BE1007135A6

BE1007135A6 - Regelinrichting met start- en stopinrichting voor schroefkompressoren, en daarbij gebruikte start- en stopinrichting.

Info

Publication number: BE1007135A6
Application number: BE9300612A
Authority: BE
Inventors: Dyck Christiaan Karel Mari Van
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1993-06-16
Publication date: 1995-04-04
Also published as: EP0629778A3; AU6050394A; ES2114126T3; DE69407665D1; DK0629778T3; CA2121763A1; EP0629778A2; JPH074372A; EP0629778B1; DE69407665T2; AU667771B2; US5531571A

Abstract

Regelinrichting met start- en stoprinrichting voor schroefkompressoren die een kompressorelement (1) bevatten, een elektrische motor (2) voor het drijven van dit kompressorelement (1), een minimumdrukventiel (4) dat op de uitgang (5) van het kompressorelement (1) is gemonteerd en een ketel (6) die tussen het kompressorelement (1) en het minimumdrukventiel (4) is gemonteerd, welke regelinrichting middelen (9) bevat om de motor (2) te besturen, daardoor gekenmerkt dat de middelen (9) om de motor (2) te besturen middelen zijn om deze motor (2) met een frequentie geregeld toerental te doen draaien bij nagenoeg konstante druk in de ketel (6) en de start- en stopinrichting een terugslagklep (12) bevat die op de ingang (10) van het kompressorelement (1) is gemonteerd.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Regelinrichting met start- en stopinrichting voor schroefkompressoren, en daarbij gebruikte start-en stopinrichting. De uitvinding heeft betrekking op een regelinrichting met start- en stopinrichting voor schroefkompressoren die een kompressorelement bevatten, een elektrische motor voor het drijven van dit kompressorelement, een minimumdrukventiel dat op de uitgang van het kompressorelement is gemonteerd en een ketel die tussen het kompressorelement en het minimumdrukventiel is gemonteerd, welke regelinrichting middelen bevat om de motor te besturen. 



  De olie-geinjekteerde schroefkompressoren worden tot op heden met een regelinrichting uitgerust voorzien van een start-en stopinrichting die middelen bevat om, na stilstand van de kompressor en dus bij toerental 0, het volume, dat zich bevindt tussen de uitlaat van het kompressorelement en het minimumdrukventiel, in de atmosfeer vrij te laten en die een ontlastventiel bevat dat ervoor zorgt dat het kompressorelement onbelast, dit is op een minimale druk van ongeveer 0, 5 tot 1 bar die voldoende is om de olieinjektie te garanderen maar waarbij er een minimale hoeveelheid lucht wordt aangezogen,-verder kan draaien. 



  Met een dergelijke start-en stopinrichting is de opeenvolging van belaste en onbelaste periodes van de kompressor een mogelijke kompressorregeling en zijn de middelen om de motor te besturen middelen die deze motor met nagenoeg konstant toerental doen draaien, terwijl de druk in de ketel varieert. Hierbij wordt elke belaste periode, met maximale keteldruk, gevolgd door, ofwel een onbelaste periode met minimumdruk in de ketel voldoende om de olieinjektie in de kompressor te kunnen waarborgen, 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 ofwel door een stopperiode met volledig afblazen van de ketel. 



  Het afblazen van het volume tussen de uitlaat van het kompressorelement en het minimumdrukventiel, tot de druk daar gelijk wordt aan de omgevingsdruk, is noodzakelijk bij deze bekende regelinrichtingen om zeer hoge stroompieken bij het opnieuw starten te vermijden. Gezien het vermogen wordt de motor van de kompressor immers gestart met een aanloopstroombeperking, normaal gezien een ster/D schakelaar, om stroompieken te beperken. Hierdoor daalt evenwel ook het geleverde motorkoppel dat onvoldoende wordt om de kompressor zonder het aflaten van de druk aan de uitgang te starten. 



  Dit afblazen heeft echter een energieverlies voor gevolg aangezien er samengesperste lucht verdwijnt die niet nuttig wordt aangewend. Het afblazen veroorzaakt geluid dat eventueel moet worden gedempt, terwijl de afgeblazen lucht moet worden weggeblazen. Daarenboven zijn de middelen om deze lucht af te blazen via het openen en sluiten van kleppen en ventielen vrij ingewikkeld van konstruktie. 



  Het ontlastventiel is noodzakelijk om het aantal start-en stopfrequenties te beperken. Met een ster/D aanloop is het aantal maal starten en stoppen beperkt tot een vijftiental per uur omwille van de opwarming van de motor die anders te hoog zou worden. 



  Ook door dit ontlastventiel ontstaat er energieverlies aangezien, ook wanneer de kompressor in plaats van te stoppen onbelast verder draait, en geen debiet levert, de motor toch nog tot   een   vierde van zijn nominale vermogen opslorpt. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 De uitvinding heeft tot doel deze nadelen te verhelpen en een regelinrichting met start-en stopinrichting voor schroefkompressoren, en een daarbij gebruikte start-en stoprinrichting, te verschaffen die eenvoudiger van konstruktie zijn en minder of geen energieverlies met zich meebrengen. 



  Dit doel wordt volgens de uitvinding verwezenlijkt doordat de middelen om de motor te besturen middelen zijn om deze motor met een frequentie geregeld toerental te doen draaien bij nagenoeg konstante druk in de ketel en de start- en stopinrichting een terugslagklep bevat die op de ingang van het kompressorelement is gemonteerd. 



  Door de frequentie geregelde toerental aandrijving is het mogelijk de kompressor zonder stroompieken en zonder piekkoppels te doen aanlopen, zelfs tegen druk. Het afblazen van de ketel is daardoor niet noodzakelijk. Na het   initiële   vullen op druk van de ketel blijft deze op nagenoeg konstante druk, onafhankelijk van het wel of niet draaien van het kompressorelement. 



  De uitvinding heeft ook betrekking op de start-en stopinrichting uit de regelinrichting volgens de uitvoeringsvorm, van welke start-en stopinrichting het kenmerkende erin bestaat dat ze een terugslagklep bevat. 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een regelinrichting met start-en stopinrichting voor schroefkompressoren, en van een daarbij gebruikte start-en stopinrichting, volgens de uitvinding, beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 figuur 1 op schematische wijze een kompressor weergeeft voorzien van een regelinrichting volgens de uitvinding ; figuur 2 een doorsnede weergeeft van de terugslagklep aangeduid door F2 in figuur   1 ;   figuur 3 een diagram weergeeft van het toerental van de motor en de druk in de ketel in funktie van de tijd. 



  De schroefkompressor weergegeven in figuur 1 bevat in hoofdzaak een kompressorelement   1,   een elektrische asynchroonmotor 2 met frequentie regelbaar toerental, die door tussenkomst van een koppeling 3 het kompressorelement 1 drijft, een minimumdrukventiel 4 gemonteerd op de uitgang 5 van het kompressorelement 1 en een ketel 6 die in deze uitgang 5, tussen het kompressorelement 1 en het minimumdrukventiel 4 is gemonteerd. 



  Op de uitgang 5 sluit stroomafwaarts van de ketel 6 een leiding 7 aan waarin een veiligheidsklep 8 is gemonteerd. 



  Het toerental van de motor 2 wordt geregeld door middel van frequentiesturing via een besturing 9. Deze besturing 9 bevat een mikroprocessor gestuurde frequentieomvormer met een volgestuurde gelijkrichterbrug, een gelijkstroom spanningstussenkring met kondensatorbatterij, en een pulsbreedtemodulatie omvormer met transistoren. De materialen gebruikt voor de motor 2 en zijn eigenlijke konstruktieve opbouw worden zo gekozen dat de ijzer-en koperverliezen tot een mininum worden beperkt. Zeer 
 EMI4.1 
 - door belangrijk hierbij zijn de verliezen veroorzaakt Foucaultstromen, vermits deze verliezen evenredig zijn met de frequentie in het kwadraat. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



  Het kompressorelement 1 zuigt lucht aan via een ingang 10 waarin een luchtfilter 11 is gemonteerd en, tussen deze luchtfilter 11 en het kompressorelement   1,   een terugslagklep 12 is gemonteerd. 



  Zoals in detail is weergegeven in figuur 2, bevat deze terugslagklep 12 een behuizing 13, die een doorgang vormt met een smal gedeelte 14 dat op de luchtfilter 11 aansluit en een breder gedeelte 15 dat op het kompressorelement 1 aansluit. Ter plaatse van de overgang van het bredere gedeelte 15 naar het smalle gedeelte 14, vormt de behuizing 13 een zitting 16 voor een klep 17 die is gemonteerd op een klepstang 18 die zich centraal in het smal gedeelte 14 uitstrekt. Deze klepstang 18 is verschuifbaar doorheen een bus 19 die is gemonteerd in een, in het gedeelte 14 naar binnen uitstekende, rand 20 van de behuizing 13. 



  Op het vrije einde van de klepstang 18 is een haakje 21 door middel van een bout 22 bevestigd. Dit haakje 21 is met zijn einde verschuifbaar over een geleidingspen 23 die evenwijdig aan de klepstang 18 is gericht en naast de bus 19 in de rand 20 is bevestigd. De geleidingspen 23 zorgt ervoor dat de klepstang 18 en de klep 17 in geopende toestand niet kunnen roteren. Tussen deze bus 19 en het haakje 21 is de klepstang 18 omringd door een spiraalveer 24 die via de klepstang 18 de klep 17 in gesloten stand duwt. 



  In de wand van het gedeelte 14 is een opening 28 aangebracht voor het aansluiten van meetapparatuur. 



    Stroomafwaarts   van het minimumdrukventiel 4 is op de uitgang 5 van de kompressor een koeler 25 gemonteerd voor het afkoelen van de samengeperste lucht. Deze koeler werkt 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 samen met een ventilator 26 die wordt gedreven door een elektrische motor 27. 



  Het minimumdrukventiel 4 is op de uitgang van de ketel 6 gemonteerd en opent de uitgang 5 zodra de druk in de ketel een bepaalde waarde, bijvoorbeeld 4 bar, overschrijdt. Dit ventiel 4 vormt terzelfdertijd een terugslagklep die, bij het stoppen van het kompressorelement 1 en dus een debiet nul, de uitgang 5 onmiddellijk sluit en belet dat er lucht kan stromen van het achtergelegen persluchtnet naar de kompressor toe. Dergelijke minimumdrukventielen zijn op zichzelf bekend en bevatten bijvoorbeeld een afdichtingsschijf die bevestigd is op een eerste plunjer die tegen de werking van een veer in verplaatsbaar is in een grotere plunjer die bij stijgende druk, tegen de werking van een tweede veer in, door de afdichtingsschijf wordt weggeduwd wanneer voornoemde minimumdruk is bereikt. 



  De besturingsinrichting bestaande uit de besturing 9 en de terugslagklep 12, werkt als volgt. 



  Bij het opstarten van de kompressor wordt in het gedeelte 15 van de terugslagklep 12 een onderdruk opgebouwd. Na het behalen van een bepaalde waarde wordt de kracht die deze onderdruk op de klep 17 teweegbrengt, groter dan de voorspanning die de veer 24 in de tegenovergestelde zin heeft. Hierdoor komt de klep 17 van de zitting 16 en kan het kompressorelement 1 het volle debiet aanzuigen. De klep 17 opent zich volledig tot het haakje 21 tegen de bus 19 komt te liggen. 



  Het minimumdrukventiel 4 sluit de uitgang 5 af tot de druk in de ketel 6 tot een bepaalde minimumwaarde is gestegen. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



  Bij het stoppen van het kompressorelement 1 valt voornoemde onderdruk in de terugslagklep 12 weg en zal de veer 24 de klep 17 dichttrekken vooraleer er lucht of olie uit het kompressorelement 1 kan ontsnappen. Ook het mimimumdrukventiel 14 sluit zoals reeds vermeld onmiddellijk de uitgang van de ketel 6 af. 



  Tussen het starten en stoppen zorgt de besturing 9 voor een   variërend   toerental van de motor 2 bij een konstante druk in de ketel 6. De asynchroonmotor 2 wordt voorzien van een variabele spanning en een variabele frequentie in funktie van het gewenste toerental, welk toerental aan de frequentieomvormer wordt doorgegeven door een elektronische regeleenheid die in de kompressor is geïntegreerd en benevens het bedienen van de frequentieomvormer ook voorziet in de drukregeling van de kompressor. De besturing 9 zorgt ervoor dat de spanning en de frequentie van de motor 2 zo zijn dat het koppel op de as van de motor 2 voldoende is om de last aan te drijven. 



  In figuur 3 is in volle lijn het verloop weergegeven van dit toerental in % van het maximum toerental, in funktie van de tijd. In punt-streeplijn is de druk in de ketel 6 in funktie van deze tijd weergegeven. Bij het starten stijgt deze druk zeer snel naar zijn maximumwaarde, waarna deze druk nagenoeg konstant wordt gehouden. 



  De hiervoor beschreven besturingsinrichting is vrij eenvoudig van konstruktie. De daarbij gebruikte start-en stopinrichting is beperkt tot een eenvoudige terugslagklep 12 en is dus vrij eenvoudig van konstruktie. 



  De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke regelinrichting en start-en stopinrichting 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 kunnen in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

Konklusies. l.-Regelinrichting met start- en stopinrichting voor schroefkompressoren die een kompressorelement (1) bevatten, een elektrische motor (2) voor het drijven van dit EMI9.1 kompressorelement (1), een minimumdrukventiel (4) dat op de uitgang (5) van het kompressorelement (1) is gemonteerd en een ketel (6) die tussen het kompressorelement (1) en het minimumdrukventiel (4) is gemonteerd, welke regelinrichting middelen (9) bevat om de motor (2) te besturen, daardoor gekenmerkt dat de middelen (9) om de motor (2) te besturen middelen zijn om deze motor (2) met een frequentie geregeld toerental te doen draaien bij nagenoeg konstante druk in de ketel (6) en de start-en stopinrichting een terugslagklep (12) bevat die op de ingang (10) van het kompressorelement (1) is gemonteerd.
2.-Start-en stopinrichting uit de regelinrichting volgens vorige konklusie.
3.-Start-en stopinrichting daardoor gekenmerkt dat ze een terugslagklep (12) bevat die een behuizing (13) bezit waarvan een gedeelte een zitting (16) vormt voor een klep (17) die op een klepstang (18) is gemonteerd, welke klepstang (18) verschuifbaar is doorheen een op de behuizing vastgemaakt gedeelte (19, 20) terwijl een verend element (24) de stang (18) omringt aan de van de klep (17) afgekeerde zijde van het voornoemde gedeelte (19, 20) en de klep (17) in gesloten stand trekt.
4. - Start- en stopinrichting volgens vorige konklusie, daardoor gekenmerkt dat op het einde van de klepstang (18) een element (21) is gemonteerd dat verschuifbaar is over <Desc/Clms Page number 10> een geleidingspen (23) die evenwijdig aan de klepstang (18) gericht is en op een gedeelte (19) van de behuizing (13) is vastgemaakt.
5.-Start-en stopinrichting volgens een van de konklusies 2 tot 4, daardoor gekenmerkt dat ze een besturing (9) met een frequentieomvormer bevat voor het besturen van de motor (2) die het kompressorelement (1) drijft, in funktie van het gewenste toerental.