ES2999484T3 - A method for controlling a compressor towards and unloaded state - Google Patents

Abstract

Un método para controlar un compresor hacia un estado descargado, en el que el compresor comprende un elemento compresor 2) con una entrada (5), en el que en el estado descargado, un flujo residual (QD) es succionado a través de la entrada (5) hacia y dentro del elemento compresor (2), y en el que para una transición desde un estado cargado del compresor al estado descargado, la entrada (5) del elemento compresor (2) se cierra parcialmente en pasos de transición discretos sucesivos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un método para controlar un compresor hacia y en estado descargado

La presente invención se refiere a un compresor, y específicamente a un método para controlar tal compresor durante una transición desde un estado cargado, en el que el compresor debe proporcionar gas comprimido a una red del consumidor, por ejemplo, aire presurizado, hacia un estado descargado, en el que no se consume gas comprimido.

La invención se refiere más específicamente a un método para controlar un compresor hacia un estado descargado, cuyo compresor comprende un elemento compresor que presenta una entrada y una válvula de entrada, en el que en el estado descargado, un flujo residual se succiona a través de la entrada hacia y dentro del elemento compresor y se ventila a través de una válvula de purga a una salida del compresor, y en el que para una transición de un estado cargado del compresor al estado descargado, la entrada del elemento compresor se cierra parcialmente en etapas de transición discretas sucesivas y el flujo residual corresponde con un flujo de gas mínimo requerido para mantener una presión de equilibrio mínima en un tanque de presión conectado a la línea de presión.

En el estado descargado, el elemento compresor no se detiene y continúa siendo accionado a una cierta velocidad de rotación. Debido al hecho de que en ese caso, aparte de algún pasaje calibrado en la válvula de entrada, la entrada está cerrada, solo se succiona una cantidad limitada de gas con el flujo residual, y no se puede acumular presión en un tanque de presión del compresor, ya que el gas succionado se ventila inmediatamente desde la salida a la atmósfera.

Por lo tanto, solo se necesita un mínimo de energía para mantener el elemento compresor funcionando en el estado descargado.

Después de un período de transición, se alcanza un estado de equilibrio, en el que se alcanza una cierta presión de equilibrio en el tanque de presión. El "estado descargado" se refiere a este estado de equilibrio.

Los pasajes calibrados mencionados anteriormente se calculan para mantener la presión de equilibrio alcanzada en el estado descargado lo más baja posible para fines de un uso de baja energía, pero lo suficientemente alta como para garantizar, por ejemplo, una inyección de fluido suficiente a través de un circuito de fluido desde el tanque de presión al elemento compresor en el elemento compresor del fluido eliminado del gas comprimido que se necesita, entre otras cosas, para un enfriamiento y lubricación suficientes del elemento compresor.

Una transición del estado descargado al estado cargado se inicia cuando una presión de funcionamiento en la red del consumidor cae por debajo de un valor mínimo elegido y establecido por un usuario.

En la mayoría de los compresores convencionales, la válvula de entrada se abre inmediatamente por completo tan pronto como la presión de funcionamiento alcanza el valor establecido mencionado anteriormente, y simultáneamente la válvula de purga se cierra por completo.

Esto puede causar picos de temperatura repentinos e indeseables en la salida del elemento compresor, lo que puede provocar un fallo del compresor.

Una solución para esto se describió en el documento WO15035478, en el que la válvula de entrada no se abre inmediatamente, sino que se abre solo después de un cierto retraso durante la transición del estado descargado al cargado. Por lo tanto, esta solicitud de patente internacional WO15035478 se considera incorporada por referencia en la presente descripción, en el sentido de que una solución en esta solicitud de patente internacional se puede combinar con la presente invención.

El documento WO 2007/140550 A1 describe un dispositivo para ajustar la presión de funcionamiento de una instalación de compresor inyectado con aceite con un elemento compresor accionado por un motor con una velocidad de rotación ajustable y un módulo de control, por lo que el dispositivo está provisto de una válvula de entrada controlada que está conectada a la entrada de aire y un mecanismo de purga que puede cerrarse por medio de una válvula de purga. Para ajustar la posición de la válvula de entrada, se utiliza un motor paso a paso.

El documento GB2082798A describe un método para controlar un compresor provisto de un elemento compresor a un estado sin carga. Se describe un método para cerrar parcialmente la entrada del elemento compresor mediante la válvula de entrada (válvula de admisión) y para cerrar parcialmente la entrada del elemento compresor durante el período de transición, en una etapa de transición discreta continua, con el fin de evitar fluctuaciones de la válvula de admisión.

Sin embargo, un problema que aún no se ha resuelto es un problema que se produce durante la transición opuesta del estado cargado al descargado, que es donde entra en juego la presente invención.

En esta transición del estado cargado al estado descargado, en los compresores convencionales, tan pronto como se alcanza la presión de funcionamiento deseada en la red del consumidor, la válvula de entrada se cierra repentinamente y simultáneamente se abre la válvula de purga. En ese momento, una presión en la salida del elemento compresor está en un máximo, y aproximadamente igual a la presión de funcionamiento establecida (excepto por la caída de presión entre la salida del elemento compresor y una salida del compresor), y la presión en la entrada del elemento compresor está en un mínimo e igual a una presión negativa que se produce porque el elemento compresor continúa succionando un pequeño flujo de gas a través de las aberturas calibradas mencionadas anteriormente en la válvula de entrada.

Esto significa que en el momento de la transición del estado cargado al descargado, cuando la válvula de entrada se cierra repentinamente y la válvula de purga se abre, el valor de la relación de presión sobre el elemento compresor, en otras palabras: el valor de la relación de presión entre la presión en la salida y la presión en la entrada del elemento compresor, alcanza un pico.

Esto puede conducir a altos niveles de vibración que pueden atribuirse a pulsos periódicos de presión, generados por la compresión del gas en la salida del elemento compresor y que, directamente o a través de un acoplamiento elástico, se conducen a partes giratorias del elemento compresor y un accionamiento y posiblemente de una carcasa de mecanismo entre el accionamiento y el elemento compresor, en particular cuando la frecuencia de las vibraciones coincide con la frecuencia propia de las partes giratorias o de una estructura del compresor. Este efecto negativo suele ser aún más pronunciado cuando la relación de presión mencionada anteriormente sobre el elemento compresor es mayor y puede provocar daños no deseados.

El riesgo de daños indeseables es aún mayor cuando no hay un acoplamiento elástico entre el accionamiento y el elemento compresor. Este es el caso, por ejemplo, cuando se omite el acoplamiento elásti

del compresor, para ahorrar costes o para facilitar el mantenimiento.

La tarea de la presente invención es ofrecer una solución a una o más de las desventajas mencionadas anteriormente y/u otras, y más específicamente, a los problemas relacionados con la transición del estado cargado al descargado.

Para estos fines, la invención se refiere a un método para controlar un compresor hacia un estado descargado, en el que el compresor comprende un elemento compresor, cuyo elemento compresor está equipado con:

- una entrada) y una válvula de entrada controlable con una entrada de válvula, en la que la válvula de entrada está configurada para poder cerrar al menos parcialmente la entrada del elemento compresor; y

- una salida con la misma conectada a una línea de presión que está conectada con una red del consumidor aguas abajo,

en el que el compresor además comprende una válvula de purga controlable que está conectada a la línea de presión,

en el que en un estado cargado del compresor, la válvula de purga está cerrada y la válvula de entrada está completamente abierta, y en el que para una transición del estado cargado al estado descargado, el método proporciona las siguientes etapas:

- determinar la presión de funcionamiento en la red del consumidor;

- cuando esta presión de funcionamiento alcanza una presión de funcionamiento máxima establecida, se abre la válvula de purga y se cierra parcialmente la entrada del elemento compresor mediante la válvula de entrada, de modo que después de un período de transición del estado cargado al estado descargado del compresor, se succiona un flujo residual en el estado descargado hacia y dentro del elemento compresor a través de la entrada,

caracterizado porque el cierre parcial de la entrada durante el período de transición se realiza en etapas de transición discretas sucesivas y el flujo residual corresponde a un flujo de gas mínimo requerido para mantener una presión de equilibrio mínima en un tanque de presión conectado a la línea de presión.

Una ventaja del método de acuerdo con la invención es que mediante el cierre parcial de la entrada durante el período de transición, en una serie de etapas de transición discretas sucesivas y, en consecuencia, la succión de un flujo mayor que el flujo residual durante el período de transición, se realiza una presión negativa más baja a través de la entrada del elemento compresor o, por lo tanto, una presión absoluta mayor en la entrada en comparación con una situación en la que durante el período de transición solo se succionaría un flujo residual hacia y dentro del elemento compresor inmediatamente a través de la entrada.

Con la transición del estado cargado al descargado, la presión en la salida del elemento compresor es aproximadamente igual a la presión de funcionamiento máxima establecida en la red del consumidor, ya que esta transición se inicia cuando se alcanza esta presión de funcionamiento máxima establecida. Al mismo tiempo, como resultado de la invención, se aumenta la presión absoluta en la entrada, como resultado de lo cual se disminuye un pico de la relación de presión entre la presión en la salida y la presión en la entrada en ese momento, el resultado ventajoso que se pueden evitar niveles de vibración peligrosos resultantes de picos excesivamente altos de la relación de presión mencionada anteriormente.

Debido al mayor flujo succionado en comparación con el flujo residual que se succiona en un estado descargado normal, una presión de equilibrio en un tanque de presión conectado a la línea de presión será mayor que la presión de equilibrio normal en el estado descargado y, por lo tanto, es necesario reducir el flujo succionado en una o más etapas de transición de regreso al flujo residual descargado normal para restaurar la presión de equilibrio en el tanque de presión a su valor de equilibrio normal en el estado descargado con el fin de necesitar la menor cantidad de energía posible para el accionamiento descargado del elemento compresor.

Con el fin de determinar el tiempo de una etapa de transición posterior, el método también puede incluir las siguientes etapas:

- determinar una presión en el tanque de presión;

- para cada etapa de transición, preestablecer una presión de inicialización para la etapa de transición posterior;

- realizar la etapa de transición posterior cuando, durante el período de transición, la presión en el tanque de presión sea igual o menor que la presión de inicialización preestablecida de la etapa de transición posterior.

La presión de inicialización preestablecida se puede elegir por adelantado de modo que inmediatamente después de realizar la etapa de transición posterior, una relación de presión realizada sobre el elemento compresor sea menor que una relación de presión máxima preestablecida.

En la alternativa, se puede utilizar un método simplificado para determinar un tiempo mencionado anteriormente de una etapa de transición posterior, cuyo método establece que:

- para cada etapa de transición, se preestablece un intervalo de tiempo para la etapa de transición posterior; - una etapa de transición posterior se inicializa después del final del intervalo de tiempo mencionado anteriormente.

De acuerdo con una realización preferida del método de acuerdo con la invención, un flujo de gas adicional succionado en el elemento compresor se determina en una primera etapa de transición por una presión que se necesita en la entrada del elemento compresor para obtener una relación de presión realizada inmediatamente después de realizar la primera etapa de transición que es menor que la relación de presión máxima preestablecida, y esto para una presión en la salida que es igual a la presión de funcionamiento máxima establecida de la red del consumidor.

Este gas adicional que se succionó en el elemento compresor puede determinarse preferentemente de antemano, teórica o experimentalmente, en función de una presión de funcionamiento máxima establecida en la red del consumidor.

El flujo de gas extra succionado en el elemento compresor en la primera etapa será entonces variable, y es el flujo de gas que se había determinado de antemano para la presión de funcionamiento máxima establecida en el momento de la transición del estado cargado al descargado.

Para valores bajos de la presión de funcionamiento máxima establecida en la red del consumidor, el flujo de succión adicional puede ser cero.

El flujo de gas adicional succionado en el primer etapa de transición será entonces variable, y es el flujo de gas que se había determinado de antemano para la presión de funcionamiento máxima establecida en el momento de la transición del estado cargado al descargado.

Como alternativa, el flujo de gas extra succionado en la primera etapa puede tener un valor fijo que se determinó de antemano, teórica o experimentalmente, en función de un valor máximo seguro de la presión de funcionamiento en la red del consumidor que debe establecerse, lo que facilita el control.

Preferentemente, el método se limita a dos etapas discretas sucesivas para la transición de cargado a descargado.

La invención también se refiere a un compresor que comprende un elemento compresor, cuyo elemento compresor está equipado con:

- una entrada y una válvula de entrada controlable con una entrada de válvula, en la que la válvula de entrada está configurada para poder cerrar la entrada, excepto por una o más aberturas calibradas; y

- una salida con la misma conectada a una línea de presión que está conectada con una red del consumidor aguas abajo,

en el que el compresor además comprende una válvula de purga controlable que está conectada a la línea de presión,

en el que el compresor además comprende un controlador para controlar la válvula de entrada y la válvula de purga durante una transición de un llamado estado cargado del compresor a un llamado estado descargado, cuando la presión de funcionamiento en la red del consumidor alcanza una presión de funcionamiento máxima establecida,

en el que en el estado cargado, la válvula de entrada está completamente abierta y la válvula de purga está cerrada, y

en el estado descargado, la válvula de purga está abierta y la entrada del elemento compresor está parcialmente cerrada por la válvula de entrada, de modo que después de un período de transición del estado cargado al estado descargado del compresor, se succiona un flujo residual en el estado descargado hacia y dentro del elemento compresor a través de la entrada,

caracterizado porque el compresor está equipado con medios para usar el controlador para cerrar parcialmente la entrada del elemento compresor durante el período de transición en etapas de transición discretas sucesivas y el compresor además comprende un tanque de presión, cuyo tanque de presión está conectado a la línea de presión, en el que los medios están configurados de tal manera que en el estado descargado, un flujo residual es succionado hacia y dentro del elemento compresor correspondiente a un flujo de gas mínimo requerido para mantener una presión de equilibrio mínima en el tanque de presión.

No hace falta decir que tal compresor de acuerdo con la invención tiene los mismos beneficios que el método descrito anteriormente de acuerdo con la invención.

Con la comprensión [sic] para demostrar mejor las características de la invención, a continuación, sin que estas descripciones tengan ningún carácter restrictivo, se describen algunos ejemplos de aplicaciones preferidas de un compresor y de un método de acuerdo con la invención para controlar tal compresor para la transición del estado cargado al estado descargado, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es una representación esquemática de un compresor de acuerdo con la invención en su estado cargado;

la Figura 2 muestra la parte de la Figura 1 que está marcada en ella por el marco F2;

las Figuras 3 y 4 son figuras correspondientes, pero muestran el compresor en su estado descargado; la Figura 5 muestra una serie de gráficos relacionados con el desarrollo a lo largo del tiempo de algunos de los parámetros operativos del compresor de las Figuras 1 y 2 durante la transición del estado cargado de la Figura 1 al estado descargado de las Figuras 3 y 4;

la Figura 6 muestra el compresor de acuerdo con la invención en un estado intermedio entre los estados cargado y descargado de las Figuras 1 y 3, más específicamente después de una primera etapa de transición del método de acuerdo con la invención;

la Figura 7 muestra el lapso de tiempo de los parámetros operativos de la Figura 5, pero teniendo en cuenta el estado intermedio de la Figura 6, y superpuestos en las gráficas de la Figura 5 con fines comparativos; las Figuras 8 y 9 muestran otras dos realizaciones alternativas de un compresor de acuerdo con la invención.

La instalación mostrada en la Figura 1 se refiere a un compresor de acuerdo con la invención, en este caso, un compresor de tornillo de inyección de fluido 1, cuyo compresor comprende un elemento compresor 2 de un tipo de tornillo convencional con una carcasa 3 en la que dos rotores helicoidales cooperantes 4 son accionados por medio de un motor o algo similar, no mostrado en la figura.

El elemento compresor 2 presenta una entrada 5 que se puede sellar por medio de una válvula de entrada controlable 6 con una entrada de válvula 7, conectada por medio de una línea de succión 8 con un filtro de entrada 9 para succionar un gas, en este caso, aire, del medio ambiente.

El elemento compresor 2 también está equipado con una salida 10 con una línea de presión 11 conectada a la misma, que está conectada a través de un tanque de presión 12 que contiene un separador de fluidos 13 y a través de un enfriador 14 con una red del consumidor 15 aguas abajo para alimentar varias herramientas neumáticas o algo similar, no mostrado aquí.

En este caso, se proporciona una válvula reguladora 16 en la salida 10 del elemento compresor 2, y se dispone una válvula de presión mínima 17 en la salida del tanque de presión 12.

En el tanque de presión 12, se proporciona una rama de escape 18, que culmina en la ubicación de la entrada de la válvula 7 de la válvula de entrada 6, y que se puede sellar por medio de una válvula de purga 19 en forma de una válvula eléctrica controlable.

El compresor de tornillo 1 está equipado con un circuito de fluido 20 para inyectar un fluido 21, por ejemplo, aceite, bajo la influencia de una presión p<12>en el tanque de presión 12 desde este tanque de presión 12 en el elemento compresor 2 para lubricar y/o enfriar y/o para proporcionar un sello entre los diversos rotores 4 mutuamente y entre los rotores 4 y el recinto 3.

Este circuito de fluido 20 comprende un inyector 22 o algo similar que está conectado a través de una línea de inyección 23 que contiene un filtro de fluido 24 con el fluido presurizado 21 en el tanque de presión 12.

El fluido 21 que fluye desde el tanque de presión 12 al inyector 22 puede desviarse a través de un grifo termostático 25 a través de una línea de derivación 26 a través de un enfriador de fluido 27 para regular una temperatura en la línea de inyección 23.

En el ejemplo que se muestra en las figuras, se proporciona una válvula de cierre controlada 28 en el inyector 22, que evita que el fluido circule hacia atrás desde el elemento compresor 2 al tanque de presión 12, y que fluya desde el tanque de presión 12 al elemento compresor 2 mientras este elemento compresor 2 está en reposo.

Alternativamente, las funciones de la válvula reguladora 16 y de la válvula de cierre 28 también se pueden incorporar en las operaciones de la válvula de entrada 6, en cuyo caso no se debe proporcionar ninguna válvula reguladora física 16 y ninguna válvula de cierre física 28.

La válvula de entrada 6 se muestra con más detalle en la Figura 2, y comprende una carcasa 29, en el que una válvula accionada por leva 30 está dispuesta de forma móvil entre una posición como se muestra en la Figura 1, se corresponde con un estado cargado, en el que la entrada 5 del elemento compresor 2 se establece para estar abierta a un máximo, y una posición se corresponde con el estado descargado, en el que la entrada 5 está cerrada a un máximo como se muestra en la Figura 4, con la excepción de algunos pasajes calibrados 33 y 34 para dejar pasar un flujo residual Q<d>.

La apertura y cierre de la válvula de entrada 6 se realiza en este caso de manera convencional bajo la influencia de una presión piloto que se bifurca a través de una línea de control 31 desde una tapa del tanque de presión 12, por ejemplo, y se deja pasar por medio de una válvula de control 32 o algo similar para cerrar la válvula de entrada 6, o que se cierra para abrir la válvula de entrada 6.

En la propia válvula accionada por leva 30 y en la carcasa 29 de la válvula de entrada 6, se proporcionan los pasajes calibrados mencionados anteriormente, respectivamente 33 y 34, que proporcionan una conexión permanente entre la entrada de la válvula 7 de la válvula de entrada 5 y la entrada 5 del elemento compresor 2 para poder succionar un flujo residual Q<d>de manera controlada cuando la válvula de entrada 6 está cerrada, como en el estado descargado de la Figura 4.

Además, se proporciona un controlador eléctrico o electrónico 35 para regular una presión de funcionamiento p15 en la red del consumidor 15 dentro de un intervalo de presión que está delimitado por una presión de funcionamiento mínima p15mín. y una presión de funcionamiento máxima p15máx., que puede ser seleccionada por el usuario del compresor de tornillo 1 y puede ser elegida e introducida en el controlador 35, y que está conectada para ese propósito con un sensor de presión 36 para medir o determinar la presión de funcionamiento p15 en la red del consumidor 15.

El controlador 35 además está equipado con un programa o algo similar para controlar la válvula de entrada 6 a través de la válvula de control 32 y la válvula de purga 19, de modo que cuando la presión de funcionamiento p15 en la red del consumidor 15 cae por debajo de la presión de funcionamiento mínima pismin debido a una disminución de aire, el compresor de tornillo 1 entra en un estado cargado, en el que la válvula de entrada 6 está abierta y la válvula de purga 19 está cerrada, como se muestra en las Figuras 1 y 2, hasta que no se pueda eliminar más aire o gas comprimido, se extrae, lo que hace que la presión p15 en la red del consumidor 15 aumente.

En el momento en que la presión p15 alcanza la presión de funcionamiento máxima p15máx., el controlador cambia del estado cargado a un estado descargado, en el que la válvula de entrada 5 está cerrada y la válvula de purga 19 está abierta, como se muestra en las Figuras 3 y 4.

Como resultado, el elemento compresor 2, que todavía está siendo alimentado, no succiona ningún gas, a excepción de un flujo residual Q<d>, que se succiona y comprime a través de los pasajes calibrados 33 y 34.

Como resultado, después de un período de transición, se genera un equilibrio con una presión de equilibrio mínima constante p<12>u en el tanque de presión 12, cuyo valor depende de los pasajes calibrados elegidos 33 y 34, que se eligen preferiblemente de modo que en el estado descargado, esta presión de equilibrio mínima p<12>u sea lo más baja posible para limitar la energía requerida para accionar el elemento compresor 2 en el estado descargado a un mínimo.

Esta presión de equilibrio mínima p<12>u se mide, por ejemplo, por medio de un sensor de presión 37, cuya señal está vinculada de nuevo al controlador 35.

Específicamente, de acuerdo con la invención, el compresor de tomillo 1 está equipado con medios 38 para cerrar la entrada 5 del elemento compresor 2 solo parcialmente cuando se alcanza la presión de funcionamiento establecida p<15máx>en una primera etapa de transición, utilizando el controlador 35, para succionar un flujo adicional AQ, en relación con el flujo residual Q<d>del estado descargado de las Figuras 3 y 4, a través de la entrada 5 hacia y dentro del elemento compresor 2, succionando así un flujo total en el elemento compresor 2 que es mayor que el flujo residual Q<d>que se succiona a través de los pasajes calibrados 33 y 34 en el estado descargado.

En el caso de las Figuras 1 a 4, los medios 38 están formados por una derivación adicional 39 con una abertura calibrada para puentear la válvula accionada por leva 30 de la válvula de entrada 6 para succionar aire cuando la válvula de entrada 6 está cerrada, en la que en esta derivación adicional 39, se proporciona un obturador controlable 40, en este caso, en forma de una válvula eléctrica conectada con el controlador 35.

Esto se muestra en los gráficos de la Figura 5, que muestran la transición del estado cargado al descargado, en el que la derivación adicional 39 no está abierta, por lo que no se succiona flujo adicional de acuerdo con un método tradicionalmente utilizado para la transición del estado cargado al descargado y como se describe, por ejemplo, en WO15035478.

En esta Figura 5, se muestran los siguientes gráficos, respectivamente uno después del otro: la presión de funcionamiento p<15>en la red del consumidor, el gas de flujo másico Q succionado por el elemento compresor 2, la presión p<12>en el tanque de presión 12, una (sub) presión p<5>en la entrada 5 del elemento compresor 2, una relación de presión p<r>= p<12>/p<5>entre las dos presiones absolutas anteriores p<12>y p<5>, todo esto en la misma escala de tiempo t.

Esta Figura 5 ilustra un estado cargado C antes del tiempo t<E>y un estado descargado D, que se alcanza después de un período de transición E en un momento en el que se alcanza un estado de equilibrio.

En el tiempo t<E>mencionado anteriormente, la válvula de entrada 6 se mueve desde una posición abierta como en la Figura 1 a una posición cerrada como en la Figura 3, y simultáneamente, la válvula de purga 19 se abre. Después de cerrar la válvula de entrada 6, el flujo succionado se limita al flujo residual Q<d>que se succiona a través de los pasajes calibrados 33 y 34.

Esto genera una presión negativa en la entrada 5 del elemento compresor 2.

Al abrir la válvula de purga 19, durante el período de transición E, el gas se ventila desde el tanque de presión 12, como resultado de lo cual la presión p<12>en el tanque de presión 12 disminuye gradualmente desde una presión p<12>que en el momento t<E>había sido aproximadamente igual a la presión máxima establecida p<15máx>en la red del consumidor 15, a la presión de equilibrio mínima p<12u>del estado descargado D.

Por lo tanto, de los gráficos se desprende que en el momento t<E>, la presión p<12>en el tanque de presión está en un máximo, y que por lo tanto una presión p<10>en la salida 10 del elemento compresor 2 y al mismo tiempo también la presión p<5>en la entrada 5 del elemento compresor 2 están en un mínimo, como resultado de lo cual la relación de presión resultante p<r>alcanza un pico p<rE>en el momento t<E.>

Cuando este pico p<rE>de la relación de presión p<r>es demasiado alto, por ejemplo, cuando es mayor que una relación de presión máxima p<rmáx>como se indica en la Figura 5, esto puede plantear un problema en términos de vibraciones indeseables, como se explica en la introducción. Un valor seguro p<rmáx>puede determinarse experimental o teóricamente, por ejemplo, para un compresor de tornillo específico 1.

El valor del pico p<rE>puede, por ejemplo, determinarse o derivarse de mediciones de las presiones p<12>y p<5>o presiones relacionadas similares.

En la medida en que el pico p<rE>permanezca por debajo de la relación de presión máxima p<rmáx.>, no hay riesgo de vibraciones y no es necesario emprender ninguna otra acción para reducir ese pico p<rE>.

En el caso de que el pico medido p<rE>resulte ser mayor que p<rmáx>, el método de acuerdo con la invención proporciona una primera etapa de transición adicional, en la que en el tiempo t<E>, la entrada 5 del elemento compresor 2 se abre aún más, por ejemplo, abriendo la derivación adicional 39 como se muestra en la Figura 6.

Como resultado, el elemento compresor 2 succiona un flujo adicional AQ a través de la derivación adicional 39 además del flujo residual Q<d>que ya se succiona a través de los pasajes calibrados 33 y 34, como en el estado descargado D, lo que conduce a un flujo resultante Q<e '>.

El efecto de esto se muestra en los gráficos de la Figura 7.

Debido a que llega más gas comprimido al tanque de presión 12, la ventilación del tanque de presión 12 en el período de transición E' hará que la presión p<12>en el tanque de presión 12 disminuya menos y evolucione hacia una presión de equilibrio p<12>u', que es mayor que la presión de equilibrio mínima p<12>u mencionada anteriormente en la Figura 5 del estado descargado del compresor de tornillo 1.

Al mismo tiempo, en la entrada 5 del elemento compresor 2, se generará menos vacío, por lo que la presión absoluta p5 será mayor en el período de transición E'.

Esto da como resultado un pico reducido de la relación de presión pr, que ahora se reduce a un valor prE que, como se muestra en la Figura 7, es menor que el pico prE e inferior a la relación de presión máxima prmáx. mencionada anteriormente.

El valor prE de la relación de presión inmediatamente después del primer etapa de transición es igual a la relación de:

- presión p<12>en el tanque de presión 12, que en ese momento t<E>es aproximadamente igual a la presión operativa establecida p<15>en la red del consumidor 15, y

- la presión negativa en la entrada 5, que es una función de la cantidad de flujo adicional AQ, que a su vez depende de una restricción en la derivación adicional 39.

El flujo adicional AQ necesario para restringir la relación de presión p<r>a la relación de presión máxima p<rmáx>es, por lo tanto, una función de la presión de funcionamiento máxima establecida p<15máx>y puede determinarse teórica o experimentalmente, por ejemplo, en función de la presión de funcionamiento máxima establecida p<15máx>.

La restricción en la derivación adicional 39 puede controlarse, por ejemplo, en función de la presión de funcionamiento máxima establecida p<15máx>.

Alternativamente, se puede elegir una restricción fija para la derivación adicional 39, que luego se elegiría por razones de seguridad en función de la presión de funcionamiento máxima más alta posible p<15máx>en la red del consumidor 15 que se puede establecer.

Está claro que cuando una presión de funcionamiento máxima establecida baja p<15máx>no representa un riesgo, lo que significa que en el primer etapa de transición, la relación de presión máxima p<rmáx>no se excede sin dejar pasar un flujo adicional AQ en este etapa de transición, esta etapa adicional de abrir la derivación adicional 39 de acuerdo con la invención puede omitirse.

La presión de equilibrio más alta p<12 u>después del primer etapa de transición requiere que la energía requerida para mantener el compresor de tornillo 1 funcionando en este período de transición descargado E' sea alta.

En una segunda etapa de transición adicional, el método de acuerdo con la invención, por lo tanto, proporciona la reducción del flujo al flujo residual Q<d>del estado descargado D eliminando el flujo adicional AQ después de un primer período de transición E', por ejemplo, cerrando la derivación adicional 39 nuevamente en un tiempo t<E">.

Después de un segundo período de transición E", esto conduce a una nueva presión de equilibrio, que es igual a la presión de equilibrio p<12u>del estado descargado D.

En el tiempo t<E">, el cierre de la derivación adicional 39 crea un nuevo pico p<rE">de la relación de presión p<r>, que de nuevo no puede ser mayor que la relación de presión máxima p<rmáx>. Si este no es el caso, se puede insertar una tercera etapa de transición o etapas de transición adicionales según sea necesario, en las que el flujo succionado a través de la entrada 5 se reduce con cada etapa de transición, por ejemplo, cerrando la derivación adicional 39 o proporcionando múltiples derivaciones adicionales 39, de las cuales en cada etapa de transición, una o más están al menos parcialmente cerradas.

En el caso de la Figura 7, dos etapas de transición son suficientes, dividiendo efectivamente el período de transición E en dos períodos de transición más cortos E' y E".

El tiempo t<E">del segundo etapa de transición se puede determinar, por ejemplo, midiendo la presión p<12>en el tanque de presión 12 o una presión de inyección p<22>en el inyector 22 o la presión p<10>en la salida 10 del elemento compresor 2, de modo que el segundo etapa de transición se realiza en el tiempo t<E">, cuando esta presión medida ha caído a una presión de inicialización segura preestablecida p<12máx>o p<22máx>, como se muestra en la Figura 7.

En el tiempo t<E">, el cierre de la derivación adicional 39 hace que la presión p<5>en la entrada 5 caiga repentinamente, como resultado de lo cual la relación de presión p<r>aumenta repentinamente hasta el nuevo pico p<rE">.

La presión de inicialización preestablecida p<12máx>se elige de tal manera que inmediatamente después de realizar el segundo etapa de transición, en el tiempo t<E">, el nuevo pico p<rE">es menor que la relación de presión máxima preestablecida p<rmáx>mencionada anteriormente.

Si no se miden presiones, alternativamente, el tiempo t<E">puede determinarse por medio de un temporizador con un intervalo de tiempo programado t<E">-t<E>entre la primera etapa de transición y la etapa de transición posterior. El intervalo de tiempo a establecer puede determinarse experimentalmente, por ejemplo.

Durante el período de transición del estado cargado al estado descargado, es preferible que el tanque de presión 12 se ventile lo antes posible para mantener el período de transición total resultante E' y E" lo más corto posible por razones de ahorro de energía. En este período de transición, la presión p<i2>en el tanque de presión 12 es mayor que la presión de equilibrio mínima p<i2u>del estado descargado D.

Al mantener este período de transición lo más corto posible, solo habrá una pequeña diferencia entre el uso de energía en el caso de la invención con una transición en dos etapas de transición, en comparación con el uso de energía sin la aplicación de la invención y una transición en una sola etapa de transición.

La derivación adicional 39 también se puede utilizar para aplicar la invención descrita en WO15035478 para la transición del estado descargado al estado cargado cuando la presión de funcionamiento pis en la red del consumidor cae por debajo de una presión de funcionamiento mínima establecida p<i 5mín>.

En este caso, el controlador 35 debe estar provisto de un algoritmo para cerrar la válvula de purga 19 durante una transición del estado descargado al cargado y para mantener la válvula de entrada 6 cerrada inicialmente y abrirla solo después de un cierto retraso, y durante este retraso, para abrir la derivación 39 con el fin de permitir que la presión p<12>en el tanque de presión 12 aumente gradualmente y para abrir la válvula de entrada 6 solo cuando la presión p<12>en el tanque de presión 12 haya alcanzado un valor umbral mínimo establecido p<12mín>que sea suficiente para evitar picos de temperatura debido a una inyección de fluido insuficiente.

Esto significa que el mismo dispositivo se puede utilizar para evitar picos de temperatura durante la transición del estado descargado al estado cargado y para evitar picos de la relación de presión p<r>durante la transición del estado cargado al estado descargado. Esto solo requiere un ajuste de control.

Una realización alternativa de un compresor de tornillo 1 de acuerdo con la invención se muestra en la Figura 8, que difiere de la realización de las Figuras 1 y 3 en que la derivación adicional 39 en este caso conecta la entrada 5 del elemento compresor 2 con el tanque de presión 12, en lugar de con la entrada 7 de la válvula de entrada 6. El obturador controlable 40 en esta derivación 39 permite recibir el flujo adicional AQ, en este caso durante la transición del estado cargado al descargado, desde el tanque de presión 12.

En este caso, el pico p<rE>de la relación de presión p<r>será menor que en la Figura 7, pero una curva para la presión p<12>en el tanque de presión 12 en función del tiempo t caerá menos rápido hacia la presión de equilibrio p w . El flujo adicional AQ también se puede realizar sin una derivación física adicional 39, pero no cerrando por completo la válvula de entrada 6 durante la primera etapa de transición, como se muestra en la Figura 9, para succionar el flujo adicional AQ a través de la entrada 5 en el elemento compresor 2 durante el primer período de transición E' y cerrarlo por completo solo en el tiempo t<E">de la segunda etapa de transición.

Es evidente que la invención no se limita a las válvulas de entrada 6 como se muestra, sino que también se puede expandir a otros tipos de válvulas, como las válvulas de mariposa o algo similar.

Está claro que, dependiendo del tipo de válvula de entrada 6 y válvula de purga 19, se pueden utilizar diferentes medios 38 para permitir un flujo adicional AQ, inicialmente de forma temporal, durante la transición del estado cargado al descargado.

Debido a la invención, se evitan posibles picos de vibración o se ajusta la imagen de vibración, lo que puede permitir que el elemento compresor 2 sea accionado por el motor a través de una conexión rígida, sin un acoplamiento flexible intermedio.

La presente invención no se limita de ninguna manera al compresor de tornillo inyectado con fluido y al método de acuerdo con la invención utilizado en el mismo para controlar la transición del estado cargado al estado descargado, como se describe en los ejemplos y se muestra en las figuras; más bien, puede implementarse en una diversidad de variantes sin exceder el marco de la invención como se define en las reivindicaciones.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un método para controlar un compresor hacia un estado descargado, en el que el compresor comprende un elemento compresor (2), el elemento compresor (2) está equipado con:

- una entrada (5) y una válvula de entrada controlable (6) con una entrada de válvula (7), en que la válvula de entrada (6) está configurada para poder cerrar al menos parcialmente la entrada (5) del elemento compresor (2); y

- una salida (10) con la misma conectada a una línea de presión (11) que está conectada con una red del consumidor aguas abajo (15),

en que el compresor además comprende una válvula de purga (19) controlable que está conectada a la línea de presión (11), en que en un estado cargado del compresor, la válvula de purga (19) está cerrada y la válvula de entrada (6) está completamente abierta, y

en que para una transición del estado cargado al estado descargado, el método proporciona las siguientes etapas:

- determinar una presión de funcionamiento (pis) en la red del consumidor (15);

- cuando esta presión de funcionamiento (pis) alcanza una presión de funcionamiento máxima establecida (p<15máx>), la apertura de la válvula de purga (19) y el cierre parcial por la válvula de entrada (6) de la entrada (5) del elemento compresor (2), de modo que después de un período de transición del estado cargado del compresor al estado descargado, en el estado descargado, se succiona un flujo residual (Q<d>) a través de la entrada (5) hacia y dentro del elemento compresor (2),

caracterizado porque

el cierre parcial de la entrada (5) durante el período de transición se realiza en etapas de transición discretas sucesivas; y

el flujo residual (Q<d>) corresponde a un flujo de gas mínimo requerido para mantener una presión de equilibrio mínima (p<12u>) en un tanque de presión (12) conectado a la línea de presión (11).

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizado porqueen una primera etapa de transición, la entrada (5) del elemento compresor (2) está parcialmente cerrada de tal manera que con respecto al flujo residual (Q<d>) mencionado anteriormente, se deja pasar un flujo de gas adicional (AQ) a través de la entrada (5), y que en cualquier etapa de transición posterior, la entrada (5) se cierra aún más cada vez para succionar flujos cada vez más pequeños a través de la entrada (5) hacia y dentro del elemento compresor (2).

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,caracterizado porque

- un flujo de gas succionado a través de la entrada (5) hacia y dentro del elemento compresor (2) se controla conectando o sin conectar la entrada (5) del elemento compresor (2) a través de una o más derivaciones sellables adicionales (39) con el tanque de presión (12); y

- preferentemente, antes de la transición del estado cargado al estado descargado, la entrada (5) del elemento compresor (2) se conecta a través de una o más derivaciones sellables adicionales (39) con el tanque de presión (12), y al menos una de estas derivaciones sellables adicionales (39) se cierra al menos parcialmente durante al menos una de las etapas de transición discretas sucesivas.

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 3,caracterizado porqueel método además comprende las siguientes etapas para determinar un tiempo para una etapa de transición posterior:

- determinar una presión (p<12>) en el tanque de presión (12);

- para cada etapa de transición, preestablecer una presión de inicialización (p<12máx>) para la etapa de transición posterior;

- realizar la etapa de transición posterior cuando, durante el período de transición, la presión (p<12>) en el tanque de presión (12) sea igual o menor que la presión de inicialización preestablecida (p<12máx>) de este etapa de transición posterior.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 4,caracterizado porquela presión de inicialización preestablecida (p<12máx>) se elige de tal manera que inmediatamente después de realizar la etapa de transición posterior, una relación de presión realizada (p<r>) sobre el elemento compresor (2) es menor que una relación de presión máxima preestablecida (p<rmáx>).

6. El método de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 5,caracterizado porqueel flujo de gas adicional (AQ) en el primer etapa de transición está determinado por una presión (p<s>) que se necesita en la entrada (5) del elemento compresor (2) para obtener una relación de presión realizada (p<r>) inmediatamente después de realizar el primer etapa de transición menor que la relación de presión máxima preestablecida (prmáx), para una presión (pío) en la salida (10) que es igual a la presión de funcionamiento máxima establecida (pí5máx) de la red del consumidor (15), por la cual preferiblemente

- el flujo de gas adicional (AQ) se determina teórica o experimentalmente con antelación en función de la presión de funcionamiento máxima establecida (pí5máx) en la red del consumidor (15); y

- más preferentemente, el flujo de gas adicional (AQ) es variable o tiene un valor fijo.

7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 6,caracterizado porqueel método además comprende las siguientes etapas para determinar un tiempo para una etapa de transición posterior:

- para cada etapa de transición, preestablecer un intervalo de tiempo para la etapa de transición posterior; - realizar la etapa de transición posterior después del final del intervalo de tiempo mencionado anteriormente.

8. Un compresor que comprende un elemento compresor (2), el elemento compresor (2) está equipado con:

- una entrada (5) y una válvula de entrada controlable (6) con una entrada de válvula (7), en que la válvula de entrada (6) está configurada para poder cerrar la entrada (5), excepto por una o más aberturas calibradas (33, 34); y

- una salida (10) con la misma conectada a una línea de presión (11) que está conectada a una red del consumidor aguas abajo (15),

en que el compresor además comprende una válvula de purga controlable (19) que está conectada a la línea de presión (11), en que el compresor además comprende un controlador (35) para controlar la válvula de entrada (6) y la válvula de purga (19) durante una transición de un llamado estado cargado del compresor a un llamado estado descargado, cuando una presión de funcionamiento (pis) en la red del consumidor (15) alcanza una presión de funcionamiento máxima establecida (p15máx),

en que en el estado cargado, la válvula de entrada (6) está completamente abierta y la válvula de purga (19) está cerrada, y

en el estado descargado, la válvula de purga (19) está abierta y la entrada (5) del elemento compresor (2) está parcialmente cerrada por la válvula de entrada (6), de modo que después de un período de transición del estado cargado del compresor al estado descargado, en el estado descargado, un flujo residual (Q<d>) es succionado a través de la entrada (5) hacia y dentro del elemento compresor (2),

caracterizado porque

el compresor está equipado con medios (38) para usar el controlador (35) para cerrar parcialmente la entrada (5) del elemento compresor (2) durante el período de transición en etapas de transición discretas sucesivas; y

el compresor además comprende un tanque de presión (12), cuyo tanque de presión (12) está conectado a la línea de presión (11), en que los medios (38) están configurados de tal manera que en el estado descargado, un flujo residual (Q<d>) es succionado hacia y dentro del elemento compresor (2) correspondiente a un flujo de gas mínimo requerido para mantener una presión de equilibrio mínima (p<12>u) en el tanque de presión (12) .

9. El compresor de acuerdo con la reivindicación 8,caracterizado porquelos medios (38) están configurados para cerrar parcialmente la entrada (38) del elemento compresor (2) en una primera etapa de transición de tal manera que con respecto al flujo residual (Q<d>) mencionado anteriormente, se deja pasar un flujo adicional (AQ) a través de la entrada (5), y que en cualquier etapa de transición posterior, la entrada (5) se cierra aún más cada vez para succionar flujos cada vez más pequeños a través de la entrada (5) hacia y dentro del elemento compresor (2).

10. El compresor de acuerdo con la reivindicación 8 o 9,caracterizado porquelos medios (38) están configurados para usar el controlador (35) para cerrar la válvula de entrada (6) en mayor o menor grado.

11. El compresor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 8 a 10,caracterizado porquelos medios mencionados anteriormente (38) comprenden una o más derivaciones sellables adicionales (39) configurados para formar una conexión entre la entrada (5) del elemento compresor (2) y la entrada de la válvula (7) de la válvula de entrada (6), en la que estas derivaciones sellables adicionales (39) están provistos de un sello controlable (40).

12. El compresor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 8 a 10,caracterizado porque

- los medios (38) mencionados anteriormente comprenden una o más derivaciones sellables adicionales (39) configurados para formar una conexión entre la entrada (5) del elemento compresor (2) y el tanque de presión (12), en el que estas derivaciones sellables adicionales (35) están provistos de un sello (40) que es controlable por el controlador (35);

- preferentemente, el controlador (35) está equipado con un algoritmo para mantener inicialmente la válvula de entrada (6) cerrada durante un cierto período de retraso durante una transición del compresor de un estado descargado a un estado cargado cuando una presión (p<i 2>) en el tanque de presión (12) es menor que un valor umbral mínimo establecido (p<12mín>), y para abrirla solo después; y para abrir al menos uno de las derivaciones sellables adicionales (39) durante este período de retraso para permitir que la presión en el tanque de presión (12) aumente gradualmente, y para abrir la válvula de entrada (6) solo en el momento en que la presión (p<12>) en el tanque de presión (12) haya alcanzado el valor umbral mínimo establecido (p<12mín>);

- el controlador (35) es un controlador eléctrico o electrónico, y la válvula de entrada (6) y la válvula de purga (19) están controladas neumáticamente por una válvula eléctrica conectada al tanque de presión (12); y

- se proporciona un sensor de presión (37) para medir una presión (p<12>) en el tanque de presión (12), y el controlador (35) es tal que durante el período de transición, se realiza una etapa de transición cuando una presión medida en el tanque de presión (12) es igual o menor que una presión de inicialización preestablecida (p<12máx>).

13. El compresor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12,caracterizado porqueel controlador (35) está equipado con un temporizador con intervalos de tiempo establecidos entre las etapas de transición discretas sucesivas para realizar estas etapas de transición discretas sucesivas.