壓縮機單元的改進的製作方法

2023-06-02 16:19:41

專利名稱：壓縮機單元的改進的製作方法
技術領域：
本發明涉及壓縮機單元的改進，特別涉及模塊化的壓縮機單元， 其具有用於壓縮機、控制器和空氣進給件的獨立段。
背景技術：
無油壓縮機通常包括單級或多級壓縮機、驅動壓縮機的馬達和齒 輪箱和使壓縮機運轉的控制器。無油壓縮機還可以包括用於引導冷卻 空氣流的裝置。目前，已經通過單元的組件和它們的運轉指示了壓縮 機單元的設計，較少考慮到整體單元的設計。因此，單元通常沒有在 低噪音方面進行優化，並且通常是難以操縱、運輸和維護。

發明內容
因此本發明的目的是改進壓縮機單元的整體設計從而克服這些缺點。
因此本發明提供一種模塊化的壓縮機單元，其包括三個獨立的鄰
接的段，其為進給段、壓縮段和控制段；其中，進給段包括空氣進給 裝置，該空氣進給裝置提供用於要被壓縮並用於冷卻壓縮機馬達的周 圍空氣的入口 ，並且該進給段包括過濾進入進給裝置中的空氣的過濾 器，設在它們的空氣進給裝置中的噪音衰減裝置，以及將空氣引導到 壓縮段中的組件的裝置；該壓縮段包括壓縮機，設置為驅動壓縮機的 馬達，以及在單元內冷卻壓縮空氣、馬達並且從該壓縮段除去熱量所 需的所有組件；並且其中，該控制段容納所有用於操作壓縮機單元的 控制裝置。
這種模塊化的壓縮機單元的模塊化的設計對於無油壓縮機單元來 說是特有的。沒有其它壓縮機具有相似的布置，並且很多壓縮機是未包裝的。
該模塊化的設計提供以下優點
定標-該模塊化的設計允許容易地放大、縮小模型尺寸範圍。組 裝步驟對於所有模型來說都將相同，但是組件將會是不同的尺寸。
安裝-該模塊化的設計使得所有的服務設施(水、電力線等)位 於該單元10的同一側，這在安裝壓縮機中非常重要以減小安裝空間。
組裝-該單元的獨立的段能夠獨立地組裝，通過建立分組裝使得 組裝過程更迅速和更容易，並減少等待組件的停機時間。
冷卻-該單元的冷卻提供兩個優點。控制段和壓縮段的模塊化的
設計使得能夠使用單個冷卻流動。如果單元不是模塊化的，則控制段 的冷卻將不得不單獨地進行，意味著在殼體中更多的排出口和額外的 進給件，以及附加的風扇。
噪音-通過處於合適位置的殼體，壓縮機的噪音水平相對於可比 較的壓縮機顯著降低。本發明的模塊化的設計對此非常關鍵，因為所 有的各種噪音源位於一個段中，該段採用特定措施使得能夠最小化到 達外部的噪音傳送。每個單獨的段均具有其自身的能夠單獨處理的噪 音特徵。將壓縮段夾在進給段和控制段之間，這使得將所有的高噪音 部件包圍起來，而沒有通向單元外部的任何直接開口，而出於其它原 因在其它段中需要上述開口。


現在將參照附圖所示僅通過實例來說明本發明，其中 圖1為根據本發明的壓縮機單元的透視圖2和3為圖1中的壓縮機單元的相反側的正視圖，其中為清楚 起見，壓縮段的側蓋板和一些組件已除去；
圖4為圖1中的壓縮機單元的平面視圖，其中，進給件的頂蓋板 和壓縮段被除去；
圖5為圖1的壓縮單元的端面正視圖，其中進給段的端蓋板被除 去；以及
6圖6為圖1中的壓縮機單元的相反端的正視圖，其中，控制段的 端蓋板和門被除去。
具體實施例方式
參考圖1，根據本發明的壓縮機單元10包括三個不同的段進給 段ll、壓縮段12以及控制段13。三個不同段ll、 12、 13的使用允許 模塊化的設計的產生，這種模塊化的設計使得自身製造、安裝、運輸 和維護容易。它也使得設計根據壓縮機範圍的不同的輸入功率(kW) 等級所需更容易地進行放大或縮小。單元10的三個段11、 12、 13完 全被包在殼體內，該殼體包括連接在支撐框架上的多個可除去側蓋板、 端蓋板和頂蓋板/門。
壓縮段12
參考示出壓縮段12內部的圖2、 3和4，壓縮機(未示出)為壓 縮段12的主要組件，並且包括可變高速馬達和通過無油軸承被組合為 單個單元的兩級壓縮機。
除了壓縮機以外，該單元10的壓縮段12包括馬達、冷卻壓縮空 氣並從該段12自身除去熱量所需的所有附屬部件。附屬部件為冷卻風 機(未示出)，通風扇49，冷卻器16、 19，水迴路和排氣迴路。
由壓縮機的第一級壓縮的空氣通過其排放部件(未示出)從壓縮 機中排出，並且流經第一級冷卻器入口歧管17並進入冷卻器，在進入 壓縮機的第二級之前在該冷卻器中被冷卻。該冷卻器以下稱為中間冷 卻器16。空氣從中間冷卻器16排出經過第二級冷卻器歧管21並進入 第二級。處於最終的傳送壓力的壓縮空氣從第二級排出並且被引導進 入到後冷卻器19的入口 18。空氣在經由空氣排方文部件20通過止回閥 (NRV)從單元IO排出，並進入客戶供應之前由後冷卻器19冷卻。 當壓縮機被停機或者處於"卸載"時，NRV防止來自客戶系統的空氣再 次進入迴路。
中間冷卻器16和後冷卻器19具有與經常和這類壓縮機一起使用 的傳統殼式和管式冷卻器不同的設計。它們更加緊湊並因此使得能夠使用本發明的安裝設置。
當壓縮機停機時或進入"卸載"時，由壓縮機已經壓縮的殘餘空氣
不得不被排放到大氣中，以釋放壓縮機單元IO的壓力。為了實現這一 點，電磁閥(未示出)設在位於NRV之前的傳送管上。該閥門基於 控制器形成的信號打開，允許空氣流過排出消聲器進入進給段ll。該 閥門保持打開直到產生再次關閉的信號，即當壓縮機返回到"負載，，時。 馬達通常由水和/或空氣進行冷卻，冷卻空氣由合適的馬達冷卻風 機提供，並與來自壓縮過程的任何洩漏空氣一起通過兩個排出管被排 出。這些管和馬達空氣排出箱51排成直線。排出箱專門設計成用於除 去壓縮機產生的任何噪音並且在很小的損失下引導冷卻流到達壓縮機
單元10外部。它包括各種專門設計的隔音板和減聲材料來實現這一 點。優選地，馬達空氣排出箱51是泡沫內襯層金屬箱，其具有一定形 狀以除去到達排出口的視線，並且在排出空氣從殼體頂蓋板63排出之 前儘可能地消除聲能。隔音板和這種箱子一起設計，從而不僅能消除 噪音而且可以輔助空氣流動，使得壓力下降維持在特定的限度內。
馬達冷卻風機優選地直接安裝在後冷卻器19上並且直接安裝在 馬達冷卻空氣入口歧管上。
冷卻水經過水進給件27進入壓縮機單元10，並且最先不得不經 過螺線管閥(未示出)，當壓縮機啟動時該螺線管閥僅基於來自壓縮機 的信號才打開。然後水流動到水入口歧管，該水入口歧管將水流分配 到所有需要冷卻水的區域，即馬達、中間冷卻器16、後冷卻器19和 可變速度驅動器。通向這些組件的水流由水出口歧管28中的孔所控 制，該孔然後將水從壓縮機引導回來。
壓縮機經過冷卻器歧管17、 21安裝在中間冷卻器16上。壓縮段 12的所有組件，除了通風扇以外，都安裝在位於抗震支座23上的分 底座22上。第一級入口管道24以及第二級排放管道優選為撓性連接 件，這允許有一些移動並且允許組裝的製造公差。
壓縮機安裝的設置是獨特的，因為它被安裝在位於中間冷卻器歧 管17、 21上的第一級排放法蘭和第二級進給法蘭之間，並且馬達懸掛
8在中間。法蘭允許有熱膨脹，由此避免需要更大體積或者更貴的膨脹 接頭。
壓縮機的安裝和歧管17、 18的設計也意味著壓縮機是被懸掛的， 這使得壓縮機和冷卻器16、 19容易維護。已經專門設計了本發明的單 元10以提供該優點。
壓縮機單元殼體的框架包括側軌60、中心軌61和柱64，其提供 支撐壓縮機重量的結構。水平的側軌60位於殼體的頂部，並在任一端 被連接到進給段11和控制段13。中心軌61被連接到每個側軌60上 並支撐著頂板63。
支撐頂蓋板63的中心軌61也被用於在任一端通過合適的連接裝 置從壓縮機的安裝位置託起壓縮機。壓縮機直接安裝在專門設計的歧 管上，該歧管將壓縮機連接到中間冷卻器16上。代替傳統的殼式和管 式冷卻器，中間冷卻器16具有有利於這種安裝設置的專門的設計。因 為系統是有效無震的，所以使用 一些類型的無油軸承使得該安裝設置 能夠可行。
以這種方式安裝壓縮機具有以下優點
* 易於組裝-對於安裝來說組裝僅僅具有兩處連接。整個壓縮 段12因此能夠做成分組裝件，然後被裝進單元10內。
* 緊湊的設計-第二級冷卻器歧管和第二級入口的組合設計使 得不再需要軸向上進入第二級的較長的直管。
* 成本-只需要簡單的墊圏或者o形圏來密封法蘭連接，因此，
比複雜的耦接頭更便宜。壓縮機沒有安裝支腳(mounting foot),因此 不需要另外的框架用於安裝壓縮機。因為壓縮機是壓縮段12的一部 分，整個組裝被絕緣，除去了用於壓縮機的獨立的絕緣件的成本。
* 維護-由於壓縮機只通過第一級排放法蘭和第二級入口法蘭 被安裝到中間冷卻器歧管17、 21上，這使得壓縮機的排放管可被除去 以直接通向轉子，並且也允許冷卻器16、 19被除去用於清理。沒有現 有技術的壓縮機以這種方式進行支撐，以易於維護。 一人就能夠託起 壓縮機，不需要起重設備來吊起壓縮機。如果需要可以定期檢查組件，並能容易地更換組件。這意味著單元10比現有技術的壓縮機佔有更小區域。
這是一種獨特的壓縮機設置。在具有安裝於冷卻器頂部上的空氣 端/馬達單元的現有技術的設置中，其需要在第一級排放和第二級進給 上的撓性連接，並且通過在冷卻器頂部上的支腳安裝馬達。
上述每個特徵都有利於發明的設置緊湊的特點。
進給段11
進給段11為壓縮機提供將空氣吸入到單元10中的裝置。空氣起 初先經過在進給導管31外部上的粗過濾網30，如圖3和5所示。進 給導管31具有噪音衰減隔音板32，其專門設計為在不減少空氣流動 或者增加壓降的情況下除去壓縮機進給噪音。空氣經過進給導管31 被吸入並進入進給腔33，在該進給腔33處，然後將空氣吸入經過空 氣進給過濾器34。空氣進給過濾器34被連接到具有足夠的包圍空間 的高壓腔35的下側，以有助於維護操作。通向壓縮機的第一級進給經 由橡膠連接件被連接到進給鐘形口 36，並且該鐘形口 36被連接在高 壓腔35內部。空氣經過鐘形口 36流動進入第一級，其提供均勾的氣 流進入壓縮機的第一級。
壓縮機馬達的冷卻空氣在經過進給導管31中的縫隙之前也被吸 入經過粗過濾網30，並經過第二級過濾器37進入容納在壓縮段12中 的冷卻空氣風機內。
控制段13
控制段13包括控制壓縮機14所需的所有的電氣組件。如圖6中 能夠看到，該段13被再分成三個獨立段，即輸入電源段40、可變速 度驅動段41和輔助組件段42。
作為安全要求，輸入主電流在其被分配到其餘的電路之前經過在 第一分段40中的絕緣開關43。然後，它流過EMC (電磁兼容性)過 濾器44到達線性反應器(line reactor),進入到容納在第二分段41中 的可變速度驅動器45。輔助組件的供應在EMC過濾器44和線性反應 器之間被取消，以便為第三分段42中的控制轉換器、軸承控制器、接
10觸器以及用戶界面提供電力。
輔助組件段42和輸入電源段40具有可打開的門46 (參見圖1)， 但通過分離端板(lift offend panel) 47通向可變速度驅動段41。這 有助於控制EMC輻射。
控制段13由吸入經過兩個外部過濾器48的空氣來冷卻，這兩個 外部過濾器48位於段13的兩個鉸接的通道門46的頂部。空氣由指狀 保護防護裝置引導經過段13，上述防護裝置已經被設計成也有利於降 低噪音。控制段13具有各種開口，其允許空氣在輸入電源段40，可 變速度驅動段41和輔助組件段42之間流動，以根據需要冷卻組件。 這些開口具有不同的尺寸以引導準確量的空氣到達控制段13的各個 部件，然後經過口 46進入壓縮段12。
位於單元10的相反端的通風扇49(參見圖4)將空氣吸入到單元 10內，經由導管50 (參見圖1)離開單元20之前，經過外部過濾器 48，經過控制段13，進入壓縮段12內，管道50位於進給高壓腔35 之上。該空氣由排出箱51引導，其用作冷卻/噪音衰減隔音板，以將 空氣吸到壓縮段12的熱表面上，並且因此保持單元IO內的溫度處於 可接受的程度。
在控制段12中也設有隔音板，這具有四個作用
1)衰減會來自外部過濾器48的任何噪音；
3) 有助於EMC屏蔽；以及
4) 保護用戶不受電擊並且符合電力安全規範。 遠程監控
單元IO可以設有遠程監控設施。這使得維護時間表成為動態，使 得組件僅在需要時被替換，從而有利於環境問題和產品生命周期成本。 它也使得能夠實現降低壓縮機停機時間的遠程故障診斷。
能夠省略為壓縮機的消耗性元件設定的維護時間表，因為所有的 溫度和壓力都能被遠程監控。使用這種設施，能夠確定組件何時需要 更換或者清理。控制器總是監控某些參數，並且數據的文件能夠被遠程提取。該數據能夠被分析來測定何時更換過濾器或者清理冷卻器。
遠程監控的優點如下
對於壓縮機-如果單元10在較髒的環境下操作，過濾器會需要在 更規律的基礎上更換。這防止機器效率降到規定的水平以下，並且延 長壓縮機壽命。
對於客戶-如果單元IO用在乾淨的環境中，只有消耗性部件在需 要時更換，因此降低維護成本以及壓縮機用於清理的停機時間。
對於環境-部件只有在其需要時更換，並且用於清理冷卻器16、 19的化學 品只 在必要時使用。
運輸
分底座22的設計和安裝設置的設計意味著運輸期間唯一需要支 撐的組件就是壓縮機14。用於分底座22的防震支座23在運輸過程中 並不需要任何連接來隔離移動，這使得運輸變得相當容易。
權利要求
1. 一種模塊化的壓縮機單元，包括作為進給段、壓縮段以及控制段的三個獨立的鄰接段；其中，該進給段包括空氣進給裝置，該空氣進給裝置提供用於要被壓縮並用於冷卻壓縮機馬達的周圍空氣的入口，並且該進給段包括過濾進入進給裝置中的空氣的過濾器，設在它們的空氣進給裝置中的噪音衰減裝置，以及將空氣引導到壓縮段中的組件的裝置；該壓縮段包括壓縮機，設置為驅動壓縮機的馬達，以及在單元內冷卻壓縮空氣、馬達並且從該壓縮段除去熱量所需的所有組件；並且其中，該控制段容納所有用於操作壓縮機單元的控制裝置。
2. 如權利要求2所述的模塊化的壓縮機單元，其中，壓縮段位於 進給段和控制段之間。
3. 如權利要求1或2所述的模塊化的壓縮機單元，其中，壓縮機 馬達為可變速度馬達。
4. 如權利要求3所述的模塊化的壓縮機單元，其中，變速馬達具 有由無油軸承支撐的馬達轉子。
5. 如上述任一權利要求所述的模塊化的壓縮機單元，其中，壓縮 段包括用於冷卻壓縮空氣的至少 一個中間冷卻器和至少 一個後冷卻 器。
6. 如權利要求5所述的模塊化的壓縮機單元，其中，壓縮機和馬 達通過法蘭安裝在中間冷卻器的入口和出口歧管上。
7. 如權利要求5或6所述的模塊化的壓縮機單元，其中，中間冷 卻器被安裝在分底座上，該分底座被安裝在該單元的位於防震支座上 的底座上。
8. 如上述任一權利要求所述的模塊化的壓縮機單元，其中，壓縮 機為具有至少第一級和第二級的多級壓縮機，其中通向第一級的入口 和來自第二級的排放部件具有用於將壓縮機連接到該單元的其它組件 上的撓性裝置。
9. 如上述任一權利要求所述的模塊化的壓縮機單元，其中，控制段還包括噪音衰減裝置。
10. 如上述任一權利要求所述的模塊化的壓縮機單元，其中，該單元被包圍在包括框架和多個可除去的蓋板的殼體內。
11. 如權利要求IO所述的模塊化的壓縮機單元，其中，框架包括將一端連接到進給段上的水平側軌、和被連接到側軌上以便支撐頂蓋 板的控制段中心軌、以及在該單元的任一縱向側上的中間柱，這些中 間柱在任一端被連接到側軌的下側和殼體的底座上。
12. 如權利要求11所述的模塊化的壓縮機單元，其中，中心軌設 有用於從框架支撐壓縮機的裝置，以使得該壓縮機能夠從其支座上除 去。
13. 如上述任一權利要求所述的模塊化的壓縮機單元，還包括冷 卻該單元的通風裝置，其包括通向控制段的空氣入口；在控制段和 壓縮段之間以使得空氣能夠流入壓縮段內的連通裝置；風扇，其位於 壓縮段的和連通裝置的相反端，用於抽吸空氣經過空氣入口和控制段 並進入壓縮段內；以及用於引導空氣流動經過控制段和壓縮段以冷卻位於其中的設備的裝置。
14. 如權利要求13所述的模塊化的壓縮機單元，其中，通風裝置 還包括在空氣進給段中的導管裝置，用於引導空氣流動出該單元。
15. 如權利要求13或14所述的模塊化的壓縮機單元，其中，用 於引導空氣流動經過控制段和壓縮段的裝置包括噪音衰減裝置。
16. 如權利要求13~ 15中的任一權利要求所述的模塊化的壓縮機 單元，其中，用於引導空氣流動經過控制段的裝置還包括屏蔽電磁兼 容性的裝置。
17. 如權利要求13~ 16中的任一權利要求所述的模塊化的壓縮機 單元，其中，用於引導空氣流動經過控制段的裝置還包括用於保護單 元的操作者免受電擊的裝置。
18. 如上述任一權利要求所述的模塊化的壓縮機單元，其中，提 供用於連接安裝梁以在該單元的運輸期間剛性地支撐框架上的壓縮機 的裝置。
19. 如上述任一權利要求所述的模塊化的壓縮機單元，其中，壓 縮段還包括馬達空氣排出箱，以衰減來自排氣的噪音。
20. 如權利要求19所述的模塊化的壓縮機單元，其中，馬達空氣 排出箱用噪音衰減材料作為內襯。
21. 如權利要求19或26所述的模塊化的壓縮機單元，其中，從 馬達排出箱不會看到單元排出口。
22. 如上述任一權利要求所述的模塊化的壓縮機單元，還包括 用於遠程監控該單元的裝置，所述監控裝置包括位於控制段中、監控 壓縮機和該單元內其它設備的預定參數的控制器；以及用於傳輸數據 到遠程位置的裝置。
23. 參照附圖描述並且如附圖所示的基本上此前已經描述的模塊 4匕的壓縮才幾單元0
全文摘要
本發明涉及壓縮機單元的改進，尤其涉及具有用於壓縮機、控制器和空氣進給件的獨立段的模塊化的壓縮機單元。模塊化的壓縮機單元包括三個獨立鄰接的段，其為進給段、壓縮段和控制段。該進給段包括空氣進給裝置，該空氣進給裝置提供用於要被壓縮並用於冷卻壓縮機馬達的周圍空氣的入口，並且該進給段包括過濾進入進給裝置中的空氣的過濾器，設在空氣進給裝置中的噪音衰減裝置，以及用於將空氣引導到壓縮段中的組件的裝置。該壓縮段包括壓縮機，設置為驅動壓縮機的馬達，以及在單元內冷卻壓縮空氣、馬達並且從該壓縮段除去熱量所需的所有組件。該控制段容納所有用於操作壓縮機單元的控制裝置。
文檔編號F04D17/12GK101523055SQ200780032103
公開日2009年9月2日 申請日期2007年7月19日 優先權日2006年8月30日
發明者A·E·菲勒, J·L·派克 申請人:康派英國有限公司