-
Technisches Sachgebiet
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft generell einen Schrauben-Luftverdichter. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung einen Schrauben-Luftverdichter mit Öleinspritzung.
-
Hintergrund
-
Schrauben-Luftverdichter finden in der Industrie breite Anwendung zum Liefern von Druckluft. Der Schrauben-Luftverdichter weist zwei Rotoren auf, die in einem Arbeitsraum montiert sind. Jeder Rotor ist mit sich schraubenförmig erstreckenden vorstehenden Teilen und Nuten versehen, die miteinander kämmen, um Verdichtungshohlräume herzustellen. In diesen Hohlräumen wird ein gasförmiges Fluid mittels des Schrauben-Luftverdichters von einem Einlasskanal zu einem Auslasskanal verdrängt und verdichtet.
-
Jeder Verdichtungshohlraum steht während einer Füllphase mit dem Einlass in Verbindung, erfährt während einer Verdichtungsphase eine kontinuierliche Verringerung des Volumens und steht während einer Austragphase mit einem Auslass in Verbindung. Schrauben-Luftverdichter sind häufig mit Ventilen zum Regeln des Verhältnisses des eingebauten Volumens für die Kapazität des Kompressors versehen.
-
Der Wirkungsgrad der Schrauben-Luftverdichter spielt eine wichtige Rolle hinsichtlich des Energieverbrauchs im gesamten Werk. Damit durch eine effektive Nutzung der Schrauben-Luftverdichter der Energieverbrauch verringert wird, besteht Bedarf an der Bereitstellung eines effizienteren, sicheren und zuverlässigen Schrauben-Luftverdichter mit Öleinspritzung.
-
Zusammenfassender Überblick
-
Eine Aufgabe der Ausführungsformen des Gebrauchsmusters ist das Bereitstellen eines Schrauben-Luftverdichters mit Öleinspritzung mit einer Steuereinheit und mindestens zwei Ölkühlvorrichtungen zum dynamischen Steuern der Temperatur des Schmieröls zum Aufrechterhalten der Temperatur der Druckluft auf einem höheren Wert als dem des Drucktaupunkts entsprechend der gemessenen Temperatur-, Feuchtigkeits- und Druckdaten.
-
Zum Erreichen dieser und weiterer Vorteile und gemäß der Aufgabe der Ausführungsformen des Gebrauchsmusters wird mit den Ausführungsformen des Gebrauchsmusters, wie anhand der Ausführungsform hier umfassend beschrieben wird, ein Schrauben-Luftverdichter mit Öleinspritzung bereitgestellt mit einer Verdichtungskammer einer ersten Stufe, einer Luftpufferkammer, die mit der Verdichtungskammer der ersten Stufe gekoppelt ist, einer Verdichtungskammer einer zweiten Stufe, die mit der Luftpufferkammer gekoppelt ist, einer ersten Ölkühlvorrichtung zum Kühlen von Schmieröl für die Verdichtungskammer der ersten Stufe und die Luftpufferkammer, einer zweiten Ölkühlvorrichtung zum Kühlen von Schmieröl für die Verdichtungskammer der zweiten Stufe und der ersten Ölkühlvorrichtung, einer Vielzahl von Sensoren, die sich jeweils an den Auslässen der Verdichtungskammer der ersten Stufe und der Verdichtungskammer der zweiten Stufe befinden, und einer Steuereinheit, die jeweils die erste Ölkühlvorrichtung und die zweite Ölkühlvorrichtung entsprechend voreingestellten Druck- und Temperaturdaten, die von den Sensoren gemessen werden, oder Druck- und Temperaturdaten, die von den Sensoren gemessen werden, und Temperatur- und Feuchtigkeitsdaten einer Umgebung dynamisch steuert.
-
Bei einer Ausführungsform sind die erste Ölkühlvorrichtung und die zweite Ölkühlvorrichtung in Reihe oder parallel geschaltet.
-
Bei einer Ausführungsform umfasst die erste Ölkühlvorrichtung ferner eine erste Wassereinlassleitung, eine erste Wasserauslassleitung und ein erstes Steuerventil, das in der ersten Wassereinlass- oder -auslassleitung vorgesehen ist und von der Steuereinheit derart gesteuert wird, dass es eine Temperatur des Schmieröls für die Verdichtungskammer der ersten Stufe und die Luftpufferkammer steuert, und umfasst die zweite Ölkühlvorrichtung ferner eine zweite Wassereinlassleitung, eine zweite Wasserauslassleitung und ein zweites Steuerventil, das in der zweiten Wassereinlass- oder -auslassleitung vorgesehen ist und von der Steuereinheit derart gesteuert wird, dass es eine Temperatur des Schmieröls für die Verdichtungskammer der zweiten Stufe und der ersten Ölkühlvorrichtung steuert.
-
Bei einer Ausführungsform umfasst die erste Ölkühlvorrichtung ein erstes Kühlgebläse und einen ersten Frequenzumwandler, die von der Steuereinheit derart gesteuert werden, dass sie eine Temperatur des Schmieröls für die Verdichtungskammer der ersten Stufe und die Luftpufferkammer steuern, und umfasst die zweite Ölkühlvorrichtung ein zweites Kühlgebläse und einen zweiten Frequenzumwandler, die von der Steuereinheit derart gesteuert werden, dass sie eine Temperatur des Schmieröls für die Verdichtungskammer der zweiten Stufe und die erste Ölkühlvorrichtung steuern.
-
Bei einer Ausführungsform weist die erste Ölkühlvorrichtung alternativ das erste Steuerventil auf, das von der Steuereinheit derart gesteuert wird, dass es die Strömungsrate eines Wassers, das in die erste Ölkühlvorrichtung eintritt, entsprechend den Druck- und Temperaturdaten, die von den Sensoren gemessen werden, und den Temperaturdaten und den Feuchtigkeitsdaten einer Umgebung dynamisch steuert, um die Auslasstemperaturen von Druckluft der Verdichtungskammer der ersten Stufe und der Luftpufferkammer auf einem höheren Wert als dem der modifizierten Drucktaupunkttemperaturen, d. h. der Drucktaupunkttemperatur plus 6 bis 10 Grad Celsius, der Verdichtungskammer der ersten Stufe und der Luftpufferkammer aufrechtzuerhalten.
-
Bei einer Ausführungsform umfasst die zweite Ölkühlvorrichtung alternativ, dass das zweite Steuerventil von der Steuereinheit derart gesteuert wird, dass es die Strömungsrate eines Wassers, das in die zweite Ölkühlvorrichtung eintritt, entsprechend den Druck- und Temperaturdaten, die von den Sensoren gemessen werden, und den Temperaturdaten und den Feuchtigkeitsdaten einer Umgebung dynamisch steuert, um die Auslasstemperatur von Druckluft der Verdichtungskammer der zweiten Stufe auf einem höheren Wert als dem der modifizierten Drucktaupunkttemperaturen, d. h. der Drucktaupunkttemperatur plus 6 bis 10 Grad Celsius, der Verdichtungskammer der zweiten Stufe aufrechtzuerhalten.
-
Bei einer Ausführungsform ist ein Öleinlass der ersten Ölkühlvorrichtung mit einem Ölauslass der zweiten Ölkühlvorrichtung verbunden.
-
Bei einer Ausführungsform ist das erste Steuerventil ein Umführungssteuerventil zum Aufrechterhalten einer Mindestströmungsrate von Wasser der ersten Ölkühlvorrichtung und ist das zweite Steuerventil ein Umführungssteuerventil zum Aufrechterhalten einer Mindestströmungsrate von Wasser der zweiten Ölkühlvorrichtung.
-
Bei einer Ausführungsform weist der Schrauben-Luftverdichter mit Ölkühlung ferner eine erste Umführungsleitung zum Aufrechterhalten einer Mindestströmungsrate von Wasser der ersten Ölkühlvorrichtung und eine zweite Umführungsleitung zum Aufrechterhalten einer Mindestströmungsrate von Wasser der zweiten Ölkühlvorrichtung auf.
-
Bei einer Ausführungsform weist der Schrauben-Luftverdichter mit Ölkühlung ferner einen Öltrenntank zum Trennen des Schmieröls von der Druckluft auf.
-
Bei einer Ausführungsform weist der Schrauben-Luftverdichter mit Ölkühlung ferner einen Motor, eine Transmissionsvorrichtung und ein Getriebe zum Verteilen von Leistung zu der Verdichtungskammer der ersten Stufe und der Verdichtungskammer der zweiten Stufe und ein Saugfilter und ein Saugdrosselventil an einem Lufteinlass des Schrauben-Luftverdichters mit Öleinspritzung auf.
-
Bei dem Schrauben-Luftverdichter mit Öleinspritzung gemäß einer Ausführungsform des Gebrauchsmusters werden mindestens zwei Ölkühlvorrichtungen und Sensoren zum Detektieren der Drücke und Auslasstemperaturen der Verdichtungskammer der ersten Stufe, der Luftpufferkammer, der Verdichtungskammer der zweiten Stufe und der Temperatur und Feuchtigkeit der Umgebung verwendet, um die Temperaturen der Druckluft automatisch zu messen, um zu verhindern, dass der Wasserdampf in der Druckluft zu flüssigem Wasser kondensiert. Die Strömungsraten des Kühlwassers der ersten Ölkühlvorrichtung und der zweiten Ölkühlvorrichtung werden jeweils von der Steuereinheit entsprechend dem Feedback der Messdaten dynamisch gesteuert. Daher kann der Schrauben-Luftverdichter mit Öleinspritzung das ganze Jahr hindurch unabhängig von Winter- oder Sommerzeit nahe an einer isothermen Verdichtungsbedingung betrieben werden. Der Wirkungsgrad des Schrauben-Luftverdichters mit Öleinspritzung wird daher erhöht.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Die vorstehend genannten Aspekte und viele der damit einhergehenden Vorteile dieser Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Es zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines Schrauben-Luftverdichters mit Öleinspritzung gemäß einer Ausführungsform des Gebrauchsmusters.
-
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
-
Die folgende Beschreibung zeigt die derzeit beste Methode zum Durchführen der vorliegenden Offenbarung. Diese Beschreibung darf nicht in einem einschränkenden Sinn verstanden werden, sondern dient lediglich zum Zweck des Beschreibens der generellen Prinzipien der Erfindung. Der Umfang der Erfindung wird durch Bezugnahme auf die beiliegenden Ansprüche bestimmt.
-
In 1 ist eine schematische Darstellung eines Schrauben-Luftverdichters mit Öleinspritzung gemäß einer Ausführungsform des Gebrauchsmusters dargestellt. Der Schrauben-Luftverdichter mit Öleinspritzung 100 umfasst zwei Verdichtungskammern, z. B. eine Verdichtungskammer 130 einer ersten Stufe und eine Verdichtungskammer 150 einer zweiten Stufe, eine Luftpufferkammer 140, die mit der Verdichtungskammer 130 der ersten Stufe und der Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe gekoppelt ist, und einen Öltrenntank 200, der über eine Luftleitung 190 mit der Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe gekoppelt ist.
-
Die Verdichtungskammer 130 der ersten Stufe und die Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe werden mittels eines Motors 160 über eine Transmissionsvorrichtung 170, d. h. eine Kupplung, und ein Getriebe 180 angetrieben, um Leistung auf die Verdichtungskammer 130 der ersten Stufe und die Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe zu verteilen. Der Schrauben-Luftverdichter mit Öleinspritzung 100 nimmt Luft aus dem Lufteinlass 340 über ein Saugfilter 110 und ein Saugdrosselventil 120 in die Verdichtungskammer 130 der ersten Stufe auf, diese wird dann verdichtet und in die Luftpufferkammer 140 ausgetragen. Die in der Luftpufferkammer 140 enthaltene Luft wird dann in die Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe aufgenommen und verdichtet und über eine Luftleitung 190 in einen Öltrenntank 200 ausgetragen. Das Öl, d. h. das Schmieröl, das sich am Boden des Öltrenntanks 200 sammelt, wird über eine Hochtemperaturölleitung 220 in eine zweite Ölkühlvorrichtung 430 geliefert. Die Temperatur des Hochtemperaturöls wird dann mittels der zweiten Ölkühlvorrichtung 430 gesenkt. Das Öl wird dann über eine Schmierölleitung 240 der zweiten Stufe zu der Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe und über eine Mitteltemperaturölleitung 245 zu der ersten Ölkühlvorrichtung 230 geliefert.
-
Ein Teil des Öls wird zu der ersten Ölkühlvorrichtung 230 geliefert und von der ersten Ölkühlvorrichtung 230 wieder gekühlt. Anschließend wird das Öl über eine Schmierölleitung 250 der ersten Stufe zu der Verdichtungskammer 130 der ersten Stufe und über eine Luftpufferkammer-Schmierölleitung 260 zu der Luftpufferkammer 140 geliefert. Der Öleinlass der ersten Ölkühlvorrichtung 230 kann der Ölauslass der zweiten Ölkühlvorrichtung 430 sein, da die Mitteltemperaturölleitung 245 die zweite Ölkühlvorrichtung 430 mit der ersten Ölkühlvorrichtung 230 verbindet. Daher sind die erste Ölkühlvorrichtung 230 und die zweite Ölkühlvorrichtung 430 in Reihe geschaltet. Alternativ kann der Öleinlass der ersten Ölkühlvorrichtung 230 auch mit dem Öltrenntank 200 verbunden sein. Das heißt, dass die erste Ölkühlvorrichtung 230 und die zweite Ölkühlvorrichtung 430 in Reihe oder parallel geschaltet sein können.
-
Bei einer Ausführungsform weist die erste Ölkühlvorrichtung 230 eine Kühlwasserleitung 310 zum Bereitstellen des Kühlwassers zum Kühlen des Mitteltemperaturöls auf. Die Kühlwasserleitung 310 weist ferner eine Wassereinlassleitung 312 und eine Wasserauslassleitung 314 zum Zuführen und Ableiten des Kühlwassers auf. Die zweite Ölkühlvorrichtung 430 weist eine Kühlwasserleitung 510 zum Bereitstellen des Kühlwassers zum Kühlen des Hochtemperaturöls auf. Die Kühlwasserleitung 510 weist ferner eine Wassereinlassleitung 512 und eine Wasserauslassleitung 514 zum Zuführen und Ableiten des Kühlwassers auf.
-
Des Weiteren ist ein erstes Steuerventil 270 in der Wassereinlassleitung 312 vorgesehen und, es wird von einer Steuereinheit 300 gesteuert, und ist ein zweites Steuerventil 470 in der Wassereinlassleitung 512 vorgesehen, und es wird ebenfalls von der Steuereinheit 300 gesteuert.
-
Die Steuereinheit 300 bestimmt separat die Strömungsraten des Wassers, das in die erste Ölkühlvorrichtung 230 und die zweite Ölkühlvorrichtung 430 eintritt, entsprechend der Lufttemperatur und -feuchtigkeit der Umgebung und den Auslassdrücken und Auslasstemperaturen der Verdichtungskammer 130 der ersten Stufe, der Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe und der Luftpufferkammer 140. Daher wird die Strömungsrate des Wassers in der Wassereinlassleitung 312 verringert, wenn die Temperatur am Auslass der Verdichtungskammer 130 der ersten Stufe oder der Luftpufferkammer 140 zu niedrig ist, z. B. niedriger als die modifizierte Drucktaupunkttemperatur derselben. Zum Beispiel ist die modifizierte Drucktaupunkttemperatur der Verdichtungskammer 130 der ersten Stufe oder der Luftpufferkammer 140 die Drucktaupunkttemperatur der Verdichtungskammer 130 der ersten Stufe oder der Luftpufferkammer 140 plus 6 bis 10 Grad Celsius. Die Strömungsrate des Wassers in der Wassereinlassleitung 312 wird erhöht, wenn die Temperatur am Auslass der Verdichtungskammer 130 der ersten Stufe oder der Luftpufferkammer 140 zu hoch ist, z. B. höher als die modifizierte Drucktaupunkttemperatur derselben.
-
Auf die gleiche Weise wird die Strömungsrate des Wassers in der Wassereinlassleitung 512 verringert, wenn die Temperatur am Auslass der Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe zu niedrig ist, z. B. niedriger als die modifizierte Drucktaupunkttemperatur derselben. Zum Beispiel ist die modifizierte Drucktaupunkttemperatur der Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe die Drucktaupunkttemperatur der Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe plus 6 bis 10 Grad Celsius. Die Strömungsrate des Wassers in der Wassereinlassleitung 512 wird erhöht, wenn die Temperatur am Auslass der Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe zu hoch ist, z. B. höher als die modifizierte Drucktaupunkttemperatur derselben.
-
Bei einer Ausführungsform wird die Temperatur am Auslass der Verdichtungskammer 130 der ersten Stufe bei einer Temperatur gesteuert, die ungefähr 8 Grad Celsius höher ist als der Drucktaupunkt der ersten Stufe, z. B. 70 Grad Celsius, wird die Temperatur am Auslass der Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe bei einer Temperatur gesteuert, die ungefähr 10 Grad Celsius höher ist als der Drucktaupunkt der zweiten Stufe, z. B. 90 Grad Celsius, und wird die Temperatur am Auslass der Luftpufferkammer 140 bei einer Temperatur gesteuert, die ungefähr 6 Grad Celsius höher ist als der Drucktaupunkt der ersten Stufe, z. B. 68 Grad Celsius, da der Druck des Auslasses der Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe höher ist als derjenige der Verdichtungskammer 130 der ersten Stufe und der Luftpufferkammer 140.
-
Die Steuereinheit 300 steuert separat und dynamisch das erste Steuerventil 270 und das zweite Steuerventil 470, um ferner die Strömungsrate des Wassers in der ersten Ölkühlvorrichtung 230 und der zweiten Ölkühlvorrichtung 430 entsprechend der Temperatur und der Feuchtigkeit der Umgebung und den Drücken und Temperaturen der Verdichtungskammer 130 der ersten Stufe, der Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe und der Luftpufferkammer 140 mit Sensoren 132, die sich am Auslass der Verdichtungskammer 130 der ersten Stufe befinden, Sensoren 152, die sich am Auslass der Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe befinden, und Sensoren 142, die sich am Auslass der Luftpufferkammer 140 befinden, zu steuern, um die Ausgangstemperaturen der Druckluft jeweils dynamisch auf einem höheren Wert zu halten als dem einer modifizierten Drucktaupunkttemperatur an den Auslässen derselben. Daher kann die Steuereinheit 300 automatisch und einzeln die Strömungsrate des Wassers mittels des ersten Steuerventils 270 und des zweiten Steuerventils 470 steuern. Die gemessenen Temperatur- und Druckdaten werden über Schaltungen 360 zu der Steuereinheit 300 übertragen. Des Weiteren können die Temperatur- und Feuchtigkeitsdaten der Umgebung ebenfalls von der Steuereinheit 300 detektiert werden oder mittels einer anderen Einrichtung zu der Steuereinheit 300 gesendet werden.
-
Bei einer Ausführungsform weisen das erste Steuerventil 270 und das zweite Steuerventil 470 ferner eine Umführungsleitung 272 und eine Umführungsleitung 472 auf oder weisen das erste Steuerventil 270 und das zweite Steuerventil 470 ferner eine Umführungsfunktion zum jeweiligen Aufrechterhalten einer Mindestströmungsrate des Wassers für die erste Ölkühlvorrichtung 230 und die zweite Ölkühlvorrichtung 430 auf. Die Steuerventile mit Umführungsleitungen oder -funktion können alternativ in der Wasserauslassleitung installiert sein.
-
Bei einer Ausführungsform weist die erste Ölkühlvorrichtung 230 alternativ ein erstes Kühlgebläse 320 zum Kühlen des Mitteltemperaturöls und einen ersten Frequenzumwandler 610 auf, der über eine Schaltung 630 von der Steuereinheit 300 zum Steuern des ersten Kühlgebläses 320 zum Aufrechterhalten des Schmieröls auf einer gewünschten Temperatur für die Verdichtungskammer 130 der ersten Stufe und der Luftpufferkammer 140 gesteuert wird. Bei einer Ausführungsform weist die zweite Ölkühlvorrichtung 430 alternativ ein zweites Kühlgebläse 520 zum Kühlen des Hochtemperaturöls und einen zweiten Frequenzumwandler 620 auf, der über eine Schaltung 640 von der Steuereinheit 300 zum Steuern des zweiten Kühlgebläses 520 zum Aufrechterhalten des Schmieröls auf einer gewünschten Temperatur für die Verdichtungskammer 150 der zweiten Stufe und die erste Ölkühlvorrichtung 230 gesteuert wird. Dabei kann bei der ersten Ölkühlvorrichtung 230 die Kühlwasserleitung 310 zum Bereitstellen des Kühlwassers zum Kühlen des Mitteltemperaturöls verwendet werden oder das erste Kühlgebläse 320 zum Kühlen des Mitteltemperaturöls verwendet werden. Auf im Wesentlichen gleiche Weise kann bei der zweiten Ölkühlvorrichtung 430 die Kühlwasserleitung 510 zum Bereitstellen des Kühlwassers zum Kühlen des Hochtemperaturöls verwendet werden oder das zweite Kühlgebläse 620 zum Kühlen des Hochtemperaturöls verwendet werden.
-
Bei einer Ausführungsform ist ein Druckventil 210, z. B. ein Druckhalteventil, in dem Öltrenntank 200 zum Aufrechterhalten des Druckluftdrucks für den Schrauben-Luftverdichter mit Öleinspritzung 100 und Zuführen der Druckluft über einen Luftauslass 350 zu der erforderlichen Einrichtung vorgesehen.
-
Bei dem Luftverdichter mit Öleinspritzung gemäß einer Ausführungsform des Gebrauchsmusters werden mindestens zwei Ölkühlvorrichtungen und Sensoren zum Detektieren der Auslassdrücke und Auslasstemperaturen der Verdichtungskammer der ersten Stufe, der Luftpufferkammer, der Verdichtungskammer der zweiten Stufe und der Temperatur und Feuchtigkeit der Umgebung verwendet, um die Temperaturen der Druckluft durch Steuern der Öltemperatur automatisch zu messen, um zu verhindern, dass der Wasserdampf in der Druckluft zu flüssigem Wasser kondensiert. Die Strömungsraten des Kühlwassers der ersten Ölkühlvorrichtung und der zweiten Ölkühlvorrichtung werden von der Steuereinheit jeweils entsprechend dem Feedback der Messdaten dynamisch gesteuert. Daher kann der Schrauben-Luftverdichter mit Öleinspritzung das ganze Jahr hindurch unabhängig von Winter- oder Sommerzeit nahe an einer isothermen Verdichtungsbedingung betrieben werden. Der Wirkungsgrad des Schrauben-Luftverdichters mit Öleinspritzung wird daher erhöht.
