注液式螺杆压缩机、用于控制这种螺杆式压缩机从空载状态过渡到加载状态的控制器、以及所用的方法

摘要

一种注液式螺杆压缩机，其具有进给阀(6)和排放阀(19)、具有喷射器(22)的液体回路(20)、和控制器(35)。所述控制器用于控制从空载状态过渡到加载状态，使得在空载状态下，进给阀(6)关闭，排放阀(19)打开，在加载状态下，进给阀(6)打开，排放阀(19)关闭。在上述过渡期间，当喷射压力(p22)低于最小阈值时，进给阀(6)保持关闭，以一定延迟(tB-tA)打开，该注液式螺杆压缩机设置有一种装置，所述装置在该延迟(tB-tA)期间逐渐增加喷射量，在喷射压力(p22)已经达到最小阈值时打开进给阀(6)。

说明书

技术领域

本发明涉及注液式螺杆压缩机，尤其涉及这种螺杆式压缩机的控 制器，该控制器用于在从空载状态(简言之“空载”，即，没有可被排 出的压缩气体)过渡到加载状态(简言之“加载”，即，螺杆式压缩机 必须供应压缩气体，如，压缩空气)的期间进行控制。

更具体而言，本发明涉及一种类型的注液式螺杆压缩机，其包括： 压缩机元件，该压缩机元件具有入口和能够关闭所述入口的可控制的 进给阀；出口和连接到所述出口上的压力管，该压力管连接到下游的 消费者网络和可控制的排放阀上，该排放阀用于将压缩气体排放到外 界；带有喷射器的液体回路，该喷射器用于将液体喷射到压缩元机件 中；液体分离器，该液体分离器被设置在压力管中以将液体从压缩气 体和压力容器中分离出来以收集分离出的液体；喷射管，其将压力容 器连接到喷射器上；控制器，其用于在从空载过渡到加载状态的期间， 在消费者网络中的压力下降至所需的预设最小网络压力时控制所述进 给阀和排放阀，从而在空载状态下，进给阀关闭，排放阀打开，在加 载状态下，进给阀打开，排放阀关闭。

背景技术

在空载状态下，压缩机元件没有停止，从而继续运行。由于在入 口关闭的情况下，除进给阀中的一些校准通道以外，仅数量有限的气 体被吸入，由于被吸入的气体在出口被立即排放到外界，因此压力不 增加。

这样，空载时仅要求最少能量保持压缩机元件运行。

当网络压力下降至低于由用户选择和调节的最小值时，开始从空 载状态过渡到加载状态。

对于上述类型的公知螺杆压缩机而言，在网络压力到达上述设定 值时，进给阀立即完全打开，同时排放阀完全关闭。

当进给阀突然完全打开时，被吸入的大量气体突然与在压力(此 时该压力为压力容器中的压力)作用下被注入压缩机元件中的液体混 合。

出于能量原因，该压力在空载时保持尽可能低，原因在于，压力 越高，为了在空载下保持压缩机运行所需的能量就越多。

由于进给阀打开时突然将能量提供到压缩气体中，并且，由于此 时较低的喷射压力而致喷射液体量较少，压缩机元件的出口中会突然 不适宜地出现温度峰值，这样会引起螺杆式压缩机出现故障。

解决此问题的可利用的解决方案本质上复杂，因此通常不实用， 也具有下述负面效果，即，从空载过渡到加载状态下，为了在消费者 网络中形成合适的压力而存在一定的反应时间，用户优选保持该反应 时间尽可能短。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决方案来克服上述问题和其他缺点。

因此，本发明涉及上述类型的注液式螺杆压缩机，因此控制器如 此设置：即，在喷射压力低于最小阈值的情况下，从空载过渡到加载 时，进给阀保持关闭，延迟一定时间后打开。设置有一种装置，该装 置在延迟打开进给阀的延迟期间逐渐增加压力容器中的压力，在喷射 压力已经到达最小阈值时仅打开进给阀。

因此，这确保了下述效果，即，如果喷射压力在从空载过渡到加 载时太低，该压力就首先被升高至最小压力，在高于该最小压力的情 况下可防止螺杆式压缩机出现上述故障风险。

当喷射压力直接相关于压力容器中的压力时，喷射压力和压力容 器中的压力可用作控制参数来确定进给阀在延迟之后完全打开，而不 存在出现温度峰值的风险。

对于某种的螺杆式压缩机而言，可根据实验(experimentally)确 定最小的喷射压力，在高于该最小喷射压力的情况下，螺杆式压缩机 的上述故障风险可完全消除；对于控制而言，在喷射压力达到该值时， 进给阀能简单地被完全打开，从而能实现简单控制。

为了保持完全打开进给阀这一操作的延迟尽可能短，有利的做法 是，在延迟期间尽可能快地增加压力容器中的压力，直到达到能打开 进给阀的最小值为止，从而保持该最小值尽可能低，使螺杆式压缩机 的操作条件从空载过渡到加载时例如依赖于周围环境温度，这样，出 现温度峰值的风险阈值取决于这些操作条件。

所述控制器还可配置有算法，该算法例如通过计算来确定压力容 器中的相关压力或最小喷射压力，所述计算基于螺杆式压缩机的公知 特性和操作条件或基于实验数据，该实验数据显示最小压力随操作条 件的变化。

因此，所述控制更复杂，但是用户不必为了在从空载过渡到加载 之后在网络中形成充足的压力而长时间地等候。

根据可能的变形形式，可由旁通管形成用于在从空载过渡到加载 期间让压力容器中的压力逐渐增加的装置，旁通管具有校准口，可让 流体绕过进给阀，以在进给阀关闭时吸入气体，由此，在旁通管中设 置可控制的截止阀，从而，该控制是如此实现的，即，截止阀在空载 状态下关闭，在从空载过渡到加载期间打开。

该变形形式带来的优点是：通过越过进给阀设置附加的旁通管， 可在本发明的网络中容易地调节已有的进给阀。

根据另一变形形式，实现该装置的方式是：使进给阀和排放阀相 互独立地被控制，控制器是如此设置的，即，在过渡期间，当网络中 的压力下降至最小值时，打开的排放阀立即关闭，同时进给阀仍然关 闭，直到压力容器中的压力已经充分增加时为止。

本发明还涉及电气控制器或电子控制器，其控制如上所述的从空 载到加载的过渡，以防止喷射压力在打开进给阀时低于最小压力，在 低于最小压力值的情况下，压缩机元件的出口中会出现温度峰值太高 的风险。

本发明还涉及用于控制上述类型的注液式螺杆压缩机的方法，在 从空载过渡到加载的期间，该方法包括以下步骤：

-确定消费者网络中的压力；

-在消费者网络中的压力下降至最小网络压力时，确定喷射压力或 压力容器中的压力；

-如果所述喷射压力或压力容器中的压力此时高于或等于一最小 值，那么进给阀立即打开；

-如果所述喷射压力或压力容器中的压力此时小于所述最小值，那 么，进给阀以一定延迟打开，致动装置以让压力容器中的压力在延迟 打开进给阀的该延迟期间逐渐增加；和

当所述喷射压力或压力容器中的压力已经达到上述最小值时，打 开进给阀。

附图说明

为了更佳地示出本发明的特性，下面将参照附图，通过实例的方 式非限制性地描述一些优选实施例，这些实施例涉及根据本发明的注 液式螺杆压缩机、用于控制从空载到加载的过渡的控制器、以及所用 的方法，附图如下：

图1示意性示出了根据本发明的注液式螺杆压缩机；

图2示出了图1中用方框F2示出的部分；

图3示出了曲线图，其表示图1中的螺杆式压缩机中的压力随时 间的变化；

图4和5示出了图1中的螺杆式压缩机，但所示的情况不同于操 作期间的情况；

图6示出了用于选择图1中的螺杆式压缩机的某些参数的确定表；

图7和8示出了图2中所示的部件的两种可能的变形实施例。

具体实施方式

图1中所示的装置是根据本发明的注液式螺杆压缩机1，其包括 公知的螺杆式压缩机元件2，压缩机元件具有壳体3，在该壳体中两个 啮合的螺旋转子4被电机或类似构件(图中未示出)驱动。

压缩机元件2配置有入口5，该入口能够被可控制的进给阀6关 闭，进给阀的入口7通过吸气管8连接到吸气过滤器9上，以从外界 吸入气体(在这种情况下，从外界吸入空气)。

压缩机元件2还配置有出口10和连接到该出口上的压力管11， 所述压力管连接到下游的消费者网络15上，用于通过带有液体分离器 13的压力容器12和通过冷却器14供应各种气动工具或类似工具(文 中未示出)。

单向阀16被设置在压缩机元件2的出口10上，最小压力阀17 附接到压力容器12的输出端上。

排出支管18被设置在压力容器12中，其在进给阀6的入口7的 位置上打开，且可通过排放阀19(其为可控制的电动阀的形式)被关 闭。

螺杆压缩机1配置有液体回路20，以将液体21(在此情况下为油) 从压力容器12喷射到压缩机元件中以润滑和/或冷却转子4和壳体3、 和/或在转子4之间和在转子4与壳体3之间形成密封。

液体回路20包括喷射器22或类似构件，其通过喷射管23与压力 容器12中的加压液体21相联，喷射管23中具有液体过滤器24。

可通过恒温阀25，引导从压力容器12流至喷射器22的液体21 经由支管26穿过液体喷射器27，以控制喷射管中的温度。

喷射器22上的受控的截止阀28阻止液体从压缩机元件2流回到 压力容器12中，在压缩机元件2已经停止时阻止液体从压力容器12 流入压缩机元件2中。

图2更详细示出了进给阀6，其包括壳体29，提升阀30附接在该 壳体29中，且可在压缩机元件2的入口5被关闭的状态(如图1所示) 和所述入口5最大程度地打开的状态(如图5所示)之间移动。

在这种情况下，进给阀6在控制压力的作用下以公知方式打开和 关闭，该控制压力例如通过控制管31从压力容器12的盖分出，可通 过控制阀32或类似构件以关闭进给阀6，或者，所述控制压力被关闭 以打开进给阀6。

在提升阀30本身和进给阀6的壳体29中，设置有校准通道(分 别表示为33和34)，其确保进给阀6的入口7和压缩机元件2的入口 5之间永久连接，以在进给阀6关闭时能以可控方式吸入空气。

此外，设置电气控制器或电子控制器35来将消费者网络15中的 压力p15控制在压力区间内，该压力区间由最小网络压力p15min和 最大网络压力p15max限定；最小网络压力p15min和最大网络压力 p15max由螺杆式压缩机1的使用者选择，被输入控制器35中，为此， 控制器35被连接到压力传感器36上以测量或确定消费者网络15中的 压力p15。

控制器35还被设置有软件或类似构件，以通过控制阀32和排放 阀19控制进给阀6，使得消费者网络15中的空气压力由于空气的排 出而下降至低于最小网络压力p15min时，螺杆式压缩机处于加载状 态，从而进给阀6打开，排放阀关闭，直到没有另外的压缩空气被排 出为止，因此，消费者网络15中的压力p15上升。

从压力p15达到最大网络压力p15max的时刻开始，控制器从加 载状态切换至空载状态，使得进给阀关闭，排放阀打开，如图1所示。

因此，除了通过校准通道33和34被吸入并被压缩的少量空气以 外，没有空气通过仍被驱动的压缩机元件2被吸入。

因此，具有恒定压力pl2u的压力容器12中存在平衡，恒定压力 pl2u的值取决于选定的校准通道，优选该校准通道使得该压力pl2u 在空载时尽可能低。

例如使用压力传感器37测量该压力pl2u，该压力传感器的信号 被反馈给控制器35。

所有这些显示在图3的图解中，该图解中显示消费者网络15中的 压力p15和压力容器12中的压力p12随时间变化。

时刻tA之前的期间是压力为恒压pl2u的空载状态。

时刻tA是消费者网络中的压力p15已经下降至使用者所期望的 最小压力p15min的时刻，因此，该时刻确定从空载转变为加载的过 渡，从而根据本发明的控制器确保进给阀6不像公知的螺杆式压缩机 通常那样立即打开，而相反仅在开始延迟一定时间之后的时刻tB打 开，即在压力容器12中的压力p12已经达到所要求的预设最小压力阈 值pl2min时打开；如果高于该阈值pl2min，在突然打开吸入阀6时 不会出现压缩机元件2的出口10中的温度不适宜地达到峰值的风险。

例如，对于一定的压缩机1，可根据实验确定压力pl2min。

为了在延迟tB-tA期间能让压力从pl2u上升至安全值pl2min，在 文中所述的实例中，排放阀19在时刻tA处关闭，如图4所示。

通过校准通道33和34被吸入的空气因此不被排出，确保了压力 容器12中的压力p12局部增加，从而，在理想的情形下，这种压力增 加与图3中的线性曲线一致，压力p12的增加率取决于所选定的校准 通道33和34。

在压力容器12中的压力p12达到设定的安全最小压力值pl2min 的时刻tB，进给阀6突然完全打开，同时排放阀19保持关闭，如图5 所示。

在压力p12如图3所示迅速增加的那一刻，消费者网络15中的压 力p15迅速增加，这也在图3中示出。

在消费者网络15中尽可能快地形成所需压力，从而使得延迟 tB-tA尽可能短；换句话说，压差pl2min-pl2u保持尽可能小，或者从 而，对于指定的pl2u，所需的最小压力值pl2min尽可能低以可靠地 操作；这对于用户而言无疑是重要的。

例如，该压力值pl2min可被设定成高于所要求的喷射压力 p22min(其为100Kpa,1巴)。但是，具体而言，通过在控制器35中 设定该值p12min，例如，在该值所处环境中将其设定得更低，从而消 费者网络的反应时间会更快。

例如，可根据可变的操作条件(如，周围温度、液体温度或类似 参数)通过实验确定p12min的理想值，根据控制器35的复杂程度将 这样获得的数据输入控制器中。

不言而喻的是，如果压力容器12中的p12在时刻tA已经大于 p12min，那么此时不会出现导致螺杆压缩机1不适宜地出现故障的温 度峰值，此时不要求延迟(或，换句话说，时刻tB和tA重合)；换句 话说，在时刻tA，进给阀6的打开操作和排放阀19的关闭操作同时 执行。压力容器12中的压力p12如曲线p12'的虚线所示那样形成。

可选择地，时刻tB不是取决于压力测量结果，而是可根据实验计 算或确定延迟tB-tA，然后将其输入控制器35中。

例如，对于简化的控制模式而言，也能将有限个关于压力p12min 或延迟tB-tA的离散值输入控制器中，这些离散值例如取决于一些操 作参数，如，压缩机元件2已经运行的时间，压缩机元件已经停止的 时间，周围温度、以及，影响温度、液体粘度和出口10中出现温度峰 值风险的类似参数。

很显然，例如，与螺杆压缩机1使用在寒冷环境下且在长时间停 止后仅被短暂使用的情况相比，如果螺杆压缩机使用在温暖环境(如， 高于30℃的温度下)中，那么延迟tB-tA将更小，从而螺杆压缩机1 运行的时间很长，足以充分变热，不需为了充分冷却而要停止很长时 间。

这样，例如，能将一确定表输入控制器中以根据下列情况确定延 迟tB-tA，确定表的实例显示在图6中:

-周围温度Ta是高于还是低于例如30℃；

-压缩机元件2的运行时间tRun是大于还是小于时段X；

-压缩机元件的停止时间tStop是大于还是小于根据周围温度确定 的时段Y或Z。

很显然，当压力容器12中的压力p12和喷射压力p22相互密切 关联时，无疑可通过测量喷射压力p22，将该测量结果传输给控制器 并输入所要求的最小喷射压力，来实现相同的控制。

也很显然，在图1的实例中，现有传统的注液式螺杆压缩机可用 作下列操作的基础：从空载过渡到加载时，控制器35仅必须适于以一 定延迟tB-tA打开进给阀6。

图7示出了根据本发明的进给阀6的变形形式，在这种情况下， 相对于图2的实施例而言，附加的旁通管38设置有校准口以绕过进给 阀6的提升阀30，从而在进给阀6关闭时吸入空气，这样，可控制的 截止阀39被设置在该旁通管中，在这种情况下，截止阀39是电动阀 的形式，被连接到控制器35上。

在这种情况下，调节控制器35使得截止阀39在空载状态下关闭， 在时刻tA打开，从而在更迅速出现的延迟tB-tA期间，压力容器中的 压力P12逐渐增加，这样，将更快速达到压力p12min，换句话说， 延迟tB-tA与图2的情况相比将缩短。

理论上，还可通过在延迟tB-tA期间不保持进给阀6完全关闭， 但稍微打开，来实现附加的旁通管38。

图8示出了进给阀6的另一变形实施例，在这种情况下，排放阀 19通过排出支管18通向进给阀6的控制压力腔40，从排出支管18 排出的气流通过通道41通向进给阀6的入口7，通道41的形式为排 出支管18的延伸部分。

在这种情况下，排出的空气的压力然后形成用于打开进给阀6的 控制信号，从而，同时但以相反方式控制进给阀6和排放阀19，即， 排放阀19打开时，进给阀6实际上同时关闭，反之亦然。因此进给阀 6和排放阀19在图1的情况下可依赖于彼此而被控制。

在图8的情况下，进给阀6还装配有附加的旁通管38，该附加的 旁通管具有截止阀39，这与图7的情况一样。

在这种情况下，从空载过渡到加载时，控制器35适于不仅控制进 给阀6，还在一定延迟tB-tA之后同时控制排放阀19。如果必要的话， 在该延迟tB-tA期间，旁通管38的截止阀39打开以使压力P12逐渐 增加至值p12min，以可靠地操作。

在所述延迟tB-tA期间，旁通管38打开，进给阀6关闭，排放阀 19打开，使得在时刻tA之后的数秒过渡期间，吸入流多于排出流， 从而压力p12增加。

根据前面所述，显然可看出，根据进给阀6和排放阀19的类型， 在吸入阀6关闭的情况下的短暂延迟tB-tA期间，可布置不同的装置 以将压力容器12中的压力p12逐渐增加至安全值p12min，以可安全 打开进给阀6，而不会出现涉及出口10中的温度峰值太高的任何问题。

不言而喻，本发明不局限于所示的进给阀6，还可扩展至其他类 型的阀，如，蝶阀或类似阀。

本发明并不局限于作为示例描述和在图中示出的实施例，而在不 脱离本发明的范围的情况下，可以以各种变形方式实现根据本发明的 注液式螺杆压缩机和用于控制从空载到加载的过渡的控制器、以及其 使用的方法。