NO337014B1 - Kompressor med kapasitetskontroll. - Google Patents

Abstract

Kompressoren inneholder et trykk- reguleringssystem (8) omfattende en inn-løpsventil (9), et stempel (23) i en sylinder (24) forbundet dertil, en bro (14) i innløpsventilen (9) med en enveisventil (13) i den. Kompressoren er karakterisert ved at stempelet (32) er et dobbeltvirkende stempel. Sylinderen (24) på den ene side av stempelet (23) som vender bort fra innløpsventilen er forbundet til en del (13) i rotorkammeret (2) anbrakt nær innløpsventilen (9) via et rør (28). Sylinderen (26) på den andre siden av stempelet (23) er forbundet til den ovennevnte del (13) av rotorkammeret (2) og enveisventilen (16), via et rør (29).

Description

Oppfinnelsen angår en kompressor som inneholder et kompressorelement forsyn med et rotorkamera hvor det er tilkoplet et innløpsrør og et utløpsrør, et reservoar i utløpsrøret og et trykkreguleringssystem som omfatter en innløpsventil i innløpsrøret, et stempel forbundet til innløpsventilen og som kan beveges i en sylinder, en bro som overtrigger innløpsventilen og i hvilken, mellom innløpsrøret og rotorkammeret er anbrakt en gasstrømbegrenser og en ikke-returventil som bare tillater gass inn i rotorkammeret og et gassrør som forbinder reservoaret til delen av broen anbrakt mellom gasstrømbegrenseren og ikke-returventilen og en avlastnings ventil opprettet i gassrøret.

Avhengig av enkelte parametere, for eksempel driftstrykk, temperatur, lekkasjer, levering eller liknende, eller avhengig av et spesifikt trykkluftnettverk og lengden av rørene, eller også avhengig av type anvendelse eller liknende, vil en viss type kompressorelement måtte velges som kan ha kapasitet til å møte det totale forbruk under verst tenkelige forhold.

I praksis vil det imidlertid være variasjoner i enkelte av de ovennevnte parametere. Når trykkluft forbruket er mindre enn produksjonen, vil trykket i rørene stige. Når driftstrykket er oppnådd i rørnettverket, vil produksjonen av trykkluft stoppes for å hindre at det dannes uakseptable høye trykk. Etter en stund vil trykket i rørene igjen bli redusert på grunn av lekkasje, forbruk eller liknende, og, avhengig av anvendelse, vil trykket måtte bygges opp igjen for å hindre at driftstrykket faller under en ikke-akseptabel grense.

I dokumentet US 4406589 A beskrives en kompressor omfattende en hovedkompressor for komprimering av luft, en tømmeventilanordning anordnet på sugesiden av hovedkompressoren, et avblødningsrør anordnet mellom utskytningssiden av hovedkompressoren og tømmeventilenheten og en styringsenhet av ventil-mekanismen anordnet inne i avblødningsrøret. Styreventilmekanismen åpnes ved detektering av fluidtrykket på utskytningssiden av hovedkompressoren.

For kompressor med rotorer, for eksempel kompressorer av skruetypen er trykkreguleringssystemet, som beskrevet i det første avsnitt, også kalt et last- og avlastningssystem, et av de mest hyppige brukte reguleringssystemer for produksjon av trykkluft fra 0 til 100 % med minimal energitap.

I slike kompressorer blir variasjoner forbrukt av trykkluft justert ved å åpne og stenge innløpsventilen og trykkavlastningen i reservoaret. Så snart driftstrykket når et bestemt nivå, vil trykkreguleringssystemet sikre at innløpsventilen av kompressorelementet stenges. Tilførsel av innløpsluft blir på denne måte redusert med 0 % og kompressorelementet vil gå på tomgang. Lufttilførselen ved utløpsrøret, især ved reservoaret som vanligvis er opprettet i dette, blir stoppet. Når innløpsventilen stenges, vil trylda-eguleringssystemet samtidig aktivere en miksbryter som sikrer at kompressorelementet fortsetter å virke for visse tidsperioder.

Dersom det ikke oppstår noen spesifikk trykkforskjell etter denne tidsperiode vil trykkreguleringssystemet få drevet til å stoppes. Hvis imidlertid en trykkforskjell oppstår etter den ovennevnte tidsperiode, vil kompressorelementet fortsette å virke og trykkreguleringssystemet vil få innløpsventilen til å åpnes igjen slik at trykket kan bygges opp igjen.

Når drevet har stoppet og trykknivået utløpsrøret er for lavt, vil trykkreguleringssystemet få kompressorelementet til å startes, hvorved innløpsventilen åpnes.

Med kjente kompressorer av ovennevnte type inneholder trykkreguleringssystemet en sterk fjær som er innebygget i sylinderen og som skyver på siden av stempelet som blir dreiet mot innløpsventilene, mens sylinderkammeret anbrakt på den andre side av stempelet, blir forbundet når reservoaret blir en styreledning forsynt med en elektromagnetisk reguleringsventil.

Når rotorene drives under oppstart, blir reguleringsventilen ikke brukt og trykket i reservoaret er nær omgivelsestrykket. Avlastningsventilen i gassrøret blir åpnet og innløpsventilen blir stengt under påvirkning av fjæren på stempelet. På grunn av undertrykket som frembringes i rotorkammeret, vil en liten luftstrøm strømme fra innløpsrøret gjennom broen over gasstrømbegrenseren og ikke-returventilen, til rotorkammeret blir i tilstrekkelig grad for å forårsake en økning av trykket i reservoaret.

En kontinuerlig luftstrøm blir frembrakt mellom broen, rotorkammeret, reservoaret og over den pneumatiske avlastningsventil som har blitt åpnet av det oppbygde trykk, og deretter tilbake til broen. Når drevet er klar for bruk ved full last, blir reguleringsventilen eksitert, hvoretter avlastningsventilen går tilbake til den stengte posisjon og rommet over stempelet i sylinderen samtidig blir satt under trykk og fjærkraften blir overvunnet, slik at innløpsventilen åpnes. Produksjonen av trykkluft vil nå oppgå til 100 %.

Når det er mer produksjon av trykkluft enn det som kreves og innstillingstrykket i reservoaret er maksimalt, blir eksiteringen av den elektromagnetiske reguleringsventil stoppet, hvilket fører til at denne stenges igjen. Rommet over stempelet er forbundet til atmosfæren via reguleringsventilen og avlastningsventilen blir åpnet igjen. Som resultat blir innløpsventilen stengt igjen under påvirkning av fjæren og reservoaret blir ventilert via avlastningsventilen, gassrøret og broen.

Etter denne ventilering blir trykket stabilisert ved trykket for tomgangskjøring, hvilket er tilstrekkelig for å tilveiebringe innsprøytning av smørevæske på rotorene. En mengde luft overbrygger innløpsventilen og blir suget inn i rotorkammeret via broen og ikke-returventilen. Produksjonen av trykkluft blir redusert til et rninimum og kompressoren dreier uten å produsere noe.

Etter som det er en sterk fjær i innløpsventilen, må det foretas spesielle tiltak. Monteringen og demonteringen av innløpsventilen er ikke helt uten risiko på grunn av fjæren. På grunn av fjæren blir innløpsventilen også relativt kostbar. For å kunne avlaste fjærtrykket i innløpsventilen, er det nødvendig å bruke en kostbar elektromagnetisk reguleringsventil med en stor gjermomstrørnningsdiameter.

Når avlastningsventilen og innløpsventilen reguleres samtidig, kan det enkelte ganger oppstå feilfunksjon.

Den foreliggende oppfinnelse angår en kompressor inneholdende et kompressorelement som angitt i krav 1. Oppfinnelsen har som mål en kompressor som ikke har de ovennevnte ulemper og som således er relativt rimelig og gir en lett montering og demontering av innløpsventilen og en pålitelig regulering av denne.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette mål ved at stempelet er et dobbeltvirkende stempel som deler sylinderen i to lukkede sylinderkammere, ved at sylinderkammeret på siden som vender bort fra innløpsventilen, er forbundet til en del av rotorkammeret som er anbrakt nær innløpsventilen, via et rør, og ved at sylinderkammeret på den andre side av stempelet, er forbundet til en del av rotorkammeret anbrakt nær innløpsventilen og til ikke-returventilen, via et rør.

Således vil det ikke være noen påvirkning av en fjær på stempelet lenger.

Røret som forbinder sylinderkammeret på siden som vender bort fra innløpsventilen til en del av rotorkammeret anbrakt nær innløpsventilen, kan som sådan danne forbindelsen mellom stempelet og innløpsventilen og kan for eksempel bestå av en stang forsynt med en kanal over hele dens lengde.

Avlastningsventilen kan, som i kjente trekk av reguleringssystemer, være en pneumatisk ventil som reguleres av et rør koplet direkte til reservoaret, en styreledning med en fortrinnsvis elektromagnetisk reguleringsventil hvor den også er forbundet til reservoaret, og en fjær.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, hvor

fig. 1 viser skjematisk en kompressor ifølge oppfinnelsen;

fig. 2 viser skjematisk trykkreguleringssystemet av kompressoren fra fig. 1 under oppstart;

fig. 3 viser skjematisk trykkreguleringssystemet av kompressoren på fig. 1, men ved tomgangskjøring;

fig. 4 viser et snitt av en praktisk utførelse av en del av trykkreguleringssystemet fra fig. 2 og 3.

Kompressoren som skjematisk er vist på fig. 1, er en kompressor av skruetypen som hovedsakelig omfatter et kompressorelement 1 som er forsynt med et rotorkammer 2 hvorpå det er forbundet et innløpsrør 3 på den ene side og et utløpsrør 4 på den andre side, og hvor det opprettet to skruerotorer 5 som virker sammen og som drives av en motor 6, et reservoar 7 som er opprettet i utløpsrøret og et trykkreguleringssystem 8.

Også vist på fig.2 og 3, har et trykkreguleringssystem 8 en innløpsventil 9 med et ventilelement 10 som virker i forbindelse med et ventilsete lii ventilhuset 12.

Der hvor innløpsrøret 3 åpner inn i rotorkammeret 2, danner bestemte frem-tredende innløpskammer 13, hvor ventilelementet 10 er i den åpne posisjon.

Innløpsventilen 9 overbygges av en bro 14, i hvilken innløpsventilen 3 og innløpskammeret 13 er anbrakt i rekkefølge, en gass begrenser 15 og en ikke-returventil 16 som bare tillater gasstrøm inn i innløpskammeret 13.

Delen av broen 14 anbrakt mellom gasstrømsbegrensningen 15 og ikke-returventilen 16, er forbundet ved reservoaret 7 via et gassrør 17. I dette gassrør 17 er det anbrakt en pneumatisk avlastningsventil 18 med en åpen posisjon og en lukket posisjon.

Avløsningsventilen 18 reguleres av en elektromagnetisk reguleringsventil 19 i en styreledning 20 som er forbundet til reservoaret 7, eller, som vist på fig. 1, mellom dette reservoaret 7 og avlastningsventilen 18, til gassrøret 17 på den ene side og som er forbundet til den bortre ende av avlastningsventilen 18 på den andre side, hvorpå det også virker en fjær 21. På den andre, bortre ende, som er forbundet til reservoaret 7, eller delen av gassrøret 17 anbrakt mellom avlastningsventilen 18 og reservoaret 7 via et rør 22, virker trykket i reservoaret 7.

I en posisjon åpner reguleringsventilen 19 styreledningen 20, og i en annen posisjon stenger den av styreledningen 20 på siden av reservoaret 7, mens den forbinder styreledningen til atmosfæren på siden av avlastningsventilen 18.

Trykkreguleringssystemet 8 omfatter videre et dobbeltvirkende stempel 23, som kan beveges i en sylinder 24 og som deler denne sylinder 24 i to lukkede sylinderkamre 25 og 26. Stempelet 23 er forbundet til ventillegemet 10 av innløpsventilen 9 ved hjelp av en stang 27, slik at de beveges sammen.

Sylinderkammeret 25 på siden av stempelet 23 som vender bort fra innløps-ventilen 9, er forbundet til innløpskammeret 13 via et rør 28, mens det andre sylinderkammer 26 er forbundet til delen av broen 14 som er anbrakt før ikke-returventilen 16 og gasstrømsbegrenseren 15 via et rør 29, eller, som vist på fig. 1, via ikke-returventilen 16 til delen av gassrøret 17 som er forbundet til denne del av broen 14.

Når kompressoren først startes opp, blir trykkreservoaret 7 nær det atmosfæriske trykk. Reguleringsventilen 19 blir ikke eksitert og delen av styre ledningen 20 forbundet til avlastningsventilen 18 er forbundet til atmosfæren, slik at, under påvirkning av fjæren, blir avlastningsventilen stengt og stenger av gassrøret 17.

Motorene 6 må lett kunne oppnå sin maksimumshastighet. En liten luftstrøm strømmer ut av innløpsrøret 3 via broen 14 inn i rotorkammeret 2 i tilstrekkelig grad for å bygge opp et trykk i reservoaret 7.

Når trykket blir bygget opp i reservoaret 7, som virker på avlastningsventilen 18 via røret 22, blir driften av fjæren 21 nøytralisert og avlastningsventilen 18 vil gå inn i sin åpne posisjon som vist på fig. 2.

Takket være den åpne avløsningsventil 18, blir trykket oppbygget i reservoaret 7, også tilgjengelig i sylinderkammeret 26, hvilket fører til at stempelet 23 holdes i den øverste posisjon, slik at innløpsventilen 9 holdes stengt. I innløpskammeret 13 vil det være et undertrykk som fører til at ventilelementet 10 blir trukket åpent, men denne kraft blir kompensert på grunn av at det samme undertrykket finnes i sylinderkammeret 25 via røret 28. Diameteren av ventilelementet 10 og diameteren av stempelet 23 velges slik at vakuumkreftene som utøves på det, vil kompensere hverandre.

Det vil være en kontinuerlig luftstrøm fra reservoaret 7 over den åpne avlastningsventil 18 og broen 14 og kompressorelementet 1 og tilbake til reservoaret 7.

Når motoren 6 er klar for en full last, blir den elektromagnetiske reguleringsventil 19 eksitert, hvilket fører til at styreleclningen 20 åpner, som vist på fig. 3.

Trykket i reservoaret 7 vil nå virke, via styreledningen 20 på den ene side og via røret 22 på den andre side, på avlastningsventilen 18 og fjæren 21 vil skyve avlastningsventilen 18 inn i den stengte posisjon, som også er vist på fig.3.

Som resultat blir reservoaret 7 ikke lenger ventilert via avlastningsventilen 18 og gassrøret 17. Sylinderkammeret 26 blir ikke lenger tilkoplet reservoaret 7, men til innløpskammeret 13 via broen 14 hvor det er et undertrykk som også synes i sylinderkammeret 25 via røret 28. Vakuumkrefter suger ventilelementet 10 inn i den åpne posisjon. Resultatet av kreftene på stempelet 23 og på ventilelementet 10 er en kraft som får innløpsventilen 9 til å åpne.

Kompressoren virker ved fullast og produksjonen av luft oppgår til 100 %.

Når produksjonen av trykkluft overskrider behovet, vil trykket i reservoaret 7 stige og så snart det når en spesifikk verdi, vil trykkreguleringssystemet stoppe eksiteringen av reguleringsventilen 19, slik at reguleringsventilen 19 avbryter styreledningen 20 igjen, og bringer delen av denne som er forbundet til avlastningsventilen 18, i forbindelse med atmosfæren.

Som beskrevet for oppstart, vil avlastningsventilen 18, som følge av dette, gå inn i sin åpne posisjon og innløpsventilen 9 vil stenge igjen. Tilstanden som vist på fig. 2, blir igjen frembrakt.

Reservoaret 7 blir ventilert via gassrøret 17 over den åpne avlastningsventil 18 og broen 14, delvis over gasstrømsbegrenseren 15 inn i innløpsrøret 3, og delvis over ikke-returen ventilen 16 i innløpskamrneret 13.

Etter denne ventilering vil trykket stabiliseres ved et trykk for tomgangskjøring som er tilstrekkelig for å injisere smørevæske på rotorene.

Kompressoren vil igjen ikke bare suge en liten mengde luft gjennom broen 14, idet luften strømmer tilbake til broen 14 via gassrøret 17. Kompressoren fortsetter på denne måte med tomgangskjøring uten å levere trykkluft.

Etter en forhåndprogrammert tidsperiode, blir trykket i reservoaret 7 målt av trykkreguleringssystemet 8 og etter at det ikke har oppstått noe trykkfall, vil også motoren 6 bli stoppet.

I tilfelle trykkfall i reservoaret 7, som resultat av en minskning av luft, vil motoren 6 fortsette å kjøre og trykkreguleringssystemet 8 vil eksitere reguleringsventilen 19 igjen, slik at tilstanden som vist på fig. 3 igjen blir frembrakt med en åpen innløpsventil 9, på ovennevnte måte.

Ved å gjøre bruk av det ovenfor beskrevne trykkreguleringssystem 8, blir det mulig å bruke en rimelig, elektromagnetisk reguleringsventil 19 med en liten passasje og avlastningsventilen 18 vil være mer pålitelig ettersom luftstrømmen gjennom reguleringsventilen 19 bare må regulere avlastningsventilen 18 og ikke stempelet 23 i sylinderen 24.

Videre blir det ikke nødvendig å bruke store fjærer som virker på stempelet, hvilket er sikkert og rimelig, og som resultat av dette kan sylinderen 24 gjøres kompakt.

Hvordan sylinderen 24 og innløpsventilen 9 som helhet kan gjøres svært kompakt i praksis, er vist på fig. 4.

Ventilhuset 12, sylinderen 24 og den bortre ende 3A av innløpsrøret 3, har blitt ført sammen i et enkelt hus 30 som er festet på rotorhuset 32 ved hjelp av skruer 31.

Også innløpskammeret 13 er vist i dette globale huset 30 og danner en helhet med en åpning 33 i rotorhuset 32.

De to bortre ender av broen 14 er også kanaler 14A og 14C tilveiebrakt i legemet 30 og åpner på siden av den bortre ende 3A av innløpsrøret 3 i forhold til ventilelementet 10 i innløpskammeret 13.

Gassrøret 29 er utformet som en kanal 29 tilveiebrakt i huset 30 som forbinder sylinderkammeret 26 til en bro 14 mellom kanalen 14B og 14C.

I denne kompakte utførelse er røret 28 anordnet på den ovennevnte stang 27 hvorpå stempelet 23 og ventilelementet 10 er festet og som er forsynt med en kanal 34 over hele dennes lengde som åpner inn i sylinderkammeret 25 på den ene side og inn i innløpskammeret 13 eller åpningen 33 på den andre side.

Det er klart at gass som blir komprimert i kompressoren, ikke nødvendigvis må være luft. Den kan også være en annen gass, for eksempel et gassholdig kjølemedium.

Oppfinnelsen er ikke på noen måte begrenset til den ovenfor beskrevne utførelse som bare er et eksempel og som er vist på tegningene, men tvert imot kan en slik kompressor utformes med forskjellige former og dimensjoner som samtidig faller innenfor oppfinnelsens omfang.

Claims (6)

1. Kompressor inneholdende et kompressorelement (1) som er forsynt med et rotorkammer (2) hvorpå det er forbundet et innløpsrør (3) og et utløpsrør (4): et trykkreguleringssystem (8) omfattende en innløpsventil (9) opprettet i innløpsrøret (3); et stempel (23) som er forbundet til innløpsrøret (9) og som kan beveges i en sylinder (24); en bro (14) som bygger en bro til innløpsventilen (9) og i hvilken, mellom innløpsrøret (3) og rotorkammer (2), er det suksessivt opprettet en gasstrømsbegrenser (15) og en ikke-returventil (16) som bare tillater gass inn i rotorkammeret (2); et gassrør (17) som forbinder reservoaret (7) til delen av broen (14) anbrakt mellom gasstrømsbegrenseren (15) og ikke-returventilen (16); og en avlastningsventil (18) opprettet i gassrøret (17),karakterisert vedat stempelet (23) er et dobbeltvirkende stempel som deler sylinderen (27) i to lukkede sylinderkamre (25, 26); ved at sylinderkammeret (25) på siden som vender vekk fra innløpsventilen, er forbundet til en del (13) av rotorkammeret (2) anbrakt nær innløpsventilen (9) via et rør (28); og ved at, på den andre side av stempelet (23), sylinderkammeret (26) er forbundet til en del (13) av rotorkammeret (2) anbrakt nær innløpsventilen (9) og til ikke-returventilen (16) , via et rør (29).

2. Kompressor ifølge krav 1,karakterisert vedat røret (28) som forbinder sylinderkammeret (25) på siden som vender vekk fra innløpsventilen (9) til en del (13) av rotorkammeret (2) anbrakt nær innløpsventilen (19) som sådan danner forbindelsen (27) mellom stempelet (23) og innløpsventilen (9).

3. Kompressor ifølge krav 2,karakterisert vedat sammenkoplingen mellom stempelet (23) og innløpsventilen (9) består av en stang (27) forsynt med en kanal (34) over hele lengden.

4. Kompressor ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat avlastningsventilen (18) er en pneumatisk ventil som er forsynt med en fjær (21) og som er forbundet av et rør (22) som er direkte forbundet til reservoaret (7) og en styreledning (20) som også er forbundet ved reservoaret (7) via en reguleringsventil (19).

5. Kompressor ifølge krav 4,karakterisert vedat reguleringsventilen (19) er en elektromagnetisk ventil.

6. Kompressor ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat innløpsventilen (9) har et ventilhus (12) som danner et felles hus (30) med sylinderen (24).