CN206190484U - 液体注射的压缩机及液体注射的压缩机元件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种液体注射的压缩机装置，该压缩机装置包括至少一个压缩机元件，压缩机元件包括具有压缩空间的壳体，至少一个转子通过轴承可旋转地附接在壳体中，压缩机装置还设置有气体入口和连接至液体分离器的用于压缩气体的出口，所述液体分离器通过注射回路而连接至压缩机元件，其特征在于，所述注射回路包括两个分离的注射管，注射管起自液体分离器且分别通到压缩空间中和壳体中的轴承的位置处。本实用新型还涉及一种液体注射的压缩机元件。本实用新型的目的是提供方案来解决现有技术缺点中的至少一个和/或使得压缩机装置的效率最优化。

Description

液体注射的压缩机及液体注射的压缩机元件
技术领域
本实用新型涉及液体注射的压缩机及液体注射的压缩机元件。
背景技术
例如，已知为了冷却压缩机装置，将诸如油或水的液体注射至压缩机元件的压缩空间内。
这样，压缩机元件的出口处的温度例如可以保持在一定范围内，从而使得温度不变得太低，从而防止在已压缩的空气中形成冷凝物，并且由此液体温度不变得过高，从而液体质量维持最优。
还可以使用注射的液体来密封和润滑压缩机元件，从而可以获得良好的操作。
已知的是，注射的液体的量和温度将影响冷却、密封和润滑的效率。
已经已知用于控制液体注射在压缩机装置内的方法，由此使用基于注射液体的温度的控制，其中控制包括在需要更多的冷却时通过使得液体流过冷却器而使得注射的液体的温度下降。
通过控制液体的温度、粘度因而控制液体的润滑和密封性能也可以进行调节。
这种方法的缺点是注射液体的可获得的最低温度受限于用在冷却器中的冷却剂的温度。
还已知用于控制液体注射在压缩机装置内的方法，其中使用基于注射液体的质量流量的控制，其中控制包括例如在需要更多的冷却时注射更多的液体。
通过注射更多的液体，温度的升高幅度将更少。这能够在不超过最大的出口温度的情况下实现更高的注射温度，从而在低冷却剂温度时不需要尺寸过大的冷却器。
这种方法的缺点是其仅允许间接地控制注射液体的温度。
已知方法的另一缺点是当使用一定比例的注射液体来润滑轴承时，该液体的温度将与被注射至压缩空间内以用于冷却的液体的温度相同。
实践中已经证明：在这种压缩机装置中，轴承的使用寿命受液体温度的不利影响。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供方案来解决前述和其它缺点中的至少一个和/或使得压缩机装置的效率最优化。
本实用新型的目的是一种用于控制压缩机元件的液体注射的方法，其中压缩机元件包括具有压缩空间的壳体，至少一个转子通过轴承可旋转地附接在壳体内，其中液体被注射至压缩机元件内，其中该方法包括向压缩机元件提供两个独立且分离的液体供给物的步骤，其中一个液体供给物注射至压缩空间内，而另一液体供给物注射在轴承的位置处。
“独立且分离的液体供给物”指的是液体供给物沿着分离的路径或路线，所述分离的路径或路线例如起自贮液器且分别终止于压缩空间中或轴承的位置处。
一个优点是，对于每个液体供给物而言，可以分别地控制注射液体的性能，例如温度和/或质量流量。
这样，可以对轴承和具有转子的压缩空间二者提供最优的液体供给物。
这样，本压缩机元件与已知的压缩机元件相比操作起来更为优化且更为有效。
在最优选的实施例中，该方法包括对两个液体供给物分别控制液体温度和液体质量流量的步骤。
这意味着：对于各个液体供给物控制温度和质量流量，其中一个液体供给物的控制相对于另一液体供给物是独立进行的。
其优点在于，温度和液体量二者是根据轴承或压缩空间的要求而特别地调整的，因为对一个液体供给物的控制相对于另一液体供给物是完全独立的。
同样地，不再需要提供尺寸过大的冷却器。
而且，对温度和液体量两者进行控制的附加优点是将产生协同效应。
分别最优化注射液体的温度和液体量二者将对压缩机元件的效率产生积极影响。
但是当两者均被最优化时，在两个控制之间将存在功能性相互作用，这对压缩机元件的效率的改进大于两个独立控制的效率改进之和，因此，控制指的是组合，而不仅仅是聚集或并置。
这种功能性相互作用部分归因于涉及溶解在液体中的空气量的除气现象。
通过控制温度和质量流量两者，至少部分地消除了溶解在液体中的空气量，这将提高效率。
另一方面，必须考虑密封能力，部分可归因于注射液体的粘性，而部分可归因于可获得的液体质量流量。对于每个操作点而言，存在液体流和粘性的理想组合，其是温度的函数，其中两个参数彼此增强。
本实用新型还涉及一种液体注射的压缩机装置，其中该压缩机装置包括至少一个压缩机元件，其中压缩机元件包括具有压缩空间的壳体，至少一个转子通过轴承而可旋转地附接在壳体内，其中压缩机装置还设置有气体入口和用于连接至液体分离器的用于压缩气体的出口，所述液体分离器通过注射回路而连接至压缩机元件，其中前述注射回路包括两个分离的注射管，所述两个分离的注射管起自液体分离器且分别通入压缩空间内和在前述轴承的位置处通入壳体内。
这种压缩机装备的优点在于用于润滑轴承和冷却压缩空间的液体供给物可以彼此独立地受控，从而可以根据轴承和压缩空间分别所需的该特定操作点处的最优特性而控制两个液体供给物。
本实用新型还涉及一种具有壳体的液体注射的压缩机元件，所述壳体包括压缩空间，至少一个转子通过轴承可旋转地附接在壳体内，其中压缩机元件还设置有用于注射回路的连接部，注射回路用于将液体注射至压缩机元件内，其中通过壳体内的多个注射点而实现与注射回路的连接，其中壳体还设置有分离的集成通道，所述分离的集成通道起自壳体内的前述注射点且分别通到压缩空间内和前述轴承处。
这种液体注射的压缩机元件可以用于根据本实用新型的压缩机装置中。这样，压缩机装置的注射回路的至少一定比例的注射管可以说是将以所述集成通道的形式在压缩机元件的壳体中部分分离地延伸。
这种方法将确保提供注射管的连接部的注射点的数量可以维持为有限数量，并且例如通过适当地划分壳体中的通道可以实现划分通到不同轴承的液体供给物。
注射点的位置也可以自由地选择，其中壳体中的通道将确保引导油供给物至适当的位置处。
附图说明
为了更好地示出本实用新型的特征，下文参考附图、作为示例而非进行任何限制地描述用于控制压缩机装置的液体注射的方法以及由此应用的液体注射压缩机装置的一些优选变化方案，其中：
图1示意性地示出了根据本实用新型的液体注射的压缩机装置；
图2示意性地示出了根据本实用新型的液体注射的压缩机元件；
图3至5示意性地示出了图1的替代实施例。
具体实施方式
图1中示出的液体注射的压缩机装置1包括液体注射的压缩机元件2。
压缩机元件2包括壳体3，所述壳体限定了压缩空间4以及气体入口5和用于压缩气体的出口6。
一个或多个转子7通过附接在转子7的轴杆9上的轴承8而可旋转地附接在壳体3内。
而且，壳体3设置有用于注射液体的大量注射点10a、10b。
该液体例如可以是合成油或水等，但是本实用新型并不局限于此。
注射点10a、10b设置在压缩空间4的位置处和前述轴承8的位置处。
在图2中更详细地示出了压缩机元件2，其上设置有注射点10a、10b。
根据本实用新型，壳体3设置有分离的集成通道11，所述分离的集成通道分别起自壳体3内的前述注射点10a、10b并且分别通到压缩空间4内和前述轴承8内。
在图1所示的示例中，注射点10a、10b分别设置在前述压缩空间4的位置处和前述轴承8的位置处。
然而，由于设置了分离的集成通道11，因此并非必须如此设置，可以更自由地将注射点10a、10b设置在不同的位置处。
而且，可以对每个通道11提供分离的注射点10a、10b。
但是，也可以设置起自注射点10a、10b的多个通道11。
如图2中可见的，在这种情况下，对每个轴承8提供分离的集成通道11。
而且，在这种情况下，对于压缩空间4也设置一个以上的通道11。在这种情况下，有两个起自注射点10a且通到压缩空间4的通道11。
此外，可以在壳体3中提供一个或多个腔12。
在所示的示例中，具有三个腔12。
一个腔12作为用于压缩空间4的液体的贮液器，而另两个腔12作为用于轴承8的液体的贮液器。
对于轴承8，在入口5侧上提供一个腔12且在出口6侧上提供一个腔12。
腔12确保注射点10a、10b以及连接至腔的一个或多个分离的集成通道11之间的连接部。
显而易见的是，压缩空间4的位置处的注射点10a连接至用于压缩空间4的液体的腔12。
通到压缩空间4的通道11也连接至该腔12。
类似地，轴承8的位置处的注射点10b以及通到轴承8的通道11连接至用于轴承8的液体的腔12。
显而易见的是，如果压缩机元件2和壳体3的设计允许，则可以仅提供一个注射点10b和一个用于轴承8的液体的腔12。在这种情况下，液体将使用通道11而被带至所有的轴承8。
而且，液体注射的压缩机装置1包括液体分离器13，其中用于压缩气体的出口6连接至液体分离器13的入口14。
液体分离器13包括用于压缩气体的出口15，可以从所述出口将压缩气体引导至例如附图中未示出的消费网。
液体分离器13还包括用于已分离的液体的出口16。
液体分离器13通过连接至压缩机元件2的注射回路17而连接至前述出口16。
该注射回路17包括均起自液体分离器13的两个独立的分离注射管17a、17b。
注射管17a、17b将确保两个独立的分离液体供给物连接至压缩机元件2。
壳体3内的注射点10a、10b确保将压缩机元件2连接至注射回路17。
第一注射管17a通到位于压缩空间4的位置处的前述注射点10a。
第二注射管17b通到位于轴承8的位置处的注射点10b。
如上文已经提及的，在这种情况中，具有用于轴承8的两个连接点10b，即对于转子7的轴杆9的每个端部均有一个连接点，但这并非必须的。
为此目的，第二注射管17b将分成两个子管18a、18b，其中一个子管18a、18b将出现在轴杆9的一个端部处。
如果对于轴承仅存在一个注射点10b，则通道11将取代子管18a、18b的功能，或者换句话说：这些子管18a、18b以两个分离的集成通道11的形式集成在壳体3内，所述集成通道从注射点10b通到轴承8。
显而易见的是，如图2所示，对于前述集成通道11，可以说它们形成了注射回路17的一部分，并且可以说是形成了子管18a和18b的延伸部分。换句话说，注射回路17的一部分集成在壳体3内。
冷却器19设置在第一注射管17a内。该冷却器19例如可以设置有风扇，以用于冷却流动通过该第一注射管17a的液体，但这对于本实用新型而言并非必须的。当然，本实用新型并不局限于此，也可以使用其它类型的冷却器19，例如使用诸如水等的冷却液体。
还提供了可控制阀20，在这种情况下为节流阀，但这并非必须的。
通过该节流阀，可以调节注射至压缩空间4中的液体量。
在第二注射管17b中也设置冷却器21，其中在该情况下，可以使用诸如水的冷却流体以冷却液体，或者液体可以通过风扇而冷却。
而且，在这种情况下，在第二注射管17b内设置两个可控制阀22，每个子管18a、18b中各一个。
还可以在两个子管18a、18b之间的连接点P的位置处提供例如呈三通阀形式的单个可控制阀22。
还可以使用不是三通阀而是例如为普通(两通)控制阀的一个阀22代替两个可控制阀22，所述一个阀设置在注射管17b的分成子管18a、18b之处的上游。
压缩机装置1的操作非常简单且如下所述。
在压缩机装置1的操作期间，将经由气体入口5抽入一种气体(例如，空气)，所述气体将通过转子7的作用而被压缩并且经由出口离开压缩机元件2。
由于在操作期间将液体注射至压缩空间4内，该压缩空气将包含一定量的液体。
压缩空气被引导至液体分离器13。
在该处液体将得以分离并且被收集在液体分离器13的底部。
此时不含水的压缩空气将经由用于压缩气体的出口15而离开液体分离器13，并且例如可以被引导至压缩气体消费网(图中未示出)。
分离的液体将通过注射回路17而被带回至压缩机元件2。
一定比例的液体将经由第一注射管17a和连接至其的通道11而被运输回压缩空间4，另一比例的液体经由第二注射管17b、两个子管18a、18b以及连接至其的通道11而被运输至轴承8。
因此，将根据这样的方法而控制冷却器19、21和可控制阀20、22，所述方法包括：首先控制液体供给物的质量流量(即，控制可控制阀20、22)，然后控制液体供给物的温度(即，控制冷却器19、21)。
因而，前述控制是主从型控制，其中，始终首先进行主控制，在这种情况下是对可控制阀20、22进行的控制。
值得注意的是，冷却器19、21和可控制阀20、22是彼此独立地受控的，这意味着对一个冷却器19的控制不以任何方式受到对其它冷却器21的控制的影响，或者对一个可控制阀20的控制不对另一可控制阀22的控制产生影响。
这种控制将使得分别根据压缩空间4和轴承8的要求而调节液体的性质。
如上所述，通过应用两个控制，由于两个控制之间的功能性相互作用将产生协同效应。
优选地，该方法包括控制液体供给物的温度和质量流量，从而使得液体注射的压缩机装置1的比能需求(specific energy requirements)最小化。
所述比能需求是压缩机装置1的功率(P)与压缩机装置1所提供的转换为压缩机元件2的标准条件的流速(FAD)之间的比。
虽然在所示的示例中，注射回路17由两个分离的独立注射管17a、17b形成，但是并不排除提供通到压缩机装置1的驱动器的第三独立注射管。
冷却器19、21和可控制阀20、22还可以合并在该第三独立注射管中。
该第三独立注射管将确保对驱动器进行润滑和冷却，其中，该驱动器可以呈具有必须的传动装置和齿轮的发动机的形式。
对所述第三独立注射管内的冷却器19、21和可控制阀20、22的控制可以按照与另两个注射管17a、17b相同的方式进行控制，其中，在这种情况下，将确保对于驱动器的需求而言注射液体的量和温度是最优化的。
虽然在所示的示例中，注射回路17包括均起自液体分离器13的两个分离的独立注射管17a、17b，但是并不排除仅有一个注射管17a、17b起自液体分离器13，其中该一个注射管17a、17b在位于液体分离器13的下游且位于可控制阀20的上游的位置处分开。所述位置例如可以介于冷却器19和可控制阀20之间。
其优点是仅需要在注射回路17和液体分离器13之间提供一个连接部，并且可以省略冷却器21。
图3示出了根据本实用新型的压缩机装置1的替代实施例，所述替代实施例与图1的前述实施例不同，因为在这种情况下提供了跨过冷却器19和可控制阀20的旁通管23。
在这种情况下，三通阀24设置在冷却器19上游处的旁通管23的分接处，以控制可以流经旁通管23和冷却器19的液体量。
压缩机装置1的操作在很大程度上类似于图1的实施例的操作。
在该实施例中，仅仅对可控制阀20和冷却器19的控制是不同的，所述对可控制阀20和冷却器19的控制用于控制提供至压缩空间4的液体的温度和流速。
当出口6处的温度T仍然低于设定值Tset时，三通阀24将一定比例的液体供给物传送通过旁通管23，而非通过冷却器19。流动通过旁通管23的液体将不会被冷却，从而压缩空间4内的注射液体的冷却能力将下降。
如果需要的话，则将更大比例的液体供给物传送通过旁通管23，以降低冷却能力，并且使得温度T升高至设定值Tset之上。
当将所有的液体传送通过旁通管24但温度T仍然过低时，则通过关闭三通阀24将减少注射的液体量，从而允许更少的液体通过。
液体量将减少，直到温度T至少等于设定值Tset为止。
通过使用冷却器19和三通阀24，由此油15可以被部分地传送通过旁通管23以及部分地传送通过冷却器19，冷却能力可以持续地受控，而无需为此而改变注射液体的量(即，液体供给物的流速)。
而且，仅在最后情况中减少注射液体的量，从而不减少通过液体对转子7之间和/或转子7和壳体3之间进行的润滑和密封。
也可以使用类似的控制，以确保出口6处的温度T不高于设定值Tmax。
该设定值Tmax由ISO标准限制，并且其最大值例如等于液体的降解温度(degradation temperature)Td。如果需要的话，则设定值Tmax可以小于该降解温度Td若干度，以便于根据所需或预期的额外安全性水平而构建一定的安全性，例如1℃、5℃或10℃。
如果出口6处的温度T高于设定值Tmax，则三通阀24将增大经由旁通管23注射至压缩腔4内的液体供给物的流动，直至出口6处的温度T下降至设定值Tmax为止。
如果已经注射了最大量的液体或者如果当注射最大量的液体时出口6处的温度T仍然过高，则三通阀24将传送至少一定比例的液体供给物通过冷却器19。
如果已经是该情况或者如果这并不够，则更大比例的液体供给物将逐渐被传送通过冷却器19，直至温度T充分下降为止。
当变得需要将全部的液体供给物传送通过冷却器19并且冷却能力仍然不足以使得温度降低至设定值Tmax时，此时将打开冷却器19，由此增大冷却能力。
结果，冷却器19内的液体将得以更进一步冷却。
冷却器19的冷却能力增大，直至出口6的温度T在最大值时等于设定值Tmax为止。
通过组合用于控制温度的两种方法，可以确保温度T维持在一定限度内，以便增大液体和压缩机装置1的使用寿命。
而且，这种方法将确保在需要分别减少或增大注射回路17的冷却能力时始终最先关闭或最后打开冷却器19，这将节约能量。
图4示出了根据本实用新型的压缩机装置1的第二替代实施例。
在这种情况下，前述旁通管23仅跨过可控制阀20延伸，所述可控制阀例如构建为节流阀。
如果可控制阀20出现故障，则旁通管23用作安全装置，从而始终能够确保将液体供给至压缩空间4是可行的。
图5示出了根据本实用新型的压缩机装置1的第三替代实施例。
在这种情况下，提供起自液体分离器13并且通到入口5的第三独立注射管17c。
冷却器25也合并在该第三独立注射管17c内。在这种情况下，还设置可控制阀26以控制液体流速。
还在入口5的位置处在第三独立注射管17c内设置雾化器27。
该雾化器27将雾化(例如喷射或喷雾化)液体供给物，从而使得液体将以小液滴进入入口5中。
由于这种雾化，气体和液体之间的传热将最优化，因为在两者之间形成了更大的接触面积。
传热的幅度将特别地由液滴的尺寸及其在气流中的分布而确定。
雾化器27可以包括大量的高频振动棒和注射管嘴。替代方案可以是基于射流膨胀(jet expansion)气体/液体混合物的雾化器27。
优选地，雾化器27可以被控制，以便控制液体的尺寸，并且能够改变液体的分布。
对于第三注射管17c，可以借助冷却器25而控制液体供给物的温度、借助于可控制阀26而控制流速以及借助于雾化器27而控制喷雾。
这将允许液体注射和雾化在入口5中且小液滴具有最优的分布以及具有所需的温度和流速，由此，其可以响应于有关润滑、密封和冷却的改变(环境)参数和需求。
根据本实用新型，前述液体可以是油或水。
本实用新型决不受限于作为示例描述和附图中示出的实施例，但是这种用于控制压缩机装置的液体注射的方法以及液体注射的压缩机装置可以根据不同的变化方案而实施，而不脱离本实用新型的范围。

Claims (11)

1.一种液体注射的压缩机装置，其中，该压缩机装置(1)包括至少一个压缩机元件(2)，其中压缩机元件(2)包括具有压缩空间(4)的壳体(3)，至少一个转子(7)通过轴承(8)而可旋转地附接在所述壳体中，其中压缩机装置(1)还设置有气体入口(5)和连接至液体分离器(13)的用于压缩气体的出口(6)，所述液体分离器通过注射回路(17)而连接至压缩机元件(2)，其特征在于，所述注射回路(17)包括两个分离的注射管(17a、17b)，所述两个分离的注射管起自液体分离器(13)且分别通到压缩空间(4)中和壳体中的所述轴承(8)的位置处。
2.根据权利要求1所述的液体注射的压缩机装置，其特征在于，在每个注射管(17a、17b)中设置可控制阀(20、22)以控制质量流量，以及在每个注射管(17a、17b)中设置冷却器(19、21)以控制液体的温度。
3.根据权利要求2所述的液体注射的压缩机装置，其特征在于，可控制阀(20、22)包括节流阀。
4.根据权利要求1所述的液体注射的压缩机装置，其特征在于，注射回路(17)包括第三注射管，所述第三注射管起自液体分离器(13)并且通到压缩机元件(2)的驱动器的位置处。
5.根据权利要求1所述的液体注射的压缩机装置，其特征在于，注射回路(17)包括第三注射管(17c)，所述第三注射管起自液体分离器(13)并且通到气体入口(5)的位置处，其中在第三注射管(17c)中，在气体入口(5)的位置处设置雾化器(27)，所述雾化器将使得液体供给物被雾化，从而液体将作为小液体而进入气体入口(5)中。
6.根据前述权利要求4或5所述的液体注射的压缩机装置，其特征在于，在该第三注射管中设置可控制阀(20、22、26)以控制质量流量，并且冷却器(19、21、25)被设置以控制液体的温度。
7.一种液体注射的压缩机元件，所述压缩机元件具有包括压缩空间(4)的壳体(3)，至少一个转子(7)通过轴承(8)而可旋转地附接在所述壳体内，其中压缩机元件(2)还设置有用于注射回路(17)的连接部，所述注射回路用于将液体注射至压缩机元件(2)内，其特征在于，通过壳体(3)内的注射点(10a、10b)而实现与注射回路(17)的连接，其中壳体(3)还设置有分离的集成通道(11)，所述分离的集成通道分别起自壳体(3)中的上述注射点(10a、10b)并且分别通到压缩空间(4)中和前述轴承(8)处。
8.根据权利要求7所述的液体注射的压缩机元件，其特征在于，前述注射点(10a、10b)分别设置在前述压缩空间(4)的位置处和前述轴承(8)的位置处。
9.根据权利要求7所述的液体注射的压缩机元件，其特征在于，对每个通道(11)设置分离的注射点(10a、10b)，或者一个以上的通道(11)起自至少一个注射点(10a、10b)。
10.根据权利要求7所述的液体注射的压缩机元件，其特征在于，对每个轴承(8)设置分离的集成通道(11)和/或对压缩空间(4)设置一个以上的分离的集成通道(11)。
11.根据权利要求7所述的液体注射的压缩机元件，其特征在于，在壳体(3)内设置一个或多个腔(12)，所述一个或多个腔作为用于压缩空间(4)或用于轴承(8)的液体的贮液器，其中，这些腔(12)提供了注射点(10a、10b)和连接至所述腔的一个或多个分离的集成通道(11)之间的连接部。
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