专利名称：一种控制压缩空气单元的方法以及应用该方法的压缩空气单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制压缩空气单元(诸如压缩机单元、干燥器单元或类似设 备)的方法以及应用该方法的压缩空气单元。
背景技术：
在US 6，588，44!3B2中已经公开了一种用于控制压缩空气单元的方法，具体公开 了一种用于从多级压缩机单元中排出冷凝物的方法，由此，形成于各个相应的压力级的冷 却器中的冷凝物经由设在所述压力级下游的专用排水管排出。根据US 6，588，443B2的这种方法的缺点是需要很多阀，并且由于存在多个阀和 连接件，因此应用这种方法的设备的体积较大。这种方法的另一缺点是，除了排放冷凝物之 外，它不能被用来执行其它功能。在EP 0，391，250A2中公开了一种设备，它可以被用于在收集器中的冷凝物达到 预设的最大高度时排放冷凝物，直至达到另一设定高度。这种构造的缺点是没有考虑其它测量信号，这种构造只适于将来自某一个收集器 中的冷凝物排放到开放式储存器中，并且它不能被用来执行其它功能。US 6，191，253B1描述了一种排出阀，其用于在冷凝物出现在所述排出阀的入口时 立即排放冷凝物。然而，这种阀动装置的缺点是它只能被用于将来自单个储存器的冷凝物 排放到开放式储存器中。另一缺点是体积不够大，这意味着在排放大量冷凝物时需要多个 工作循环。
发明内容
本发明旨在提供一种用于控制压缩空气单元的方法，与已有方法相比，该方法在 很多不同的方面均有所改进。为此，本发明涉及一种用于控制设有至少一个可控排出阀的压缩空气单元的方 法，其特征在于，该方法包括至少基于非所述排出阀的进给侧上的系统参数的系数参数控 制上述排出阀的步骤。“排出阀的进给侧”指的是该阀的入口侧，换句话说是位于所述排出阀上游的那 侧。在本案中，“排出阀”指的是这样的阀，它能够被用来排放冷凝物，但也不排除将这 种阀用于其它功能。根据本发明的方法的优点是由于只需要数量有限的阀，因此允许实现简单且紧 凑的构造。因此，上述系统参数包括出现在压缩空气单元中的可测量的物理参数，诸如温度 值、压力值、液位或类似参数，或者基于可测量的物理参数生成的内部状态信号。这种“内部状态信号”指的是在控制器中计算出的信号或者借助物理参数测量值确定的信号。这种应用的实例是借助基于特定的可测量的物理参数的读数开始的计数器实 现控制。根据本发明的方法的优点是它允许通过排出阀执行迄今为止是通过各单独部件 (诸如排出阀或类似部件)来实现的特定功能，使得不再需要这些特定部件。例如，因此在检测中间冷却器中的压力超过特定极限值且其被检测到时，中间冷 却器的压力将通过设在中间冷却器上的可控排出阀被放掉。根据本发明的特性，该方法还包括以下步骤测定作为压缩空气单元的一部分的 至少两个排出阀的进给侧上的压力，以及控制这些不同的排出阀，使得位于进给侧上的这 两个具有不同压力值的排出阀将不会同时被打开。该特定方法的优点是它避免两个排出阀同时被打开，从而防止冷凝物从压缩空 气单元的一部分流向压力较低的另一部分。根据本发明的另一特性，该方法包括控制作为压缩空气单元的一部分的两个不同 排出阀，使得它们永远不能同时被打开的步骤。例如，这可以通过测量所述相应排出阀的进给侧上的液位并且基于其判断排出阀 是否被打开来实现。本发明还涉及一种使得能够应用上述方法的压缩空气单元，根据本发明的特性， 所述压缩空气单元设有至少一个以可控方式连接到控制器的排出阀，因此上述控制器还连 接到检测装置以确定至少一个非所述排出阀的进给侧上的系统参数的系统参数，因此上述 控制器包括基于所述系统参数的测定值控制排出阀的算法。为了更好地解释本发明的特性，下面以举例而非限制性的方式对根据本发明的用 于控制压缩空气单元的优选方法进行描述，并且参考唯一的附图对应用这种方法的压缩空 气单元进行描述。
图1描绘了压缩空气单元1，在本例中，所述压缩空气单元1设有两级压缩机，其具 有与吸入管线3相连且在其输出侧与高压级4相连的低压级2。
具体实施例方式在压力级2和4之间设有中间冷却器5以及第一液体分离器6，在第一液体分离器 6上连接有其中设有第一排出阀8的第一排水管7。在高压级4的压缩空气管线9中设有止回阀10，其允许压缩空气管线9中的高压 级4的流动，并且在该两级压缩机被关闭时防止压缩气体从仍处于压力之下和位于所述两 级压缩机下游的部件回流到吸入管线3。在本实例中，压缩空气单元1还包括用于对来自两级压缩机的气体进行干燥的干 燥设备，所述干燥设备主要包括在BE 1,005,64中描述的那种干燥器11，其由具有干燥区 13和再生区14以及转子15的压力容器12形成，所述转子15由圆柱形干燥元件16构成， 在所述干燥元件16中设有交替地被引导通过干燥区13和再生区14的吸附和/或吸收介 质。另外，干燥器11包括主管道17，所述主管道17连接压缩空气管线9并且使干燥器11与高压级4的出口相连，并且在混合设备18中敞开，混合设备18的出口连接到上述 干燥区13的入口。输出管线19使干燥区13的出口与消费者网络20相连，其中输出管线19和消费 者网络20通过止回阀21隔开。侧面管道使压缩空气管线9与再生区14的入口相连。再生区14由具有转子15的一部分构成，其在两个轴向侧上被屏23封闭。转子6 的其余部分构成干燥区。在本例中，上述主管道17设有后冷却器M和设在所述后冷却器M下游的第二液 体分离器25，所述第二液体分离器25配有第二排水管沈，在所述第二排水管沈中设有第 二排出阀27。混合设备18包括喷射器，众所周知，喷射器包括喷射管观和混合管四，喷射管观 和混合管四之间设有吸口 30。混合管四结束于干燥区13的入口处。在本例中，以已知的方式将混合设备18用作转子15的驱动轴，为此，混合管四借 助于通过连接件与混合管四连接的轴连接到马达(其未在附图中示出)。上述干燥器11的输出管线19可以按照惯例通过支路31连接到主管道17，在本例 中，所述支路31就像主管道17、输出管线19和侧面管道22那样包括关闭阀32。再生区14的出口经由冷却管33连接到压力容器12中的内部空间34，所述内部空 间；34与上述吸入口 30相连。冷却管33中设有再生冷却器35，其例如(但不一定)是空气冷却的，但它原理上 具有热交换器的形状。在压力容器12上连接有第三排水管36，在本例中，所述第三排水管36中设有第三 排出阀37。在本例中，在干燥区13的入口上还连接有第四排水管38，在所述第三排水管38中 还设有第四排出阀39。在该实例中，上述各个排水管7J6、36和38连接到单个公共储存器40 (但这不是 必须的)。然而，根据本发明，也可以提供数个储存器和/或使用敞开式储存器。压缩空气单元1还包括控制器41，排出阀8、27、37和39以可控的方式连接到控 制器41，并且在控制器41上还连接有检测装置以至少测定非位于相关的可控排出阀的进 给侧上的系统参数的系统参数，并且在本例中测定数个系统参数，即相应的排出阀8、27、37 和39的进给侧上的系统压力和液位的测量值。为此，上述检测装置包括四个压力传感器42-45，它们分别设在上述排出阀8、27、 37和39的进给侧上。在本例中，第一压力传感器42设在中间冷却器5中，第二压力传感器43设在后冷 却器M中，第三压力传感器44测量空间34中的压力，第四压力传感器45被装配成能够测 量干燥区13的入口处的压力。另外，在本例中，检测装置包括设在相应的液体分离器6、25中的两个液面传感器 46和47，以及分别在排出阀37、39的进给侧设于干燥器11中的两个液面传感器48和49， 因此这些液面传感器46-49中的每一个也与上述控制器41相连。本发明不限于使用在附图中示出的压力和液面传感器；相反地，也可以采用其它构造。因此，例如可以省略一个或数个液面传感器。根据本发明的应用的压缩空气单元1的工作非常简单，且具体如下当该两级压缩机被启动时，气体(例如空气)经由吸入管线3吸入，所述气体首先 通过低压级2被压缩，接着受压通过中间冷却器5和第一液体分离器6，到达高压级4以在 那里进一步被压缩。由于压缩气体的压力升高并且接着在中间冷却器5中温度下降的组合，气流中的 水蒸气会发生冷凝(这是公知的)，因此在气流中形成液滴，这些液滴在第一液体分离器6 中从气流中分离出去。在紧挨着位于第一液体分离器6下游的100%饱和的压缩气体中，在其受到高压 级4压缩并且通过后冷却器M之后将会再次形成冷凝物滴，这些液滴将在第二液体分离器 25中从气流中除去。离开第二液体分离器25的饱和压缩气体然后流入干燥器11，在所述干燥器11中， 待干燥的气体被引导通过混合设备18，接着借助从气体中吸收水分的吸收和/或吸附介质 被干燥。被干燥的气体接着通过输出管线19被引导至消费者网络20。为了能够使吸收和/或吸附介质再生，利用马达低速驱动转子15(这是公知的)， 因此吸收和/或吸附介质交替地被引导通过干燥区13和再生区14。 侧面管道22将部分待干燥气体从压缩空气管线9弓丨导至再生区14，这部分气体不 流经主管道17，因此不在后冷却器M中被冷却。因此，待干燥的气体仍然相对较热和不饱和，使得它在流经再生区14时能够从吸 收和/或吸附介质中吸取水分。在再生区14的出口处，气体经由冷却管33被引导至再生冷却器35，以便接着经由 空间34和通过吸口 30被吸入混合管四，该气体在混合管四中与来自主管道17的待干燥 气体混合。根据本发明的用于控制压缩空气单元的方法包括以下步骤至少基于系统参数控 制排出阀8、27、37或39，其中所述系统参数非在相关的排出阀8、27、37或39的进给侧上的 系统参数，以经由所述排出阀8、27、37或39将冷凝物排入储存器40。为此，控制器41配有用于通过这种方式控制至少一个(在本例中是所有的排出阀 8、27、37或39)的算法。在本例中，上述系统参数包括相应的排出阀8、27、37和39的进给侧上的系统压力 的测量值，所述测量值通过相应的压力传感器42-45来测定；然而，在本实例中，排出阀6和 25的进给侧上的液位也被考虑。不同的排出阀8、27、37和39优选通过控制器41被控制成在进给侧上具有不同压 力值的两个排出阀8、27、37和39不能同时被打开。然而，还可以对不同的排出阀8、27、37和39进行控制，使得它们永远不同时打开， 这例如可以通过测量这些相应的排出阀8、27、37和39的进给侧上的液位并且基于此判断 排出阀8、27、37或39是否被打开来实现。在本例中，该方法还包括以下步骤，S卩测定排出阀8、27、37和39的进给侧上的液 位，并且只要测量的液位超过预设极限值就将相关的排出阀8、27、37或39打开。
这可以通过上述控制器41来实现，为此，所述控制器41连接液面传感器46-49，并 且在应用该方法时始终考虑在排出阀8、27、37和39的进给侧上测量的相应压力值。根据本发明的特性，通过借助中央控制器41控制不同的排出阀8、27、37和39，除 了排放冷凝物之外，还可以将这些排出阀8、27、37和39用于其它功能，例如放气。在所给出的压缩空气单元1的实例中，它在停止期间可以被用于例如使干燥器再 生，因此被送过干燥设备16的气体可以经由排出阀37和/或39被放出。例如，紧挨着设在中间冷却器5后面(即下游)的排出阀8还可以被用来放掉中 间冷却器的压力，以清空中间冷却器的体积。根据本发明的方法还优选包括以下步骤，即在上述控制器41记录到不正确的测 量值时产生警报，因为上述参数未以控制器41期望的方式变化，并且至少考虑与排出阀的 进给侧上的液位不同的上述系统参数，并且可能地，至少考虑排出阀的进给侧上的液位。其实例是如果排出阀8或27中的一个在相关液面传感器检测到过高液位时被控 制器41打开，并且排出阀8或27中的另一个的进给侧上的液面传感器46或47不再检测 到液体，则可以轻易地推断出排出阀8或27或液面传感器46或47的布线未能正确执行。根据本发明的压缩空气单元1的优点在于它使得能够确定已通过排出阀8、27、 37和39排出的冷凝物的体积。压缩机中期望的冷凝物的数量可以根据吸入空气的湿度、质量流量、压力值和温 度来计算。这些数据可以被测量出或根据测量值计算出，因此可与实际排出的冷凝物的数量 一同获得。如果排出的冷凝物的数量小于所计算的冷凝物的数量，则这可能表明例如水分 离器工作不正常。如果所分离的冷凝物的体积大于计算值，则这可能表明例如在液体回路和气体侧 之间存在液体泄漏。根据本发明的用于排放冷凝物的方法的另一优点是不必在压缩机或其中冷凝物 储存器中的压力会跌至低于大气压力的单元中设置止回阀。这可以通过控制器41来检测， 其中控制器41对其加以考虑以控制相关的排出阀，使得在排水系统的出口处不再需要止 回阀。在上述实例中，用于控制排出阀8、27、37和39的主要系统参数包括系统压力和液 位，但根据本发明，并不排除用于此目的的其它系统参数(诸如温度值)，或者将不同的参 数结合使用。当然，不排除通过其它任何方式测量、计算或确定的用于控制排出阀的系统参数。将一个或数个系统参数的测量值和计算值结合使用也是一种选择。本发明不以任何方式局限于以举例的方式描述并且通过
的方法和设备； 相反地，根据本发明的这种方法和用于应用这种方法的设备可以通过很多不同的方式实 现，同时仍然落在本发明的范围内。
权利要求
1.一种用于控制设有至少一个可控排出阀(8，27，37，39)的压缩空气单元的方法，其 特征在于，所述方法包括至少基于非所述排出阀(8，27，37，39)的进给侧上的系统参数的系数参 数来控制所述排出阀(8，27，37，39)的步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统参数包括系统温度或压力的测量值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统参数包括根据可测量的物理参数 产生的内部状态信号。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括测量所述排出阀(8，27，37， 39)的进给侧上的液位的步骤。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括一步骤，其测定 相应所述排出阀(8，27，37，39)和不同的排出阀(8，27，37，39)的进给侧上的压力，使得在 进给侧上的具有不同压力值的两个所述排出阀(8，27，37，39)不能同时被打开。
6.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以永远不能同 时打开的方式控制作为压缩空气单元(1)的一部分的两个不同排出阀(8，27，37，39)的步 马聚ο
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括测量所述相应排出阀(8，27， 37，39)的进给侧上的液位并且基于所述液位判断排出阀(8，27，37，39)是否被打开的步马聚ο
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括利用所述排出阀 (8，27，37，39)中的至少一个来放出气体和/或降低压力的步骤。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于为了控制所述排出阀(8，27， 37，39)而采用了控制器01)。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 在所述控制器Gl)记录到不正确的测量值时发出警报，因为所述系统参数没有以所述控制器Gl)所期望的方式变化，其中所测定的所述系统参数被加以考虑。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括确定已经由所述 排出阀(8，27，37，39)排出的冷凝物的量的步骤。
12.一种使得能够应用权利要求1-11所述的方法的压缩空气单元，其特征在于 压缩空气单元(1)设有以可控方式连接到控制器Gl)的至少一个排出阀(8，27，37，39)，其中所述控制器还连接至检测装置以至少测定非所述排出阀(8，27，37，39)的进 给侧上的系统参数的系统参数，其中所述控制器Gl)包括基于所测定的所述系统参数控 制所述排出阀(8，27，37，39)的算法。
13.如权利要求12所述的压缩空气单元，其特征在于，所述检测装置包括至少一个压 力传感器(42，43，44，4 ，其设在所述排出阀(8，27，37，39)的进给侧上。
14.如权利要求12或13所述的压缩空气单元，其特征在于，所述检测装置包括设在所 述排出阀的进给侧上的用于各排出阀(8，27，37，39)的压力传感器02-45)。
15.如权利要求12-14中任一项所述的压缩空气单元，其特征在于，所述检测装置还被 设计成确定所述排出阀(8，27，37，39)的进给侧上的液位。
16.如权利要求12-15中任一项所述的压缩空气单元，其特征在于，所述排出阀(8，27， 37，39)为水分离器(6，25)、干燥器(11)或冷却器(5，24)的一部分，或在所述排出阀的进 给侧与水分离器(6，W)、干燥器(11)或冷却器(5，24)相连。
全文摘要
一种用于控制设有至少一个可控排出阀(8，27，37，39)的压缩空气单元的方法，其特征在于，该方法包括至少基于非所述排出阀(8，27，37，39)的进给侧上的系统参数的系数参数控制上述排出阀(8，27，37，39)的步骤。
文档编号F16T1/00GK102077008SQ200980125014
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月11日 优先权日2008年7月2日
发明者K·范坎普福特, O·M-A·贝耶尔特, P·J·海尔曼, S·J·R·J·扬森斯 申请人:阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司