專利名稱：螺桿式壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于相對于壓力容器工作的速度可調(diào)的螺旋式螺桿轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)，壓力容器的壓力P在壓縮機(jī)的工作范圍內(nèi)，壓力容器允許在最低壓力和最高壓力之間變化。壓縮機(jī)由一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
背景技術(shù)：
在這種壓力容器或存儲(chǔ)柜中所希望的是小的壓力變化。就大的存儲(chǔ)柜而言，這可以通過非常頻繁的起動(dòng)-停止控制設(shè)備或通過調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速度(r.p.m)來實(shí)現(xiàn)。
壓縮機(jī)速度控制通常使用在由功率在10-30kW的大功率電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)中。壓縮機(jī)速度借助于電子控制裝置來進(jìn)行控制。對于由弱的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)來說，例如比10-30kW低或更低功率的電動(dòng)機(jī)，利用基于電子電路進(jìn)行壓縮機(jī)速度控制是不經(jīng)濟(jì)的。這是因?yàn)殡娮涌刂圃O(shè)備相對于由壓縮機(jī)速度控制節(jié)約的能量來說，是極其昂貴的。但是，對于速度控制壓縮機(jī)的功率而言，上述的大約10-30kW的下限可以低于增加的能量成本。
一種巧妙的控制壓力容器內(nèi)的壓力的方式是在容器中使用一種壓力傳感器，通過合適的控制裝置，當(dāng)容器中的壓力達(dá)到它的最高值時(shí)，所述壓力傳感器能夠斷開壓縮機(jī)用電動(dòng)機(jī)，以及當(dāng)容器壓力達(dá)到預(yù)定的最低值時(shí)，所述壓力傳感器能夠接通電動(dòng)機(jī)。
當(dāng)使用典型的異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，這種控制會(huì)使壓力容器快速充滿至最高壓力。當(dāng)消耗量大或壓力容器較小時(shí)，電動(dòng)機(jī)會(huì)頻繁地接通和斷開。電動(dòng)機(jī)的這種頻繁起動(dòng)會(huì)大大地縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命。
除節(jié)能之外，速度控制的目的是使壓縮機(jī)倚靠在上面工作的緩沖柜制作得比其他情況更小。因此，速度不受控制的壓縮機(jī)會(huì)需要較大的緩沖柜和較大的容納柜的空間，隨之帶來的是較高的投資成本。
因而需要一種小的、速度調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)，其可以用于比較簡單的應(yīng)用中，例如螺絲起子、涂料噴涂以及其他的各種手動(dòng)工具。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)具有比上述最低功率還小的功率，在缺少昂貴的控制設(shè)備的情況下，其至少能夠在一個(gè)工作范圍內(nèi)對電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制。
該目的是依照本發(fā)明的壓縮機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，所述壓縮機(jī)由一電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的速度主要依賴于給定的工作范圍內(nèi)的扭矩或力矩參數(shù)(index)。優(yōu)選實(shí)施例在從屬技術(shù)方案中是顯而易見的。


參考附圖，現(xiàn)在將更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1是已知的螺旋螺桿式壓縮機(jī)的縱向剖面圖；圖2是沿圖1中II-II線的剖面圖；圖3是包括壓縮機(jī)的系統(tǒng)的示意圖；圖4示意性顯示了與壓縮機(jī)用電動(dòng)機(jī)的速度(r.p.m)有關(guān)的典型壓縮機(jī)用電動(dòng)機(jī)的扭矩；和圖5是依照本發(fā)明的壓縮機(jī)用電動(dòng)機(jī)的相應(yīng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，參考圖1和圖2，將簡要描述螺旋螺桿式壓縮機(jī)的構(gòu)造和工作原理。
一對互相嚙合的螺桿轉(zhuǎn)子101、102轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在工作空間中，所述工作空間由兩個(gè)端壁103、104界定，所述工作空間包括在所述端壁之間延伸的筒壁105。筒壁105具有大體上與兩個(gè)互相交叉的氣缸的形狀相對應(yīng)的形狀，從圖2中顯而易見。各轉(zhuǎn)子101、102分別包括多個(gè)葉片106和107以及沿轉(zhuǎn)子在螺旋線上延伸的中間槽111和112。轉(zhuǎn)子101是陽式轉(zhuǎn)子，其每個(gè)葉片106的主體位于節(jié)圓之外，另一個(gè)轉(zhuǎn)子102是陰式轉(zhuǎn)子，其每個(gè)葉片107的主體位于節(jié)圓之內(nèi)。陰轉(zhuǎn)子102通常具有比陽轉(zhuǎn)子101多的葉片。典型的組合是，陽轉(zhuǎn)子101具有四個(gè)葉片，而陰轉(zhuǎn)子102具有六個(gè)葉片。
被壓縮的氣體，通常為空氣，通過入口108傳送給壓縮機(jī)的工作空間，然后在轉(zhuǎn)子和工作空間的壁之間形成的V形工作腔內(nèi)壓縮。當(dāng)轉(zhuǎn)子101、102旋轉(zhuǎn)時(shí)，各工作腔移動(dòng)到圖1的右側(cè)。在循環(huán)的后期，與入口的連通被切斷之后，工作腔的體積將不斷地縮小。從而，氣體被壓縮，并以壓縮的狀態(tài)從壓縮機(jī)通過一出口109排出。出口壓力和入口壓力之比，由工作腔與入口108的連通剛被切斷之后的工作腔的體積和開始與出口109連通時(shí)的所述腔的體積之間的固有的體積關(guān)系決定。
圖3顯示了壓縮機(jī)K，其最好為螺旋螺桿式壓縮機(jī)，其由電動(dòng)機(jī)M經(jīng)由軸或輪軸1驅(qū)動(dòng)。壓縮機(jī)包括入口6，入口管路2在所述入口6開口。管路2包括單向閥3，所述單向閥3允許空氣進(jìn)入壓縮機(jī)，同時(shí)防止空氣反向流動(dòng)。壓縮機(jī)在它的另一端具有出口7，所述出口7經(jīng)由管路4連接到壓力柜T上。由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)工具V經(jīng)由管路5從柜T供給壓力。柜設(shè)置有壓力傳感器9，所述壓力傳感器9經(jīng)由信號傳輸線路10連接到控制裝置8上，所述控制裝置8起控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止的作用。
柜T中的壓力能夠在最高壓力P1和最低壓力P2之間變化。電動(dòng)機(jī)M驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)K，直到柜中的壓力達(dá)到了所述的最高壓力P1，于是，電動(dòng)機(jī)M被斷開。當(dāng)柜T中的壓力降低至最低壓力P2時(shí)，電動(dòng)機(jī)M再次起動(dòng)，再次驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，由此傳送壓縮空氣至柜T。單向閥3防止壓縮空氣從柜T通過壓縮機(jī)K和入口管路2回流。
圖4示意性顯示了與異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)的扭矩曲線。坐標(biāo)軸沒有等分。電動(dòng)機(jī)的速度N4對應(yīng)扭矩M2A。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的扭矩增加至M1A時(shí)，電動(dòng)機(jī)速度將下降至N3。在所述電動(dòng)機(jī)的工作范圍內(nèi)，這種異步電動(dòng)機(jī)的關(guān)系曲線至少大體上是線性的。因而，異步電動(dòng)機(jī)具有這樣的性質(zhì)，較大的扭矩增加ΔMK＝(M1A-M2A)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)速度的較小的減少。
由于異步電動(dòng)機(jī)的這種性質(zhì)的緣故，當(dāng)柜壓力已經(jīng)降低至壓力P2時(shí)，電動(dòng)機(jī)將起動(dòng)，由此壓縮機(jī)開始壓縮空氣。因?yàn)槭闺妱?dòng)機(jī)扭矩從M2A升高至M1A需要很小的速度增加，所以，在這個(gè)扭矩范圍內(nèi)，壓縮機(jī)幾乎在最大容量下工作。這引起柜壓力的快速增加。因而，由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)使得在短的壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間就可達(dá)到柜T所要求的最高壓力。在該較短時(shí)間段期間，只會(huì)消耗柜壓力降低時(shí)對應(yīng)的較少體積的空氣。為了保持柜壓力在所要求的壓力范圍內(nèi)，將引起電動(dòng)機(jī)的頻繁起動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的頻繁起動(dòng)和停止的力矩大大地縮短了它的使用壽命，例如由于電動(dòng)機(jī)繞組過熱。
類似于圖4，圖5示意性顯示了與電動(dòng)機(jī)速度有關(guān)的扭矩曲線。圖5所示的曲線涉及一種整流式電動(dòng)機(jī)。圖5所示的軸沒有被等分。圖5中的扭矩M1K和M2K對應(yīng)于圖4中的扭矩M1A和M2A。整流式電動(dòng)機(jī)的速度N2，對應(yīng)于扭矩M2K。當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)的扭矩增加到M1K時(shí)，電動(dòng)機(jī)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)會(huì)降低至N1。在工作范圍內(nèi)，對于整流器來說，這種關(guān)系曲線至少大體上是線性的。就該電動(dòng)機(jī)來說，較大的扭矩增加ΔMK＝(M1A-M2A)會(huì)引起電動(dòng)機(jī)速度的較大減少。
由于整流式電動(dòng)機(jī)的這種性質(zhì)的緣故，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)(見圖3)，柜壓力將降低至壓力P2K時(shí)，由此壓縮機(jī)開始壓縮空氣。由于使電動(dòng)機(jī)扭矩從M2K增加至M1K所必須的rpm.或電動(dòng)機(jī)速度的大大增加，對于壓縮機(jī)來說，有必要工作一段比異步電動(dòng)機(jī)所需要的時(shí)間段較長的時(shí)間段，以達(dá)到最高壓力。這就意味著，當(dāng)壓縮機(jī)由整流式電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，會(huì)花費(fèi)更長的時(shí)間來達(dá)到柜壓力P1。在這個(gè)較長的壓縮機(jī)工作時(shí)間期間，所消耗的空氣的體積比壓縮機(jī)由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)大得多，由此，能夠更加快速地達(dá)到最高柜壓力。因而，為了維持柜T處于被壓縮狀態(tài)，利用整流式電動(dòng)機(jī)時(shí)所包含的起動(dòng)次數(shù)遠(yuǎn)比利用異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)同樣的壓縮機(jī)時(shí)少。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所使用的壓縮機(jī)具有較低的內(nèi)部體積系數(shù)。內(nèi)部體積系數(shù)(internal volume factor)指的是包括在使用的螺旋式轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)中的最低螺旋體積和最高螺旋體積之間的關(guān)系。內(nèi)部體積系數(shù)最好是，當(dāng)開始與柜T連通的工作腔的螺旋體積(thread volume)具有其最小體積時(shí)，壓縮機(jī)K的壓力將低于P2+0.85×(P1-P2)。這意味著，設(shè)定的工作腔中的壓縮機(jī)出口壓力最多等于柜的最低壓力加上柜的最高壓力與最低壓力之差的85％。最好是，對壓縮機(jī)的內(nèi)部體積系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在該內(nèi)部體積系數(shù)下，在開啟時(shí)壓縮機(jī)的壓力等于壓力容器中的最低工作壓力P2。尤其最好是，對壓縮機(jī)的內(nèi)部體積系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在該內(nèi)部體積系數(shù)下，在開啟時(shí)壓縮機(jī)的壓力低于壓力容器中的最低工作壓力P2。
權(quán)利要求
1.一種適用于相對于壓力容器(T)工作的螺旋式螺桿轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)(K)，所述壓力容器(T)的壓力(P)能夠在最低壓力P2和最高壓力P1之間變化，所述壓縮機(jī)(K)由一電動(dòng)機(jī)(M)驅(qū)動(dòng)，其中，在由壓力容器(T)的壓力區(qū)間P所限定的工作范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)具有一種特性，以致所述電動(dòng)機(jī)的扭矩的一半會(huì)使電動(dòng)機(jī)速度增加至少6％。
2.如權(quán)利要求1所述的一種壓縮機(jī)(K)，其特征在于電動(dòng)機(jī)(M)具有一種特性，以致所述電動(dòng)機(jī)的扭矩的一半會(huì)使電動(dòng)機(jī)速度增加至多100％。
3.如權(quán)利要求1所述的一種壓縮機(jī)(K)，其特征在于電動(dòng)機(jī)(M)是一種整流式電動(dòng)機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種壓縮機(jī)(K)，其特征在于對壓縮機(jī)(K)的內(nèi)部體積系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在該內(nèi)部體積系數(shù)下，在開啟時(shí)壓縮機(jī)(K)的壓力低于P2+0.85×(P1-P2)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種壓縮機(jī)(K)，其特征在于對壓縮機(jī)(K)的內(nèi)部體積系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在該內(nèi)部體積系數(shù)下，在開啟時(shí)壓縮機(jī)(K)的壓力等于壓力容器中的最低工作壓力P2。
6.如權(quán)利要求4所述的一種壓縮機(jī)(K)，其特征在于對壓縮機(jī)(K)的內(nèi)部體積系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在該內(nèi)部體積系數(shù)下，在開啟時(shí)壓縮機(jī)(K)的壓力低于壓力容器中的最低工作壓力P2。
全文摘要
一種適用于相對于壓力容器(T)工作的螺旋式螺桿轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)(K)，所述壓力容器(T)的壓力P能夠在最低壓力P2和最高壓力P1之間變化，所述壓縮機(jī)由一電動(dòng)機(jī)(M)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)(M)的特征在于，其在由所述壓力容器的壓力區(qū)間P所限定的工作范圍內(nèi)具有一種性質(zhì)，以致所述電動(dòng)機(jī)的扭矩的一半會(huì)使電動(dòng)機(jī)速度增加至少6％。最好是，對壓縮機(jī)的內(nèi)部體積系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在該內(nèi)部體積系數(shù)下，在開啟時(shí)壓縮機(jī)的壓力低于P2+0.85×(P1－P2)。
文檔編號F04C28/00GK1867775SQ200480029988
公開日2006年11月22日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月17日
發(fā)明者M·松德斯特倫, H·厄曼 申請人:瑞典轉(zhuǎn)子機(jī)械公司