<Desc/Clms Page number 1>
Werkwijze voor het besturen van een compressorinstallatie en aldus bestuurde compressorinstallatie. Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het besturen van een compressorinstallatie met minstens een op een drukvat aangesloten gesmeerd schroefcompressorelement dat door een elektrische motor met regelbare snelheid aangedreven wordt en waarop een gasinlaatleiding aansluit die voorzien is van een inlaatklep, een gasuitlaatleiding aansluit die voorzien is van een uitlaatklep en een terugloopleiding voor smeervloeistof aansluit die voorzien is van een afsluitklep, welk schroefcompressorelement het via de gasinlaatleiding ingebracht gas samenperst van een lage druk naar een hogere ingestelde druk,
volgens welke werkwijze de snelheid van de motor geregeld wordt in functie van de persdruk en dus verminderd wordt wanneer de druk in het drukvat een bepaalde waarde bereikt en in zoverre nodig geprogrammeerd gestopt wordt.
Bij bekende werkwijzen, wordt, zodra bij belast draaien van het compressorelement, de persdruk en dus de druk in het drukvat tot een maximum waarde is opgelopen, de motor in twee fasen vertraagd. In een eerste fase wordt het toerental verminderd tot de aangedreven rotor van het compressorelement een minimum toerental bereikt heeft dat afgesteld wordt in
<Desc/Clms Page number 2>
functie van de werkdruk, waarna in een tweede fase, de motor verder vertraagd wordt tot een geprogrammeerd stopcommando hem volledig stopt en het schroefcompressorelement stilvalt.
Tijdens deze tweede fase staan de inlaatklep, de uitlaatklep en de stopklep in de terugloopleiding nog open om de temperatuur van de samengeperste lucht onder controle te houden.
Wanneer het toerental in deze laatste fase onder een bepaalde waarde gedaald is, kunnen afhankelijk van de rotorstijfheid en doorbuiging van de rotoren onstabiliteitsverschijnselen optreden, al dan niet gepaard gaande met snelheidsoscillaties, waarbij smeervloeistof van de uitlaatzijde doorheen de contactlijn tussen de rotoren naar de inlaatzijde geperst kan worden. Voornoemde doorbuiging kan tot radiale verplaatsing leiden van het asuiteinde van de mannelijke rotor ter plaatse van de smeervloeistofafdichting. Dit kan op zijn beurt leiden tot een excentrisch roterende afdichtingsbus in een gecentreerde boring in de behuizing wat externe vloeistoflekken over de lipafdichting van de smeervloeistofafdichting voor gevolg heeft, aangezien het elastisch geheugenretractieverschijnsel niet in staat is deze afwijking te volgen.
Verder leidt dit bij een laag toerental tot dynamische
<Desc/Clms Page number 3>
drukstootopbouw in het compressorelement en meer in het bijzonder aan de smeervloeistofafdichting. Indien deze smeervloeistofafdichting aan de aanzuigzijde van het compressorelement zoals in de meeste gevallen een lipafdichting is, heeft de dynamische drukbelasting van de smeervloeistofafdichting op termijn abnormale slijtage voor gevolg en daardoor dus een externe ongecontroleerde lek naar buiten toe.
De uitvinding heeft een werkwijze voor het besturen van een compressorinstallatie als doel die voornoemde en andere nadelen vermijdt en bij het uitlopen, stoppen en heropstarten van het toerental-geregeld, gesmeerd schroefcompressorelement drukopbouw aan de smeervloeistofafdichting en bijgevolg dus externe lekken over deze laatste vermijdt.
Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de inlaatklep gesloten wordt juist vooraleer het schroefcompressorelement tot stilstand komt en hierdoor een vacuüm in het schroefcompressorelement gecreëerd wordt zodat de uitlaatklep en de afsluitklep in de terugloopleiding, die van het type gekozen werden dat gesloten wordt door een vacuüm in het schroefcompressorelement, door voornoemd vacuüm snel gesloten worden, waardoor elke belangrijke gas-en/of smeervloeistofdrukopstoot vermeden wordt.
<Desc/Clms Page number 4>
Door de opbouw van voornoemd vacuüm in het schroefcompressorelement juist vooraleer het stoppen van dit laatste optreedt, wordt door het snel sluiten van de luchtuitlaatklep en de afsluitklep in de terugloopleiding, elke belangrijke gas- en/of smeervloeistofdrukopstoot vermeden en wordt door daarenboven een oordeelkundige open-en-sluit procedure van de elektronisch door de regulator bestuurde inlaatklep bij het uitlopen of juist na het stoppen van het schroefcompressorelement, elke resterende drukopstoot die zich zou voordoen in het schroefcompressorelement vermeden.
Ook bij het heropstarten dat met gesloten inlaatklep geschiedt, wordt het schroefcompressorelement drukloos gehouden, waardoor elke overdruk aan de inlaatzijde van het element, waar de smeervloeistofafdichting zich bevindt, wordt vermeden.
Door het vermijden van dynamische drukbelasting van de smeervloeistofafdichting, zowel bij het uitlopen als bij het opnieuw opstarten van het schroefcompressorelement, al dan niet gepaard gaande met rotoronstabiliteiten zoals hiervoor werd uiteengezet, worden ook abnormale slijtage en de kans op externe smeervloeistoflekken over de smeervloeistofafdichting vermeden.
Na het sluiten van de uitlaatklep en de afsluitklep in de
<Desc/Clms Page number 5>
terugloopleiding tengevolgen van het vacuüm kan, na het stoppen van het schroefcompressorelement en afhankelijk van parameters zoals de grootte van het schroefcompressorelement en de traagheid in het sluiten van de kleppen, het noodzakelijk zijn om de inlaatklep eventjes te openen teneinde een eventuele kleine drukopstoot in het schroefcompressorelement te vermijden.
Na het stoppen van het schroefcompressorelement, wordt de binnenkant van dit laatste op lage, bij voorkeur atmosferische druk gebracht via een gecalibreerde gastoevoer aan de inlaatzijde van het schroefcompressorelement.
Alhoewel het drukvat na het stoppen van het compressorelement niet moet afgeblazen worden, in tegenstelling tot wat gebruikelijk is bij compressorelementen die niet met regelbare snelheid aangedreven worden, kan dit compressorelement zonder enig probleem na het stoppen opnieuw opstarten aangezien de inlaatklep gesloten is en in het element een druk maximaal gelijk aan de atmosferische druk heerst.
Het heropstarten wordt dan ook normaal met gesloten inlaatklep uitgevoerd en daarbij wordt het schroefcompressorelement op nagenoeg atmosferische druk gehouden zodat elke overdruk aan de inlaatzijde van het schroefcompressorelement, waar de smeervloeistofafdichting zieh bevindt, vermeden wordt.
<Desc/Clms Page number 6>
Bij voorkeur wordt, wanneer de druk in het drukvat een bepaalde waarde bereikt, de motor en dus het schroefcompressorelement in twee fasen gestopt en wordt pas in de tweede fase, nadat dit schroefcompressorelement een bepaald toerental bereikt, ooraleer het stopsignaal aan de motor gegeven wordt, de inl atklep gesloten.
De uitvinding heeft ook betrekking op een compressorinstallatie die bijzonder geschikt is voor het toepassen van de hiervoor uiteengezette werkwijze.
De uitvinding heeft aldus betrekking op een compressorinstallatie met minstens een gesmeerd schroefcompressorelement ; een op dit schroefcompressorelement aansluitende gasinlaatleiding voorzien van een inlaatklep en een gasuitlaatleiding voorzien van een uitlaatklep ; een aan voornoemd schroefcompressorelement gekoppelde elektrische motor met regelbare snelheid ; een op de gasuitlaatleiding aangesloten drukvat ; een van een afsluitklep voorziene terugloopleiding voor smeervloeistof tussen het drukvat en de binnenkant van het schroefcompressorelement ;
en besturingsmiddelen om, in functie van de persdruk, de snelheid van de motor te besturen en om geprogrammeerd een stopsignaal eraan te geven en die daardoor gekenmerkt is dat de inlaatklep een door de besturingsmiddelen bestuurbare klep is en de besturingsmiddelen zo geprogrammeerd zijn dat ze bij het
<Desc/Clms Page number 7>
vertragen van de motor, bij een bepaald toerental, vooraleer ze het stopsignaal aan de motor geven, de inlaatklep doen sluiten zodat een vacuüm in het schroefcompressorelement ontstaat, terwijl de uitlaatklep en de afsluitklep in de terugloopleiding kleppen zijn die automatisch snel sluiten onder invloed van dit vacuüm.
Bij voorkeur mondt aan de inlaatzijde een gecalibreerde gasaanzuigleiding uit om bij gesloten inlaatklep een beperkt debiet van gas onder lage, bij voorkeur atmosferische, druk in het schroefcompressorelement binnen te laten.
Deze gecalibreerde gasaanzuigleiding kan een kanaal zijn dat in de inlaatklep zelf aangebracht is, of kan een externe leiding zijn waarvan een uiteinde op de inlaat uitgeeft tussen de inlaatfilter en de inlaatklep en het andere uiteinde in de inlaatzone van het schroefcompressorelement uitmondt.
Bij voorkeur bevat de compressorinstallatie een op het drukvat aangesloten en bijvoorbeeld erin opgesteld, smeervloeistofafscheidelement en een afzuigleiding die op dit afscheidelement aansluit en uitmondt in de op het drukvat aansluitende terugloopleiding tussen dit drukvat en de afsluitklep.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te
<Desc/Clms Page number 8>
tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een werkwijze voor het besturen van een compressorinstallatie met minstens een met regelbare snelheid aangedreven schroefcompressorelement en van een aldus bestuurde compressorinstallatie, volgens de uitvinding beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 schematisch een compressorinstallatie volgens de uitvinding weergeeft, tijdens normale werking ; figuur 2 schematisch de compressorinstallatie van figuur
1 weergeeft, maar tijdens het stoppen van het compressorelement ervan.
De compressorinstallatie weergegeven in figuur 1 bevat een schroefcompressorelement 1 dat twee eenvoudigheidshalve niet in de figuur weergegeven rotoren bezit die in een behuizing wentelbaar opgesteld zijn, waarbij dit schroefcompressorelement 1 van een gasinlaatleiding 2 voorzien is waarin een inlaatklep 3 aangebracht is en waarop een gasfilter 4 aansluit en van een gasuitlaatleiding 5 voorzien is waarin een uitlaatklep 6 aangebracht is.
Dit schroefcompressorelement 1 is oliegeinjecteerd en de olie, die de smeervloeistof vormt, wordt op een plaats waar tijdens de werking nog geen overdruk aanwezig is, ingebracht via een
<Desc/Clms Page number 9>
terugloopleiding 7 waarin een afsluitklep 8 aangebracht is.
Het compressorelement 1 en meer bepaald de mannelijke rotor ervan wordt aangedreven door een elektrische motor 9 met regelbare snelheid, meer bepaald een frequentiegestuurde motor 9.
Verder bevat de compressorinstallatie een op de gasuitlaatleiding 5 aangesloten drukvat 10, op de onderkant waarvan de terugloopleiding 7 aansluit. Bovenaan mondt de gasuitlaatleiding 5 in dit drukvat 10 uit, tegenover een erin opgesteld verticaal scherm 11.
Aan de tegenoverliggende zijde van dit scherm 11 is bovenaan in dit drukvat 10, vóór de uitlaat 12 die via een leiding 13 met de verbruikerspunten in verbinding staat en door een minimum-drukklep 14 afsluitbaar is, een olie-afscheidelement 15 gelegen dat in het weergegeven voorbeeld een coalescentiefilterelement is. Dit coalescentiefilterelement bestaat uit een koker 16 met een of meer lagen van een filtermateriaal waarin de fijne oliedeeltjes in de perslucht tot grotere druppeltjes samenkitten en neerslaan, en een opvangbodem 17 die onderaan de koker 16 afsluit voor het verzamelen van deze oliedruppeltjes.
In het midden is deze opvangbodem 17 van een verdieping voorzien.
<Desc/Clms Page number 10>
Een afzuigleiding 18 die met een uiteinde in voornoemde verdieping steekt, sluit niet rechtstreeks aan op de binnenkant van het schroefcompressorelement 1, maar onrechtstreeks doordat ze aansluit op de terugloopleiding 7, tussen het drukvat 10 en de afsluitklep 8.
Deze afsluitklep 8 bevat een kleplichaam 19 dat in een behuizing 20 ten opzichte van een klepzitting 21 verplaatsbaar is en waarop, enerzijds, een veer 22 inwerkt die dit kleplichaam 19 naar de klepzitting 21 duwt en, anderzijds de druk inwerkt die afkomstig is van de uitlaat van het schroefcompressorelement 1 via een leiding 23 die op haar beurt uitmondt aan de bovenkant van de uitlaatklep 6.
Deze uitlaatklep 6 is een terugslagklep en bevat een behuizing 24 waarin een kleplichaam 25 opgesteld is. De binnenkant van de behuizing 24 staat met een door het kleplichaam 25 afsluitbare doorgang 26 in verbinding met een uitlaatkamer 27.
Een veer 28 duwt het kleplichaam 25 naar een rond de doorgang 26 gelegen zitting 29.
De compressorinstallatie bevat besturingsmiddelen 30 die, enerzijds, onder tussenkomst van een frequentieregelaar de snelheid van de motor 9 besturen in functie van de door een drukmeter 31 gemeten druk in het drukvat 10 en een elektrisch stopsignaal aan deze motor 9 kunnen geven, en, anderzijds,
<Desc/Clms Page number 11>
onder tussenkomst van een solenoïdeklep 32, de inlaatklep 3 besturen.
Deze inlaatklep 3 bevat een behuizing 33 waardoor de gasinlaatleiding 2 zieh uitstrekt en een kleplichaam waarvan een uiteinde een afsluitgedeelte 34 vormt dat samenwerkt met een in de gasinlaatleiding 2 gevormde zitting 35 terwijl het andere uiteinde 36, dat door een steel 37 met het afsluitgedeelte 34 verbonden is, een zuiger vormt die in een kamer 38 verplaatsbaar is.
Een veer 39 die de steel 37 omringt, werkt op een zijde van het uiteinde 36 in en duwt het kleplichaam 34-36-37 naar sluitstand, terwijl het gedeelte van de kamer 38 dat aan de andere zijde van het uiteinde 36 gelegen is via een leiding 40, die deels een kanaal in de behuizing 33 vormt, met de binnenkant 41 van de behuizing 42 van de solenoïdeklep 32 in verbinding staat.
Deze binnenkant 41 staat ook door middel van een leiding 43 met de binnenkant van het drukvat 10 in verbinding en via een opening 44 bovenaan met de omgeving.
De solenoïdeklep 32 is een drie-weg, twee-standen klep waarbij de drie wegen de leidingen 40 en 43 en de opening 44 zijn. Het kleplichaam 45 sluit bij bekrachtiging van de solenoide en
<Desc/Clms Page number 12>
tegen de werking van een veer 46 in, de opening 44 af, terwijl de leidingen 40 en 43 over de binnenkant 41 met elkaar in verbinding staan. Bij niet-bekrachtiging, sluit dit kleplichaam 45 de leiding 43 af zodat de leiding 40 en de opening 44 via de binnenkant 41 met elkaar in verbinding staan.
Een gecalibreerde gasaanzuigleiding 47 sluit met een uiteinde aan op de gasinlaatleiding 2, tussen de gasfilter 4 en de inlaatklep 3, en mondt met haar andere uiteinde uit in de inlaatzone van het schroefcompressorelement 1, naast de gasinlaatleiding 2.
In een variante kan deze gasaanzuigleiding 47 een kanaal zijn dat zieh dwars door de inlaatklep 3 uitstrekt.
In het weergegeven voorbeeld sluit op de gasaanzuigleiding 47 een verbindingsleiding 48 aan die in de leiding 40 uitmondt en dus met voornoemde binnenkant 41 van de solenoïdeklep 32 in verbinding staat. In deze verbindingsleiding 48 is een klepelement 49 aangebracht dat deze leiding kan afsluiten en door een veer 50 in sluitstand, tegen een aan de zijde van de gasaanzuigleiding 47 gelegen zitting 51, wordt geduwd.
De hiervoor beschreven installatie wordt als volgt bestuurd.
<Desc/Clms Page number 13>
Tijdens de normale werking, wanneer het schroefcompressorelement 1 belast is, wordt de inlaatklep 3 in open stand gehouden doordat de druk die in het drukvat 10 heerst via de leidingen 43 en 40 en de kamer 38 op het uiteinde 36 uitgeoefend wordt. De uitlaatklep 6 wordt door de persdruk opengehouden en ook de afsluitklep 8 is open doordat deze persdruk via de leiding 23 op het kleplichaam 19 wordt uitgeoefend.
De solenoide van de solenoïdeklep 32 is bekrachtigd en de opening 44 is afgesloten. Doordat de druk in het drukvat 10 via de verbindingsleiding 48 op het klepelement 49 uitgeoefend wordt, wordt dit laatste in gesloten stand geduwd. Dit gesloten klepelement 49 verhindert dat gas onder druk afkomstig van het drukvat 10 langs de verbindingsleiding 48 in de gecalibreerde gasaanzuigleiding 47 terechtkomt en via de gasfilter 4 zou afgeblazen worden.
De compressorinstallatie is in deze toestand in figuur 1 weergegeven.
Wanneer de druk gemeten door de drukmeter 31 een bepaalde maximum waarde bereikt, bevelen de besturingsmiddelen 30 het vertragen van de motor 9.
Wanneer na een eerste fase van toerentaldaling, tijdens de
<Desc/Clms Page number 14>
tweede fase van de toerentaldaling, juist vooraleer de motor 9 stopt, het toerental van deze motor 9 beneden een bepaalde waarde gedaald is, bevelen de besturingsmiddelen 30 het sluiten van de inlaatklep 3 door de bekrachtiging van de spoel van de solenoïdeklep 32 te onderbreken.
Hierdoor zal de veer 46 het kleplichaam 45 in de stand duwen waarin de leiding 43 afgesloten wordt en dus de opening 44 open is. De druk in de kamer 38 die nu met de atmosfeer in verbinding staat, valt weg en door de veer 39 wordt het afsluitgedeelte 34 tegen de zitting 35 geduwd en dus de inlaatklep 3 gesloten.
Door het sluiten van de inlaatklep 3 ontstaat er in het schroefcompressorelement 1 zeer snel een vacuüm. Aan de inlaatzijde wordt dit vacuüm gecontroleerd door de lucht die afkomstig is van de gasinlaatleiding 2, na de gasfilter 4, en via de gecalibreerde gasaanzuigleiding 47 binnentreedt in het schroefcompressorelement 1.
Door dit vacuüm, alsmede door de druk die in de gasuitlaatleiding 5 en het drukvat 10 heerst, zal de uitlaatklep 6 zeer snel sluiten.
Tengevolge van dit vacuüm en het sluiten van de uitlaatklep 6 valt de stuurdruk in de leiding 23 naar de afsluitklep 8
<Desc/Clms Page number 15>
weg, hetgeen een snelle sluiting veroorzaakt van deze afsluitklep 8 tengevolge van het verplaatsen van het kleplichaam 19 tegen zijn zitting 21 onder invloed van de kracht van de veer 22.
In figuur 2 is de compressorinstallatie na het sluiten van voornoemde kleppen 3,6 en 8 weergegeven.
Onmiddellijk na het sluiten van de inlaatklep 3 geven de besturingsmiddelen 30 het stopsignaal aan de motor 9.
Doordat tijdens de stopprocedure de uitlaatklep 6 en de afsluitklep 8 gesloten worden, komt, mede door een oordeelkundige open-en-sluitprocedure van de elektronisch door de regulator bestuurde inlaatklep 3 het schroefcompressorelement 1 tot stilstand zonder toerentalinstabiliteiten of enige opbouw van drukpieken in het schroefcompressorelement 1 en meer bepaald aan de olieafdichting gelegen aan de inlaatzijde. Dit vermijdt slijtage van de olieafdichting alsmede externe olielekken over deze olieafdichting.
Met de oordeelkundige open-en-sluitprocedure van de inlaatklep 3, na het sluiten van de uitlaatklep 6 en de afsluitklep 8, wordt het volgende bedoeld. Vastgesteld werd dat, afhankelijk van parameters zoals de grootte van het schroefcompressorelement 1 en de traagheid in het sluiten van de
<Desc/Clms Page number 16>
kleppen, toch nog een kleine drukopstoot in dit schroefcompressorelement 1 kan ontstaan. Door het eventjes openen van de inlaatklep 3, na het stoppen van het schroefcompressorelement 1, wordt deze drukopstoot vermeden.
Nadat de motor 9 en dus de rotoren van het schroefcompressorelement 1 tot stilstand gekomen zijn, blijft, mede door het feit dat de afzuigleiding 18, die olie terugbrengt van na de koker 16, aangesloten is vóór de afsluitklep 8, dit compressorelement l onder atmosferische druk via de gecalibreerde gasaanzuigleiding 47 die met de atmosfeer in verbinding staat.
Wanneer de druk in het drukvat 10 gemeten door de drukmeter 31 onder een bepaalde waarde gedaald is, bevelen de besturingsmiddelen 30 het opnieuw opstarten van het schroefcompressorelement 1 hetgeen probleemloos kan geschieden aangezien dit gebeurt met gesloten inlaatklep 3 en vacuümvorming direct bij het opstarten.
De hiervoor beschreven werkwijze en inrichting laat toe de regelbare snelheidsregeling van de motor 9 in een compressorinstallatie toe te passen, hetgeen een zeer gunstig specifiek vermogen voor gevolg heeft. Stoppen en opnieuw opstarten geschiedt met behoud van druk in het drukvat 10 zodat onmiddellijk perslucht kan geleverd worden.
<Desc/Clms Page number 17>
Zo kan hierbij voor het afdichten van de doorgaande asuiteinden van de rotoren in het schroefcompressorelement 1, waar zich de smeervloeistofafdichtingen bevinden, gebruik gemaakt worden van vrij goedkope standaard afdichtingen, bijvoorbeeld lipafdichtingen in PTFE-materiaal met goede levensverwachtingen in plaats van dure mechanishe afdichtingen te moeten inzetten.
De smeervloeistof moet niet noodzakelijk olie zijn. Het kan bijvoorbeeld ook water zijn. Ook andere gassen dan lucht kunnen worden samengeperst.
Wanneer na stilstand van het compressorelement 1 de druk in het drukvat 10 niet afgeblazen wordt zoals in het hiervoor beschreven voorbeeld, blijft de klep 49 steeds dicht. De uitvinding is evenwel toepasbaar wanneer de druk in het drukvat 10 toch afgeblazen wordt, waarbij dan dit afblazen via de klep 49 kan geschieden die dan geopend wordt.
De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke werkwijze en compressorinstallatie kunnen in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.