een op de hoofdas geplaatste ventilator.
De curve geeft de verhouding tussen het toelaatbare moment M en het nominale moment Mn weer in funktie van de frequentie. Zoals blijkt uit deze curve kan bij geringe snelheden slechts een beperkte belasting aangelegd worden, zulks omdat het koelvermogen te gering is. Bij toenemende snelheid, hoger dan het nominaal werkpunt A, nemen de ijzerverliezen toe en moet de motorbelasting eveneens beperkt worden.
Volgens de uitvinding wordt hieraan een oplossing geboden door gebruik te maken van een kompressoreenheid 1, bestaande uit een kompressor 2, een elektromotor 3, in dit geval een frequentiegestuurde elektromotor, die in de aandrijving van de kompressor 2 voorziet en een koelventilator 4 voor de koeling van de kompressor 2, met als kenmerk dat de elektromotor 3 zich in de luchtstroom 5 van de koelventilator 4 bevindt.
In het geval van een olie-geinjekteerde kompressor 2 betreft het de koelventilator 4 die in de koeling van de koelelementen 6 en 7, respektievelijk voor de koeling van de olie en van de geproduceerde perslucht, voorziet.
De koelventilator 4 wordt bij voorkeur door middel van een onafhankelijke, bijvoorbeeld elektrische motor 8 aangedreven.
Het geniet de voorkeur dat de elektromotor 3 zieh in de aanzuigstroom van de koelventilator 4 bevindt.
<Desc/Clms Page number 5>
De kompressor 2, de elektromotor 3 en de koelventilator 4 kunnen hiertoe in een behuizing 9 zijn aangebracht die voorzien is van een inlaatopening 10 en een uitlaatopening 11. De koelelementen 6 en 7 bevinden zich voor de uitlaatopening 11 en de koelventilator 4 zorgt ervoor dat de lucht uit de behuizing 9 doorheen de koelelementen 6 en 7 naar buiten wordt geleid. Hierdoor ontstaat een luchtstroom 5 van de inlaatopening 10 naar de koelventilator 4. De elektromotor 3 is dan in deze luchtstroom 5 geplaatst, bij voorkeur voor de inlaatopening 10.
Om een beter koeleffekt te bekomen kan ter plaatse van de elektromotor 3 een luchtgeleiding 12 worden aangebracht, bijvoorbeeld een konische plaat die rond de elektromotor 3 is aangebracht.
De werking van de koeling kan eenvoudig uit figuur 2 worden afgeleid. De koelventilator 4 zorgt ervoor dat niet alleen doorheen de koelelementen 6 en 7 een luchtstroom wordt gekreëerd, doch ook langsheen de elektromotor 3.
Aangezien het vereiste koelluchtdebiet voor de koelelementen 6 en 7 veel groter is dan het koelluchtdebiet voor de elektromotor 3, zulks met ongeveer een faktor 10, stelt de koeling van de elektromotor 3 geen enkel probleem, daar immers voldoende koellucht aanwezig is.
Volgens een variante van de uitvinding kan het aangezogen koelluchtdebiet gesplitst worden in een gedeelte voor de koeling van de elektromotor 3, en een ander gedeelte voor de koeling van de kompressor 2, in dit geval van de koelelementen 6 en 7.
<Desc/Clms Page number 6>
Het is duidelijk dat de uitvinding ook betrekking heeft op uitvoeringen waarbij een niet-frequentiegestuurde elektromotor wordt aangewend.
De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en de in figuur 2 weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke kompressoreenheid kan in verschillende vormen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.
<Desc / Clms Page number 1>
Compressor unit.
This invention relates to a compressor unit.
More specifically, it relates to a compressor unit provided with a cooling for the drive motor.
In the first place, the invention is intended for air-cooled screw compressors, and more particularly oil-injected screw compressors, which are driven by a frequency-controlled electric motor, but in general the invention can also be applied to compressor units by means of a different motor powered and equipped with a different type of compressor.
In its most common form, a classic non-frequency controlled electric motor for a compressor has two free shaft ends. One of these serves to drive the compressor, while the other is equipped with a fan. The capacity of such a fan is designed to ensure that the maximum permissible motor winding temperature is not exceeded at full load. After all, oversizing this fan would result in an excess of air being supplied, thus absorbing unnecessary power from the motor.
However, the situation is different with a frequency-controlled motor. If the motor runs faster, the fan also rotates faster and therefore supplies more air. As the speed decreases, the cooling air flow rate decreases. It can roughly be stated here that the cooling air flow rate varies proportionally with the speed variation. The absorbed power changes as one
<Desc / Clms Page number 2>
third power function relative to the ratio of the speeds.
Furthermore, it can be stated that at decreasing speed the engine losses decrease, and thus can reduce the required cooling air flow. The reverse applies with increasing engine speed.
However, it is typical now that for a frequency controlled motor, in particular of the asynchronous type, the losses do not behave proportionally with speed variations. Below 20 Hz, the cooling capacity of the fan is no longer sufficient and the motor load must be reduced. As the speed increases, the iron losses increase and the cooling air flow can only cover this for frequencies below 60 Hz, above which the motor load must be reduced.
It thus appears that if a constant torque is desired over the full speed range, this cannot be obtained by means of a standard fan, since the cooling air flow is insufficient at low frequencies, which means less than 20 Hz, and high frequencies, which means exceeds 60 Hz.
In addition, it should be mentioned that at high engine speeds, the noise produced by the fan is very strong.
In order to solve the aforementioned problems, a separately driven fan can be provided with a constant speed, the cooling air flow rate thus being independent of the drive motor of the compressor unit. However, this solution is unfavorable there
<Desc / Clms Page number 3>
an additional fan is required and the complexity of the whole increases.
It is therefore an object of the present invention to provide a compressor unit which does not have the above-mentioned drawbacks.
For this purpose, the invention has as object a compressor unit, consisting of a compressor, an electric motor which provides the drive of the compressor and a cooling fan for cooling the compressor, characterized in that the electric motor is located in the air flow of the cooling fan of the compressor .
The invention proves particularly useful in the case where use is made of a frequency-controlled motor, since, as further explained in the description, optimum cooling can always be provided, but the invention remains advantageous also when other motors are used.
With the insight to better demonstrate the features of the invention, a preferred embodiment of a compressor unit according to the invention is described below as an example without any limiting character, with reference to the accompanying drawings, in which: figure 1 shows how in a conventional cooling torque of the frequency-controlled electric motor must be reduced for cooling to be optimal; figure 2 shows a compressor unit according to the invention.
<Desc / Clms Page number 4>
Figure 1 shows the variation of the permissible motor load in function of the applied frequency for a known frequency-controlled electric motor, the cooling of which takes place by means of a fan placed on the main shaft.
The curve represents the relationship between the allowable moment M and the nominal moment Mn depending on the frequency. As can be seen from this curve, only a limited load can be applied at low speeds, because the cooling capacity is too low. With increasing speed, higher than the nominal operating point A, the iron losses increase and the motor load must also be limited.
According to the invention, a solution is offered by using a compressor unit 1, consisting of a compressor 2, an electric motor 3, in this case a frequency-controlled electric motor, which provides the drive of the compressor 2 and a cooling fan 4 for cooling of the compressor 2, characterized in that the electric motor 3 is located in the air flow 5 of the cooling fan 4.
In the case of an oil-injected compressor 2, this concerns the cooling fan 4, which provides for the cooling of the cooling elements 6 and 7, respectively, for the cooling of the oil and of the produced compressed air.
The cooling fan 4 is preferably driven by an independent, for example electric motor 8.
It is preferred that the electric motor 3 is located in the suction flow of the cooling fan 4.
<Desc / Clms Page number 5>
For this purpose, the compressor 2, the electric motor 3 and the cooling fan 4 can be arranged in a housing 9 which is provided with an inlet opening 10 and an outlet opening 11. The cooling elements 6 and 7 are located in front of the outlet opening 11 and the cooling fan 4 ensures that the air from the housing 9 is led out through the cooling elements 6 and 7. This creates an air flow 5 from the inlet opening 10 to the cooling fan 4. The electric motor 3 is then placed in this air stream 5, preferably in front of the inlet opening 10.
In order to obtain a better cooling effect, an air guide 12 can be provided at the location of the electric motor 3, for example a conical plate which is arranged around the electric motor 3.
The operation of the cooling can be easily deduced from figure 2. The cooling fan 4 ensures that not only an air flow is created through the cooling elements 6 and 7, but also along the electric motor 3.
Since the required cooling air flow for the cooling elements 6 and 7 is much greater than the cooling air flow for the electric motor 3, with approximately a factor of 10, the cooling of the electric motor 3 poses no problem, since sufficient cooling air is present.
According to a variant of the invention, the drawn-in cooling air flow rate can be split into one section for the cooling of the electric motor 3, and another section for the cooling of the compressor 2, in this case of the cooling elements 6 and 7.
<Desc / Clms Page number 6>
It is clear that the invention also relates to embodiments in which a non-frequency-controlled electric motor is used.
The present invention is by no means limited to the exemplary embodiment and the embodiment shown in Figure 2, but such compressor unit can be realized in various forms without departing from the scope of the invention.