气体压缩机的制作方法

专利名称：气体压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体压缩机，尤其是涉及一种往复式气体压缩机，在该气体压缩机中，在压缩期间液体被喷射入压缩腔中以便控制气体的温度。
将液体喷射入压缩缸中的构思已经在一些公开文献中作为一种用于吸收压缩热的方法进行描述过，并且该方法在现有技术中被称之为“湿压缩”。该技术涉及通过一将液体分离成雾化的微小液滴的喷嘴将液体喷射到气缸中。这些液滴穿过气体空间并最终与该气缸表面紧密接触。当液滴在气体空间中，这些液滴提供了冷源，该冷源与正受压缩的气体紧密接触并且该冷源具有较大的表面积能够有效地从气体中吸收热量，从而限制了气体温度的上升并降低了压缩所需的功。
喷射液体通过一机械容积式泵被推动经喷嘴，正如例如GB722524、FR903471、以及WO98/16741中所披露的那样。另一方面，喷射液体可以通过来自于压缩机的压缩气体被推动，如DE375858中所述。在该文献中所述的压缩机包括一暂时储存压缩气体和抽吸入压缩缸中的喷射液体的收集器。该收集器的下部与用于冷却喷射液体的热交换器相连，并且一位于该热交换器之下的用于容纳冷却液体的贮存器与通过一管该压缩缸中的一喷射孔相连。液体喷射通过该收集器中的压力来驱动和控制，而不需要任何主动控制机构。液体在吸气冲程和压缩冲程中被喷射到气缸中并在压缩缸中的压力达到收集器中的压力时停止。
尽管通过消除对额外机械泵的需求而使得来自于压缩机中的压缩气体提供一种用于将液体注入压缩缸中的具有吸引力的驱动装置，但是这种方法与采用容积式泵提供的控制相比其具有的缺点就是其减弱了对流进气缸中的流量的控制。例如收集器中的压力被限制在压缩缸中的最终压力。而且可以得到的驱动喷射液体的压力是收集器中的压力和气缸中的压力之间的差值，且该差值减弱了压缩冲程并且该差值在气缸压力接近其最终值时迅速下降到零。因此，流量依赖于经喷嘴的压差，该流量在压缩冲程期间还会下降并在气缸压力接近其最终值时迅速下降到零。但是，大部分热量在压缩末端产生，因此，在压缩期间需要增加流量以满足这种增加的冷却需求。尽管这种要求可以采用容积式泵而得以满足，但是由于其使得喷射压力和流量能独立于气缸压力进行控制，因此该方案涉及额外的设备和动力源。
在柴油机中，液体喷射系统通常是在循环中在该气缸中的燃烧空气处于较高压力时的某一点处将一控制量的液体燃料喷射到燃烧缸中。燃料喷射通常是由一凸轮操作的机械泵驱动以便获得所需的较高的喷射压力。另一种方法是采用“共同线路喷射”，其中燃料了被泵送到一共有的高压贮存器中并随后通过较小的快速动作的阀再供给到每个气缸中。最近，已经提出采用“水锤”效应来驱动燃料喷射。C.Stan以及E.Hilliger在1998年哥本哈根CIMAC会议上发表的“内燃机的采用电子控制的压头调谐的柴油机喷射的引燃喷射系统”(“Pilot InjectionSystem for Gas Engines using Electronically Controlled Ram TunedDiesel Injection”)中的1429-1438页描述了一种用于内燃机的引燃喷射系统，该系统包括一闭环回路，柴油机燃料循环通过其中；一燃料喷射器，该喷射器的入口接入该回路中；以及一位于该回路中的电子控制阀，该阀位于该喷射器的接头的下游，用于控制燃料的流量。为了操作该喷射器，该阀开启且燃料在一压力源的作用下受到驱动经过该回路，该压力源包括一燃料泵和蓄压器。在该阶段，因为回路中的燃料的压力低于喷射器的阈值，因此没有喷射燃料。为了操作该喷射器，该阀快速关闭，迅速阻止回路中的流动并产生一压力波，并且压力快速增加到足以驱动燃料通过喷射器。该峰值压力尤其依赖于回路中的流体的在刚要关闭该阀之前的速度，该速度随该阀开启的时间段的改变而改变。由于该压力波持续过程是不变的且与压力幅度无关，因此该系统使得喷射量能够通过改变液压回路中的压力而方便地进行控制。然而，该系统既不能容易地控制喷射持续过程也不能容易地控制喷射状态，并且需要一机械泵来操作。
按照本发明，提供了一种气体压缩机，该压缩机包括一容纳待压缩气体的压缩腔；一压缩活塞，通过该压缩活塞在该压缩腔中的运动来压缩所述气体；一用于使得压缩气体从该压缩腔中抽出的阀装置；一用于将液体喷射到该压缩腔中以便在压缩期间吸收所述气体中的热量的喷雾器；一液体加压源；以及布置成将液体从该加压源输送到该喷雾器的管，其中，该加压源布置成使得液体加速经过该喷雾器进入该压缩腔，并且该管的尺寸确定成，以限定其内的液体的惯性，以便在压缩期间控制经过该喷雾器的质量流量的加速的速率，从而使得进入该压缩腔中的液体的流量在所述源和所述压缩腔之间的压差较高时大致减小，而在所述源和所述压缩腔之间的压差较低时大致增大。
有利的是，本发明利用压力源和喷雾器之间的流动管路中的液体的惯性来控制液体进入压缩腔中的流量。例如，该惯性可限定成，以控制压缩期间液体通过喷雾器的加速和减速的速率。因此，在压缩的初始阶段，当压力源和压缩腔之间的压差比较大但是放热速度较低时，液体的惯性限定成，以缓和或限制液体通过喷雾器的加速的速率并限制流体进入压缩腔中的流量。有利的是，这使得流量控制成在该气体中刚好有足量的液体来提供以前的压缩阶段中所需的最合适的吸热能力。有利的是，这种惯性提供了一种降低质量流量而不会消耗和浪费能量的方法，该能量储存在液体中并且用来继续驱动液体通过喷雾器，以防止压缩腔中的压力的增加。该惯性还提供一种的方法，其拖延经喷雾器的最高流量，直到当压力达到其最终值时压缩腔中的压力以及压缩热快速上升为止。当流动阻力在较高流量下快速上升时，在某种程度上限制流量的增大。而且，该惯性还控制液体经过喷雾器的减速的速率。例如，不管压力源和压缩腔之间的压差是否减小，较高的惯性导致在接近压缩末端时以相对较高的速度保持继续流动。
如上所述，通过限定惯性可以提供某种程度对液体的加速和减速的控制。然而，为了增强这种流动控制，优选是提供一种阀以便对流过喷雾器的时间安排进行控制。因此，该阀能够用来防止水在吸气过程中被喷射到压缩腔中。在该时间内，没有热量产生，且没有执行有效冷却的水只不过会在压缩机活塞必须作功时增加额外的功率损失，以便以较高的压力将水排出气缸。通过阀可以将喷射的启动推延，直到处于压缩下的空气的温度上升到能有效地进行热量的传递的那一点为止。在压缩机高速运转时，在吸气阶段开始喷射水比较有利，以便在温度开始上升时水能够分布在气缸中。在这种情况下，该阀还用来控制喷射的启动以便利用最少用量的水使得有益的冷却效果最大化。该阀还可以用于在压缩阶段的末端时迅速地结束流动。这可能会使得管中流动的一些动能损失掉。然而，这会防止喷射行为不必要地延长到排气阶段。
管中液体的惯性与其长度成正比而与该管的流动通道的横断面积成反比，因此，该惯性通常可以根据这些参数容易地进行控制。
优选的是，管的尺寸的确定成，将该惯性限定成通过喷雾器的质量流量在驱动活塞的名义曲柄轴的曲柄角为至少30°、优选至少为45°、更优选至少为60°的时间段内增加。
有利的是，本发明能够在压缩期间对流量进行控制而不需要容积式泵且不需要压力高于从压缩腔中抽出的压缩气体的压力的压力源。方便的是，压力源可以包括一通过压缩气体对液体加压的贮存器，且方便的是，该压缩气体可以通过压缩腔来供给。
优选的是，该贮存器为一收集器，且该压缩机还包括位于收集器上游的分离器，该收集器接收来自于压缩腔的气体和液体；用于将分离器中的液体输送给收集器的装置；以及对从分离器输送到收集器的液体进行冷却的冷却器。该收集器的用途是将泵送系统和上游管路隔离开来。没有该收集器，上游管路的惯性就会通过喷雾器对泵送作用产生影响。而且，通过提供独立的收集器和分离器，就可以获得用于该冷却器的空间，该冷却器用于排出液体中的从压缩腔中吸收来的热量。
优选的是，还设置有另一管，以将液体从贮存器输送给喷雾器。该另一管的尺寸优选如此确定，即，能够将该管中的液体的惯性限定成不同于第一管的尺寸限定的惯性。优选还设有另一阀，以用于控制通过该另一管中液体的流量。通过这种结构，在该阀和该另一阀的控制下，具有较低惯性的管有助于更高质量的流体较早地通过该喷雾器，而具有较高惯性的管有助于更高流量的流体较晚地流过该喷雾器。
该气体压缩机还包括一用于将液体喷射到压缩腔中的另一喷雾器，通过该喷雾器的流体受到另一阀的控制。当喷雾器布置成将液体引向沿活塞运动的方向布置在压缩腔中的不同位置时，这种结构尤其有利。例如，一个喷雾器布置成将液体喷射到与压缩腔的末端相邻的容腔中，而另一喷雾器可以布置成将液体喷射到远离压缩腔的末端的容腔中。具有不同惯性输送给不同喷雾器的管的使用使得可对液体流过喷雾器并流进压缩腔中的流量进行单独的控制，以便通过各个喷雾器的流量在压缩期间会有差别。
如上所述，该管和该另一管可以完全彼此独立设置。然而，优选的是，它们可以通过一条支管连接起来。这就能切断流过其中一个喷雾器的流体，于是流向被切断的喷雾器的流体就会通过该支管流向另一个喷雾器。因此，当其中一个喷雾器被压缩机活塞封盖住时，该喷雾器就会被切断而却不会失去该支管上游的水的动能所具有的益处。如果采用一支管的话，优选在该支管连接到该管的位置处的上游的所述管的其中一个中设置第三阀，而该阀和该另一阀位于该支管的下游。通常该第三阀会置于具有较低惯性的上游管中。在这种情况下，第三阀起到了控制较低惯性的管中流动开始的点的功能。
根据本发明，还提供了一种在压缩过程中控制气体压缩机中的气体温度的方法，该气体压缩机包括一容纳待压缩气体的压缩腔；一压缩活塞，通过该压缩活塞在该压缩腔中的运动来压缩所述气体；一液体加压源；以及布置成将液体从该加压源输送到该压缩腔的管，该方法包括以下步骤通过该加压源使液体加速经过该喷雾器，以将液体喷射入该压缩腔中，并且通过确定该管的尺寸，以限定其内的液体的惯性，以便在压缩期间控制进入该压缩腔的质量流量的加速的速率，从而使得进入该压缩腔中的液体的流量在所述源和所述压缩腔之间的压差较高时大致减小，而在所述源和所述压缩腔之间的压差较低时大致增大。
或者，本发明可以从其最宽泛的意义上来限定一种气体压缩机，该压缩机包括一容纳待压缩气体的压缩腔；一压缩活塞，通过该压缩活塞在该压缩腔中的运动来压缩所述气体；一用于使得压缩气体从该压缩腔中抽出的阀装置；一用于将液体喷射到该压缩腔中以便在压缩期间吸收所述气体中的热量的喷雾器；一液体加压源；以及布置成将液体从该加压源输送到该喷雾器的管，其中，该加压源布置成使得所述液体加速经过该喷雾器进入该压缩腔，并且该管的尺寸确定成，以限定其内的所述液体的惯性，以便在压缩期间控制经过该喷雾器的质量流量的加速的速率，从而使得当该压缩腔中的压力高于所述源的压力时液体可被喷射入该压缩腔中。
通过克服压力源和压缩腔之间存在负压力梯度使液体喷射，本发明使得液体在压缩腔的压力处于最高并且压缩热因此也处于最高时被喷向活塞行程的后部分。
本发明的这方面还延伸及一种在压缩过程中控制气体压缩机中的气体温度的方法，该气体压缩机包括一容纳待压缩气体的压缩腔；一压缩活塞，通过该压缩活塞在该压缩腔中的运动来压缩所述气体；一液体加压源；以及布置成将液体从该加压源输送到该压缩腔的管，该方法包括以下步骤通过该加压源使液体加速经过该喷雾器，以将液体喷射入该压缩腔中，并且通过确定该管的尺寸，以限定其内的液体的惯性，以便在压缩期间控制进入该压缩腔的质量流量的加速的速率，从而使得当该压缩腔中的压力高于所述源的压力时液体可被喷射入该压缩腔中。
优选的是，该惯性如此确定，即，使得液体喷射而同时该压缩腔中的压力高于所述源的压力的时间段为驱动该活塞的名义曲柄轴的曲柄角至少5°、优选至少10°、更优选至少15°的时间段。
根据本发明的第一方面的上述优选特征将会等同地应用到本发明的上述替代限定上。
下面将参照附图对本发明的实施例进行描述，其中这些附图为

图1所示的是作为曲柄角的函数的液体流量的变化曲线图，其中液体的惯性可以忽略；图2所示的是作为曲柄角的函数的经过喷嘴的压差的变化曲线图，其中液体的惯性可以忽略；图3所示的是作为曲柄角的函数的流量的变化曲线图，其中液体的惯性增加；图4所示的是作为曲柄角的函数的经过喷嘴的压差的变化曲线图，其中液体的惯性增加；图5表示出了对于两个限定相同液体惯性的不同的管阻力值，作为曲柄角的函数的经过喷嘴的压差的变化；图6所示的是本发明的一实施例；图7A所示的是图6中所示实施例中作为曲柄角的函数的压力的变化曲线图；和图7B所示的是图6中所示实施例中作为曲柄角的函数的质量流量的变化曲线图。
图1和2所示的分别是作为曲柄角的函数的流过喷嘴的液体流量和经过喷嘴的压差的示例图，其中液体源处于压缩机的排气压力，而在压力源和喷嘴之间的流动路径中的液体的惯性是忽略不计的。压缩活塞在下死点处其曲柄角为-180°，而在上死点处曲柄角为0°，且在该实施例中，排气阀在曲柄角为-30°处开启。如这些附图所示，在压缩过程开始时液体的喷射速度最大，即在-180°的曲柄角时最大，压缩腔中的压力在压缩期间会上升。在上死点之前的大约30°时压缩机达到理想的压力，并由该点向前，压缩腔中的压力与压力液体源的压力相同。因此压力源和压缩腔之间的压差会降为零，且流量也因此会降为零并从该点到上死点始终保持为零。
然而这种喷射形式对于确保近似等温压缩而言并不是最优的。在往复压缩机中，当压力迅速上升且伴随有压缩热的产生速度快速增加时，压缩功的主要部分是到达压缩冲程的末端作出的。因此，重要的是，喷射液体的冷却能力和穿过压缩腔的冷却液体的质量足以吸收由于气缸中的压力接近其最终值而导致的热能的快速增加。然而，在图1中，液体的喷射速度在到达压缩的末端时迅速下降。还有，在图1中，在压缩功和放热相对较低且不需要喷射液滴提供较大的冷却能力时，该流量在整个压缩的初始阶段都比较高。尽管可以采用一个阀来限制压缩初期阶段的流量，但是该阀会导致不希望的能量浪费。而且当压力源与气缸之间的压差变得过小时，以这种方式使用该阀不利于在该过程后期的喷射速度。
图3和4所示的分别是作为曲柄角的函数的流过喷嘴的液体流量和经过喷嘴的压差的示例图，其中压力源和喷嘴之间的流动路径具有的惯性足以改变流量曲线。压力源的压力与压缩腔中的最终压力相同，且排气阀在上死点之前大约30°处开启。在图3中，流动路径中的液体的惯性在曲线A至C之间增加，并且在图4中，在压缩阶段的后期，经过喷嘴的压差从曲线D到曲线F增加。参见图3和4，当气体压力作用在液体上时，流动路径中的液体以一速率而加速，该速率随着惯性增加而减小。因此在流动开始时，在压缩的早期阶段，由于降低了经过喷嘴的流量和压差，惯性产生了有效的压力降。因此，在压缩过程中该惯性可用于控制液体流过喷雾器的增加速度。
由于管路系统和喷雾器造成的阻力损失也会在压力源和压缩腔之间产生压力降。这会导致液体在压缩腔到达压力源的压力之前开始减速，且这种效果如图3所示，当排气阀在上死点之前30°处开启时之前开始降低流量。然而，在由于压缩腔中的压力增加导致的减速过程中，相对于没有惯性的情况，液体的惯性会降低减速的速率，使得经过喷雾器的压差有效地增加，由此当压缩腔中的压力达到其最终值时延长和保持喷雾器的相对较高的质量流量，并且在气体压力已经达到其最终值之后保持进入压缩腔中的质量流量。
在长度为L、内横断面积为A的管中，液体的惯性I可由表达式I＝L/A给出。
由于惯性导致的管上的压力降为P2-P1＝I dW/dt m-1其中，W是质量流量kg/s，以及P是压力N/m2因此，当液体在压力源的作用下加速时，惯性导致有效的压力降并减小质量流量的加速度，而当液体由于压缩腔中的压力的上升和管路系统中的摩擦损失而减速时，惯性使得液体克服导致有效压力上升的减速力。
改变管的长度或孔径将会影响管的阻力，这样惯性效应会改变喷射断面的形状，这种阻力会影响喷雾器压力降和流量的量级。
图5所示的是两种情况，其中，压力源和压力腔之间的连接管中的液体在两种情况下具有相似的惯性，但是，下部曲线H与曲线G相比具有较高的流动阻力并因此具有较低的流量和较低的喷雾器压力降。
该阻力与管长度成正比而与管直径的五次方成反比，并因此以一种不同于惯性的方式变化。因此，通过选择适当的管长和横断面积，并且通过选择阀的开启和关闭时间，可以获得理想的断面。流量还能够通过对于来自于蓄水器的压力进行节流而降低，这样就提供了一种使得流动阻力上升而有不会影响惯性特性的方法。
对流量进行节流或具有较高的流动阻力导致了液体供给系统中的损失。这在有些时侯是可以接受的，因为液体供给贮存器将会处于较高的压力，并且不希望始终采用经过喷雾器的全压。然而，在到达行程的末端时，损失应被最小化，且惯性效应用于确保良好的压力降和流量。为了使得损失最小化，管的横断面积不应过小，并因此确保高的惯性，管路系统和管长应该相对长一些。
将参照附图6对本发明的实施例进行描述。气缸1限定了一压缩腔2，气体在该压缩腔中受到往复运动的活塞3的压缩。待压缩的气体在进气阀5的控制下通过进气管路4输送给压缩腔2。
在压缩操作过程中，水以喷雾微滴形式通过上下间隔开的环形的上多支喷嘴6和下多支喷嘴7进行喷射。该喷嘴的结构在WO96/16741中进行了更为详细的描述。
较冷的压缩气体与喷射进来的水一起在排气阀9的控制下经过排气管路8被抽出压缩腔2。压缩气体和水被输送给分离器10，气体和水在该分离器中被分离。被分离出来的气体随后用于加热和膨胀。水被输送给热交换器12，水在该热交换器中冷却。回收的热量可以用于该循环的另一部分，也或用于空间加热或排放掉。离开热交换器12的水被输送给收集器13。收集器13中含有可压缩的气体，该收集器能够在短时间内向惯性管路系统释放较高的流量流。该收集器起到了提供惯性流的管路系统的上游限制的作用。
如下所述，液体通过管路和阀的系统被输送给多支喷嘴6、7。第一管14将收集器13连接到第二管15，第二管通向上多支喷嘴6。通过第一管14的流量受到第一控制阀16的控制，而流过第二管15的流量受到在第一控制阀的下游的第二控制阀17的控制。第一管14具有相对较低的惯性，这样，当阀16开启时，第一管14中的流动会迅速加速。第三管18包括一较大的U弯曲部分，该弯曲部分具有来自收集器13的相对较高的惯性，并且长度比第三管18短的第四管19将第三管18连接到下多支喷嘴7上。流过第四管19的流量受到第三控制阀20的控制。在第三管18中部不需要阀，因为在该管中的流动的开始早于第一管14中的流动并因此能够由第二控制阀17和第三控制阀20进行控制。一支管21将第一管14和第二管15连接到第三管18和第四管19上。
第一到第三控制阀16、17、20为快速动作阀，例如为液压滑阀。另一方面，气缸1上的阀5、9通常为提升阀。
在喷射开始之前，所有三个控制阀16、17、20都是关闭的。喷射通常紧接于压缩开始之后通过开启第二控制阀17和第三控制阀20而启动。在图7A和7B中所示的的启动在大约-165°。控制阀17、20可以同时开启，或一个在另一个开启之前的开启。例如，第三控制阀20可以开启的稍早一些，因为这会使水具有更长的时间穿透到气缸1的下部。因此，在压缩的早期阶段期间，水流向两个多支喷嘴6、7，其中流量如图7B所示地上升。由于第一控制阀此时还被关闭着，因此流动相对较慢地增长，这是因为第三管18中的惯性较高。
当活塞3在气缸上升时，功率以及由此对气缸的热量输出会上升。因此更迅速地增加水的喷射量是希望的，因此第一控制阀16在曲柄角-130°时开启。由于在第一控制阀16上游的第一管14的惯性较低，因此两个多支喷嘴中的流量会迅速增加。图7B所示的是流量的由此获得的增加量，尤其是在上多支喷嘴6中，更直接的路径从收集器13连接到该上多支喷嘴上。通过开启第一控制阀16而产生的流量的增大有助于克服喷嘴和相应管路系统产生的流动阻力的增加。
在压缩阶段的末端附近，当输入的功和热量接近其最大值时，活塞1开始阻挡或完全阻止来自于下多支喷嘴7的流动。这通常在曲柄角约-50°处。来自于下多支喷嘴7的水的喷射会被浪费掉，因为它们大多仅仅是撞击到活塞上而不会对冷却有太大的帮助。此时，第三控制阀20关闭以便阻止流向该下多支喷嘴7的流动。这还具有迫使所有水流向该上多支喷嘴6的作用，该作用使得如图7A所示的该压力增大。如该图清楚可见，在该阶段之后的下多支喷嘴7中的压力将仅仅跟随该气缸中的压力。此时，因为在上游管14、15、18、19、21中依然存在较大的动能，因此第三控制阀的关闭会使得上多支喷嘴6的喷嘴的流量进一步增大，该喷嘴布置成将该流体引向气缸1的顶部的相对较窄的空间。由于第三控制阀20的关闭所导致的压力上升足以克服快速上升的气缸压力，因此上多支喷嘴的较高的流量一直推延到如图7A中所示的曲柄角-30°处的压缩末端。该压力增大到这样一种程度，即，曲柄角为在上死点之前的40°和20°之间，即使气缸压力高于压力源的压力，水还能喷射出。
当排气阀9开启时，在不产生由于水锤导致的不可接受的压力的情况下尽可能迅速地切断水流是所希望的。这可以通过在一段适当时间内关闭第二控制阀16而实现。最后，第一控制阀也关闭以备用于下一循环。
需要指出的是，该实施例采用分离器10中的压缩空气作为压力源来驱动液体的喷射。然而，同样能够从不同的压力源中产生用于泵送系统的压力，例如传统的泵。另一方面，收集器12的作用是为了消除压力波动，因此在分离器和收集器之间所有上游管路系统的惯性都不会影响惯性泵送系统的特性。在采用传统泵的这种替代系统中可能仍然会需要收集器。
作为冷却器12和收集器13的一种替代方式，可以将一冷却器设置在罐子10的底部。该冷却器可以采用螺旋管的形式，冷却剂流过其中。和消除对冷却器12的需要一样，这种结构也能够消除对收集器13的需要。在这种情况下，分离器10将必须足够地接近气缸1，以使得管路系统依然布置成能够提供所需的惯性。
尽管图6表明第三管8所需的惯性能够通过一单独的U型弯管来实现，但是这样在有些应用场合并不够。在限定空间内获得理想的管路惯性的一些替代方式包括在管路中形成一些螺旋，或者将多个U型弯管和直管串联在一起形成一种类似于用于某种热交换器结构中的蛇形结构。
附加的多支喷嘴上可以设有附加阀，以便控制通过该喷嘴的流量。附加的管还可以与收集器13相连。这些附加管可以具有不同的惯性并且还具有阀，以控制那些管中的流动以便在不同时候启动。单一支管能将所有从收集器13引出的管连接到通向不同喷雾器的所有管上。或者，有选择地形成一些接头，例如一个以上的支管。
权利要求
1.一种气体压缩机，其包括一容纳待压缩气体的压缩腔；一压缩活塞，通过该压缩活塞在该压缩腔中的运动来压缩所述气体；一用于使得压缩气体从该压缩腔中抽出的阀装置；一用于将液体喷射到该压缩腔中以便在压缩期间吸收所述气体中的热量的喷雾器；一液体加压源；以及布置成将液体从该加压源输送到该喷雾器的管，其中，该加压源布置成使得所述液体加速经过该喷雾器进入该压缩腔，并且该管的尺寸确定成，以限定其内的所述液体的惯性，以便在压缩期间控制经过该喷雾器的质量流量的加速的速率，从而使得进入该压缩腔中的液体的流量在所述源和所述压缩腔之间的压差较高时大致减小，而在所述源和所述压缩腔之间的压差较低时大致增大。
2.如权利要求1所述的气体压缩机，其中，设有一阀，以控制经过该喷雾器的流动的时间安排。
3.如权利要求1或2所述的气体压缩机，其中，该管的尺寸确定成以限定该惯性，以使经过该喷雾器的质量流量在驱动所述活塞的名义曲柄轴的曲柄角为至少30°、优选至少为45°、更优选至少为60°的时间段内增大。
4.如权利要求1-3中任一项所述的气体压缩机，其中，该加压源包括由压缩气体进行加压的贮存器。
5.如权利要求4所述的气体压缩机，其还包括布置成供给来自于压缩腔的压缩气体以便对该贮存器中的液体加压的装置。
6.如权利要求4或5所述的气体压缩机，其中，该贮存器为一收集器，并且该压缩机还包括位于该收集器上游的分离器，该分离器接收来自于该压缩腔的气体和液体；用于将该分离器中的液体输送给该收集器的装置；以及对从该分离器输送到该收集器的液体进行冷却的冷却器。
7.如前述任一项权利要求所述的气体压缩机，其还包括布置成将液体从该贮存器输送给该喷雾器的另一管。
8.如权利要求6所述的气体压缩机，其中，该另一管的尺寸确定成，以将其中的液体的惯性限定成不同于由所述管的尺寸限定的惯性。
9.如前述任一项权利要求所述的气体压缩机，其还包括用于将液体喷射到该压缩腔中的另一喷雾器，经过该另一喷雾器的流动由另一阀来控制。
10.如权利要求9所述的气体压缩机，其中，支管将该管与该另一管连接起来。
11.如权利要求10所述的气体压缩机，其中，在该支管连接到该管的位置处的上游的所述管的其中一个中设置第三阀，而该阀和该另一阀位于该支管的下游。
12.一种在压缩过程中控制气体压缩机中的气体温度的方法，该气体压缩机包括一容纳待压缩气体的压缩腔；一压缩活塞，通过该压缩活塞在该压缩腔中的运动来压缩所述气体；一液体加压源；以及布置成将液体从该加压源输送到该压缩腔的管，该方法包括以下步骤通过该加压源使液体加速经过该喷雾器，以将液体喷射入该压缩腔中，并且通过确定该管的尺寸，以限定其内的液体的惯性，以便在压缩期间控制进入该压缩腔的质量流量的加速的速率，从而使得进入该压缩腔中的液体的流量在所述源和所述压缩腔之间的压差较高时大致减小，而在所述源和所述压缩腔之间的压差较低时大致增大。
13.一种气体压缩机，该压缩机包括一容纳待压缩气体的压缩腔；一压缩活塞，通过该压缩活塞在该压缩腔中的运动来压缩所述气体；一用于使得压缩气体从该压缩腔中抽出的阀装置；一用于将液体喷射到该压缩腔中以便在压缩期间吸收所述气体中的热量的喷雾器；一液体加压源；以及布置成将液体从该加压源输送到该喷雾器的管，其中，该加压源布置成使得所述液体加速经过该喷雾器进入该压缩腔，并且该管的尺寸确定成，以限定其内的所述液体的惯性，以便在压缩期间控制经过该喷雾器的质量流量的加速的速率，从而使得当该压缩腔中的压力高于所述源的压力时液体可被喷射入该压缩腔中。
14.如权利要求13所述的气体压缩机，其中，该惯性如此确定，即，使得液体喷射而同时该压缩腔中的压力高于所述源的压力的时间段为驱动活塞的名义曲柄轴的曲柄角至少5°、优选至少10°、更优选至少15°的时间段。
15.一种在压缩过程中控制气体压缩机中的气体温度的方法，该气体压缩机包括一容纳待压缩气体的压缩腔；一压缩活塞，通过该压缩活塞在该压缩腔中的运动来压缩所述气体；一液体加压源；以及布置成将液体从该加压源输送到该压缩腔的管，该方法包括以下步骤通过该加压源使液体加速经过该喷雾器，以将液体喷射入该压缩腔中，并且通过确定该管的尺寸，以限定其内的液体的惯性，以便在压缩期间控制进入该压缩腔的质量流量的加速的速率，从而使得当该压缩腔中的压力高于所述源的压力时液体可被喷射入该压缩腔中。
16.如权利要求15所述的方法，其中，该惯性如此确定，即，使得液体喷射而同时该压缩腔中的压力高于所述源的压力的时间段为驱动该活塞的名义曲柄轴的曲柄角至少5°、优选至少10°、更优选至少15°的时间段。
全文摘要
一种往复式气体压缩机，其中活塞(3)在压缩腔(1)中往复运动以便压缩气体。水通过喷嘴(6、7)喷射到压缩腔中以便在压缩过程中冷却气体。加压液体源(13)布置成使通过喷嘴(6，7)的流动加速。至少一个管(14，17，19)将压力源(13)连接到喷嘴(6，7)上。管(14，17，19)的尺寸确定成能限定液体的惯性，以便在压缩过程中控制流过喷嘴的液体的质量流量的加速的速率，从而使当压缩腔中的压力接近其最终值时，压缩腔中的液体的冷却能力增加。
文档编号F04B49/06GK1432109SQ01810520
公开日2003年7月23日 申请日期2001年3月30日 优先权日2000年3月31日
发明者M·W·E·科尼, R·A·赫克斯利, R·E·摩根 申请人:因诺吉公众有限公司