專利名稱：氣體壓縮機(jī)中的靜電消散的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及本發(fā)明關(guān)于諸如用于氣體壓縮機(jī)系統(tǒng)中的壓縮機(jī)流體，尤其關(guān)于這種流體中的靜電消散。
2．先有技術(shù)的描述諸如真空壓縮機(jī)和冷卻劑壓縮機(jī)類的氣體壓縮機(jī)和其它類似的壓縮機(jī)，采用液態(tài)流體來冷卻、密封和潤(rùn)滑。雖然這些流體通常被稱作為“油”，但主要是按照熱交換特性、粘度和潤(rùn)滑性選出的特別選定的有機(jī)的液體。在氣體壓縮系統(tǒng)中作為油使用的液體包括聚α烯烴(PAO)、聚丙二醇、polyolester(POE)、二酯基油、PAO和二酯流體的化合物、石油基流體、硅基油和強(qiáng)氫化處理的鏈烷油。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)很多這種流體是在其它應(yīng)用，如液壓系統(tǒng)的液壓流體后用于壓縮機(jī)系統(tǒng)中的。
一些這類流體、特別是PAO流體起先用作電變壓器中的冷卻劑。PAO流體在變壓器冷卻劑中呈現(xiàn)的熱交換特征使這種流體普遍選用作氣體壓縮機(jī)中的油，直到今天仍在普遍采用。由于它們是在電變壓器的使用中發(fā)展而來的，這種流體是不導(dǎo)電的流體，也就是說，該流體起到防止任何電流傳輸?shù)碾娊^緣體的作用。用于氣體壓縮機(jī)中的PAO流體以下列各種商標(biāo)名稱售出由印地安那州的密西根市的Sullair公司出售的Sullube32；依利諾依州的Quincy市的Gardner Denver公司出售的AEON 9000；由依利諾依州Quincy市的Coltec工業(yè)的Quincy壓縮機(jī)部出售的Quin-Syn系列；由比利時(shí)的Wilrijk的Atlas Copco氣動(dòng)力公司出售的Roto噴射液。
這種壓縮機(jī)流體或油不僅用于密封和冷卻，而且還用于潤(rùn)滑，為此一些油變成懸浮在氣流中。通常在壓縮氣體排放以前，用氣-油分離器從氣流中除去懸浮的油霧。分離器使排放出的氣體在沒有油污染的情況下使用，同時(shí)回收可以重新使用的油。氣-油分離器通常安裝在具有分離腔的罩或油箱上，氣流在油容器的上方流過分離腔。分離器包括聚集介質(zhì)，排放的氣體通過聚集介質(zhì)使油從氣流中分出。聚集介質(zhì)呈圓筒形并且是垂直安裝的，亦即圓筒形聚集介質(zhì)的軸是垂直延伸的。含有的氣體從分離器外部進(jìn)入分離腔，并流入分離器的中部，然后沿軸向流出分離腔。當(dāng)氣流徑向流過分離器層時(shí)，油聚集并收集在分離器內(nèi)，通常采用清除系統(tǒng)的裝置來虹吸或排入容器中，以作重新使用。油的流動(dòng)方向也可以與含油氣體引入氣-油分離器中和通過使分離器徑向向外流動(dòng)的方向相反，在油聚集和收集在分離器外部時(shí)排放到容器中。
由于如PAO的流體是不導(dǎo)電的，靜電荷會(huì)在散油和氣流中所含的霧化的油中形成。由于流體在壓縮機(jī)腔中受到極高的切變，這就使靜電形成。由于流體是不導(dǎo)電的，即使與流體接觸的壓縮機(jī)的壁或其它金屬是接地的，這些靜電荷仍將留在流體中。形成的靜電荷、可能出現(xiàn)的高溫和將供給的燃燒氣體聯(lián)合將會(huì)產(chǎn)生一種使排放氣體成為高可燃性氣體的狀態(tài)，這種混合物的可燃性在氣-油分離器和油箱里及其周圍尤其明顯。
發(fā)明概述本發(fā)明通過在壓縮機(jī)流體中提供靜電消散來解決氣體壓縮機(jī)系統(tǒng)的氣流的油中的靜電形成問題。按照本發(fā)明，用靜電消散復(fù)合物來處理壓縮機(jī)流體，使壓縮機(jī)流體較少地形成靜電荷，因此使它在到達(dá)潛在的可燃和危險(xiǎn)條件之前減少壓縮機(jī)氣流中的潛在的靜電荷。
按照本發(fā)明，可用多種方法將靜電消散復(fù)合物加入壓縮機(jī)流體中。靜電消散復(fù)合物可以直接加到已在壓縮機(jī)中的壓縮機(jī)流體或油中，增加氣流中懸浮油霧的導(dǎo)電性，在它到達(dá)潛在的危險(xiǎn)量級(jí)之前消散掉氣流中的靜電荷。另外可用靜電消散復(fù)合物涂覆或浸泡氣-油分離器。然后這種復(fù)合物在流體與氣流分離并返回到容器時(shí)滲入壓縮機(jī)流體，由此用靜電消散復(fù)合物來處理壓縮機(jī)流體。另外，用復(fù)合物涂覆和浸泡氣-油分離器將使氣-油分離器更易導(dǎo)電，如果分離器適當(dāng)?shù)亟拥?，就為油箱提供了附加的安全性。另外作為一種替換方法，具有主要由PAO組成的不導(dǎo)電的壓縮機(jī)流體，可以在制造時(shí)用靜電消散復(fù)合物處理，當(dāng)用戶置換壓縮機(jī)流體時(shí)，新的流體將具有增大了的導(dǎo)電性。
由本發(fā)明的操作氣體壓縮機(jī)的方法提供上述和其它的優(yōu)點(diǎn)，該方法包括下列步驟提供一個(gè)排放氣流，采用電絕緣流體作為冷卻劑和潤(rùn)滑劑，這種流體的小滴懸浮在氣流中；通過將靜電消散復(fù)合物加到流體中來處理壓縮機(jī)流體，使流體增加其導(dǎo)電性，防止過量的靜電荷形成，復(fù)合物的加入使氣流中的小滴從絕緣的變成靜電消散的。
附圖概述

圖1是部分剖視的油箱組件的側(cè)視圖，該組件具有可用作本發(fā)明的部件的氣-油分離器。
圖2是氣體壓縮機(jī)系統(tǒng)的油過濾器的側(cè)視圖，該過濾器可用作本發(fā)明的部件。
圖3是圖2油過濾器的端部視圖。
圖4是在氣體壓縮機(jī)流體中各種濃度的抗靜電劑對(duì)導(dǎo)電性的影響。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述首先特別參照附圖1，它示出一種用于氣體壓縮機(jī)的油箱組件10。這里所述及圖示的油箱組件是典型使用的很多設(shè)計(jì)中的一種。油箱組件10包括具有一個(gè)油槽12的本體11，油槽成形在其底部，用以收集油分離過程中除去的壓縮機(jī)流體或油，本體11的上部形成一個(gè)分離腔13。分離腔13的頂部由箱蓋14封閉，箱蓋由若干螺釘或其它合適的緊固裝置和本體及蓋之間的油箱密封件或墊片安裝到本體11上。在本體11的一側(cè)上具有氣體入口15，用于使氣體進(jìn)入分離腔13。氣體從分離腔穿過箱蓋14上的通道(未示出)并穿過箱蓋上的出口16流出。
在分離腔13內(nèi)可以有一預(yù)分離的構(gòu)形，如通常為圓筒形套筒18，它使來自氣體入口氣流轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)成向下和圍繞套筒的氣流。這就提供了氣-油分離的第一步，其中大滴的油由于氣流方向的突然的變化而分離出來，這些油滴落入容器12。另一種已知的預(yù)分離構(gòu)形可用于套筒18上。在本體11中還裝有穿過套筒18的安全閥17，安全閥17是一個(gè)降壓閥，在套筒18內(nèi)的氣壓增加到預(yù)定壓力以上時(shí)它就打開。然后氣流向上并軸向向下流動(dòng)，穿過氣-油分離器19。分離器19通常包括兩個(gè)或多個(gè)同軸安置層，這些安置層包括上游的聚集多級(jí)層和下游的排放多級(jí)層，每層均包含用于氣-油分離的合適的聯(lián)合材料，這些材料如玻璃纖維、聚酯、聚丙烯或金屬，一些材料可用傳統(tǒng)方式折疊，或用模制、成形、包覆或其它方式成形。該氣-油分離器19還最好包括位于分離器外部的外包裹層以及沿外表面的支撐構(gòu)件。這些層的每端均設(shè)有可硬化的密封材料或封裝材料、如尿烷、環(huán)氧或塑性溶膠，這些材料按通常的氣-油分離設(shè)計(jì)形成通常具有金屬背蓋的環(huán)形端蓋。
一個(gè)清除管20從箱蓋14伸入分離器19內(nèi)的分離腔，從分離器19的排放的油可用該清除管20抽回。
儲(chǔ)存在容器12中并用于空氣壓縮機(jī)中的壓縮機(jī)流體或油是一種流體，它主要由聚α-烯烴(PAO)組成，它是一種不導(dǎo)電的物質(zhì)，亦即絕緣的物質(zhì)，它曾被研制成用于冷卻電變壓器。當(dāng)用于這里時(shí)，術(shù)語“導(dǎo)電”、“靜電消散”和“絕緣”通常具有與紐約州的Rome的靜電放電協(xié)會(huì)(ESD協(xié)會(huì))定義的同樣的意義。被認(rèn)為“導(dǎo)電”的材料或物質(zhì)的導(dǎo)電性為每平方單位表面積上少于105歐姆，被認(rèn)為“靜電消散”的材料或物質(zhì)具有的導(dǎo)電性為每平方單位表面積上105～1012歐姆。被認(rèn)為是“絕緣”材料或物質(zhì)的導(dǎo)電性為每平方單位表面積上大于1012歐姆。諸如PAO基的流體的壓縮機(jī)流體落入“絕緣”體范圍。因此懸浮在壓縮機(jī)氣流中的壓縮機(jī)流體或油的小滴或霧具有形成靜電荷的傾向。油的這種絕緣特性使靜電荷不易消散。當(dāng)壓縮機(jī)壓縮空氣時(shí)，隨著氣體溫度的增加而形成靜電荷，這種氣流成為高可燃性的氣流。
按照本發(fā)明，這種壓縮機(jī)流體或油用一種液體來處理，這種液體是一種靜電消散的復(fù)合物或抗靜電劑，它使壓縮機(jī)流體、包括懸浮在氣流中的流體從“絕緣”區(qū)變到“靜電消散”區(qū)，消散掉可能形成的靜電荷。這種復(fù)合物的例子是一種以商標(biāo)為Staticide銷售的產(chǎn)品，它可從依利諾依州的ElK Groxe的ACL有限公司得到。該產(chǎn)品是抗靜電的聚合物，也可采用其它合適的靜電消散復(fù)合物或抗靜電劑。
油的處理可采用多種方式來完成。
在制造期間或以后的時(shí)間內(nèi)，可用靜電消散復(fù)合物浸泡或涂覆一層或多層氣-油分離器19。如果足夠量的靜電消散復(fù)合物浸泡入分離器19，它將緩慢地滲入流體中。由于在大多數(shù)壓縮機(jī)系統(tǒng)中過一定時(shí)間將置換分離器19，每個(gè)新的分離器將供給新的靜電消散復(fù)合物，這將連續(xù)不斷地處理壓縮機(jī)流體。因此該分離器起到一個(gè)在整個(gè)時(shí)間上將靜電消散復(fù)合物配置到壓縮機(jī)流體中的配置器的作用，從而連續(xù)處理壓縮機(jī)流體并使該流體的靜電消散。在復(fù)合物已完全從分離器中滲出時(shí)，該分離器就要置換，從而新的復(fù)合物滲入壓縮機(jī)流體中。
涂覆或浸泡靜電消散復(fù)合物還使油／氣分離器本身更加能靜電消散。因此當(dāng)油碰到導(dǎo)電的分離器19時(shí)，可以消散掉任何可能在處理后的油滴上形成的殘留的靜電荷。為了獲得這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，分離器必須可導(dǎo)電地安裝在油箱組件上。換言之，分離器必須接地。人們已經(jīng)知道通過在橡膠墊上提供金屬鉤環(huán)來使氣-油分離器接地，然而，這種方法對(duì)墊片效果會(huì)有負(fù)面影響。最好涂覆橡膠密封件或尿烷封裝復(fù)合物，用它們將分離器層的端部與靜電消散材料固定在一起。在該方法中，整個(gè)分離器19可接地到已接地的油箱組件的本體上。靜電消散材料可涂覆到墊片或尿烷封裝層上，或在尿烷固化前與尿烷混合在一起，通過使尿烷的電阻降到105～109歐姆來使該尿烷靜電消散。
除了氣-油分離器外，油過濾器也可用作靜電消散材料的配置器。用在氣體壓縮機(jī)中的油過濾器是如圖2所示的油過濾器21。該油過濾器是繞過濾器自旋的，它具有一個(gè)結(jié)實(shí)的外罩22和兩個(gè)用作油入口和出口的同心腔24和25的一個(gè)分開端上的內(nèi)螺紋23。過濾器21由螺紋23裝到容器12上或其附近的供油裝置上。罩22內(nèi)是一層或多層過濾介質(zhì)，每層均包括合適的宜用于油過濾的材料，這些材料如玻璃纖維、聚酯、聚丙烯或金屬，它們中的一些可以一般方式折疊、另一些可以模制、成形、包裹等方式成形?？捎渺o電消散復(fù)合物涂覆或浸泡這些層中的一層或多層。如果足夠量的靜電消散復(fù)合物浸泡進(jìn)入油過濾器21，它將緩慢地滲入流體中。由于在大多數(shù)壓縮機(jī)系統(tǒng)中油過濾器象分離器19那樣是在一定時(shí)間間隔內(nèi)更換的，每個(gè)新的過濾器將帶來新的靜電消散復(fù)合物，這些復(fù)合物將連續(xù)不斷地處理油，因此該油過濾器還起到靜電消散復(fù)合物的配置器的作用。在復(fù)合物完全從油過濾器中滲出之前將要置換過濾器，這樣新的復(fù)合物將滲入所供的油中。
除了采用直接將靜電消散復(fù)合物加到流體或通過從氣-油分離器滲出靜電消散復(fù)合物來處理現(xiàn)有的流體之外，這種壓縮機(jī)流體還可用在起初制造時(shí)的添加劑進(jìn)行處理，從而抗靜電添加劑的量將不取決于在使用中加到流體中的材料量，最好在一新系統(tǒng)中處理壓縮機(jī)流體，或在現(xiàn)有系統(tǒng)中完全置換壓縮機(jī)流體時(shí)來處理壓縮機(jī)流體。
將靜電消散復(fù)合物或抗靜電劑加到壓縮機(jī)流體中產(chǎn)生的結(jié)果是大大增加了該流體的導(dǎo)電性。已經(jīng)采用通常使用的PAO基壓縮機(jī)流體和在該流體加入各種數(shù)量的靜電消散劑來進(jìn)行試驗(yàn)，然后采用標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法ASTM D4308來測(cè)量流體的導(dǎo)電性，該方法用以確定航空燃料和其它類似的低導(dǎo)電性的碳?xì)浠衔镆后w的導(dǎo)電性，這些液體的導(dǎo)電性在每米0．1～2000×皮可西門子(ps／m)。每米的皮可西門子(ps／m)是通用的導(dǎo)電單位，西門子是歐姆的倒數(shù)。
1ps／m=1×10-12Ω-1m-1不同濃度的三種不同的靜電消散添加劑、其中一種是staticide加入通常使用的市場(chǎng)上可買到的PAO基壓縮機(jī)流體中，按照ASTM D4308試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來測(cè)量該流體的導(dǎo)電性。在下表及圖4中示出了以百萬分之幾(ppm)示出的靜電消散劑濃度下的試驗(yàn)結(jié)果。
試驗(yàn)結(jié)果表明，典型的PAO基壓縮機(jī)流體本身是絕緣的，導(dǎo)電性測(cè)量值很低，加上如staticide那樣的靜電消散劑，大大增加了壓縮機(jī)流體的導(dǎo)電性。加上相當(dāng)少量的添加劑可以使壓縮機(jī)流體從上面定義的“絕緣”變成“靜電消散”。可將加有靜電消散添加劑的壓縮機(jī)流體的增大的導(dǎo)電性與航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃料所要求的導(dǎo)電性比較，航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃料為防止燃料箱中的靜電荷可燃性問題其導(dǎo)電性應(yīng)為50～450ps／m。在燃料導(dǎo)電性升到1ps／m時(shí)，流體就成為“靜電消散”的了。為了使流體具有足夠的靜電消散特性從而避免形成靜電荷帶來的危險(xiǎn)，應(yīng)通過加上添加劑使流體的導(dǎo)電性升高到50ps／m或更高一些?？梢钥闯鐾ㄟ^將少量的抗靜電劑加到壓縮機(jī)流體中就可得到這個(gè)導(dǎo)電水平。
對(duì)本專業(yè)技術(shù)人員來說，對(duì)這里描述和圖示的實(shí)施例的其它變化和修改均是顯而易見的，而它們均溶入本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。本發(fā)明已參照特殊的實(shí)施例進(jìn)行了描述，這些實(shí)施例僅作說明而不作為限制用。因此，本專利不僅限于這里描述的特殊實(shí)施例的范圍和效果，也不限于以任何其它方式的與本發(fā)明已取得的技術(shù)上的進(jìn)步不一致的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1．一種操作氣體壓縮機(jī)的方法，包括下列步驟提供一排放氣流，采用電絕緣的壓縮機(jī)流體來作冷卻劑和潤(rùn)滑劑，這些流體的小滴懸浮在氣流中，和通過將靜電消散復(fù)合物加到流體中來處理壓縮機(jī)流體，以增加流體的導(dǎo)電性并防止過量的靜電荷形成，加上復(fù)合物使氣流中的小滴從電絕緣的改變成靜電消散的。
2．如權(quán)利要求1的操作氣體壓縮機(jī)的方法，其中加上靜電消散復(fù)合物使壓縮機(jī)流體的導(dǎo)電性改變到至少為1ps／m。
3．如權(quán)利要求2的操作氣體壓縮機(jī)的方法，其中加上靜電消散復(fù)合物使壓縮機(jī)流體的導(dǎo)電性改變到至少50ps／m。
4．如權(quán)利要求1的操作氣體壓縮機(jī)的方法，其中在用靜電消散復(fù)合物處理流體之前，壓縮機(jī)流體的導(dǎo)電性小于1ps／m。
5．如權(quán)利要求1的操作氣體壓縮機(jī)的方法，其中所提供的壓縮機(jī)流體是聚α烯烴基的流體。
6．如權(quán)利要求1的操作氣體壓縮機(jī)的方法，其中處理步驟包括將Staticide加到流體中。
7．如權(quán)利要求1的操作氣體壓縮機(jī)的方法，其中流體由將氣-油分離器用靜電消散復(fù)合物浸泡來處理，當(dāng)流體由分離器從氣流中分離出時(shí)復(fù)合物滲入流體。
8．如權(quán)利要求1的操作氣體壓縮機(jī)的方法，其中流體由將油過濾器用靜電消散復(fù)合物浸泡來處理，當(dāng)過濾流體時(shí)使復(fù)合物滲入流體。
9．一種操作氣體壓縮機(jī)的方法，包括下列步驟提供一排放氣流，采用電絕緣的壓縮機(jī)流體作冷卻劑和潤(rùn)滑劑，這種流體的小滴懸浮在氣流中；采用氣-油分離器從氣流中除去懸浮的小滴以作重新使用；和通過將靜電消散復(fù)合物加入上述流體中來處理壓縮機(jī)流體，以增加該流體的導(dǎo)電性并防止過量的靜電荷形成，添加復(fù)合物使氣流中的小滴由絕緣的變成靜電消散的。
10．如權(quán)利要求9的操作氣體壓縮機(jī)的方法，其中流體通過將氣-油分離器用靜電消散復(fù)合物浸泡來處理，在由分離器將流體從氣流中分出時(shí)使復(fù)合物滲入流體。
全文摘要
氣體壓縮機(jī)系統(tǒng)的電絕緣的壓縮機(jī)流體或油用靜電消散復(fù)合物處理,以增加其導(dǎo)電性。靜電消散復(fù)合物可以直接加到壓縮機(jī)流體中、或通過用靜電消散復(fù)合物浸泡或處理的氣－油分離器(13)來加入。該壓縮機(jī)流體的處理中通過消散靜電的形成而減小了壓縮機(jī)流體的可燃性。
文檔編號(hào)F04B39/02GK1293583SQ99804047
公開日2001年5月2日 申請(qǐng)日期1999年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月16日
發(fā)明者斯塔凡·B·林納斯坦, 維佳蒂·喬蒂 申請(qǐng)人:艾美茲公司