BE1015079A4

BE1015079A4 - Compressor met drukontlasting.

Info

Publication number: BE1015079A4
Application number: BE2002/0495A
Authority: BE
Inventors: Praag Van Wouter; Verbraeken Paul Emma Philomena
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2004-09-07
Also published as: DE60307662T2; CN100354526C; KR20050056980A; WO2004018878A1; AU2003254424B2; US7607899B2; EP1552155A1; CA2488874C; EP1552155B1; JP2005536674A; BR0311403A; AU2003254424A1; NO337014B1; US20060018769A1; NO20051501L; PT1552155E; CA2488874A1; ES2271687T3; ATE336661T1; JP4022547B2

Abstract

Compressor die een drukregelsysteem (8) bevat met een inlaatklep (9); een daarmee verbonden zuiger (23) in een cilinder (24) een overbrugging (14) van deze inlaatklep (9) met daarin een terugslagklep (16), daardoor gekenmerkt dat de zuiger (23) een dubbelwerkende zuiger is; de cilinder (24) aan de, van de inlaatklep afgekeerde, zijde van de zuiger (23) door een leiding (28) in verbinding staat met een nabij de inlaatklep (9) gelegen gedeelte (13) van de rotorkamer (2) van de compressor; en de cilinder (24) aan de andere zijde van de zuiger (23) door een leiding (29) in verbinding staat met het voornoemde gedeelte (13) van de rotorkamer (2)en de terugslagklep (16);

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Compressor met drukontlasting. 



  Deze uitvinding heeft betrekking op een compressor die een compressorelement bevat dat voorzien is van een rotorkamer waarop een inlaatleiding en een uitlaatleiding aansluiten, een reservoir in de uitlaatleiding en een drukregelsysteem dat een inlaatklep bevat die in de inlaatleiding is opgesteld, een zuiger die met de inlaatklep verbonden en verplaatsbaar is in een cilinder, een overbrugging die deze inlaatklep overbrugt en waarin, tussen de inlaatleiding en de rotorkamer, achtereenvolgens een gasstroombegrenzer en een terugslagklep die alleen gas naar de rotorkamer toelaat, opgesteld zijn, en een gasleiding die het reservoir in verbinding stelt met het gedeelte van de overbrugging dat tussen de gasstroombegrenzer en de terugslagklep gelegen is, en een ontlastklep die in deze gasleiding is opgesteld. 



  Afhankelijk van bepaalde parameters, zoals werkdruk, temperatuur, lekken, debiet of dergelijke of afhankelijk van een bepaald persluchtnetwerk en de lengte van de leidingen, of nog, afhankelijk van het type van toepassing of dergelijke zal een bepaald type compressorelement gekozen moeten worden dat in de slechtste omstandigheden aan het totale verbruik moet voldoen. 



  In werkelijkheid zal er zich een schommeling van bepaalde van voornoemde parameters voordoen. Wanneer het 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 persluchtverbruik lager ligt dan de productie zal de druk in de leidingen stijgen. Wanneer de bedrijfsdruk wordt bereikt in het leidingnetwerk zal de persluchtproductie worden stopgezet om te voorkomen dat er zich onaanvaardbaar hoge drukken voordoen. Na enige tijd, zal de druk in de leidingen weer afnemen door lekken, verbruik of dergelijke, en, afhankelijk van de toepassing, zal er terug druk opgebouwd moeten worden om te voorkomen dat de bedrijfsdruk daalt onder een onaanvaardbare grens. 



  Bij compressoren met rotoren, zoals schroefcompressoren, is het in de eerste paragraaf beschreven drukregelsysteem, ook genoemd belast-en-ontlastsysteem, één van de meest gebruikte regelsystemen om een persluchtproductie van 0 tot 100% toe te laten met een minimum aan energieverbruik. 



  Bij dergelijke compressoren worden de schommelingen die zich voordoen in het persluchtverbruik geregeld door het openen en sluiten van de inlaatklep en de ontlasting van de druk in het reservoir. 



  Wanneer de bedrijfsdruk een bepaald niveau bereikt, veroorzaakt het drukregelsysteem het sluiten van de inlaatklep van het compressorelement. De toevoer van de inlaatlucht wordt op deze manier tot nul procent gebracht en het compressorelement draait onbelast. De luchttoevoer aan de uitlaatleiding en meer bepaald aan het reservoir die daarin meestal opgesteld is, valt stil. Op hetzelfde tijdstip dat de inlaatklep gesloten 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 wordt, activeert het drukregelsysteem een tijdschakelaar die zorgt dat de aandrijving van het compressorelement nog een bepaalde periode blijft doorgaan. 



  Als er na die periode geen bepaald drukverschil optreedt, beveelt het drukregelsysteem het stilleggen van de aandrijving. Indien er na het voornoemde bepaalde tijdstip toch een drukverschil optreedt, blijft het compressorelement draaien en beveelt het drukregelsysteem het terug openen van de inlaatklep, zodat er terug druk kan worden opgebouwd. 



  Wanneer de aandrijving stilligt en de druk in de uitlaatleiding een te laag niveau heeft bereikt, beveelt het drukregelsysteem het starten van het compressorelement op, waarbij de inlaatklep geopend wordt. 



  Bij bekende compressoren van voornoemd type bevat het drukregelsysteem een sterke veer die in de cilinder ingebouwd is en op de naar de inlaatklep gerichte zijde van de zuiger drukt, terwijl de aan de andere zijde van de zuiger gelegen cilinderkamer via een stuurleiding, voorzien van een elektromagnetische stuurklep, in verbinding staat met het reservoir. 



  Wanneer bij de initiële opstart de rotoren aangedreven worden, is de stuurklep niet bekrachtigd en is de druk in het reservoir dicht bij de atmosferische druk. De ontlastklep in de gasleiding is in open stand en, door de invloed van de veer op de zuiger, is de inlaatklep in 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 gesloten toestand. Door de onderdruk die in de rotorkamer gecreëerd wordt, zal er een kleine luchtstroom vloeien van de inlaatleiding door de overbrugging, over de gasstroombegrenzer en de terugslagklep, naar de rotorkamer, genoeg om voor een drukverhoging te zorgen in het reservoir. 



  Er ontstaat een continue luchtstroom tussen de overbrugging, de rotorkamer, het reservoir en over de door de opgebouwde druk geopende pneumatische ontlastklep terug naar de overbrugging. Wanneer de aandrijving klaar is om op volledige belasting te draaien, wordt de stuurklep bekrachtigt, waardoor de ontlastklep naar gesloten stand overgaat en tegelijk de ruimte boven de zuiger in de cilinder onder druk gebracht wordt en de kracht van de veer overwonnen wordt, zodat de inlaatklep geopend wordt. De persluchtproductie bedraagt nu 100%. 



  Wanneer de persluchtproductie hoger is dan de vraag en het reservoir zich op maximum ingestelde druk bevindt, wordt de bekrachtiging van de elektromagnetische stuurklep gestopt, waardoor deze terug in gesloten toestand overgaat. De ruimte boven de zuiger wordt via de stuurklep in verbinding gesteld met de atmosfeer en de ontlastklep gaat terug naar open stand. Hierdoor wordt de inlaatklep onder invloed van de veer gesloten en wordt het reservoir via de ontlastklep, de gasleiding en de overbrugging ontlucht. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 Na deze ontluchting stabiliseert de druk zich op de druk bij onbelaste werking, die voldoende is om voor de injectie van smeervloeistof op de rotoren in te staan. 



  Een kleine hoeveelheid lucht overbrugt de inlaatklep en wordt via de overbrugging en de terugslagklep in de rotorkamer gezogen. De persluchtproductie wordt tot een minimum herleid en de compressor draait productieloos. 



  Doordat in de inlaatklep een sterke veer aanwezig is, moeten speciale voorzorgen worden getroffen. De assemblage en demontage van de inlaatklep zijn door deze veer niet zonder gevaar. Door de veer is de inlaatklep ook relatief duur. Om de veerdruk van de inlaatklep op te kunnen heffen is een dure elektromagnetische stuurklep met grote doorlaat diameter vereist. 



  Bij gelijktijdig aansturen van de ontlastklep en de inlaatklep treden er soms storingen op. 



  De uitvinding heeft een compressor als doel die voornoemde nadelen niet bezit en dus relatief goedkoop is, een gemakkelijke montage en demontage van de inlaatklep toelaat en een betrouwbare besturing van de inlaatklep mogelijk maakt. 



  Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt doordat de zuiger een dubbelwerkende zuiger is die de cilinder in twee gesloten cilinderkamers verdeelt, de cilinderkamer, aan de van de inlaatklep afgekeerde zijde door een leiding, in verbinding staat met een nabij de inlaatklep gelegen gedeelte van de rotorkamer, en de cilinderkamer 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 aan de andere zijde van de zuiger door een leiding in verbinding staat met een nabij de inlaatklep gelegen gedeelte van de rotorkamer en de terugslagklep. 



  Op de zuiger werkt dus geen veer meer in. 



  De leiding die de cilinderkamer aan de, van de inlaatklep afgekeerde, zijde in verbinding stelt met een nabij de inlaatklep gelegen gedeelte van de rotorkamer kan zelf de verbinding vormen tussen de zuiger en de inlaatklep en bijvoorbeeld bestaan uit een steel die over zijn volledige lengte van een kanaal voorzien is. 



  De ontlastklep kan, zoals in de bekende drukregelsystemen, een pneumatische klep zijn die bestuurd wordt door een leiding die rechtsreeks met het reservoir in verbinding staat, een stuurleiding met daarin een bij voorkeur elektromagnetische stuurklep die eveneens met dit reservoir in verbinding staat en een veer. 



  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 compressor volgens de uitvinding beschreven, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: 
Figuur 1 schematisch een compressor volgens de uitvinding weergeeft; 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 figuur 2 schematisch het drukregelsysteem van de compressor van figuur 1 weergeeft tijdens het opstarten ; figuur 3 schematisch het drukregelsysteem van de compressor van figuur 1 weergeeft, maar wanneer hij belast is; figuur 4 in doorsnede een praktische uitvoering weergeeft van een gedeelte van het drukregelsysteem uit de figuren 2 en 3. 



  De compressor die schematisch weergegeven is in figuur 1 is een schroefcompressor die in hoofdzaak een compressorelement 1 bevat dat voorzien is van een rotorkamer 2 waarop, enerzijds, een inlaatleiding 3 en, anderzijds, een uitlaatleiding 4 aansluiten en waarin twee samenwerkende schroefrotoren 5 opgesteld zijn die door een motor 6 worden aangedreven, een reservoir 7 dat in de uitlaatleiding is opgesteld en een drukregelsysteem 8. 



  Zoals ook in de figuren 2 en 3 is weergegeven, bevat het drukregelsysteem 8 een inlaatklep 9 die een klepelement 10 bezit dat samenwerkt met een klepzitting 11 in de klepbehuizing 12. 



  Daar waar de inlaatleiding 3 uitmondt in de rotorkamer 2, vormt deze laatste een uitspringende inlaatkamer 13 waarin het klepelement 10 zich in geopende stand bevindt. 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 



  De inlaatklep 9 wordt overbrugd door een overbrugging 14, waarin tussen de inlaatleiding 3 en de inlaatkamer 13 achtereenvolgens zijn voorzien, een gasstroombegrenzer 15 en een terugslagklep 16 die alleen een gasstroom naar de inlaatkamer 13 toelaat. 



  Het tussen de gasstroombegrenzer 15 en de terugslagklep 16 gelegen gedeelte van de overbrugging 14 staat door een gasleiding 17 in verbinding met het reservoir 7. In deze gasleiding 17 is een pneumatische ontlastklep 18, met een open stand en een gesloten stand, opgesteld. 



  De ontlastklep 18 wordt bestuurd door een elektromagnetische stuurklep 19 in een stuurleiding 20 die, enerzijds, op het reservoir 7 of, zoals weergegeven in figuur 1, tussen dit reservoir 7 en de ontlastklep 18 op de gasleiding 17, aangesloten is en die, anderzijds, in verbinding staat met een uiteinde van de ontlastklep 18, waarop ook een veer 21 inwerkt. Op het andere uiteinde, dat via een leiding 22 met het reservoir 7 of het tussen de ontlastklep 18 en dit reservoir 7 gelegen gedeelte van de gasleiding 17 aansluit, werkt de druk in het reservoir 7 in. 



  De stuurklep 19 opent in één stand de stuurleiding 20 en sluit in een andere stand deze stuurleiding 20 aan de zijde van het reservoir 7 af, terwijl ze de stuurleiding aan de zijde van de ontlastklep 18 met de atmosfeer in verbinding stelt. 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 



  Het drukregelsysteem 8 bevat verder een dubbelwerkende zuiger 23 die verplaatsbaar is in een cilinder 24 en die deze cilinder 24 in twee gesloten cilinderkamers 25 en 26 verdeelt. De zuiger 23 is door middel van een steel 27 vastgemaakt aan het klepelement 10 van de inlaatklep 9, zodat ze samen bewegen. 



  De cilinderkamer 25 aan de van de inlaatklep 9 verwijderde zijde van de zuiger 23 staat via een leiding 28 in verbinding met de inlaatkamer 13, terwijl de andere cilinderkamer 26 via een leiding 29 in verbinding staat met het voor de terugslagklep 16 en de gasstroombegrenzer 15 gelegen gedeelte van de overbrugging 14 of, zoals weergegeven in figuur 1, via de terugslagklep 16 met het op dit gedeelte van de overbrugging 14 aansluitende gedeelte van de gasleiding 17. 



  Bij het initiële opstarten van de compressor is de druk in het reservoir 7 dicht bij de atmosferische druk. De stuurklep 19 is niet bekrachtigd en het op de ontlastklep 18 aansluitende gedeelte van de stuurleiding 20 staat in verbinding met de atmosfeer, zodat, onder invloed van de veer 21, de ontlastklep in gesloten toestand is en de gasleiding 17 afsluit. 



  De motor 6 moet vloeiend zijn maximumsnelheid bereiken. 



  Een kleine luchtstroom stroomt uit de inlaatleiding 3 via de overbrugging 14 in de rotorkamer 2, wat voldoende is om een druk op te bouwen in het reservoir 7. 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 



  Wanneer de opbouwende druk in het reservoir 7, die via de leiding 22 op de ontlastklep 18 inwerkt, de werking van de veer 21 neutraliseert, zal de ontlastklep 18 naar haar open stand gaan, zoals weergegeven in figuur 2. 



  Door de open ontlastklep 18 geldt ook in de cilinderkamer 26 de opbouwende druk van het reservoir 7, waardoor de zuiger 23 in de bovenste stand wordt gehouden, waardoor de inlaatklep 9 dicht blijft. In de inlaatkamer 13 heerst een onderdruk, waardoor het klepelement 10 naar de open stand wordt getrokken, maar deze kracht wordt gecompenseerd doordat, via de leiding 28, dezelfde onderdruk in de cilinderkamer 25 heerst. De diameter van het klepelement 10 en de diameter van de zuiger 23 worden zo gekozen dat de vacuümkrachten erop elkaar compenseren. 



  Er is een continue stroming van lucht van het reservoir 7,over de open ontlastklep 18 en de overbrugging 14 en het compressorelement 1 en opnieuw naar het reservoir 7. 



  Wanneer de motor 6 klaar is voor volle belasting wordt de elektromagnetische stuurklep 19 bekrachtigd, waardoor deze de stuurleiding 20 opent, zoals weergegeven in figuur 3. 



  De druk van het reservoir 7 werkt nu, enerzijds, via de stuurleiding 20, en, anderzijds, via de leiding 22, in op de ontlastklep 18 en de veer 21 zal de ontlastklep 18 naar de sluitstand duwen, zoals eveneens weergegeven in figuur 3. 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 



  Hierdoor wordt het reservoir 7 niet langer ontlucht via deze ontlastklep 18 en de gasleiding 17. De cilinderkamer 26 staat niet langer in verbinding met het reservoir 7, maar daarentegen via de overbrugging 14 wel met de inlaatkamer 13 waar een onderdruk heerst die via de leiding 28 ook in de cilinderkamer 25 heerst. 



  Vacuümkrachten trekken het klepelement 10 naar de open stand. Het resultaat van de krachten op de zuiger 23 en het klepelement 10 is een kracht die de inlaatklep 9 doet openen. 



  De compressor werkt met volle belasting en de luchtproductie is 100%. 



  Wanneer de persluchtproductie groter is dan de vraag, stijgt de druk in het reservoir 7 en wanneer deze een bepaalde waarde bereikt, zal het drukregelsyst.eem de bekrachtiging van de stuurklep 19 stoppen, zodat deze stuurklep 19 de stuurleiding 20 opnieuw onderbreekt en het op de ontlastklep 18 aansluitende gedeelte ervan in verbinding met de atmosfeer brengt. 



  Zoals beschreven bij het opstarten, zal hierdoor de ontlastklep 18 naar haar open stand gaan en de inlaatklep 9 gaat terug sluiten. De toestand, weergegeven in figuur 2, wordt opnieuw verkregen. 



  Het reservoir 7 wordt ontlucht via de gasleiding 17, over de open ontlastklep 18, en de overbrugging 14, deels over de gasstroombegrenzer 15 in de inlaatleiding 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 3 en deels over de terugslagklep 16 in de inlaatkamer 13. 



  Na deze ontluchting stabiliseert de druk zich op de druk bij onbelaste werking, welke druk voldoende is om voor de injectie van smeervloeistof op de rotoren in te staan. 



  De compressor zuigt opnieuw alleen een kleine hoeveelheid lucht aan doorheen de overbrugging 14, welke hoeveelheid lucht via de gasleiding 17 terug naar de overbrugging 14 stroomt. De compressor blijft op deze wijze onbelast draaien, zonder persluchtaflevering. 



  Na een, op voorhand geprogrammeerde, tijd wordt door het drukregelsysteem 8 de druk in het reservoir 7 gemeten en, wanneer er geen drukdaling opgetreden is, zal ook de motor 6, worden stilgelegd. 



  Bij drukval in het reservoir 7 tengevolge van luchtafname, blijft de motor 6 draaien en zal het drukregelsysteem 8 de stuurklep 19 opnieuw bekrachtigen, z. odat opnieuw overgegaan wordt naar de toestand, weergegeven in figuur 3, met open inlaatklep 9 op de hiervoor beschreven manier. 



  Door gebruik te maken van het hiervoor beschreven drukregelsysteem 8 kan een goedkope elektromagnetische stuurklep 19 worden gebruikt met een kleine doorgang en is de ontlastklep 18 meer betrouwbaar, doordat de luchtstroom, doorheen de stuurklep 19, alleen deze 

 <Desc/Clms Page number 13> 

 ontlastklep 18 moet besturen en niet de zuiger 23 in de cilinder 24. 



  Daarenboven moet er geen zware veer worden gebruikt die op de zuiger inwerkt, wat veilig en goedkoop is en waardoor de cilinder 24 compact kan worden uitgevoerd. 



  Hoe in de praktijk het geheel van de cilinder 24 en de inlaatklep 9 zeer compact kan worden uitgevoerd, wordt weergegeven in figuur 4. 



  De klepbehuizing 12, de cilinder 24 en een uiteinde 3A van de inlaatleiding 3 zijn verenigd tot één behuizing 30 die door bouten 31 op de rotorbehuizing 32 bevestigd is. 



  Ook de inlaatkamer 13 is in deze globale behuizing 30 aanwezig en vormt een geheel met een opening 33 in de rotorbehuizing 32. 



  De twee uiteinden van de overbrugging 14 zijn eveneens kanalen 14A en 14C die in dit lichaam 30 zijn aangebracht en aan de zijde van het uiteinde 3A van de inlaatleiding 3 ten opzichte van het klepelement 10, respectievelijk in de inlaatkamer 13, uitmonden. 



  Gasleiding 29 is gevormd door een in deze behuizing 30 aangebracht kanaal 29 dat de cilinderkamer 26 verbindt met overbrugging 14 tussen kanaal 14B en 14 C. 

 <Desc/Clms Page number 14> 

 De leiding 28 is in deze compacte uitvoering gevormd door voornoemde steel 27, waarop de zuiger 23 en het klepelement 10 bevestigd zijn, en die over zijn volledige lengte van een kanaal 34 is voorzien dat, enerzijds, in de cilinderruimte 25 uitgeeft en anderzijds in de inlaatkamer 13 of opening 33. 



  Het is duidelijk dat het gas dat in de compressor wordt samengedrukt niet noodzakelijk lucht moet zijn. Het kan ook een ander gas zijn, zoals een gasvormig koelmedium. 



  De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke compressor kan in verschillende vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

Conclusies. l.- Compressor die een compressorelement (1) bevat dat voorzien is van een rotorkamer (2) waarop een inlaatleiding (3) en een uitlaatleiding (4) aansluiten; een reservoir (7) in de uitlaatleiding (4); een drukregelsysteem (8) dat een inlaatklep (9) bevat die in de inlaatleiding (3) is opgesteld ; zuiger (23) die met de inlaatklep (9) is verbonden en die verplaatsbaar is in een cilinder (24) ; een overbrugging (14) die deze inlaatklep (9) overbrugt en waarin, tussen de inlaatleiding (3) en de rotorkamer (2), achtereenvolgens een gasstroombegrenzer (15) en een terugslagklep (16), die alleen gas naar de rotorkamer (2) toelaat, opgesteld zijn ; een gasleiding (17) die het reservoir (7) in verbinding stelt met het gedeelte van de overbrugging (14) dat tussen de gasstroombegrenzer (15) en de terugslagklep (16) gelegen is ;

een ontlastklep (18) die in deze gasleiding (17) is opgesteld, daardoor gekenmerkt dat de zuiger (23) een dubbelwerkende zuiger is die de cilinder (24) in twee gesloten cilinderkamers (25,26) verdeelt ; cilinderkamer (25) aan de, van de inlaatklep afgekeerde, zijde door een leiding (28) in verbinding staat met een nabij de inlaatklep (9) gelegen gedeelte (13) van de rotorkamer (2) ; en de cilinderkamer (26) aan de andere zijde van de zuiger (23) door een leiding (29) in verbinding staat met een nabij de inlaatklep (9) gelegen gedeelte (13) van de rotorkamer (2) en de terugslagklep (16). <Desc/Clms Page number 16>
2. - Compressor volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de leiding (28), die de cilinderkamer (25) aan de, van de inlaatklep (9) afgekeerde, zijde in verbinding stelt met een nabij de inlaatklep (9) gelegen gedeelte (13) van de rotorkamer (2), de verbinding (27) vormt tussen de zuiger (23) en de inlaatklep (9).
3.- Compressor volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de verbinding tussen de zuiger (23) en de inlaatklep (9) bestaat uit een steel (27) die over zijn volledige lengte van een kanaal (34) is voorzien.
4. - Compressor volgens één van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de ontlastklep (18) een pneumatische klep die voorzien is van een veer (21) en die verbonden is door een leiding (22) die rechtstreeks met het reservoir (7) in verbinding staat en een stuurleiding (20) die via een stuurklep (19) eveneens met dit reservoir (7) in verbinding staat.
5.- Compressor volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat de stuurklep (19) een elektromagnetische klep is.
6. - Compressor volgens één van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de inlaatklep (9) een behuizing (12) bezit die een gemeenschappelijke behuizing (30) vormt met de cilinder (24).