<Desc/Clms Page number 1>
Verbeterde watergeïnjecteerde schroefcompressor.
De huidige uitvinding heeft betrekking op een verbeterde watergeïnjecteerde schroefcompressor.
Meer speciaal heeft de uitvinding betrekking op een watergeinjecteerde schroefcompressor die in hoofdzaak bestaat uit een .compressorelement met een behuizing waarin twee samenwerkende schroefvormige rotoren zijn aangebracht; een inlaatleiding waarin een inlaatklep is voorzien ; uitlaatleiding waarin een drukvat is opgenomen dat tevens dienst doet als waterafscheider; een smeerleiding die aansluit op het voornoemde drukvat en die uitmondt in de rotorkamer van het compressorelement en ter plaatse van de lagers van de voornoemde rotoren.
Wanneer de compressor in werking is, zal het drukvat onder druk komen te staan en zal het water dat zich onderaan in het drukvat bevindt onder invloed van deze druk terug naar het compressorelement gestuurd worden voor het smeren van de rotoren en van de lagers. Het geïnjecteerde water wordt samen met de samengeperste lucht via de uitlaatleiding terug naar het drukvat geperst, waarbij in dit drukvat het geïnjecteerde water van de lucht wordt afgescheiden.
Zulke compressoren zijn in de praktijk zeer efficiënt vanwege de intense koeling van het water dat tevens als koelmedium gebruikt wordt.
<Desc/Clms Page number 2>
Uit doorgedreven experimenteel onderzoek is nochtans gebleken dat in bepaalde omstandigheden, bijvoorbeeld bij het starten en bij het langdurig onbelast draaien van de compressor, de druk in het drukvat onvoldoende is om een efficiënte smering van de voornoemde lagers te waarborgen, en dat in deze omstandigheden lichte schade kan optreden aan de lagers waardoor de levensduur sterk bekort wordt.
Mede hierdoor dienen de lagers bij de bekende watergeïnjecteerde schroefcompressoren met een bepaalde frequentie periodiek vervangen te worden, met als nadeel dat telkens de betreffende schroefcompressor dient stilgelegd te worden en dat deze vervanging uiteraard een invloed heeft op de exploitatiekosten van de schroefcompressor.
De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een verbeterde watergeïnjecteerde schroefcompressor met een verbeterde watersmering van de lagers, met als resultaat dat deze lagers veel minder frequent dienen vervangen te worden, waardoor de exploitatiekosten van zulke verbeterde watergeïnjecteerde schroefcompressor lager zijn dan die van de bekende schroefcompressoren met een vergelijkbaar vermogen.
Hiertoe betreft de uitvinding een verbeterde watergeïnjecteerde schroefcompressor die in hoofdzaak bestaat uit een compressorelement met een behuizing waarin twee samenwerkende schroefvormige rotoren zijn aangebracht die aangedreven worden door middel van een motor met
<Desc/Clms Page number 3>
constante of variabele aandrijving ; inlaatleiding waarin een inlaatklep is voorzien ; eenuitlaatleiding waarin een drukvat is opgenomen dat tevens dienst doet als waterafscheider; een smeerleiding die aansluit op het voornoemde drukvat en die uitmondt in de rotorkamer van het compressorelement en ter plaatse van de lagers van de voornoemde rotoren, waarbij in de voornoemde smeerleiding een terugslagklep is opgenomen die overbrugd wordt door een aftakking waarin een waterpomp met een aandrijfmotor is opgenomen.
Een voordeel van de verbeterde watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens de uitvinding is dat op ogenblikken waarop de druk in het drukvat niet voldoende is voor een afdoende smering van de lagers, de voornoemde waterpomp ingeschakeld kan worden, zodat water uit het drukvat met voldoende druk en debiet naar de lagers kan worden gepompt, waardoor ten allen tijde voorzien wordt in een efficiënte smering en waardoor de levensduur van de lagers opmerkelijk verlengd wordt en de schroefcompressor bijgevolg veel minder frequent dient stilgelegd te worden voor onderhoud en herstellingen.
Bij voorkeur zal de waterpomp minstens in werking gesteld worden bij het starten van de compressor en wanneer de druk in het drukvat onder een bepaalde minimum grens is gelegen, bijvoorbeeld bij het langdurig onbelast draaien.
Tevens zal bij voorkeur de waterpomp worden uitgeschakeld van zodra de druk in het drukvat voldoende is om een efficiënte smering van de lagers te waarborgen, zodat er
<Desc/Clms Page number 4>
niet onnodig energie wordt verspild voor het aandrijven van de pomp.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van een verbeterde watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens de uitvinding, met verwijzing naar de enige bijgaande figuur 1, die schematisch een verbeterde watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens de uitvinding weergeeft.
In figuur 1 is een verbeterde watergeïnjecteerde schroefcompressor 1 weergegeven die in hoofdzaak bestaat uit een compressorelement 2 met een behuizing 3 waarin twee samenwerkende schroefvormige rotoren 4 zijn aangebracht waarvan de as 5 gelagerd is in watergesmeerde hydrodynamische en hydrostatische lagers 6 en die aangedreven worden door middel van een motor 7.
Het compressorelement 2 is voorzien van een inlaatleiding 8 waarin een inlaatklep 9 is aangebracht en die aan zijn ingang is aangesloten op een inlaatfilter 10.
Op de uitlaat van het compressorelement 2 is een uitlaatleiding 11 aangesloten die respectievelijk bestaat uit de gedeelten 11A, 11B en 11C, waarbij tussen de gedeelten 11A en 11B een drukvat 12 is voorzien dat aan zijn uitgang is uitgerust met een veiligheidsklep 13 waarop het gedeelte 11B van de uitlaatleiding 11 aansluit en waarbij, tussen het gedeelte 11B en het gedeelte 11C, een
<Desc/Clms Page number 5>
luchtkoeler 14 is aangebracht die voorzien is van een ventilatieschroef 15.
In plaats van deze luchtkoeler 15 kan ook een watergekoelde koeler worden aangesloten, die dan met behulp van een secundair koelwatersysteem gekoeld kan worden.
Op het leidinggedeelte 11C kunnen persluchtverbruikers worden aangesloten die niet in de figuren zijn weergegeven.
Het drukvat 12 -is voorzien van een centrale geleiding 16 die de perslucht tangentieel doorheen het drukvat 12 laat stromen.
Onderaan het drukvat 12 is een smeerleiding 17 aangesloten die bestaat uit de gedeelten 17A, 17B en 17C, waarbij, tussen de gedeelten 17A en 17B, een terugslagklep 18 is voorzien en waarbij, tussen het gedeelte 17B en het gedeelte 17C, een waterkoeler 19 is opgenomen die gekoeld wordt door de voornoemde ventilatieschroef 15 van de luchtkoeler 14 of door een secundair koelwatercircuit in het geval van een watergekoelde koeler.
De smeerleiding 17 mondt uit, enerzijds, in de rotorkamer 20, die begrensd wordt door de behuizing 3 van het compressorelement 2, en, anderzijds, via de aftakkingen 21 en 22, ter plaatse van de voornoemde lagers 6 van het compressorelement 2.
<Desc/Clms Page number 6>
In de praktijk mondt de smeerleiding 17 uit in een centrale verdeelkamer van waaruit het water via inwendige kanalen verdeeld wordt naar de rotorkamer 20 en naar de lagers 6.
Het drukvat 12 is via een doorgang in het deksel door middel van een stuurleiding 23, bestaande uit een gedeelte 23A, een gedeelte 23B en een intern kanaal 23C, verbonden met een kamer 24 in de behuizing 3, welke kamer 24 een geleiding vormt voor een uiteinde van de inlaatklep 9, welk uiteinde is uitgevoerd als een zuiger 25.
Tussen de gedeelten 23A en 23B van de stuurleiding 23 is een solenoïde klep 26 met twee standen voorzien, die in één stand een verbinding vormt tussen de leidingen 23A en 23B, en die in de 'andere stand de leiding 23A afsluit en tegelijkertijd de leiding 23B in verbinding stelt met de buitenlucht via een opening 27.
Het voornoemde intern kanaal 23C staat in verbinding met een kamer 28 in de behuizing 3 van het compressorelement 2, waarbij deze kamer 28 verder verbonden is met de voornoemde rotorkamer 20 via een kanaal 29 dat uitmondt naast de inlaat van het compressorelement 2 en waarbij in deze kamer 28 een ontlastklep 30 is voorzien die door middel van een veer 31 het voornoemde kanaal 29 afsluit.
Het kanaal 29 is door middel van een bypassleiding 32 verbonden met de.voornoemde inlaatleiding 8.
De uitvinding voorziet in een waterpomp 33 met een pompaandrijving 34, welke waterpomp 33 is aangebracht in
<Desc/Clms Page number 7>
een aftakking 17D die de voornoemde terugslagklep 18 in de uitlaatleiding 17A overbrugt.
Een stuurelement 35 is voorzien voor het sturen van de motor 7 van het compressorelement en van de pompaandrijving 34 en is hiertoe met de motor 7 en met de pompaandrijving 34 verbonden door middel van elektrische geleiders 36.
Dit stuurelement 35 kan bijvoorbeeld bestaan uit een microprocessor of dergelijke en een geheugen waarin een bijhorende software is opgeslagen die de algehele regeling van de compressor voorziet.
Het stuurelement 35 is in het weergegeven voorbeeld ook verbonden met twee druksensoren, respectievelijk een druksensor 37 die de druk in het drukvat 12 meet en die bijvoorbeeld is aangebracht in de stuurleiding 23A en een druksensor 38 die de injectiedruk van het water meet en die bijvoorbeeld is aangebracht aan de uitgang van de smeerleiding 17C.
De werking van de verbeterde watergeïnjecteerde schroefcompressor 1 volgens de uitvinding is zeer eenvoudig en als volgt.
In figuur 1 is de schroefcompressor 1 weergegeven in een belaste toestand, waarbij het compressorelement 2 door middel van de motor 7, met vaste of variabele aandrijving, wordt aangedreven en waarbij de solenoïdeklep 26 is geactiveerd, zodat, zoals in detail is beschreven in het Belgisch octrooi nr. 1. 012.655 op naam van de huidige
<Desc/Clms Page number 8>
octrooiaanvrager, stuurdruk vanuit het drukvat 12, via de stuurleiding 23A, de solenoïdeklep 26 en het intern kanaal 23C naar de kamers 24 en 28 wordt gestuurd, waardoor de inlaatklep 9 wordt opengeduwd en de ontlastklep 30 wordt gesloten en hierdoor in het drukvat 12 een druk wordt opgebouwd.
De druk in het drukvat 12 stuwt het water dat zich onderaan in het drukvat 12 bevindt doorheen de smeerleiding 17, over de terugslagklep 18 en doorheen de waterkoeler 19 ; het compressorelement 2, waar het water onder druk in de rotorkamer 20 geïnjecteerd wordt voor de smering van de rotoren 4 en via de aftakkingen 21 en 22 in de lagers 6 voor de hydrodynamische smering van deze lagers.
Indien de druk in het drukvat 12, die gemeten wordt door middel van de druksensor 37, voldoende is om een afdoende smering van het compressorelement 2 en van de lagers 6 te bekomen, zal de waterpomp 33 worden uitgeschakeld door het stuurelement 35.
Indien echter de druk gemeten door de druksensor 37 beneden een bepaalde ingestelde minimum waarde zakt, zal het stuurelement 35 de waterpomp 33 inschakelen om te vermijden dat het compressorelement 2 en de lagers 6 onvoldoende gesmeerd zouden worden wegens een te lage druk in het drukvat 12, zodat, in dit geval, de waterpomp 33 de stuwende kracht levert voor het smeren van het compressorelement 2 en van de lagers 6.
<Desc/Clms Page number 9>
Deze situatie kan zich bijvoorbeeld voordoen bij een langdurig onbelaste werking van de schroefcompressor 1 en bij het starten en stoppen van de compressor.
Wanneer de druk in het drukvat 12 vervolgens opnieuw stijgt, bijvoorbeeld wanneer de schroefcompressor 1 opnieuw van onbelaste naar belaste werking overschakelt, zal het stuurelement 35, wanneer de druk in het drukvat 12 een bepaalde maximum waarde bereikt die voldoende is om een doeltreffende smering van het compressorelement 2 en van de lagers 6 te bekomen, de waterpomp 33 terug uitschakelen zodat geen onnodige energie wordt verspild voor het aandrijven van de waterpomp 33.
Ook de injectiedruk die gemeten wordt door middel van de druksensor 38 kan worden gebruikt als ingaand signaal van het stuurelement 35 om het in-en uitschakelen van de waterpomp 33 op een analoge manier te sturen in functie van het bereiken van een bepaalde ingestelde maximum en minimum waarde.
In het weergegeven voorbeeld wordt voor de sturing, zowel rekening gehouden met het signaal van de druksensor 37, als met het signaal van de druksensor 38.
Bij het opstarten van de schroefcompressor 1 na een periode van stilstand, zal er in het drukvat 12 nagenoeg geen druk aanwezig zijn.
<Desc/Clms Page number 10>
In dit geval zal de waterpomp 33 onmiddellijk gestart worden alvorens de motor 7 van het compressorelement 2 bekrachtigd wordt.
Voor de motor 7 kan bijvoorbeeld een klassieke motor met constant toerental worden toegepast, alsook een motor met variabele snelheid, waarvan het toerental bijvoorbeeld frequentiegestuurd is en die dan gestart kan worden na een vast ingestelde tijd, of wanneer er door één van de sensoren een signaal wordt doorgegeven, zodra een bepaalde druk bereikt is.
In het geval van een motor 7 met constant toerental, zal, wanneer de injectiedruk binnen een bepaalde tijdspanne van enkele seconden een bepaalde minimum grenswaarde bereikt van bijvoorbeeld een halve bar, de motor 7 in sterschakeling worden opgestart. Wanneer echter binnen deze tijdspanne de voornoemde minimumgrens niet wordt bereikt, zal de motor 7 niet opstarten, dit om te beletten dat het compressorelement 2 zonder waterdruk of debiet zou kunnen worden aangedreven.
Vervolgens wordt overgeschakeld van een sterschakeling naar een driehoekschakeling en wordt gelijktijdig de solenoïdeklep 26 bekrachtigd, zodat de inlaatklep 9 wordt geopend en de ontlastklep 30 wordt gesloten, zodat op bekende wijze het compressorelement 2 volledig belast functioneert. Wanneer de druk een ingestelde waarde bereikt van bijvoorbeeld 5 bar, zal de waterpomp 33 uitgeschakeld worden voor redenen van energiebesparing.
<Desc/Clms Page number 11>
Wanneer de werkdruk in het drukvat 12 een ingestelde bovengrens bereikt, zal de solenoïdeklep 26 gedesactiveerd worden, waardoor, op bekende wijze, de stuurleiding 23A wordt afgeloten en de kamers 24 en 28 via de stuurleidingen 23B en 23C en de opening 27 in de solenoïdeklep 26 in verbinding wordt gesteld met de omgeving, waardoor de inlaatklep 9 gesloten wordt en de ontlastklep 30 geopend wordt zodat het compressorelement 2 onbelast aangedreven wordt.
Desgevallend kan het stuurelement 35 zodanig geprogrammeerd worden dat de motor 7 in deze omstandigheden wordt stilgelegd om energie te sparen en terug opstart wanneer de druk in het drukvat 12 tot een minimum waarde is gezakt.
Het debiet en de opvoerhoogte van de waterpomp 33 worden bij voorkeur zodanig gekozen dat, rekening houdend met de kenmerken van de watergeïnjecteerde schroefcompressor 1 en van zijn samenstellende componenten, zoals bijvoorbeeld de draaisnelheid van de motor 7, de diameters van de leidingen, en dergelijke, het debiet van de waterpomp 33 tijdens het opstarten steeds iets kleiner is dan het debiet van het water dat door het compressorelement 2 wordt weggeperst, dit om te vermijden dat schade zou optreden ten gevolge van ophoping van water in het compressorelement 2 en in de lagers 6 en dat er steeds een gecontroleerde druk en debiet is in het compressorelement 2 en in de lagers 6.
Tijdens het opstarten van het compressorelement 2, worden de motor 7 en de pompaandrijving 34 gedurende een ingestelde periode door het stuurelement 35 bekrachtigd,
<Desc/Clms Page number 12>
waarbij deze tijd voldoende lang is gekozen opdat, rekening houdend met het voornoemde verschil in waterdebiet, al het water dat zich mogelijk in het compressorelement 2 bevindt, zou geëvacueerd zijn alvorens de motor 7 op een hogere werksnelheid te lanceren, dit om te voorkomen dat schade zou optreden ten gevolge van een zogenaamde waterslag veroorzaakt door de enorme hydraulische krachten die zouden optreden als gevolg van het samenpersen van een onsamendrukbaar medium zoals water.
In het geval van een motor 7 met variabele snelheid zal eveneens de waterpomp 33 als eerste worden gestart en zal na een korte periode van enkele seconden, wanneer een bepaalde druk is opgebouwd, de motor 7 worden gestart en aan een gereduceerde snelheid, lager dan de normale regimesnelheid, aangedreven worden gedurende een korte tijdspanne van enkele seconden alvorens over te schakelen naar een belaste toestand door de solenoïdeklep 26 te bekrachtigen en alvorens naar een hoger regimesnelheid over te schakelen.
Door de motor 7 eerst gedurende een korte periode aan te drijven aan een gereduceerd toerental, kan men er zeker van zijn dat al het water uit het compressorelement 2 verwijderd is alvorens te draaien aan een hogere regimesnelheid waarbij onherroepelijke schade aan het compressorelement 2 zou optreden indien niet al het water geëvacueerd zou zijn.
Na het opstarten, zal de druk in het drukvat 12 stijgen en zal, wanneer deze druk of de injectiedruk, een bepaalde
<Desc/Clms Page number 13>
ingestelde waarde bereikt, de waterpomp 33 worden uitgeschakeld.
De gereduceerde draaisnelheid en de tijdspanne van deze gereduceerde draaisnelheid zijn zo gekozen, dat, opnieuw rekening houdend met de kenmerken van de schroefcompressor 1 en van zijn samenstellende delen, het debiet geleverd door de waterpomp 33 steeds iets kleiner is dan het debiet van het water dat door het compressorelement 2 wordt weggeperst, zodat een waterslag in het compressorelement voorkomen wordt, en er toch nog net voldoende smering en druk van de lagers gewaarborgd is.
De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch een verbeterde watergeïnjecteerde schroefcompressor volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.
<Desc / Clms Page number 1>
Improved water-injected screw compressor.
The present invention relates to an improved water-injected screw compressor.
More specifically, the invention relates to a water-injected screw compressor which essentially consists of a compressor element with a housing in which two co-operating helical rotors are arranged; an inlet line in which an inlet valve is provided; outlet conduit incorporating a pressure vessel that also serves as a water separator; a lubrication line which connects to the aforementioned pressure vessel and which flows into the rotor chamber of the compressor element and at the bearings of the aforementioned rotors.
When the compressor is running, the pressure vessel will come under pressure and the water that is at the bottom of the pressure vessel will be sent back to the compressor element under the influence of this pressure for lubricating the rotors and the bearings. The injected water is pressed back together with the compressed air back to the pressure vessel via the outlet line, the injected water being separated from the air in this pressure vessel.
Such compressors are very efficient in practice because of the intense cooling of the water that is also used as cooling medium.
<Desc / Clms Page number 2>
However, extensive experimental research has shown that in certain circumstances, for example during the start-up and long-term unloaded operation of the compressor, the pressure in the pressure vessel is insufficient to ensure efficient lubrication of the aforementioned bearings, and that in these circumstances damage can occur to the bearings, which greatly shortens the service life.
Partly because of this, the bearings of the known water-injected screw compressors must be periodically replaced with a certain frequency, with the disadvantage that the screw compressor in question must be stopped in each case and that this replacement of course has an influence on the operating costs of the screw compressor.
The present invention has for its object to provide a solution to the aforementioned and other disadvantages in that it provides an improved water-injected screw compressor with an improved water lubrication of the bearings, with the result that these bearings have to be replaced much less frequently, so that the operating costs of such improved water-injected screw compressors are lower than those of the known screw compressors with comparable power.
To this end the invention relates to an improved water-injected screw compressor which essentially consists of a compressor element with a housing in which two co-acting helical rotors are arranged which are driven by means of a motor with
<Desc / Clms Page number 3>
constant or variable drive; inlet line in which an inlet valve is provided; an outlet line in which a pressure vessel is included that also serves as a water separator; a lubrication line which connects to the aforementioned pressure vessel and which opens into the rotor chamber of the compressor element and at the bearings of the aforementioned rotors, wherein in the aforementioned lubrication line a non-return valve is included which is bridged by a branch in which a water pump with a drive motor is mounted included.
An advantage of the improved water-injected screw compressor according to the invention is that at moments when the pressure in the pressure vessel is not sufficient for adequate lubrication of the bearings, the aforementioned water pump can be switched on, so that water from the pressure vessel with sufficient pressure and flow to the bearings can be pumped, providing efficient lubrication at all times and significantly reducing the service life of the bearings and consequently the screw compressor must be shut down much less frequently for maintenance and repairs.
The water pump will preferably be operated at least when the compressor is started and when the pressure in the pressure vessel is below a certain minimum limit, for example during long-term unloaded rotation.
The water pump will also preferably be switched off as soon as the pressure in the pressure vessel is sufficient to ensure efficient lubrication of the bearings, so that
<Desc / Clms Page number 4>
no unnecessary energy is wasted for driving the pump.
With the insight to better demonstrate the characteristics of the invention, a preferred embodiment of an improved water-injected screw compressor according to the invention is described below as an example without any limiting character, with reference to the only accompanying figure 1, which schematically shows an improved water-injected screw compressor according to the invention.
Figure 1 shows an improved water-injected screw compressor 1 consisting essentially of a compressor element 2 with a housing 3 in which two cooperating helical rotors 4 are arranged, the shaft 5 of which is mounted in water-lubricated hydrodynamic and hydrostatic bearings 6 and which are driven by means of a motor 7.
The compressor element 2 is provided with an inlet line 8 in which an inlet valve 9 is arranged and which is connected at its inlet to an inlet filter 10.
Connected to the outlet of the compressor element 2 is an outlet line 11 consisting of the sections 11A, 11B and 11C, wherein between the sections 11A and 11B a pressure vessel 12 is provided which is equipped at its outlet with a safety valve 13 on which the section 11B of the outlet line 11 and wherein, between the part 11B and the part 11C, a
<Desc / Clms Page number 5>
air cooler 14 is provided which is provided with a ventilation screw 15.
Instead of this air cooler 15, a water-cooled cooler can also be connected, which can then be cooled with the aid of a secondary cooling water system.
Compressed air consumers can be connected to the pipe section 11C which are not shown in the figures.
The pressure vessel 12 is provided with a central guide 16 which causes the compressed air to flow tangentially through the pressure vessel 12.
Below the pressure vessel 12 is connected a lubrication line 17 consisting of sections 17A, 17B and 17C, wherein, between sections 17A and 17B, a non-return valve 18 is provided and wherein, between section 17B and section 17C, there is a water cooler 19 which is cooled by the aforementioned ventilation screw 15 of the air cooler 14 or by a secondary cooling water circuit in the case of a water-cooled cooler.
The lubrication line 17 opens, on the one hand, into the rotor chamber 20, which is bounded by the housing 3 of the compressor element 2, and, on the other hand, via the branches 21 and 22, at the location of the aforementioned bearings 6 of the compressor element 2.
<Desc / Clms Page number 6>
In practice, the lubrication line 17 flows into a central distribution chamber from which the water is distributed via internal channels to the rotor chamber 20 and to the bearings 6.
The pressure vessel 12 is connected via a passage in the cover by means of a control line 23 consisting of a part 23A, a part 23B and an internal channel 23C, to a chamber 24 in the housing 3, which chamber 24 forms a guide for a end of the inlet valve 9, which end is designed as a piston 25.
Between the sections 23A and 23B of the control line 23 a solenoid valve 26 with two positions is provided, which in one position forms a connection between the lines 23A and 23B, and which in the other position closes the line 23A and at the same time the line 23B communicates with the outside air through an opening 27.
The aforementioned internal channel 23C is connected to a chamber 28 in the housing 3 of the compressor element 2, this chamber 28 being further connected to the aforementioned rotor chamber 20 via a channel 29 which opens next to the inlet of the compressor element 2 and in which chamber 28, a relief valve 30 is provided which closes off the aforementioned channel 29 by means of a spring 31.
The channel 29 is connected by means of a bypass line 32 to the aforementioned inlet line 8.
The invention provides a water pump 33 with a pump drive 34, which water pump 33 is arranged in
<Desc / Clms Page number 7>
a branch 17D which bridges the aforementioned non-return valve 18 in the outlet line 17A.
A control element 35 is provided for controlling the motor 7 of the compressor element and of the pump drive 34 and for this purpose is connected to the motor 7 and to the pump drive 34 by means of electrical conductors 36.
This control element 35 may, for example, consist of a microprocessor or the like and a memory in which an associated software is stored which provides the overall control of the compressor.
In the example shown, the control element 35 is also connected to two pressure sensors, respectively a pressure sensor 37 which measures the pressure in the pressure vessel 12 and which is arranged for example in the control line 23A and a pressure sensor 38 which measures the injection pressure of the water and which is, for example, arranged at the output of the lubrication line 17C.
The operation of the improved water-injected screw compressor 1 according to the invention is very simple and as follows.
Figure 1 shows the screw compressor 1 in a loaded state, in which the compressor element 2 is driven by means of the motor 7, with fixed or variable drive, and in which the solenoid valve 26 is activated, so that, as described in detail in Belgian U.S. Patent No. 1,012,655 to the current
<Desc / Clms Page number 8>
patent applicant, control pressure from the pressure vessel 12, via the control line 23A, the solenoid valve 26 and the internal channel 23C is sent to the chambers 24 and 28, whereby the inlet valve 9 is pushed open and the relief valve 30 is closed and thereby a pressure in the pressure vessel 12 being built up.
The pressure in the pressure vessel 12 pushes the water located at the bottom of the pressure vessel 12 through the lubrication line 17, over the non-return valve 18 and through the water cooler 19; the compressor element 2, where the water is injected under pressure into the rotor chamber 20 for the lubrication of the rotors 4 and via the branches 21 and 22 in the bearings 6 for the hydrodynamic lubrication of these bearings.
If the pressure in the pressure vessel 12, which is measured by means of the pressure sensor 37, is sufficient to obtain adequate lubrication of the compressor element 2 and of the bearings 6, the water pump 33 will be switched off by the control element 35.
However, if the pressure measured by the pressure sensor 37 drops below a certain set minimum value, the control element 35 will switch on the water pump 33 to prevent the compressor element 2 and the bearings 6 from being lubricated insufficiently due to a too low pressure in the pressure vessel 12, so that, in this case, the water pump 33 provides the driving force for lubricating the compressor element 2 and the bearings 6.
<Desc / Clms Page number 9>
This situation can occur, for example, with a prolonged unloaded operation of the screw compressor 1 and with the compressor starting and stopping.
When the pressure in the pressure vessel 12 subsequently rises again, for example when the screw compressor 1 again switches from unloaded to loaded operation, the control element 35, when the pressure in the pressure vessel 12 reaches a certain maximum value sufficient for effective lubrication of the compressor element 2 and from the bearings 6, switch off the water pump 33 again so that no unnecessary energy is wasted for driving the water pump 33.
The injection pressure which is measured by means of the pressure sensor 38 can also be used as an input signal from the control element 35 to control the switching on and off of the water pump 33 in an analogous manner in function of reaching a certain set maximum and minimum. value.
In the example shown, the control takes into account both the signal from the pressure sensor 37 and the signal from the pressure sensor 38.
When starting the screw compressor 1 after a period of standstill, there will be virtually no pressure in the pressure vessel 12.
<Desc / Clms Page number 10>
In this case, the water pump 33 will be started immediately before the motor 7 of the compressor element 2 is energized.
For the motor 7, for example, a conventional constant-speed motor can be used, as well as a variable-speed motor, the speed of which is, for example, frequency-controlled and which can then be started after a fixed time, or when a signal is sent by one of the sensors is transmitted as soon as a certain pressure has been reached.
In the case of a constant speed motor 7, when the injection pressure reaches a certain minimum limit of, for example, half a bar within a certain time period of a few seconds, the motor 7 will be started in a star circuit. However, if the aforementioned minimum limit is not reached within this time period, the motor 7 will not start, this to prevent the compressor element 2 from being driven without water pressure or flow.
Then a switch is made from a star circuit to a triangular circuit and simultaneously the solenoid valve 26 is energized, so that the inlet valve 9 is opened and the relief valve 30 is closed, so that the compressor element 2 functions fully loaded in a known manner. When the pressure reaches a set value of, for example, 5 bar, the water pump 33 will be switched off for reasons of energy saving.
<Desc / Clms Page number 11>
When the operating pressure in the pressure vessel 12 reaches a set upper limit, the solenoid valve 26 will be deactivated, whereby, in a known manner, the control line 23A is closed and the chambers 24 and 28 via the control lines 23B and 23C and the opening 27 in the solenoid valve 26. is communicated with the environment, whereby the inlet valve 9 is closed and the relief valve 30 is opened so that the compressor element 2 is driven without load.
If necessary, the control element 35 can be programmed such that the motor 7 is stopped in these circumstances to save energy and starts up again when the pressure in the pressure vessel 12 has fallen to a minimum value.
The flow rate and head of the water pump 33 are preferably chosen such that, taking into account the characteristics of the water-injected screw compressor 1 and its component components, such as, for example, the rotational speed of the motor 7, the diameters of the pipes, and the like, the flow rate of the water pump 33 during start-up is always slightly smaller than the flow rate of the water squeezed out by the compressor element 2, this in order to prevent damage occurring as a result of the accumulation of water in the compressor element 2 and in the bearings 6 and that there is always a controlled pressure and flow rate in the compressor element 2 and in the bearings 6.
During the start-up of the compressor element 2, the motor 7 and the pump drive 34 are energized by the control element 35 for a set period of time,
<Desc / Clms Page number 12>
this time being chosen to be sufficiently long for all the water that may be present in the compressor element 2 to be evacuated, taking into account the aforementioned difference in water flow rate, before the motor 7 is launched at a higher operating speed, in order to prevent damage would occur as a result of a so-called water hammer caused by the enormous hydraulic forces that would occur as a result of the compression of an incompressible medium such as water.
In the case of a variable speed motor 7, the water pump 33 will also be started first and after a short period of a few seconds, when a certain pressure has been built up, the motor 7 will be started and, at a reduced speed, lower than the normal regime speed, be driven for a short period of a few seconds before switching to a loaded state by energizing solenoid valve 26 and before switching to a higher regime speed.
By first driving the motor 7 for a short period of time at a reduced speed, one can be sure that all the water has been removed from the compressor element 2 before running at a higher regime speed at which irreversible damage to the compressor element 2 would occur if not all the water would have been evacuated.
After start-up, the pressure in the pressure vessel 12 will rise and, when this pressure or the injection pressure, a certain one
<Desc / Clms Page number 13>
set value reached, the water pump 33 will be switched off.
The reduced rotational speed and the time span of this reduced rotational speed are chosen such that, again taking into account the characteristics of the screw compressor 1 and its component parts, the flow rate supplied by the water pump 33 is always slightly smaller than the flow rate of the water which is pressed away by the compressor element 2, so that a water hammer in the compressor element is prevented, and still sufficient lubrication and pressure of the bearings is still guaranteed.
The present invention is by no means limited to the exemplary embodiment and shown in the figures, but an improved water-injected screw compressor according to the invention can be realized in all shapes and sizes without departing from the scope of the invention.