BE1016922A3

BE1016922A3 - Compressor installation and control system, has compressor element driven by motor, compressed air outlet connected to air receiver, and controlled throttle valve

Info

Publication number: BE1016922A3
Application number: BE2006/0015A
Authority: BE
Inventors: Ivo Daniels
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv
Priority date: 2006-01-09
Filing date: 2006-01-09
Publication date: 2007-09-04

Abstract

Compressor installation and control system are disclosed. The compression installation comprises a compressor element (2) which is driven by a motor (4) , provided with an air inlet (5) with a controlled throttle valve (9) and a compressed air outlet (6) which is connected to a compressed air receiver (7), whereby the motor is provided with a control system (10) for the rotational speed which is connected, via a first control line (15) and a regulating valve (16) for supplying a first control pressure (Pr1), to the compressed air receiver, whereby the compressed air receiver is connected to the control system for supplying a second control pressure (Pr2) via a second control line (21), and whereby the motor is controlled on the basis of the first and second control pressure. Image 1/1.

Description

Compressorinstallatie en daarbij toegepast regelsysteem.Compressor installation and associated control system.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een compressorinstallatie en een daarbij toegepast regelsysteem.The present invention relates to a compressor installation and a control system used thereby.

Meer speciaal heeft de uitvinding betrekking op een compressorinstallatie van het type dat is voorzien van een, door een motor aangedreven compressorelement dat bedoeld is voor het leveren van perslucht aan een boorinstallatie voor het uitvoeren van grond- en/of rotsboringen door pneumatische slagboren, waarbij het voornoemde compressorelement is voorzien van een luchtinlaat waarin een pneumatisch gestuurde smoorklep is voorzien en een persluchtuitlaat die is aangesloten op een persluchtketel, waarbij de voornoemde motor is voorzien van een pneumatisch gestuurd regelsysteem voor het sturen van het toerental en waarbij, zowel dit regelsysteem, als de voornoemde smoorklep samen via een eerste stuurleiding en een regelventiel voor het leveren van een eerste regeldruk in deze stuurleiding, met de voornoemde persluchtketel in verbinding staan.More specifically, the invention relates to a compressor installation of the type which is provided with a motor-driven compressor element which is intended for supplying compressed air to a drilling installation for performing soil and / or rock drilling by pneumatic impact drills, wherein the said compressor element is provided with an air inlet in which a pneumatically controlled throttle valve is provided and a compressed air outlet which is connected to a compressed air boiler, wherein said engine is provided with a pneumatically controlled speed control system and wherein, both this control system and the said throttle valve together via a first control line and a control valve for supplying a first control pressure in this control line, in communication with the above-mentioned compressed air boiler.

Bij de bekende compressorinstallaties bestaat de voornoemde motor uit een verbrandingsmotor waarvan de brandstoftoevoer via een mechanische koppeling is verbonden met het voornoemde regelsysteem dat is uitgevoerd in de vorm van een pneumatisch ventiel dat bestaat uit een enkelwerkende persluchtcilinder die wordt aangestuurd door de voornoemde regeldruk.In the known compressor installations, the aforementioned engine consists of a combustion engine whose fuel supply is connected via a mechanical coupling to the aforementioned control system which is designed in the form of a pneumatic valve consisting of a single-acting compressed air cylinder that is controlled by the aforementioned control pressure.

Tijdens het gebruik van de boorinstallatie die is aangesloten op zulke bekende compressorinstallatie, worden drie verschillende modes doorlopen, met name boren, spoelen en nullast.During the use of the drilling installation connected to such a known compressor installation, three different modes are run through, in particular drilling, flushing and no-load.

De techniek die wordt toegepast met zulke boorinstallatie is bekend onder de naam slagboren en houdt in dat, tijdens het boren, een pulserende slagbeweging op de boorhouder wordt uitgeoefend.The technique used with such a drilling rig is known as impact drilling and means that a pulsating impact is exerted on the drill holder during drilling.

Hiervoor vereist de boorinstallatie tijdens het boren een persluchttoevoer met een bepaalde ingestelde drukwaarde en debiet, waarbij de motor van de compressorinstallatie aan een gemiddeld toerental roteert.For this purpose, the drilling installation requires a compressed air supply during drilling with a specific set pressure value and flow rate, whereby the motor of the compressor installation rotates at an average speed.

Het spoelen met perslucht heeft als doel boorafval af te voeren uit het boorgat, zonder hierbij het boorgat verder uit te diepen, en gebeurt bij een relatief lage persluchtdruk en een hoog persluchtdebiet zodat de motor van de compressorinstallatie nagenoeg op zijn maximaal toerental moet draaien.The purpose of purging with compressed air is to remove drilling waste from the borehole, without further deepening the borehole, and takes place at a relatively low compressed air pressure and a high compressed air flow rate, so that the motor of the compressor installation must run almost at its maximum speed.

Tijdens nullast, tenslotte, kan de boor bijvoorbeeld worden vervangen of kan de boor worden verlengd door het aanbrengen van verlengstukken, zodat tijdens deze werkzaamheden geen persluchttoevoer vereist is en de motor van de compressorinstallatie op minimale snelheid kan roteren.Finally, during no-load, the drill can be replaced or the drill can be extended by fitting extension pieces, so that no compressed air supply is required during this work and the motor of the compressor installation can rotate at minimum speed.

Tijdens het in werking zijn van de boorinstallatie zal een afwisseling van boren en spoelen worden uitgevoerd, zodat de motor van de compressorinstallatie steeds zal moeten schakelen tussen twee verschillende werkingspunten, wat wordt verwezenlijkt door middel van het voornoemde regelsysteem, in functie van de belasting.During the operation of the drilling installation, an alternation of drilling and spools will be performed, so that the motor of the compressor installation will always have to switch between two different operating points, which is achieved by means of the aforementioned control system, depending on the load.

Een nadeel van zulke bekende compressorinstallatie is dat, tijdens een overgang van spoelen naar boren, de werkdruk snel oploopt van bijvoorbeeld 16 tot nagenoeg 25 bar, terwijl de motor nog steeds op zijn maximum toerental draait.A drawback of such a known compressor installation is that, during a transition from rinsing to drilling, the operating pressure rises rapidly from, for example, 16 to almost 25 bar, while the motor is still running at its maximum speed.

Op dit ogenblik is de motor volledig belast, waardoor deze zal vertragen onder invloed van de belasting, wat een negatieve invloed heeft op de levensduur van de motor.At this time, the engine is fully loaded, causing it to slow down under the influence of the load, which has a negative impact on the service life of the engine.

Nog een nadeel van de bestaande compressorinstallaties is dat, wanneer het boorgereedschap versleten is en/of wanneer er zich lekken in het boorsysteem voordoen, de compressorinstallatie dit door het verhogen van de motorsnelheid zal trachten te compenseren teneinde de werkdruk op de in het regelventiel ingestelde waarde te houden.A further disadvantage of the existing compressor installations is that if the drilling tool is worn out and / or if there are leaks in the drilling system, the compressor installation will try to compensate for this by increasing the motor speed in order to adjust the operating pressure to the value set in the control valve. to keep.

Het is duidelijk dat door deze toename van het motortoerental, de motorbelasting toeneemt, wat eveneens een nadelige invloed heeft op de levensduur van deze motor.It is clear that due to this increase in engine speed, the engine load increases, which also adversely affects the service life of this engine.

Deze nadelen kunnen eenvoudig omzeild worden door het installeren van een krachtige motor met voldoende vermogen overschot. Dit is echter economisch minder gunstig vanwege de hogere kostprijs van de motor, het hoger brandstofverbruik en mogelijk een grotere en zwaardere uitvoering.These disadvantages can easily be overcome by installing a powerful motor with sufficient power. However, this is economically less favorable due to the higher cost price of the engine, the higher fuel consumption and possibly a larger and heavier version.

De huidige uitvinding heeft als doel een antwoord te bieden aan één of meer van de voornoemde en andere nadelen.The present invention has for its object to provide an answer to one or more of the aforementioned and other disadvantages.

Hiertoe betreft de huidige uitvinding een compressorinstallatie van het voornoemde type, waarbij de persluchtketel tevens via een tweede stuurleiding is verbonden met het voornoemde regelsysteem voor het leveren van een tweede regeldruk, waarbij in de tweede stuurleiding een schakelinrichting met instelbare druk en een daardoor omschakelbare open/toe-afsluiter zijn voorzien en waarbij het toerental van de voornoemde motor wordt geregeld op basis van de voornoemde eerste en tweede regeldruk in functie van de werkdruk in de voornoemde persluchtketel.To this end the present invention relates to a compressor installation of the above-mentioned type, wherein the compressed air boiler is also connected via a second control line to the above-mentioned control system for supplying a second control pressure, wherein in the second control line a switching device with adjustable pressure and an open / switchable thereby are provided and the speed of the aforementioned motor is regulated on the basis of the aforementioned first and second control pressure as a function of the operating pressure in the aforementioned compressed air boiler.

Een voordeel van zulke compressorinstallatie volgens de uitvinding is dat de snelheid van de motor op basis van de voornoemde eerste regelwaarde regelbaar is tussen een minimale waarde voor de nullast en een gemiddelde waarde voor het boren en op basis van de voornoemde tweede regelwaarde kan worden omgeschakeld tussen de voornoemde gemiddelde waarde en een maximum toerental voor het spoelen, waardoor een gecontroleerde vertraging van de motorsnelheid kan worden verwezenlijkt bij de overgang van spoelen naar boren, zonder dat de motor hierbij volledig belast wordt.An advantage of such a compressor installation according to the invention is that the speed of the motor can be regulated on the basis of the aforementioned first control value between a minimum value for the no-load and an average value for drilling and on the basis of the aforementioned second control value can be switched between the aforementioned average value and a maximum speed for the rinsing, whereby a controlled delay of the motor speed can be achieved at the transition from rinsing to drilling, without the motor being fully loaded.

Een ander voordeel van zulke compressorinstallatie volgens de uitvinding is dat, bij slijtage van het boorgereedschap en/of wanneer er zich lekken in het boorsysteem voordoen, de motor op een constant toerental kan blijven draaien tot op het ogenblik dat de werkdruk is gedaald tot een in de schakelinrichting ingestelde drukwaarde, één en ander zodanig dat de levensduur van de voornoemde motor aanzienlijk kan worden verlengd.Another advantage of such a compressor installation according to the invention is that, in the event of wear of the drilling tool and / or if there are leaks in the drilling system, the motor can continue to run at a constant speed until the operating pressure has fallen to an in the pressure value set in the switching device, such that the service life of the aforementioned motor can be extended considerably.

De huidige uitvinding heeft eveneens betrekking op een regelsysteem dat kan worden toegepast in een compressorinstallatie van het voornoemde type, waarbij dit regelsysteem is voorzien van twee persluchtaansluitingen, respectievelijk een aansluiting voor de voornoemde eerste stuurleiding en een aansluiting voor een tweede stuurleiding die eveneens aansluit op de voornoemde persluchtketel en waarin een schakelinrichting met instelbare druk en een daardoor omschakelbare open/toe-afsluiter zijn voorzien en waarbij dit regelsysteem op basis van de eerste en tweede regeldruk de snelheid van de motor regelt.The present invention also relates to a control system that can be used in a compressor installation of the aforementioned type, wherein this control system is provided with two compressed air connections, a connection for the aforementioned first control line and a connection for a second control line which also connects to the said compressed air boiler and in which a switch device with adjustable pressure and an open / close valve switchable therewith are provided and wherein this control system controls the speed of the motor on the basis of the first and second control pressure.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is het regelsysteem uitgevoerd in de vorm van een pneumatisch gestuurd ventiel met twee aansluitingen, respectievelijk een aansluiting voor de voornoemde eerste stuurleiding en een aansluiting voor de voornoemde tweede stuurleiding, waarbij dit pneumatisch ventiel bij voorkeur is voorzien van een zuigerlichaam dat via een mechanische koppeling is verbonden met de brandstoftoevoer van de voornoemde motor en dat verschuifbaar in een behuizing is aangebracht en waartegen aan weerszijden een veer drukt die een rustpositie van het zuigerlichaam bepaalt waarbij de brandstoftoevoer zodanig wordt geregeld dat de motor aan een gemiddeld toerental (Nmid) draait dat lager is dan het maximum toerental (Nmax) van deze motor.In a preferred embodiment the control system is in the form of a pneumatically controlled valve with two connections, a connection for the aforementioned first control line and a connection for the aforementioned second control line, wherein this pneumatic valve is preferably provided with a piston body which via a mechanical coupling is connected to the fuel supply of the aforementioned engine and which is slidably mounted in a housing and against which a spring presses on either side that determines a rest position of the piston body whereby the fuel supply is controlled such that the engine is driven at an average speed (Nmid) running lower than the maximum speed (Nmax) of this engine.

Met het inzicht de kenmerken van de huidige uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna als voorbeeld zonder enig beperkend karakter enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen van een verbeterde stuurinrichting volgens de uitvinding en een daarbij toegepast regelsysteem beschreven, met verwijzing naar de bijgaande figuren, waarin: figuur 1 schematisch een bestaande compressorinstallatie weergeeft ; figuur 2 de regelkarakteristieken weergeeft van een compressorinstallatie volgens figuur 1; figuur 3 een mogelijke koppel-toerental karakteristiek weergeeft van de motor in een compressorinstallatie volgens figuur 1; figuur 4 een compressorinstallatie volgens de uitvinding weergeeft; figuur 5 de regelkarakteristieken van een compressorinstallatie volgens figuur 5 weergeeft.With the insight to better demonstrate the characteristics of the present invention, a few preferred embodiments of an improved control device according to the invention and an associated control system are described below as an example without any limiting character, with reference to the accompanying figures, in which: figure 1 schematically represents an existing compressor installation; Figure 2 shows the control characteristics of a compressor installation according to Figure 1; Figure 3 shows a possible torque speed characteristic of the engine in a compressor installation according to Figure 1; figure 4 represents a compressor installation according to the invention; Figure 5 shows the control characteristics of a compressor installation according to Figure 5.

In figuur 1 is een bestaande compressorinstallatie 1 weergegeven die is uitgevoerd als een mobiele schroefcompressorinstallatie die in dit geval is voorzien van een oliegeïnj ecteerd compressorelement 2 dat via een overbrenging 3 wordt aangedreven door een thermische motor 4 .Figure 1 shows an existing compressor installation 1 which is designed as a mobile screw compressor installation which in this case is provided with an oil-injected compressor element 2 which is driven by a thermal motor 4 via a transmission 3.

Het voornoemde compressorelement 2 is voorzien van een luchtinlaat 5 voor het aanzuigen van een samen te persen gas en van een persluchtuitlaat 6 die is verbonden met een persluchtketel 7 van een bekend type.The aforementioned compressor element 2 is provided with an air inlet 5 for sucking in a gas to be compressed and with a compressed air outlet 6 which is connected to a compressed air boiler 7 of a known type.

Via een persluchtleiding 8 die is aangesloten op de voornoemde persluchtketel 7 kan samengeperst gas onder een bepaalde werkdruk Pw worden afgenomen door persluchtgebruikers, bijvoorbeeld voor het aandrijven van een niet in de figuren weergegeven boorinstallatie.Via a compressed air line 8 which is connected to the aforementioned compressed air boiler 7, compressed gas can be taken by compressed air users under a certain operating pressure Pw, for example for driving a drilling rig (not shown in the figures).

Voor het regelen van het debiet doorheen de schroefcompressor 1 is aan de luchtinlaat 5 van het compressorelement 2 een pneumatisch gestuurde smoorklep 9 van een bekend type voorzien.For controlling the flow through the screw compressor 1, a pneumatically controlled throttle valve 9 of a known type is provided at the air inlet 5 of the compressor element 2.

Verder omvat de compressorinstallatie 1 een pneumatisch gestuurd regelsysteem 10 voor het sturen van het toerental van de voornoemde motor 4, welk regelsysteem 10 is uitgevoerd in de vorm van een pneumatisch ventiel 11 dat bestaat uit een enkelwerkende persluchtcilinder die via een mechanische koppeling 12 op bekende wijze is verbonden met een brandstoftoevoer 13 van de voornoemde thermische motor 4 en die door middel van een veer 14 in een rustpositie wordt geduwd, waarbij de brandstoftoevoer 13 zodanig wordt ingesteld dat de motor 4 op zijn maximum toerental Nmax draait.Furthermore, the compressor installation 1 comprises a pneumatically controlled control system 10 for controlling the speed of the aforementioned motor 4, which control system 10 is designed in the form of a pneumatic valve 11 consisting of a single-acting compressed air cylinder which is known via a mechanical coupling 12 is connected to a fuel supply 13 of the aforementioned thermal engine 4 and is pushed into a rest position by means of a spring 14, the fuel supply 13 being adjusted such that the engine 4 runs at its maximum speed Nmax.

Het voornoemde regelsysteem 10 en de voornoemde smoorklep 9 staan samen via een stuurleiding 15 en een regelventiel 16 in deze stuurleiding 15, met de voornoemde persluchtketel 7 in verbinding.The above-mentioned control system 10 and the above-mentioned throttle valve 9 are together connected via a control line 15 and a control valve 16 in this control line 15 to the above-mentioned compressed air reservoir 7.

Zoals bekend, is het voornoemde regelventiel 16 voorzien van een ingang 17 die rechtstreeks verbonden is met de persluchtketel 7, waarbij, door dit regelventiel 16, een stuurdruk Pr wordt geleverd aan een uitgang 18 van dit regelventiel 16 die rechtstreeks is verbonden met de voornoemde smoorklep 9 en het regelsysteem 10 en waarbij de voornoemde regeldruk Pr een functie is van de werkdruk Pw aan de voornoemde ingang 17 van het regelventiel 16.As is known, the aforementioned control valve 16 is provided with an inlet 17 which is directly connected to the compressed air reservoir 7, wherein, through this control valve 16, a control pressure Pr is supplied to an output 18 of this control valve 16 which is directly connected to the above-mentioned throttle valve 9 and the control system 10 and wherein the aforementioned control pressure Pr is a function of the operating pressure Pw at the aforementioned input 17 of the control valve 16.

Het voornoemde regelventiel 16 wordt op bekende wijze overbrugd door een bypassleiding 19 waarin een belastklep 20 is voorzien die bijvoorbeeld is uitgevoerd in de vorm van een normaal gesloten klep die elektromagnetisch kan worden geopend of gesloten.The aforementioned control valve 16 is bridged in a known manner by a bypass line 19 in which a load valve 20 is provided which is, for example, designed in the form of a normally closed valve which can be opened or closed electromagnetically.

Het gebruik en de werking van zulke bekende compressorinstallatie 1 is wel bekend en als volgt.The use and operation of such known compressor installation 1 is well known and as follows.

Afhankelijk van het type van boorinstallatie dat dient te worden aangedreven met de compressorinstallatie 1 en afhankelijk van de toestand van het te boren medium, zoals bijvoorbeeld de hardheid van het medium, dient een drempelwaarde A voor de werkdruk Pw te worden ingesteld in het regelventiel 16.Depending on the type of drilling installation to be driven with the compressor installation 1 and depending on the condition of the medium to be drilled, such as, for example, the hardness of the medium, a threshold value A for the operating pressure Pw must be set in the control valve 16.

Zoals bekend, zal, zodra de werkdruk Pw deze drempelwaarde AAs is known, as soon as the operating pressure Pw, this threshold value A

heeft overschreden, een regeldruk Prl worden opgebouwd aan de uitgang 18 van het regelventiel 16 die evenredig stijgt met de stijgende werkdruk Pw.has exceeded, a control pressure Pr1 can be built up at the output 18 of the control valve 16 which rises proportionally with the increasing operating pressure Pw.

Zoals schematisch is weergegeven door middel van de curve N in figuur 2, bevindt het pneumatisch ventiel 11 zich, bij een werkdruk Pw die lager is dan de voornoemde waarde A, in zulke positie dat de brandstoftoevoer naar de motor 4 volledig geopend is en de motor 4 bijgevolg op zijn maximaal toerental Nmax draait.As schematically shown by means of the curve N in Figure 2, the pneumatic valve 11 is, at an operating pressure Pw lower than the aforementioned value A, in such a position that the fuel supply to the engine 4 is fully opened and the engine 4 therefore runs at its maximum speed Nmax.

In de praktijk zal zich deze werkingstoestand voordoen tijdens het spoelen van het boorgat door middel van de boorinstallatie die wordt aangedreven met de compressorinstallatie 1, waarbij een groot persluchtdebiet wordt geleverd.In practice, this operating condition will occur during the borehole flushing by means of the drilling installation which is driven with the compressor installation 1, whereby a large compressed air flow rate is supplied.

Vanaf het ogenblik dat de werkdruk Pw stijgt tot boven de voornoemde drempelwaarde A, wordt de voornoemde regeldruk Prl opgebouwd en wordt het pneumatisch ventiel 11 geregeld tegen de veerkracht in, zodanig dat de motorsnelheid evenredig daalt met een stijgende regeldruk Prl.From the moment that the operating pressure Pw rises above the aforementioned threshold value A, the aforementioned control pressure Pr1 is built up and the pneumatic valve 11 is controlled against the spring force, such that the motor speed decreases proportionally with an increasing control pressure Pr1.

Op het ogenblik dat de werkdruk Pw een bepaalde waarde B heeft bereikt die groter is dan de voornoemde drempelwaarde A, zal het pneumatisch ventiel 11 zodanig zijn dat de motorsnelheid minimaal wordt.When the operating pressure Pw has reached a certain value B that is greater than the aforementioned threshold value A, the pneumatic valve 11 will be such that the motor speed becomes minimal.

Via de voornoemde stuurleiding 15 wordt de regeldruk Prl vanaf de voornoemde uitgang 18 van het regelventiel 16, enerzijds, tot aan de voornoemde smoorklep 9, en anderzijds, tot aan het pneumatisch ventiel 11 gestuurd.Via the aforementioned control line 15, the control pressure Pr1 is controlled from the aforementioned outlet 18 of the control valve 16, on the one hand, to the aforementioned throttle valve 9, and on the other hand, to the pneumatic valve 11.

Wanneer de waarde van de druk in de persluchtketel 7 en dus ook van de werkdruk Pw nog verder stijgt, zal de smoorklep 9, zoals schematisch is weergegeven door curve P die de inlaatdruk Pi van het compressorelement 2 voorstelt in functie van de werkdruk Pw, de door het compressorelement 2 aangezogen lucht beginnen te smoren, één en ander zodanig dat de inlaatdruk Pi van het compressorelement 2 evenredig afneemt met de toenemende werkdruk Pw tot op het ogenblik dat deze laatste een waarde C bereikt.When the value of the pressure in the compressed air reservoir 7 and therefore also of the operating pressure Pw rises still further, the throttle valve 9, as schematically represented by curve P representing the inlet pressure Pi of the compressor element 2 as a function of the operating pressure Pw, will air sucked in by the compressor element 2 starts to throttle, such that the inlet pressure Pi of the compressor element 2 decreases proportionally with the increasing operating pressure Pw until the latter reaches a value C.

In de volledig gesloten stand van de smoorklep 9 en bij minimum toerental Nmin van de motor 4 bevindt de boorinstallatie zich in een nullasttoestand, waarin bijvoorbeeld het boorgereedschap kan worden vervangen.In the fully closed position of the throttle valve 9 and at minimum speed Nmin of the motor 4, the drilling installation is in a no-load state, in which, for example, the drilling tool can be replaced.

Afhankelijk van de keuze van de motor 4 kan men ervoor zorgen dat het werkingspunt D zich tijdens het boren, zoals weergegeven in figuur 3, op een gemiddeld toerental Nmid bevindt, tussen het werkingspunt E tijdens nullast bij een minimaal toerental Nmin en het werkingspunt F voor het spoelen bij een maximum toerental Nmax.Depending on the choice of the motor 4, it can be ensured that during operation, as shown in Figure 3, the operating point D is at an average speed Nmid, between the operating point E during no-load at a minimum speed Nmin and the operating point F for rinsing at a maximum speed of Nmax.

Een nadeel van zulke bekende compressorinstallatie 1 is dat, tijdens een overgang van het werkingspunt F van het spoelen naar het werkingspunt D van het boren, de werkdruk Pw snel oploopt van bijvoorbeeld 16 tot nagenoeg 25 bar, terwijl de motor 4 nog steeds op zijn maximum toerental Nmax draait.A drawback of such known compressor installation 1 is that, during a transition from the operating point F of the flushing to the operating point D of the drilling, the operating pressure Pw rises rapidly from, for example, 16 to almost 25 bar, while the motor 4 is still at its maximum speed Nmax is running.

Op dit ogenblik is de motor 4 volledig belast, waardoor deze zal vertragen onder invloed van de belasting, wat een negatieve invloed heeft op de levensduur van de motor 4.At this moment the motor 4 is fully loaded, as a result of which it will decelerate under the influence of the load, which has a negative influence on the service life of the motor 4.

Een compressorinstallatie 1 volgens de huidige uitvinding kent nagenoeg een identieke opbouw aan de hiervoor beschreven bekende compressorinstallatie 1, doch, vertoont, zoals weergegeven in figuur 4, naast de voornoemde stuurleiding 15 die nu een eerste stuurleiding vormt, nog een tweede stuurleiding 21 die de voornoemde persluchtketel 7 verbindt met het voornoemde regelsysteem 10.A compressor installation 1 according to the present invention has substantially the same construction as the above-described known compressor installation 1, but, as shown in Figure 4, in addition to the above-mentioned control line 15, which now forms a first control line, a second control line 21 which compressed air boiler 7 connects to the aforementioned control system 10.

In deze tweede stuurleiding 21 is een schakelinrichting 22 met instelbare drukwaarde G en een daardoor omschakelbare open/toe-afsluiter 23 voorzien.Provided in this second control line 21 is a switching device 22 with adjustable pressure value G and an open / close valve 23 which can be switched over as a result.

Het voornoemde regelsysteem 10 is in dit geval uitgevoerd in de vorm van een dubbelwerkend pneumatisch ventiel 24 dat is voorzien van twee aansluitingen, respectievelijk een eerste, aansluiting 25 voor de voornoemde eerste stuurleiding 15 en een tweede aansluiting 26 voor de voornoemde tweede stuurleiding 21.The aforementioned control system 10 is in this case designed in the form of a double-acting pneumatic valve 24 which is provided with two connections, a first connection 25 for the aforementioned first control line 15 and a second connection 26 for the aforementioned second control line 21, respectively.

Door middel van twee veren 27 en 28, die aan weerszijden van een in een behuizing verschuifbaar zuigerlichaam 29 van het ventiel 24 zijn aangebracht, wordt dit ventiel 24 in rusttoestand in een centrale positie gehouden.By means of two springs 27 and 28, which are arranged on either side of a piston body 29 of the valve 24 which is slidable in a housing, this valve 24 is held in a central position in the rest position.

De werking van een compressorinstallatie 1 volgens de uitvinding is zeer eenvoudig en als volgt.The operation of a compressor installation 1 according to the invention is very simple and as follows.

Het regelventiel 16, de smoorklep 9 en de belastklep 20 hebben dezelfde functie als bij de bekende compressorinstallaties.The control valve 16, the throttle valve 9 and the load valve 20 have the same function as in the known compressor installations.

Zoals weergegeven door curve N in figuur 5, bevindt de voornoemde schakelinrichting 22 zich in geopende positie, en staat de open/toe-afsluiter 23 open, zolang de werkdruk Pw kleiner is dan de voornoemde ingestelde drukwaarde G, één en ander zodanig dat tussen deze open/toe-af sluiter 23 en het ventiel 24 een tweede regeldruk Pr2 wordt opgebouwd, waarvan de waarde afhangt van de instelling van de smoring in deze open/toe-afsluiter 23.As shown by curve N in Figure 5, the aforementioned switching device 22 is in the open position, and the open / close valve 23 is open, as long as the operating pressure Pw is smaller than the aforementioned set pressure value G, such that between these open / close valve 23 and valve 24 a second control pressure Pr2 is built up, the value of which depends on the setting of the throttle in this open / close valve 23.

Onder invloed van de tweede regeldruk Pr2 wordt het zuigerlichaam 29 van het ventiel 24, tegen de kracht van veer 27 in, in een positie geduwd waarin de rotatiesnelheid van de motor 4 maximaal is.Under the influence of the second control pressure Pr2, the piston body 29 of the valve 24 is pushed, against the force of spring 27, into a position in which the speed of rotation of the motor 4 is maximum.

Deze werkingsmode zal zich voordoen tijdens het spoelen met de boorinstallatie, waarbij een groot debiet aan perslucht vereist is en waarbij de werkdruk Pw laag is.This mode of operation will occur during flushing with the drilling rig, where a large flow of compressed air is required and where the working pressure Pw is low.

Wanneer de druk in de perslucht ketel 7 stijgt tot boven de ingestelde waarde G, wordt de schakelinrichting 22 en dus ook de open/toe-afsluiter 23 afgesloten, zodat de tweede regeldruk Pr2 via een afblaasventiel 30 wegstroomt en het ventiel 24 naar zijn rustpositie terugkeert, waarbij de motorsnelheid een gemiddelde waarde Nmid aanneemt.When the pressure in the compressed air tank 7 rises above the set value G, the switching device 22 and therefore also the open / close valve 23 are shut off, so that the second control pressure Pr2 flows out via a blow-off valve 30 and the valve 24 returns to its rest position , where the motor speed assumes an average value Nmid.

In deze evenwichtspositie die zich voordoet tijdens het boren, moet de compressorinstallatie 1 een kleiner debiet leveren dan tijdens het spoelen.In this equilibrium position that occurs during drilling, the compressor installation 1 must provide a smaller flow rate than during flushing.

Wanneer de werkdruk Pw verder toeneemt tot boven een ingestelde waarde H, wordt, door middel van het regelventiel 16, de eerste regeldruk Prl opgebouwd die het zuigerlichaam 29 van het ventiel 24 in de tegengestelde richting zal duwen dan regeldruk Pr2, tegen de veerkracht van veer 28 in, één en ander zodanig dat de motorsnelheid afneemt, evenredig met de toename van deze werkdruk Pw.When the operating pressure Pw further increases above a set value H, by means of the control valve 16, the first control pressure Pr1 is built up which will push the piston body 29 of the valve 24 in the opposite direction than the control pressure Pr2, against the spring force of spring 28, such that the motor speed decreases, proportional to the increase in this operating pressure Pw.

Vanaf het ogenblik dat de werkdruk Pw een waarde I heeft bereikt, zal, analoog als bij de bekende compressorinstallatie, het toerental van de motor 4 minimaal blijven, terwijl, zoals weergegeven aan de hand van curve P in figuur 5, de inlaatdruk Pi van het compressorelement 2 evenredig afneemt met toenemende werkdruk Pw tot aan het werkingspunt J, waarbij de boorinstallatie zich in een nullasttoestand bevindt.From the moment that the operating pressure Pw has reached a value I, the speed of the motor 4 will remain minimal, analogous to that of the known compressor installation, while, as represented by the curve P in Fig. 5, the inlet pressure Pi of the compressor element 2 decreases proportionally with increasing operating pressure Pw up to operating point J, the drilling rig being in a no-load state.

Zoals verder blijkt uit curve N in figuur 5 vertoont de schakelinrichting 22 in dit geval een ingebouwde hystérésis functie, zodanig dat wordt vermeden dat, wanneer de werkdruk Pw exact gelijk is aan de ingestelde waarde G, het ventiel 24 continu omschakelt tussen de rustpositie met gemiddeld toerental Nmid en de uiterste positie met maximum toerental Nmax.As is furthermore apparent from curve N in Fig. 5, the switching device 22 in this case has a built-in hysteresis function, such that it is avoided that, when the operating pressure Pw is exactly equal to the set value G, the valve 24 continuously switches between the rest position with average speed Nmid and the extreme position with maximum speed Nmax.

Doordat deze regeldrukken Prl en Pr2 in rekening worden genomen voor het aansturen van de motor 4 is met een compressorinstallatie 1 en regelsysteem 10 volgens de uitvinding een gecontroleerde vertraging van de motor 4 mogelijk bij overgang van spoelen naar boren, waardoor de motor 4 niet maximum belast wordt en de levensduur ervan toeneemt.Because these control pressures Pr1 and Pr2 are taken into account for controlling the motor 4, with a compressor installation 1 and control system 10 according to the invention a controlled delay of the motor 4 is possible upon transition from coils to drills, as a result of which the motor 4 is not loaded to the maximum and its lifespan increases.

Bij voorkeur kan de voornoemde ingestelde waarde G op basis van de werkingscondities, zoals de diepte van het boorgat of de hoeveelheid vuil en/of vloeistof in dit boorgat, worden aangepast.Preferably, the aforementioned set value G can be adjusted on the basis of the operating conditions, such as the depth of the borehole or the amount of dirt and / or liquid in this borehole.

Het ventiel 24 is in een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van compressorinstallatie 1 voorzien van niet in de figuren weergegeven mechanische positioneermiddelen die toelaten om dit ventiel 24 op een correcte wijze op de motor 4 te plaatsen, zodanig dat de rustpositie van dit ventiel 24 het gewenste gemiddelde toerental Nmid oplevert.In a preferred embodiment of compressor installation 1, the valve 24 is provided with mechanical positioning means (not shown in the figures) which allow this valve 24 to be correctly positioned on the motor 4, such that the rest position of this valve 24 has the desired average speed Nmid yields.

In het weergegeven voorbeeld is het voornoemde pneumatisch gestuurd regelsysteem 10 uitgevoerd in de vorm van een dubbelwerkend pneumatisch ventiel 24, doch, de uitvinding is niet als dusdanig beperkt.In the example shown, the aforementioned pneumatically controlled control system 10 is designed in the form of a double-acting pneumatic valve 24, but the invention is not limited as such.

Het voornoemde regelsysteem 10 kan inderdaad bijvoorbeeld ook worden uitgevoerd in de vorm van een druksensor die de voornoemde eerste en tweede regelwaarde Prl en Pr2 kan opmeten en op basis daarvan een elektrisch signaal genereert dat wordt doorgestuurd naar een elektronische besturingsmodule voor het aansturen van de motor 4.The aforementioned control system 10 can indeed also be designed, for example, in the form of a pressure sensor which can measure the aforementioned first and second control values Pr1 and Pr2 and on the basis thereof generate an electrical signal which is forwarded to an electronic control module for controlling the motor 4 .

De voornoemde elektronische besturingsmodule zet het voornoemde elektrische signaal, afkomstig van de druksensor, om in een ander elektrisch signaal dat de ingestelde wenswaarde van het motortoerental vormt.The aforementioned electronic control module converts the aforementioned electrical signal from the pressure sensor into another electrical signal that constitutes the set engine speed setpoint.

In dit geval kan een softwarematige hystérésis functie worden voorzien teneinde het continu overschakelen tussen maximum toerental Nmax en gemiddeld motortoerental Nmid te voorkomen.In this case, a software-based hysteresis function can be provided to prevent continuous switching between maximum speed Nmax and average engine speed Nmid.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch, een verbeterde compressorinstallatie volgens de uitvinding en een daarbij toegepast regelsysteem kan in velerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt, zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.The present invention is by no means limited to the embodiments described by way of example and shown in the figures, but an improved compressor installation according to the invention and a control system applied thereto can be realized in many shapes and dimensions without departing from the scope of the invention.

Claims

Compressor installation according to claim 1, characterized in that the aforementioned pneumatically controlled control system (10) is designed in the form of a pneumatically controlled valve (24) with two connections (25 and 26) and a connection (25) for the aforementioned first control line (15) and a connection (26) for the aforementioned second control line (21).

Compressor installation according to claim 2, characterized in that said pneumatic valve (24) is provided with a piston body (29) which is slidably mounted in a housing and against which a spring (27, 28, respectively) presses on either side, which piston body (29) ) pushes into a rest position.

Compressor installation according to claim 3, characterized in that said motor (4) is a thermal motor, said piston body (29) being connected via mechanical coupling (12) to a fuel supply (13) of said motor (4) and wherein said rest position of said piston body (29) controls the fuel supply (13) such that the engine (4) runs at an average speed (Nmid) lower than the maximum speed (Nmax) of this engine (4).

Compressor installation according to claim 4, characterized in that the aforementioned pneumatic control system (10) is such that between a certain value (H) of the operating pressure (Pw) and a higher value (I) thereof, the speed of the motor (4) is proportional decreases with an increase in this work pressure (Pw).

Compressor installation according to claim 1, characterized in that the aforementioned open / closed valve (23) is provided with a throttle, such that in the open position the incoming compressed air is throttled to the aforementioned second control pressure (Pr2).

Compressor installation according to claim 1, characterized in that the above-mentioned switching device (22) is designed such that, when the operating pressure (Pw) rises above the aforementioned predetermined value (G), the aforementioned open / close valve (23) close.

Compressor installation according to claim 1, characterized in that the aforementioned switching device (22) is provided with a hysteresis function to prevent the continuous opening and closing of the open / closing valve (23) when the operating pressure (Pw) is substantially equal to the aforementioned adjustable pressure (G).

Compressor installation according to claim 1, characterized in that the aforementioned pneumatically controlled control system (10) is designed in the form of a pressure sensor connected to an electronic control module that controls the speed of said motor (4).

Compressor installation according to claim 9, characterized in that the aforementioned electronic control module is provided with a hysteresis function to prevent the open / close switching of the open / close valve (23) when the operating pressure (Pw) is substantially equal to the aforementioned adjustable pressure (G).

11.- Control system that can be used in a compressor installation (1) which is provided with a compressor element (2) driven by a motor (4) that is intended for supplying compressed air to a drilling installation for carrying out soil and / or rock drilling by pneumatic impact drilling, the aforementioned compressor element (2) being provided with an air inlet (5) in which a pneumatically controlled throttle valve (9) is provided and a compressed air outlet (6) connected to a compressed air boiler (7), the speed of said motor (4) is controlled by this control system and wherein, both this control system (10) and the above throttle valve (9) together via a first control line (15) and a control valve (16) for supplying a first control pressure ( Pr1) in this control line (15), are connected to the aforementioned compressed air boiler (7), characterized in that this control system (10) is provided with two compressed air connections (25 and 26), respectively an latch (25) for the aforementioned first control line (15) and a connection (26) for a second control line (21) which also connects to the aforementioned compressed air reservoir (7) and in which a switching device (22) with adjustable pressure (G) and a switchable open / closed valves (23) are provided and the aforementioned control system (10) controls the speed of the motor (4) on the basis of the first and second control pressure (Pr1 and Pr2).

Control system according to claim 11, characterized in that it is designed in the form of a pneumatically controlled valve (24) with two connections (25 and 26), a connection (25) for said first control line (15) and a connection, respectively (26) for the aforementioned second control line (21).

Control system according to claim 11, characterized in that said pneumatic valve (24) is provided with a piston body (29) which is slidably mounted in a housing and against which a spring (27, 28, respectively) presses on either side, which rest position determines the piston body (29) in which the fuel supply (13) is controlled such that the engine (4) runs at an average speed (Nmid) lower than the maximum speed (Nmax) of this engine (4).