TWI663334B - 級間泄放式空氣壓縮機 - Google Patents

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Abstract

一種級間泄放式空氣壓縮機包含有一第一級壓縮機本體、一第二級壓縮機本體串接於第一級壓縮機本體以及一級間泄放裝置。級間泄放裝置的一端連接於第一級壓縮機本體的一第一級壓縮機進氣口，另一端則連接於第一級壓縮機本體以及第二級壓縮機本體之間的一級間泄放裝置接口，以根據級間泄放式空氣壓縮機的出口壓力，調整壓縮空氣回流至第一級壓縮機進氣口的流量。

Description

級間泄放式空氣壓縮機
本發明係有關於一種空氣壓縮機。特別是有關於一種級間泄放式空氣壓縮機。
空氣壓縮機目前已廣泛地使用於工廠之中，以提供工廠生產製程中所需的壓縮空氣。螺旋式空氣壓縮機具有兩個轉子安裝於壓縮室中。每一個轉子具有螺旋狀的葉片以及凹槽，以相互嚙合，形成所需的壓縮空間。在這些壓縮空間中，氣體由螺旋式空氣壓縮機的入口至出口之間，逐漸地被壓縮並排出。
在吸入的階段，壓縮空間與螺旋式空氣壓縮機的入口相連接，而在壓縮的階段，壓縮空間中容置氣體的體積將逐漸地減少，而在排出階段，壓縮空間與螺旋式空氣壓縮機的出口相連接。螺旋式空氣壓縮機亦經常配置有控制閥，以有效地調節壓縮機的內置體積比。
空氣壓縮機可以提供工廠中的重型設備所需之高壓氣體。而且，空氣壓縮機的效率，也是整個工廠中能源消耗的重要指標之一。因此，有必要能夠提供更有效率的空氣壓縮 機，以有效地降低工廠中所需的能源消耗量。
有鑒於此，本發明揭露一種級間泄放式空氣壓縮機具有一級間泄放裝置，以有效增加級間泄放式空氣壓縮機的節能效果。
此級間泄放式空氣壓縮機包含有一第一級壓縮機本體、一第二級壓縮機本體串接於第一級壓縮機本體以及一級間泄放裝置。級間泄放裝置的一端連接於第一級壓縮機本體的一第一級壓縮機進氣口，另一端則連接於第一級壓縮機本體以及第二級壓縮機本體之間的一級間泄放裝置接口。
級間泄放裝置包含有一泄放管路連接於第一級壓縮機進氣口以及級間泄放裝置接口之間，以及一比例流量調節閥設置於泄放管路之中。
此外，級間泄放裝置還包含有一控制裝置以控制比例流量調節閥的開度。
在一實施例中，級間泄放式空氣壓縮機更包含有一油氣桶連接第二級壓縮機本體，以儲存一壓縮空氣，以及一壓力維持閥連接於油氣桶之一壓縮空氣出口。
在一實施例中，控制裝置根據壓縮空氣出口的一壓力值，調整比例流量調節閥的開度。
在一實施例中，級間泄放式空氣壓縮機更包含有一壓縮機進氣閥設置於第一級壓縮機進氣口。
在一實施例中，當該比例流量調節閥的開度調整 到最大時，且該壓縮空氣出口的該壓力值仍持續上升時，控制裝置調整壓縮機進氣閥的開度，以減少一壓縮機進氣量。
在一實施例中，當壓縮空氣出口的壓力值大於一第一預定壓力值時，控制裝置進一步調整壓縮機進氣閥的開度，以減少壓縮機進氣量。
在一實施例中，當壓縮空氣出口的壓力值小於一第二預定壓力值時，控制裝置關閉比例流量調節閥。
因此，級間泄放式空氣壓縮機可以根據壓縮機出口的壓力，調整第二級壓縮機所需的進氣量，將第一級壓縮機的壓縮空氣，回流至第一級壓縮機的進氣口，進而提升空氣壓縮機的效率，且在所需的壓縮氣體的流量進一步降低時，亦能進一步調整第一級壓縮機的進氣閥，以減少整體的進氣量。此外，當所需的壓縮氣體的流量增加時，則可以關閉級間泄放裝置，以避免降低壓縮機的出口壓力。
100‧‧‧級間泄放式空氣壓縮機
102‧‧‧壓縮機進氣閥
110‧‧‧第一級壓縮機進氣口
120‧‧‧第一級壓縮機本體
130‧‧‧級間泄放裝置接口
140‧‧‧第二級壓縮機本體
150‧‧‧比例流量調節閥
160‧‧‧控制裝置
170‧‧‧油氣桶
180‧‧‧壓力維持閥
190‧‧‧泄放管路
194‧‧‧氣體管路
196‧‧‧線路
198‧‧‧線路
200‧‧‧級間泄放裝置
210‧‧‧氣體入口
220‧‧‧壓縮空氣出口
為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖是依照本發明一實施例所繪示的一種級間泄放式空氣壓縮機之示意圖。
下文係舉實施例配合所附圖式進行詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍，而結構運 作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的範圍。另外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件或相似元件將以相同之符號標示來說明。
另外，在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。
於實施方式與申請專利範圍中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或複數個。而步驟中所使用之編號僅係用來標示步驟以便於說明，而非用來限制前後順序及實施方式。
其次，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。
參閱第1圖，其是依照本發明一實施例所繪示的一種級間泄放式空氣壓縮機之示意圖。如圖所示，級間泄放式空氣壓縮機100包含有一第一級壓縮機本體120、一第二級壓縮機本體140、以及一級間泄放裝置200。
第一級壓縮機本體120與第二級壓縮機本體140串接，而級間泄放裝置200的一端連接於第一級壓縮機本體120的一第一級壓縮機進氣口110，另一端則連接於第一級壓 縮機本體120以及第二級壓縮機本體140之間的一級間泄放裝置接口130。換言之，級間泄放裝置200的另一端係設置於第一級壓縮機本體120的壓縮氣體出口以及第二級壓縮機本體140的氣體入口中間的位置。
級間泄放裝置200包含有一泄放管路190以及一比例流量調節閥150。泄放管路190連接於第一級壓縮機進氣口110以及級間泄放裝置接口130之間。而比例流量調節閥150則設置於泄放管路190之中。
因此，當級間泄放式空氣壓縮機100所需的排氣量低於一額定排氣量，使得壓縮空氣出口220的壓力增加時，利用級間泄放裝置200可將多餘的排氣量提前結束壓縮行程，並返回第一級壓縮機進氣口110，以省去後續壓力升高產生的功率。因此，當第二級壓縮機本體140的額定排氣壓力越高時，可節省能源消耗的效果越明顯。
以下將以一實施例實際說明級間泄放式空氣壓縮機100的節能效果：PA=QAPB
其中，PA：節省的功率，QA：節省的排氣量，PB：提前結束壓縮節省的單位功率。
以一空氣壓縮機為例，其滿載排氣量為42.69m3/min，功率量測為232.3KW。當安裝有級間泄放裝置200後，此空氣壓縮機的排氣量為38.99m3/min時，其消耗功率經量測為223.1KW。兩級壓縮的空氣壓縮機在0.7MPa時的 絕熱功率為4.02KW/(m3/min)；在0.2MPa時的絕熱功率為2.128KW/(m3/min)，假定絕熱效率為76%，按照下式計算降低了3.7m3/min(為滿載排氣量的8.6%)可得計節省了9.2KW(為滿載功率的8.6%)的能耗，與實際量測的數據相近。
PA=QAPB=(QN-QS)*((PN-PJ)/ηad)=(42.69-38.99)*((4.02-2.128)/0.76)≒232.3-223.1=9.2KW QA=QN-QS
其中，QN為滿載排氣量，QS：實際排氣量。
PB=(PN-PJ)/ηad
其中，PN：額定壓力下的絕熱功率，PJ：級間泄放口壓力的絕熱功率，ηad：壓縮機的絕熱效率。
因此，節能百分比計算結果約為：(42.69-38.99)/42.69=8.6%；(232.3-223.1)/232.3=3.96%。
相較於傳統的空氣壓縮機，本發明所揭露的級間泄放式空氣壓縮機100可以有效地在相同的排氣量減少的情況下，亦即降低滿載排氣量的8.6%時，節省兩倍的能耗，因此具有明顯的節能優勢。
在一實施例中，級間泄放裝置200更包含有一控制裝置160，經由線路196，以控制比例流量調節閥150的開度。
在一實施例中，級間泄放式空氣壓縮機100更包含有一油氣桶170，經由氣體管路194，連接第二級壓縮機本體140，以儲存一壓縮空氣。
在一實施例中，級間泄放式空氣壓縮機100更包含有一壓力維持閥180連接於油氣桶170之一壓縮空氣出口220。
在一實施例中，控制裝置160係根據壓縮空氣出口220的一壓力值，來調整比例流量調節閥150的開度，例如當壓力值增加時，增加比例流量調節閥150的開度，以增加回流量，當壓力值降低時，減少比例流量調節閥150的開度，以降低回流量。
在一實施例中，級間泄放式空氣壓縮機100更包含有一壓縮機進氣閥102，設置於第一級壓縮機進氣口110。
因此，當比例流量調節閥150的開度調整到最大時，而壓縮空氣出口220的壓力值仍持續上升時，進一步調整壓縮機進氣閥102的開度，以減少壓縮機的進氣量。
在一實施例中，當壓縮空氣出口220的壓力由於輸出的流量減少，而使壓力上升，此時控制裝置160將加大比例流量調節閥150的開度。而當壓縮空氣出口220的壓力仍持續增加至一第一預定壓力值時，以一額定出口壓力為0.7MPa的兩段式壓縮機為例，當出口的壓力大於0.8MPa時，控制裝置160進一步經由線路198減少壓縮機進氣閥102的開度，以減少壓縮機由氣體入口210吸入的空氣量，以更進一步調整降低壓縮空氣出口220的壓力。
在一實施例中，當壓縮空氣出口220的壓力值小於一第二預定壓力值時，以一額定出口壓力為0.7MPa的兩段式壓縮機為例，當出口的壓力小於0.6MPa時，控制裝置160 將關閉比例流量調節閥150，以避免進一步降低壓縮空氣出口220的壓力。
在一實施例中，當壓縮空氣出口220的壓力大於額定壓力加上15%的額定壓力時，控制裝置160進一步經由線路198減少壓縮機進氣閥102的開度，以減少壓縮機由氣體入口210吸入的空氣量。而當壓縮空氣出口220的壓力值小於額定壓力減去15%的額定壓力時，控制裝置160將關閉比例流量調節閥150，以避免進一步降低壓縮空氣出口220的壓力。
綜上所述，級間泄放式空氣壓縮機可以根據壓縮機出口的壓力，調整第二級壓縮機所需的進氣量，將第一級壓縮機的壓縮空氣，回流至第一級壓縮機的進氣口，進而提升空氣壓縮機的效率，且在所需的壓縮氣體的流量進一步降低時，亦能進一步調整第一級壓縮機的進氣閥，以減少整體的進氣量。此外，當所需的壓縮氣體的流量增加時，則可以關閉級間泄放裝置，以避免降低壓縮機的出口壓力。
雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何本領域具通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (6)

  1. 一種級間泄放式空氣壓縮機，包含：一第一級壓縮機本體；一第二級壓縮機本體，串接於該第一級壓縮機本體；一級間泄放裝置，一端連接於該第一級壓縮機本體的一第一級壓縮機進氣口，另一端連接於該第一級壓縮機本體以及該第二級壓縮機本體之間的一級間泄放裝置接口，其中該級間泄放裝置包含：一泄放管路，連接於該第一級壓縮機進氣口以及該級間泄放裝置接口之間；一比例流量調節閥，設置於該泄放管路之中；以及一控制裝置，以控制該比例流量調節閥的開度；以及一油氣桶，連接該第二級壓縮機本體，以儲存一壓縮空氣，其中，該控制裝置根據該油氣桶之一壓縮空氣出口的一壓力值，調整該比例流量調節閥的開度。
  2. 如請求項1所述之級間泄放式空氣壓縮機，更包含一壓力維持閥連接於該油氣桶之該壓縮空氣出口。
  3. 如請求項2所述之級間泄放式空氣壓縮機，更包含一壓縮機進氣閥設置於該第一級壓縮機進氣口。
  4. 如請求項3所述之級間泄放式空氣壓縮機，其中當該比例流量調節閥的開度調整到最大時，且該壓縮空氣出口的該壓力值仍持續上升時，該控制裝置調整該壓縮機進氣閥的開度，以減少一壓縮機進氣量。
  5. 如請求項4所述之級間泄放式空氣壓縮機，其中當該壓縮空氣出口的該壓力值大於一第一預定壓力值時，該控制裝置進一步調整該壓縮機進氣閥的開度，以減少該壓縮機進氣量。
  6. 如請求項5所述之級間泄放式空氣壓縮機，其中當該壓縮空氣出口的該壓力值小於一第二預定壓力值時，該控制裝置關閉該比例流量調節閥。
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