SE524343C2 - Varvtalsreglerad skruvrotorkompressor - Google Patents

Description

25 30 524 345 »u 1- 2 Detta syfte ernås enligt uppfinningen med en kompressor, som drivs av en motor vars varvtal är starkt momenttalsberoende inom ett avsett arbetsintervall. Föredragna ut- föringsfonner framgår av de beroende kraven.

Föreliggande uppfinning beskrivs närmare med hjälp av ritningen, på vilken Figur l visar i längdsnitt en känd skruvkompressor; Figur 2 är ett snitt längs linjen Il-ll i fig. 1; Figur 3 visar schematiskt ett system, i vilken kompressorn ingår; Figur 4 visar schematiskt en vanligen använd kompressormotors moment som funktion av dess varvtal; och Figur 5 visar motsvarande diagram för föreliggande kompressorrnotor.

En kortfattad beskrivning av uppbyggnad och arbetsprincip hos en skruvkom- pressor ges med hänvisning till fig. 1 och 2.

Ett par i varandra ingripande skruvrotorer 101, 102 är roterbart anordnade i ett arbetsrum begränsat av tvâ ändväggar 103, 104 och en mantelvägg 105, som sträcker sig mellan dessa. Mantelväggen 105 har en form, som i huvudsak motsvarar den hos två varandra skärande cylindrar, såsom framgår av fig. 2. Varje rotor 101, 102 har ett flertal lober 106 resp. 107 och mellanliggande spår lll resp. 112, vilka sträcker sig i en helix- linje längs rotom. En rotor 101 är av hanrotortyp med större delen av varje lob 106 belä- gen utanför delningscirkeln och den andra rotorn 102 är av honrotortyp med större delen av varje lob 107 belägen innanför delningscirkeln. Honrotom 102 har vanligen fler lober än hanrotom 101. En vanlig kombination är att hanrotom 101 har 4 lober och honrotom 102 har 6 lober.

Den för komprimering avsedda gasen, vanligen luft, tillförs kompressorns arbets- rum genom en inloppsport 108 och komprimeras sedan i V-formiga arbetskamrat, som bildas mellan rotorerna och arbetsrummets väggar. Varje arbetskammare förflyttar sig mot höger i fig. 1 då rotorema 101, 102 roterar. Volymen hos en arbetskammare minskar då kontinuerligt under den senare delen av sin cykel, efter det att kommunikation med inloppsporten 108 har skurits av. Därigenom komprimeras gasen och den komprimerade gasen lämnar kompressorn genom en utloppsport 109. Förhållandet mellan utloppstryck- et och inloppstrycket är bestämt av det inbyggda volymförhållandet mellan en arbets- kammares volym omedelbart efter det att dess kommunikation med inloppsporten 108 har skurits av och dess volym när den börjar kommunicera med utloppsporten 109.

Figur 3 visar en kompressor K, som företrädesvis är en skruvkompressor och som via en axel 1 drives av en motor M. Kompressom har en inloppsport 6 i vilken en 10 l5 20 25 30 524 343 3 inloppsledning 2 mynnar. Ledningen 2 är försedd med en backventil 3, som tillåter till- försel av luft till kompressorn men förhindrar strömning i motsatt riktning. I sin andra ände har kompressorn en utloppsport 7, som via en ledning 4 är förbunden med en tryck- tank T. Ett eller flera verktyg V, som driven av komprimerad luft matas med tryckluft från tanken T via en ledning 5. Vidare finns i tanken en tryckgivare 9, som via en signal- ledning 10 är förbunden med ett styrorgan 8, som reglerar motorns igångsättning och avstängning.

Trycket i tanken T skall variera mellan ett högsta tryck Pl och ett lägsta tryck P2.

Motom M driver kompressorn K till trycket i tanken har nått trycket P 1, varefter motorn M stängs av. När trycket i tanken T har sjunkit till P2, börjar motorn M att åter driva kompressorn och tillföra komprimerad luft till tanken T. Backventilen 3 hindrar kom- primerad luft från tanken T att strömma tillbaka genom kompressom K och inloppsled- ningen 2.

Figur 4 visar schematiskt en momentkurva som fiinktion av varvtalet för en asynkronmotor. Axlarna är ej graderade. För ett moment MZA har motom ett varvtal N4.

När motoms moment ökar till M1 A sjunker varvtalet till Ng. I ett arbetsområde för denna asynkronmotor är sambandet i åtminstone i huvudsak linjärt. Asynkronmotom har såle- des den egenskapen att en relativt stor momentökning AMk = (M1 A-MgA) leder till en re- lativt ringa minskning av motorns varvtal.

Denna egenskap hos asynkronmotom leder till att när trycket i tanken, se figur 3, har sjunkit till P2 startas motorn, varvid kompressorn börjar komprimera luft. På grund av den ringa varvtalsökning som erfordras för att höja motorns moment från MM till M1 A kommer kompressorn i detta momentområdet att arbeta med nära maximal kapaci- tet. Detta ger en snabb tryckökning i tanken T. En kompressor driven med en asynkron- motor leder således till kort drifttid för kompressom för att åstadkomma det önskade högsta trycket i tanken T. Under denna korta tid förbrukas en förhållandevis ringa mängd luft, som sänker trycket i tanken T. Resultatet blir en frekvent igångsättning av motorn för att hålla trycket i tanken T inom det önskade tryckintervallet. Dessa moment med frekvent igångsättning och avstängning av motom förkortar kraftigt dess livslängd.

Denna kortare livslängd kan bero på överhettning av motorns lidningar.

Figur 5 visar liksom figur 4 schematiskt en momentkurva som funktion av varv- talet. Den i denna figur visade momentkurvan avser en kommutatormotor. Även figur 5 saknar graderade axlar. Momenten M1 K och MgK i figur 5 motsvarar momenten M1 A och MgA i figur 4. För ett moment MgK har kommutatormotorn ett varvtal N2. När kommuta- 10 20 25 524 345 ..- .- 4 torrnotorns moment har ökat till Mm har varvtalet sjunkit till Nl. Även för kommuta- torrnotorn är detta samband i arbetsområdet åtminstone i huvudsak linjärt. För denna motor gäller att en relativt stor momentökning AMk = (MlK-MZK) leder till en relativt stor minskning av motorns varvtal.

Denna egenskap hos kommutatorrnotom leder till att när trycket i tanken, se figur 3, har sjunkit till Pzg startas motom, varvid kompressorn börjar komprimera luft. På grund av den stora varvtalsökning som erfordras for att höja motorns moment från MgK till Mm måste kompressorn arbeta betydligt längre tid för att uppnå maximalt tryck än vad den skulle erfordra med en asynkronmotor. Detta leder till att det går åt betydligt längre tid att med en kommutatormotordriven kompressor att uppnå trycket Pl i tanken.

Under denna längre tid, som kompressorn arbetar, förbrukas betydligt mera luft än vad som är fallet med en asynkronmotordriven kompressor, som betydligt snabbare uppnår maximalt tryck i behållaren. Således har man med en kommutatorrnotor betydligt färre starter än med en asynkronmotor, som driver samma kompressor för att hålla tanken T trycksatt.

Enligt en fördragen utföringsform använder man sig av en kompressor, som har ett relativt lågt inre volymförhållande. Med inre volymtbrhållande menas förhållandet mellan minimal och maximal instängd gängvolym in den använda skruvrotorkompres- sorn. Detta inre volymförhållande bör vara sådant, kompressoms K tryck är lägre än P2 + 0,85 * (P1 - P2) när gängvolymen av den arbetskammare, som börjar kommunicera med tanken T, har sin minimala volym. Detta innebär, att kompressoms utloppstryck i angivna arbetskammare är högst lika med tankens lägsta tryck plus 85 % av skillnaden mellan tankens högsta och lägsta tryck. Det är föredraget, att kompressom är optimerad for ett inre volymtörhållande, vid vilket kompressoms tryck i öppningsögonblicket är lika med det lägsta arbetstrycket P2 i tryckbehållaren Det är speciellt föredraget, att kompressom är optimerad för ett inre volymförhållande, vid vilket kompressoms tryck i öppningsögonblicket är lägre än det lägsta arbetstrycket P2 i tryckbehållaren.

Claims (6)

10 15 20 524 343 .u f. 5 Patentkrav

1. Skruvrotorkompressor (K), som är avsedd att arbeta mot en tryckbehållare (T), vars tryck P får variera mellan ett lägsta tryck P2 och ett högsta tryck P1, vilken kom- pressor (K) drives av en elektrisk motor (M), kännetecknad därav, att den elektriska motorn (M) har en sådan karakteristik i ett driftområde, som är definierat av tryckkärlets (T) tryckintervall P, att en halvering av motoms moment ger en ökning av dess varvtal med minst 6 procent.

2. Skruvrotorkompressor (K) enligt krav 1, kännetecknad därav, att den elektriska motorn (M) har en sådan karakteristik, en halvering av motoms moment ger en ökning av dess varvtal med högst 100 procent.

3. Skruvrotorkompressor (K) enligt krav 1, kännetecknad därav, att den elektriska motorn (M) är en kommutatorrnotor.

4. Skruvrotorkompressor (K) enligt krav 1, kännetecknad därav, att kompressom (K) är optimerad för ett inre volymförhållande, vid vilket kompressoms (K) tryck i öpp- ningsögonblicket är lägre än P2 + 0,85 * (P1 - P2).

5. Skruvrotorkompressor (K) enligt krav 4, kännetecknad därav, att kompressom (K) är optimerad för ett inre volymförhâllande, vid vilket kompressoms tryck i öpp- ningsögonblicket är lika med det lägsta arbetstrycket P2 i tryckbehållaren.

6. Skruvrotorkompressor (K) enligt krav 4, kännetecknad därav, att kompressom (K) är optimerad för ett inre volymfórhållande, vid vilket kompressoms tryck i öpp- ningsögonblicket är lägre än det lägsta arbetstrycket P2 i tryckbehållaren.