用于控制注油压缩机设备或真空泵的油温的方法和装置以及应用于所述装置的阀与流程

本发明涉及用于控制注油压缩机设备或真空泵的油温的方法和装置以及应用于所述装置的阀。

更具体地，本发明旨在防止在来自注油压缩机设备的压缩气体中形成凝结物，并且使油温保持在紧邻实际露点以上。

本发明还可以应用于真空泵。毕竟，真空泵实际上是一种压缩机设备，其输入端连接到待抽取的真空管、储存器等。

背景技术：

注油压缩机设备是已知的，其包括压缩机元件，所述压缩机元件设置有气体入口和压缩气体出口，所述压缩气体出口连接到油分离器，所述油分离器通过注入管连接到上述压缩机元件，并且冷却器附接在注入管中，所述冷却器可以通过旁通管旁通。

已知的是，当压缩空气时，存在于该空气中的水分会在压力增加的影响下凝结。

对于注油压缩机设备，被注入到压缩机设备中的润滑和冷却油因此会被凝结物污染，这通常导致该油的劣化和压缩机设备的各种部件的磨损。

此外，凝结物还会导致压缩机设备中的腐蚀。

为了防止凝结物的形成，压缩机元件和下方部件中的压缩气体的温度被驱动到高于其露点。

然而，必须始终认为，在压缩机元件和下方部件中，出口处的温度不可以过高，因为过高的温度会导致油的冷却和润滑性能的降低。

be1.016.814描述了一种利用这一原理的上述类型的装置，其中，对通过冷却器和旁通管的油进行流量分配，以便使润滑和冷却油的温度以使得压缩气体的温度也间接地保持在其露点温度以上的方式达到任何所需的值。

这种装置的缺点是不能有效地利用由系统的冷却器除去的热量。

已知这样的系统，其中，集成了能量回收系统，其使得最终用户能够根据能量需求从油中回收热量。

该能量回收系统可以包括例如水回路，其中，水被加热而可以由用户有效地应用。

由于上述系统的能量回收取决于最终用户的能量需求，例如，所消耗的热水量，所以这种系统总是与如上所述的冷却器组合应用，当油没有被上述能量回收系统充分冷却时，油就被驱动到冷却器。

因此，根据油的温度，对两个或更多个的恒温阀进行打开或关闭，以便控制油的流动。

这种装置的缺点在于它们需要具有恒温阀的复杂且相当大的系统。

这种恒温阀的另一个缺点是它们只能在一个温度下切换，因此不能响应露点的变化。

作为其结果，将始终应用相对较大的安全裕度，由此，油最多被冷却至相对较高的温度，以便能够适应露点的任何增加，而不会产生凝结的风险。

这种已知装置的另一个缺点是冷却器和能量回收系统彼此串联，即，通过冷却器的所有油也通过能量回收系统。

能量回收系统可能加热油而不是冷却它(例如，当最终用户驱动热水通过能量回收系统时)，使得冷却器必须冷却该额外被加热的油。

然而，冷却器并不是为此而配备的，因此油的冷却会不足，结果导致上述不利后果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供针对上述缺点和其它缺点中的至少一个的解决方案。

本发明的目的是一种用于控制具有压缩机元件的注油压缩机设备或真空泵的油温的装置，所述压缩机元件设置有气体入口和压缩气体出口，所述压缩气体出口连接到油分离器，所述油分离器通过注入管连接到上述压缩机元件，并且冷却器附接在注入管的一部分中，所述冷却器可以通过旁通管旁通，并且所述装置设置有附加管，所述附加管与旁通管和冷却器并联连接，能量回收系统可以连接在所述附加管中，并且所述装置设置有通过冷却器、旁通管和附加管的流量分配部件以及用于控制位于压缩机元件的上述出口处的温度控制部件的控制器。

“注入管中冷却器所在的部分”是指注入管的可以通过旁通管旁通的段。

如已经说明的那样，能量回收系统可以包括热交换器，水可以在所述热交换器中循环，以从油中提取热量。这样获得的热水可以由最终用户有用地用于加热、卫生应用等。

另一个优点是冷却器与能量回收系统并联布置，使得由于热交换器中的水太热而当能量回收系统没有冷却油而是加热它时，控制器可以控制流量分配部件，使得可以将油直接引导到冷却器而不首先通过能量回收系统。

以这种方式，冷却器绝不会暴露于由能量回收系统(冷却器不是为其配备的)所另外加热的油。

另一个优点是冷却器与能量回收系统并联布置，使得绝不会增加跨过冷却器和能量回收系统的压降，而串联连接则是这种情况。降低的压降对于压缩机的良好能量效率是至关重要的。

优选地，所述装置设置有用于确定压缩机元件的出口处的露点的部件，控制器基于所述部件确定露点，并且基于露点控制流量分配部件，使得出口处的温度高于所确定的露点，但是低于所确定的露点加上预设值。

一个优点是通过临时地或实时地确定露点并且根据该临时的露点来控制流量分配，它可以响应变化的露点。

如果由于阀位置变化而露点变低，考虑到较低的露点，则较多的油将沿着冷却系统流动，使得所得到的混合的油较冷。因此，油的使用寿命将会增加。

类似地，如果由于阀位置变化而露点变高，则较少的油将沿着冷却系统流动，使得所得到的混合的油较暖，从而可以防止凝结。对于常规应用的恒温器，只要露点处于恒温器设定点的操作范围之外，就不可能对此做出响应。

本发明还涉及一种具有注油压缩机元件的压缩机设备或真空泵，所述压缩机设备或真空泵设置有根据本发明的用于控制注油压缩机设备或真空泵的油温的装置。

根据优选的设计形式，本发明还涉及一种具有壳体的阀，所述壳体具有可旋转的阀体和四个连接部，对于所述四个连接部，主连接部可以被相应地配置为输入端或输出端，而其它连接部(分别为第一、第二和第三连接部)可以被相应地配置为输出端或输入端，并且阀体中的通道使得在阀的三个离散旋转位置(分别为第一、第二和第三位置)中，主连接部分别与第一、第二和第三连接部之间的通道是最大的，并且阀可以在上述离散位置中的每一个之间连续移动，由此，由于从一个离散位置到下一个离散位置的旋转，主连接部和有关所述一个离散位置的连接部之间的通道成比例地减小，而同时主连接部和有关所述下一个离散位置的连接部之间的通道成比例地增大。

这里的主连接部是指这样的连接部，即，全部的流到达该连接部中，或者全部的流从该连接部分配到其余连接部上。

这样的阀可以应用在根据本发明的装置中，由此主连接部可以连接到注入管，并且其余连接部可以连接到旁通管、用于能量回收系统的附加管和注入管中冷却器所在的部分，由于不同的离散旋转位置之间的旋转，油流将按其应当的那样顺序分配。

如果需要冷却油，从旁通管开始，首先是能量回收系统，然后是冷却器。

这种阀的另外的优点在于，不管阀的位置如何，始终具有通过阀的通道。

此外，通过阀的流量将始终是总流量，因为当主连接部和一个连接部之间的通道减小时，通向另一个连接部的通道就会增大相同的量。

当应用于根据本发明的装置时，这具有总是实现对压缩机元件的供油以便能够保证润滑和/或冷却的优点。

本发明还涉及一种用于控制具有压缩机元件的注油压缩机设备或真空泵的油温的方法，所述压缩机元件设置有气体入口和压缩气体出口，所述压缩气体出口连接到油分离器，所述油分离器通过注入管连接到上述压缩机元件，并且冷却器附接在注入管的一部分中，所述冷却器可以通过旁通管旁通，所述方法包括提供与旁通管和冷却器并联的附加管，能量回收系统可以附接在所述附加管中，所述方法至少包括控制通过冷却器、旁通管和附加管的流量的步骤，使得压缩机元件的出口处的温度落在一定限度内。

附图说明

为了更好地展示本发明的特征，下文参考附图以示例方式非限制性地描述根据本发明的用于控制注油压缩机设备或真空泵的油温的装置和方法以及所应用的阀的一些优选变体，在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的注油压缩机设备；

图2示出了由图1中的f2指示的部分的替代实施例；

图3示意性地示出了根据本发明的处于不同位置的阀；

图4示意性地示出了图3的位置iii的变体；

图5示意性地示出了图3的位置ii的变体；

图6示意性地示出了在不同位置中通过图3的阀的流量的曲线图。

具体实施方式

图1中所示的注油压缩机设备1包括注油压缩机元件2，所述注油压缩机元件设置有具有入口管4的气体入口3和压缩气体出口5。

在该实例中，压缩机元件2是具有通过马达7驱动的两个啮合的螺旋转子6的螺杆式压缩机元件。

上述出口5通过压力管9连接到油分离器8。

油分离器9包括气体出口10，沿着所述气体出口，被净化和压缩的气体可以被运送到例如压力网络或压缩气体的消耗器(诸如，气动工具)。

油分离器9还包括油出口11，以能够运送出被分离的油，其中，该油出口11经由油管12a连接到注入管12，以能够将油注入回压缩机元件2中。

在入口3的位置处(在该实例中，在入口管4中)设置有部件13、14，以便能够确定入口3处的温度tin和湿度rhin，所述部件例如为传感器的形式。

在出口5的位置处(在该实例中，在压力管9中)设置有部件15、16，以便确定出口5处的温度tout和压力pout，所述部件例如为传感器的形式。

在注入管12中设置有冷却器17，所述冷却器通过旁通管18旁通。换句话说：冷却器17设置在注入管12的通过旁通管18旁通的部分19中。

还设置有根据本发明的装置1。

如图1中所示，在该实例中但不是必需地，上述旁通管18集成在上述装置20中。

注入管12的上述部分19也集成在装置20中。

此外，装置20设置有与旁通管18和冷却器17并联连接的附加管21。

能量回收系统22附接在该附加管21中。

在图1中所示的示例中，根据本发明的装置20被构造为冷却器17、能量回收系统22、油管12a和注入管12可以连接至其上的一类“黑盒”。因此，油管12a与装置20的连接部可以被认为是装置20的入口，并且注入管12与装置20的连接部可以被认为是装置20的出口。

装置20还设置有用于分配油流的部件23，所述油流通过油管12a经由旁通管18、冷却器17和能量回收系统22引导到装置20。

在该实例中，上述部件23位于冷却器17的下游。这样做的优点在于，被冷却的油通过上述部件23，使得它们不暴露于直接来自油分离器8的温油或热油。

在注入管12中，在装置20的下游设置有油过滤器24，所述油过滤器将从油中过滤出任何杂质。

不排除油过滤器24设置在装置20本身中，其中，油过滤器24优选位于冷却器17、附加管21和旁通管18的下游。

还在附加管21中的部位a(其位于流量分配部件23和能量回收系统22之间)和位于注入管12中的部位b(在该示例中更具体地，其位于注入管12中冷却器17所在的部分19中)之间提供泄漏流25。

部位b位于冷却器17的下游。然而，如果流量分配部件23位于冷却器17的上游，则部位b也将位于冷却器17的上游。

泄漏流25还可以实现为从附加管21到流量分配部件23的下游部位或甚至到装置20的下游部位，但是具有集成在装置20中的泄漏流25的实施例是优选的。

在图1中所示的示例中，泄漏流25位于流量分配部件23的位置处。不排除在流量分配部件23本身中实现泄漏流25。

上述泄漏流25优选是小的，即，小于总油流的10％，甚至更好地小于总油流的5％，并且优选地小于总油流的1％。

装置20还设置有关闭部件26，所述关闭部件使得如果不存在能量回收系统22，则能够关闭附加管。例如，所述关闭部件可以被构造为简单的机械塞。

此外，装置20还设置有连接部件27，所述连接部件能够在附加管21中位于流量分配部件23和回收系统22的位置之间的部位c与注入管19中位于冷却器17和流量分配部件23之间的部位d之间形成连接。这些连接部件27也可以被构造为简单的机械塞。

由于能量回收系统22实际上存在于图1中，所以关闭部件26和连接部件27不操作。

图2示出了装置20的替代实施例，其中，在该实例中，不存在能量回收系统22。因此，关闭部件26关闭附加管21并且确保连接部件27用于部位c和d之间的连接，使得在该实例中，通过冷却器17的油经由附加管21被驱动到流量分配部件23。

这样做的优点在于，注入管12的部分19的从冷却器17到装置20的连接总能以相同的方式实现，而流量分配部件23只需要具有一半的范围，因此保持快速控制。

如果流量分配部件23位于冷却器17的上游，则所述连接将确保经由附加管21被驱动通过上述装置23的油被引导到冷却器17。

压缩机设备1还设置有控制器28，所述控制器连接到部件13、14以便能够确定入口3处的温度tin和湿度rhin，并且连接到部件15、16以便能够确定出口5处的温度tout和压力pout，所述部件例如为传感器的形式。

控制器28还连接到流量分配部件23以便能够控制它。

在该实例中但不是必需地，控制器28还连接到关闭部件26和连接部件27，使得控制器28可以确定关闭部件26和连接部件27的位置。

图3示出了流量分配部件23。在该实例中，它们被构造为具有壳体30的阀29，可旋转的阀体31附接在所述壳体中。

设置四个连接部。在该示例中，主连接部32用作输出端并且连接到注入管12。换句话说，主连接部32将所得到的混合流驱动到注入管12。

对于在该示例中作为输入端的其它连接部，第一连接部33a连接到旁通管18，第二连接部33b连接到附加管21，并且第三连接部33c连接到冷却器17所在的部分19。

根据现有技术，在阀体31中形成通道，使得在阀29的三个离散旋转位置中，主连接部32和其它连接部33a-c之间的通道是最大的。

图3示出了三个离散位置i、ii和iii。

在这三个离散位置之间，阀29可以连续旋转，由于从一个位置到下一个位置的旋转，主连接部32和其余连接部33a-c中的一个之间的通道减小，而同时主连接部32和其余连接部33a-c中的另一个之间的通道成比例地增大。

在该实例中，这是通过四个连接部32、33a-c在一个平面内彼此成90°角(或者偏离90°最多5°或10°)的方式实现的，阀体31包括环部，所述环部可以在壳体30中旋转并且设置有两个缺口(cutaway)，以便至少部分地阻挡其它连接部33a-c中的一个或多个。

如可以从图3中看出，主连接部32始终是开放的。

很明显，代替图3的阀29，还可以使用阀系统等。

阀29还设置有图中未示出的电致动器，所述电致动器确保阀体31的旋转。控制器28连接到该致动器以能够控制阀29的位置。

很明显，该电致动器还可以是气动致动器或其它类型的马达。

还可以在阀29本身中实现上述泄漏流25。在图4中示出了作为示例的处于位置iii的阀29。

连接部件27的替代方案在图5中示出。该替代方案由具有不对称构造的阀体31的阀29构成。与图1中所示的阀29的区别仅在于阀体31的设计。阀体31的设计使得主连接部32与有关一个离散位置的连接部33a-c之间的通道减小，而同时主连接部32与有关下一个离散位置的连接部33a-c之间的通道增大，并且当阀体31处于第二位置时，在主连接部32和第三连接部33c之间至少具有部分通道34。

结果，可以实现的情况是，当具有能量回收系统22的附加管21通过关闭部件26关闭时，注入管12的具有冷却器17的部分19已经在阀29的位置ii中打开。如图5中所示，具有非对称构造的阀体31的这种阀29将仅在不存在能量回收系统22并且附加管21被关闭时应用。

注油压缩机装置1的操作非常简单，如下。

在操作期间，马达7将驱动螺杆式压缩机元件2。

由于螺旋转子6的旋转，气体(在该实例中为空气)将经由气体入口3被吸入并且被螺旋转子6压缩。

该压缩空气将经由压缩气体出口5离开螺杆式压缩机元件2。

气体被引导到油分离器8，在所述油分离器中，油被分离。净化后的气体可以被运送到压力网络、气动工具等。

被捕获在油分离器8中的所分离的油通过注入管12运送离开，以再次被注入到螺杆式压缩机元件2中，以确保其润滑和冷却。

根据需要，油将被冷却器17和能量回收系统18冷却，并且通过油过滤器24净化。

为了确保油被充分冷却，但不会变得太冷以至于可能发生凝结，控制器28将按照根据本发明的方法控制阀29。

该方法包括控制通过冷却器17、旁通管18以及附加管21(如果存在的话)的流量的步骤，使得出口5处的温度tout在一定限度内。

为了确定这些限度，控制器28将利用临时露点。

控制器将基于来自部件13、14和16的信号来确定露点，换句话说，基于入口处的温度tin、出口处的压力pout和入口3处的湿度rhin使用已知公式来确定露点。

重要的是，这里要注意，露点将被临时地确定，换句话说就是被实时地确定，使得适用于某一时刻的露点在任何时刻都是已知的。当露点变化时，上述所确定的限度将会变化。

这里必须注意的是，如果压缩机设备1被关闭或启动，则可以使用出口5处的设定压力而不是出口5处的当前压力pout来计算露点，以防止过渡现象对露点确定的(有害)影响。

此外，还可以使用湿度为100％的设定来代替来自湿度传感器14的信号。这可以用于例如为了节省额外的传感器或者如果传感器14失效的情况。

当控制器28已经确定露点时，它将通过控制通过冷却器17、旁通管18和附加管21的流量来控制出口5处的温度tout，使得出口5处的温度tout大于露点，但是低于露点加上预设值。

该预设值可以为例如10度。通过设定该上限，可以防止油的温度变得过高，从而保持油的冷却和润滑性能，并且油的使用寿命不会降低。

优选地，控制器28将控制出口5处的温度tout，使得其始终高于露点加上一定值，例如2度或1度。因此，设置了一定的安全裕量以确保出口5处的温度tout不会变得太低。

为了控制流动，控制器28将驱动阀29，更具体地，控制器28将使阀体31在阀29中旋转。

当出口5处的温度tout大于露点加上预设值时，控制器28将确保阀体31旋转，使得通过旁通管18的流的至少一部分被驱动通过附加管21。

这意味着在图3中的位置i中，阀体31将沿顺时针方向旋转，使得阀体31将部分地关闭阀29的第一连接部33a，使得全部的油流不能通过旁通管18，而同时第二连接部33b将部分地打开，从而实现通向主连接部32的部分通道，使得油流的一部分可以通过附加管21和能量回收系统22。

经由旁通管18、冷却器17和能量回收系统22的油流的变化在图6的曲线图中示意性地示出，其清楚地示出了不同的流量由于阀体31从位置i旋转到位置ii而如何变化。曲线e表示经由第一连接部33a并且因此经过旁通管18的流量，曲线f表示经由第二连接部33b和能量回收系统22的流量，曲线g表示经由第三连接部33c和冷却器17的流量。

所得到的混合流将经由主连接部32被驱动到注入管12和压缩机元件2。

这里必须注意的是，因为通向第二连接部33b的通道随着通向第一连接部33a的通道的减小而成比例地增大，全部的流总是被驱动到压缩机元件2。这也可以从图6得出：对于阀29的每个位置，流量e、f和g的总和总是为100％。

由于通过能量回收系统22的油通常被冷却，所得到的混合流也将会更冷。该被冷却的油将被注入到压缩机元件2中并且确保出口5处的温度tout可以下降。

通过进一步转动阀体31，更多的油将被引导通过能量回收系统22并且将被更多地冷却。最后，阀29将进入图3和4的位置ii，由此所有油被引导通过能量回收系统22。

如果出口5处的温度tout仍然太高，则控制器28将逐渐将阀29从位置ii带到位置iii。

这意味着只有当所有油被引导通过能量回收系统22并且还需要更多的冷却时，油才将通过进一步转动阀体31而被驱动通过冷却器17。

如果出口5处的温度tout太低，换句话说，需要较少的油冷却，则控制器将沿逆时针方向旋转阀体31。以这种方式，通过冷却器17的流的至少一部分将被驱动通过附加管21，并且当流被驱动通过附加管21时，如果温度tout仍然太低，则通过进一步沿逆时针方向旋转阀体31来使得流被至少部分地驱动通过旁通管18。

如果出口5处的温度tout太高，并且能量回收系统22不能提供足够的油冷却(例如，由于系统中的水太热)，则控制器28将使阀29旋转到图3和4的位置iii。

如果是这种情况，并且能量回收系统22获得更多的冷却能力使得原则上它可以提供足够的冷却，但是控制器28将不能够根据来自传感器13、14、15的信号来检测这一点。因此，即使可能从油中回收热量，控制器28也将继续驱动流而使其通过冷却器17。

可以选择在能量回收系统22中设置额外的传感器，例如确定能量回收系统22中的水的温度的传感器，由此基于来自这些额外的传感器的信号，如果检测到能量回收系统22可以冷却油，则控制器28将使阀29往回转动。

然而，在所示的示例中，提供小的泄漏流25，其将确保通过能量回收系统22的小的油流被引导到阀29的主连接部32。

在能量回收系统22可以冷却油时，该小的油流将被冷却，并且最终的混合流将具有较低的温度。

通过注入该被冷却的混合流，出口5处的温度tout将下降，使得最终控制器28将使阀29往回转动，从而再次利用能量回收系统22。

换句话说，通过提供泄漏流25，当能量回收系统22可以冷却油时，控制器28将自动地使阀29往回转动。

如果不存在能量回收系统22，则装置20将如图2中所示的那样进行修改。

首先，将使用关闭部件26关闭附加管21，使得没有油可以通过附加管21。

连接部件27将使得通过冷却器17的油能够经由第二连接部33b流过阀29。重要的是，这里要注意，例如，注入管12的部分19、油管12和注入管12与装置20的连接将以与图1的示例相同的方式进行。

这意味着，在该实例中，当阀29处于位置ii时，通过冷却器17的油被允许通过阀29。

即使省略连接部件27并且使用如图5中所示的阀29，当阀处于位置ii时，通过冷却器17的油也将能够经由第三连接部33c流过阀29。这在图5中示意性地示出。

在这些情况下，控制器28将只需要在位置i和位置ii之间改变阀29。换句话说：控制器28将绝不会将阀29改变到位置iii。以这种方式，阀29仅需要一半的范围，因此保持快速控制。

如果没有设置连接部件27，并且不使用如图5中所示的阀29，则阀29必须在位置i和位置iii之间变化，从而其总是必须经过位置ii。这当然对控制的速度具有不利的影响。

另外的优点在于，根据能量回收系统22是否存在，装置20可以非常容易地适配并且仍可以适用于压缩机设备1的现场安装。

本发明决不限于作为示例描述和在附图中所示的实施例，但是在不脱离本发明的范围的情况下，根据本发明的用于优化注油压缩机设备的油温的方法和装置以及所应用的阀可以根据不同的变体实现。