CN106460844A - 包括液力耦合器的多级压缩机设备 - Google Patents

Abstract

用于产生压缩的气体、尤其是空气的压缩机设备，其包括至少一个主压缩机(30)，借助至少一个预压缩机(20)预压缩的气体输送给所述主压缩机，其中，所述至少一个主压缩机(30)以及所述至少一个预压缩机(20)由一个共同的驱动马达(40)或多个分开的驱动装置驱动，并且至少一个预压缩机(20)配设有用于改变预压缩机(20)的驱动转速的液力耦合器(55)。

Description

包括液力耦合器的多级压缩机设备

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的用于产生压缩气体的压缩机设备。

背景技术

在工业和生产行业中使用的压缩机设备消耗大量电能，或者在可移动设备中由于使用内燃机而消耗大量基于石油的有限自然资源亦或可再生的载能体、例如生物燃料。由于能源成本上升以及由于能量消耗而导致环境污染，愈加努力来降低能量消耗并且借此同时降低成本和对自然资源的消耗。

在如今使用的压缩机设备中，用于产生压缩空气的压缩机设备是最为广泛的设备。但用于产生各种类型的工艺气体或用于在较大的距离上输送气体的设备也实施为压缩机设备，其驱动功率达到两位数的兆瓦范围。因此，由此出发，在工业国家中，所有工业企业的整个消耗的电能的大约10％可能由压缩机设备所消耗。因此不难看出，在该领域中通过新的开发和创新来改善效率并且借此节省能量是特别重要的。

在当今的压缩机设备中出现如下问题，即，所述压缩机设备在它们的例如对压缩空气的供应量方面只能被不充分地调整。这尤其是在部分负荷范围内导致不充足的效率并且因此导致不必要的能量消耗。

常用的电动机只能以如下转速运行，所述转速依赖于可用的电流的不可影响的电网频率。这种类型的压缩机设备因此只在如下情况下高效地工作，即，这些压缩机设备准确地馈送对应于其转速的空气量。作为调节备选方案在这里只剩下断开设备或关闭抽吸调节器，这等同于将体积流量减少到几乎为零。然而两种调节方式在效率方面具有显著的缺点。

抽吸调节器的关闭导致体积流量减少到几乎为0，然而必需的驱动功率还非常高并且通常高于满载功率的50％。容器压力的下降也不会导致显著的改善，因为该下降在一定的时间延迟之后才开始并且也需要一定的时间来减少容器压力。即使在该减少的容器压力的情况下，功率消耗仍在满载功率的大约25％处并且排出的容器容积被破坏。

驱动马达的立即断开虽然是可以的，然而尤其是在电动机的情况下的重新起动次数受限制。因此不可能是任意次数的起动。

节流调节提供另一种可能性。由于节流调节的作用方式降低抽吸压力，该调节方式也极度无效率。

一种针对不充分地在能量方面合理地调节体积流量的问题的替代方案给出了以频率被调节的驱动装置形式的先进技术。在这里可以在技术上确定的界限中调节驱动马达的转速。然而体积流量的这种调节成本比较高并且在效率方面也不可优化地使用。尤其是在部分负荷范围内，由于变频器和电动机的效率较小而产生缺点。

在经常使用的带有或没有液体喷射系统的螺旋式压缩机中，在与频率被调节的驱动装置组合时附加地出现效率的明显恶化，这是因为这种压缩机具有在转速范围上不同的效率。在驱动转速恒定时，可以针对所述驱动转速来优化螺旋式压缩机。如果低于或超过所述转速范围，效率显著降低。在转速小时，出现已经压缩的气体的加强的回流。在转速较高时，尤其是在包括液体喷射系统的螺旋式压缩机中出现明显的液压损失。

在具有通过内燃机构成的驱动装置的压缩机设备中，通过转速变化可进行一定的体积流量调节。然而，所述体积流量调节由于几乎恒定的转矩需求、几乎完全使用的螺旋式液体喷射压缩机而大幅受限。由此达到的体积流量调节通常只为20％至40％并且因此也通常是不经济的。在这些压缩机设备中，燃料消耗在压缩空气没有被取出的情况下始终仍处于完全转速和最大运行压力时的消耗的50％。

除了体积流量调节之外，运行压力的调节在当今的压缩机设备中也不能够优化地实现。较高的运行压力在设备体积流量相同的情况下由于驱动转速恒定而导致较高的转矩需求，并且驱动马达不能够提供该更高的转矩。这在实践中意味着在压缩机使用的灵活性方面存在明显限制。运行压力的提高实际上总是只通过改装设备来实现或如下实现，即，将所述设备以较高的超出正常运行的运行压力来使用，然后可以对应减少所述运行压力。

然而在这样的操作方式中，对压缩机设备的投资显著较高并且灵活性还总是被显著限制，这是因为在运行压力较低时体积流量没有提高而是仅是功率减少。所述设备因此不可以完全在其有效功率范围内被使用。这尤其是在使用螺旋式压缩机时这样。

较高的供应量尤其是对于螺旋式压缩机是关键的，因为在这里不仅在限定的转速范围方面而且在以限定的转子直径的可制造性方面出现技术问题。从大约250至315kW的驱动功率开始，可以达到所述界限。

尤其是经济的界限也应关键地进行评价，因为由于相对小的件数和显著的花费而使制造变得困难。从之前所述功率范围开始，其他压缩系统也开始引入，例如多级的涡轮压缩机。这些涡轮压缩机的突出之处在于相比于螺旋式压缩机较好的效率。所述功率范围不构成原则上的界限，然而可以对于小型和中型的制造商构成不可克服的限制。

另一个不显著的点是地理方面的不同和使用条件，它们在全球销售所述设备时出现。压缩机设备的设计通常按照规定应用的观点来进行。在这里通常对使用条件设置界限，以便对这样的压缩机设备不会不必要地在其制造成本方面提高价格。这些使用条件通过最大的气候方面的使用温度和最大的使用高度来限定。由于过高的使用温度，压缩机设备的冷却可能不足够。不仅驱动马达而且实际的压缩机都具有其运行温度的使用极限并且可能在冷却不足够时损坏或在其使用寿命方面被显著限制，如果运行温度在较长的时间间隔上非常接近临界的使用极限的话。

相同地按意义也适于在较大高度上的使用。由于空气压力较小，则可能在内燃机中出现过度加热，这是因为没有足够量的氧来供燃烧使用。足够的冷却也有危害，这是因为由于空气密度较小而在相同的冷却空气体积流量时出现质量流的减少。冷却由此显著减少。这不仅适用于驱动马达而且适用于真正的压缩机。在海平面以上2000m的高度时，这已经可能导致直至20％的冷却功率的减少。如果压缩机设备应该为这样的使用条件进行构造，那么必须使用较大的冷却设备，并且必要时也需要较大的驱动马达以避免过载。两者都与显著较高的成本关联。

由公开文献DE2848030A1已知用于多级压缩气体、尤其是无油空气的方法，其中，在这里整个压缩过程被这样分成多个级，使得各个压缩机在最佳点运行并且在此获得最小的功率消耗，在部分负载时，仅第一和最后的压缩机级在相对于额定负载较强烈地改变的条件下运行，而压力比、体积流量并且因此优化的运行在中间级中保持不变，并且在负载变化时在第一压缩机级中发生与消耗器的量适配和在最后一级中发生与消耗器的压力适配。

当然在这里不利的是，多级压缩机为了实施该方法而通过管道连接以流动方式连接液力压缩机和柱塞式压缩机、尤其是螺旋式压缩机，并且通过具有至少两个输出轴的分支变速器，每个压缩机级以对于其优化的转速运行。压缩机级的数量应该最大为4，其中，第一级始终是涡轮压缩机并且最后一级是容积式压缩机。处于其间的级是涡轮式压缩机或容积式压缩机。由此，在仅有限的可调节性时显著产生较大的在结构上的花费。

涡轮压缩机和螺旋式压缩机的组合布置结构在公开文献US-PS 36 40 646和FR-PS 13 97 614中公开，但这些解决方案也具有缺点，这是因为在这里涡轮压缩机和螺旋式压缩机在一个轴上以相同的转速运行，由此在良好效率时的优化运行对于涉及该发明的体积范围和压力范围来说同样如在相同类型的多级压缩机中那样是不可能的。

由公开文献WO 2006 061 221 A1已知一种用于调节压缩机的最大转速的方法，所述压缩机借助马达通过液力的耦合器驱动。在这里的背景是，压缩机使用在车辆中并且由车辆的驱动马达一起驱动，从而液力的耦合器保证了不超过压缩机的确定的最大转速。液力的耦合器因此只限定地用于调节压缩机，所述压缩机此外作为一级的工作机械来设计并且应该仅在其转速上限方面保持。

最后，WO 2009 090 075 A1涉及一种尤其是用于带有内燃机的机动车的涡轮增压器-涡轮复合系统，其包括废气涡轮，所述废气涡轮设置在废气流中，以便将废气能量转变成机械的能量，其还包括压缩机，所述压缩机借助废气涡轮可驱动，其中，压缩机与内燃机输出轴处于第二驱动连接中或可切换到该驱动连接中，并且涡轮复合驱动连接具有包括不同传动比的至少两个并联的功率分支，以便使在涡轮增压器驱动连接和内燃机输出轴之间的转速比变化。该发明的特点在于，在两个功率分支中设置一个液力的耦合器。由此可实现，可调节到不同的传动比，以便通过将驱动功率流从一个功率分支转换到另一个功率分支，改变在废气涡轮和压缩机之间的驱动连接与内燃机输出轴之间的转速比。

因为在这里涉及用于改善在车辆中的涡轮增压器-涡轮复合系统的一种特别的解决方案，所以虽然已知将液力耦合器原则上用于利用向待驱动的压缩机上的作用来适配转速比，但不用于改善压缩机和其可调节性，而是用于在存在的不同运行状态中在包括内燃机的车辆中更好地利用废气涡轮增压器。

发明内容

接下来描述的设备用于产生压缩空气或其他适于压缩的气体。在这里，本发明的任务是，尤其是将不同压缩机类型的工作方式和不同的特性这样相互组合，使得产生这样的新型压缩设备的优化设计。力求的改善的特性在这里涉及在制造成本少的情况下的最高可能的效率、良好的可调节性和很大程度的灵活性。

希望的改善应该通过如下方式实现，即，在具有一个或多个主压缩机的压缩机设备中，将一个或多个预压缩机连接于上游。通过该预压缩，将整个压缩机功率分到至少两个压缩机上。通过合适的中间冷却，显著改善这样的设备的效率。此外能够利用这样的设备形成运行压力调节，所述运行压力调节允许操作者调节到不同的运行压力，而不用进行设备的改装。

为了按照本发明实现预压缩机的可变的转速，需要另一个元件。液力耦合器按照本发明用作在涡轮压缩机的驱动装置和驱动马达或主压缩机之间的连接环节。该液力耦合器允许独立于驱动马达或主压缩机的转速来改变涡轮压缩机的转速。该变化确保用于提高或减少体积流量或预压力。涡轮压缩机结合液力耦合器的使用方式产生了工作特性的优化组合，因为两者实质上都是流动机械。转矩和转速的适配在该组合中被优化并且允许最高的总效率。

希望的体积流量能够这样无级地通过在液力耦合器中环绕的液体的量来调整。耦合器的次级部分的转速在这里确定涡轮压缩机的转速并且借此确定体积流量和预压力。液力耦合器的次级部分的转速最大处于液力耦合器的初级部分的驱动转速减去用于功率传输的必需的转速差并且能够通过减少液力耦合器中的填充量而向下调整。

该必需的打滑同时也造成效率损失。为了将该效率损失保持在界限中，重要的可以是，将涡轮压缩机的转速通过一个或多个变速器变速系统改变。利用这些固定的级，能够阻止涡轮机离合器在初级转速和次级转速之间的过大的转速差，从而效率也在部分负荷范围中显著改善。原则上对于本发明的有创造性的压缩机设备的所有结构形式而言适宜的可以是，所使用的变速器可切换地构成。

尤其是这样的主压缩机适合于按照本发明的设备，所述主压缩机能达到独立于预压力的最终压力。这尤其是所有按照位移原理工作的压缩机，例如螺旋式压缩机、活塞式压缩机、涡旋式压缩机亦或旋齿压缩机。

目前最经常使用的压缩机类型是螺旋式压缩机。所述螺旋式压缩机带有或没有液体喷射系统地使用。为了在该压缩机类型中取得优化的效率，须力求将容积比或压力比可变地构造并且借此调节依赖于实际的预压力和实际的最终压力的优化的压缩比。优化的容积比或压力比的这种调节如今已经使用在致冷剂工业的压缩机中。通过滑动件或其他的合适的调节仪器，能够在运行期间产生优化的比例。

所述比例的这样的可调节性在具有螺旋式压缩机的本发明的结构形式中被作为适宜的设计来设置。依赖于实际的最终压力和实际的预压力，可以调节螺旋式压缩机的优化的内部容积比，在该优化的内部容积比的情况下这样影响例如调节滑阀和/或合适的阀，使得可以在螺旋式压缩机的压缩空间和排出区域之间建立可变的连接并且在它们的作用方面借此可实现内部容积比的改变。

在调节该优化的压缩比时有意义的是，利用从螺旋式压缩机出来的实际的排出压力与进入到螺旋式压缩机中的进入压力的比例。这按意义在如下情况下也适用，即，主压缩机由两个或更多个螺旋式压缩机组成。在这里，优化的压缩比也可以这样调节，使得其在相应的螺旋式压缩机的实际的排出压力与实际的进入压力的比例中来选择。也在其他适合的压缩机类型中可能合适的是，为了优化效率而执行对应的适配措施。

原则上所有类型的压缩机适合用于预压缩，然而涡轮压缩机特别好地适合用于预压缩。由其结构型式决定地，所述涡轮压缩机能抽吸大的体积流量并且将其置于对应的最终压力中，然而所述最终压力非常强烈地依赖于转速。涡轮压缩机的特性因此允许通过转速变化来显著产生预压力和体积流量的改变。

对于新型的压缩机设备的在这里所述的要求而言，具有径向穿流的涡轮压缩机特别良好地适合。这些径向的涡轮压缩机允许一级地构成直至四的压力比。因此产生非常紧凑的结构尺寸和对于所述要求最好地合适的预压缩机结构型式。

预压缩机的驱动可以通过对应的变速器直接通过驱动马达发生，亦或作为包括对应的功率分支的主压缩机的一部分发生。后者引起特别紧凑并且有效率的单元，所述单元不仅可以由内燃机而且可以由电动机驱动。

对于较大的体积流量而言此外可以的是，将多个涡轮压缩机并联或串联地连接，尤其是当需要极度高的预压力时如此。中间冷却在这里也确保改善的效率。

附加地可以通过适合的进气导向仪器来实现涡轮压缩机的调节范围的扩大。但也考虑其他调节机构，以便扩大涡轮压缩机的特性曲线簇。这些调节机构不仅可以安装在涡轮压缩机上游而且可以安装在其下游。用于主压缩机的其他调节机构不仅可以在预压缩机上游而且可以在预压缩机下游、即同时也在主压缩机上游亦或在主压缩机下游安装。所述布置结构取决于包括预压缩机和主压缩机的压缩机设计的需求。

在使用多个预压缩机时存在如下可能性，即，将所述预压缩机共同通过一个液力耦合器驱动亦或对于每个预压缩机使用一个单独的液力耦合器。如下组合也是可能的：例如在三个或更多个预压缩机中，两个预压缩机通过一个液力耦合器驱动。在这里决定性的仅是，对于相应的使用情况涉及技术上和商业上合适的组合。

在具有液体喷射压缩机的结构形式中，压缩机的冷却和润滑液也可以用于运行液力耦合器并且允许一条共同的回路，该共同的回路具有在成本和利润之间的优化关系。对于液力耦合器所需的液体在这里从回流冷却的冷却和润滑液的主流中取出。当预压缩机在结构上集成在主压缩器中时，用于运行液力耦合器的液体可以在主压缩机中取出并且也再次在那里引回回路中，只要考虑必需的压力差的话。

即使在预压缩机的未集成到主压缩机中的结构方式中，液力耦合器的工作液体也可以从冷却和润滑液的主流中取出并且也再次引回该回路中，同时考虑必需的压力差。如果可能不存在该压力差，那么可以借助液体泵确保必需的压力差。这不仅适用于预压缩机在主压缩机中集成的方案，而且适用于预压缩机不在主压缩机中集成的方案。

在没有液体喷射系统的压缩机中存在如下可能性，即，集成有包含用于运行液力耦合器的液体的对应的回路亦或一起利用通常包含的油回路，以用于轴承润滑和壳体冷却。在相应足够大的油量和泵尺寸时，也可以在这里构成紧凑的结构单元，而不会有大的附加花费。也在这里可以的是，将预压缩机集成地装入主压缩机的压缩机壳体中亦或将预压缩机安放在单独的壳体中并且将来自油回路的液体为了主压缩机的轴承润滑和壳体冷却而取出并且也引回到主压缩机中。如果油量和/或泵可能不足，那么所述油量和/或泵根据液力耦合器的要求来重新定尺寸。

另一种可能性在于，将液力耦合器在独立的油回路中运行。这尤其是在如下情况中是合适的，即，液力耦合器包括变速器和预压缩机在内被安装在一个单独的壳体中。然而一种这样的解决方案需要显著较高的在结构方面的花费，这是因为不仅可能需要单独的油泵而且需要合适的油冷却器。必须在个别情况中测试是否该附加花费在经济方面是合理的。当这些在结构上的构件设置在一个单独的壳体中时，此外可以作为备选方案合适的是，液力耦合器具有单独的驱动装置并且因此对此不与主压缩机耦合。

为此，原则上也要说明的是，用于液力耦合器的单独的驱动装置的问题原则上是重要的并且须根据压缩机设备的运行参数来回答。如果原则上力求预压缩机和主压缩机以及所有结构上的构件和驱动装置在一个壳体中的紧凑的结构形式，那么然而可以特别是在特殊的使用情况中不仅在技术上而且在经济上合适的是，将各个构件在结构上分开并且单独地驱动。

为了调节液力耦合器的填充状态，合适的是，将压缩机的希望的最终压力与实际的运行压力比较。如果实际的运行压力小于希望的运行压力，那么可以提高液力耦合器的填充直到达到最大的转速。如果超过争取实现的运行压力，那么以类似的方式减少在液力耦合器中的工作液体，直至达到希望的运行压力。

在这里规定，利用适合的阀影响工作液体的流入亦或工作液体的流出。阀在工作液体的流入和流出区域中的组合也是一种结构上的备选方案。通过工作液体的持久的流入和流出同时确保对应的冷却，这是因为必须导出液力耦合器的损耗热量。用于监控和调节液力耦合器的另一种备选方案是转速监控装置。对取得的预压力的监控也可以考虑作为液力耦合器的运行状态的显示。

利用以上描述的实施方式能够实现如下优点：

1.体积流量适配

主压缩机被驱动马达保持在恒定转速上并且因此抽吸要压缩的气体的恒定体积流量。如果由预压缩机形成预压力，那么整个压缩机设备的体积流量提高。在1巴的预压力时在相同温度的情况下体积流量加倍，在2巴时成为三倍并且在3巴时甚至成为四倍。

2.较小的制造成本

为了实现具有希望的体积流量的压缩机设备，主压缩机在1巴的预压力并且在相同温度的情况下尺寸确定为只如在没有预压缩的压缩机设备中的一半那样大。在2巴的预压力时结构尺寸甚至减少至通常的结构尺寸的大致三分之一，并且类似地在3巴时减少至通常的结构尺寸的大约四分之一。

在具有由电动机形成的驱动装置的压缩机设备中，可以附加地放弃变频器的使用，从而也可以使用成本显著较低的标准电动机。用于预压缩机、液力耦合器和附加的中间冷却器的附加成本支出显著小于可实现的成本节省，由此，按照本发明的解决方案在企业管理上是有意义的。

3.效率的改善

通过在预压缩机和主压缩机之间的优化选择的压缩比能够在良好的中间冷却的情况下以多于15％改善总效率。这导致能量消耗的显著减少并且因此导致在运行压缩机设备时的显著的成本节约。

4.压缩机设备的较灵活的使用

如果设备的操作者希望较高的运行压力，则所述运行压力可以通过降低预压力并且借此减少体积流量而形成。主压缩机对于较高的压力需要较高的转矩，并且预压缩机可以通过较小的预压力减少其转矩需求直至再次建立在一方面驱动马达的可用转矩和另一方面预压缩机和主压缩机需要的转矩之间的平衡。

参照海平面和环境温度，与环境条件的适配因此也是可以的。驱动马达的利用率也可以通过合适的监控一并考虑。这例如在电动机中通过监控绕组温度是可能的。因此，阻止了马达的过载，同时压缩机设备可以总是被尽可能利用直至达到使用极限值。这按意义也适用于以内燃机作为驱动装置的组合。所述设备因此能灵活地对不同的使用条件起反应，由此，按照本发明的压缩机设备的显著扩大的使用范围在没有结构上的适配的情况下是可能的。

5.压缩机设备的使用范围的扩大

在通过电动机驱动的压缩机设备中，按照本发明可以的是，通过监控不同的参数(例如电流消耗和电流电压)亦或通过监控绕组温度，优化地适配马达的利用率。

用于监控电动机的其他参数也是可以的。极端的环境条件如通过放到高处的低空气压力或极高的环境温度可以通过改变预压力并且借此改变预压缩机和主压缩机的功率消耗来补偿。这样可以阻止马达的过载并且同时可以使马达直至使用极限的利用率成为可能，而不会损害马达或缩短其使用寿命。

这按意义即使在使用内燃机时也适用。在这里将作为燃料喷射量的函数的其他参数例如废气温度、实际的转矩、亦或冷却水温度进行监控并且作为对所述利用率的评估来考虑。

在没有液体喷射系统的螺旋式压缩机中，按照本发明的压缩机设备同样是有利的。在这里存在如下问题，即，通过两级的实施方式，最大的最终压力被限制。所述最大的最终压力处于10至11巴的范围中(在特殊情况中也直至13巴)并且通过在第二级之后最大可允许的出口温度决定。原则上适用的是，运行压力越大，则出口温度越高。

如果通过按照本发明的预压缩，在第一级之前的预压力保持在大于0.5巴的水平上，则在第二级之后的压缩最终压力可以提高到15巴或更高，并且不会超过临界的出口温度。此外也可以显著扩大进气体积流量的调节范围。

在较高的运行压力时，在转速被调节的常规驱动装置中存在如下问题，即，在低转速时这么多的压缩气体回流，使得由此可能已经导致高的出口温度。第二个问题在于转矩需求。该转矩需求如已知那样随运行压力升高并且可以通过压缩气体的回流在低转速时已经超过用于最大可允许的转矩的界限值。压缩机设备因此必须保持在最低转速中，所述最低转速也与在低转速时电动机的不充分冷却相关。

体积流量的调节范围因此在常规设备中非常受限制并且可能在10巴作为最大的运行压力时已经导致发动机转速只能下降大约40％。体积流量调节范围因此只处于直至40％。在其功率方面类似的按照本发明的压缩机设备可以在相同的运行压力、例如10巴时将体积流量调节范围实现直至70％至80％。

如果预压力保持在最低水平上，即使在带有液体喷射系统的压缩机设备中运行压力仍能够在还良好的效率和还高的体积流量调节范围的情况下得以显著提高。预压力用于确保：较高的运行压力始终还可以利用主压缩机的技术上优化的压缩比形成。10巴的大气标准表示压缩比为11，其中，0.5巴的预压力在压缩至15.5巴的情况下也表示主压缩机的压缩比为11。

附图说明

接着应该借助两个示意的附图进一步解释该压缩机设备的基本设计。其中：

图1示出包括主压缩机和预压缩机的可能的压缩机设备的示意的构造，其中没有液体喷射系统，以及

图2示出包括预压缩机和主压缩机的可能的压缩机设备的示意的构造，其中带有液体喷射系统并且将液体用于运行液力耦合器。

具体实施方式

在按照图1的压缩机设备中，通过空气过滤器10净化抽吸空气并且然后将该抽吸空气通过连接导管15输送给预压缩机20。通过另一个连接导管16将预压缩的抽吸空气输送给中间冷却器25并且尽可能好地将其冷却。冷却的并且预压缩的空气然后输送给主压缩机30。

所述主压缩机原则上可以是任何类型的压缩机，也可以是多级的压缩机，其中，在主压缩机的各个压缩机级之间带有或没有中间冷却。

主压缩机30通过驱动马达40驱动。该驱动马达40也可以是任何可以用于驱动压缩机的结构形式。这例如可以是电动机、内燃机亦或任何类型的涡轮。

在主压缩机30中，将压缩空气压缩至希望的运行压力并且通过连接导管17输送给压力容器60。为了维持最小的运行压力，在压力容器60的出口上装配最小压力阀65。压缩的空气从最小压力阀65通过取出导管18流动至取样点70。

通过主压缩机30驱动的液力耦合器55连同变速器变速系统50用于驱动预压缩机20，所述变速器变速系统包括液力耦合器55和变速器56。在这里涉及包括预压缩机20和配设给该预压缩机的液力耦合器55的示例图。

但对于理解本发明重要的是，在这里所涉及的构件按照压缩机设备应该多次地并且在需要的设计中使用。这样已经说明，多个预压缩机20可以与多个液力耦合器55配合作用，并且这些预压缩机也可以提供用于不同构造的主压缩机30的预压力。因此，在这里示出的变速器56也只是示例性的。也可能需要多个变速器以及预压缩机的单独的驱动装置和单独的液体回路。所有这些其他的组合选项不特意以图示描述，但同样应该包括在技术教导中。

在按照图2的压缩机设备中，将抽吸空气通过空气过滤器10净化并且然后通过连接导管15输送给预压缩机20。通过另一个连接导管16，将预压缩的抽吸空气输送给中间冷却器25并且尽可能好地冷却。

冷却的并且预压缩的空气然后输送给主压缩机30。所述主压缩机在该结构形式中是带有液体喷射系统的压缩机。主压缩机30通过驱动马达40驱动。该驱动马达40也可以是任何可以用于驱动压缩机的结构形式。这可以如之前说明的那样例如是电动机、内燃机亦或任何类型的涡轮。

在主压缩机30中，将压缩空气再次压缩至希望的运行压力并且通过连接导管17输送给压力容器60。为了维持最小的运行压力，在压力容器60的出口上装配最小压力阀65。压缩的空气从最小压力阀65通过取出导管18流动至取样点70。

在压力容器60中与压缩空气分离的液体通过导管31、过滤器34、导管32、液体冷却器35以及导管33再次输送给主压缩机30。通过主压缩机30驱动的液力耦合器包括变速器变速系统50在内用于驱动预压缩机20。主压缩机30的冷却和润滑液的部分流作为用于液力耦合器55的工作液体起作用。所述部分流通过导管51取出并且然后输送给液力耦合器55。

从液力耦合器55再次排出的工作液体通过导管52再次输送给主压缩机30。

Claims (18)

1.用于产生压缩的气体、尤其是空气的压缩机设备，包括至少一个主压缩机(30)，借助至少一个预压缩机(20)预压缩的气体输送给所述主压缩机，

其特征在于，

所述至少一个主压缩机(30)以及所述至少一个预压缩机(20)由一个共同的驱动马达(40)或多个分开的驱动装置驱动，其中，至少一个预压缩机(20)配设有用于改变预压缩机(20)的驱动转速的液力耦合器(55)。

2.按照权利要求1所述的压缩机设备，

其特征在于，

液力耦合器(55)的驱动转速和预压缩机(20)的驱动转速通过至少一个合适的变速器(56)适配。

3.按照权利要求1或2所述的压缩机设备，

其特征在于，

所述预压缩机(20)包括至少一个以径向的结构形式实施的涡轮压缩机。

4.按照上述权利要求之一所述的压缩机设备，

其特征在于，

为了提高体积流量，至少两个涡轮压缩机并联抽吸地设置为预压缩机(20)，这些涡轮压缩机通过一个或多个液力耦合器(55)驱动。

5.按照权利要求1至3之一所述的压缩机设备，

其特征在于，

为了提高预压力，至少两个涡轮压缩机相继抽吸地设置为预压缩机(20)，这些涡轮压缩机通过一个或多个液力耦合器(55)驱动。

6.按照权利要求5所述的压缩机设备，

其特征在于，

至少一个中间冷却器设置在所述至少两个涡轮压缩机之间，以用于改善效率。

7.按照上述权利要求之一所述的压缩机设备，

其特征在于，

为了调节液力耦合器(55)，在液力耦合器(55)的工作液体的入口和/或出口处设有用于无级地适配液力耦合器(55)的转速的调节机构。

8.按照上述权利要求之一所述的压缩机设备，

其特征在于，

预压缩机(20)的机械驱动装置包括液力耦合器(55)在内被集成在主压缩机(30)的壳体中。

9.按照上述权利要求之一所述的压缩机设备，

其特征在于，

在预压缩机(20)和主压缩机(30)之间为了改善效率而设有中间冷却器(25)。

10.按照上述权利要求之一所述的压缩机设备，

其特征在于，

所述至少一个主压缩机(30)是液体喷射压缩机，其中，主压缩机(30)的该液体也作为工作介质输送给预压缩机(20)的液力耦合器(55)。

11.按照上述权利要求之一所述的压缩机设备，

其特征在于，

从主压缩机(30)或驱动马达(40)出发直接或通过变速器来驱动液力耦合器(55)。

12.按照上述权利要求之一所述的压缩机设备，

其特征在于，

所述压缩机设备包括一个或多个带有或没有液体喷射系统的螺旋式压缩机和至少一个用于预压缩气体的径向涡轮压缩机。

13.按照上述权利要求之一所述的压缩机设备，

其特征在于，

用于主压缩机(30)的轴承、传动机构和/或壳体冷却系统的润滑和/或冷却回路的液体至少部分地也是预压缩机(20)的液力耦合器(55)的工作介质。

14.按照上述权利要求之一所述的压缩机设备，

其特征在于，

预压缩机(20)、液力耦合器(55)和所有为了实现希望的转速而设置的变速器变速系统(56)被集成在螺旋式压缩机中。

15.按照权利要求2或11所述的压缩机设备，

其特征在于，

所述变速器变速系统可切换地构造用于转速调整。

16.按照权利要求12或14所述的压缩机设备，

其特征在于，

依赖于实际的最终压力和实际的预压力，螺旋式压缩机的优化的内部体积比可以通过机械的调节装置和/或阀来调节。

17.用于调节按照上述权利要求之一所述的压缩机设备的方法，

其特征在于，

在通过电动机驱动(40)压缩机设备时，将所述电动机的绕组温度和/或电流消耗和/或电流电压作为电动机的利用率的参数来检测并且将它们用作调节参量，以便通过改变液力耦合器(55)的运行参数来如此调节由预压缩机(20)产生的预压力，使得电动机被较强烈地加载或卸载。

18.用于调节按照上述权利要求1至16之一所述的压缩机设备的方法，

其特征在于，

在通过内燃机驱动(40)压缩机设备时，将作为燃料喷射量和转速的函数的所述内燃机的废气温度和/或冷却水温度和/或实际转矩作为内燃机的利用率的参数来检测并且将它们用作调节参量，以便通过改变液力耦合器(55)的运行参数来如此调节由预压缩机(20)产生的预压力，使得内燃机被较强烈地加载或卸载。