压缩机单元的改进的制作方法

专利名称：压缩机单元的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及压缩机单元的改进，特别涉及模块化的压缩机单元， 其具有用于压缩机、控制器和空气进给件的独立段。
背景技术：
无油压缩机通常包括单级或多级压缩机、驱动压缩机的马达和齿 轮箱和使压缩机运转的控制器。无油压缩机还可以包括用于引导冷却 空气流的装置。目前，已经通过单元的组件和它们的运转指示了压缩 机单元的设计，较少考虑到整体单元的设计。因此，单元通常没有在 低噪音方面进行优化，并且通常是难以操纵、运输和维护。

发明内容
因此本发明的目的是改进压缩机单元的整体设计从而克服这些缺点。
因此本发明提供一种模块化的压缩机单元，其包括三个独立的邻
接的段，其为进给段、压缩段和控制段；其中，进给段包括空气进给 装置，该空气进给装置提供用于要被压缩并用于冷却压缩机马达的周 围空气的入口 ，并且该进给段包括过滤进入进给装置中的空气的过滤 器，设在它们的空气进给装置中的噪音衰减装置，以及将空气引导到 压缩段中的组件的装置；该压缩段包括压缩机，设置为驱动压缩机的 马达，以及在单元内冷却压缩空气、马达并且从该压缩段除去热量所 需的所有组件；并且其中，该控制段容纳所有用于操作压缩机单元的 控制装置。
这种模块化的压缩机单元的模块化的设计对于无油压缩机单元来 说是特有的。没有其它压缩机具有相似的布置，并且很多压缩机是未包装的。
该模块化的设计提供以下优点
定标-该模块化的设计允许容易地放大、缩小模型尺寸范围。组 装步骤对于所有模型来说都将相同，但是组件将会是不同的尺寸。
安装-该模块化的设计使得所有的服务设施(水、电力线等)位 于该单元10的同一侧，这在安装压缩机中非常重要以减小安装空间。
组装-该单元的独立的段能够独立地组装，通过建立分组装使得 组装过程更迅速和更容易，并减少等待组件的停机时间。
冷却-该单元的冷却提供两个优点。控制段和压缩段的模块化的
设计使得能够使用单个冷却流动。如果单元不是模块化的，则控制段 的冷却将不得不单独地进行，意味着在壳体中更多的排出口和额外的 进给件，以及附加的风扇。
噪音-通过处于合适位置的壳体，压缩机的噪音水平相对于可比 较的压缩机显著降低。本发明的模块化的设计对此非常关键，因为所 有的各种噪音源位于一个段中，该段采用特定措施使得能够最小化到 达外部的噪音传送。每个单独的段均具有其自身的能够单独处理的噪 音特征。将压缩段夹在进给段和控制段之间，这使得将所有的高噪音 部件包围起来，而没有通向单元外部的任何直接开口，而出于其它原 因在其它段中需要上述开口。


现在将参照附图所示仅通过实例来说明本发明，其中 图1为根据本发明的压缩机单元的透视图2和3为图1中的压缩机单元的相反侧的正视图，其中为清楚 起见，压缩段的侧盖板和一些组件已除去；
图4为图1中的压缩机单元的平面视图，其中，进给件的顶盖板 和压缩段被除去；
图5为图1的压缩单元的端面正视图，其中进给段的端盖板被除 去；以及
6图6为图1中的压缩机单元的相反端的正视图，其中，控制段的 端盖板和门被除去。
具体实施例方式
参考图1，根据本发明的压缩机单元10包括三个不同的段进给 段ll、压缩段12以及控制段13。三个不同段ll、 12、 13的使用允许 模块化的设计的产生，这种模块化的设计使得自身制造、安装、运输 和维护容易。它也使得设计根据压缩机范围的不同的输入功率(kW) 等级所需更容易地进行放大或缩小。单元10的三个段11、 12、 13完 全被包在壳体内，该壳体包括连接在支撑框架上的多个可除去侧盖板、 端盖板和顶盖板/门。
压缩段12
参考示出压缩段12内部的图2、 3和4，压缩机(未示出)为压 缩段12的主要组件，并且包括可变高速马达和通过无油轴承被组合为 单个单元的两级压缩机。
除了压缩机以外，该单元10的压缩段12包括马达、冷却压缩空 气并从该段12自身除去热量所需的所有附属部件。附属部件为冷却风 机(未示出)，通风扇49，冷却器16、 19，水回路和排气回路。
由压缩机的第一级压缩的空气通过其排放部件(未示出)从压缩 机中排出，并且流经第一级冷却器入口歧管17并进入冷却器，在进入 压缩机的第二级之前在该冷却器中被冷却。该冷却器以下称为中间冷 却器16。空气从中间冷却器16排出经过第二级冷却器歧管21并进入 第二级。处于最终的传送压力的压缩空气从第二级排出并且被引导进 入到后冷却器19的入口 18。空气在经由空气排方文部件20通过止回阀 (NRV)从单元IO排出，并进入客户供应之前由后冷却器19冷却。 当压缩机被停机或者处于"卸载"时，NRV防止来自客户系统的空气再 次进入回路。
中间冷却器16和后冷却器19具有与经常和这类压缩机一起使用 的传统壳式和管式冷却器不同的设计。它们更加紧凑并因此使得能够使用本发明的安装设置。
当压缩机停机时或进入"卸载"时，由压缩机已经压缩的残余空气
不得不被排放到大气中，以释放压缩机单元IO的压力。为了实现这一 点，电磁阀(未示出)设在位于NRV之前的传送管上。该阀门基于 控制器形成的信号打开，允许空气流过排出消声器进入进给段ll。该 阀门保持打开直到产生再次关闭的信号，即当压缩机返回到"负载，，时。 马达通常由水和/或空气进行冷却，冷却空气由合适的马达冷却风 机提供，并与来自压缩过程的任何泄漏空气一起通过两个排出管被排 出。这些管和马达空气排出箱51排成直线。排出箱专门设计成用于除 去压缩机产生的任何噪音并且在很小的损失下引导冷却流到达压缩机
单元10外部。它包括各种专门设计的隔音板和减声材料来实现这一 点。优选地，马达空气排出箱51是泡沫内衬层金属箱，其具有一定形 状以除去到达排出口的视线，并且在排出空气从壳体顶盖板63排出之 前尽可能地消除声能。隔音板和这种箱子一起设计，从而不仅能消除 噪音而且可以辅助空气流动，使得压力下降维持在特定的限度内。
马达冷却风机优选地直接安装在后冷却器19上并且直接安装在 马达冷却空气入口歧管上。
冷却水经过水进给件27进入压缩机单元10，并且最先不得不经 过螺线管阀(未示出)，当压缩机启动时该螺线管阀仅基于来自压缩机 的信号才打开。然后水流动到水入口歧管，该水入口歧管将水流分配 到所有需要冷却水的区域，即马达、中间冷却器16、后冷却器19和 可变速度驱动器。通向这些组件的水流由水出口歧管28中的孔所控 制，该孔然后将水从压缩机引导回来。
压缩机经过冷却器歧管17、 21安装在中间冷却器16上。压缩段 12的所有组件，除了通风扇以外，都安装在位于抗震支座23上的分 底座22上。第一级入口管道24以及第二级排放管道优选为挠性连接 件，这允许有一些移动并且允许组装的制造公差。
压缩机安装的设置是独特的，因为它被安装在位于中间冷却器歧 管17、 21上的第一级排放法兰和第二级进给法兰之间，并且马达悬挂
8在中间。法兰允许有热膨胀，由此避免需要更大体积或者更贵的膨胀 接头。
压缩机的安装和歧管17、 18的设计也意味着压缩机是被悬挂的， 这使得压缩机和冷却器16、 19容易维护。已经专门设计了本发明的单 元10以提供该优点。
压缩机单元壳体的框架包括侧轨60、中心轨61和柱64，其提供 支撑压缩机重量的结构。水平的侧轨60位于壳体的顶部，并在任一端 被连接到进给段11和控制段13。中心轨61被连接到每个侧轨60上 并支撑着顶板63。
支撑顶盖板63的中心轨61也被用于在任一端通过合适的连接装 置从压缩机的安装位置托起压缩机。压缩机直接安装在专门设计的歧 管上，该歧管将压缩机连接到中间冷却器16上。代替传统的壳式和管 式冷却器，中间冷却器16具有有利于这种安装设置的专门的设计。因 为系统是有效无震的，所以使用 一些类型的无油轴承使得该安装设置 能够可行。
以这种方式安装压缩机具有以下优点
* 易于组装-对于安装来说组装仅仅具有两处连接。整个压缩 段12因此能够做成分组装件，然后被装进单元10内。
* 紧凑的设计-第二级冷却器歧管和第二级入口的组合设计使 得不再需要轴向上进入第二级的较长的直管。
* 成本-只需要简单的垫圏或者o形圏来密封法兰连接，因此，
比复杂的耦接头更便宜。压缩机没有安装支脚(mounting foot),因此 不需要另外的框架用于安装压缩机。因为压缩机是压缩段12的一部 分，整个组装被绝缘，除去了用于压缩机的独立的绝缘件的成本。
* 维护-由于压缩机只通过第一级排放法兰和第二级入口法兰 被安装到中间冷却器歧管17、 21上，这使得压缩机的排放管可被除去 以直接通向转子，并且也允许冷却器16、 19被除去用于清理。没有现 有技术的压缩机以这种方式进行支撑，以易于维护。 一人就能够托起 压缩机，不需要起重设备来吊起压缩机。如果需要可以定期检查组件，并能容易地更换组件。这意味着单元10比现有技术的压缩机占有更小区域。
这是一种独特的压缩机设置。在具有安装于冷却器顶部上的空气 端/马达单元的现有技术的设置中，其需要在第一级排放和第二级进给 上的挠性连接，并且通过在冷却器顶部上的支脚安装马达。
上述每个特征都有利于发明的设置紧凑的特点。
进给段11
进给段11为压缩机提供将空气吸入到单元10中的装置。空气起 初先经过在进给导管31外部上的粗过滤网30，如图3和5所示。进 给导管31具有噪音衰减隔音板32，其专门设计为在不减少空气流动 或者增加压降的情况下除去压缩机进给噪音。空气经过进给导管31 被吸入并进入进给腔33，在该进给腔33处，然后将空气吸入经过空 气进给过滤器34。空气进给过滤器34被连接到具有足够的包围空间 的高压腔35的下侧，以有助于维护操作。通向压缩机的第一级进给经 由橡胶连接件被连接到进给钟形口 36，并且该钟形口 36被连接在高 压腔35内部。空气经过钟形口 36流动进入第一级，其提供均勾的气 流进入压缩机的第一级。
压缩机马达的冷却空气在经过进给导管31中的缝隙之前也被吸 入经过粗过滤网30，并经过第二级过滤器37进入容纳在压缩段12中 的冷却空气风机内。
控制段13
控制段13包括控制压缩机14所需的所有的电气组件。如图6中 能够看到，该段13被再分成三个独立段，即输入电源段40、可变速 度驱动段41和辅助组件段42。
作为安全要求，输入主电流在其被分配到其余的电路之前经过在 第一分段40中的绝缘开关43。然后，它流过EMC (电磁兼容性)过 滤器44到达线性反应器(line reactor),进入到容纳在第二分段41中 的可变速度驱动器45。辅助组件的供应在EMC过滤器44和线性反应 器之间被取消，以便为第三分段42中的控制转换器、轴承控制器、接
10触器以及用户界面提供电力。
辅助组件段42和输入电源段40具有可打开的门46 (参见图1)， 但通过分离端板(lift offend panel) 47通向可变速度驱动段41。这 有助于控制EMC辐射。
控制段13由吸入经过两个外部过滤器48的空气来冷却，这两个 外部过滤器48位于段13的两个铰接的通道门46的顶部。空气由指状 保护防护装置引导经过段13，上述防护装置已经被设计成也有利于降 低噪音。控制段13具有各种开口，其允许空气在输入电源段40，可 变速度驱动段41和辅助组件段42之间流动，以根据需要冷却组件。 这些开口具有不同的尺寸以引导准确量的空气到达控制段13的各个 部件，然后经过口 46进入压缩段12。
位于单元10的相反端的通风扇49(参见图4)将空气吸入到单元 10内，经由导管50 (参见图1)离开单元20之前，经过外部过滤器 48，经过控制段13，进入压缩段12内，管道50位于进给高压腔35 之上。该空气由排出箱51引导，其用作冷却/噪音衰减隔音板，以将 空气吸到压缩段12的热表面上，并且因此保持单元IO内的温度处于 可接受的程度。
在控制段12中也设有隔音板，这具有四个作用
1)衰减会来自外部过滤器48的任何噪音；
3) 有助于EMC屏蔽；以及
4) 保护用户不受电击并且符合电力安全规范。 远程监控
单元IO可以设有远程监控设施。这使得维护时间表成为动态，使 得组件仅在需要时被替换，从而有利于环境问题和产品生命周期成本。 它也使得能够实现降低压缩机停机时间的远程故障诊断。
能够省略为压缩机的消耗性元件设定的维护时间表，因为所有的 温度和压力都能被远程监控。使用这种设施，能够确定组件何时需要 更换或者清理。控制器总是监控某些参数，并且数据的文件能够被远程提取。该数据能够被分析来测定何时更换过滤器或者清理冷却器。
远程监控的优点如下
对于压缩机-如果单元10在较脏的环境下操作，过滤器会需要在 更规律的基础上更换。这防止机器效率降到规定的水平以下，并且延 长压缩机寿命。
对于客户-如果单元IO用在干净的环境中，只有消耗性部件在需 要时更换，因此降低维护成本以及压缩机用于清理的停机时间。
对于环境-部件只有在其需要时更换，并且用于清理冷却器16、 19的化学 品只 在必要时使用。
运输
分底座22的设计和安装设置的设计意味着运输期间唯一需要支 撑的组件就是压缩机14。用于分底座22的防震支座23在运输过程中 并不需要任何连接来隔离移动，这使得运输变得相当容易。
权利要求
1. 一种模块化的压缩机单元，包括作为进给段、压缩段以及控制段的三个独立的邻接段；其中，该进给段包括空气进给装置，该空气进给装置提供用于要被压缩并用于冷却压缩机马达的周围空气的入口，并且该进给段包括过滤进入进给装置中的空气的过滤器，设在它们的空气进给装置中的噪音衰减装置，以及将空气引导到压缩段中的组件的装置；该压缩段包括压缩机，设置为驱动压缩机的马达，以及在单元内冷却压缩空气、马达并且从该压缩段除去热量所需的所有组件；并且其中，该控制段容纳所有用于操作压缩机单元的控制装置。
2. 如权利要求2所述的模块化的压缩机单元，其中，压缩段位于 进给段和控制段之间。
3. 如权利要求1或2所述的模块化的压缩机单元，其中，压缩机 马达为可变速度马达。
4. 如权利要求3所述的模块化的压缩机单元，其中，变速马达具 有由无油轴承支撑的马达转子。
5. 如上述任一权利要求所述的模块化的压缩机单元，其中，压缩 段包括用于冷却压缩空气的至少 一个中间冷却器和至少 一个后冷却 器。
6. 如权利要求5所述的模块化的压缩机单元，其中，压缩机和马 达通过法兰安装在中间冷却器的入口和出口歧管上。
7. 如权利要求5或6所述的模块化的压缩机单元，其中，中间冷 却器被安装在分底座上，该分底座被安装在该单元的位于防震支座上 的底座上。
8. 如上述任一权利要求所述的模块化的压缩机单元，其中，压缩 机为具有至少第一级和第二级的多级压缩机，其中通向第一级的入口 和来自第二级的排放部件具有用于将压缩机连接到该单元的其它组件 上的挠性装置。
9. 如上述任一权利要求所述的模块化的压缩机单元，其中，控制段还包括噪音衰减装置。
10. 如上述任一权利要求所述的模块化的压缩机单元，其中，该单元被包围在包括框架和多个可除去的盖板的壳体内。
11. 如权利要求IO所述的模块化的压缩机单元，其中，框架包括将一端连接到进给段上的水平侧轨、和被连接到侧轨上以便支撑顶盖 板的控制段中心轨、以及在该单元的任一纵向侧上的中间柱，这些中 间柱在任一端被连接到侧轨的下侧和壳体的底座上。
12. 如权利要求11所述的模块化的压缩机单元，其中，中心轨设 有用于从框架支撑压缩机的装置，以使得该压缩机能够从其支座上除 去。
13. 如上述任一权利要求所述的模块化的压缩机单元，还包括冷 却该单元的通风装置，其包括通向控制段的空气入口；在控制段和 压缩段之间以使得空气能够流入压缩段内的连通装置；风扇，其位于 压缩段的和连通装置的相反端，用于抽吸空气经过空气入口和控制段 并进入压缩段内；以及用于引导空气流动经过控制段和压缩段以冷却位于其中的设备的装置。
14. 如权利要求13所述的模块化的压缩机单元，其中，通风装置 还包括在空气进给段中的导管装置，用于引导空气流动出该单元。
15. 如权利要求13或14所述的模块化的压缩机单元，其中，用 于引导空气流动经过控制段和压缩段的装置包括噪音衰减装置。
16. 如权利要求13~ 15中的任一权利要求所述的模块化的压缩机 单元，其中，用于引导空气流动经过控制段的装置还包括屏蔽电磁兼 容性的装置。
17. 如权利要求13~ 16中的任一权利要求所述的模块化的压缩机 单元，其中，用于引导空气流动经过控制段的装置还包括用于保护单 元的操作者免受电击的装置。
18. 如上述任一权利要求所述的模块化的压缩机单元，其中，提 供用于连接安装梁以在该单元的运输期间刚性地支撑框架上的压缩机 的装置。
19. 如上述任一权利要求所述的模块化的压缩机单元，其中，压 缩段还包括马达空气排出箱，以衰减来自排气的噪音。
20. 如权利要求19所述的模块化的压缩机单元，其中，马达空气 排出箱用噪音衰减材料作为内衬。
21. 如权利要求19或26所述的模块化的压缩机单元，其中，从 马达排出箱不会看到单元排出口。
22. 如上述任一权利要求所述的模块化的压缩机单元，还包括 用于远程监控该单元的装置，所述监控装置包括位于控制段中、监控 压缩机和该单元内其它设备的预定参数的控制器；以及用于传输数据 到远程位置的装置。
23. 参照附图描述并且如附图所示的基本上此前已经描述的模块 4匕的压缩才几单元0
全文摘要
本发明涉及压缩机单元的改进，尤其涉及具有用于压缩机、控制器和空气进给件的独立段的模块化的压缩机单元。模块化的压缩机单元包括三个独立邻接的段，其为进给段、压缩段和控制段。该进给段包括空气进给装置，该空气进给装置提供用于要被压缩并用于冷却压缩机马达的周围空气的入口，并且该进给段包括过滤进入进给装置中的空气的过滤器，设在空气进给装置中的噪音衰减装置，以及用于将空气引导到压缩段中的组件的装置。该压缩段包括压缩机，设置为驱动压缩机的马达，以及在单元内冷却压缩空气、马达并且从该压缩段除去热量所需的所有组件。该控制段容纳所有用于操作压缩机单元的控制装置。
文档编号F04D17/12GK101523055SQ200780032103
公开日2009年9月2日 申请日期2007年7月19日 优先权日2006年8月30日
发明者A·E·菲勒, J·L·派克 申请人:康派英国有限公司