BE1017500A5 - Compresseur a vis. - Google Patents
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Abstract
Compresseur à vis comprenant un moteur, une paire de rotors à vis mâle et femelle entraînés par ledit moteur, et en prise l'un avec l'autre, un ensemble principal de compresseur pour loger les rotors à vis, un passage d'écoulement de sortie s'étendant à partir de l'ensemble principal de compresseur , un ventilateur de refroidissement prévu indépendamment du moteur et à même de souffler de l'air vers ledit moteur, soit un détecteur de température pour détecter la température de bobinage du moteur, soit un détecteur de courant pour détecter le courant d'une bobine du moteur susdit, soit un detecteur de vitesse de rotation pour détecter la vitesse de rotation dudit moteur et un détecteur de pression pour détecter la pression de sortie dans le passage d'écoulement de sortie, et des moyens pour commander la vitesse de rotation du ventilateur de refroidissement, de façon à ce que la température du bobinage soit maintenue dans une plage acceptable, les moyens de commande recevant un signal d'au moins un détecteur susdit et commandant alors la vitesse de rotation du ventilateur sur base dudit signal.
Description
"Compresseur à vis"
Contexte de l'invention (Domaine de l'invention)
La présente invention se rapporte à un compresseur à vis utilisant, comme source d'entraînement, un moteur refroidi à l'air par un ventilateur de refroidissement.
(Description du métier concerné)
Usuellement, un compresseur à vis entraîné par un moteur comprenant un ventilateur de refroidissement, pour du refroidissement par air, et monté coaxialement est publiquement connu. Lorsque le couple de sortie du moteur est T (kg * m), que la vitesse de rotation du moteur est n (tr / min) et que la puissance du compresseur (puissance du moteur) est P (W), leur relation est représentée par l'équation suivante : T = 0,974 P/n
Lorsque la pression de sortie est constante, par exemple puisque le couple de sortie T est constant, la puissance du compresseur est proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur.
D’un autre côté, dans ce moteur est produite une perte suivant un certain rapport à la puissance du moteur et la perte se transforme en une quantité produite de chaleur du moteur. Alors, lorsque cette quantité produite de chaleur du moteur augmente anormalement la température de bobinage du moteur, puisque le bobinage présente un défaut d'isolation, il est nécessaire d'empêcher le défaut d'isolation et ainsi le moteur est refroidi à l'air par le ventilateur de refroidissement. Lorsque la température du bobinage est maintenue constante, puisque la quantité produite de chaleur du moteur à retirer par le refroidissement à l'air est proportionnelle à la puissance du compresseur, la quantité produite de chaleur du moteur augmente / diminue proportionnellement à la vitesse de rotation du moteur si la vitesse de rotation change.
La quantité d'écoulement d'air de refroidissement en provenance du ventilateur de refroidissement est proportionnelle au carré de la vitesse de rotation.
Dans le cas du compresseur à vis décrit ci-dessus, le ventilateur de refroidissement est disposé coaxialement au moteur, sa vitesse de rotation est toujours équivalente à la vitesse de rotation du moteur et la relation entre la quantité produite de chaleur du moteur et la quantité de chaleur retirée par le ventilateur de refroidissement, c'est-à-dire la quantité de chaleur retirée par le ventilateur, est montrée à la figure 7 (axe horizontal : vitesse de rotation du moteur, axe vertical : quantité de chaleur). La vitesse de rotation du moteur change dans une certaine gamme, le "MIN" sur l'axe horizontal indique sa valeur minimale et le "MAX" indique sa valeur maximale. De même, comme décrit ci-dessus, la quantité produite de chaleur du moteur, montrée par une ligne pleine, change en proportion de la vitesse de rotation du moteur. Et, si le ventilateur de refroidissement est conçu de façon à ce que la quantité produite de chaleur du moteur et la quantité de chaleur retirée par le ventilateur soient égales lorsque la vitesse de rotation du moteur est au maximum (MAX), la quantité de chaleur retirée par le ventilateur change en fonction de la vitesse de rotation du moteur comme l'indique une ligne de traits et points alternés, et la quantité de chaleur retirée par le ventilateur diminue d'une quantité représentée par I lorsque la vitesse de rotation du moteur est au minimum (MIN).
Au contraire, si le ventilateur de refroidissement est conçu de façon à ce que la quantité produite'de chaleur du moteur et la quantité de chaleur retirée par le ventilateur soient égales lorsque la vitesse de rotation du moteur est au minimum (MIN), la quantité de chaleur retirée par le ventilateur devient excessive d'une quantité représentée par II, comme l'indique une ligne de traits et doubles points alternés, lorsque la vitesse de rotation du moteur est au maximum (MAX), la puissance du ventilateur est utilisée en pure perte, et survient un problème d'agir à l’encontre d'une économie d'énergie.
Comme autre état antérieur de la technique, la publication de la demande de brevet japonais S 63-213 436 décrit un métier dans lequel un ventilateur de refroidissement est prévu, indépendamment d'un moteur entraînant un ensemble principal de compresseur, pour souffler de l'air sur le moteur, et la quantité d'écoulement d'air est commandée suivant la vitesse de rotation du moteur, en maintenant constante par cela la température du moteur. La vitesse de rotation du moteur est détectée en détectant la fréquence d'un onduleur.
Cependant, la température du moteur ne dépend pas seulement de la vitesse de rotation du moteur pour entraîner l'ensemble principal de compresseur. La température du moteur change sous l'influence de divers autres facteurs. Ainsi, avec la constitution de la publication de demande de brevet japonais S 63-213 436, puisque la vitesse de rotation du ventilateur de refroidissement est déterminée sur base de la vitesse de rotation du moteur, quelle que pourrait être la température réelle du moteur, il est difficile de refroidir efficacement le moteur.
Résumé de l'invention
La présente invention est conçue pour éliminer le problème usuel déjà cité et procure un compresseur à vis qui offre une quantité de chaleur retirée par ventilateur ni excessive ni insuffisante par rapport à la quantité produite de chaleur du moteur, et qui réalise un refroidissement suffisant pour le moteur et une économie d’énergie.
Pour résoudre le problème ci-dessus, un premier aspect de la présente invention prévoit un compresseur à vis comprenant un moteur, une paire de rotors à vis mâle et femelle, entraînés par le moteur et en prise l'un avec l'autre, un ensemble principal de compresseur pour loger les rotors à vis, un passage d'écoulement de sortie s’étendant à partir de l'ensemble principal de compresseur, un ventilateur de refroidissement prévu indépendamment du moteur et à même de souffler de l'air vers le moteur, un détecteur de température pour détecter la température du bobinage du moteur et des moyens de commande pour commander la vitesse de rotation du ventilateur, du ventilateur de refroidissement, de façon à maintenir la température du bobinage du moteur dans une plage acceptable. Les moyens de commande reçoivent un signal de température détectée en provenance du détecteur de température et ils commandent la vitesse de rotation du ventilateur sur base du signal de température détectée.
Un second aspect de la présente invention prévoit un compresseur à vis comprenant un moteur, une paire de rotors à vis mâle et femelle, entraînés par le moteur et en prise l’un avec l'autre, un ensemble principal de compresseur pour loger les rotors à vis, un passage d'écoulement de sortie s'étendant à partir de l'ensemble principal de compresseur, un ventilateur de refroidissement prévu indépendamment du moteur et à même de souffler de l'air vers le moteur, un détecteur de courant pour détecter le courant de bobinage du moteur et des moyens de commande pour commander la vitesse de rotation du ventilateur, du ventilateur de refroidissement, de manière à maintenir la température du bobinage du moteur dans une plage acceptable. Les moyens de commande reçoivent un signal de courant détecté en provenance du détecteur de courant et ils commandent la vitesse de rotation du ventilateur sur base du signal de courant détecté.
Un troisième aspect de la présente invention prévoit un compresseur à vis comprenant un moteur, une paire de rotors à vis mâle et femelle, entraînés par le moteur et en prise l'un avec l'autre, un ensemble principal de compresseur pour loger les rotors à vis, un passage d'écoulement de sortie s'étendant à partir de l'ensemble principal de compresseur, un ventilateur de refroidissement prévu indépendamment du moteur et à même de souffler de l'air vers le moteur, un détecteur de vitesse de rotation pour détecter la vitesse de rotation du moteur, un détecteur de pression pour détecter la pression de sortie dans le passage d'écoulement de sortie et des moyens de commande pour commander la vitesse de rotation du ventilateur, du ventilateur de refroidissement, de manière à maintenir la température du bobinage du moteur dans une plage acceptable. Les moyens de commande reçoivent un signal de vitesse de rotation détectée, en provenance du détecteur de vitesse de rotation, et un signal de pression détectée, en provenance du détecteur de pression, et ils commandent la vitesse de rotation du ventilateur sur base du signal de vitesse de rotation détectée et du signal de pression détectée.
Avec la présente invention constituée comme décrit ci-dessus, puisque la vitesse de rotation du ventilateur est commandée de façon à ce que la quantité de chaleur retirée par le ventilateur ne soit ni excessive ni insuffisante par rapport à la quantité produite de chaleur du moteur, la présente invention offre des effets tels qu'un refroidissement suffisant pour le moteur et une économie d'énergie.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront des revendications secondaires et de la description des dessins qui sont annexés au présent mémoire et qui illustrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation particulières du compresseur suivant l’invention.
Brève description des dessins
La figure 1 montre une constitution d'ensemble d'un compresseur à vis, du type refroidi à l'huile, suivant une première forme de réalisation de la présente invention.
La figure 2 montre la relation entre la température du bobinage et la vitesse de rotation du ventilateur dans le compresseur à vis, du type refroidi à l'huile, montré à la figure 1.
La figure 3 montre une constitution d'ensemble d'un compresseur à vis, du type refroidi à l'huile, suivant une seconde forme de réalisation de la présente invention.
La figure 4 montre la relation entre le courant de bobinage et la vitesse de rotation du ventilateur dans le compresseur à vis, du type refroidi à l'huile, montré à la figure 3.
La figure 5 montre une constitution d’ensemble d'un compresseur à vis, du type refroidi à l'huile, suivant une troisième forme de réalisation de la présente invention.
La figure 6 montre la relation entre la puissance du compresseur et la vitesse de rotation du ventilateur dans le compresseur à vis, du type refroidi à l'huile, montré à la figure 5.
La figure 7 montre la relation entre la vitesse de rotation du moteur et la quantité produite de chaleur du moteur, ainsi qu'entre la vitesse de rotation du moteur et la quantité de chaleur retirée par le ventilateur dans un compresseur à vis usuel.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Description des formes de réalisation préférées
La section suivante décrit des formes de réalisation de la présente invention suivant les dessins.
La figure 1 montre un compresseur à vis 1A du type refroidi à l'huile, suivant la première forme de réalisation, et le compresseur à vis 1A du type refroidi à l'huile comprend un ensemble principal de compresseur 12 comportant une paire non représentée de rotors à vis mâle et femelle entraînés par un moteur 11 et en prise l'un avec l'autre. Un passage d'écoulement d'aspiration 13 est raccordé à un côté de l'ensemble principal de compresseur 12, et à l'autre côté de celui-ci est raccordé un passage d'écoulement de sortie 14. Un séparateur / collecteur d'huile 15 est interposé dans le passage d'écoulement de sortie 14 et un passage d'écoulement d'huile 17 s'étend depuis un carter à huile 16, en-dessous du séparateur / collecteur d'huile 15, jusqu'à des endroits à alimenter avec de l'huile, par exemple une chambre de rotor et des paliers / étanchéités d'arbre à l'intérieur de l'ensemble principal de compresseur 12.
Le compresseur à vis 1A du type refroidi à l’huile comprend de plus un ventilateur de refroidissement 21 qui est prévu indépendamment du moteur 11, de façon à souffler de l'air vers le moteur 11, et des moyens de commande 23 qui reçoivent un signal de température détectée, en provenance d'un détecteur de température 22 pour détecter la température du bobinage du moteur 11, et qui commandent la vitesse de rotation du ventilateur de refroidissement 21, suivant la température de bobinage. De manière spécifique, comme montré à la figure 2 (axe horizontal : température du bobinage, axe vertical : vitesse de rotation du ventilateur), sur base de la relation obtenue à l'avance entre la vitesse de rotation du ventilateur et la température du bobinage, les moyens de commande 23 conduisent une commande de façon à ce que la vitesse de rotation du ventilateur soit augmentée lorsque la température de bobinage augmente et à ce que la vitesse de rotation du ventilateur soit diminuée lorsque la-température du bobinage diminue.
Une ampoule à résistance, un thermocouple et un thermistor peuvent être utilisés comme détecteur de température 22, pour détecter la température de bobinage du moteur 11. Le détecteur de température est installé de façon à ce qu'il soit inséré dans le bobinage, dans une extrémité du bobinage du stator.
En ce qui concerne la commande du ventilateur, la présente invention n'est pas limitée à l'exemple décrit ci-dessus. Par exemple, il est possible que des températures prédéterminées de limite supérieure et de limite inférieure soient déterminées à l'avance; après le démarrage du compresseur, la rotation du ventilateur à une vitesse de rotation fixée commence lorsque la température du bobinage indiquée par le signal de température détectée, en provenance du détecteur de température 22, dépasse la température de limite supérieure et, à partir de ce point jusqu'à ce que le compresseur s'arrête, le ventilateur s'arrête lorsque la température du bobinage diminue en-dessous de la température de limite inférieure, et le ventilateur démarre à nouveau à la vitesse de rotation fixée lorsque la température du bobinage augmente au-delà de la température de limite supérieure. Une température qui peut suffisamment éviter l'apparition d'un défaut d'isolation du moteur, par exemple 150° C., peut être réglée comme température de limite supérieure et une température qui est inférieure à la température de limite supérieure, par exemple 120° C, peut être réglée comme température de limite inférieure.
Avec cette constitution, la température de bobinage du moteur est directement détectée et est utilisée comme données détectées. En conséquence, par comparaison avec une détection d'un autre paramètre, puisqu'il n'est pas nécessaire de faire une conversion du paramètre en une valeur correspondant à la température de bobinage du moteur et que simultanément il est possible de négliger une interférence qui affecte la corrélation entre le paramètre et la température de bobinage du moteur, une commande plus précise est réalisée. A vrai dire, même si le compresseur présente une grande vitesse de rotation, sa puissance est faible et la production de chaleur e.n provenance du moteur est également faible lorsque la pression de sortie est faible. En conséquence, la quantité produite de chaleur du moteur et de plus la température du bobinage ne peuvent pas être déterminées de manière unique seulement à partir de la vitesse de rotation du moteur. De plus, la température du bobinage augmente ou diminue en raison de la température de l'air de refroidissement soufflé par le ventilateur de refroidissement et en fonction de la fluctuation de la tension d'alimentation en énergie. A vrai dire, la quantité produite de chaleur du moteur et la température du bobinage peuvent être déterminées très précisément en détectant la température du bobinage elle-même.
La figure 3 montre un compresseur à vis 1B du type refroidi à l'huile, selon une seconde forme de réalisation de la présente invention, des éléments communs au compresseur à vis 1A du type refroidi à l'huile reçoivent le même numéro et une description n'est pas prévue pour eux.
Le compresseur à vis 1B du type refroidi à l'huile comprend un détecteur de courant 25 pour détecter le courant de la bobine du moteur 11, à la place du détecteur de température 22, et le détecteur de courant 25 alimente les moyens de commande 23 avec un signal de courant détecté. Puisque la température du bobinage et le courant sont proportionnels l'un à l'autre, comme le montre la figure 4 (axe horizontal : courant, axe vertical : vitesse de rotation du ventilateur), sur base de la relation entre la vitesse de rotation du ventilateur et le courant obtenue à l'avance, les moyens de commande 23 conduisent une commande de ce genre de façon à ce que la vitesse de rotation du ventilateur soit augmentée lorsque le courant augmente et que la vitesse de rotation du ventilateur soit diminuée lorsque le courant diminue, et la température du bobinage est maintenue dans la plage acceptable.
Un ampermètre publiquement connu peut être disposé comme détecteur de courant 25 en un endroit approprié dans le circuit électrique de commande du moteur.
La quantité produite de chaleur du moteur est proportionnelle à I2, le carré du courant du moteur I, et la température du bobinage est étroitement liée à la quantité produite de chaleur du moteur. Ainsi, il est possible de traduire plus précisément la température du bobinage en détectant le courant du moteur qu'en détectant la vitesse de rotation du moteur, quoique pas aussi précisément qu'en détectant la température de bobinage elle-même. Ainsi, la commande de refroidissement du moteur est réalisée en détectant le courant du moteur et en conduisant la commande de refroidissement sur base de celui-ci, aussi précisément qu'en détectant la température de bobinage elle-même.
La figure 5 montre un compresseur à vis 1C, du type refroidi à l'huile, suivant une troisième forme de réalisation de la présente invention, des éléments communs au compresseur à vis 1A du type refroidi à l'huile reçoivent le même numéro et une description n'est pas prévue pour eux.
Le compresseur à vis 1C du type refroidi à l'huile comporte un détecteur de vitesse de rotation 27, pour détecter la vitesse de rotation du moteur 11, et un détecteur de pression 28 pour détecter la pression de sortie dans le passage d'écoulement de sortie 14, à la place du détecteur de température 22. Les moyens de commande 23 reçoivent un signal de vitesse de rotation détectée, en provenance du détecteur de vitesse de rotation 27, et un signal de pression détectée, en provenance du détecteur de pression 28, et ils calculent la puissance du compresseur sur base du ces signaux entrés. Puisque la puissance du compresseur est proportionnelle à la température du bobinage et au courant, comme le montre la figure 6 (axe horizontal : puissance du compresseur, axe vertical : vitesse de rotation du ventilateur), sur base de la relation obtenue à. l'avance entre la puissance du compresseur et la vitesse de rotation du ventilateur, les moyens de commande 23 conduisent une commande de ce genre de façon à ce que la vitesse de rotation du ventilateur soit augmentée lorsque la puissance du compresseur augmente et que la vitesse de rotation du ventilateur soit diminuée lorsque la puissance du compresseur diminue, et la température du bobinage est maintenue dans une plage acceptable.
La puissance du compresseur P est représentée dans l'ensemble par l'équation suivante.
P“axP1 x Q x {(P2 / Pl)p -1} dans laquelle : α, ß : coefficients, Q : quantité d'écoulement d'air équivalente à l'admission (m3/ min), P1 : pression d'admission, et P2 : pression de sortie.
Dans cette équation, puisque la quantité d'écoulement d'air équivalente à l'admission Q est proportionnelle à la vitesse de rotation R du moteur et que P1 est la pression atmosphérique, lorsque la vitesse de rotation R du moteur et la pression de sortie P2 sont détectées, la puissance du compresseur peut être calculée. A noter que, comme décrit ci-dessus, la quantité produite de chaleur du moteur est proportionnelle à I2 du carré du courant du moteur, et il y a la relation de la puissance du moteur “ la puissance du compresseur. Puisque la quantité produite de chaleur du moteur est étroitement liée à la puissance du compresseur et que la puissance du compresseur peut être obtenue en détectant la vitesse de rotation R du moteur et la pression de sortie P2, il peut être vu que la quantité produite de chaleur du moteur peut être obtenue à partie de la vitesse de rotation R du moteur et de la pression de sortie P2. Ainsi, lorsque la quantité produite de chaleur est estimée à partir de la vitesse de rotation R du moteur et de la pression de sortie P2 et que la quantité d'écoulement d'air de refroidissement, et de plus la vitesse de rotation du ventilateur, correspondant à la quantité produite de chaleur, sont obtenues, un refroidissement correct est rendu possible. De cette manière, la commande de refroidissement pour le moteur est réalisée aussi précisément qu'en détectant la température du bobinage elle-même, en détectant la vitesse de rotation R du moteur et la pression de sortie P2 et en conduisant alors la commande du refroidissement sur base de celles-ci.
Des détecteurs connus de manière publique peuvent être utilisés correctement comme détecteur de vitesse de rotation 22 et comme détecteur de pression 28.
Le procédé de commande appliqué pour commander la vitesse de rotation du ventilateur, du ventilateur de refroidissement, de façon à ce que la température de bobinage du moteur soit maintenue dans la plage acceptable n'est pas spécifiquement limité ni dans la seconde ni dans la troisième forme de réalisation. Comme décrit dans la première forme de réalisation, différents procédés de commande peuvent être applicables.
Un dispositif utilisé comme moyens de commande 23 de la première à la troisième forme de réalisation n'est pas spécifiquement limité. Un dispositif qui a une constitution publiquement connue, tel qu'un dispositif de commande utilisant un microprocesseur, peut être correctement utilisé.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre des revendications.
Bien que les compresseurs à vis, de type refroidi à l'huile, 1A, 1B, et 1C soient décrits dans la section ci-dessus, la présente invention n'est pas limitée au compresseur à vis refroidi à l'huile et elle comprend un compresseur à vis du type sans huile, et le séparateur / collecteur d'huile 15 et le passage d'écoulement d'huile 17 ne sont pas prévus dans le compresseur à vis du type sans huile.
Claims (2)
1. Compresseur à vis comprenant : - un moteur, - une paire de rotors à vis mâle et femelle entraînés par ledit moteur, et en prise l'un avec l'autre, - un ensemble principal de compresseur pour loger les rotors à vis, - un passage d'écoulement de sortie s'étant à partir de l'unité principale de compresseur, - un ventilateur de refroidissement prévu indépendamment du moteur et à même de souffler de l'air vers ledit moteur, - un détecteur de courant pour détecter le courant d'une bobine du moteur susdit, - des moyens de commande pour commander la vitesse de rotation du ventilateur, dudit ventilateur de refroidissement, de façon à ce que la température du bobinage dudit moteur soit maintenue dans une plage acceptable, - les moyens de commande recevant un signal de courant détecté, en provenance du détecteur de courant susdit et commandant la vitesse de rotation du ventilateur sur base du signal de courant détecté.
2. Compresseur à vis comprenant : - un moteur, - une paire de rotors à vis mâle et femelle entraînés par ledit moteur, et en prise l'un avec l'autre, - un ensemble principal de compresseur pour loger les rotors à vis, - un passage d'écoulement de sortie s'étant à partir de l'unité principale de compresseur, - un ventilateur de refroidissement prévu indépendamment du moteur et à même de souffler de l'air vers ledit moteur, - un détecteur de vitesse de rotation pour détecter la vitesse de rotation dudit moteur, - un détecteur de pression pour détecter la pression de sortie dans le passage d'écoulement de sortie, - des moyens de commande pour commander la vitesse de rotation du ventilateur, dudit ventilateur de refroidissement, de façon à ce que la température du bobinage dudit moteur soit maintenue dans une plage acceptable, - les moyens de commande recevant un signal de vitesse de rotation détectée en provenance du détecteur de vitesse de rotation, et un signal de pression détectée, en provenance du détecteur de pression susdit, et commandant la vitesse de rotation du ventilateur sur base du signal de vitesse de rotation détectée et du signal de pression détectée.
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Owner name: KOBELCO COMPRESSORS CORPORATION; JP Free format text: DETAILS ASSIGNMENT: CHANGE OF OWNER(S), ASSIGNMENT; FORMER OWNER NAME: KABUSHIKI KAISHA KOBE SEIKO SHO (KOBE STEEL, LTD.) Effective date: 20220208 |
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