CN218062673U

CN218062673U - 空冷式装置

Info

Publication number: CN218062673U
Application number: CN202222597726.0U
Authority: CN
Inventors: K·A·L·马滕斯
Original assignee: Atlas Copco Airpower NV
Current assignee: Atlas Copco Airpower NV
Priority date: 2021-10-04
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2022-12-16
Anticipated expiration: 2032-09-29
Also published as: CN115929646A; TWI834324B; TW202328563A; BE1029818A1; WO2023057832A1; BE1029818B1

Abstract

一种空冷式装置，其用于压缩气体，包括用于压缩气体的至少一个元件(2)、用于冷却所述空冷式装置(1)中的流体的至少一个空冷式冷却器(9、12)和两个或更多个风扇(10、13)，所述风扇(10、13)中的至少一个风扇是用于产生用于冷却所述空冷式冷却器(9、12)的冷却空气流的速度可调的风扇(13)，其特征在于，所述速度可调的风扇(13)设有控制器，所述控制器被构造成控制所述速度可调的风扇(13)的速度，使得当所述空冷式冷却器(9、12)不需要冷却时，所述速度可调的风扇(13)的速度为最低需要速度，以便至少避免在与所述冷却空气流相反的方向上行进的冷却空气回流。

Description

空冷式装置

技术领域

本实用新型涉及一种空冷式装置，所述空冷式装置用于压缩气体。

背景技术

在本文中，“用于压缩气体的装置”可指压缩机装置、鼓风机装置和真空泵装置。

特别地，本实用新型旨在控制该装置所配备的速度可调的风扇。

在这种情况下，“空冷式装置”意指该装置包括至少一个空冷式冷却器，所述空冷式冷却器用于冷却注射到该装置的元件中的液体(例如油)和/或用于冷却由该装置压缩的气体的。

不能排除根据本实用新型的空冷式装置还包括另一种类型的冷却器。

空冷式冷却器设置有风扇，该风扇产生用于冷却空冷式冷却器的冷却空气流。

该装置典型地设置有多个这种风扇，这些风扇产生冷却空气流以冷却一个或多个空冷式冷却器。

所述空冷式冷却器冷却注射的液体和/或压缩气体。

在一些情况下，暂时地不必冷却注射的液体和/或压缩气体。

所关注的空气冷却器则不应当冷却注射的液体和/或气体。

已知的是，在已知的用于压缩气体的装置中，所关注的风扇就可关闭以确保风扇消耗更少功率。

在多个冷却器连接到用于冷却空气的共同出口的情况下，停止风扇可能导致被加热的冷却空气跨空冷式冷却器的回流。然后，被加热的冷却空气的这种回流可与新鲜的冷却空气混合，因此，平均冷却空气温度在仍然需要冷却的空冷式冷却器的冷侧上升高，这就造成冷却能力不期望的降低。

出于这个原因，通常使用板条或百叶窗板来阻止这种不期望的回流。

这具有与附加成本相关联并使装置更笨重的缺点。

另外，这与冷却空气跨板条的压降成对出现，由此，即使当板条完全地打开时，也需要更多功率才能实现相同的体积流量的冷却空气。

实用新型内容

本实用新型的目标是提供针对前面提及的缺点和/或其他缺点中的至少一者的解决方案。

本实用新型涉及一种空冷式装置，所述空冷式装置用于压缩气体，该空冷式装置包括用于压缩该气体的至少一个元件、用于冷却该空冷式装置中的流体的至少一个空冷式冷却器以及两个或更多个风扇，所述两个或更多个风扇中的至少一个风扇是速度可调的风扇，所述速度可调的风扇用于产生用于冷却该空冷式冷却器的冷却空气流，其特征在于，所述速度可调的风扇设有控制器，所述控制器被构造成控制所述速度可调的风扇的速度，使得在该空冷式冷却器不需要冷却时，该速度可调的风扇的速度为最低需要速度，以便至少避免在与该冷却空气流相反的方向上行进的冷却空气回流。

一个优点是，根据本实用新型的空冷式装置允许通过优化一个或多个速度可调的风扇的能量消耗而使该装置的能量消耗最优。

通过在可能的时候以该最低需要速度运行该速度可调的风扇，可使能量消耗最小化。

另一个优点是，在该速度可调的风扇确实提供用于冷却的冷却空气时，避免被加热的冷却空气的回流，同时不会在该冷却空气流中出现附加压降。

这是因为该风扇的该最低需要速度确保该速度可调的风扇产生最小冷却空气流，这确保回流是不可能的。

该空冷式冷却器不需要冷却时的时间不仅取决于所述冷却器具有哪种功能、即所述冷却器是冷却该压缩气体还是冷却注射到该元件中的液体，而且还取决于该装置的操作模式。

所述冷却器可以是用于所述注射的液体的冷却器、用于压缩气体的中间冷却器或用于压缩气体的后冷却器。

在以下情况下，优选地将该速度可调的风扇的速度降低到最低需要速度：

-在使用空冷式冷却器来冷却由该装置压缩的气体的情况下，不必冷却该压缩气体；以及/或者

-热回收***代替该空冷式冷却器提供流体的必要冷却；以及/或者

-元件停止或无负载运行。

在一些情况下，如果所述压缩气体的消耗装置在其应用时需要暖气或热气，则不需要冷却该压缩气体。

该装置还可设有热回收***。如果所述热回收***回收足够的热，则前述空冷式冷却器不必进行附加冷却。该热回收***可用于该装置的液体回路和用于该压缩气体。

在具有并联连接的多个元件的装置的情况下，该元件中的一者或多者可在某些时刻(例如，当对压缩气体的需求较少时)关闭或无负载运行，因此，对于该元件，不必冷却注射的液体和/或压缩气体。

根据本实用新型的优选特征，该速度可调的风扇由风扇马达驱动，该风扇马达由所述风扇冷却，并且所述控制器被构造成控制所述速度可调的风扇的速度，使得如果该空冷式冷却器不需要冷却，则该速度可调的风扇的速度为最低需要速度，以便避免冷却空气的回流并且以便将前面提及的风扇马达冷却到恰好足以防止该风扇马达过热。

一个优点是，以这种方式，不仅避免被加热的冷却空气的回流，而且避免风扇马达的过热。

附图说明

为了更好地展示本实用新型的特征，下文参考附图没有任何限制性地描述根据本实用新型的空冷式装置的多个优选实施例，其中：

图1示意性地示出了根据本实用新型的装置；

图2示出了图1的变型；

图3示出了图1的另外的变型。

具体实施方式

图1示出的根据本实用新型的装置1包括并联连接的用于压缩气体的两个元件2。

每个元件2具有入口3和出口4，其中出口管线5连接到该出口，两条出口管线5会聚以形成装置1的出口管线6。

元件2可以是螺杆式压缩机元件，但是这并不是本实用新型所必需的。

元件2在这种情况下是被注射液体的元件2，但是这并不是本实用新型所必需的。

此外，液体分离器7设置在每个元件2下游的相应出口管线5中以用于分离注射到元件2中的液体。

所分离的油经由返回管线8返回并注射到元件2中。

在两个返回管线8中，空冷式冷却器9设置有风扇13。

在这种情况下，所述风扇13具有可变的速度。在本实用新型的范围内，当然不能排除风扇不具有可变的速度，只要装置中的另一个风扇具有可变的速度即可。

在这种情况下，热回收***11设置在液体分离器7下游且空冷式冷却器9上游的每个返回管线8中，该热回收***可从液体回收由元件2产生的热。所述热被再使用，例如，被用于加热应用或用于加热生活用水。

所述热回收***11对于本实用新型是可选的。

在两个液体分离器7的下游，元件2的出口管线5会聚成装置1的出口管线6。

空冷式冷却器12布置在装置1的所述出口管线6中，空冷式冷却器12具有风扇10，该风扇是定速风扇10。

所述冷却器12也称为后冷却器。

所有冷却器9、12都连接到用于冷却空气的排出装置(附图中未示出)，该排出装置在被加热的冷却空气已经通过冷却器9、12之后排出该被加热的冷却空气。

前述速度可调的风扇13在这种情况下各自设置有由一个控制器15控制的速度可变的风扇马达14。

前述控制器15被配置为控制速度可调的风扇13。

此外，控制器15连接到温度传感器16，该温度传感器在这种情况下各自测量在冷却器9上游的返回管线8中的液体的温度。不能排除温度传感器16测量在冷却器9下游的液体的温度。

控制器15还连接到入口传感器17和压力传感器18，所述入口传感器17测量待被压缩的气体的环境参数，所述压力传感器18各自测量由速度可调的风扇13产生的冷却空气流的压力。

前述环境参数包括例如但不限于在装置1的环境中的气体的大气压、环境温度和/或湿度。

装置1的操作非常简单并如下。

元件2以已知方式压缩气体，液体被注射到元件2中以便润滑和冷却元件2。

液体经由液体分离器7被分离并经由返回管线8通过热回收***11。然后，液体在被注射回元件2中之前在空冷式冷却器9中被冷却。

然后，压缩气体通过在装置1的出口管线6中的冷却器12，在该冷却器12处，压缩气体经历冷却。

控制器15控制风扇马达14。

当热回收***11在运行时，冷却器9不需要冷却，因为液体在其通过所述冷却器9时已经被冷却。

在这种情况下，控制器15控制速度可调的风扇13，使得速度可调的风扇13的速度降低到最低需要速度以防止冷却空气的回流，即，防止来自其他冷却器9和/或装置1的出口管线6中的冷却器12的冷却空气的排出装置中的被加热的冷却空气流回到冷却器9。

在这种情况下基于环境参数和由风扇13产生的冷却空气流的压力来确定前述最低需要速度。

如果风扇10、13具有用于冷却空气的共同出口，则还可基于在用于冷却空气的所述共同出口中的冷却空气的压力来确定所述最低需要速度。

控制器15基于入口传感器17和压力传感器18的信号来确定所述最低需要速度。

也可仅考虑环境参数或仅考虑由风扇13产生的空气流的压力或仅考虑在用于冷却空气的共同出口中的冷却空气的压力。

如果控制器15基于来自温度传感器16的测量结果确定液体被足够地冷却，则控制器15以使得风扇13的速度下降到前述确定的最低需要速度的方式控制风扇马达14。

在所有这些情况下，风扇马达14消耗更少能量。

优选地以规则间隔确定如上文所描述的前述最低需要速度，如果确定最低需要速度所基于的参数改变，则调适最低需要速度。

然而，最低需要速度也可以是预定的固定值，其基于在装置1的出口管线6中的另一个风扇10和/或冷却器12的操作模式的最坏情况来确定。

这意味着，在不必冷却的前述情况下，控制器15以使得速度可调的风扇13的速度等于所述固定的最低要求值的方式控制速度可调的风扇13。

在这种情况下，速度可调的风扇马达14也消耗较少的能量。

重要的是，需注意，在这些情况下，使得速度可调的风扇13回到其最低可能速度，使得能量消耗的减少也最大化。

应当清楚的是，图1的装置1仅是一种可能的实施例。

图2以图示方式示出了图1的第一变型，在这种情况下，用于压缩气体的三个元件2并联连接。

在这种情况下，空冷式冷却器9设置在返回管线8中，该空冷式冷却器各自具有其自己的速度可调的风扇13。

所述风扇13中的每一个风扇由速度可变的风扇马达14驱动并全部由一个控制器15控制。

这并不是所必需的，因为每个风扇13也可具有其自己的子控制器。

一些风扇13也可设有一个共用控制器15，而其他风扇13各自设置有其自己的单独的子控制器。

在这种情况下，所述速度可调的风扇13中的每一个风扇还冷却其相关联的风扇马达14。

此外，每个风扇马达14设置有温度传感器19，该温度传感器可测量风扇马达14的温度，例如在风扇马达14中的绕组和/或轴承的温度。

所述温度传感器19连接到控制器15。

控制器15还连接到压力传感器18，该压力传感器测量由风扇13产生的冷却空气流的压力。

呈空冷式冷却器12的形式的后冷却器也设置在装置1的出口管线6中，该后冷却器设置有不可调速的风扇10。

在这种情况下，既未提供热回收***11，也未在冷却器9下游设置温度传感器16。

在这种情况下，控制器15控制在返回管线8中的空冷式冷却器9的风扇13，使得如果所述冷却器9中的一者或多者不需要冷却，则使相应风扇13的速度回到最低需要速度，以便防止冷却空气的回流并冷却前述风扇马达14。

如果相应元件2停止或无负载运行，则所述冷却器9中的一者或多者不需要冷却。

在提供热回收***11的情况下，如果热回收***11能够充分地冷却液体，则在冷却返回液体不再必要的情况下，冷却器9中的一者或多者也不需要冷却。

在这些情况下，可以使相应风扇13的速度回到前述最低需要速度。

最低需要速度现在基于环境参数、由风扇13产生的空气流的压力和可调风扇13的风扇马达14的温度来确定。

基于来自传感器17、18、19的信号，控制器15确定所述最低需要速度。

如果风扇13或风扇10和13具有用于冷却空气的共同出口，则还可基于用于冷却空气的所述共同出口中的冷却空气的压力来确定最低需要速度。

如果控制器15接收到不必冷却返回液体和/或元件2中的一个元件停止或无负载运行的信号，则控制器15控制相关风扇马达14，使得风扇13的速度下降到前述确定的最低需要速度，这确保风扇13仍然充分地冷却风扇马达14以避免过热，并且确保风扇13避免被加热的冷却空气的回流。

在所有这些情况下，风扇马达14消耗更少的能量。

图3示出了图1的第二变型。

在这种情况下，它是无油两级装置，具有并联安装的两个两级设备。

每个两级设备包括用于压缩气体的低压元件2a和用于进一步压缩由低压元件2a压缩的气体的高压元件2b，该低压元件和该高压元件串联安装。

装置1在低压元件2a与高压元件2b之间设置有中间冷却器9。

所述中间冷却器9设置有速度可调的风扇13。

所述温度传感器19连接到控制器15。

在高压元件2b的下游，热回收***11被容纳在每个出口管线5中。

另外，除了中间冷却器9之外，热回收***11也被容纳在两级设备的在高压元件2b和中间冷却器9上游的每个出口管线5中。

在高压元件2b的上游仅存在热回收***11也是可能的。

该操作在其他方面与上文描述的实施例类似。

在这种情况下，如果在低压元件2a与高压元件2b之间的热回收是起作用的和/或并联安装的两个两级设备中的一个两级设备关闭或静止，则相应风扇13可被调整到最低需要速度。

尽管在上文描述的示例中，每个空冷式冷却器9、12由一个风扇10、13冷却，但是不能排除空冷式冷却器9、12由多于一个风扇10、13冷却和/或一个风扇10、13冷却多个空冷式冷却器9、12。

尽管在上文描述的所有示例中，在装置1的出口管线6中的空冷式冷却器12设置有定速风扇10，但是不能排除所述空冷式冷却器12设置有速度可调的风扇13。

图3用虚线示出这一情况。

速度可调的风扇13设置有风扇马达14，该风扇马达由所述风扇马达所连接到的控制器15驱动。

如果由装置供应的压缩气体因消耗装置不需要被冷却的压缩气体而不需要冷却，则空冷式冷却器12的所述风扇13的速度可被控制到前述最低需要速度。

不能排除在这种情况下在高压元件2b的下游的出口管线5中不存在热回收***11。

本实用新型决不限于作为示例描述并在附图中示出的实施例，而是在不脱离本实用新型的范围的情况下，可根据各种替代型式实现根据本实用新型的空冷式装置。

Claims

1.一种空冷式装置，所述空冷式装置用于压缩气体，所述空冷式装置包括用于压缩气体的至少一个元件(2)、用于冷却所述空冷式装置(1)中的流体的至少一个空冷式冷却器(9、12)以及两个或更多个风扇(10、13)，所述两个或更多个风扇(10、13)中的至少一个风扇是速度可调的风扇(13)，所述速度可调的风扇(13)用于产生用于冷却所述空冷式冷却器(9、12)的冷却空气流，其特征在于，所述速度可调的风扇(13)设有控制器，所述控制器被构造成控制所述速度可调的风扇(13)的速度，使得当所述空冷式冷却器(9、12)不需要冷却时，所述速度可调的风扇(13)的速度为最低需要速度，以便至少避免在与所述冷却空气流相反的方向上行进的冷却空气回流。

2.根据权利要求1所述的空冷式装置，其特征在于，所述控制器(15)被构造成控制所述速度可调的风扇(13)的速度，使得在以下情况下所述速度可调的风扇(13)的速度为所述最低需要速度：

-在使用所述空冷式冷却器(9、12)来冷却由所述空冷式装置(1)压缩的气体的情况下，不必冷却压缩气体；以及/或者

-热回收***(11)代替所述空冷式冷却器(9、12)提供所述空冷式装置(1)的必要冷却；以及/或者

-所述元件(2)停止或无负载运行。

3.根据权利要求1或2所述的空冷式装置，其特征在于，所述最低需要速度基于以下项被确定：

-环境参数；以及/或者

-由所述风扇(13)产生的冷却空气流的压力；以及/或者

-在所述空冷式装置(1)的用于冷却空气的共同出口中由所述风扇(10、13)产生的冷却空气流的压力。

4.根据权利要求1或2所述的空冷式装置，其特征在于，所述速度可调的风扇(13)由风扇马达(14)驱动，所述风扇马达由所述风扇(13)冷却，并且所述控制器(15)被构造成控制所述速度可调的风扇(13)的速度，使得如果所述空冷式冷却器(9、12)不需要冷却，则所述速度可调的风扇(13)的速度为所述最低需要速度，以便避免所述冷却空气回流，并且以便将前述的风扇马达(14)冷却到恰好足以防止所述风扇马达(14)过热。

5.根据权利要求4所述的空冷式装置，其特征在于，所述最低需要速度基于所述速度可调的风扇(13)的风扇马达(14)的温度被确定。

6.根据权利要求5所述的空冷式装置，其特征在于，所述风扇马达(14)的温度是代表所述风扇马达(14)的一个或多个轴承的温度。

7.根据权利要求5所述的空冷式装置，其特征在于，所述风扇马达(14)的温度是代表所述风扇马达(14)的一个或多个绕组的温度。

8.根据权利要求1或2所述的空冷式装置，其特征在于，所述最低需要速度是基于所述空冷式装置(1)的所述速度可调的风扇以外的其他风扇(10)和/或冷却器(9、12)的操作模式的最坏场景来确定的预定的固定值。

9.根据权利要求1或2所述的空冷式装置，其特征在于，所述空冷式装置(1)设置有用于冷却所述空冷式装置(1)中的一种或多种流体的多个空冷式冷却器(9、12)并设置有多个速度可调的风扇(13)，所述多个速度可调的风扇(13)设置有所述控制器(15)。

10.根据权利要求9所述的空冷式装置，其特征在于，所述速度可调的风扇(13)中的至少一个风扇设置有单独的子控制器。

11.根据权利要求9所述的空冷式装置，其特征在于，一个控制器(15)被提供用于所有速度可调的风扇(13)。