Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини, регулятор для переходу від неробочого стану у робочий стан такого гвинтового компресора та спосіб його застосування
Формула / Реферат
1. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини, що містить компресорний елемент (2) з впускним отвором (5) і керованим впускним клапаном (6) для перекривання впускного отвору (5); випускний отвір (10) і з'єднаний з ним напірний трубопровід (11), виконаний з можливістю з'єднання з подальшою споживчою мережею (15), та керований продувний клапан (19) для видування стисненого газу в навколишнє середовище; гідравлічний контур (20) з форсункою (22) для нагнітання рідини в компресорний елемент (2), віддільник (13) рідини, встановлений в напірному трубопроводі (11) для відділення рідини від стисненого газу, і резервуар високого тиску (12) для збирання відділеної рідини, нагнітальну трубку (23), яка з'єднує резервуар (12) високого тиску з форсункою (22); регулятор (35) для керування впускним клапаном (6) і продувним клапаном (19) під час переходу від неробочого стану у робочий стан, коли тиск (р15) в споживчій мережі (15) знижується до встановленого необхідного мінімального тиску (р15min), через що в неробочому стані впускний клапан (6) перекрито, а продувний клапан (19) відкрито, а в робочому стані впускний клапан (6) відкрито, і продувний клапан (19) перекрито, який відрізняється тим, що регулятор (35) виконано з можливістю утримання впускного клапана (6) перекритим і відкривання його з деякою затримкою (tB-tA) під час переходу від неробочого стану у робочий стан, коли нагнітальний тиск (р22) є нижчим за мінімальне порогове значення, і тим, що гвинтовий компресор має засіб для поступового підвищення тиску (р12) в резервуарі (12) високого тиску протягом цієї затримки (tB-tA) під час відкривання впускного клапана (6) і завершення відкривання впускного клапана (6), тільки тоді, коли нагнітальний тиск (р22) досягне мінімального порогового значення.
2. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 1, який відрізняється тим, що продувний клапан (19) відкривається на вході (7) впускного клапана (6).
3. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що калібрований канал (33, 34) утворює обвідний канал крізь впускний клапан (6) для втягування газу, коли впускний клапан (6) перекрито, зокрема, прохід між входом (7) впускного клапана (6) і впускним отвором (5) компресорного елемента (2).
4. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що впускний клапан (6) і продувний клапан (19) з можливістю керування незалежно один від одного, і тим, що засоби для підвищення тиску (р12) в резервуарі (12) високого тиску, під час переходу від неробочого стану у робочий стан утворені з тим, що регулятор (35) такий, що під час переходу відкритий продувочний клапан (19) перекривається, а впускний клапан (6) залишається перекритим під час згаданої затримки (tB-tA).
5. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 4, який відрізняється тим, що регулятор (35) такий, що продувний клапан (19) перекрито на початку переходу від неробочого стану у робочий стан, а саме в час (tA), коли тиск в мережі (р15) знижується до мінімального тиску (p15min).
6. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 4 або п. 5, який відрізняється тим, що засоби для підвищення тиску утворено додатковим обвідним каналом (38) з каліброваним каналом в обхід впускного клапана (6) для втягування газу, коли впускний клапан (6) перекрито, таким чином, керований запірний клапан (39) застосовано в цьому обвідному каналі (38), через що регулятор (35) такий, що запірний клапан (39) перекрито в неробочому стані і відкрито під час переходу від неробочого стану у робочий стан.
7. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 6, який відрізняється тим, що запірний клапан (39) додаткового обвідного каналу (38) відкрито на початку переходу від неробочого стану у робочий стан, тобто в той час (tA) тиск мережі (р15) знижується до мінімального тиску (p15min).
8. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що впускний клапан (6) та продувний клапан (19) з можливістю керування разом, але в протилежному напрямку, і регулятор (35) такий, що під час переходу від неробочого стану у робочий стан у час (tA), коли тиск мережі (р15) знижується до мінімального тиску (p15min), впускний клапан (6) залишається перекритим, і продувний клапан (19) залишається відкритим, і ці клапани (6 і 19) керуються одночасно з деякою затримкою (tB-tA), щоб відкрити в разі впускний клапан (6) і перекрити в разі продувний клапан (19), і тим, що засоби для підвищення тиску (р12) в резервуарі (12) високого тиску протягом цієї затримки (tB-tA) утворені з додатковим обвідним каналом (38) з каліброваним каналом в обхід впускного клапана (6) для втягування газу, коли впускний клапан (6) перекрито, в результаті чого керований запірний клапан (39) застосовано в цьому обвідному каналі (38), і внаслідок чого регулятор (35) такий, що запірний клапан (39) перекрито в неробочому стані і відкрито під час переходу від неробочого стану у робочий стан.
9. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 8, який відрізняється тим, що запірний клапан (39) додаткового обвідного каналу (38) відкрито на початку переходу від неробочого стану у робочий стан, тобто в час (tA), коли тиск мережі (р15) знижується до мінімального тиску (p15min).
10. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що регулятор (35) є електричним або електронним регулятором, та впускний клапан (6) і випускний клапан (19) керуються електричним клапаном.
11. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що датчик (37) тиску застосовано для вимірювання тиску (р12) в резервуарі (12) високого тиску або тиску нагнітання (р22), і регулятор (35) такий, що відкриття впускного клапана (6) починається під час переходу від неробочого стану у робочий стан, коли виміряний тиск (р12 або р22) дорівнює бажаному значенню (p12min або р22min).
12. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 11, який відрізняється тим, що виміряний тиск є нагнітальним тиском (р22), і встановлене значення (p22min) тиску нагнітання є мінімальним пороговим значенням.
13. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 11, який відрізняється тим, що виміряний тиск є тиском (р12) в резервуарі (12) високого тиску, і встановлене значення тиску (p12min) обчислюють або визначають експериментально тиском в резервуарі (12) високого тиску, вище значення (р12min) гвинтовий компресор (1) не виходить з ладу в результаті температурних піків у випускному отворі (10) компресорного елемента (2) під час переходу від неробочого стану у робочий стан.
14. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 13, який відрізняється тим, що бажаний тиск (р12min) обчислюють або визначають експериментально, який є якомога нижчим, з запасом безпеки, що береться до уваги, або іншим чином, і який залежить від температури навколишнього середовища Та і температури Т21 рідини.
15. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 10, який відрізняється тим, що регулятор (35) такий, що затримку під час відкривання впускного клапана (6) протягом переходу від неробочого стану у робочий стан визначають, та впускний клапан (6) відкривається після закінчення затримки (tb-tA).
16. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 10, який відрізняється тим, що затримку (tB-tA) обчислюють або визначають експериментально для певного гвинтового компресора (1) з нагнітанням рідини в залежності від бажаного або мінімального порогового значення (p12min або р22min) тиску (р12) в резервуарі (12) високого тиску або нагнітального тиску (р22); температури навколишнього повітря (Та); часу (Trun), коли компресорний елемент (2) було запущено в роботу для врахування нагріву рідини та часу (tStop), коли компресорний елемент (2) було зупинено для врахування охолодження рідини.
17. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що регулятор (35) відрізняється від типового регулятора тим, що компресорний елемент (2) систематично зупиняється для переходу від робочого стану у неробочий стан.
18. Електричний або електронний регулятор для керування переходом у гвинтовому компресорі (1) нагнітання рідини за будь-яким з попередніх пунктів від неробочого стану у робочий стан, щоб запобігти нагнітальному тиску (р22) в час (tA) відкриття впускного клапана (6), при мінімальному тиску (p22min), нижчим за який в випускному отворі (10) компресорного елемента (2) можуть статися небажано високі пікові значення температури.
19. Спосіб керування гвинтовим компресором рідинного нагнітання, що містить компресорний елемент (2) з впускним отвором (5) і керованим впускним клапаном (6) для перекривання впускного отвору (5); випускний отвір (10) і з'єднаний з ним напірний трубопровід (11), який з'єднано з подальшою споживчою мережею (15), та керований продувний клапан (19) для видування стисненого газу в навколишнє середовище; гідравлічний контур (20) з форсункою (22) для нагнітання рідини (21) в компресорний елемент (2); віддільник (13) рідини, встановлений в напірному трубопроводі (11) для відділення рідини від стисненого газу і резервуар (12) високого тиску для збирання відділеної рідини; нагнітальну трубу (23), яка з'єднує резервуар високого тиску з форсункою (22) для нагнітання рідини в компресорний елемент (2); регулятор (35) для керування впускним клапаном (6) і продувний клапан (19) під час переходу від неробочого стану у робочий стан, коли тиск (р15) в споживчій мережі (15) знижується до бажаного мінімального тиску (р15mіп), через що в неробочому стані впускний клапан (6) перекрито, а продувний клапан (19) відкрито, а в робочому стані впускний клапан (6) відкрито, а продувний клапан (19) перекрито, який відрізняється тим, що під час переходу від неробочого стану у робочий стан спосіб полягає в:
- визначенні тиску (р15) в споживчій мережі (15);
- визначенні нагнітального тиску (р22) або тиску (р12) в резервуарі (12) високого тиску в час (tA), коли тиск (р15) в споживчій мережі знижується до мінімального тиску (р15min);
- негайному відкриванні впускного клапана (6), якщо нагнітальний тиск (р22) або тиск (р12) в резервуарі (12) високого тиску дорівнює або є більшим за мінімальне значення (р22min, р12min) в час (tA);
- відкриванні з деякою затримкою (tB-tA) впускного клапана (6) і активуванні засобів, щоб тиск (р12) в резервуарі (12) високого тиску поступово підвищувався протягом цієї затримки (tB-tA) під час відкривання впускного клапана (6), якщо нагнітальний тиск (р22) або тиск (р12) в резервуарі (12) високого тиску в той час є нижчим за мінімальне значення (р22min, р12min); та,
- лише відкриванні впускного клапана (6), коли тиск (р22) впорскування або тиск (р12) в посудині (12) високого тиску досягне зазначеного мінімального значення (p22min або р12min).
Текст
Реферат: Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини з впускним клапаном (6) і продувним клапаном (19); гідравлічним контуром (20) з форсункою (22); регулятором (35) для переходу від неробочого стану до робочого стану, завдяки якому, у неробочому стані впускний клапан (6) перекрито, а продувний клапан (19) відкрито, та у робочому стані впускний клапан (6) відкрито, а продувний клапан (19) перекрито, та в результаті чого під час згаданого переходу, коли нагнітальний тиск (р22) є нижчим за мінімальне порогове значення, впускний клапан (6) залишається перекритим і відкривається з деякою затримкою (tB-tA), та з засобами, для поступового підвищення нагнітання протягом цієї затримки (tB-tA) і відкриття впускного клапана (6), коли нагнітальний тиск (р22) досягне мінімального порогового значення. UA 114677 C2 (12) UA 114677 C2 UA 114677 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується гвинтового компресора з нагнітанням рідини і, зокрема, регулятора такого гвинтового компресора протягом переходу від неробочого стану, при короткочасному розвантаженні, коли газ, що не стиснуто, відбирається, до робочого стану, при короткочасному навантаженні, внаслідок чого, гвинтовий компресор поставляє стиснений газ, наприклад стиснене повітря. Більш конкретно, винахід стосується типу гвинтового компресора з нагнітанням рідини, який містить елемент компресора з впускним отвором та регульованим впускним клапаном з можливістю перекривання впускного отвору; випускний отвір та з'єднаний з ним напірний трубопровід, який з'єднано з подальшою споживчою мережею, та керований продувний клапан для видування стисненого газу в навколишнє середовище; гідравлічний контур з форсункою для нагнітання рідини в компресорний елемент; віддільник рідини, застосований в напірному трубопроводі для відділення рідини від стисненого газу, і резервуар високого тиску для збирання відділеної рідини; труба для нагнітання, яка з'єднує резервуар високого тиску з форсункою; регулятор для керування впускним клапаном і продувним клапаном протягом переходу від неробочого стану у робочий стан, коли тиск у споживчій мережі знижується до встановленого необхідного мінімального тиску в мережі, в результаті чого в неробочому стані впускний клапан перекрито, та продувний клапан відкрито, та в робочому стані впускний клапан відкрито, а продувний клапан перекрито. У неробочому стані елемент компресора не зупиняється і, таким чином, продовжує працювати. У зв'язку з тим, що в даному випадку впускний отвір перекрито, за винятком декількох каліброваних проходів у впускному клапані, відводиться тільки обмежена кількість газу, і тиск не може збільшуватись, оскільки відведений газ миттєво видувається в атмосферу на виході. Таким чином, потрібно тільки мінімум енергії, щоб зберегти роботу елемента компресора при відсутності навантаження. Перехід від неробочого стану у робочий стан починається коли тиск в мережі знижується до нижчого мінімального значення, що обрано і встановлено користувачем. У відомих гвинтових компресорах вищезгаданого типу впускний клапан негайно повністю відкривається, коли тиск мережі досягає вищезазначеного заданого значення, та водночас продувний клапан повністю перекрито. Коли впускний клапан раптово повністю відкрито, велика кількість всмоктаного газу раптово змішується з рідиною, що нагнітається в компресорний елемент під дією тиску, який є в резервуарі високого тиску в той час. З енергетичних міркувань, цей тиск підтримується якомога нижчим за відсутності нагнітання, оскільки чим вище цей тиск, тим потрібно більше енергії для збереження в робочому стані компресорного елемента при розвантаженні. Внаслідок раптового надходження енергії в стиснений газ, коли впускний клапан відкривається, і незначної кількості рідини, що нагнітається в результаті низького тиску нагнітання в той час, можуть раптово виникати небажані піки температури на виході з компресорного елемента, що може спричинити руйнування гвинтового компресора. Варіанти, які існують для цього є складними за здійсненням і, таким чином, не часто застосовуються та також мають негативні побічні ефекти, які означають, що протягом переходу від неробочого стану до робочого стану є певний час реакції для встановлення бажаного тиску у споживчій мережі, внаслідок чого, цей час реакції переважно підтримують настільки коротким, наскільки це можливо для користувачів. Метою даного винаходу є отримання вирішення вищезазначених та інших недоліків. Таким чином, даний винахід стосується гвинтового компресора з нагнітанням рідини вищезгаданого типу, де регулятор є таким, що під час переходу від неробочого стану у робочий стан, коли нагнітальний тиск є нижчим за мінімальне порогове значення, впускний клапан залишається перекритим і відкривається з деякою затримкою, та є засобом для поступового підвищення тиску в резервуарі високого тиску протягом цієї затримки під час відкривання впускного клапана, та лише тоді відкривається впускний клапан, коли нагнітальний тиск досягне мінімального порогового значення. Як результат, це гарантовано тим що, коли нагнітальний тиск занадто низький в момент переходу від неробочого стану у робочий стан, то цей тиск підвищують спочатку до мінімального тиску, вище якого можна запобігти вищезгаданому ризику виходу з ладу гвинтового компресора. Якщо нагнітальний тиск безпосередньо залежить від тиску в резервуарі високого тиску, обидва: і нагнітальний тиск, і тиск в резервуарі високого тиску, - може бути залучено як 1 UA 114677 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 контрольний параметр для визначення часу, при якому клапан може бути повністю відкрито після затримки без ризику температурних піків. Для певного гвинтового компресора мінімальний нагнітальний тиск може бути визначено експериментально, вище якого згаданий ризик виходу з ладу гвинтового компресора повністю усувається, і для керування впускний клапан може просто бути повністю відкритий протягом того часу, за який нагнітальний тиск досягає цього значення, що забезпечує просте керування. Для того щоб зберегти затримку при повністю відкритому впускному клапані якомога коротшою, потрібно протягом затримки якомога швидше встановити тиск в резервуарі високого тиску мінімального значення для відкриття впускного клапана, та таким чином, зберегти це мінімальне значення якомога нижчим, та створити умови роботи гвинтового компресора в момент переходу від неробочого стану у робочий стан, залежним від температури навколишнього середовища, наприклад, таким чином, поріг ризику для виникнення температурних піків залежить від цих умов експлуатації. Регулятор також може бути застосовано з алгоритмом, який визначає мінімальний нагнітальний тиск або пов'язаний з ним тиск в резервуарі високого тиску, наприклад, обчисленням відомих характеристик гвинтового компресора і робочих умов, або експериментальних даних, які визначають мінімальний тиск в залежності від умов експлуатації. Як результат, керування викликає певні складності, але користувачу не потрібно чекати до моменту достатнього підвищення тиску в мережі після переходу від неробочого стану у робочий стан. Відповідно до можливого варіанту винаходу, засоби, які дозволяють поступово збільшувати тиск в резервуарі високого тиску під час переходу від неробочого стану у робочий стан можуть бути утворені з допомогою обвідного каналу з каліброваним отвором для обходу впускного клапана для всмоктування газу коли впускний клапан перекрито, таким чином, регульований запірний клапан застосовано в цьому обвідному каналі, через що керування здійснюється наступним чином: запірний клапан перекрито в неробочому стані та відкрито протягом переходу від неробочого стану у робочий стан. Цей варіант має ту перевагу, що існуючі впускні клапани можна легко регулювати в рамках цього винаходу, застосовуючи додатковий обвідний канал крізь впускний клапан. Відповідно до іншого можливого варіанта, засоби реалізуються з допомогою впускного клапана та продувного клапана, якими можна керувати незалежно один від одного, й регулятор є таким, що протягом переходу відкритий продувний клапан негайно перекривається коли тиск в мережі падає до мінімального рівня, тоді як впускний клапан все ще перекритий до часу, поки тиск в резервуарі високого тиску стане достатнім. Винахід також стосується електричних або електронних регуляторів для керування переходу від неробочого стану у робочий стан, як зазначено вище, щоб запобігти тиску нагнітання, в момент відкриття впускного клапана, нижчого за мінімальний тиск, нижче якого може виникнути ризик піків занадто високої температури на виході компресорного елемента. Винахід також стосується способу регулювання гвинтового компресора з нагнітанням рідини вищезгаданого типу, внаслідок чого, під час переходу від неробочого стану у робочий стан, спосіб полягає в: - визначенні тиску в споживчій мережі; - визначенні тиску нагнітання або тиску в резервуарі високого тиску в той час, коли тиск в споживчій мережі знижується до мінімального тиску мережі; - якщо нагнітальний тиск або тиск в резервуарі високого тиску в той час більше ніж або дорівнює мінімальному значенню, тоді впускний клапан негайно відкривається; - якщо нагнітальний тиск або тиск в резервуарі високого тиску в цей час є меншим за мінімальне значення, то впускний клапан відкривається з деякою затримкою і засоби активуються для того, щоб тиск в резервуарі високого тиску поступово зростав протягом цієї затримки під час відкривання впускного клапана; та, - відкритті впускного клапана, коли тиск уприскування або тиск в резервуарі високого тиску досягне вищезазначеного мінімального значення. З метою кращої демонстрації характеристик даного винаходу, кілька переважних варіантів втілення гвинтового компресора з нагнітанням рідини відповідно винаходу, і регулятор для керування переходом від неробочого стану у робочий стан й спосіб його застосування, наведені далі як приклад, без будь-якого обмеження властивостей, з посиланнями на прикладені креслення, на яких: Фіг.1 - схема гвинтового компресора з нагнітанням рідини відповідно винаходу; Фіг. 2 ділянка, яка зазначена коміркою F2 на Фіг. 1; Фіг. 3 - крива, яка відповідає тиску в гвинтовому компресорі на Фіг. 1 в залежності від часу; 2 UA 114677 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Фіг. 4 і Фіг. 5 - гвинтовий компресор, зображений на Фіг. 1, але в іншому положенні, ніж під час роботи; На Фіг. 6 наведено визначальну таблицю для вибору певних параметрів гвинтового компресора на Фіг. 1; Фіг.7 і Фіг. 8 - два можливі варіанти втілення тієї частини, яка показана на Фіг. 2. Устаткування на Фіг. 1 - гвинтовий компресор з нагнітанням рідини 1, згідно з винаходом, який містить компресорний елемент 2 відомого типу гвинта з корпусом 3, в якому два зчеплені спіральні ротори - 4 приводяться в рух з допомогою двигуна або аналогічного, не зображеного на кресленні. Компресорний елемент 2 створено з впускним отвором 5, який може бути заблоковано з допомогою регульованого впускного клапана 6 з впускним отвором 7, який з'єднаний впускним трубопроводом 8 до впускного фільтра 9, для всмоктування газу, в цьому випадку повітря, з навколишнього середовища. Компресорний елемент 2 створено з випускним отвором 10 і під'єднаною до нього напірною трубою 11, яка з'єднана з подальшою споживчою мережею 15 для живлення різних пневматичних інструментів або подібних, які не зображені тут, крізь резервуар 12 високого тиску з віддільником (13) рідини в ній і крізь охолоджувач 14. Зворотній клапан 16 застосовано на випускному отворі 10 компресорного елемента 2, і клапан 17 мінімального тиску, прикріплено до виходу резервуара 12 високого тиску. Продувну гілку 18 встановлено в резервуарі 12 високого тиску, яка відкривається назовні в місці розташування впускного отвору 7 впускного клапана 6, і який може бути заблоковано з допомогою продувного клапана 19 у вигляді регульованого електричного клапана. Гвинтовий компресор 1 створено з гідравлічним контуром 20 для нагнітання рідини 21, в цьому випадку мастило з резервуара 12 високого тиску потрапляє в компресорний елемент для змащення та охолодження, або охолодження та ущільнення, або ущільнення між роторами 4 разом та роторами 4 і корпусом 3. Гідравлічний контур 20 містить форсунку 22 або аналогічну, яку з'єднано з рідиною 21 під тиском в резервуарі 12 високого тиску крізь трубу 23 для нагнітання з рідким фільтром 24 в ній. Рідина 21, яка надходить з резервуара 12 високого тиску до форсунки 22, з можливістю надходження навколо крізь охолоджувач 27 рідини, крізь термостатичний клапан 25, крізь патрубок 26, щоб контролювати температуру в трубі для нагнітання. Регульований запірний клапан 28 форсунки 22 запобігає протіканню рідини назад з компресорного елемента 2 в резервуар 12 високого тиску, і рідина надходить з резервуара 12 високого тиску в компресорний елемент 2, коли цей компресорний елемент 2 зупинено. Впускний клапан 6, показаний більш детально на Фіг.2, містить корпус 29, в якому тарілчастий клапан ЗО закріплено рухомо між станом, в якому впускний клапан 5 компресорного елемента 2 перекрито, як показано на Фіг. 1, і станом, в якому впускний отвір 5 відкрито до максимуму, як показана на Фіг. 5. В цьому випадку впускний клапан 6 відкривається і перекривається відомим чином під дією керуючого тиску, який відведено від кришки резервуара 2 високого тиску крізь керуючий трубопровід 31, наприклад, і приводяться з допомогою керуючого клапана 32,або аналогічного для перекривання впускного клапана 6, або перекривається, щоб відкрити впускний клапан 6. У тарілчастого клапана 30 самого по собі і в корпусі 29 впускного клапана 6 є калібровані канали, відповідно 33 і 34, які забезпечують постійне сполучення між впускним отвором 7 впускного клапана 6, і впускним отвором 5 компресорного елемента 2, для втягування повітря керованим, коли впускний клапан 6 перекрито. Крім того, електричний або електронний контролер 35, передбачений для керування тиском р15 у споживчій мережі 15 в інтервалі тисків, який визначається мінімальним тиском р15min і максимальним тиском р15max, який може бути обраний користувачем гвинтового компресора 1 та вводиться в контролер 35, і для цієї мети з'єднаний з датчиком 36 тиску для вимірювання або визначення тиску р15 в споживчій мережі 15. Регулятор 35 додатково створено з програмним забезпеченням або подібним для керування впускним клапаном 6 з допомогою керуючого клапану 32 і випускного клапану 19 таким чином, що, коли тиск повітря в споживчій мережі 15 падає нижче мінімального тиску мережі рібпліп за рахунок відведення повітря, гвинтовий компресор приводиться до робочого стану, при якому впускний клапан 6 відкритий, та продувний клапан перекритий, поки без подальшого стиснене повітря спуститься і в результаті тиск р15 в споживчій мережі 15 зросте. З того часу, як тиск р15 досягає максимального тиску в мережі р15тах, регулятор перемикається від робочого стану до неробочого стану, при якому впускний клапан перекривається і відкривається продувний клапан, як зображено на Фіг. 1. 3 UA 114677 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В результаті повітря не втягується в компресорний елемент 2, який все ще рухомий, за винятком невеликої кількості, що всмоктується через калібровані канали 33 й 34 й стиснене. В результаті встановлюється рівновага в резервуарі 12 високого тиску з постійним тиском рІ2и, величина якого залежить від обраних каліброваних каналів, які переважно обрані таким чином, що це тиск р12и є якомога нижчим при розвантаженні. Цей тиск рІ2u вимірюється, наприклад, за допомогою датчика 37 тиску, сигнал з якого повертається до регулятора 35. Все це зображено на діаграмі Фіг.З, на якій обидва: тиск р15 в споживчій мережі 15 та тиск р12 в резервуарі 12 високого тиску, - зображено в залежності від часу. Період до часу tA - стан розвантаження з постійним тиском р12u. Час tA - момент, при якому тиск р15 в споживчій мережі знижується до мінімального тиску p15min за бажанням користувача, цей час визначає перехід від розвантаження до навантаження, тим самим, регулятор, відповідно до винаходу, забезпечує те, що впускний клапан 6 відразу не відкривається, як зазвичай у відомих гвинтових компресорах, а, навпаки, відкривається тільки пізніше з деякою затримкою на час tB, тобто за час, при якому тиск р12 в резервуарі 12 високого тиску знижується встановленого мінімального порогового значення тиску p12min, при перевищенні якого не існує ризику виникнення небажаних піків температури на виході 10 з компресорного елемента 2 після раптового відкриття впускного клапана 6. Цей тиск p12min може бути визначено експериментально для певного компресора 1, наприклад. Для того щоб тиск піднявся від р12u до безпечного значення p12min під час затримки tB-tA, в наведеному тут прикладі, продувний клапан 19 перекривається в час tA, як зображено на Фіг. 4. Повітря, яке втягується через калібровані канали 33 і 34, не може видуватися і забезпечує часткове підвищення тиску р12 в резервуарі 12 високого тиску, таким чином, в ідеалізованому вигляді це збільшення тиску відповідає лінійній кривій на Фіг. З, швидкість зростання тиску р12 залежить від обраних каліброваних каналів 33 і 34. У час tB, коли тиск р12 в резервуарі 12 високого тиску знижується до встановленого безпечного мінімального тиску p12min, впускний клапан 6 раптово повністю відкривається в той час, як продувний клапан 19 залишається перекрито, як показано на Фіг. 5. З цього моменту тиск р12 зростає швидко, як зображено на Фіг. З, так, що тиск р15 в споживчій мережі 15 може швидко зростати, як також показано на Фіг.З. Для користувача звичайно важливо, що він може створити необхідний тиск в споживчій мережі 15 якнайшвидше, і затримка tB-tA зберігається якомога коротше, а іншими словами, різниця тисків p12min-p12u зберігається якомога менше, або для даного р12u значення необхідного мінімального тиску р12min є якомога низьким для надійної роботи. Це значення p12min може бути встановлено для тиску, який відповідає більшому, ніж потрібно, нагнітальному тиску p22min, наприклад, приблизно 100 кПа (1 бар) для надійної роботи. Проте, більш швидкий час реакції у споживчій мережі може бути отриманий встановленням цього значення p12min, більш конкретно, в регулятор 35, і наприклад, встановивши його нижчим в умовах, які можуть бути. Ідеальне значення p12min може бути визначено експериментально, наприклад, як залежність від змінних робочих умов, таких як температура навколишнього середовища, температура рідини та подібне, таким чином, отримані дані можуть бути введені в регулятор в залежності від того, наскільки складний регулятор 35, зрозуміло, що якщо тиск р12 в резервуарі 12 високого тиску в час tA вже більшим за p12min, в той час не виникають температурні піки, що можуть привести до небажаного виходу з ладу гвинтового компресора 1, тоді в той час не буде ніякої затримки, або іншими словами -tB і tA збігаються або, іншими словами, відкриття впускного клапана б і перекривання продувного клапана 19 виконуються одночасно в час tA. Тиск р12 в резервуарі 12 високого тиску зростає, як показано пунктирною лінією кривої р12'. Замість часу tB, в залежності від вимірювання тиску, як альтернатива, не виключено розрахувати або експериментально визначити затримку tB-tA і ввести це значення в регулятор 35. Наприклад, можна також ввести обмежену кількість дискретних значень в регулятор для тиску p12min або затримки tB-tA для спрощеної моделі керування, таким чином, ці дискретні значення залежать від ряду робочих параметрів, наприклад, таких, як час, коли компресорний елемент 2 було запущено, час, коли компресорний елемент було зупинено, температура навколишнього середовища та аналогічні, які є параметрами, що впливають на температуру та в'язкість рідини й, таким чином, також на ризик температурних піків у випускному отворі 10. 4 UA 114677 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Зрозуміло, наприклад, що затримка tB-tA може бути менше, якщо гвинтовий компресор 1 застосовують в теплому середовищі (наприклад, при температурі вище 30° С), в результаті чого гвинтовий компресор 1 працює досить довго, щоб розігрітися в достатній мірі та не зупиняється досить довго для охолодження, ніж коли гвинтовий компресор 1 застосовується в холодному середовищі й використовується тільки на короткий час після довгого простою. Це дає можливість, наприклад, для введення визначальної таблиці в регулятор, приклад якої надано на Фіг. б, для визначення затримки tB-tA в залежності від наступного: - температура Та навколишнього середовища вище або нижче, ніж 30° С, наприклад; - термін роботи tRun компресорного елемента 2 довший або коротший, ніж період X; - час припинення роботи tStop компресорного елемента є довший або коротший, ніж період Y або Z в залежності від температури навколишнього середовища. Зрозуміло, якщо тиск р12 в резервуарі 12 високого тиску і нагнітальний тиск р22 тісно пов'язані один з одним, то керування, звичайно, може бути також здійснено шляхом вимірювання тиску нагнітання р22 й передачі його до регулятора та введення мінімально необхідного тиску нагнітання. Також наочно, що в прикладі на Фіг. 1 наявний звичайний гвинтовий компресор з нагнітанням рідини може бути застосовано як основу, в якій тільки регулятор 35 має бути виконано з можливістю відкриття впускного клапана 6 з деякою затримкою tB-tA під час переходу від неробочого стану у робочий стан. На Фіг. 7 зображено варіант впускного клапана 6 відповідно до винаходу, причому в даному випадку, стосовно варіанту здійснення на Фіг.2, додатковий обвідний канал 38 створено з каліброваним отвором для обходу тарілчастого клапана 30 впускного клапана 6 для втягування повітря коли впускний клапан 6 перекривається, в результаті чого, в цьому обвідному каналі застосовано керований запірний клапан 39, в даному випадку у вигляді електричного клапана, який з'єднаний з регулятором 35. У цьому випадку регулятор 35 налаштовують таким чином, що запірний клапан 39 перекрито в неробочому стані та відкрито в час tA, що призводить до поступового підвищення тиску р12 в резервуарі високого тиску протягом затримки tB-tA, яка відбувається більш швидко, таким чином, що тиск p12min буде досягнутий швидше та, іншими словами, затримка tB-tA буде зменшена згідно ситуації на Фіг.2. Теоретично додатковий обвідний канал 38 також може бути реалізовано без утримання впускного клапану 6 повністю перекритим під час затримки tB-tA, але трохи відкриваючи його. На Фіг. 8 зображено інший варіант виконання впускного клапана 6, в якому продувний клапан 19 відкривається в керуючу камеру 40 високого тиску впускного клапана б крізь продувну гілку 18, звідки продувний повітряний потік відкриває впускний отвір 7 впускного клапана 6 крізь канал 41, як варіант розширення продувної гілки 18. У цьому випадку тиск продувного повітря потім формує керуючий сигнал для відкриття впускного клапана 6, внаслідок чого, впускним клапаном 6 і продувним клапаном 19 керують разом, але в протилежному напрямку, тобто, коли продувний клапан 19 відкривається, впускний клапан 6 перекривається практично одночасно, і навпаки. Обидва клапана 6 і 19, таким чином, керуються залежно один від одного Фіг. 1. На Фіг.8 впускний клапан 6 також забезпечено додатковим обвідним каналом 38 з запірним клапаном 39, як і на Фіг. 7. В цьому випадку, під час переходу від неробочого стану у робочий стан регулятор 35, виконано з можливістю керування не тільки впускним клапаном б, а й продувним клапаном 19 одночасно після деякої затримки tB-tA, протягом затримки tB-tA запірний клапан 39 обвідного каналу 38 відкривається для того, щоб поступово підвищити тиск р12 до значення p12min для надійної роботи, оскільки це необхідно. Під час затримки tB-tA обвідний канал 38 відкрито, а впускний клапан 6 перекривається, та продувний клапан 19 відкрито, так, що в період переходу в декілька секунд після tA більший потік втягується, ніж видувається, через що тиск р12 зростає. З усього вищезазначеного зрозуміло, що в залежності від типу впускного клапана 6 і продувного клапану 19, протягом короткої затримки tB-tA, коли впускний клапан 6 перекривається, різні засоби можуть бути застосовані для поступового підвищення тиску р12 в резервуарі високого тиску 12 до безпечного значення p12min для того, щоб безпечно відкрити впускний клапан 6 і не мати ніяких проблем з надто високими піками температури на виході 10. Зрозуміло, що даний винахід не обмежується впускними клапанами 6, які зображено, але також може бути поширено на інші типи клапанів, такі як дискові затвори або подібне. Даний винахід аж ніяк не обмежується варіантами втілення, наданими як приклад і зображеними на кресленнях, але гвинтовий компресор з нагнітанням рідини відповідно до 5 UA 114677 C2 винаходу і регулятор для керування переходом від неробочого стану у робочий стан і спосіб, застосований до того ж, може бути реалізовано у всіх видах варіантів, не виходячи за межі обсягу винаходу. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини, що містить компресорний елемент (2) з впускним отвором (5) і керованим впускним клапаном (6) для перекривання впускного отвору (5); випускний отвір (10) і з'єднаний з ним напірний трубопровід (11), виконаний з можливістю з'єднання з подальшою споживчою мережею (15), та керований продувний клапан (19) для видування стисненого газу в навколишнє середовище; гідравлічний контур (20) з форсункою (22) для нагнітання рідини в компресорний елемент (2), віддільник (13) рідини, встановлений в напірному трубопроводі (11) для відділення рідини від стисненого газу, і резервуар високого тиску (12) для збирання відділеної рідини, нагнітальну трубку (23), яка з'єднує резервуар (12) високого тиску з форсункою (22); регулятор (35) для керування впускним клапаном (6) і продувним клапаном (19) під час переходу від неробочого стану у робочий стан, коли тиск (р15) в споживчій мережі (15) знижується до встановленого необхідного мінімального тиску (р15min), через що в неробочому стані впускний клапан (6) перекрито, а продувний клапан (19) відкрито, а в робочому стані впускний клапан (6) відкрито, і продувний клапан (19) перекрито, який відрізняється тим, що регулятор (35) виконано з можливістю утримання впускного клапана (6) перекритим і відкривання його з деякою затримкою (tB-tA) під час переходу від неробочого стану у робочий стан, коли нагнітальний тиск (р22) є нижчим за мінімальне порогове значення, і тим, що гвинтовий компресор має засіб для поступового підвищення тиску (р12) в резервуарі (12) високого тиску протягом цієї затримки (tB-tA) під час відкривання впускного клапана (6) і завершення відкривання впускного клапана (6), тільки тоді, коли нагнітальний тиск (р22) досягне мінімального порогового значення. 2. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 1, який відрізняється тим, що продувний клапан (19) відкривається на вході (7) впускного клапана (6). 3. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що калібрований канал (33, 34) утворює обвідний канал крізь впускний клапан (6) для втягування газу, коли впускний клапан (6) перекрито, зокрема, прохід між входом (7) впускного клапана (6) і впускним отвором (5) компресорного елемента (2). 4. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що впускний клапан (6) і продувний клапан (19) з можливістю керування незалежно один від одного, і тим, що засоби для підвищення тиску (р12) в резервуарі (12) високого тиску, під час переходу від неробочого стану у робочий стан утворені з тим, що регулятор (35) такий, що під час переходу відкритий продувочний клапан (19) перекривається, а впускний клапан (6) залишається перекритим під час згаданої затримки (tB-tA). 5. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 4, який відрізняється тим, що регулятор (35) такий, що продувний клапан (19) перекрито на початку переходу від неробочого стану у робочий стан, а саме в час (tA), коли тиск в мережі (р15) знижується до мінімального тиску (p15min). 6. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 4 або п. 5, який відрізняється тим, що засоби для підвищення тиску утворено додатковим обвідним каналом (38) з каліброваним каналом в обхід впускного клапана (6) для втягування газу, коли впускний клапан (6) перекрито, таким чином, керований запірний клапан (39) застосовано в цьому обвідному каналі (38), через що регулятор (35) такий, що запірний клапан (39) перекрито в неробочому стані і відкрито під час переходу від неробочого стану у робочий стан. 7. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 6, який відрізняється тим, що запірний клапан (39) додаткового обвідного каналу (38) відкрито на початку переходу від неробочого стану у робочий стан, тобто в той час (tA) тиск мережі (р15) знижується до мінімального тиску (p15min). 8. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що впускний клапан (6) та продувний клапан (19) з можливістю керування разом, але в протилежному напрямку, і регулятор (35) такий, що під час переходу від неробочого стану у робочий стан у час (tA), коли тиск мережі (р15) знижується до мінімального тиску (p15min), впускний клапан (6) залишається перекритим, і продувний клапан (19) залишається відкритим, і ці клапани (6 і 19) керуються одночасно з деякою затримкою (tB-tA), щоб відкрити в разі впускний клапан (6) і перекрити в разі продувний клапан (19), і тим, що засоби для підвищення тиску (р12) в резервуарі (12) високого тиску протягом цієї затримки (tB-tA) утворені з додатковим 6 UA 114677 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 обвідним каналом (38) з каліброваним каналом в обхід впускного клапана (6) для втягування газу, коли впускний клапан (6) перекрито, в результаті чого керований запірний клапан (39) застосовано в цьому обвідному каналі (38), і внаслідок чого регулятор (35) такий, що запірний клапан (39) перекрито в неробочому стані і відкрито під час переходу від неробочого стану у робочий стан. 9. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 8, який відрізняється тим, що запірний клапан (39) додаткового обвідного каналу (38) відкрито на початку переходу від неробочого стану у робочий стан, тобто в час (tA), коли тиск мережі (р15) знижується до мінімального тиску (p15min). 10. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що регулятор (35) є електричним або електронним регулятором, та впускний клапан (6) і випускний клапан (19) керуються електричним клапаном. 11. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що датчик (37) тиску застосовано для вимірювання тиску (р12) в резервуарі (12) високого тиску або тиску нагнітання (р22), і регулятор (35) такий, що відкриття впускного клапана (6) починається під час переходу від неробочого стану у робочий стан, коли виміряний тиск (р12 або р22) дорівнює бажаному значенню (p12min або р22min). 12. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 11, який відрізняється тим, що виміряний тиск є нагнітальним тиском (р22), і встановлене значення (p22min) тиску нагнітання є мінімальним пороговим значенням. 13. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 11, який відрізняється тим, що виміряний тиск є тиском (р12) в резервуарі (12) високого тиску, і встановлене значення тиску (p12min) обчислюють або визначають експериментально тиском в резервуарі (12) високого тиску, вище значення (р12min) гвинтовий компресор (1) не виходить з ладу в результаті температурних піків у випускному отворі (10) компресорного елемента (2) під час переходу від неробочого стану у робочий стан. 14. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 13, який відрізняється тим, що бажаний тиск (р12min) обчислюють або визначають експериментально, який є якомога нижчим, з запасом безпеки, що береться до уваги, або іншим чином, і який залежить від температури навколишнього середовища Та і температури Т21 рідини. 15. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 10, який відрізняється тим, що регулятор (35) такий, що затримку під час відкривання впускного клапана (6) протягом переходу від неробочого стану у робочий стан визначають, та впускний клапан (6) відкривається після закінчення затримки (tb-tA). 16. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за п. 10, який відрізняється тим, що затримку (tB-tA) обчислюють або визначають експериментально для певного гвинтового компресора (1) з нагнітанням рідини в залежності від бажаного або мінімального порогового значення (p12min або р22min) тиску (р12) в резервуарі (12) високого тиску або нагнітального тиску (р22); температури навколишнього повітря (Та); часу (Trun), коли компресорний елемент (2) було запущено в роботу для врахування нагріву рідини та часу (tStop), коли компресорний елемент (2) було зупинено для врахування охолодження рідини. 17. Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що регулятор (35) відрізняється від типового регулятора тим, що компресорний елемент (2) систематично зупиняється для переходу від робочого стану у неробочий стан. 18. Електричний або електронний регулятор для керування переходом у гвинтовому компресорі (1) нагнітання рідини за будь-яким з попередніх пунктів від неробочого стану у робочий стан, щоб запобігти нагнітальному тиску (р22) в час (tA) відкриття впускного клапана (6), при мінімальному тиску (p22min), нижчим за який в випускному отворі (10) компресорного елемента (2) можуть статися небажано високі пікові значення температури. 19. Спосіб керування гвинтовим компресором рідинного нагнітання, що містить компресорний елемент (2) з впускним отвором (5) і керованим впускним клапаном (6) для перекривання впускного отвору (5); випускний отвір (10) і з'єднаний з ним напірний трубопровід (11), який з'єднано з подальшою споживчою мережею (15), та керований продувний клапан (19) для видування стисненого газу в навколишнє середовище; гідравлічний контур (20) з форсункою (22) для нагнітання рідини (21) в компресорний елемент (2); віддільник (13) рідини, встановлений в напірному трубопроводі (11) для відділення рідини від стисненого газу і резервуар (12) високого тиску для збирання відділеної рідини; нагнітальну трубу (23), яка з'єднує резервуар високого тиску з форсункою (22) для нагнітання рідини в компресорний елемент (2); регулятор (35) для керування впускним клапаном (6) і продувний клапан (19) під 7 UA 114677 C2 5 10 15 час переходу від неробочого стану у робочий стан, коли тиск (р15) в споживчій мережі (15) знижується до бажаного мінімального тиску (р15min), через що в неробочому стані впускний клапан (6) перекрито, а продувний клапан (19) відкрито, а в робочому стані впускний клапан (6) відкрито, а продувний клапан (19) перекрито, який відрізняється тим, що під час переходу від неробочого стану у робочий стан спосіб полягає в: - визначенні тиску (р15) в споживчій мережі (15); - визначенні нагнітального тиску (р22) або тиску (р12) в резервуарі (12) високого тиску в час (tA), коли тиск (р15) в споживчій мережі знижується до мінімального тиску (р15min); - негайному відкриванні впускного клапана (6), якщо нагнітальний тиск (р22) або тиск (р12) в резервуарі (12) високого тиску дорівнює або є більшим за мінімальне значення (р22min, р12min) в час (tA); - відкриванні з деякою затримкою (tB-tA) впускного клапана (6) і активуванні засобів, щоб тиск (р12) в резервуарі (12) високого тиску поступово підвищувався протягом цієї затримки (tB-tA) під час відкривання впускного клапана (6), якщо нагнітальний тиск (р22) або тиск (р12) в резервуарі (12) високого тиску в той час є нижчим за мінімальне значення (р22min, р12min); та, - лише відкриванні впускного клапана (6), коли тиск (р22) впорскування або тиск (р12) в посудині (12) високого тиску досягне зазначеного мінімального значення (p22min або р12min). 8 UA 114677 C2 9 UA 114677 C2 10 UA 114677 C2 11 UA 114677 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 12
ДивитисяДодаткова інформація
Автори англійськоюde Schamphelaere, Pieter
Автори російськоюдэ Схампхеларе Питер
МПК / Мітки
МПК: F04C 18/16, F04C 28/24, F04C 28/06
Мітки: переходу, неробочого, застосування, компресора, спосіб, рідини, гвинтового, гвинтовий, компресор, нагнітанням, регулятор, такого, робочий, стану, стан
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/14-114677-gvintovijj-kompresor-z-nagnitannyam-ridini-regulyator-dlya-perekhodu-vid-nerobochogo-stanu-u-robochijj-stan-takogo-gvintovogo-kompresora-ta-sposib-jjogo-zastosuvannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Гвинтовий компресор з нагнітанням рідини, регулятор для переходу від неробочого стану у робочий стан такого гвинтового компресора та спосіб його застосування</a>
Попередній патент: Відновлення оксиду заліза до металевого заліза з застосуванням природного газу
Наступний патент: Спосіб імпульсно-плазмової обробки металевої поверхні
Випадковий патент: Роторно-поршнева машина