專(zhuān)利名稱(chēng)：壓縮機(jī)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有噴射式冷卻的壓縮機(jī)的壓縮機(jī)機(jī)組，以及一種在壓縮機(jī)設(shè)備中壓縮氣體的方法。
壓縮機(jī)，特別是螺桿式壓縮機(jī)是用于壓縮氣體介質(zhì)的，特別是用于壓縮從大氣中吸入的空氣。通常，要使這種氣體具有很高的壓力，適當(dāng)?shù)臏囟群蜎](méi)有雜質(zhì)。
為了在一臺(tái)螺桿式壓縮機(jī)的壓縮出口使氣體具有較低的溫度，為螺桿式壓縮機(jī)研制了各種液體噴射泵。這種用噴射式冷卻的螺桿式壓縮機(jī)所用的冷卻劑是油、水或者化學(xué)冷卻劑混合物。
眾所周知，使用螺桿式壓縮機(jī)時(shí)，一般，氣體的出口溫度低，壓縮機(jī)的效率就高。但是，現(xiàn)在已不再容許以危險(xiǎn)物質(zhì)污染環(huán)境，或者過(guò)度消耗水來(lái)?yè)Q取高的能量效率了。
在專(zhuān)利文獻(xiàn)CH-A-564153中描述了一種帶有用油作冷卻劑的封閉壓力冷卻循環(huán)系統(tǒng)的螺桿式壓縮機(jī)。從CH-A-564153中可知，油滴的尺寸和油滴的運(yùn)行軌道對(duì)冷卻效果有重要的影響。此外，還知道，細(xì)霧狀的油滴具有很好的冷卻效果，然而極小的油滴在以后很難從壓縮氣體中分離出來(lái)，并且會(huì)在氣體中造成污染。用于潤(rùn)滑的和冷卻的潤(rùn)滑油噴射到螺桿式壓縮機(jī)里面，用于限制被壓縮氣體的加熱。壓縮氣體隨帶的這種潤(rùn)滑油和壓縮氣體一起導(dǎo)入一個(gè)沉淀容器內(nèi)，并在該容器中沉淀下來(lái)。然后，壓縮氣體通過(guò)一個(gè)冷卻裝置被引出壓縮機(jī)機(jī)組。上述潤(rùn)滑油則通過(guò)一根冷卻劑管道和一個(gè)潤(rùn)滑油冷卻裝置回到壓縮機(jī)內(nèi)，再在壓縮機(jī)內(nèi)與被壓縮的氣體混合在一起。這篇文獻(xiàn)也提到了水的適用性，但并未在相應(yīng)的實(shí)施例中使其具體化。
使用油作為冷卻劑和潤(rùn)滑劑對(duì)于環(huán)境來(lái)說(shuō)是一種負(fù)擔(dān)，因?yàn)椴豢赡馨阉械臐?rùn)滑油從壓縮氣體中清除掉。此外，這種螺桿式壓縮機(jī)設(shè)備不能用于生產(chǎn)氣體中完全不能有油的壓縮氣體。
專(zhuān)利文獻(xiàn)EP-B-0389036，DE-A-4042177，以及EP-B-0258255中公開(kāi)了用水作冷卻劑液體的具體例子。用水作冷卻劑能夠避免在壓縮氣體中混入不良的雜質(zhì)。存在于壓縮氣體中的水對(duì)于大多數(shù)使用情況不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，特別是當(dāng)這種壓縮氣體是從大氣吸入，并在壓縮機(jī)中壓縮的空氣。
通常，制造壓縮氣體所消耗的能量是很大的。因此，作了很多努力，試圖影響螺桿式壓縮機(jī)內(nèi)部的溫度的提高過(guò)程，來(lái)降低制造壓縮氣體的能量消耗。
在EP-B-0389036的螺桿式壓縮機(jī)中，液體是直接噴射到壓縮機(jī)腔室內(nèi)去的，目的是降低制造壓縮氣體的能量消耗。所噴射的一部分冷卻水噴射在壓縮機(jī)的吸氣側(cè)，然而大部分冷卻水噴射到螺桿式壓縮機(jī)的壓縮空間中壓力逐漸增大的各個(gè)不同部位。
根據(jù)DE-A-4042177，由于設(shè)置了產(chǎn)生細(xì)霧的霧化器噴咀，工作腔室內(nèi)的溫度降低了。此外，這些霧化器噴咀還能使工作腔室內(nèi)的溫度更均勻地分布。
螺桿式壓縮機(jī)的能量消耗基本上決定于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。在壓縮過(guò)程中壓縮氣體粒子的加速度對(duì)于轉(zhuǎn)子的減速是一個(gè)重要的因數(shù)，它是轉(zhuǎn)速的函數(shù)，因而也是螺桿式壓縮機(jī)的能量消耗的重要因數(shù)。此外，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速還影響軸承的摩擦和轉(zhuǎn)子的相互摩擦。速度較低，則作為轉(zhuǎn)速的函數(shù)的能量消耗就能減少。另一方面，在低速度下，轉(zhuǎn)子之間和轉(zhuǎn)子與壓縮機(jī)腔室之間的泄漏有重要的負(fù)面影響，因?yàn)榛亓鞯膿p失妨礙了獲得想要的壓力和壓縮氣體的高生產(chǎn)率。
為了把上述回流損失降低到最低限度，EP-B-0258255建議用噴射水的方式在轉(zhuǎn)子和腔室的內(nèi)壁上形成一層薄膜。為此目的，要噴射大量的水，其水量大約是使壓縮氣體完全飽和所需要的水量的五倍。上述冷卻水要噴射到進(jìn)氣通道或者壓縮機(jī)的腔室內(nèi)。在壓縮過(guò)程中，被壓縮的氣體被加熱，于是一部分噴射出來(lái)的水在壓縮過(guò)程中蒸發(fā)。沒(méi)有蒸發(fā)掉的水便把壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子和腔室互相密封住。盡管如此，各轉(zhuǎn)子將仍然以與干轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子相當(dāng)?shù)膱A周速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
上述冷卻水也和壓縮氣體一起從螺桿式壓縮機(jī)的出口流出來(lái)。氣體和冷卻水的混合物通過(guò)一個(gè)冷卻裝置流向一分離器，在該分離器中氣體與冷卻水分離開(kāi)來(lái)。分離后的冷卻水流入一個(gè)沒(méi)有壓力的儲(chǔ)罐內(nèi)，然后還可以用一臺(tái)泵把它再送到螺桿式壓縮機(jī)中去。但，只有一小部分噴射出來(lái)的水能夠回收。如果把噴射的水量調(diào)到最低限度，就完全沒(méi)有回流的水，全部水量都要由水源來(lái)供應(yīng)。
US-4,968,231專(zhuān)利文獻(xiàn)(該文獻(xiàn)形成權(quán)利要求1的前序部分的基礎(chǔ))描述了一種帶有封閉的壓力冷卻劑循環(huán)管路的壓縮機(jī)設(shè)備，在該循環(huán)管路中，一種硼酸鉀的液體溶液在進(jìn)行循環(huán)，用于潤(rùn)滑和冷卻。在壓縮機(jī)的下游，在冷卻劑循環(huán)管路中設(shè)置了一個(gè)沉淀罐，這個(gè)沉淀罐是一個(gè)以氣密方式與壓縮機(jī)出口連接的壓力容器。充滿(mǎn)在上述壓力容器中的壓力迫使上述硼酸溶液在該壓縮機(jī)設(shè)備中通過(guò)一個(gè)過(guò)濾器和一個(gè)冷卻裝置向著上述壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)。這種噴射到壓縮機(jī)內(nèi)部去的硼酸溶液被經(jīng)過(guò)壓縮的氣體所加熱，并與也提高了溫度的壓縮氣體一起進(jìn)入沉淀罐。同樣，US-A-4,968,231中所公開(kāi)的這種壓縮機(jī)機(jī)組，由于它排泄硼酸并且能量消耗大，也對(duì)環(huán)境有害。
某些公知的螺桿式壓縮機(jī)的特點(diǎn)是，將液體噴射到壓縮機(jī)腔室內(nèi)部去所消耗的能量已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)經(jīng)濟(jì)的程度。然而，仍和以前一樣，使冷卻劑霧化很困難，因?yàn)樗恼舭l(fā)使得礦物質(zhì)在壓縮機(jī)內(nèi)部沉淀下來(lái)，這樣就要加大公差，并且這種沉淀會(huì)造成很大的間隙和使效率下降。
本發(fā)明的目的是提供一種不污染環(huán)境的氣體介質(zhì)的壓縮過(guò)程。
按照本發(fā)明，上述目的是用權(quán)利要求1和11中的特征來(lái)達(dá)到的。
本發(fā)明的壓縮機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)成使得完全沒(méi)有油和潤(rùn)滑劑的冷卻水在循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)，該循環(huán)系統(tǒng)由壓縮機(jī)、連接管道、沉淀罐和冷卻液體管道組成。由于采用水作為潤(rùn)滑劑，使得壓縮機(jī)設(shè)備既不向環(huán)境中排出油，也不排出水的添加劑。但，水是一種不良密封劑。因此，本發(fā)明的噴射水的壓縮機(jī)必須把密封的縫隙做得比噴射油的壓縮機(jī)窄得多。這就導(dǎo)致必須非常嚴(yán)格的控制公差。用于防止礦物質(zhì)沉淀的水處理裝置和幾乎是等溫的壓縮，防止了沉淀堵塞密封縫隙和造成損壞。由于防止了在軸承上沉淀，壓縮機(jī)的使用壽命也增加了。
因此，本發(fā)明綜合了若干項(xiàng)措施。首先，由于不使用油或其他添加劑來(lái)潤(rùn)滑或冷卻壓縮機(jī)設(shè)備，保護(hù)了環(huán)境，而這種效果不是靠損失壓縮機(jī)設(shè)備的效率來(lái)?yè)Q取的。由于在壓縮機(jī)設(shè)備中設(shè)置了封閉的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和水處理裝置，以防止礦物質(zhì)的沉淀，并且還將壓縮機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)成幾乎是等溫的壓縮過(guò)程，因此把壓縮機(jī)設(shè)備的內(nèi)部損失減少到最小的程度。在與封閉的循環(huán)系統(tǒng)協(xié)同工作時(shí)能夠防止礦物質(zhì)沉淀的水處理裝置，以及借助于幾乎是等溫壓縮過(guò)程而使水的消耗很少，容許在轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)中嚴(yán)格控制公差。轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)中的嚴(yán)格的公差減少了回流損失，從而提高了效率，而不需要專(zhuān)用的潤(rùn)滑劑或密封劑。避免礦物質(zhì)沉淀對(duì)于容許嚴(yán)格控制公差是很重要的特征。由于本發(fā)明的壓縮機(jī)設(shè)備能夠在低轉(zhuǎn)速下工作，所以能量損失和磨損降低到最小的程度。除了水的消耗少之外，幾乎是等溫的壓縮過(guò)程也對(duì)降低轉(zhuǎn)子的阻力有積極的效果，因?yàn)橛捎跍囟忍岣叨斐傻膲嚎s機(jī)中的阻力減小了。幾乎是等溫的壓縮過(guò)程意味著，在該壓縮過(guò)程中，氣體出口溫度與氣體進(jìn)口溫度之間上下的差別小于5°-10°。最好是氣體的出口溫度低于或等于氣體的進(jìn)口溫度。因此，本發(fā)明不但取消了冷卻水中的添加劑，而且還是一種把許多導(dǎo)致減少環(huán)境污染的措施很好地組織在一起的系統(tǒng)。
上述水處理裝置還有防止循環(huán)冷卻水被細(xì)菌污染的優(yōu)點(diǎn)，所以還排除了因細(xì)菌的不可控制的擴(kuò)散而造成的環(huán)境污染。
使用水作為冷卻劑并對(duì)它進(jìn)行處理還有利于使得所生產(chǎn)的壓縮氣體絕對(duì)沒(méi)有油和細(xì)菌，所以這種壓縮機(jī)設(shè)備甚至可以用于食品工業(yè)領(lǐng)域和空氣清潔的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。
可以把上述壓縮機(jī)設(shè)備看作是一個(gè)能夠在一個(gè)封閉循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行的準(zhǔn)封閉系統(tǒng)。當(dāng)要壓縮的氣體，例如空氣，與一定量的濕氣一起送入壓縮機(jī)時(shí)，經(jīng)過(guò)壓縮的空氣便與這些濕氣一起離開(kāi)壓縮機(jī)設(shè)備，上述冷卻水的量是恒定的，并且這個(gè)循環(huán)系統(tǒng)能在與外界隔斷的狀態(tài)下運(yùn)行。但是，這個(gè)循環(huán)系統(tǒng)卻通過(guò)要壓縮的氣體向外界開(kāi)放，所以這個(gè)系統(tǒng)只能稱(chēng)為準(zhǔn)封閉系統(tǒng)。為了排出被氣體帶進(jìn)來(lái)的液體，該循環(huán)系統(tǒng)可以是開(kāi)放的，即，可以有排水管道。通常，冷卻水的噴射都設(shè)計(jì)成在壓縮機(jī)內(nèi)不使冷卻水蒸發(fā)，所以冷卻水沒(méi)有消耗。可以設(shè)置進(jìn)水管道，以便最初的充灌和補(bǔ)充。
通常，上述水處理裝置是一種使得由冷卻水輸送進(jìn)來(lái)的異物帶有電荷的極化裝置。異物，例如分解后的礦物質(zhì)，會(huì)在上述極化裝置的電極之間存在的電場(chǎng)的作用下，置換一個(gè)自由電子。由于這種單方向的置換，這些異物粒子將互相排斥，結(jié)果便防止了助長(zhǎng)沉淀的原子團(tuán)的形成。由于防止了礦物質(zhì)沉淀，例如氧化鈣的形成，所有裝置中的構(gòu)件，特別是轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子的軸承的使用壽命增長(zhǎng)了。
壓縮機(jī)設(shè)備的水處理裝置中具有兩個(gè)由外界供電的不損失型的電極。但是，最好是具有這樣的壓縮機(jī)設(shè)備，其中的極化裝置是一個(gè)電一化學(xué)元件。所使用的電—化學(xué)元件有一個(gè)正電極和一個(gè)負(fù)電極，而冷卻水則作為電解液在這兩個(gè)電極之間流過(guò)。冷卻水中的異物作為電荷的載體。這種水處理裝置的優(yōu)點(diǎn)是，即使沒(méi)有電流供應(yīng)也能夠工作。這就簡(jiǎn)化了壓縮機(jī)設(shè)備，并且節(jié)約了非必要的能量消耗。
最好，上述極化裝置沿著流動(dòng)軸線(xiàn)布置在一根管子里，在管子的內(nèi)壁上設(shè)置一個(gè)與在管子內(nèi)部延伸的反電極協(xié)同工作的金屬電極。具有這種結(jié)構(gòu)的水處理裝置對(duì)于冷卻水的流動(dòng)阻力很小，所以輸送流動(dòng)的冷卻水只需要很少的能量。與此同時(shí)，這種結(jié)構(gòu)還使得隨著冷卻水輸送的異物具有很好的極性。當(dāng)上述金屬電極用鋁制造，而反電極用碳制造時(shí)，能夠獲得特別良好的極性。這兩種材料的組合保證了這種可溶解電極的電極材料只有極少量可以忽略不計(jì)的材料溶解在冷卻水中。如果冷卻水沿軸向流過(guò)的管子是一根鋼管，并且其內(nèi)壁上涂覆一層使該鋼管與金屬電極絕緣的絕緣層，還能進(jìn)一步獲得更好的效果。
使用一種布置在極化裝置下游的粒子過(guò)濾器，通常是一種薄膜過(guò)濾器，就能過(guò)濾掉冷卻水中的雜質(zhì)。
壓縮機(jī)設(shè)備可以通過(guò)一個(gè)水位控制閥與公用飲水管網(wǎng)連接。由于這種壓縮機(jī)設(shè)備運(yùn)行時(shí)沒(méi)有油和潤(rùn)滑劑，所以即使和要壓縮的氣體一起進(jìn)入的水量過(guò)多了，也可以排放掉。在夏季，由于被壓縮的空氣的濕度大，常常會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的水，因?yàn)樵诮^熱壓縮過(guò)程中，溫度常常會(huì)下降到低于該壓力下的露點(diǎn)。此外，這種系統(tǒng)的運(yùn)行的管理很方便，因?yàn)?，?dāng)冷凝水積聚得太多時(shí)，上水位傳感器會(huì)使排水閥打開(kāi)。在本發(fā)明的壓縮機(jī)機(jī)組中可以擯棄用于分離油和冷凝水的，需要經(jīng)常保養(yǎng)和維修的油分離器。
下面參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)對(duì)這些實(shí)施例的描述，將進(jìn)一步了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)。附圖中
圖1是本發(fā)明的壓縮機(jī)設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中有一個(gè)安裝在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的水處理裝置；圖2是圖1中的水處理裝置的放大圖；圖3是在圖1的壓縮機(jī)設(shè)備中使用的螺桿式壓縮機(jī)的示意縱向斷面圖；圖4是從垂直于圖3中的螺桿式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子的軸線(xiàn)方向看的一對(duì)轉(zhuǎn)子的示意斷面圖。
圖1表示一臺(tái)生產(chǎn)無(wú)油壓縮空氣的壓縮機(jī)設(shè)備10。這臺(tái)壓縮機(jī)設(shè)備10包括一臺(tái)壓縮機(jī)12，這臺(tái)壓縮機(jī)的吸氣側(cè)通過(guò)一根進(jìn)氣管14與空氣過(guò)濾器16連通。在壓縮機(jī)12內(nèi)部經(jīng)過(guò)壓縮的空氣通過(guò)一根連接管道18流入一沉淀罐20，該沉淀罐同時(shí)也用作壓縮空氣21的儲(chǔ)氣罐。上述壓縮空氣可以通過(guò)一根壓縮空氣管道22輸出。
用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)24驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)12是一臺(tái)螺桿式壓縮機(jī)，它具有用陶瓷材料制成的一個(gè)主要轉(zhuǎn)子和一個(gè)輔助轉(zhuǎn)子。上述主要轉(zhuǎn)子有五條螺旋形地圍繞著主轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的雙凸齒，這些雙凸齒在壓縮機(jī)12的壓縮部分的包角為240度左右。上述輔助轉(zhuǎn)子有六條螺旋形地圍繞著輔助轉(zhuǎn)子的軸線(xiàn)的凹凸齒。當(dāng)兩個(gè)轉(zhuǎn)子嚙合時(shí)，主要轉(zhuǎn)子與輔助轉(zhuǎn)子的齒相互之間為滾動(dòng)接觸。
這一對(duì)轉(zhuǎn)子分別支承在兩側(cè)的軸承上。主要轉(zhuǎn)子由一根驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)，然后借助于與輔助轉(zhuǎn)子的嚙合而驅(qū)動(dòng)輔助轉(zhuǎn)子。
用于上述螺桿式壓縮機(jī)12上的這一對(duì)轉(zhuǎn)子都是用陶瓷材料或塑料模壓成的，具有非常光滑的表面和十分嚴(yán)格的公差。這種嚴(yán)格的公差是依靠精細(xì)的加工，例如研磨和上釉來(lái)達(dá)到的。
下面的表1(參照?qǐng)D3、圖4)表示決定于轉(zhuǎn)子直徑的能夠獲得良好效率的公差。表1轉(zhuǎn)子直徑 72mm 200mm 400mmS 20-25 30-35 35-40(23-33)(37-47) (55-73)A 0 0 0
(2±1)(3±1)(5±1)R 0-2 2-42-4(4-6) (7-11)(12-15)Ts0-1 1-2 2-3(1-2) (2-3) (3-6)Tv0-1 0-1 0-1(2-4) (3-5) (4-6)Tn0-1 0-1 0-1(1-2) (2-4) (3-5)r 0 0 0(1-2) (3-4) (4-5)a 0 0 0(9-14)(1-2) (6-11)表與圖3和/圖4中S吸氣側(cè)的公隙；A壓縮側(cè)的公隙；R氣缸的公隙；r徑向軸承的公隙；a軸向軸承的公隙；Ts 頂部公隙；Tv 在基圓區(qū)域內(nèi)垂直于轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的周向齒側(cè)公隙；Tn 在基圓區(qū)域內(nèi)垂直于齒側(cè)輪廓的法向公隙。
在圖3中示意地表示的螺桿式壓縮機(jī)12中，上述吸氣側(cè)56在圖的左方，而由推力軸承60所確定的壓縮側(cè)58在右方。
上述公差的數(shù)值以1/100mm計(jì)，上述Ts，Tv的數(shù)值是指標(biāo)準(zhǔn)中心距的公隙。作為比較，在括弧中列出了公知壓縮機(jī)的公差。頂部公隙Ts，在基圓區(qū)域內(nèi)垂直于轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的周向齒側(cè)公隙Tv，在基圓區(qū)域內(nèi)垂直于齒側(cè)輪廓的法向公隙Tn均示于圖4，在該圖中主要轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)與其嚙合的輔助轉(zhuǎn)子。
最好，轉(zhuǎn)子按照DE-A-3903067或DE-A-4035534專(zhuān)利文獻(xiàn)中所描述的方法制造。
為了在壓縮過(guò)程中使氣體的出口溫度與氣體的進(jìn)口溫度相等，或低于氣體的進(jìn)口溫度，上述壓縮機(jī)設(shè)備10具有一冷卻循環(huán)系統(tǒng)26，不含油和冷卻劑的水25作為冷卻劑在該系統(tǒng)中進(jìn)行循環(huán)。因此，壓縮過(guò)程是一個(gè)具有多變指數(shù)的多變壓縮過(guò)程，其指數(shù)在0.95-1.05之間，最好在0.95-1.0之間。在壓縮過(guò)程中，上述冷卻水25通過(guò)水噴咀噴射到螺桿式壓縮機(jī)的區(qū)域內(nèi)，把壓縮機(jī)12在壓縮過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量帶走。上述噴咀一般按照DE-AS-4042177來(lái)設(shè)計(jì)，它既把水噴射到壓縮機(jī)的吸氣側(cè)，也噴射到其壓縮側(cè)。這種噴射是這樣實(shí)施的，它保證不在壓縮機(jī)的任何地方使水蒸發(fā)。借助于一種冷卻水的分配裝置(圖中未表示)，噴射到吸氣管道內(nèi)的冷卻水與噴射到壓縮機(jī)腔室內(nèi)的冷卻水的比例是可以調(diào)節(jié)的。這樣，即使在變化的運(yùn)行條件下，也能夠使進(jìn)入壓縮機(jī)的空氣是100％的飽和狀態(tài)。一種造成非常細(xì)小的水滴的早期霧化，以及在平穩(wěn)的溫度曲線(xiàn)下延長(zhǎng)向壓縮機(jī)內(nèi)部的噴射時(shí)間，與嚴(yán)格的公隙相結(jié)合，能夠達(dá)到非常高的效率。
上述冷卻和凝結(jié)的水25幾乎全部是在沉淀罐20里凝結(jié)的。由于在沉淀罐20內(nèi)的壓力是均布的，所以冷卻水通過(guò)一根冷卻水管道28被壓向水處理裝置31，該水處理裝置防止了礦物質(zhì)的沉淀。這種水處理裝置最好是一種極化裝置。水從水處理裝置31被壓向冷卻裝置32和粒子過(guò)濾器34，然后，經(jīng)過(guò)處理和冷卻的水再?gòu)倪^(guò)濾器流入壓縮機(jī)12中的各水噴咀。
上述壓縮機(jī)設(shè)備也可以通過(guò)一個(gè)供水進(jìn)口36來(lái)充滿(mǎn)水，所供的水通過(guò)進(jìn)氣管道14加入吸入的空氣中。供入的水通過(guò)壓縮機(jī)28以及連接管道18和沉淀罐20之后，到達(dá)設(shè)置在冷卻水管道28中間的水處理裝置31。
用作水處理裝置31，并在放大后示于圖2的極化裝置有一根沿軸向架設(shè)，用作處理容器的鋼管38。在鋼管38內(nèi)部敷設(shè)了一層用塑料制成的絕緣層40，使鋼管38與鋁制的金屬電極42絕緣。反電極44是一根碳做的電極，設(shè)置在圓筒形鋼管38的內(nèi)部。上述反電極44的軸線(xiàn)與鋼管38的軸線(xiàn)重合，其長(zhǎng)度與金屬電極42相同，它只能通過(guò)流過(guò)鋼管38中的冷卻水25與金屬電極通電。
當(dāng)處理冷卻水25時(shí)，使用的是在金屬電極42與反電極44之間產(chǎn)生的單元電壓。只要作為電解液的含有礦物質(zhì)的水25流過(guò)鋼管38，上述金屬電極42、反電極44和含有礦物質(zhì)的冷卻水25便組成一個(gè)電化學(xué)元件。在金屬電極42與反電極44之間的電壓隨冷卻水25和電極42、44的性質(zhì)而定，一般在0.8-1.2V之間。
上述極化裝置31也可以稱(chēng)為離子載體，它防止或分解硅、鈣和鎂的沉淀物和水垢。在離子載體內(nèi)部完成的離子化是由于遍布在兩個(gè)電極42、44之間的單元電壓把溶解在水中的天然礦物質(zhì)，例如鈣、鎂、硅和鐵等，幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氫氧化合物〔例如Ca(OH)2，Mg(OH)2，Si(OH)2，F(xiàn)e(OH)〕。在這種轉(zhuǎn)變之后，所形成的氫氧化合物帶有電荷。在這種情況下，每一個(gè)粒子都具有同樣的極性和同樣的電荷，就能夠防止粒子的聚集。因?yàn)橥瑯拥碾姾苫ハ嗯懦狻?br>
由于離子化的礦物質(zhì)粒子只能在有限的時(shí)間內(nèi)保持其帶電狀態(tài)，所以必須不斷地重復(fù)冷卻水25的離子化。在優(yōu)選實(shí)施例中，上述冷卻水25大約每分鐘要通過(guò)上述水處理裝置6次。由于上述冷卻水25在水處理裝置31中的重復(fù)處理，就有可能因?yàn)槔鋮s水的返回而使異物充分帶電，從而，即使是在比較弱的電場(chǎng)下也能使冷卻水25軟化。
使鋁電極只通過(guò)冷卻水25與碳電極44通電，對(duì)于水處理裝置31的功能是極為重要的，這樣才能使電極42與44之間除了電荷的輸送之外沒(méi)有電流流過(guò)。萬(wàn)一這兩個(gè)電極42、44通電了，就會(huì)有大量的鋁析出，造成負(fù)面的后果，即，溶解在冷卻水中的硅會(huì)沉淀下來(lái)，在軸、腔室和軸向表面的密封件上形成永久性的沉淀物。
布置在水處理裝置31下游的粒子過(guò)濾器34的作用是永久性地把冷卻水25中的異物清理出去。由于34的薄膜會(huì)被堵塞，所以應(yīng)該定期更換離子過(guò)濾器34。
為了保證壓縮機(jī)設(shè)備的運(yùn)行只要很少量的維修，設(shè)置了一個(gè)電控制器，它有一個(gè)中央處理器46和上、下水位傳感器48、49。水位傳感器48、49的作用是監(jiān)控冷卻水在沉淀罐20內(nèi)部的高度。根據(jù)所吸入的空氣的溫度和濕度來(lái)確定加入冷卻循環(huán)系統(tǒng)26中的冷凝水的多少。
當(dāng)所壓縮的空氣的溫度和濕度較高時(shí)，在壓縮過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生特別多的冷凝水。這些冷凝水借助于一根排水管50自動(dòng)地從冷卻循環(huán)系統(tǒng)26中排出去。為此目的，當(dāng)沉淀罐20中的冷卻水25的高度達(dá)到最高允許水位時(shí)，上水位傳感器48便發(fā)出信號(hào)，上述中央處理器46就自動(dòng)地打開(kāi)排水閥52。而當(dāng)水位達(dá)到下水位傳感器49時(shí)，上述排水閥52便關(guān)閉。
權(quán)利要求
1.一種壓縮機(jī)設(shè)備，它包括一臺(tái)噴水冷卻的壓縮機(jī)(12)，其壓力出口用一根連接管道(18)與一個(gè)用于分離噴射的冷卻水(25)的沉淀罐(20)相連，上述沉淀罐(20)是一個(gè)以壓力氣密的方式與壓縮機(jī)(12)的出口連接的壓力容器，上述壓縮機(jī)設(shè)備還包括一個(gè)從上述沉淀罐(20)引向上述壓縮機(jī)(12)的冷卻水管道(28)，和一個(gè)設(shè)置在冷卻水(25)的流動(dòng)通路上，在沉淀罐(20)與壓縮機(jī)(12)之間的冷卻裝置(32)，無(wú)油的冷卻水(25)在循環(huán)系統(tǒng)(26)中循環(huán)，該循環(huán)系統(tǒng)由上述壓縮機(jī)(12)，連接管道(18)，沉淀罐(20)，冷卻裝置(32)和冷卻水管道(28)組成，上述冷卻水是借助于遍布在沉淀罐(20)內(nèi)部的壓力壓向冷卻裝置(32)的，其特征在于噴射到壓縮機(jī)(12)內(nèi)的水的份量使得該壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)一種幾乎是等溫的壓縮；以及在上述循環(huán)系統(tǒng)(26)中設(shè)置了一個(gè)用于防止礦物質(zhì)沉淀的水處理裝置(26)；容納在上述循環(huán)系統(tǒng)中的冷卻水中不加添加劑。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)設(shè)備，其特征在于，上述水處理裝置(31)是一種使得在冷卻水(25)中輸送的異物帶電的極化裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)設(shè)備，其特征在于，上述極化裝置包括一個(gè)具有一個(gè)正極和一個(gè)負(fù)極的電一化學(xué)元件，上述冷卻水(25)作為電解液在上述正極與負(fù)極之間流動(dòng)。
4.如權(quán)利要求3所述的壓縮機(jī)設(shè)備，其特征在于，上述極化裝置布置在一根沿軸向穿過(guò)的管子(38)內(nèi)，在該管子的內(nèi)壁上有與一根在管子(38)內(nèi)部延伸的反電極(44)協(xié)同工作的金屬電極(42)。
5.如權(quán)利要求4所述的壓縮機(jī)設(shè)備，其特征在于，上述金屬電極(42)是管狀的，上述反電極(44)是桿狀的，兩者具有同樣的長(zhǎng)度，而且只通過(guò)電解液連接
6.如權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的壓縮機(jī)設(shè)備，其特征在于，上述水處理裝置(31)包括一個(gè)粒子過(guò)濾器(34)，該粒子過(guò)濾器布置在上述極化裝置的下游。
7.如權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的壓縮機(jī)設(shè)備，其特征在于，上述冷卻裝置(32)是這樣設(shè)計(jì)的，即，送入壓縮機(jī)(12)中的冷卻水(25)的份量和它的溫度低到足以使氣體的出口溫度低于或等于氣體的進(jìn)口溫度。
8.如權(quán)利要求1-7中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的壓縮機(jī)設(shè)備，其特征在于，在壓縮機(jī)(12)的吸氣管道中設(shè)置一個(gè)噴射裝置，通過(guò)該噴射裝置噴射的冷卻水(25)的份量能使得所吸入的空氣在進(jìn)入壓縮機(jī)(12)時(shí)已經(jīng)完全飽和。
9.如權(quán)利要求1-8中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的壓縮機(jī)設(shè)備，其特征在于，各噴咀都設(shè)置在壓縮機(jī)腔室內(nèi)，冷卻水(25)通過(guò)這些噴咀噴射到壓縮機(jī)(12)的進(jìn)氣部分和壓縮部分。
10.如權(quán)利要求8或9所述的壓縮機(jī)設(shè)備，其特征在于，它還設(shè)有一冷卻水分配裝置，借助于該分配裝置可以調(diào)節(jié)噴射到上述進(jìn)氣管道中的冷卻水與噴射到上述壓縮機(jī)腔室中的冷卻水的比例。
11.一種在壓縮機(jī)設(shè)備中壓縮氣體的方法，其中，要壓縮的氣體利用在壓縮過(guò)程中被霧化的冷卻水(25)來(lái)冷卻，上述冷卻水(25)在一個(gè)封閉的冷卻循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)，并且迫使它重復(fù)地進(jìn)行水處理，其特征在于，上述水處理改變上述冷卻水(25)的性質(zhì)，即，防止了在該冷卻循環(huán)系統(tǒng)中形成礦物質(zhì)沉淀，并且，送入壓縮機(jī)(12)中的上述冷卻水(25)的份量和溫度低到足以使氣體的出口溫度低于或等于氣體的進(jìn)口溫度。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，上述壓縮機(jī)(12)中供入的要壓縮的氣體是飽和水份的空氣。
13.如權(quán)利要求11或12所述的在壓縮機(jī)設(shè)備中壓縮氣體的方法，其特征在于，它使用一臺(tái)螺桿式壓縮機(jī)，一部分冷卻水(25)通過(guò)該壓縮機(jī)的腔室噴射到上述進(jìn)氣管道內(nèi)，或噴射到螺桿式壓縮機(jī)的進(jìn)氣部分，而冷卻水的主要部分則通過(guò)壓縮機(jī)的腔室噴射到螺桿式壓縮機(jī)的壓縮部分。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，上述冷卻水的60-90％，最好是75-80％通過(guò)上述腔室噴射到該螺桿式壓縮機(jī)的壓縮部分。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，至少5％的冷卻水，最好至少10％的冷卻水通過(guò)上述腔室噴射到該螺桿式壓縮機(jī)的進(jìn)氣部分。
16.如權(quán)利要求11-15中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，上述冷卻水(25)霧化成冷卻水滴的直徑小于0.1mm，最好小于0.05mm。
17.如權(quán)利要求11-16中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在噴射之前，上述冷卻水(25)冷卻到其溫度低于上述氣體的進(jìn)口溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有噴射冷卻的壓縮機(jī)的壓縮機(jī)設(shè)備,和在這種設(shè)備中壓縮氣體的方法。為了使氣體介質(zhì)的壓縮不污染環(huán)境,采用了沒(méi)有添加劑的無(wú)油冷卻水來(lái)冷卻上述壓縮機(jī)設(shè)備。噴射到壓縮機(jī)中去的冷卻水的量使得壓縮機(jī)始終在等溫狀態(tài)下運(yùn)行。此外,還有一個(gè)防止礦物質(zhì)沉淀的水處理裝置,借助于該水處理裝置,上述冷卻水改變了性質(zhì),不會(huì)在冷卻循環(huán)系統(tǒng)中形成礦物質(zhì)的沉淀。
文檔編號(hào)C02F5/00GK1171145SQ95197078
公開(kāi)日1998年1月21日 申請(qǐng)日期1995年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月29日
發(fā)明者京特·基爾斯滕 申請(qǐng)人:京特·基爾斯滕