CN100458164C - 螺杆式压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种适用于相对于压力容器(T)工作的螺旋式螺杆转子压缩机(K)，所述压力容器(T)的压力P能够在最低压力P2和最高压力P1之间变化，所述压缩机由一电动机(M)驱动，其中所述电动机是一种整流式电动机。电动机(M)的特征在于，其在由所述压力容器的压力区间P所限定的工作范围内具有一种性质，以致所述电动机的扭矩的一半会使电动机速度增加至少6%。最好是，对压缩机的内部体积系数进行优化，在该内部体积系数下，在开启时压缩机的压力低于P2+0.85×(P1-P2)。

Description

螺杆式压缩机
技术领域
本发明涉及一种适用于相对于压力容器工作的速度可调的螺旋式螺杆转子压缩机，压力容器的压力P在压缩机的工作范围内，压力容器允许在最低压力和最高压力之间变化。压缩机由一电动机驱动。
背景技术
在这种压力容器或存储柜中所希望的是小的压力变化。就大的存储柜而言，这可以通过非常频繁的起动-停止控制设备或通过调节电动机的速度(r.p.m)来实现。
压缩机速度控制通常使用在由功率在10-30kW的大功率电动机驱动的空气压缩机中。压缩机速度借助于电子控制装置来进行控制。对于由弱的电动机驱动的压缩机来说，例如比10-30kW低或更低功率的电动机，利用基于电子电路进行压缩机速度控制是不经济的。这是因为电子控制设备相对于由压缩机速度控制节约的能量来说，是极其昂贵的。但是，对于速度控制压缩机的功率而言，上述的大约10-30kW的下限可以低于增加的能量成本。
一种巧妙的控制压力容器内的压力的方式是在容器中使用一种压力传感器，通过合适的控制装置，当容器中的压力达到它的最高值时，所述压力传感器能够断开压缩机用电动机，以及当容器压力达到预定的最低值时，所述压力传感器能够接通电动机。
当使用典型的异步电动机时，这种控制会使压力容器快速充满至最高压力。当消耗量大或压力容器较小时，电动机会频繁地接通和断开。电动机的这种频繁起动会大大地缩短电动机的使用寿命。
除节能之外，速度控制的目的是使压缩机倚靠在上面工作的缓冲柜制作得比其他情况更小。因此，速度不受控制的压缩机会需要较大的缓冲柜和较大的容纳柜的空间，随之带来的是较高的投资成本。
因而需要一种小的、速度调节的压缩机，其可以用于比较简单的应用中，例如螺丝起子、涂料喷涂以及其他的各种手动工具。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种电动机驱动的压缩机，所述压缩机的电动机具有比上述最低功率还小的功率，在缺少昂贵的控制设备的情况下，其至少能够在一个工作范围内对电动机的速度进行控制。
本发明提供了一种适用于相对于压力容器工作的螺旋式螺杆转子压缩机，所述压力容器的压力能够在最低压力和最高压力之间变化，所述压缩机由一电动机驱动，其中，所述电动机是一种整流式电动机。
其中，在由压力容器的压力区间所限定的工作范围内，电动机具有一种特性，以致所述电动机的扭矩的一半会使电动机速度增加至少6％。
其中，电动机具有一种特性，以致所述电动机的扭矩的一半会使电动机速度增加至多100％。
该目的是依照本发明的压缩机来实现的，所述压缩机由一电动机来驱动，电动机的速度主要依赖于给定的工作范围内的扭矩或力矩参数(index)。优选实施例在从属技术方案中是显而易见的。
附图说明
参考附图，现在将更加详细地描述本发明，其中：
图1是已知的螺旋螺杆式压缩机的纵向剖面图；
图2是沿图1中II-II线的剖面图；
图3是包括压缩机的系统的示意图；
图4示意性显示了与压缩机用电动机的速度(r.p.m)有关的典型压缩机用电动机的扭矩；和
图5是依照本发明的压缩机用电动机的相应的示意图。
具体实施方式
现在，参考图1和图2，将简要描述螺旋螺杆式压缩机的构造和工作原理。
一对互相啮合的螺杆转子101、102转动地安装在工作空间中，所述工作空间由两个端壁103、104界定，所述工作空间包括在所述端壁之间延伸的筒壁105。筒壁105具有大体上与两个互相交叉的气缸的形状相对应的形状，从图2中显而易见。各转子101、102分别包括多个叶片106和107以及沿转子在螺旋线上延伸的中间槽111和112。转子101是阳式转子，其每个叶片106的主体位于节圆之外，另一个转子102是阴式转子，其每个叶片107的主体位于节圆之内。阴转子102通常具有比阳转子101多的叶片。典型的组合是，阳转子101具有四个叶片，而阴转子102具有六个叶片。
被压缩的气体，通常为空气，通过入口108传送给压缩机的工作空间，然后在转子和工作空间的壁之间形成的V形工作腔内压缩。当转子101、102旋转时，各工作腔移动到图1的右侧。在循环的后期，与入口的连通被切断之后，工作腔的体积将不断地缩小。从而，气体被压缩，并以压缩的状态从压缩机通过一出口109排出。出口压力和入口压力之比，由工作腔与入口108的连通刚被切断之后的工作腔的体积和开始与出口109连通时的所述腔的体积之间的固有的体积关系决定。
图3显示了压缩机K，其最好为螺旋螺杆式压缩机，其由电动机M经由轴或轮轴1驱动。压缩机包括入口6，入口管路2在所述入口6开口。管路2包括单向阀3，所述单向阀3允许空气进入压缩机，同时防止空气反向流动。压缩机在它的另一端具有出口7，所述出口7经由管路4连接到压力容器T上。由压缩空气驱动的一个或多个工具V经由管路5从压力容器T供给压力。压力容器设置有压力传感器9，所述压力传感器9经由信号传输线路10连接到控制装置8上，所述控制装置8起控制电动机的起动和停止的作用。
压力容器T中的压力能够在最高压力P1和最低压力P2之间变化。电动机M驱动压缩机K，直到压力容器中的压力达到了所述的最高压力P1，于是，电动机M被断开。当压力容器T中的压力降低至最低压力P2时，电动机M再次起动，再次驱动压缩机，由此传送压缩空气至压力容器T。单向阀3防止压缩空气从压力容器T通过压缩机K和入口管路2回流。
图4示意性显示了与异步电动机的旋转速度有关的扭矩曲线。坐标轴没有等分。电动机的速度N4对应扭矩M2。当电动机的扭矩增加至M1时，电动机速度将下降至N3。在所述电动机的工作范围内，这种异步电动机的关系曲线至少大体上是线性的。因而，异步电动机具有这样的性质，较大的扭矩增加ΔMK＝(M1-M2)导致电动机速度的较小的减少。
由于异步电动机的这种性质的缘故，当压力容器压力已经降低至压力P2时，电动机将起动，由此压缩机开始压缩空气。因为使电动机扭矩从M2升高至M1需要很小的速度增加，所以，在这个扭矩范围内，压缩机几乎在最大容量下工作。这引起压力容器压力的快速增加。因而，由异步电动机驱动的压缩机使得在短的压缩机运行时间就可达到压力容器T所要求的最高压力。在该较短时间段期间，只会消耗压力容器压力降低时对应的较少体积的空气。为了保持压力容器压力在所要求的压力范围内，将引起电动机的频繁起动。电动机的频繁起动和停止的力矩大大地缩短了它的使用寿命，例如由于电动机绕组过热。
类似于图4，图5示意性显示了与电动机速度有关的扭矩曲线。图5所示的曲线涉及一种整流式电动机。图5所示的轴没有被等分。图5中的扭矩M1和M2对应于图4中的扭矩M1和M2。整流式电动机的速度N2，对应于扭矩M2。当所述电动机的扭矩增加到M1时，电动机的每分钟转数(rpm)会降低至N1。在工作范围内，对于整流器来说，这种关系曲线至少大体上是线性的。就该电动机来说，较大的扭矩增加ΔMK＝(M1-M2)会引起电动机速度的较大减少。
由于整流式电动机的这种性质的缘故，当电动机起动时(见图3)，压力容器压力将降低至压力P2时，由此压缩机开始压缩空气。由于使电动机扭矩从M2增加至M1所必须的rpm.或电动机速度的大大增加，对于压缩机来说，有必要工作一段比异步电动机所需要的时间段较长的时间段，以达到最高压力。这就意味着，当压缩机由整流式电动机驱动时，会花费更长的时间来达到压力容器压力P1。在这个较长的压缩机工作时间期间，所消耗的空气的体积比压缩机由异步电动机驱动时大得多，由此，能够更加快速地达到最高柜压力。因而，为了维持压力容器T处于被压缩状态，利用整流式电动机时所包含的起动次数远比利用异步电动机驱动同样的压缩机时少。
依照本发明的优选实施例，所使用的压缩机具有较低的内部体积系数。内部体积系数(internal volume factor)指的是包括在使用的螺旋式转子压缩机中的最低螺旋体积和最高螺旋体积之间的关系。内部体积系数最好是，当开始与压力容器T连通的工作腔的螺旋体积(thread volume)具有其最小体积时，压缩机K的压力将低于P2+0.85×(P1-P2)。这意味着，设定的工作腔中的压缩机出口压力最多等于压力容器的最低压力加上压力容器的最高压力与最低压力之差的85％。最好是，对压缩机的内部体积系数进行优化，在该内部体积系数下，在开启时压缩机的压力等于压力容器中的工作的最低压力P2。尤其最好是，对压缩机的内部体积系数进行优化，在该内部体积系数下，在开启时压缩机的压力低于压力容器中的工作的最低压力P2。

Claims (3)

1.一种适用于相对于压力容器(T)工作的螺旋式螺杆转子压缩机(K)，所述压力容器(T)的压力(P)能够在最低压力(P2)和最高压力(P1)之间变化，所述压缩机(K)由一电动机(M)驱动，其中，所述电动机是一种整流式电动机；
其中，对压缩机(K)的内部体积系数进行优化，在该内部体积系数下，在开启时压缩机(K)的压力低于P2+0.85×(P1-P2)。
2.如权利要求1所述的一种压缩机(K)，其特征在于：对压缩机(K)的内部体积系数进行优化，在该内部体积系数下，在开启时压缩机(K)的压力等于压力容器中的最低压力P2。
3.如权利要求1所述的一种压缩机(K)，其特征在于：对压缩机(K)的内部体积系数进行优化，在该内部体积系数下，在开启时压缩机(K)的压力低于压力容器中的最低压力P2。
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