BE1017934A3 - Compresseur refroidi a l'huile. - Google Patents
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Abstract
Compresseur refroidi à l'huile comprenant un corps de compresseur, un circuit de sortie qui s'étend à partir d'un orfice de sortie dudit corps, des moyens de séparation d'huile, disposés dans le circuit de sortie, un circuitd'alimentation en huile pour mettre en communication les moyens de séparation d'huile et une partie d"alimentation en huile de corps de façon à fournir audit corps de l'huile séparée par les moyens de séparation, le circuit d'alimentation en huile étant bifurqué, à l'endroit d'une position intermédiaire de celui-ci, en une première partie de circuit d'alimentation et une seconde partie d'alimentation, des moyens d'ouverture / fermeture interposés dans la première partie de circuit d'alimentation, des moyens de détection de pression étant disposés dans ledit circuit de sortie, et des moyens de commande pour commander une ouverture et une fermeture des moyens / fermeture sur la base d'une relation entre la pression de sortie détectée par les moyens de détection de pression et une valeur de pression prédéterminée.
Description
"Compresseur refroidi à l’huile”
Contexte de l'invention 1. Domaine technique de l'invention
La présente invention se rapporte à un compresseur refroidi à l'huile, qui est construit de façon à ce que l'huile soit fournie à un corps du compresseur pour de la lubrification, du refroidissement ou une étanchéité de l'arbre. En particulier, l'invention est concernée par un compresseur refroidi à l'huile, dans lequel la température de sortie d'un gaz sortant est commandée de manière appropriée en commandant la quantité d'huile à fournir.
2. Description du métier en rapport
On connaît un compresseur refroidi à l'huile, construit de façon à ce que de l’huile soit fournie à un corps du compresseur pour de la lubrification, du refroidissement et une étanchéité de l'arbre. Un exemple dans lequel ce compresseur connu, refroidi à l'huile, est un compresseur à vis, refroidi à l'huile, sera décrit à présent en faisant référence aux dessins ci-joints. La figure 4 est un dessin schématique de système d'un compresseur à vis refroidi à l'huile, la figure 5 est un graphique expliquant une relation entre une pression de sortie Pd et une puissance w d'un corps de compresseur et une relation entre la pression de sortie Pd et une quantité d'huile q, et la-figure 6 est un graphique expliquant une relation entre la pression de sortie Pd et une température de sortie Td .
Une description d'un compresseur à vis refroidi à l'huile usuel sera d'abord donnée. Le numéro 2 de la figure 4 indique un compresseur à vis refroidi à l'huile. Le compresseur à vis 2 est pourvu d'un corps de compresseur 12 dans lequel une paire de rotors à vis 11 mâle et femelle qui engrènent sont adaptés de façon à pouvoir tourner. Un circuit de sortie 13 s'étend depuis un orifice de sortie du corps de compresseur 12 et un ensemble de séparation / récupération d'huile 14, en tant que moyen de séparation d'huile, est disposé dans le circuit de sortie 13. Un ensemble de séparation d'huile 15 est prévu à une position supérieure dans l'ensemble de séparation / récupération d'huile 14. Une partie inférieure de l'ensemble de séparation / récupération d'huile 14 sert en tant que carter à huile 16 pour de l'huile qui y reste après une séparation par l'élément de séparation d'huile 15. Une extrémité d'un circuit d'alimentation en huile 18, comportant un refroidisseur d'huile 17 qui est y disposé, est raccordée au carter à huile 16 tandis que l'extrémité opposée est en communication avec le corps de compresseur 12.
Ainsi, le compresseur à vis 2 refroidi à l'huile est construit de façon à ce que de l'huile qui s'est écoulée à travers le circuit d'alimentation en huile 18, depuis le carter à huile 16 dans l'ensemble de séparation / récupération d'huile 14, et qui est refroidie par le refroidisseur d'huile 17 est fournie à une chambre de rotor, à des paliers et à une partie d'étanchéité d'arbre située dans le corps de compresseur 12. (La chambre de rotor, les paliers et la partie d'étanchéité d'arbre ne sont pas montrés dans les figures).
Une quantité d'huile q, d'huile fournie au corps de compresseur 12 du compresseur à vis 2 refroidi à l'huile, varie en fonction d'une pression de sortie Pd du corps de compresseur 12. Une relation entre la quantité d'huile q et la pression de sortie Pd est telle que montrée par l'équation suivante (1). Une aire d'ajutage d'une partie communicante du circuit d'alimentation en huile 18, pour une communication avec le corps de compresseur 12, est supposée être S.
q = C1xSx(Pd)1/2 ......(1)
Dans la formule (1 ) ci-dessus, Ci est une constante.
La puissance w du corps de compresseur 12 peut être calculée par l'équation suivante (2) : W = C2 x {(V1 - k) / (k -1) x Ps + Pd / v,} ......(2)
Dans l'équation (2), C2 est une constante, V| est un rapport de volume interne, k est un rapport de chaleur spécifique de l'air, Ps est une pression d'aspiration. La quantité d'huile 9 et la puissance w du corps de compresseur 12 varient comme montré schématiquement à la figure 5. La température de sortie Td peut être calculée à partir de l'équation (3) suivante : . Td = w/(C3xq) + T0......(3)
Dans l'équation (3), T0 est une température d'huile d’alimentation et C3 est une constante.
A partir des équations (1) et (2), on voit que la quantité d'huile q est en relation linéaire par rapport à la racine carrée de la pression de sortie Pd tandis que la puissance w est en relation linéaire par rapport à la pression de sortie Pd elle-même. A partir de ce fait, il peut être dit qu'en fonction d'un accroissement ou d'une diminution de la même pression de sortie Pd, le rapport de la quantité d'accroissement ou de diminution q d'huile fournie au corps de compresseur est supérieur à celui de la puissance w. De plus, à partir de l'équation (3), il peut être dit qualitativement que la température de sortie Td augmente lorsque la pression de sortie Pd diminue, comme montré à la figure 6.
En ce qui concerne la pression de sortie Pd dans le corps de compresseur du compresseur refroidi à l’huile, une pression de sortie maximale Pdmax est établie en relation à la spécification du compresseur refroidi à l’huile. Il ne peut pas y avoir (ou il n'y a pas) de pression supérieure à Pdmax . Il est également établi une pression de sortie la plus basse Pdmi„ . Il ne peut pas y avoir (ou il n'y a pas) une pression inférieure à Pdmi„.
En ce qui concerne la température de sortie Td du gaz sortant, qui sort d'un orifice de sortie formé dans le corps de compresseur du compresseur refroidi à l'huile, il est établi une température de sortie de limite supérieure souhaitable Tdmax et une température de sortie de limite inférieure souhaitable TdmÎn . Dans l'ensemble, la température de sortie de limite supérieure Tdmax est établie (par exemple 100° C.) pour éviter la détérioration de l'huile, et la température de sortie de limite inférieure Tdmln est établie pour éviter le dépôt d'une purge du côté de la sortie du corps de compresseur (par exemple 80° C.).
Afin de fixer la température de sortie de limite inférieure Tdmin à la température de sortie de limite supérieure Tdmax , une valeur correspondante de quantité d'huile q est déterminée de façon à provoquer cet état et la pression de sortie Pd est diminuée dans la condition de cette quantité d'huile q. Il en résulte que la température de sortie Td descend, pour la raison donnée ci-dessus, en liaison avec les équations (1), (2) et (3). A l'état initial, un certain degré d'augmentation de température ne donne pas lieu a l'apparition d'un quelconque problème parce que la température de sortie est réglée à la température de sortie de limite inférieure Tdmjn. En ce qui concerne une augmentation supérieure de température, il peut y avoir un cas où la température augmente jusqu'à approximativement la température de sortie de limite supérieure Tdmax ou peut dépasser la température de sortie de limite supérieure, et cela provoquerait un inconvénient dans le fonctionnement du corps de compresseur.
Il est préférable d'éviter la détérioration de l’huile, c'est-à-dire que la température de l'huile fournie au corps de compresseur, du compresseur refroidi à l'huile, soit inférieure à la température de sortie de limite supérieure Tdmax, de manière mieux préférée soit maintenue à une température basse. De même, pour éviter le dépôt de purge en provenance du gaz comprimé, il est préférable que la température de l'huile soit conservée supérieure à et proche de la température de sortie de limite inférieure Tdmin.
La gazette de brevets japonais à disposition du public, JP-8 4679-A, décrit une commande de la température de sortie d'un compresseur afin d'éviter la production de purge. Cependant, le compresseur du document antérieur présente une structure compliquée qui comprend de plus un détecteur de température de sortie et une soupape de commande d'huile qui modifie de manière continue la quantité d'huile d'alimentation. De plus, bien qu'il soit supposé qu'un algorithme de commande compliqué soit appliqué pour une structure ainsi compliquée, le document antérieur ne décrit rien au sujet de l'algorithme de commande.
Résumé de l'invention
En conséquence, un objet de la présente invention consiste à fournir un compresseur refroidi à l'huile, qui puisse maintenir efficacement, d'une manière simple, la température de sortie du gaz sortant à un niveau approprié.
La présente invention a été réalisée, en fonction des circonstances mentionnées ci-dessus et pour résoudre le problème mentionné ci-dessus. Un compresseur refroidi à l'huile, suivant la présente invention, comprend un corps de compresseur, un circuit de sortie qui s'étend depuis un orifice de sortie du corps de compresseur, des moyens de séparation d'huile qui sont disposés dans le circuit de sortie, un circuit d'alimentation en huile pour mettre en communication les moyens de séparation d'huile et une partie d'alimentation en huile du corps de compresseur de façon à fournir de l'huile, séparée par les moyens de séparation d'huile, au corps de compresseur, qui bifurque, en une position intermédiaire, dans une première partie de circuit d'alimentation et dans une seconde partie de circuit d’alimentation, des moyens d'ouverture / fermeture interposés dans la première partie d'alimentation, des moyens de détection de pression pour détecter une pression de sortie, qui sont disposés dans un circuit de sortie, et des moyens de commande pour commander une ouverture et une fermeture des moyens d'ouverture / fermeture sur base d'une relation entre la pression de sortie détectée par les moyens de détection de pression et une valeur de pression prédéterminée.
De plus, dans la présente invention, étant donné que Si et S2 sont des aires d'ajutage dans des parties de communication des première et seconde parties de circuit d'alimentation pour communiquer avec le corps de compresseur, que q0 est une quantité d'huile dans laquelle une température de sortie Td devient une température de sortie de limite inférieure Tdmin dans une condition de pression de sortie Pd qui est une pression de sortie la plus haute Pdmax > que Pi et qi sont respectivement la pression de sortie Pd et une quantité d'huile dans la condition de la pression de sortie Pd diminuée à partir de cette condition et la température de sortie Td atteignant une température de sortie de limite supérieure Tdmax , et que q3 est une quantité d'huile dans laquelle la température de sortie Td devient la température de sortie de limite supérieure Tdmax dans une condition de pression de sortie Pd qui est une pression de sortie la plus basse Pdmin, les S! et S2 sont réglées de façon à ce que soient établies les équations qi = Ci x Si x (Pi)1fl et q3 = (^ x (S·, + S2) x (Pdmin)1/2. toutes deux comprenant une constante Ci.
Dans le compresseur refroidi à l'huile usuel, une diminution de la pression de sortie Pd conduit à un pur accroissement de la température de sortie Td. Cependant, dans le cas du compresseur refroidi à l'huile suivant l'invention, en commandant les moyens d'ouverture / fermeture disposés dans le premier circuit d'alimentation pour commander la quantité d'huile q, la température de sortie Td du gaz sortant de l'orifice de sortie du corps du compresseur peut être modifiée pas-à-pas lorsque la pression de sortie Pd a atteint une valeur prédéterminée, c'est-à-dire Pi. En conséquence, la température de sortie Td ne dépasse pas la température de sortie de limite supérieure Tmax , même lorsque la pression de sortie Pd tombe, et en conséquence il est possible de laisser continuer à fonctionner de manière stable le compresseur refroidi à l'huile. De plus, il est possible d'empêcher que survienne en cours de fonctionnement divers inconvénients qui sont provoqués par la température de sortie qui dépasse la température de sortie de limite supérieure Tdmax .
Suivant la construction de la présente invention, la température de sortie du gaz sortant peut être .maintenue efficacement et d'une manière aisée à un niveau approprié en utilisant, pour détecter une pression de sortie, des moyens de détection de pression avec lesquels un compresseur usuel est équipé et, comme seul composant supplémentaire, des moyens d'ouverture / fermeture interposés dans le circuit d'alimentation en huile ramifié.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront des revendications secondaires et de la description des dessins qui sont annexés au présent mémoire et qui illustrent, à titre d’exemples non limitatifs, une forme de réalisation particulière du compresseur suivant l'invention.
Brève description des dessins
La figure 1 est un dessin schématique de système d'un compresseur à vis, refroidi à l'huile, suivant une forme de réalisation de la présente invention.
La figure 2 est un graphique qui se rapporte à la forme de réalisation et qui explique une relation entre une pression de sortie Pd et une puissance w d'un corps de compresseur, et une relation entre la pression de sortie Pd et une quantité d'huile q.
La figure 3 est un graphique qui se rapporte à la forme de réalisation et qui explique une relation entre la pression de sortie Pd et une température de sortie Td. La figure 4 est un dessin schématique de système d'un compresseur à vis usuel, refroidi à l'huile.
La figure 5 est un graphique que se rapporte à l'état antérieur de la technique et qui explique une relation entre une pression de sortie Pd et une puissance w d’un corps de compresseur, et une relation entre la pression de sortie Pd et une quantité d'huile q.
La figure 6 est un graphique qui se rapporte à l'état antérieur de la technique et qui explique une. relation entre la pression de sortie Pd et une température de sortie Td.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues..
Description de formes de réalisation préférées
Un exemple dans lequel le compresseur refroidi à l'huile, suivant une forme de réalisation de la présente invention, est un compresseur à vis refroidi à l'huile sera décrit ci-après en faisant référence aux dessins ci-joints.
La figure 1 est un dessin schématique de système d'un compresseur à vis refroidi à l'huile. La figure 2 est un graphique expliquant une relation entre une pression de sortie Pd et une puissance w d'un corps de compresseur et une relation entre la pression de sortie Pd et une quantité d'huile q, et la figure 3 est un graphique expliquant une relation entre la pression de sortie Pd et une température de sortie Td. En ce qui concerne des parties communes au compresseur à vis usuel refroidi à l'huile, décrit ci-dessus en liaison avec la figure 4, elles sont indiquées par les mêmes numéros de référence que ceux de la figure 4 et une description des différents points sera donnée.
D'abord, avec une référence à la. figure 1, un compresseur à vis 1 refroidi à l'huile, suivant une forme de réalisation de la présente invention, sera décrit. Dans le compresseur à vis 1 refroidi à l'huile, un circuit d'alimentation en huile 18 est bifurqué en une première partie de circuit d'alimentation 19 et une seconde partie de circuit d'alimentation 20. Dans une partie du circuit d'alimentation en huile 18 située en amont des première et seconde parties de circuit d'alimentation 19, 20, c'est-à-dire sur un côté d'un ensemble 14 de séparation / récupération d'huile, cet ensemble servant comme moyen de séparation d'huile, il est disposé un refroidisseur d'huile 7. De l'huile refroidie par le refroidisseur d'huile 17 peut être fournie à un espace du côté de l'aspiration, à des paliers et à une partie d'étanchéité d'arbre dans une chambre de rotor formée dans un corps de compresseur 12. Une soupape d'ouverture / fermeture 22 est disposée dans la première partie de circuit d’alimentation 19 du circuit d'alimentation en huile 18 et un capteur de pression 21, en tant que moyen de détection de pression pour détecter la pression de sortie Pd , est disposé dans un circuit de sortie 13 du compresseur refroidi à l'huile 1.
Un signal de pression fourni par le capteur de pression 21 est appliqué à un ensemble de commande 23 en tant que moyen de commande. A la réception du signal de pression en provenance du capteur de pression 21, l'ensemble de commande 23 exécute une opération arithmétique, à décrire ultérieurement, en son intérieur et il transmet à la soupape d'ouverture / fermeture 22 un signal d’ouverture ou de fermeture basé sur le résultat de l'opération arithmétique.
Il est supposé que des aires d'ajutage, dans des parties de communication des première et seconde parties de circuit d'alimentation 19, 20 pour une communication avec le corps de compresseur 12 sont Si et S2 et que de l'air est utilisé comme gaz d'admission. Dans une condition dans laquelle la température de l'air en tant que gaz d'admission peut être prévue (par exemple 40° C.), q0 est admis être la quantité d'huile dans laquelle la température de sortie Td devient la température de sortie de limite inférieure Tdmin (par exemple 80° C.) dans une condition dans laquelle la pression de sortie Pd est la pression de sortie la plus élevée Pdmax . En outre, il est admis que Pi et qi sont respectivement la pression de sortie Pd et une quantité d'huile dans une condition où la pression de sortie Pd est diminuée depuis cette condition et la température de sortie Td atteint la température de sortie de limite supérieure Tdmax (par exemple 100° C.).
Si est réglée de façon à ce que Pi et qi sont dans la relation suivante avec St: qi = Ci x Si x (Pi)1/2 (Ci = constante)
De plus, il est admis que q3 est une quantité d’huile dans laquelle la température de sortie Td devient la température de sortie de limite supérieure Tdmax (par exemple 100° C.) dans une condition dans laquelle la pression de sortie Pd est la pression de sortie la plus basse Pdmin . S2 est réglée de façon à ce que Pdmin et q3 soient dans la relation suivante par rapport à Si et S2: q3 = Ci x (Si + S2) x (P dmin)1'2 (Ci = constante)
Avec ceci comme prémisse et sur base d'une modification de la pression de sortie Pd, plus précisément en utilisant la valeur Pi en tant que valeur de seuil (une valeur de pression prédéterminée), le fonctionnement de la soupape d'ouverture / fermeture 22 disposée dans la première partie de circuit d'alimentation 19 est commandé de plus sur base d'une relation de l'amplitude entre la valeur de seuil Pi et la pression de sortie Pd
Une description plus spécifique sera donnée à présent au sujet de comment ouvrir et fermer la soupape d'ouverture / fermeture 22. Avec la pression de sortie Pd < à Pi, la soupape d'ouverture / fermeture 22 est ouverte. Avec la pression de sortie Pd = Pi, la soupape d'ouverture / fermeture 22 est maintenue ouverte et avec la pression de sortie Pd > Pi, la soupape d'ouverture / fermeture 22 est fermée. C'est-à-dire que, si la soupape d'ouverture / fermeture 22 est ouverte à une pression de sortie de Pd < Pi, de l'huile est fournie au corps de compresseur 12 selon une quantité de q = q3. A une pression de sortie de Pd = Pi, de l'huile est fournie dans une quantité de q = qi . De plus, si la soupape d'ouverture / fermeture 22 est fermée à une pression de sortie de Pd > Pi, de l'huile est fournie dans une quantité de qi < q = q0.
Comme montré à la figure 2, la relation de la quantité d’huile q à la valeur de la pression de sortie Pd est telle que la quantité d'huile est q3 lorsque la pression de sortie Pd est Pdmin, et elle augmente au-delà de qi et q0 lorsque la pression de sortie Pd augmente mais, dès que la pression de sortie Pd atteint Pi, il est donné une commande de façon à amener une diminution immédiate de la quantité d'huile jusqu'à qi . De plus, la quantité d'huile devient plus grande lorsque la pression de sortie Pd approche de Pmax au-delà de Pi et, lorsque la pression de sortie Pd atteint Pdmax . la quantité d'huile est amenée à q0.
Suivant la quantité d'huile q ainsi commandée par un fonctionnement de la soupape d'ouverture / fermeture 22, la température de sortie Td relative à la pression de sortie Pd tombe lorsque la pression de sortie Pd augmente et approche de Pi à partir de Pdmin, comme montré à la figure 3. Ensuite, au moment où la pression de sortie Pd atteint Pi, la température de sortie Td augmente jusqu'à approximativement le même degré que lorsque la pression de sortie Pd est Pdmin et ensuite tombe lorsque la pression de sortie Pd augmente et approche de Pdmax et, lorsque la pression de sortie Pd atteint Pdmax , la température de sortie Td tombe jusqu'à approximativement le même niveau que lorsque la pression de sortie Pd est Pi
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre des revendications.
Comme décrit ci-dessus, dans le compresseur à vis 1 refroidi à l'huile de cette forme de réalisation, une valeur de diminution de la température de sortie Td peut être rendue plus petite que dans le compresseur à vis 2 usuel refroidi à l'huile. C'est-à-dire que, en réglant le fonctionnement de la soupape d'ouverture / fermeture 22 pour commander la quantité d'huile q, la température de sortie Td du gaz qui sort de l'orifice de sortie du corps de compresseur 12 peut être modifiée pas-à-pas lorsque la pression de sortie Pd devient Pi , la température de sortie Td augmentant purement avec une diminution dé la pression de sortie Pd . En conséquence, même si la pression de sortie Pd tombe, la température de sortie Td ne dépasse pas la température de sortie de limite supérieure Tdmax , de sorte que le compresseur à vis 1 refroidi à l'huile peut être utilisé en continu dans un état stable. De plus, il est possible d'empêcher en fonctionnement l’occurrence d'inconvénients divers qui peuvent être attribués à la température de sortie Td qui dépasse la température de sortie de limite supérieure Tdmax.
Claims (2)
1. Compresseur refroidi à l'huile, comprenant : - un corps de compresseur, - un circuit de sortie qui s'étend à partir d'un orifice de sortie dudit corps de compresseur, - des moyens de séparation d'huile, disposés dans le circuit de sortie, - un circuit d'alimentation en huile pour mettre en communication les moyens de séparation d'huile et une partie d'alimentation en huile du corps de compresseur de façon à fournir audit corps de compresseur de l'huile séparée par les moyens de séparation d'huile, le circuit d'alimentation en huile étant bifurqué, à l'endroit d'une position intermédiaire de celui-ci, en une première partie de circuit d'alimentation et une seconde partie de circuit d'alimentation, - des moyens d'ouverture / fermeture interposés dans la première partie d'alimentation, - des moyens de détection de pression pour détecter une pression de sortie, les moyens de détection de pression étant disposés dans ledit circuit de sortie, et - des moyens de commande pour commander une ouverture et une fermeture des moyens d'ouverture / fermeture sur la base d'une relation entre la pression de sortie détectée par les moyens de détection de pression et une valeur de pression prédéterminée.
2. Compresseur refroidi à l'huile, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, étant donné que des aires d'ajutage dans des parties de communication desdites première et seconde parties de circuit d'alimentation pour une communication avec le corps de compresseur sont Si et S2, que q0 est une quantité d'huile dans laquelle une température de sortie Td devient une température de sortie de limite inférieure Tdmin dans une condition où une pression de sortie Pd est une pression de sortie la plus élevée Pdmax. que Pi et qi sont respectivement la pression de sortie Pd et une quantité d'huile dans une condition où la pression de sortie Pd est diminuée depuis cette condition et où la température de sortie Td atteint une température de sortie de limite supérieure Tdmax , et que q3 est une quantité d'huile dans laquelle la température de sortie Td devient la température de sortie de limite supérieure Tdmax dans une condition dans laquelle la pression de sortie Pd est une pression de sortie la plus basse Pdn,)n > les valeurs. Si et S2 sont réglées de façon à ce que soient établies les équations q! = Ci x Si x (Pi)1/2 et q3 = Ci x (Si + S2) x (Pdmin)1/2. toutes deux comprenant une constante Ci.
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| US20030223885A1 (en) | 2003-12-04 |
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