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空氣壓縮機.pdf

摘要
申請專利號:

CN201380071735.7

申請日:

2013.12.13

公開號:

CN104956082A

公開日:

2015.09.30

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效 IPC(主分類):F04B 49/10申請日:20131213|||公開
IPC分類號: F04B49/10; F04B39/16; F04B49/06; F04C18/16; F04C28/28 主分類號: F04B49/10
申請人: 株式會社日立產機系統
發明人: 太田廣志; 藤元英樹
地址: 日本東京都
優先權: 2013-014985 2013.01.30 JP
專利代理機構: 北京尚誠知識產權代理有限公司11322 代理人: 龍淳; 季向岡
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201380071735.7

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2016.10.12|||2015.11.04|||2015.09.30

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供一種空氣壓縮機,能夠解決排出水排出不良的問題,實現可靠性的提高,并且實現節能性的提高。該空氣壓縮機包括:壓縮空氣的壓縮機主體;用于流通來自該壓縮機主體的壓縮空氣的壓縮空氣流通路徑;設置在該壓縮空氣流通路徑上的、冷卻來自壓縮機主體的壓縮空氣的熱交換器;和排水配管(62),其從壓縮空氣流通路徑分支而與外部連通,用于流通從用熱交換器冷卻后的壓縮空氣中冷凝而得的排出水,該空氣壓縮機在排水配管(62)設置有去除混入排出水的異物的過濾器(65)。還設置有:位于該過濾器(65)的下游側的開關閥(66);和位于過濾器(65)的上游側、檢測排水配管(62)內的壓力的壓力傳感器(41)。由此解決排出水的排出不良的問題。

權利要求書

權利要求書
1.  一種空氣壓縮機,其特征在于,包括:
壓縮空氣的壓縮機主體;
用于流通來自該壓縮機主體的壓縮空氣的壓縮空氣流通路徑;
設置于該壓縮空氣流通路徑的、冷卻來自所述壓縮機主體的壓縮空氣的熱交換器;
排水配管,其從所述壓縮空氣流通路徑分支而與外部連通,用于流通從用所述熱交換器冷卻后的壓縮空氣中冷凝而得的排出水;
設置于該排水配管的、去除混入排出水的異物的過濾器;
在所述排水配管中設置于所述過濾器的下游側的開關閥;和
壓力傳感器,其在所述排水配管中設置于所述過濾器的上游側,檢測所述排水配管內的壓力。

2.  根據權利要求1所述的空氣壓縮機,其特征在于:
所述開關閥打開時的由所述壓力傳感器檢測出的壓力檢測值與所述開關閥關閉時的壓力檢測值相比較,在所述開關閥打開時的壓力檢測值沒有變低的情況下,判斷為存在排出不良的情況。

3.  根據權利要求2所述的空氣壓縮機,其特征在于:
以將規定時間內產生的開信號輸出次數和由所述壓力傳感器檢測出的壓力檢測值的下降次數進行對比,在壓力下降次數比所述開信號輸出次數少的情況下,判斷為存在排出不良的情況的方式進行控制。

4.  根據權利要求1所述的空氣壓縮機,其特征在于:
以使所述開關閥在通電時打開、在不通電時關閉的方式進行控制。

5.  根據權利要求1所述的空氣壓縮機,其特征在于:
在所述壓縮機主體內設置有螺旋轉子。

6.  根據權利要求1所述的空氣壓縮機,其特征在于:
該空氣壓縮機是在所述壓縮空氣流通路徑中不含有潤滑油的無油式空氣壓縮機。

7.  根據權利要求1所述的空氣壓縮機,其特征在于:
所述熱交換器是進行冷卻水與壓縮空氣的熱交換的水冷式熱交換器。

8.  根據權利要求1所述的空氣壓縮機,其特征在于:
所述壓縮機主體由低壓級壓縮機主體和高壓級壓縮機主體這兩個壓縮機主體構成,所述排水配管用于流通從用設置于所述低壓級壓縮機主體與所述高壓級壓縮機主體之間的熱交換器冷卻后的壓縮空氣中冷凝而得的排出水。

說明書

說明書空氣壓縮機
技術領域
本發明涉及空氣壓縮機。
背景技術
作為具有將壓縮并冷卻空氣后產生的排出水排出的機構的空氣壓縮機,有專利文獻1記載的壓縮機等。該公報中,在排出水排出回路中,“在過濾器42與節流部41間設有檢測該位置的排出水排出回路40內的壓力的壓力檢測裝置(第一壓力檢測裝置)52”(例如參照段落0046),“上述節流部與上述過濾器間的上述流體回路內的壓力為基準壓力以下時,判定為在上述過濾器產生了堵塞,該基準壓力設定為低于上述過濾器不產生堵塞的狀態的壓力的規定壓力”(例如,參照權利要求1)。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:(日本)特開2007-231740號公報
發明內容
發明所要解決的課題
作為空氣壓縮機的一個例子,舉出以二級方式壓縮空氣的無油螺旋壓縮機,說明排出水排出的構造和作用。以二級方式壓縮空氣的無油螺旋壓縮機中,在將由低壓級側壓縮機主體壓縮至規定的壓力而成為高溫的壓縮空氣壓送至高壓級側壓縮機主體之前,由中間冷卻器暫時進行中間冷卻,因此,在此產生冷凝水(排出水)。由此,需要由排出水分離器等排出水分離裝置去除排出水,使得該排出水不會混入高壓級側壓縮機主體。專利文獻1中具有為了去除產生的排出水而設有分支回路(專利文獻1的“排出水排出回路40”)以將排出水向外部排出的機構。
在該分支回路中,作為將排出水向外部排出的機構,設置有過濾器、節流部(節流孔)和閥。該分支回路以一端向大氣開放的方式構成,向外部排出含有排出水的壓縮空氣。在此,在過濾器與節流孔間設有壓力傳感器等壓力檢測裝置,檢測過濾器與節流孔之間的壓力。然后,與某基準壓力進行對比,判斷過濾器的眼孔是否堵塞而輸出控制信號。
但是,專利文獻1的例子在于檢測過濾器的堵塞,存在除此以外的部分例如節流孔的堵塞、配管的堵塞、或者外部配管的施工不良等的情況下,因為過濾器與節流孔間的壓力沒有降低,所以會發生不能檢測到異常等的狀況。因此,排出水的排出部分的各種不良情況和問題等都可能會降低空氣壓縮機的可靠性。
另外,該分支回路雖然連通壓縮空氣的供給回路和外氣,但由于總是為微開的狀態,所以也存在總是有壓縮空氣向外部流出的問題。此時作為空氣壓縮機會產生節能方面的問題。
本發明鑒于上述課題而提出,其目的在于提供一種空氣壓縮機,其能夠解決所謂的排出水排出不良的問題,實現可靠性的提高,并且實現節能性的提高。
用于解決課題的技術方案
為了實現上述目的,本發明的空氣壓縮機包括:壓縮空氣的壓縮機主體;用于流通來自該壓縮機主體的壓縮空氣的壓縮空氣流通路徑;設置于該壓縮空氣流通路徑的、冷卻來自上述壓縮機主體的壓縮空氣的熱交換器;排水配管,其從上述壓縮空氣流通路徑分支而與外部連通,用于流通從由所述熱交換器冷卻后的壓縮空氣中冷凝而得的排出水;設置于該排水配管的、去除混入排出水的異物的過濾器;在上述排水配管中設置于上述過濾器的下游側的開關閥;和壓力傳感器,其在上述排水配管中設置于上述過濾器的上游側,檢測上述排水配管內的壓力。
發明效果
根據本發明,能夠提供實現了可靠性和節能性的提高的空氣壓縮機。
附圖說明
圖1是空氣壓縮機的系統圖。
圖2是說明圖1所示的排出水排出部的詳細結構的圖。
圖3是表示電磁閥動作指令和壓力的圖。
具體實施方式
以下,使用附圖說明本發明的空氣壓縮機的具體的實施例。另外,各圖中標注相同附圖標記的部分表示相同或相當的部分。
圖1是表示本實施方式的空氣壓縮機的系統圖。圖1的例子表示了,采用使用兩臺在壓縮機主體內設置有螺旋轉子的螺旋式壓縮機的二級式壓縮機,使冷卻方式為水冷式的水冷式二級無油螺旋壓縮機。
本實施方式的水冷式二級無油螺旋壓縮機具有第一級低壓級側壓縮機主體3和第二級的高壓級側壓縮機主體4,在低壓級側壓縮機主體3與第二級的高壓級側壓縮機主體4之間設置有中間冷卻器5,在高壓級側壓縮機主體4的排出側設置有后冷卻器7,這些設備通過構成壓縮空氣路徑的空氣配管連接。另外,中間冷卻器5、后冷卻器7由水冷式殼管式熱交換器(殼管式冷卻器)構成。各構成部分3、4、5、7和連接它們的配管形成壓縮空氣路徑。
另外,本實施方式的無油螺旋壓縮機中,壓縮空氣中不含有油分,因此在壓縮空氣路徑中產生排出水會導致在壓縮機單元(螺旋壓縮機)內的設備、壓縮空氣路徑中容易生銹。由此,從產品的可靠性方面考慮,排出水的處理特別重要。
圖1中,50是壓縮機單元(螺旋壓縮機)的箱體,在該箱體50內設置有上述的第一級的低壓級側壓縮機主體3、第二級的高壓級側壓縮機主體4、中間冷卻器5和后冷卻器7等。低壓級側壓縮機主體3和高壓級側壓縮機主體4利用1臺主電動機10經由齒輪9被驅動。當電動機10啟動而驅動壓縮機主體3、4時,如圖中用空白箭頭所示的那樣,成為空氣在壓縮空氣路徑上流通的構造。
即,當驅動電動機10時,外部的空氣經由吸入管路被導入低壓級側壓縮機主體3的入口側,通過抽吸過濾器1、吸入節流閥2被吸入低壓級側壓縮機主體3。被吸入該低壓級側壓縮機主體3的空氣由一對螺 旋轉子壓縮、排出,該壓縮空氣(壓縮氣體)通過第一級排出管路被導入中間冷卻器5的入口集管6a,通過中間冷卻器5的管(傳熱管)內,流向出口集管6b側。壓縮空氣在該管內流動時,被在該管的外側流動的冷卻水冷卻。被冷卻后的壓縮空氣從上述出口集管6b通過第二級吸入管路被吸入高壓級側壓縮機主體4。
在低壓級側壓縮機主體3,將吸入的空氣升壓至規定的中間壓力(例如0.20MPa左右),其結果是,變為高溫(例如約160℃)的壓縮空氣由中間冷卻器5冷卻至例如“冷卻水溫+約13~20℃”后被吸入高壓級側壓縮機主體4。
被吸入高壓級側壓縮機主體4的空氣被升壓至規定的壓力(例如0.70MPa),變為高溫的壓縮空氣通過排出管路流入后冷卻器7的入口集管8a,通過后冷卻器7的管(傳熱管)內向出口集管8b側流動。流入到后冷卻器7的壓縮空氣在管內流動時,由在該管的外側流動的冷卻水冷卻至例如“冷卻水溫+約13℃”,之后經由排出管路向壓縮空氣的需求方供給。
此外,在中間冷卻器5的出口集管6b內,內置有除霧器13,出口集管6b成為兼用作排出水分離器的構造。即,在由中間冷卻器5冷卻壓縮空氣時產生排出水,但該產生的排出水被除霧器13從壓縮空氣中分離,經由排水配管62向壓縮機單元50外排出。
后冷卻器7也與中間冷卻器5為大致相同的結構,將在后冷卻器7產生的排出水分離,經由排水配管63向壓縮機單元50外排出。
另外,還存在另外的冷卻系統。設置有水冷式的油冷卻器14,該水冷式的油冷卻器14存在于與壓縮空氣路徑隔開而流通的潤滑油的循環路徑,用于冷卻潤滑壓縮機主體3、4的軸承部分、齒輪9的潤滑油。圖中,潤滑油的循環路徑未圖示,但存在連接收納齒輪9的齒輪箱11與油冷卻器14之間的潤滑油配管。
接著,根據該圖1,對冷卻水所流動的冷卻水配管系統進行說明。冷卻水經由冷卻水入口配管57流入壓縮機單元50內,劃分為在中間冷卻器5流動的第一路徑、在后冷卻器7流動的第二路徑和在油冷卻器14流動的第三路徑。
第一路徑是,經由第一冷卻水配管58流入中間冷卻器5,將在中 間冷卻器5的管內流動的壓縮空氣冷卻后,通過設置于第二級壓縮機主體4的冷卻套部而冷卻高壓級側壓縮機主體4,之后從冷卻水出口配管向壓縮機單元50外排出。
第二路徑是,經由第二冷卻水配管59流入后冷卻器7,將在后冷卻器7的管內流動的壓縮空氣冷卻后,通過設置于低壓級側壓縮機主體3的冷卻套部而冷卻低壓級側壓縮機主體3,之后從冷卻水出口配管向壓縮機單元50外排出。
第三路徑是,經由第三冷卻水配管60流入油冷卻器14,在此冷卻潤滑油后,從冷卻水出口配管向壓縮機單元50外排出。
如上述那樣,在中間冷卻器5,升壓至中間壓力(例如0.20MPa左右)而成為高溫的空氣例如被冷卻至“冷卻水溫+13℃”左右,因此,在大部分的情況下,壓縮空氣中的水分冷凝而產生排出水。該排出水流入兼用作排出水分離器的出口集管6b,利用除霧器13從壓縮空氣中被分離,通過排水配管62向壓縮機單元50外排出。
在此,對于中間冷卻器5側排出水排出部(注:圖1左下的A部)更詳細地說明。
圖2是說明圖1所示的A部的詳細結構的圖。排出水排出部在排水配管62按單向閥64、Y形過濾器65、電磁閥66、節流孔67的順序形成單向閥64、Y形過濾器65、電磁閥66、節流孔67,末端的排出水排出口向大氣開放。而且,將壓力傳感器41配置于Y形過濾器65的上游且位于緊鄰Y形過濾器65的前方的位置(即堵塞檢測對象物的上游的緊鄰的前方位置)。
在此,對排出水排出部的各結構的目的進行說明。
在壓縮機的運轉為無載時,低壓級壓縮機出口的配管部成為負壓,因此單向閥64的設置目的是為了防止外氣從A部流入壓縮空氣路徑,因此,也可以設置于排出水排出部的任何位置。
過濾器65是為了防止異物混入配置于下游的電磁閥66和節流孔67而設置的。因此,需要設置于比電磁閥66、節流孔67靠上游側的位置。
電磁閥66是由控制部42控制開閉的開關閥,以排出水排出部的開放/關閉為目的而設置。對于開閉控制方式在后面敘述,如上所述 設置于比過濾器65的下游。節流孔67是調節混雜有排出水的壓縮空氣的排出量的部件,根據需要而設置。在不需要進行排出量調節的情況下,也可以省略。
在這些基本結構的基礎上,本實施方式中,在過濾器65的上游還設有三通切換閥68和從該三通切換閥68分支而將各構成部分65~67旁通的旁通配管69。在過濾器65的清潔時能夠切換三通切換閥68而將流動方向變更為旁通配管69側。
在上述的結構中,當發生排出水的排出不良的情況時,在中間冷卻器5產生的排出水與壓縮空氣一起被吸入高壓級側壓縮機主體4。當排出水流入壓縮機主體內時,加快壓縮機主體內的殼體內部的生銹,轉子咬入該銹,導致產生轉子間的固銹(fixed stagnation,滯止)、轉子與殼體間的固銹等的問題的可能性變高。
作為排出水的排出不良的原因,設想有過濾器65的堵塞、電磁閥66的動作不良、節流孔67的堵塞、排水配管的施工不良等不能正常進行排出水排出的情況。
另外,后冷卻器7也與中間冷卻器5同樣地產生排出水。因此,與中間冷卻器5部同樣地設有排出水排出部(圖1左上的B部)。但是,在本實施方式的構造上,因該部位無載時不是負壓,所以不需要像A部那樣設置單向閥。在此,當產生排出水排出不良的情況時,不會直接對壓縮機單元50內設備帶來影響,但混入需求方的供給線側,對與排出管路56連接的下游側設備帶來影響。因此,進行與A部的開關閥66同樣的控制。
下面,對電磁閥66的開閉控制進行說明。圖3是表示電磁閥66動作指令和由壓力傳感器41檢測出的壓力的圖。在此,以中間冷卻器5的排出水排出部(A部)為例進行說明。
排出水排出一般采用總是為開放狀態的方法,但如果總是為開放狀態,則相應地會向外部排出壓縮空氣,因此從節能的觀點來看,優選使用電磁閥等進行間歇性排出。本實施方式中,通過對電磁閥66進行開閉控制而間歇性地進行排出。
電磁閥66根據來自控制部42的信號,控制為以時間t1(在此例如為2秒)的期間為打開狀態、時間t2(在此例如為30秒)的期間為 關閉狀態的方式反復進行開閉。如果不發生堵塞等問題而進行正常排出,則壓力傳感器41部的壓力為圖3用實線表示的a(正常排出時)。
但是,過濾器65堵塞等在下游側的任一處發生堵塞時成為如下狀況。即,即使電磁閥66為打開狀態,當過濾器66堵閉時也不會向大氣開放,因此,由壓力傳感器41檢測出的壓力如虛線b(排出不良時)那樣沒有發生變化。由此,在向電磁閥66輸出打開信號時壓力不下降的情況下,判斷為發生了排出不良的情況,進行在壓縮機的控制部的顯示部進行警報顯示,或判斷發生故障而使壓縮機的主電動機10停止等的控制。
堵塞造成的排出不良的檢測原理如上所述,但由于正常排出時壓力變化也很小,因此為了防止正常異常的誤判定,也可以采取下述方案等的措施:例如,設置某時間條件(規定時間t3),在該時間t3內向電磁閥66發出多次打開信號的輸出,比較該打開信號輸出次數N1和壓力下降次數N2,僅在壓力下降次數N2為預先設定的次數N0(比N1小的次數)以下的情況下,判斷為排出不良。另外,也可以采取下述方案等的措施:由于無載時中間冷卻器5側的排水配管部(A部)為負壓,不會產生排出水,因此在中間冷卻器5側進行的判定僅在有載時進行。
在此使用的電磁閥66,即使是通電時打開類型的電磁閥,在因電磁閥66的故障而不進行動作的情況下也成為關閉狀態,沒有壓力變化,因此,可以判定為發生了排出不良的情況。
根據以上說明的本實施方式,得到下面的效果。
首先,不使用總是為微開狀態的排出水排出部而構成,由此能夠提供在節能上有利的結構。
另外,在背景技術中所述的結構例中,假設在節流部分(節流孔)設置電磁閥來實現節能性的提高,此時在電磁閥發生動作不良而成為關閉狀態的情況下,雖然沒有異常判斷裝置,但本實施例也能夠解決該問題。
即,通過采用上述結構和控制,不僅能夠判斷過濾器65的堵塞,也能夠檢測出由電磁閥66的故障、節流孔67的堵塞、顧客配管施工等引起的排出水的排出不良等各種方式的不良情況,能夠有助于產品 可靠性的提高。
進一步,也能夠容易地進行壓力傳感器41發生了故障時的故障檢測。即,在本實施例中,壓力傳感器41安裝于過濾器65的上游側,因此壓力傳感器41總是檢測壓縮空氣的壓力(圖3所示的例子中通常檢測出0.2MPa)。由此,正常時傳感器實施與壓縮機的運轉狀態相應的壓力檢測,壓力傳感器41有無故障的判斷能夠容易地進行。
另外,本發明不限于上述的實施例,也包含各種變形例。例如,上述的實施例是為了容易清楚地說明本發明而詳細地進行了說明的實施例,并不限于要具有說明了的全部的結構。另外,也可以將實施例的結構的一部分置換為其它的結構或也可以省略部分結構,另外,也可以在實施例的結構中添加其它的結構。
例如,只要是螺旋式的壓縮機排出水排出需要進行的空氣壓縮機即可,因此,能夠設想到將水冷式變換成空冷式等冷卻方式的變更、將多級式變換成單級式等壓縮級的變更、將無油式變換為供油式等、將螺旋方式變更為渦旋式等其它壓縮方式等各種方式的實施例。
附圖標記說明
3:低壓級側壓縮機主體、4:高壓級側壓縮機主體、5:中間冷卻器、6a:入口集管、6b:出口集管、7:后冷卻器、8a:入口集管、8b:出口集管、42:壓力傳感器、62:排水配管、64:單向閥、65:過濾器、66:電磁閥、67:節流孔、68:三通切換閥、69:旁通配管。

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