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DE2636493A1 - Vorrichtung zur erzeugung von druckluft mittels eines schraubenverdichters - Google Patents

Vorrichtung zur erzeugung von druckluft mittels eines schraubenverdichters

Info

Publication number
DE2636493A1
DE2636493A1 DE19762636493 DE2636493A DE2636493A1 DE 2636493 A1 DE2636493 A1 DE 2636493A1 DE 19762636493 DE19762636493 DE 19762636493 DE 2636493 A DE2636493 A DE 2636493A DE 2636493 A1 DE2636493 A1 DE 2636493A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oil
compressed air
pressure
compressor
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19762636493
Other languages
English (en)
Inventor
Guenter Kirsten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19762636493 priority Critical patent/DE2636493A1/de
Publication of DE2636493A1 publication Critical patent/DE2636493A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/24Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0007Injection of a fluid in the working chamber for sealing, cooling and lubricating
    • F04C29/0014Injection of a fluid in the working chamber for sealing, cooling and lubricating with control systems for the injection of the fluid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur Erzeugung von Druckluft
  • mittels eines Schraubenverdichters Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Druckluft mittels eines Schraubenverdichters, bei dem das Läuferpaar der Schraubenverdichterstufe in einem Flüssigkeitsbad, vorzugsweise in einem ölbad, läuft.
  • Die Schraubenverdichter zur Erzeugung von Druckluft gewinnen wegen Ihres hohen Wirkungsgrades und des geringen Leistungsbedarfes zunehmend an Bedeutung. Ein solcher Schraubenverdichter, der durch einen Motor über Getriebe oder direkt angetrieben wird, weist im wesentlichen Schraubenverdichterstufe, Ölbehälter mit Grobabscheidung sowie nachgeschaltetem blseparator, luft- oder wassergekühlten ölkühler und Regler mit Steuereinrichtung auf. Die zu verdichtende Luft wird in die Öffnungen des sich drehenden Neben- und Haupt läufers der Schraubenverdichterstufe angesaugt. Nach Abschluß des Ansaugvorganges werden die Öffnungen vom Haupt läufer abgedichtet. Die Verdichtung der Luft erfolgt durch das Weiterdrehen des Läuferpaares auf den am Einlaßregler eingestellten Verdichtungs-Enddruck. Der Schraubenverdichter ist einstufig und arbeitet ölüberflutet. Während des Verdichtungsvorganges wird ein Teil des im Ölbehälter befindlichen Öles durch den entstehenden Druck, der auch auf das Öl wirkt, in die Verdichterstufe eingespritzt, wobei das Öl die Aufgaben der Schmierung, Abdichtung und Kühlung erfüllt. Anschließend wird das austretende (5l-Luftgemisch über einen Rückflußverhinderer in den Ölbehälter geleitet und von hier aus über Prallwände, die bereits einen sehr hohen Abscheidungsgrad erreichen, in den nachgeschalteten Separator geführt. In diesem wird das Restöl so weit abgeschieden, daß die austretende Druckluft nur noch einen geringen Restölgehalt enthält, so daß die Druckluft praktisch ölfrei ist. Für die von dem Schraubenverdichter abzugebende Druckluft kann ein Kühler vorgesehen sein.
  • Das in dem Ölbehälter abgeschiedene Öl gelangt durch den von dem Schraubenverdichter erzeugten Druck der Druckluft im Gehäuse des Ölbehäfters in den Ansaugkanal, um mit der angesaugten Luft wieder in die Verdichterstufe und somit in den Ölkreislauf zu kommen. In diesen Kreislauf wird das erhitzte Öl nach dem Ölbehälter bzw. Ölsumpf durch einen Ölkühler gedrückt, in dem die Rückkühlung auf Einspritztemperatur erfolgt. Bei der bekannten Schraubenverdichteranlage erfolgt das Kühlen der Druckluft und des Öles, nachdem diese Medien den Ölbehälter verlassen haben. Hierzu ist je ein Kühler für die Druckluft und das Öl erforderlich. Bei der Druckluft kommt noch hinzu, daß dem Druckluftkühler noch eine Abscheidevorrichtung für das in der Druckluft enthaltene Wasser nachzuschalten ist, bevor die Druckluft zu den Arbeitsvorrichtunü?en zugeführt wird. Dadurch wird die Anlage bau- und energiemäßig aufwendig.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schraubenverdichtervorrichtung der beschriebenen Art wirkungsgradmäßig und hinsichtlich der umlaufenden Ölmenge wesentlich zu verbessern. Der Schraubenverdichter, bei dem ein Teil des im Ölbehälter befindlichen Öles während des Verdichtungsvorganges durch den Druck der Druckluft zu der Verdichterstufe zurückgeführt und in diese eingespritzt wird, zeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch aus, daß die Kühlvorrichtung in der Druckleitung für das Öl-Druckluftgemisch zwischen der Verdichterstufe und dem Ölbehälter angeordnet ist.
  • Durch das Kühlen des durch die Verdichterstufe erzeugten Öl-Druckluftgemisches nach Verlassen der Verdichterstufe und vor dem Eintritt in den Ölbehälter benötigt man nur einen Kühler bzw. Wärmeaustauscher für die Druckluft und das Öl. Ein weiteres Nachkühlen ist nicht erforderlich.
  • Durch das gleichzeitige Kühlen der Druckluft und des Öles, bevor diese getrennt werden, wird eine wesentliche Einsparung an Kühlöl-Umlaufmenge erreicht, die 50% und darüber betragen kann. Man erreicht ferner eine höhere spezifische Leistung, d.h. eine größere Liefermenge. Dabei tritt eine geringere Planscharbeit mit einem geringeren spezifischen Leistungsbedarf ein. Zugleich findet eine geringe Leerlaufaufnahme des Verdichters statt. Da aufgrund der tiefen Rückkühltemperatur die Taupunkt;grenze für die reine Ölkomponente gesenkt werden kann, kann ein um einige Potenzen geringerer Restölanteil in der verdichteten Luft erzielt werden. Der Wärmeaustauscher kann luft- oder wassergekühlt werden.
  • Durch die vorangehende Kühlung des Öl-Druckluftgemisches wird das in dem Gemisch enthaltene Wasser in dem Ölbehälter ausgeschieden, wozu der Ölbehälter mit einer Wasser-Ausscheidevorrichtung für das im unteren Teil desselben angesammelte Wasser versehen wird. Hierbei ist es zweckmäßig, daß die Wasserablaßleitung einen von dem Druck in dem Ölbehälter gesteuerten Niveauregler mit Trennschichtschwimmer erhält. Dabei kann das Ablaßventil der Wasserablaßleitung ein in Abhängigkeit von dem Niveauregler gesteuertes Ventil, z.B. ein Magnetventil, sein.
  • Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert.
  • Die einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schraubenverdichteranlage zur Erzeugung von Druckluft im Schema.
  • Zu der Schraubenverdichterstufe 6 mit einem Haupt läufer und einem Nebenläufer, die über ein Zahnradgetriebe und eine Kupplung 59 von einem Motor 57, vorzugsweise einem Elektromotor, angetrieben werden, wird die angesaugte Luft über einen Luftansaugfilter 1, der mit Zyklon und Verschmutzungsanzéiger ausgerüstet sein kann, über die Leitung 38 zugeführt. Das von der Verdichterstufe 6 erzeugte Öl-Druckluftgemisch gelangt über die Druckleitung 40 und die Umlenkung 10, durch die eine Prallabscheidung zur Trennung von Öl und Druckluft veranlaßt wird, in den Ölbehälter 11. Unmittelbar in der Druckleitung 40 ist der Kühler bzw. Wärmeaustauscher 9 angeordnet, durch den das Druckluft-Ölgemisch auf eine vorbestimmte Temperatur heruntergekühlt wird, bevor es in den Ölbehälter 11 gelangt.
  • Der Kühler 9 kann mittels Luft oder Wasser gekühlt werden.
  • Der Ölbehälter 11 ist mit einem Sicherheitsdruckschalter 34 und einem Öl-Einfüllstutzen 12 ausgerüstet. An den Ö1-behälter schließt sich ein Separator mit einer Separatorpatrone 13 für das Restöl an, durch den das Restöl so weit abgeschieden wird, daß die austretende Druckluft nur noch einen geringen Restölgehalt vor 1 bis 2 g/1000 m3 enthält. Der Separator ist mit einem Sicherheitsventil 16 und einem Magnetventil 15 für die Leerlaufentlastung ausgestattet. Von dem Separator rührt die Druckluft über einen Rückflußverhinderer 18 und ein Absperrventil 19 zu der Verbrauchsstelle. Mit 17 ist ein Enddruckmanometer bezeichnet.
  • Von der Separatorpatrone 13 und der Drucklurtauslaßleitung 41 führen Leitungen 14 und 20 zu einem automatischen Kondensatablaß 21.
  • Durch das Einführen von gekühltem Öl-Druckluftgemisch in den Ölbehälter 11 sondert sich das Wasser 36 von dem Ölbad 35 unterhalb desselben ab, wobei der Ölbehälter 11 vorteilhaft schräg gelagert ist. Zum Abscheiden und Ausscheiden des Wassers dient eine Leitung 31 mit einem Entleerungsventil 50. Hierbei ist die Leitung 31 mit einem Niveauregler 28 versehen, der über die Leitung 32 mit dem die Druckluft enthaltenden Raum des Ölbehälters 11 in Verbindung steht. Mit 29 ist ein Ablaßventil bezeichnet, das in Abhängigkeit von dem Niveauregler 28 gesteuert wird. Von dem Ölbehälter 11 führt eine Leitung 33 zur Rückführung eines Teils des unter Druck stehenden Öls zu der Verdichterstufe 6. In dieser Druckleitung 33 befinden sich ein Öl-Stop-Magnetventil 24, ein Ölfilter 25, eine Öl-Einspritzblende 26 und ein Öl-Strömungswächter 27 bzw. ein Einspritzdruckwächter. In der Leitung 40 ist unmittelbar nach der Verdichterstufe 6 ein Rückflußverhinderer 8 und ein Uberwachungsgerät 7 für die Kompressions-Endtemperatur angeordnet.
  • Von der Druckluftauslaßleitung führt eine Steuerleitung 25 mit einem Druckregler 22 zu einem Einlaßregler 2 zur Steuerung der Klappe in der Luftzuführungsleitung 58, wobei mit 5 ein Endschalter bezeichnet ist. In der Leitung 55 befindet sich Proportionalregler 5, dem eine By-Pass-Leitung zugeordnet ist, in der ein 5/2-Wege-Ventil mit Regeldüse vorgesehen ist.
  • Die Regelung der Schraubens7erdiclnter-Anlage geht wie folgt vor sich: Die zu verdichtende Luft wird über den Ansaugfilter 1 mit Mikrofiltereinsatz angesaugt. Ein unzulässiger Verschmutzungsgrad wird optisch angezeigt. Nach Passieren der Drosselklappe mit Stellzylinder 2, mit der die Liefermenge des Kompressors geregelt wird, gelangt die Luft in die Verdichtungsstufe 6 und wird hier auf den am Proportionsregler 5 eingestellten Betriebsdruck verdichtet. Während dieses Verdichtungsvorganges wird ein Teil des im Ölbehälter 11 befindlichen Öles 55 durch den sofort entstehenden Druck, der naturgemäß auf das Öl wirkt, in die Verdichterstufe eingespritzt. Dabei erfüllt das Öl die Aufgaben der Schmierung, Abdichtung und Kühlung. Das austretende Öl-Druckluftgemisch wird über einen Rückflußverhinderer 8 in den Druckluft-Ölkühler 9 geleitet (luft- oder wassergekühlt) und auf ca. 80c über das Kühlmedium (Luft oder Wasser) abgekühlt. Es soll hierbei der Taupunkt so weit unterschritten werden, um einerseits die Öldampfanteile, die einen hohen Einfluß auf den Restölgehalt der Druckluft haben, so niedrig wie möglich zu halten, und andererseits möglichst viel des in der verdichteten Luft enthaltenen Wassers ohne weitere Nachkühlung auszuscheiden.
  • Von hier aus'gelangt das Luft-Öl-Wassergemisch über Umlen- kungen 10 und Prallwände, die bereits einen Abscheidungsgrad von 99,8 (Luft-Ol-Trennung) erreichen lassen. In dem Druckluft-Öl-Wasserbehälter 11 werden Druckluft von Öl und Wasser 36 von Öl 55 aufgrund des spezifischen Gewichtes getrennt. Das hierbei anfallende Wasser 36 wird über einen elektrischen Niveauregler 28 bzw. Wasserwächter mit Trennschichtschwimmer 28, der einen oberen und unteren Schaltpunkt hat, gesteuert, wobei innerhalb dieses Bereiches das Magnetventil 29 das Wasser abläßt.
  • Die verdichtete Luft wird weiter in eine Separation mittels einer Abscheidepatrone 13 geführt, die einen Abscheidegrad bis 0,01/u hat. Hier werden alle Anteile, ob Wasser oder Ölaerosole, bis zum genannten Abscheidegrad aus der Druckluft entfernt und über einen automatischen Kondensatableiter 21 abgeführt. Anschließend verläßt die Druckluft nahezu ölfrei über das kombinierte Mindestdruck-Rückschlagventil 18 und den Absperrschieber 19 den Verdichter.
  • Der Verdichter wird beim ersten Mal manuell eingeschaltet.
  • Wenn sich im Druckluft system nach dem kombinierten Mindestdruck-Rückschlagventil 18 ein Druck von etwa 95% des am Proportionalregler 5 eingestellten Enddruckes aufgebaut hat, schließt derKontakt des Druckreglers 22, der das 3/2-Wege-Magnetventil 4 funktionsfähig macht. Steigt der Druck weiter an, so wird über dgs Proportionalregelventil 5, welches eine Düse (Primårdüse) von z.B. 1 mm Durchmesser hat, eine geringe Menge Luft mit reduziertem Druck in den Stellzylinder des Einlaßreglers 2 mit Drosselklappe gedrückt und gleichzeitig über die in dem 3!2-Wege-Ventil 4 eingebaute Düse (Sekundärdüse) von z.B. 0,8 mm ins Freie abgeblasen. Erst wenn die Druckluftmenge, die den Propor- tionalregler passiert, so groß wird, daß die im 3/2-Wege-Ventil 4 eingebaute Sekundärdüse diese Menge nicht mehr abblasen kann, baut sich der Druck auf, der notwendig ist, um die Federspannung im Stellzylinder des Einlaßreglers 2 zu überwinden. Die Drosselklappe beginnt sich zu schließen und die Liefermenge des Verdichters stufenlos von 0 - 100% bei konstantem Enddruck zu regeln. Je höher der Druck auf der Primärseite der Regelleitung 23 ist, desto höher ist auch der auf dem Einlaßregler 2 anstehende Druck, bis bei ca. 0,6 Druckluftentnahme die Drosselklappe des Einlaßreglers 2 ganz geschlossen ist.
  • Der Verdichter saugt jetzt keine Luft mehr an. In der Null-Stellung des Einlaßreglers 2 wird der Endschalter 5 geschlossen. Hiermit wird das Magnetventil 15 (Entlastungsventil) geöffnet. Der im System bis zum Mindestdruck-Rückschlagventil 18 anstehende Druck wird ins Freie abgeblasen.
  • Das System wird auf 1,1 bar entlastet. Damit der Einlaßregler 2 in geschlossener Position gehalten wird, bekommt das 3/2-Wege-Ventil 4 über den Druckregler 22 nach dem Anfahren des Endschalters 5 Spannung und schließt die Sekundärdüse, öffnet jedoch gleichzeitig die Umgehungsleitung, um Hochdruckluft am Proportionalregler 5 vorbei direkt in den Einlaßregler 2 zu lassen. Somit wird die Drosselklappe geschlossen gehalten.
  • Aufgrund der geschlossenen Drosselklappe und des vorläutigen Weiterlaufens des Verdichters baut sich saugseitig ein Unterdruck bis 0,05 bar auf. Der auf dem Öl-Wasserbehälter 11 anstehende Druck von 1,1 bar sowie der saugseitig im Verdichter 6 anstehende Unterdruck von 0,05 bar bewirken, daß der Öldruck an der Einspritzstelle im Verdichter sich auf 0,20 - 0,30 bar einpendelt und somit ausreichend ist, um die Schmierung der Lager und der Läufer aufrechtzuerhalten. Die Leerlaufleistung des Verdichters wird je nach Enddruck auf 14 - 17% der Vollastleistung gesenkt. Um auch im Teillastverhalten eine gute Leistungsausbeute zu erreichen, ist der Endschalter 5 so angeordnet, daß er sich im Regelbereich von 0 - 100% stufenlos einstellen läßt und somit auf alle Betriebsbedingungen eingehen kann.
  • Fällt der Druck auf der Verbrauchs seite im Bereich des Mindestdruck-Rückschlagventils 18 auf etwa 90% des am Proportionalregler 5 eingestellten Enddruckes, öffnet der Druckregler 22, das )/2-Wege-Magnetventil 4 wird spannungslos, die Sekundärdüse entlastet den auf dem Einlaßregler 2 anstehenden Druck, die Drosselklappe öffnet und der Endschalter ) fällt ab. Somit wird das Entlastungsventil 15 geschlossen und der Verdichter läuft Vollast.
  • Um bei geringerem Druckluftverbrauch oder Betriebsruhe unnötige Leerlaufzeiten zu vermeiden, wird beim Schließen des Endschalters 3 gleichzeitig ein einstellbares Zeitrelais angesteuert. Läuft die Zeit ab, ohne daß der Druckregler 22 geöffnet hat, so wird der Antriebsmotor 57 abgeschaltet. Um eine für den elektrischen Teil unzulässige Schalthäufigkeit zu vermeiden und um Anlaufüberlastungen zu verhindern, ist ein erneuter Anlauf des Antriebsmotors 37 erst nach einer einstellbaren Wartezeit möglich.
  • Leerseite

Claims (9)

  1. Patentanspr;(ickie Vorrichtung zur Erzeugung von Druckluft mittels eines Schraubenverdichters, bei dem das Läuferpaar der Schraubenverdichterstufe in einem Flüssigkeitsbad, z.B. ölbad, läuft, ein ölbehälter mit Grobabscheidung und nachgeschaltetem ölseparator, ein luft- oder wassergekühlter Kühler für Ö1 und Druckluft sowie eine Regel- und Steuereinrichtung vorgesehen sind, wobei ein Teil des im ölbehälter befindlichen Öles während des Verdichtungsvorganges durch den Druck der Druckluft in die Verdichterstufe eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung (9) in der Druckleitung (40) für das öl-Druckluftgemisch zwischen der Verdichterstufe (6) und dem ölbehälter (11) angeordnet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölbehälter (11) mit einer Wasser-Ausscheide-Vorrichtung (28-51) für das in dem unteren Teil desselben angesammelte Wasser (36) versehen ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserablaßleitung (31) einen von dem Druck in dem Ölbehälter (11) gesteuerten Niveauregler (28,32) mit Trennschichtschwimmer aufweist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablaßventil der Wasserablaßleitung ein in Abhängigkeit von-dem Niveauregler (28) gesteuertes Ventil (29), z.B. Magnetventil, ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ölbehälter (11) zur Ablaßstelle (31) des ausgeschiedenen Wassers schräg gelagert ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Luftzuführungsleitung (38) ein Einlaßregler (2) und an der Druckluftauslaßleitung (41) ein Druckregler (22) vorgesehen sind, und daß Einlaßregler (2) und Druckregler (22) durch eine Steuerleitung (23) verbunden sind.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerleitung (23) ein Proportionalregler (5) angeordnet ist, und daß parallelliegend zu dem Proportionalregler ein 3/2-Wege-Ventil (4) mit Abblasdüse vorgesehen ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßregler (2) in einem Stellzylinder einen federbelasteten Kolben aufweist, der mit einer Drosselklappe verbunden ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der bldruckleitung (3) ein Stop-Ventil (24), eine Einspritzblende (26) und ein Strömungswächter (27) angeordnet sind.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0191153A2 (de) * 1984-11-22 1986-08-20 Rotorcomp Verdichter GmbH Fluidabscheider, insbesondere Gas/Flüssigkeit-Abscheider
US4657487A (en) * 1984-12-07 1987-04-14 Siemens Aktiengesellschaft Vacuum generating apparatus including liquid ring pump, pre-separator, two heat exchangers and fine separator
WO1995012071A1 (en) * 1993-10-29 1995-05-04 Cash Engineering Research Pty. Ltd. Tank mounted rotary compressor

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