TWI759680B - 一種用於朝向無負載狀態控制壓縮機的方法及壓縮機 - Google Patents

一種用於朝向無負載狀態控制壓縮機的方法及壓縮機 Download PDF

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Abstract

本發明涉及一種用於朝向無負載狀態控制壓縮機的方法，其中，壓縮機包括具有入口(5)的壓縮機元件(2)，在無負載狀態下，剩餘流量(QD)經由入口(5)朝向壓縮機元件(2)被抽吸並且被抽吸到壓縮機元件(2)中，並且針對從壓縮機的負載狀態到無負載狀態的轉變，壓縮機元件(2)的入口(5)在相繼的不連續轉變步驟中部分地關閉。

Description

一種用於朝向無負載狀態控制壓縮機的方法及壓縮機
本發明涉及一種壓縮機，並且具體地涉及一種用於在從負載狀態向無負載狀態的轉變期間控制這種壓縮機的方法，在所述負載狀態下，壓縮機必須向使用者網路提供壓縮氣體，例如加壓空氣，在所述無負載狀態下，不消耗壓縮氣體。
本發明更具體地涉及一種用於朝向無負載狀態控制壓縮機的方法，該壓縮機包括具有入口和入口閥的壓縮機元件，其中，在無負載狀態下，剩餘流量經由入口朝向壓縮機元件被抽吸並且被抽吸到壓縮機元件中，並且經由排放閥排放到壓縮機的出口，並且其中，對於壓縮機從負載狀態到無負載狀態的轉變，壓縮機元件的入口在相繼的不連續轉變步驟中部分地關閉。
在無負載狀態下，壓縮機元件不停止，並且它繼續以一定的轉速被驅動。由於在這種情況下，除了入口閥中的一些校準通道之外，入口被關閉，僅有限量的氣體與剩餘流量一起被抽吸，並且在壓縮機的壓力槽中不能夠建立壓力，因為抽吸的氣體立即從出口排放到大氣中。
因此，只需要最小的能量來保持壓縮機元件在無負載狀態下運行。
在轉變期之後，達到平衡狀態，在所述平衡狀態下在壓力槽中達到一定的平衡壓力。“無負載狀態”是指這種平衡狀態。
上述校準通道被計算為將在無負載狀態下達到的平衡壓力保持成盡可能低以用於低能量使用，然而又足夠高以保證例如在壓縮機元件中從壓縮氣體中移除的流體經由流體回路從壓力槽到壓縮機元件的足夠的流體噴射，該噴射除了其他方面之外對於壓縮機元件的充分冷卻和潤滑是所需要的。
當使用者網路中的操作壓力下降到低於用戶選擇和設定的最小值時，啟動從無負載狀態到負載狀態的轉變。
在大多數傳統壓縮機中，一旦操作壓力達到上述設定值，入口閥就立即完全打開，同時排放閥完全關閉。
這可能在壓縮機元件的出口中引起突然的不期望的溫度峰值，這可能導致壓縮機故障。
在WO15035478中描述了對此的解決方案，其中入口閥不是立即打開，而是僅在從未負載狀態到負載狀態的轉變期間的一定延遲之後打開。考慮到該國際專利申請中的解決方案可以與本發明結合，因此該國際專利申請WO15035478在本說明書中引入作為參考。
然而，尚未解決的問題是在從負載狀態到無負載狀態的相反轉變期間發生的問題，這是本發明所考慮的地方。
在這種從負載狀態到無負載狀態的轉變中，在傳統的壓縮機中，一旦達到使用者網路中的期望的操作壓力，入口閥就突然關閉，並且同時排放閥打開。此時，壓縮機元件出口處的壓力處於最大值，並且近似等於設定的操作壓力(除了壓縮機元件的出口與壓縮機的出口之間的壓降)，並且壓縮機元件入口處的壓力處於最小值，並且等於由於壓縮機元件經由入口閥中的前述校準開口持續抽吸少量氣體流量而引起的負壓。
這意味著，在從負載狀態轉變到無負載狀態時，當入口閥突然關閉並且排放閥打開時，壓縮機元件上的壓力比的值，換句話說：壓縮機元件的出口處的壓力與入口處的壓力之間的壓力比的值達到峰值。
這可能導致高的振動水準，該高的振動水準可歸因於由在壓縮機元件的出口處氣體的壓縮而產生的週期性壓力脈衝，並且該高的振動水準直接或經由彈性聯接被傳導至壓縮機元件的旋轉部件和驅動器以及可能地在驅動器與壓縮機元件之間的傳動裝置外殼，特別是當振動的頻率與旋轉部件或壓縮機的結構的自身頻率一致時。當壓縮機元件上的上述壓力比較高時，這種負面影響通常甚至更加顯著，並且可能導致不期望的損壞。
當驅動器和壓縮機元件之間沒有彈性聯接時，不期望的損壞的風險甚至更大。例如，當為了限制壓縮機的長度、為了節省成本或為了更容易維護而省略彈性聯接時，情況就是如此。
本發明的任務是提供一種解決上述和/或其它缺點中的一個或多個的解決方案，更具體地說，提供一種解決與從負載狀態到無負載狀態的轉變相關的問題的解決方案。
為了這些目的，本發明涉及一種用於朝向無負載狀態控制壓縮機的方法，其中，壓縮機包括壓縮機元件，該壓縮機元件配備有： -入口和具有閥入口的可控入口閥，其中，入口閥構造成能夠至少部分地關閉壓縮機元件的入口；以及 -出口，所述出口與壓力管線連接，所述壓力管線與下游的使用者網路連接， 其中，所述壓縮機還包括連接到壓力管線的可控排放閥， 其中，在壓縮機的負載狀態下，排放閥關閉，並且入口閥完全打開，以及 其中，對於從負載狀態朝向無負載狀態的轉變，該方法提供以下步驟： -確定使用者網路中的操作壓力； -當該操作壓力達到設定的最大操作壓力時，打開所述排放閥並且通過所述入口閥部分地關閉所述壓縮機元件的入口，使得在所述壓縮機從負載狀態到無負載狀態的轉變期之後，在無負載狀態下剩餘流量經由所述入口朝向所述壓縮機元件被抽吸並且被抽吸到所述壓縮機元件中， 其特徵在於，在轉變期期間入口的部分關閉在相繼的不連續(successive discrete)轉變步驟中執行。
根據本發明的方法的一個優點在於，通過在轉變期期間在多個相繼的不連續轉變步驟中部分地關閉入口，並且因此在轉變期期間抽吸大於剩餘流量的流量，與在轉變期期間僅有剩餘流量將立即經由入口朝向壓縮機元件被抽吸並且被抽吸到壓縮機元件中的情況相比，經由壓縮機元件的入口實現了較低的負壓，或者因此在入口中實現了較大的絕對壓力。
在從負載狀態轉變到無負載狀態時，壓縮機元件的出口中的壓力近似等於使用者網路中的設定的最大操作壓力，因為該轉變在達到該設定的最大操作壓力時開始。同時，作為本發明的結果，入口中的絕對壓力增加，作為其結果，在該時刻出口中的壓力和入口中的壓力之間的壓力比的峰值減小，有利的結果是，可以防止由上述壓力比的過高峰值導致的危險振動水準。
由於與在正常無負載狀態下抽吸的剩餘流量相比更大的抽吸流量，連接到壓力管線的壓力槽中的平衡壓力將高於無負載狀態下的正常平衡壓力，因此，為了在無負載狀態下需要盡可能少的能量來驅動壓縮機元件，需要在一個或多個轉變步驟中將抽吸流量減小回到正常無負載剩餘流量，以便將壓力槽中的平衡壓力恢復到其正常平衡值。
為了確定隨後的轉變步驟的時間，該方法還可以包括以下步驟： -確定所述壓力槽中的壓力； -針對每個轉變步驟，為隨後的轉變步驟預設初始化壓力； -當在所述轉變期期間所述壓力槽中的壓力等於或小於所述隨後的轉變步驟的預設初始化壓力時，執行所述隨後的轉變步驟。
預設初始化壓力可以預先選擇成使得緊接在執行隨後的轉變步驟之後，在壓縮機元件上實現的壓力比小於預設的最大壓力比。
在替代方案中，可以使用簡化的方法以便確定隨後的轉變步驟的前述時間，該方法規定： -針對每個轉變步驟，為隨後的轉變步驟預設時間間隔； -在前述時間間隔結束之後，開始隨後的轉變步驟。
根據本發明的方法的較佳實施例，在第一轉變步驟中，通過為了緊接在執行第一轉變步驟之後獲得小於預設的最大壓力比的實現的壓力比而在壓縮機元件的入口中所需的壓力來確定抽吸到壓縮機元件中的額外的氣體流量，並且其是針對等於使用者網路的設定的最大操作壓力的出口處的壓力。
較佳地，抽吸到壓縮機元件中的該額外氣體可以根據使用者網路中設定的最大操作壓力而預先理論地或實驗地確定。
此外，在第一轉變步驟中抽吸到壓縮機元件中的額外的氣體流量將是可變的，並且它是在從負載狀態轉變到無負載狀態時針對設定的最大操作壓力已經預先確定的氣體流量。
針對使用者網路中的設定的最大操作壓力的低值，額外的抽吸流量可以是零。
此外，在第一轉變步驟中抽吸的額外的氣體流量將是可變的，並且它是在從負載狀態轉變到無負載狀態時針對設定的最大操作壓力已經預先確定的氣體流量。
在替代方案中，在第一轉變步驟中抽吸的額外的氣體流量可以具有固定值，該固定值根據必須設定的使用者網路中的操作壓力的安全最大值而預先理論地或實驗地確定，這使得控制變得容易。
較佳地，該方法限於從負載狀態到無負載狀態的轉變的兩個相繼的不連續步驟。
本發明還涉及一種壓縮機，所述壓縮機包括壓縮機元件，所述壓縮機元件配備有： -入口和具有閥入口的可控入口閥，其中所述入口閥構造成能夠除了一個或多個校準開口之外關閉所述入口；以及 -出口，所述出口與壓力管線連接，所述壓力管線與下游的使用者網路連接， 其中，所述壓縮機還包括連接到壓力管線的可控排放閥， 其中，所述壓縮機還包括控制器，所述控制器用於當使用者網路中的操作壓力達到設定的最大操作壓力時在壓縮機從所謂負載狀態到所謂無負載狀態的轉變期間控制所述入口閥和所述排放閥， 其中，在所述負載狀態下，入口閥完全打開，並且排放閥關閉，以及 在所述無負載狀態下，所述排放閥打開，並且所述壓縮機元件的入口由所述入口閥部分地關閉，使得在所述壓縮機從負載狀態到無負載狀態的轉變期之後，在無負載狀態下剩餘流量經由所述入口朝向所述壓縮機元件被抽吸並且被抽吸到所述壓縮機元件中， 其特徵在於，所述壓縮機配備有用於在相繼的不連續轉變步驟中在轉變期期間使用所述控制器來部分地關閉所述壓縮機元件的所述入口的裝置。
不言而喻，根據本發明的這種壓縮機具有與根據本發明的前述方法相同的益處。
[發明的實施形態]
圖1所示的設備涉及根據本發明的壓縮機，在這種情況下，該壓縮機為流體噴射螺桿式壓縮機1，該壓縮機包括具有外殼3的傳統螺桿式壓縮機元件2，在所述外殼中兩個配合的螺旋轉子4通過圖中未示出的馬達或類似物驅動。
壓縮機元件2的特徵在於入口5，該入口藉由具有閥入口7的可控入口閥6可密封，該入口通過抽吸管線8與入口過濾器9連接以便從環境抽吸氣體，在這種情況下為空氣。
壓縮機元件2還配備有出口10，壓力管線11連接到該出口，該壓力管線經由包含流體分離器13的壓力槽12和經由冷卻器14與下游的用於供給各種氣動工具或類似物(這裡未示出)的使用者網路15連接。
在這種情況下，在壓縮機元件2的出口10處設置止回閥16，並且在壓力槽12的出口上布置最小壓力閥17。
在壓力槽12中，設置了排出支路18，該排出支路終止於入口閥6的閥入口7的位置處，並且該排出支路可借助於呈可控電動閥形式的排放閥19密封。
螺桿式壓縮機1配備有流體回路20，以便在壓力槽12中的壓力P12 的影響下將流體21(例如油)從該壓力槽12噴射壓縮機元件2中，以便潤滑和/或冷卻和/或用於在各個轉子4之間以及在轉子4和外殼3之間提供相互密封。
該流體回路20包括噴射器22或類似裝置，其通過包含流體過濾器24的噴射管線23與壓力槽12中的加壓流體21連接。
從壓力槽12流到噴射器22的流體21可以經由恆溫龍頭25經由分支管線26通過流體冷卻器27轉向，以便調節噴射管線23中的溫度。
在圖中所示的示例中，在噴射器22上設置有受控的截止閥28，所述截止閥防止流體從壓縮機元件2流回到壓力槽12，並且防止流體在該壓縮機元件2靜止時從壓力槽12流到壓縮機元件2。
替代地，止回閥16和截止閥28的功能也可以被結合在入口閥6的操作中，在這種情況下，不必提供物理止回閥16和物理截止閥28。
入口閥6在圖2中更詳細地示出，並且包括外殼29，其中提升閥30可移動地布置在如圖1所示的與負載狀態對應的位置和與無負載狀態對應的位置之間，在所述負載狀態下，壓縮機元件2的入口5被設定為打開到最大，在所述無負載狀態下，除了用於讓剩餘流量QD 通過的一些校準通道33和34之外，入口5被關閉到最大，如圖4所示。
在這種情況下，入口閥6的打開和關閉在先導壓力的影響下以常規方式進行，該先導壓力例如經由控制管線31從壓力槽12的蓋分支出，並且通過控制閥32或類似裝置讓其通過以便關閉入口閥6，或者該先導壓力被關閉以便打開入口閥6。
在提升閥30本身和入口閥6的外殼29中，分別設置了上述校準通道33和34，所述校準通道33和34在入口閥6的閥入口7和壓縮機元件2的入口5之間提供了永久連接，以便能夠在入口閥6關閉時以受控方式抽吸剩餘流量QD ，如圖4中的無負載狀態。
此外，設置電控制器或電子控制器35，以便在由最小操作壓力P15min 和最大操作壓力P15max 界定的壓力區間內調節使用者網路15中的操作壓力P15 ，所述最小操作壓力和最大操作壓力可以由螺桿式壓縮機1的用戶選擇並且可以被選擇和輸入到控制器35中，並且為此目的，所述控制器與用於測量或確定使用者網路15中的操作壓力P15 的壓力感測器36連接。
控制器35還配備有程式或類似物，以便經由控制閥32和排放閥19控制入口閥6，使得當使用者網路15中的操作壓力P15 由於空氣的減少而下降到最小操作壓力P15min 以下時，螺桿式壓縮機1進入負載狀態，在所述負載狀態下，入口閥6打開並且排放閥19關閉，如圖1和2所示，直到不能進一步移除或抽出壓縮空氣或氣體，這導致使用者網路15中的壓力P15 升高。
在壓力p15 達到最大操作壓力p15max 的時刻，控制器從負載狀態切換到無負載狀態，在所述無負載狀態下，入口閥6關閉並且排放閥19打開，如圖3和4所示。
因此，除了通過校準通道33和34抽吸和壓縮的剩餘流量QD 之外，沒有氣體被仍然被提供動力的壓縮機元件2抽吸。
結果，在轉變期之後，在壓力槽12中產生具有恆定的最小平衡壓力p12u 的平衡，所述最小平衡壓力的值取決於所選擇的校準通道33和34，所述最小平衡壓力較佳地選擇成使得在無負載狀態下，該最小平衡壓力p12u 盡可能低，以便將在無負載狀態下驅動壓縮機元件2所需的能量限制到最小。
該最小平衡壓力P12u 例如通過壓力感測器37測量，其信號被回饋回到控制器35。
具體地，根據本發明，螺桿式壓縮機1配備有裝置(means)38，所述裝置38用於使用控制器35在第一轉變步驟中當達到設定操作壓力p15max 時僅部分地關閉壓縮機元件2的入口5，以便經由入口5朝向壓縮機元件2抽吸相對於圖3和4的未負載狀態的剩餘流量QD 的額外流量ΔQ並且將所述額外流量抽吸到壓縮機元件2中，從而抽吸到壓縮機元件2中的總流量大於在未負載狀態下經由校準通道33和34抽吸的剩餘流量QD 。
在圖1至4的情況下，裝置38由具有校準開口的附加旁路39形成，所述附加旁路用於橋接入口閥6的提升閥30以在入口閥6關閉時抽吸空氣，其中在該附加旁路39中，設置可控開閉器40，在該情況下，該可控開閉器為與控制器35連接的電動閥的形式。
這在圖5的曲線圖中示出，該曲線圖示出了從負載狀態到無負載狀態的轉變，其中附加旁路39未打開，因此根據傳統上用於從負載狀態到無負載狀態轉變的方法，沒有額外的流量被抽吸，例如如WO15035478中所述。
在該圖5中，分別一個接一個地示出了以下曲線圖：使用者網路中的操作壓力p15 、由壓縮機元件2抽吸的品質流量氣體Q、壓力槽12中的壓力p12 、壓縮機元件2的入口5中的(負(under))壓力p5 、兩個先前絕對壓力p12 和p5 之間的壓力比pr =p12 /p5 ，所有這些在相同的時間尺度t上。
該圖5示出了在時間tE 之前的負載狀態C和在轉變期E之後在時間tD 時達到的無負載狀態D，在時間tD 時達到平衡狀態。
在上述時間tE 時，入口閥6從如圖1中的打開位置移動到如圖3中的關閉位置，並且同時，排放閥19打開。
在關閉入口閥6之後，抽吸流量被限制為經由校準通道33和34抽吸的剩餘流量QD 。
這在壓縮機元件2的入口5中產生負壓。
通過打開排放閥19，在轉變期E期間，氣體從壓力槽12中排出，其結果是壓力槽12中的壓力p12 從在時間tE 時已經近似等於使用者網路15中的設定最大壓力p15max 的壓力p12 逐漸減小到無負載狀態D的最小平衡壓力p12u 。
因此，從曲線圖中得知，在時間tE 時，壓力槽中的壓力p12 處於最大值，並且因此壓縮機元件2的出口10中的壓力p10 以及同時壓縮機元件2的入口5中的壓力p5 處於最小值，其結果是，所得到的壓力比pr 在時間tE 時達到峰值prE 。
當壓力比pr 的該峰值prE 太高時，例如當它大於如圖5所示的最大壓力比prmax 時，這可能在不期望的振動方面造成問題，如在背景技術中所解釋的。安全值prmax 例如可以實驗地或理論地針對特定的螺桿式壓縮機1確定。
峰值prE 的值例如可以從壓力p12 和p5 或類似的相關壓力的測量結果確定或匯出。
在峰值prE 保持低於最大壓力比prmax 的程度上，不存在振動的風險，並且不需要採取進一步的行動來降低峰值prE 。
在測量峰值prE 實際上高於prmax 的情況下，根據本發明的方法提供了附加的第一轉變步驟，在所述附加的第一轉變步驟中在時間tE 時，壓縮機元件2的入口5例如通過打開如圖6所示的附加旁路39而進一步打開。
結果，除了如在未負載狀態D中已經經由校準通道33和34抽吸的剩餘流量QD 之外，額外流量ΔQ經由附加旁路39被壓縮機元件2抽吸，這導致產生的流量QE’ 。
這種效果在圖7的曲線圖中示出。
因為更多的壓縮氣體到達壓力槽12中，所以在轉變期E’中壓力槽12的排氣將導致壓力槽12中的壓力p12 減少得更少，並且朝著平衡壓力p12u’ 發展，該平衡壓力高於圖5中的螺桿式壓縮機1的無負載狀態中的前述最小平衡壓力p12u 。
同時，在壓縮機元件2的入口5中，將產生更少的真空，因此在轉變期E’中絕對壓力p5 將更大。
這導致壓力比pr 之減小的峰值，其現在減小到值prE ’ ，如圖7所示，該值小於峰值prE 並且小於前述最大壓力比prmax 。
緊接在第一轉變步驟之後的壓力比的值prE ’ 等於以下值的比： -壓力槽12中的壓力p12 ，所述壓力p12 在該時間tE 時近似等於使用者網路15中的設定操作壓力p15 ，以及 -入口5中的負壓，所述負壓是額外流量ΔQ的量的函數，所述額外流量ΔQ本身取決於附加旁路39中的限制。
因此，將壓力比pr 限制為最大壓力比prmax 所需的額外流量ΔQ是設定的最大操作壓力p15max 的函數，並且可以例如根據設定的最大操作壓力p15max 理論地或實驗地確定。
附加旁路39中的限制然後可以例如根據設定的最大操作壓力p15max 來控制。
替代地，可以選擇用於附加旁路39的固定限制裝置，該固定限制裝置然後出於安全原因將根據在使用者網路15中可以設定的最高可能的最大操作壓力p15max 來選擇。
顯然，當低的設定的最大操作壓力p15max 不造成風險時(這意味著在第一轉變步驟中，在不允許在該轉變步驟中額外流量ΔQ通過的情況下最大壓力比prmax 不被超過)，根據本發明的打開附加旁路39的該額外步驟可以被省略。
在第一轉變步驟之後的較高的平衡壓力p12u’ 要求保持螺桿式壓縮機1在該無負載轉變期E’運行所需的能量較高。
在附加的第二轉變步驟中，根據本發明的方法因此通過在第一轉變期E’之後移除額外流量ΔQ(例如通過在時間tE ’’ 時再次關閉附加旁路39)，提供了流量減小到無負載狀態D下的剩餘流量QD 。
在第二轉變期E’’後，這導致新的平衡壓力，其等於無負載狀態D下的平衡壓力p12u 。
在時間tE ’’ 時，附加旁路39的關閉產生壓力比pr 的新的峰值prE ’’ ，其也不可以高於最大壓力比prmax 。如果不是這種情況，則可以根據需要插入第三轉變步驟或進一步的轉變步驟，其中，經由入口5抽吸的流量隨著每個轉變步驟而減小，例如通過關閉附加旁路39、或通過提供多個附加旁路39並且在每個轉變步驟中所述多個附加旁路中的一個或多個附加旁路至少部分地關閉。
在圖7的情況下，兩個轉變步驟就足夠了，有效地將轉變期E分成兩個較短的轉變期E’和E’’。
第二轉變步驟的時間tE ’’ 例如可以通過測量壓力槽12中的壓力p12 或噴射器22處的噴射壓力p22 或壓縮機元件2的出口10處的壓力p10 來確定，使得第二轉變步驟在時間tE ’’ 時執行，此時該測量壓力已經降至預設的安全初始化壓力p12max 或p22max ，如圖7所示。
在時間tE ’’ 時，附加旁路39的關閉導致入口5中的壓力p5 突然下降，其結果是壓力比pr 突然增加到新的峰值prE ’’ 。
選擇預設的初始化壓力p12max ，使得緊接在執行第二轉變步驟之後，在時間tE ’’ 時，新的峰值prE ’’ 小於前述的預設的最大壓力比prmax 。
如果沒有測量到壓力，則替代地，時間tE ’’ 可以借助於具有在第一轉變步驟和隨後的轉變步驟之間的程式設計時間間隔tE ’’ -tE 的計時器來確定。例如，可以實驗地確定要設定的時間間隔。
在從負載狀態到無負載狀態的轉變期期間，較佳地，壓力槽12盡可能快地排氣，以便保持總的最終轉變期E’ 和E’’ 盡可能短而為了節能。在該轉變期中，壓力槽12內的壓力p12 比無負載狀態D下的最小平衡壓力p12u 大。
通過保持該轉變期盡可能短，與沒有應用本發明且在單個轉變步驟中轉變情況下的能量使用相比，在具有在兩個轉變步驟中轉變的本發明的情況下，能量使用之間將僅存在小的差異。
附加旁路39也可以用於在WO15035478中應用描述的發明，以便當使用者網路中的操作壓力p15 下降到低於設定的最小操作壓力p15min 時，從無負載狀態轉變到負載狀態。
在這種情況下，控制器35必須設置有演算法，以便在從無負載狀態到負載狀態的轉變期間關閉排放閥19，並且保持入口閥6最初關閉，並且僅在一定延遲之後打開所述入口閥，並且在該延遲期間打開旁路39以便允許壓力槽12中的壓力p12 逐漸增加，並且僅當壓力槽12中的壓力p12 已經達到設定的最小閾值p12min 時打開入口閥6，該閾值足以避免由於不充分的流體噴射而引起的溫度峰值。
這意味著相同的裝置可以用於防止在從無負載狀態到負載狀態的轉變期間的溫度峰值，並且用於防止在從負載狀態到無負載狀態的轉變期間的壓力比pr 的峰值。這只需要控制調節。
圖8示出了根據本發明的螺桿式壓縮機1的替代實施例，其與圖1和3的實施例的不同之處在於，在這種情況下，附加旁路39將壓縮機元件2的入口5與壓力槽12連接，而不是與入口閥6的入口7連接。
在這種情況下，在從負載狀態到無負載狀態的轉變期間，該旁路39中的可控開閉器40允許從壓力槽12接收額外流量ΔQ。
在這種情況下，壓力比pr 的峰值prE 將低於圖7中的峰值，但是壓力槽12中的作為時間t的函數的針對壓力P12 的曲線朝向平衡壓力P12u’ 下降得不那麼快。
額外流量ΔQ也可以在沒有附加物理旁路39的情況下實現，而是如圖9所示通過在第一轉變步驟期間不完全關閉入口閥6來實現，以便在第一轉變期E’期間經由壓縮機元件2中的入口5抽吸額外流量ΔQ並且僅在第二轉變步驟的時間tE ’’ 時完全關閉所述入口閥6。
不言而喻，本發明不限於所示的入口閥6，而是還可以擴展到其它閥類型，例如蝶閥或類似的閥。
清楚的是，根據入口閥6和排放閥19的類型，不同的裝置38可以用於在從負載狀態到無負載狀態的轉變期間允許最初暫時的額外流量ΔQ。
由於本發明，防止了可能的振動峰值或調節了振動圖像，這可以允許壓縮機元件2由馬達經由剛性連接驅動，而無需中間的柔性聯接。
本發明決不限於如在示例中描述和在附圖中示出的根據本發明的流體噴射螺桿式壓縮機和其中使用的用於控制從負載狀態到無負載狀態的轉變的方法；反之，在不超出本發明的框架的情況下，可以以各種變型來實現本發明。
1:螺桿式壓縮機 2:壓縮機元件 3:外殼 4:螺旋轉子 5:入口 6:入口閥 7:閥入口 8:抽吸管線 9:入口過濾器 10:出口 11:壓力管線 12:壓力槽 13:流體分離器 14:冷卻器 15:使用者網路 16:止回閥 17:最小壓力閥 18:排出支路 19:排放閥 20:流體回路 21:流體 22:噴射器 23:噴射管線 24:流體過濾器 25:恆溫龍頭 26:分支管線 27:流體冷卻器 28:截止閥 29:外殼 30:提升閥 31:控制管線 32:控制閥 33,34:校準通道 35:控制器 36,37:壓力感測器 38:裝置 39:附加旁路 40:開閉器 C:負載狀態 D:無負載狀態 E,E’,E’’:轉變期 prE,prE ’’:峰值 prE ’:值 pr:壓力比 prmax:最大壓力比 p5,p10,p12,p22:壓力 p12max,p22max:初始化壓力 p12u,p12u’:平衡壓力 p15:操作壓力 p15max:最大操作壓力 p15min:最小操作壓力 Q:品質流量氣體 QD:剩餘流量 QE ’:流量 t:時間尺度 tD,tE,tE ’’:時間 ΔQ:額外流量
為了更好地說明本發明的特徵，在下文中，在這些描述不具有任何限制性特徵的情況下，參考附圖描述了根據本發明的壓縮機和用於控制這種壓縮機從負載狀態到無負載狀態的轉變的方法的較佳應用的一些示例，在附圖中： 圖1是根據本發明的壓縮機在其負載狀態下的示意圖； 圖2示出了圖1中由框F2標記的部分； 圖3和圖4是對應的圖，但示出了處於其無負載狀態的壓縮機； 圖5示出了與圖1和圖2的壓縮機的一些指令引數在從圖1的負載狀態向圖3和圖4的無負載狀態的轉變期間隨時間的發展有關的一系列曲線圖； 圖6示出了處於圖1的負載狀態和圖3的無負載狀態之間的中間狀態的根據本發明的壓縮機，更具體地，示出了在根據本發明的方法的第一轉變步驟之後的根據本發明的壓縮機； 圖7示出了圖5的指令引數的時間跨度(time span)，但是考慮了圖6的中間狀態，並且為了比較的目的而疊加在圖5的曲線圖上； 圖8和9示出了根據本發明的壓縮機的兩個其它替代實施例。
C:負載狀態
D:無負載狀態
E,E’,E”:轉變期
prE,prE”:峰值
prE’:值
pr:壓力比
prmax:最大壓力比
p5,p12:壓力
p12max:初始化壓力
p12u,p12u’:平衡壓力
p15:操作壓力
p15max:最大操作壓力
Q:品質流量氣體
QD:剩餘流量
QE’:流量
t:時間尺度
tD,tE,tE”:時間
△Q:額外流量

Claims (29)

  1. 一種用於朝向無負載狀態控制壓縮機的方法，其中所述壓縮機包括壓縮機元件(2)，所述壓縮機元件(2)配備有：入口(5)和具有閥入口(7)的可控入口閥(6)，其中，所述入口閥(6)構造成能夠至少部分地關閉所述壓縮機元件(2)的所述入口(5)；以及出口(10)，所述出口與壓力管線(11)連接，所述壓力管線與下游的使用者網路(15)連接，其中，所述壓縮機還包括連接到所述壓力管線(11)的可控排放閥(19)，其中在壓縮機的負載狀態下，排放閥(19)關閉，入口閥(6)完全打開，以及其中，對於從負載狀態朝向無負載狀態的轉變，該方法提供以下步驟：確定所述使用者網路(15)中的操作壓力(p15)；當該操作壓力(p15)達到設定的最大操作壓力(p15max)時，打開所述排放閥(19)並通過所述入口閥(6)部分關閉所述壓縮機元件(2)的所述入口(5)，使得在從所述壓縮機的所述負載狀態到所述無負載狀態的轉變期之後，在所述無負載狀態下，剩餘流量(QD)經由所述入口(5)朝向所述壓縮機元件(2)被抽吸並且被抽吸到所述壓縮機元件中，其特徵在於，在轉變期期間，入口(5)的部分關閉在相繼的不連續轉變步驟中執行。
  2. 如請求項1之方法，其中，在第一轉變步驟中，所述壓縮機元件(2)的所述入口(5)部分地關閉，使得相對於前述的剩餘流量(QD)，額外的氣體流量(△Q)經由所述入口(5)被允許通過，並且在任何隨後的轉變步驟中，所述入口(5)每次被進一步關閉，以便經由所述入口(5)朝向所述壓縮機元件(2)抽吸越來越少的流量並且將所述越來越少的流量抽吸到所述壓縮機元件中。
  3. 如請求項1或2之方法，其中，通過將所述入口閥(6)關閉到更大或更小的程度來控制經由所述入口(5)朝向所述壓縮機元件(2)抽吸並抽吸到所述壓縮機元件中的氣體流量。
  4. 如請求項3之方法，其中，所述入口閥(6)具有與前述剩餘流量(QD)相對應的結束位置，在所述相繼的不連續轉變步驟中的一個中，所述入口閥(6)被朝向第一位置控制，在所述第一位置中，所述入口閥(6)沒有被完全關閉到該結束位置中，以便朝向所述壓縮機元件(2)抽吸比所述剩餘流量(QD)大的氣體流量並且將所述氣體流量抽吸到所述壓縮機元件中，並且在隨後的轉變步驟中的至少一個中，所述入口閥(6)被進一步關閉到所述結束位置中。
  5. 如請求項1或2之方法，其中，通過將所述壓縮機元件(2)的所述入口(5)經由一個或多個附加的可密封旁路(39)與所述入口閥(6)的所述閥入口(7)連接或不連接來控制經由所述入口(5)朝向所述壓縮機元件(2)抽吸並且抽吸到所述壓縮機元件中的氣體流量。
  6. 如請求項5之方法，其中，在從所述負載狀態到所述無負載狀態的轉變之前，所述壓縮機元件(2)的所述入口(5) 經由所述一個或多個附加的可密封旁路(39)與所述入口閥(6)的所述閥入口(7)連接，並且這些附加的可密封旁路(39)中的至少一個在所述相繼的不連續轉變步驟中的至少一個期間至少部分地關閉。
  7. 如請求項1或2之方法，其中，所述剩餘流量(QD)與維持連接至所述壓力管線(11)的壓力槽(12)中的最小平衡壓力(p12u)所需的最小氣體流量對應。
  8. 如請求項7之方法，其中，通過經由一個或多個附加的可密封旁路(39)將所述壓縮機元件(2)的所述入口(5)與所述壓力槽(12)連接或不連接來控制經由所述入口(5)朝向所述壓縮機元件(2)抽吸並抽吸到所述壓縮機元件中的氣體流量。
  9. 如請求項8之方法，其中，在從所述負載狀態到所述無負載狀態的轉變之前，所述壓縮機元件(2)的所述入口(5)經由所述一個或多個附加的可密封旁路(39)與所述壓力槽(12)連接，並且這些附加的可密封旁路(39)中的至少一個在所述相繼的不連續轉變步驟中的至少一個期間至少部分地關閉。
  10. 如請求項7之方法，其中，所述方法還包括以下步驟以便確定針對隨後的轉變步驟的時間：確定所述壓力槽(12)中的壓力(p12)；針對每個轉變步驟，為隨後的轉變步驟預設初始化壓力(p12max)；當在所述轉變期期間所述壓力槽(12)中的壓力(p12)等於或小於對於該隨後的轉變步驟的預設初始化壓力(p12max)時，執行所述隨後的轉變步驟。
  11. 如請求項10之方法，其中，所述預設初始化壓力(p12max)被選擇成使得緊接在執行所述隨後的轉變步驟之後，所述壓縮機元件(2)上的實現的壓力比(pr)小於預設的最大壓力比(prmax)。
  12. 如請求項11之方法，其中，在第一轉變步驟中，所述壓縮機元件(2)的所述入口(5)部分地關閉成使得相對於前述的剩餘流量(QD)，額外的氣體流量(△Q)經由所述入口(5)被允許通過，並且在任何隨後的轉變步驟中，所述入口(5)每次進一步關閉，以便經由所述入口(5)朝向所述壓縮機元件(2)抽吸越來越少的流量並且將越來越少的流量抽吸到所述壓縮機元件中；並且其中，在所述第一轉變步驟中的所述額外的氣體流量(△Q)由所述壓縮機元件(2)的所述入口(5)中為了緊接在執行所述第一轉變步驟之後獲得小於所述預設的最大壓力比(prmax)的實現的壓力比(pr)而所需的壓力(p5)確定，並且所述額外的氣體流量是針對在所述出口(10)處的等於所述使用者網路(15)的所述設定的最大操作壓力(p15max)的壓力(p10)的。
  13. 如請求項12之方法，其中，所述額外的氣體流量(△Q)是根據所述使用者網路(15)中的所述設定的最大操作壓力(p15max)而預先理論地或實驗地確定的。
  14. 如請求項13之方法，其中，所述額外的氣體流量(△Q)是可變的。
  15. 如請求項13之方法，其中，所述額外的氣體流量(△Q)具有固定值。
  16. 如請求項1或2之方法，其中，所述方法還包括以下步驟以便確定針對隨後的轉變步驟的時間： 針對每個轉變步驟，預設到隨後的轉變步驟的時間間隔；在前述時間間隔結束之後執行所述隨後的轉變步驟。
  17. 如請求項1或2之方法，其中，在所述轉變期期間所述入口(5)的部分關閉僅在兩個相繼的不連續轉變步驟中執行。
  18. 一種壓縮機，所述壓縮機包括壓縮機元件(2)，所述壓縮機元件(2)配備有：入口(5)和具有閥入口(7)的可控入口閥(6)，其中，所述入口閥(6)構造成能夠除了一個或多個校準開口(33、34)之外關閉所述入口(5)；以及出口(10)，所述出口與壓力管線(11)連接，所述壓力管線連接到下游的使用者網路(15)，其中，所述壓縮機還包括連接到所述壓力管線(11)的可控排放閥(19)，其中，所述壓縮機還包括控制器(35)，所述控制器用於當所述使用者網路(15)中的操作壓力(p15)達到設定的最大操作壓力(p15max)時在從所述壓縮機的所謂負載狀態到所謂無負載狀態的轉變期間控制所述入口閥(6)和所述排放閥(19)，其中在所述負載狀態下，所述入口閥(6)完全打開，並且所述排放閥(19)關閉，以及在所述無負載狀態下，所述排放閥(19)打開並且所述壓縮機元件(2)的所述入口(5)被所述入口閥(6)部分地關閉，使得在從所述壓縮機的負載狀態到無負載狀態的轉變期之後，在所述無負載狀態下，剩餘流量(QD)經由所述入口(5)朝向所述壓縮機元件(2)被抽吸並且被抽吸到所述壓縮機元件中， 其特徵在於，所述壓縮機配備有用於在相繼的不連續轉變步驟中在轉變期期間使用所述控制器(35)來部分地關閉所述壓縮機元件(2)的所述入口(5)的裝置(38)。
  19. 如請求項18之壓縮機，其中，所述裝置(38)構造成在第一轉變步驟中部分地關閉所述壓縮機元件(2)的所述入口(5)，使得相對於前述的剩餘流量(QD)，額外流量(△Q)經由所述入口(5)被允許通過，並且在任何隨後的轉變步驟中，所述入口(5)每次被進一步關閉以便通過所述入口(5)朝向所述壓縮機元件(2)抽吸越來越少的流量並將所述越來越少的流量抽吸到所述壓縮機元件中。
  20. 如請求項18或19之壓縮機，其中，所述裝置(38)構造成使用所述控制器(35)以將所述入口閥(6)關閉到較大或較小的程度。
  21. 如請求項18或19之壓縮機，其中，上述裝置(38)包括一個或多個附加的可密封旁路(39)，所述一個或多個附加的可密封旁路構造成在所述壓縮機元件(2)的入口(5)和所述入口閥(6)的閥入口(7)之間形成連接，其中這些附加的可密封旁路(39)設置有可控密封件(40)。
  22. 如請求項18或19之壓縮機，其中，所述壓縮機還包括壓力槽(12)，所述壓力槽(12)連接到所述壓力管線(11)，其中，所述裝置(38)構造成使得在所述無負載狀態下，與在所述壓力槽(12)中維持最小平衡壓力(p12u)所需的最小氣體流量相對應的剩餘流量(QD)朝向所述壓縮機元件(2)被抽吸並且被抽吸到所述壓縮機元件中。
  23. 如請求項22之壓縮機，其中，上述裝置(38)包括一個或多個附加的可密封旁路(39)，所述一個或多個附加的可密封旁路構造成在所述壓縮機元件(2)的入口(5)與所述壓力槽(12)之間形成連接，其中這些附加的可密封旁路(39)設置有能夠由所述控制器(35)控制的密封件(40)。
  24. 如請求項23之壓縮機，其中，所述控制器(35)配備有演算法，以當所述壓力槽(12)中的壓力(p12)小於設定的最小閾值(p12min)時在所述壓縮機從無負載狀態到負載狀態的轉變期間，在一定延遲期期間初始地保持所述入口閥(6)關閉，並且僅在之後打開所述入口閥；並且在該延遲期期間打開所述附加的可密封旁路(39)中的至少一個，以便允許壓力槽(12)中的壓力逐漸增加，並且僅在壓力槽(12)中的壓力(p12)已經達到設定的最小閾值(p12min)時打開入口閥(6)。
  25. 如請求項22之壓縮機，其中，所述控制器(35)是電控制器或電子控制器，並且所述入口閥(6)和所述排放閥(19)由連接到所述壓力槽(12)的電動閥氣動地控制。
  26. 如請求項22之壓縮機，其中，設置壓力感測器(37)以測量所述壓力槽(12)中的壓力(p12)，並且所述控制器(35)使得在所述轉變期期間，當所述壓力槽(12)中的測量壓力等於或小於預設初始化壓力(p12max)時執行轉變步驟。
  27. 如請求項18或19之壓縮機，其中，所述控制器(35)配備有計時器，所述計時器在所述相繼的不連續轉變步驟之間具有設定的時間間隔，以便執行這些相繼的不連續轉變步驟。
  28. 如請求項18或19之壓縮機，其中，所述壓縮機具有固定的轉速。
  29. 如請求項18或19之壓縮機，其中，所述壓縮機配備有用於所述壓縮機元件(2)的驅動器，其中在所述壓縮機元件(2)與所述驅動器之間不設置彈性聯接。
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