压缩机或膨胀机装置、元件及控制该装置液体喷射的方法与流程

本发明涉及一种用于控制压缩机装置或膨胀机装置的液体喷射的方法。

背景技术：

例如，已知为了冷却压缩机装置，液体例如油或水喷射至压缩机元件的转子腔室内。

这样，例如在压缩机元件的出口处的温度能够保持在特定限制内，以使得温度不会变得太低，以便防止在压缩空气中形成冷凝液，且液体温度并不太高，以使得液体的质量保持最佳。

喷射液体还能够用于密封和润滑压缩机元件或膨胀机元件，以便能够获得良好的操作。

已知喷射液体的量和温度将影响冷却、密封和润滑的效率。

还已知用于控制在压缩机装置中的液体喷射的方法，从而采用基于喷射液体的温度的控制，该控制包括当希望更多冷却时通过使得液体通过冷却器而使得喷射液体的温度下降。

通过控制温度，还能够调节液体的粘性，因此调节它的润滑和密封特性。

这种方法的缺点是，喷射液体的最小可获得温度由在冷却器中使用的冷却剂的温度来限制。

还已知用于控制在压缩机装置或膨胀机装置中的液体喷射的方法，从而采用基于喷射液体的质量流量的控制，该控制包括例如当希望更多冷却或润滑时喷射更多液体。

通过喷射更多液体，温度将升高更小。这能够有更高的喷射温度，而并不超过最大出口温度，从而在高冷却剂温度的情况下也不需要过大尺寸的冷却器。

这种方法的缺点是将只能够间接地控制喷射液体的温度。

已知方法的另外缺点是当一部分喷射液体用于润滑轴承时，该液体将有与喷射至转子腔室内用于冷却该转子腔室的液体相同的温度。

实际上已经指出，在这样的压缩机装置或膨胀机装置中，轴承的使用寿命受到缺乏合适的温度控制的不利影响。

技术实现要素：

本发明的目的是对于至少一个前述和其它缺点提供一种方案和/或优化压缩机装置或膨胀机装置的效率。

本发明的目的是一种用于控制压缩机元件或膨胀机元件的液体喷射的方法，该元件包括壳体，该壳体包括转子腔室，至少一个转子通过轴承而可旋转地固定在该转子腔室中，液体喷射至元件内，该方法包括向元件提供两个独立的分开液体供给的步骤，一个液体供给喷射至转子腔室内，另一液体供给喷射在轴承的位置处；前述分离的液体供给通过喷射模块的模块式槽道零件来实现。

“独立的分开液体供给”的意思是液体供给沿着分开的通路或路线，该通路或路线例如从液体储存器开始，并在一个方面终止于转子腔室中，在另一方面终止于轴承的位置处。

比利时专利申请BE2016/5147(该文献被本文参引)已经介绍了这样的方法，除了喷射模块。

优点是对于各液体供给，喷射液体的特性(例如温度和/或质量流量)能够分别控制。

这样，对于轴承和对于具有转子的转子腔室都能够提供最佳的液体供给。

这样，压缩机元件或膨胀机元件能够比已知元件更优化和更高效地操作。

液体(或润滑剂)的可控制喷射提供了获得关于液体的密封功能和由于液体导致的液动力损失的最佳情况的方式，并能够对于机器的各个状态和对于在机器中的各个可能液体喷射点都达到这样的最佳操作点。

附加优点是，使用模块式槽道零件的模块式结构使得这种智能的液体喷射方法能够具有成本效益地在全部范围的旋转容积机器中实施。

这里，“模块式”的意思是槽道零件必须安装或建造至所述机器的壳体上，这里并不排斥一个槽道零件能够安装在不同机器上，或者不同槽道零件适合安装在一个机器上，从而能够独立于机器的(预期)操作情况来选择最合适的槽道零件。换句话说，它是机器的可互换部件。

槽道零件将分开液体供给，因此，对于槽道零件的连接，必须在压缩机元件或膨胀机元件的壳体中提供多个附加开口。

在最优选的实施例中，方法包括对于两个液体供给都分别控制液体的温度和液体的质量流量。

这意味着，对于各液体供给将控制温度和质量流量，且对于一个液体供给的控制将与另一液体供给独立地进行。

这样的优点是液体的温度和量都相对于轴承或转子腔室的要求而专门地调整，因为一个液体供给的控制完全独立于另一液体供给。

还有，不再需要提供过大尺寸的冷却器。

而且，液体的温度和量的控制具有将产生协同效果的附加优点。

喷射液体的温度和量都分开优化将对压缩机元件或膨胀机元件的效率有积极的效果。

但是当两者都优化时，在两个控制之间有功能上的相互作用，这使得元件效率的提高大于两个单独控制的效率提高的总和，因此，控制涉及组合，而不仅仅是集合或并列。

这种功能的相互作用部分归因于充气现象，该充气现象涉及在液体中溶解的空气的量。

通过控制温度和质量流量，溶解在液体中的空气的量至少局部消减，这将增加效率。

另一方面，必须考虑密封能力，该密封能力部分归因于喷射液体的粘性，部分归因于液体的可用质量流量。对于各操作点，都有液体流量和粘性的理想组合，这是温度的函数，因此两个参数相互加强。

优选是，方法包括控制液体的流量、液体的温度和/或模块式槽道零件的液体空气含量的步骤。

为此，槽道零件能够设有所需的装置，从而槽道零件不仅可用于分开液体供给，而且还用于控制它的参数/特性。

这些装置优选是集成在槽道零件中。

本发明还涉及一种液体喷射压缩机装置或膨胀机装置，该压缩机装置或膨胀机装置包括至少一个压缩机元件或膨胀机元件，该元件包括壳体，该壳体包括转子腔室，至少一个转子通过轴承而可旋转地固定在该转子腔室中，压缩机装置或膨胀机装置还设有用于压缩或膨胀气体的出口和气体进口，该出口与液体分离器连接，该液体分离器通过喷射回路而与元件连接，前述喷射回路包括两个至少局部分离的喷射管道，该喷射管道分别通向转子腔室内和在前述轴承的位置处通向壳体内；前述两个分离的喷射管道至少局部固定在喷射模块的模块式槽道零件中。

这样的压缩机设备或膨胀机设备具有的优点是，用于轴承的润滑和用于转子腔室的冷却的液体供给能够相互独立地控制，从而两个液体供给都能够根据在该特殊操作点处分别用于轴承和用于转子腔室所需的最佳特性来控制。

本发明还涉及一种液体喷射压缩机元件或膨胀机元件，该液体喷射压缩机元件或膨胀机元件有壳体，该壳体包括转子腔室，至少一个转子通过轴承而可旋转地固定在该转子腔室中，其中，元件还设有用于喷射回路的连接件，用于将液体喷射至元件内；与喷射回路的连接通过在壳体中的多个喷射点来实现，壳体还设有分离的集成槽道，该集成槽道从壳体中的前述喷射点开始，并分别通向转子腔室内或在前述轴承处，且前述分离的集成槽道至少局部形成模块式槽道零件的部件。

这样的液体喷射压缩机元件或膨胀机元件能够用于根据本发明的压缩机装置或膨胀机装置中。这样，压缩机装置或膨胀机装置的喷射回路的至少一部分喷射管道将以前述集成槽道的形式在压缩机元件或膨胀机元件的壳体中局部分离地延伸。

这样的方案将保证提供喷射管道的连接的喷射点数目能够保持有限，例如，液体供给分配给不同轴承能够通过槽道在壳体中的合适分配来实现。

喷射点的位置也能够自由地选择，其中，在壳体中的槽道将保证油供给被引导至合适位置。

附图说明

为了更好地表示本发明的特征，下面将参考附图通过示例(并没有任何限制性质)来介绍根据本发明的、用于控制压缩机装置或膨胀机装置的液体喷射的方法以及液体喷射压缩机装置或液体喷射膨胀机装置的几个优选变化形式，附图中：

图1示意表示了根据本发明的液体喷射压缩机装置；

图2示意表示了根据本发明的喷射模块，该喷射模块设置于压缩机元件的外部；

图3表示了根据本发明的喷射模块的另一实施例；

图4表示了用于安装螺旋管的设备；

图5表示了根据图4，螺旋管在安装情况下在切除部分中的俯视图；

图6表示了在拆卸情况下的螺旋管的固定装置；以及

图7表示了在安装情况下的、图6的固定装置。

具体实施方式

图1中所示的液体喷射压缩机装置1包括液体喷射压缩机元件2。

压缩机元件2包括壳体3，该壳体3确定了转子腔室4，该转子腔室4有用于压缩气体的出口6和气体进口5。

一个或多个转子7通过轴承8而可旋转地固定在壳体3中，在本例中，该轴承8成两个轴承的形式，这两个轴承固定在转子7的轴9上。轴承8还能够通过滚柱轴承来实现，或者成滑动轴承的形式。

而且，壳体3设有多个喷射点10a、10b，用于液体喷射。

该液体例如能够是合成油或水或者其它，但是本发明并不局限于此。

喷射点10a、10b布置在转子腔室4的位置处以及在前述轴承8的位置处。

根据本发明，壳体3设有分开的集成槽道11，该集成槽道11从在壳体3中的前述喷射点10a、10b开始，分别通向压缩空间4和前述轴承8。

另外，一个或多个空腔12能够设置于壳体3中，该空腔12能够用作用于压缩空间4的液体的液体储存器，或者用作用于轴承8的液体的液体储存器。

而且，液体喷射压缩机装置1包括液体分离器13，用于压缩气体的出口6与该液体分离器13的进口14连接。

液体分离器13包括用于压缩气体的出口15，压缩气体能够从该出口15被引导到例如消费者网络(图中未示出)。

液体分离器13还包括用于分离的液体的出口16。

液体分离器13通过喷射回路17而与前述出口16连接，该喷射回路17与压缩机元件2连接。

该喷射回路17包括两个分开的分离喷射管道17a、17b，这两个分离喷射管道17a、17b都从液体分离器13开始。

喷射管道17a、17b将保证两个分开的分离液体供给压缩机元件2。

在壳体3中的喷射点10a、10b保证压缩机元件2与喷射回路17连接。

第一喷射管道17a通向在压缩空间4位置处的前述喷射点10a。

第二喷射管道17b通向布置在轴承8位置处的喷射点10。

在本例中，并不必须，有用于轴承8的两个喷射点10b，一个喷射点用于转子7的轴9的一端。

因此，第二喷射管道17b将分成两个子管道18a、18b，其中，每个子管道18a、18b将在轴9的一端出来。

冷却器19设置于第一喷射管道17a中。

还提供了可控制的阀20，在本例中(但并不必须)是节流阀。

通过该节流阀，喷射至压缩空间4内的液体的量能够调节。

冷却器21还设置于第二喷射管道17b中，在本例中，提供了两个可控制的阀22，一个阀22在一个子管道18a、18b中。

压缩机装置1的操作非常简单，如下所述。

在压缩机装置1的操作过程中，气体例如空气将通过气体进口5而吸入，该气体进口5将通过转子7的作用而压缩，并通过出口而离开压缩机元件2。

当在操作过程中液体喷入压缩空间4内时，该压缩空气将包含特定量的液体。

压缩空气被引导到液体分离器13。

这里，液体将在液体分离器13中分离和收集在下面。

这时没有液体的压缩空气将通过用于压缩气体的出口15而离开液体分离器13，并能够引导至例如压缩气体消费者网络(图中未示出)。

分离的液体将通过喷射回路17而送回至压缩机元件2。

一部分液体将通过第一喷射管道17a和与它连接的槽道11而输送至压缩空间4，另一部分液体将通过第二喷射管道17b、两个子管道18a、18b和与它们连接的槽道11而输送至轴承。

因此，冷却器19、21和可控制的阀20、22将根据一种方法来控制，该方法包括首先控制液体供给的质量流量，即可控制的阀20、22，然后控制液体供给的温度，即冷却器19、21。

因此，前述控制为主-从式控制的类型，主控制(在本例中，可控制的阀20、22的控制)总是首先进行。

重要的是应当知道，冷却器19、21和可控制的阀20、22相互独立地控制，这意味着一个冷却器19的控制决不会受到另外冷却器21的控制的影响，或者一个可控制的阀20的控制不会影响另外可控制的阀22的控制。

控制将为这样，使得液体的特性分别与压缩空间4和轴承8的要求相协调。

如上所述，通过施加两种控制，由于在两种控制之间的功能相互作用，将产生增效效果。

根据本发明，分离液体供给将通过模块式槽道零件23来实现，该槽道零件23在图1中由虚线示意表示。

例如，前述两个分开的喷射管道17a、17b固定在模块式槽道零件23中，和/或前述分开的集成槽道11将形成模块式槽道零件23的一部分。可控制的阀20、22和(如果用时)冷却器19、21也形成槽道零件23的一部分。

图2中表示了具有模块式槽道零件23的喷射模块24的实施例。

根据本发明的喷射模块24的可控制或可调节的控制参数可以包括润滑剂流量(该润滑剂流量转换成压力降)、润滑剂的温度以及喷射模块24的润滑剂空气含量。

用于制造根据本发明的喷射模块24的制造技术能够包括普通处理技术和/或附加制造技术。能够使用的材料包括例如金属和聚合物，但是本发明并不局限于此。

根据本发明，喷射模块24设计为可互换的部件，其中，流量控制能够集成至压缩机元件2中的各液体喷射点10a、10b。用于控制润滑剂流量的这些装置能够包括例如可控制的阀20、22和/或气动、液压和电驱动装置。气动和/或液压驱动能够通过已经存在于压缩机元件中的直接或间接压力信号来实现。普通的“封装止回阀”、O形止动阀和恒温阀也能够集成在模块中。

能够使用在整个压力范围内的“固定速度”机器以及在整个速度和压力范围内的可变速度机器。

图2表示了根据本发明的喷射模块24的可能实施例。由该图可见，本发明的喷射模块24包括例如三个部件，即接口26、连接槽道27和模块式槽道零件23，在本文中也称为歧管或喷嘴部件。在该图中表示了具有止回阀/O形止动器的接口26以及压缩机元件2的出口6。该接口26构成为凸缘的形式，该凸缘布置在压缩机元件2的出口6处，这保证液体流出至模块式槽道零件23。

连接槽道27与压缩机元件2连接，更具体地说，通过为此提供的喷嘴部件23而与转子腔室4连接，根据本发明的优选特征，该喷嘴部件23通过附加制造技术来制造。连接槽道27使得接口26与模块式槽道零件23连接。

根据本发明的特殊特征，润滑剂供给能够设有在一个或多个喷嘴部件23中的限制装置28，以便因此限制润滑剂例如油向压缩机元件2的特定部件的供给。

如前所述，喷射管道17a、17b和槽道11集成在槽道零件23中。槽道零件23的槽道29能够设有一个或多个子槽道29a、29b，该子槽道29a、29b能够设有成电磁阀30形式的驱动装置，以便能够控制液体供给。

槽道零件23优选是通过附加制造技术来制造。其它两个部件(即接口26和连接槽道27)能够通过普通的制造技术和材料来制造，或者能够包含在通过附加制造技术来制造的零件中。

歧管23包括旁通槽道29a和两个槽道29，这两个槽道29能够通过电磁阀30来关闭。通过正确确定这些槽道29a、29b和阀30的尺寸，能够获得四个离散流速，因此，各流速对于特定用途的特定状态范围进行优化。对压缩机元件2(模块式槽道零件23与该压缩机元件2连接)的调节与普通压缩机元件2相比较小：在压缩机元件2的壳体3中，每个转子只必须提供一个附加开口。根据该开口的位置，存在于壳体3中的普通油槽道(油或润滑剂沿该普通油槽道供给齿轮和轴承)能够通过例如成喷嘴插入件形式的限制装置28而以控制方式最佳地节流。

这样的歧管23能够例如通过聚酰胺的SLS(选择性激光烧结)附加制造而制造。产生可控制的润滑剂流量是一种可能选择。

图3示意表示了根据本发明的喷射模块24，该喷射模块24适用于固定速度和VSD(可变速度)用途。存在于机械加工槽道11中的喷射模块24的部分或部件31将油流量分配给压缩机元件2的不同部分。在压缩机元件2外部的歧管23使得这些分开的槽道11与电磁阀30(一组电磁阀30，与具有外部喷射模块24的图2的实施例类似)连接。

图3表示了在转子壳体3的出口侧6的轴承壳体32以及变速箱33、在出口侧6的轴承34、以及在压缩机元件2的进口侧5的轴承和(当可用时)变速箱35。还有在压缩机元件2中的转子腔室4。

油沿其进入的一侧由参考标号36表示。多个箭头P表示润滑剂在多个槽道11中的流动方向。而且，能够看见槽道零件23和螺线管30。

在该实施例中，喷射模块24的多个部件31固定在压缩机元件的现有润滑槽道11中。

为此，需要时，这些现有槽道11能够加宽和/或延伸。对于具有恒定速度和在恒定环境条件下的用途，根据最佳润滑剂流速的集成喷射模块24的节流设计将导致根据本发明的喷射模块24。这意味着不同用途将能够使用相同的压缩机元件2，但是也使用不同的优化模块槽道零件23。

对于具有可变速度(即具有驱动压缩机元件2的VSD)和在可变环境条件下的用途，由于需要使得喷射模块24的部件31构成为尽可能紧凑，因此最佳流量的嵌入式电控制将很困难。在这种情况下，能够使用嵌入式气动和/或液压阀，例如通过直接或间接的压力信号来驱动(间接压力信号的一个示例是高速流的动压力)，或者能够使用类似的气动和/或液压阀或电控制阀，它们形成固定在压缩机元件2外部的附加外部部件的一部分。

不用说，当任何这样的铸造部件允许时(或者对于任何铸造部件的附加变化)，槽道11的分离能够通过压缩机元件2的普通处理技术来实现。外部喷射模块24(该外部喷射模块24与阀和收集的油或润滑剂连接)也能够以普通方式来实施。

有槽的切除部分37能够提供在歧管23中的、必须提供电磁阀30的位置处。然后，这些螺线管30能够通过使它们滑入相关的有槽切除部分37内和再在需要时固定它们(例如通过固定凹形楔块(gib)38)而安装在合适位置中。这样，避免了胶或者螺钉和螺栓的使用，从而即使在高温下和在机器的机械振动情况下也能够保证牢固连接。

图4表示了这种有槽切除部分37的示例。切除部分37能够朝螺线管30的座的方向逐渐变窄，以便将该螺线管30压靠在切除部分37的、在流动侧的壁上。

图5表示了螺线管30在安装情况下在切除部分37中的俯视图(线圈未示出)。虚线表示进出螺线管歧管23的油槽道39。

图6表示了凹形楔块38，图7表示了这样的凹形楔块38能够怎样安装为固定装置。该凹形楔块38的背部能够有与螺线管30的形状相对应的复杂形状。

优选是，方法包括控制液体供给的温度和质量流量，以使得液体喷射压缩机装置1的比能量要求(SER)最小。

比能量要求是压缩机装置1的功率(P)与由压缩机装置1供给的流速(FAD)(转换回压缩机元件2的进口状态)的比率。

根据本发明，前述液体例如能够是油或水。

上述示例介绍了一种根据本发明的压缩机装置和压缩机元件。显然，对于膨胀机装置和膨胀机元件的情况非常类似，基本只有流动方向变化，因此进口变成出口，反之亦然。另外，压缩机元件和压缩机装置能够涉及真空泵。

本发明决不局限于作为示例介绍和在附图中表示的实施例，而是，根据本发明用于控制压缩机装置的液体喷射的这种方法和液体喷射压缩机装置能够根据不同变化形式来实现，而并不脱离本发明的范围。