NO339259B1 - Tilslutningsstykke for en luftkompressor og en luftkompressor - Google Patents

Description

Teknisk område

Denne oppfinnelse angår generelt til et tilkoplingsstykke for en luftkompressor og især, men ikke utelukkende, til et luftkompressorsystem.

Bakgrunnsteknikk

Luftkompressorer kommer i mange forskjellige fasonger, for eksempel skruekompressorer og stempelkompressorer. Luft komprimeres og overleveres ved slanger til ett eller flere luftverktøy, for eksempel trykkluftdrevne borer, stiftepistoler og andre trykkluftdrevne innretninger. Disse verktøy omfatter en luftmotor som er forsynt med den trykksatte luftkilde fra luftkompressoren. Luftmotoren produserer avgass som er avluftet til omkringliggende luft. Utstrømningen av avgass er støyende. Luftkompressoren vil normalt ikke støtte vedvarende anvendelse av luftverktøyet på grunn av det resulterende trykkfall.

Det har blitt foreslått (tysk patentsøknad nr. 24 10 832) å gjenvinne avgassluften fra et komprimert luftverktøy under trykk til inntakssiden av luftkompressoren via en hjelpetrykkbeholder. Beskrivelsen inneholder et stort antall av komponenter omfattende rørsystem, ventiler og måleinstrumenter som må tilpasses en eksisterende luftkompressor. Returbanen for den komprimerte luft fra hjelpetrykkbeholderen koples til kun én sylinder av en flerstempelutformet luftkompressor. Hjelptrykkbeholderen bufrer den returnerende avgassluft. Dette forslag er upraktisk ved drift på grunn av volumet av en hjelpetank og tilleggskomponentene som er nødvendig for drift av systemet.

I dokumentet US 4089623 A beskrives en kompressorinnløpsstrupeventil som er plassert i overensstemmelse med innløpet av kompressoren. Den regulerer volumet av innløpsluften i samsvar med belastningen på kompressoren. En avlastningsventil forbundet med utløpet av kompressoren åpnes når kompressorens utløpstrykk overskrider en innstilt verdi.

I den publiserte japanske patentsøknad nr. 2002-174203 er en luftaktuator beskrevet. Denne søknad illustrerer anvendelsen av luftaktuatorer for en luftpresse i stedet for luftmotorer. Inntaket av kompressoren skaper et vakuum på avgassiden av luftakuatorene i stedet for en luftøkning. Den foretrukne realisering viser anvendelsen av flere aktuatorventiler og elektronikk til styring av systemet.

Sammendrag av oppfinnelsen

Det er derfor et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et tilslutningsstykke som kan tilpasses enhver luftkompressor for å muliggjøre vedvarende drift av et luftverktøy som er tilkoplet dertil.

Et ytterligere formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et tilslutningsstykke som kan øke utgangsytelsen av en luftkompressor.

Enda et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et tilslutningsstykke som lett kan tilpasses eller integreres med en luftkompressor uten å benytte mange komponenter eller elektronikkdeler.

Ved å ta i betraktning disse formål i den foreliggende oppfinnelse kan et foretrukket aspekt tilveiebringe et tilslutningsstykke for en luftkompressor som angitt i krav 1. Tilslutningsstykket omfatter videre en trykkavlastingsventil som åpner for avgasskomprimert luft et andre forhåndsbestemte trykk.

Fortrinnsvis er flere av utløpene tilveiebrakt tilpasset for å bli koplet til respektive luftinntak av en multippel sylinderluftkompressor.

Oppfinnelsen tilveiebringer også luftkompressor som omfatter en manifold med et innløp som er tilpasset for å bli koplet til luftutløpet av minst én luftverlrtøyinnretning med en luftmotor koplet til luftkompressoren ved drift, og et utløp som er tilpasset til å bli koplet til luftinntaket av luftkompressoren ved drift, et luftinnløp som er åpent til den omkringliggende luft og en ventilmekanisme som er tilpasset til å stenge for luftinntaket når et første forhåndsbestemt trykk, fortrinnsvis på rundt 1 bar eller 14,50 psi eller mer, er nådd ved hjelp av luftkompressoren ved drift.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det også tilveiebragt et system som angitt i krav 5, omfattende tilslutningsstykket som beskrevet over.

Kort beskrivelse av tegningene

For at oppfinnelsen skal bli lettere å forstå og praktisk gjennomførbar vil det nå bli gjort henvisning til de vedlagte tegninger, hvor: fig. 1 er et skjemtisk riss av et tilslutningsstykke som er fremstilt i overensstemmelse med en foretrukket realisering av oppfinnelsen og som anvendes med en skruekompressor,

fig. 2 er en perspektivskisse av tilslutningsstykket vist på fig. 1,

fig. 3 er et skjematisk riss av et tilslutningsstykke fremstilt i overensstemmelse med en andre foretrukket realisering av oppfinnelsen, og som anvendes med en enkelsylindret kompressor,

fig. 4 er et perspektivriss av tilslutningsstykket vist på fig. 3,

fig. 5 er diagrammatisk tverrsnittsriss som viser driften av tilslutningsstykket, og

fig. 6 er en tredje realisering av tilslutningsstykket vist på fig. 5 for en flersylindret kompressor.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

På figurene 1 og 2 er det vist et tilslutningsstykke 10 for kopling til en skrukompressor 11. Merke eller type av kompressor er irrelevant for driften av oppfinnelsen. Denne realisering har blitt testet på en Ceccato 5kW rotasjonsskrue-kompressor. Tilslutningsstykket 10 er tilpasset luftinntaket 12 av kompressoren 11. Kompressoren 11 har en tank/beholder 13 for å holde på komprimert luft for anvendelse av et luftverktøy 34. Tilslutningsstykket 10 har et manifold 14 som blander omkringliggende luft, som vist ved piler 17, som tilveiebringes gjennom luftinntak 16, og resirkulert komprimert luft 18 føres gjennom inntak for komprimert luft 20. Inntak for komprimert luft 20 har et koplingsmunnstykke 24 som passer inn i en muffe 26 innenfor manifold 14. Muffe 26 omfatter en enveisventil 30 som åpner åpninger 31 når resirkulert avgasskomprimert luft 32 fra luftverktøyet/luftverktøyene 34 når et forhåndsbestemt trykk. En justerbar trykkavlastningsventil, eventuelt par av justerbare avlastningsventiler 36 (ikke vist), er tilveiebrakt i manifold 14 og avlaster overskytende lufttrykk gjennom uttak 38. Trykkavlastningsventilene 36 vil typisk virke ved rundt 4 bar for å sikre at den komprimerte luft 32 ikke tilveiebringer for mye tilbaketrykk inn i luftinntak 12. I denne realisering viser fig. 2 den reelle oppbygning av manifoldet 14 med de justerbare avlastningsventiler 36 anordnet på siden, mens fig. 1 viser de justerbare avlastningsventiler på toppen av manifold 14 for å illustrere bedre driften av tilslutningsstykket 10. Den/de justerbare avlastningsventil(er) 36 kan være beliggende i begge posisjoner.

Som beskrevet ovenfor er tilslutningsstykket 10 tilpasset kompressoren 11 ved drift. Når kompressor 11 starter driften vil ventil 30 være stengt siden åpninger 31 vil være dekket og luft vil bli trukket gjennom luftinntak 16, som indikert ved piler 17. Luften vil bli dratt direkte inn i luftinntak 12 for å bli komprimert og lagret i tank/beholder 13. Uttaket for den komprimerte luft 19 fra tank 13 koples til luftverktøy(er) 34 som kan ha avgassene returnert til manifold 14 gjennom koplingsmunnstykker 24. Det er ikke nødvendig at alle avgasser fra alle luftverktøy returneres til koplingsmunnstykket 24. For eksempel vil en sprøytepistol, som ikke har en luftmotor, ikke bli koplet, men derimot vil en bor bli koplet. Trykk vil bygges opp i muffe 26 inntil trykket åpner ventil 30. Trykket vil holdes ved rundt 4 bar ved hjelp av trykkavlastningsventil(er) 36. Når ventil 30 åpner vil luftinnløp 16 stenges ved ventil 33, og en lukket sløyfe vil dannes fra utløpet/avgassen fra luftverktøyet/luftverktøyene 34 til luftinntaket 12. I en særlig foretrukket realisering vil ventilen 33 stenge luftinnløpet 16 ved et trykk på rundt 1 bar eller 14,38 psi eller høyere. Tilslutningsstykket 10 vil stoppe omkringliggende luft fra å trenge inn i kompressoren, som fører med seg luftbåren fukt. Den komprimerte luft vil bli tørrere, noe som forbedrer kompressor-11-livstiden, samt luftverktøyene 34 som er koplet på den. Når komprimert luft (indikert ved piler 35) trenger inn i kompressoren 11 medfører dette at kompressoren 11 har mindre arbeid å utføre siden den resirkulerte komprimerte luft allerede har blitt komprimert til et trykk på 4 bar. Denne resirkulering vil øke ytelsen av kompressoren 11.

Denne realisering ble testet mot kompressoren uten at tilslutningsstykket 10 var tilpasset til denne. Uten tilslutningsstykket, og ved å starte ved 8,5 bar, trengte kompressoren 3-5 minutter før trykket falt til 5,2 bar når en luftbor var anvendt og koplet til denne. Ved den tiden var utstrømningsluften 32 °C, og med luftenden ved 57°C og utstrømningsrøret ved tanken/beholderen ved 22 °C.

Med tilslutningsstykket anbrakt tok det 9 minutter for trykket å falle til 5,7 bar, og kompressoren opprettholdet dette trykket i 16 minutter når testen ble sluttført. Ved 5,7 bar kunne luftboret fortsatt funksjonere ved normal effektivitet. Når testen var sluttført var utstrømningsluften fra kjølesystemet på kompressoren 27°C (sammenliknet med 32 °C) med luftenden på 45°C (sammenliknet med 57 °C) og utstrømningsrøret på tanken/beholderen på 18°C (sammenliknet med 22°C). Når den komprimerte avgass er kaldere enn den omkringliggende temperatur vil kompressoren virke ved lavere temperatur. Kompressoren vil virke automatisk og trenger ikke at luft enten manuelt tillates å unnslippe for å forhindre overskytende trykk, eller manuelt å tilføre luft. Disse temperaturfall er viktige siden langtidsvedlikehold reduseres siden kompressoren virker i mer nedkjølt tilstand. Luftverktøyene vil være mindre støyende siden avgassen returneres til kompressoren i stedet for den omkringliggende luft. Det kan derfor anvendes mindre kompressorer, noe som kan forhindre anvendelsen av 3-fase elektrisk kraftkompressorer.

På figurer 3-6 er et tilslutningsstykke 50 vist. Tilslutningsstykket 50 i denne realisering er koplet til en kompressor av type stempel 51. Figurene 3-5 viser tilslutningsstykket 50 for en enkel sylinderkompressor 51, mens fig. 6 viser tilslutningsstykke for en 3 sylinderkompressor (ikke vist). Tilslutningsstykket 50 på fig. 6 har en manifold 52 med tre (3) luftuttak 54, 56, 58 som er tilpasset til å bli koplet til respektive luftinntaksåpninger (ikke vist) av hver sylinder i kompressoren. En justerbar trykkavlastningsventil 60 er tilveiebrakt ved enden av manifold 52, tilgrensende luftuttak 54. Tryldcavlastningsventilen 60 fungerer på en liknende måte som det for ventil(er) 36 på fig. 1 og har ett eventuelt flere uttak 62. Arm 64 som er åpen til manifold 52 omfatter en enveis-ventil 66 som tillater omkringliggende luft 68 å trenge inn i luftinntak 70. Utløps/avgassluft 72 trenger inn i utløps/avgassinntak 74.

Driften ved denne realisering er liknende til realiseringen gitt ved figurer 1 og 2. Luft 68 er trukket inn i luftinntak 70 gjennom åpen enveisventil 66 og trenger inn i manifold 52. Luft strømmer inn i luftuttak 54, 56, 58 og er komprimert ved hjelp av kompressoren. Når driftstrykket har blitt nådd vil ventil 66 stenge og en lukket sløyfe vil dannes fra utløpet/avgassen av luftverktøyet/luftverktøyene 34 til manifold 52.

I denne realisering har tnslutningsstykket 50 blitt testet med en McMillan enkeltfase 2,2 kW kompressor med tre (3) sylindere. Denne realisering ble testet mot kompressoren uten å anpasse tilslutningsstykket 50 derpå. Uten tilslutningsstykket, og ved å starte ved 8,5 bar, trengte kompressoren 57 sekunder før trykket falt til 4,0 bar ved anvendelse av et luftbor tilkoplet. Når tilslutningsstykket 50 var anbrakt tok det 6,5 minutter for trykket å falle til 5,0 bar og dette trykk ble opprettholdt av kompressoren for 9 minutter, når testen ble sluttført. Ved 5,0 bar kunne luftboret fortsatt funksjonere ved normal effektivitet.

Selv om realiseringen vist på fig. 6 er for en flersylinderkompressor kan oppfinnelsen anvendes med en enkelsylinderkompressor som vist på figurer 3-5. De samme henvisning stall har blitt benyttet på figurer 3-5 som de benyttet på fig. 6 for å unngå gjentakelse av beskrivelse. Slik som for realiseringen vist på figurer 1 og 2 er samme oppbygning av manifolden 50 med luftuttaket 54 på siden vist på fig. 4, mens fig. 5 viser luftuttak 54 på toppen av manifold 52 for å illustrere bedre driften av tilslutningsstykket 50. Posisjonene av luftuttak 54, avlastningsventil 36, luftinntak 70 og utløps/avgassinnløp 74 kan være beliggende i enhver passende posisjon. Oppfinnelsen vil fungere på enhver type kompressor og er ikke begrensende til dets anvendelse med skrue-, skovle- eller stempelkompressorer.

Oppfinnelsen krever ikke elektronikkdeler, trykkluftdrevne deler, brytere, solenoider, hjelpebeholdere eller andre tilbehør som kreves i den kjente teknikk. Antall av komponenter har blitt drastisk redusert, noe som resulterer i en vesentlig reduksjon i behov for vedlikehold. Oppfinnelsens enkelhet så godt som fjerner enhver form for sammenbrudd fra oppfinnelsen. Når luften er tvunget inn i kompressoren ved drift over en atmosfære er det færre kompresjoner fra kompressoren for å fylle tanken/beholderen til det nødvendige trykk. I stedet for at kun én bar trykk (dvs. atmosfære) er i stand til å trenge inn i kompressorsylinderen kan oppfinnelsen ha opp til fire bar, noe som tillater kompressoren å komprimere tre ganger mer luft i en rotasjon. Selv om oppfinnelsen er i stand til å levere fire ganger kraften vil drift av maskinen på dette nivå gi for stor belastning på luftkompressormotoren. For å minimalisere belastning på motoren samtidig som at ytelse er optimalisert er oppfinnelsen typisk justert for å levere rundt det dobbelte av trykket av konvensjonelle kompressorer med liknende størrelse. Luftkompressorer er også kjent for å være støyende maskiner og oppfinnelsen er i stand til å redusere støyen med opp til 50 %. Oppfinnelsen har andre fordeler som omfatter forbedring av yrkeshelse og sikkerhet siden den fjerner enhver potensiell risiko som utløps-/avgassluften kan forårsake for operatøren av verktøyene. Fukt er redusert samt varme innenfor luftsystemet, og følgelig forlenge luftverktøyenes livstid. Når luft er komprimert skaper den mye varme, og når den plutselig tømmes - som vil være tilfelle når luftverktøyene anvendes - er luften avkjølt betydelig (opp til 35 grader). I oppfinnelsen er denne avkjølte, uttømte luft nå resirkulert inn i kompresjonssystemet for å holde det avkjølt. Mengden av fukt er redusert siden tilslutningsstykket ikke suger i frisk, omkringliggende luft (som inneholder fuktighet) for å fylle kompressorene. Den rett og slett resirkulerer luften.

Realiseringene beskriver tilslutningsstykker 10, 50 som kan retroanpasses til en kompressor, men de kan også integreres inn i utviklingen av kompressoren per se. Oppfinnelsen har den fleksibilitet som gjør at den er i stand til å anvendes med eksisterende kompressorer eller kan danne basisen for en integrert ny utvikling innen kompressorer.

Claims (8)

1. Et tilslutningsstykke for en luftkompressor, hvor tilslutningsstykket omfatter en manifold (14) med et innløp (20) for komprimert luft tilpasset for å bli koplet til luftutløpet av minst én luftverktøysinnretning (34) med en luftmotor koplet til en luftkompressor (11) i drift, og et uttak tilpasset for å bli koplet til luftinntaket (12) av luftkompressoren (11) i drift, og et omgivelsesluftinntak (16) åpent til omkringliggende luft og en ventilmekanisme (66) som er tilpasset til, i drift, å stenge omgivelsesluftinnløpet (16) når et første forhåndsbestemt trykk er oppnådd ved hjelp av luftkompressoren (11),karakterisert vedat tilslutningsstykket videre omfatter en trykkavlastingsventil (36) som åpner for avgasskomprimert luft til omgivelsesluft ved et andre forhåndsbestemte trykk.

2. Tilslutningsstykke ifølge krav 1,karakterisert vedat flere utløp (54-58) er tilveiebrakt som er tilpasset for å bli koplet til respektive luftinntak av en multippel sylinderluftkompressor.

3. Tilslutningsstykke ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat innløpet for komprimert luft er lokalisert ved én ende av manifolden (14) og luftinnløpet (16) og utløpet er lokalisert på siden av nevnte manifold (14).

4. Tilslutningsstykke ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat ventilmekanismen (66) stenger luftinntaket (16) ved rundt 1 bar (eller 14,50 psi) eller høyere.

5. Et system omfattende et tilslutningsstykke ifølge et av de foregående kravene og en luftkompressor (11), der tilslutningsstykket har en ventilmekanisme (66) som er tilpasset til, i drift, å stenge omgivelsesluftinnløpet (16) når et første forhåndsbestemt trykk er oppnådd ved hjelp av luftkompressoren (11).

6. System ifølge krav 5,karakterisert vedat utløpet er direkte koplet til luftinjeksjonsenhet (12) til luftkompressoren (11).

7. System ifølge ett av kravene 5 eller 6,karakterisert vedat det omfatter minst en luftverktøysinnretning (34) som har en luftmotor med innløp koplet til, i drift, til luftkompressoren (11).

8. System ifølge krav 7,karakterisert vedat luftverktøysinnretning (34) har en luftinnløpsmotor med et utløp direkte koplet til innløpet (20) for komprimert luft.