CN110462214B - 多级压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级冷凝器(1)，具有：‑至少一个高压级(2)和至少一个低压级(3)，‑至少两个活塞(6)，其依靠支撑在曲柄箱(7)中的共同曲柄轴(8)被驱动，被引导在关联的气缸(5)中，并且形成至少一个所述高压级(2)和至少一个所述低压级(3)，‑线路布置(9)，其连通各个气缸(5)，用于供给空气至所述气缸(5)以及从所述气缸(5)排放空气，‑其中，可切换阀设备(10)布置在所述线路布置(9)中，其构建的方式使得至少一个所述高压级(2)取决于所述阀设备(10)的切换位置分别关联不同的气缸(5)。

Description

多级压缩机

技术领域

本发明涉及一种多级冷凝器。本发明进一步涉及具有这种多级冷凝器的压缩机以及这种多级冷凝器的操作方法。

背景技术

多级冷凝器或者多级压缩机充分公知，一般具有至少一个低压级和一个高压级，其中，高压级经受更高水平的磨损，从而通常代表这种多级冷凝器的弱点。

例如，多级冷凝器可以具有多个活塞/气缸单元，其中，例如，一个活塞/气缸单元形成高压级，一个活塞/气缸单元形成低压级。在低压级中，在该例子中旨在被压缩的气体(例如空气)在第一压级被(预)压缩，随后被供给到至少一个第二活塞/气缸单元，因此是高压级。在这之中当然也可以是充压空气冷却器。

但是，公知于现有技术的多级冷凝器的劣势尤其在于，高压级中的活塞环由于更高加载而变得更快磨损，使得纯粹由于高压级磨损的结果，甚至当低压级仍正确地作业时，也会发生多级冷凝器的故障。

发明内容

因此，本发明解决的问题是，提供一种多级冷凝器，其克服公知于现有技术的劣势。

本发明是基于的总体构思是，提供一种多级冷凝器，其具有至少一个高压级以及具有至少一个低压级，其在操作期间切换，使得不是单个活塞/气缸单元始终形成高压级，而是高压级移动经过所有活塞/气缸单元，由此能够实现均匀的磨损，因此得到较长服务寿命。为此，存在使用所谓的“循环”阀设备，其取决于切换位置，每个循环传递高压级一个位置，也即是说，将其分派至下一个活塞/气缸单元。根据本发明的多级冷凝器在该例子中具有至少两个活塞，至少两个活塞依靠支撑在曲柄箱中的共同曲柄轴驱动，并且被引导在相应的活塞/气缸单元的关联气缸中，并且形成至少一个高压级和至少一个低压级。当然，在该例子中，还可以提供总共三个或多个活塞/气缸单元，其中的一个活塞/气缸单元在每个情况下形成高压级而两个或多个其他活塞/气缸单元形成上游低压级。进一步提供了线路布置，其连通各个气缸以将空气供给至气缸以及从各个气缸排放空气。在该线路布置中根据本发明布置有可切换阀设备，其构建成使得取决于切换位置将高压级关联不同的气缸，尤其使得至少一个高压级在每个气缸操作循环进一步移动一个气缸或者一个活塞/气缸单元。

在该例子中，还可想到的是，不是对每个操作循环改变高压级，而是例如，仅每十个操作循环改变高压级。也就是说，经过时间范围t，所有活塞/气缸单元将仍被加载，因此还以相同方式被磨损。还可想到每次新暖机/启动压缩机时改变高压级。

在该例子中阀设备可以机械、电动、气压地或者还以另一方式构建。作为根据本发明的多级冷凝器的实施例的结果，能够使用具有相同尺寸的活塞/气缸单元，而例如公知于现有技术的多级冷凝器中高压级在每个情况下构建成具有较小体积。作为根据本发明的多级冷凝器首次具有相同尺寸的结果，能够使用标准部件，由此能够减少部件种类，因此还能够降低存储以及物流成本和组装成本。根据本发明的多级冷凝器的另一优势是，作为移动高压级的结果，甚至在活塞/气缸单元故障的情形下仍可提供高压缩空气。例如，这能够依靠对应传感器被检测，因此，多级冷凝器的控制器不再控制而是忽略那些被破坏或不再正确地作业的活塞/气缸单元。在公知于现有技术的多级冷凝器中，例如，高压级的故障始终导致整个冷凝器故障。

在根据本发明的方案的有利发展中，提供了预压缩冷却器，其布置于至少一个低压级的下游以及至少一个高压级的上游。经由这种预压缩冷却器，在压缩期间供给至空气的热量能够再次排放，由此进一步压缩能够更容易。当然，高压缩冷却器还可以布置于高压级的下游，例如位于当前高度压缩的充压空气被引入压力存储器之前，由此能够增加存储容量。

在根据本发明的方案的另一有利实施例中，提供了高压级以及三个低压级，以及四个活塞，四个活塞依靠支撑在曲柄箱中的共同曲柄轴驱动，被引导在关联活塞/气缸单元中的关联气缸中，并且形成高压级以及三个低压级。这种冷凝器能够被驱动，例如依靠电动机。当然，在该方面，还能够考虑根据本发明的多级冷凝器的可替换实施例，例如，具有总共五个、六个或多个冷凝器级，其中，例如，两个功能为高压级，其余功能为低压级。其结果是，在根据本发明的多级冷凝器中，所有冷凝器级，也即是说，所有活塞/气缸单元，具有相同尺寸，几乎任何期望尺寸都是可行的。如果例如需要更高体积流，则冷凝器单元的数量或者体积能够简单增加。

本发明进一步基于的总体构思是提供一种压缩机，尤其无油压缩机，其具有先前段落中描述的回路，由此能够实现本质上持久的以及功能可靠地操作方法，这是由于根据本发明的多级冷凝器不仅变得较少磨损以及因此较持久，而且纯理论上讲使用对应检测设备以及传感器以及控制设备还能够易于补偿至少一个压级的故障。本发明进一步基于的总体构思是，提供一种以上描述的多级冷凝器的操作方法，其中，可切换阀设备以这种方式被切换，使得高压级取决于阀设备的切换位置而关联不同的气缸，尤其以这种方式，使得至少一个高压级在每个操作循环，也即是说在关联的活塞/气缸单元中的关联活塞的向上及向下移动期间，进一步移动一个气缸。还在该例子中，可想到的是，能够不是每个操作循环改变高压级，而是例如仅每十个操作循环改变高压级。也就是说，经过时间范围t，所有活塞/气缸单元将仍被加载，因此还以相同方式被磨损。作为至少一个高压级连续移动的结果，先前仅发生在形成高压级的单个活塞/气缸单元中的磨损信号现在能够以均匀的方式分布在所有活塞/气缸单元中，由此它们经受较少磨损，从而大体上实现冷凝器的较长服务寿命。

当然，以上提到的特征以及下文解释的特征不仅能够使用在每个情况下给出的组合中，而且能够使用在其他组合中或者单独使用，这并不超出本发明的范围。

附图说明

本发明的优选实施例图示于附图并且更详细地解释在以下说明中，其中，相同附图标记指代相同或者类似或者具有相同功能的部件。

在示意性附图中：

图1是根据本发明的多级冷凝器的截面图，没有根据本发明的关联阀设备的更详细视图，

图2示出了在第一切换位置的关联阀设备，

图3是与图2一样的视图，阀设备在第二切换位置，

图4示出了阀设备的阀构件的可能实施例，

图5示出了在进气循环中，阀构件的上部分，

图6示出了在排气循环中，阀构件的下部分。

具体实施方式

根据图1至图3，根据本发明的多级冷凝器1具有至少一个高压级2和至少一个低压级3。根据图2，多级冷凝器1具有总共四个压级，其中一个构建为高压级2而三个构建为低压级3。在该例子中每个压级2、3具有单个活塞/气缸单元4，单个活塞/气缸单元4具有气缸5以及活塞6，活塞6被支撑在气缸5中以便能够以平移方式调节，其中，活塞6依靠支撑在曲柄箱7中的共同曲柄轴8驱动(参见图1)。还提供了线路布置9，其连通各个气缸5，用于将空气供给至气缸5以及从气缸5排放空气。在线路布置9(参见尤其图2和图3)中根据本发明布置了可切换阀设备10，其构建的方式使得高压级2取决于阀设备10的阀构件11的切换位置关联于或者变得关联于不同的气缸5，尤其构建的方式使得至少一个高压级2在活塞6的每个操作循环期间进一步移动一个气缸5。可替换地，还可想到的是，能够不是每个操作循环改变高压级2，而是例如，仅每十个操作循环改变高压级2。也就是说，经过时间范围t，所有活塞/气缸单元4将仍被加载，因此还以相同方式被磨损。

根据图2，在该例子中，阀设备10示出在进气位置，其中，低压级3从曲柄箱7经由阀设备10的阀主体11抽吸空气。进气还能够选择性地直接从环境空气或者中间过滤器执行。以相同方式，已经在先前操作循环中预压缩且经由预压缩机冷却器12冷却的空气将经由高压级2的阀设备10的阀主体11被抽吸以及供给，也即是说，因此，供给至左上角描绘的活塞/气缸单元4。在下一个操作循环中，在阀设备10的阀主体11沿顺时针方向相应连续旋转的情形下，高压级2将从左顶部移动至右顶部，以相同方式低压级3将在每个情况下沿顺时针或者逆时针方向绕活塞/气缸单元4旋转。当然，还可想到阀主体11的其他移动，例如，平移移动。

如果查看图3，能够看见排气循环，预压缩空气从三个低压级3经由阀设备10的阀主体11进入第一预压缩冷却器12。以相同方式，在高压级2中，高度压缩的充压空气经由阀设备10的阀主体11被供给，例如供给至第二高压缩冷却器13和/或最终供给至压力存储器14。通过以顺时针方向或沿相反方向旋转阀主体11，使用根据本发明的阀设备10和关联的线路布置9，经由各活塞/气缸单元4实现相应的高压级2的移动，由此在高压级2中渐增出现的磨损的发生能够以均匀的方式分布在所有活塞/气缸单元4中，由此显著增加根据本发明的多级冷凝器1的服务寿命。

根据图2，在该例子中，为了清楚起见，在相应的活塞/气缸单元4中仅图示了线路布置9的入口线，而根据图3，仅图示了出口线。但是，当然，线路布置9仍具有进入相应的活塞/气缸单元4的入口线以及离开相应的活塞/气缸单元4的出口线。

在图示于图2和图3的冷凝器1中，提供了基本上在每个情况下三个低压级3，以及在每个情况下仅单个高压级2，其中，当然还可以进一步提供其他低压级3或者高压级2。

根据本发明的多级冷凝器1通过可切换阀设备10操作，以这种方式切换，使得高压级2取决于切换位置关联不同的气缸5，也即不同的活塞/气缸单元4，使得对于活塞6的每个操作循环或者对于阀设备10的每个切换循环，至少一个高压级2进一步移动一个气缸5或者一个活塞/气缸单元4。可替换地，还可想到的是，能够不是每个操作循环改变高压级2，而是例如仅每十个操作循环改变高压级2。也就是说，经过时间范围t，所有活塞/气缸单元4将仍以相同方式被加载，因高压级2带来的磨损的增加发生能够均匀地传递至所有活塞/气缸单元4。根据本发明的多级冷凝器1进一步具有显著优势，例如，作为单个低压级3故障的结果，它们能够通过识别被关闭，例如，依靠对应控制设备，使得根据本发明的多级冷凝器1甚至在单个或者多个低压级3或者高压级2故障的情形下可继续操作，这是由于高压级2不仅连接至单个而且至少连接至固定活塞/气缸单元4。

阀设备10具有根据图4的可旋转的柱形阀主体11，阀主体11具有上部分17和下部分18，阀设备10可以被气压地、电动地或者液压地切换。在该例子中，在阀主体11中，不同的入口15或者出口16布置在阀主体11的覆盖面，入口15或者出口16取决于切换位置还能够改变它们的入口功能或者出口功能。当然，入口15以及出口16还可以以平移方式布置。

根据图5，在该例子中，示出了阀主体11的上部分17在进气位置，其中，低压级3从曲柄箱7或者从环境、尤其经由过滤器设备抽吸空气。在该例子中，空气的进气经由三个输入15a执行。抽吸的空气在该例子中经由关联于输入15a的输出16a被供给至构建为低压级3的活塞/气缸单元4并且在压缩循环之后被供给至预压缩冷却器12。术语“预压缩冷却器12”在该例子中指的是，在低压压缩之后以及在高压压缩之前的冷却。以相同方式，在先前操作循环中已经预压缩及经由预压缩冷却器12冷却的空气将经由入口15b抽吸并且经由阀设备10的阀主体11和关联于入口15b的出口16b被供给至高压级2，也即是说，因此，供给至左顶部描绘的活塞/气缸单元4。

如果查看图6，在该位置能够看到的是阀主体11的下部分18的排气循环期间，该排气循环与上部分17的进气循环同时执行，其中，现在预压缩空气从三个低压级3经由阀设备10的阀主体11的入口15a和关联出口16a进入第一预压缩冷却器12。以相同方式，在高压级2中已经高度压缩的充压空气经由阀设备10的阀主体11的入口15b和关联出口16b，例如被供给至第二高压缩冷却器13和/或最终供给至压力存储器14。通过沿顺时针方向或者沿相反方向旋转阀主体11，使用根据本发明的阀设备10和关联的线路布置9，经由各活塞/气缸单元4实现相应的高压级2的移动，由此在高压级2中渐增出现发生的磨损能够以均匀的方式分布在所有活塞/气缸单元4中，由此显著增加根据本发明的多级冷凝器1的服务寿命。

两个部分17、18能够相对于彼此旋转或者一起旋转。进气循环经由下部分17被控制。排气循环经由上部分18被控制，或者反之亦然。部分17、18同时沿顺时针或者逆时针方向移动以能够精确的定时，同时具有强健构造。但是，上部分17和下部分18之间不存在通道或者沟槽的连接。

曲柄轴8由此多级冷凝器1能够被驱动，例如依靠未示出的电动机被驱动。

Claims (11)

1.一种多级冷凝器(1)，具有：

-至少一个高压级(2)和至少一个低压级(3)，

-至少两个活塞(6)，其依靠支撑在曲柄箱(7)中的共同曲柄轴(8)被驱动，被引导在关联的气缸(5)中，并且形成至少一个所述高压级(2)和至少一个所述低压级(3)，

-线路布置(9)，其连通各个所述气缸(5)，用于供给空气至所述气缸(5)以及从所述气缸(5)排放空气，

-其中，可切换阀设备(10)布置在所述线路布置(9)中，其构建的方式使得至少一个所述高压级(2)取决于所述可切换阀设备(10)的切换位置分别关联不同的所述气缸(5)，

至少一个所述高压级(2)对于每个气缸操作循环或者每个切换位置进一步移动一个气缸(5)。

2.根据权利要求1所述的多级冷凝器，其特征在于，

在时间范围t期间，构建每个活塞作为所述高压级(2)或者所述低压级(3)用于相同数量的气缸操作循环。

3.根据权利要求1所述的多级冷凝器，其特征在于，

在时间范围t期间，构建每个气缸单元(4)作为所述高压级(2)或者所述低压级(3)用于相同数量的气缸操作循环。

4.根据权利要求1所述的多级冷凝器，其特征在于，

设置预压缩冷却器(12)，其布置于至少一个所述低压级(3)的下游以及布置于至少一个所述高压级(2)的上游。

5.根据权利要求1所述的多级冷凝器，其特征在于，

所述可切换阀设备(10)具有可旋转的柱形阀主体(11)。

6.根据权利要求1所述的多级冷凝器，其特征在于，

所述可切换阀设备(10)能够气压地、电动地或者液压地切换。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的多级冷凝器，其特征在于，

-设置高压级(2)和三个低压级(3)，

-四个活塞(6)，它们依靠支撑在曲柄箱(7)中的共同曲柄轴(8)被驱动，被引导在关联的气缸(5)中，并且形成一个所述高压级(2)和所述三个低压级(3)。

8.一种压缩机，具有根据前述权利要求中任一项所述的多级冷凝器(1)。

9.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，

所述压缩机为无油压缩机。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的多级冷凝器(1)的操作方法，其中，切换所述可切换阀设备(10)的方式为，使得至少一个所述高压级(2)取决于所述可切换阀设备(10)的切换位置分别关联不同的气缸(5)。

11.根据权利要求10所述的操作方法，其特征在于，

所述切换所述可切换阀设备(10)的方式为使得至少一个所述高压级(2)对于每个气缸操作循环进一步移动一个气缸(5)。

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