DD216070A1

DD216070A1 - Einrichtung zur anfahrentlastung von schraubenverdichtern

Info

Publication number: DD216070A1
Application number: DD25208083A
Authority: DD
Inventors: Horst Andersch; Heinz Friedrich; Alexander Pietsch; Egon Preusker
Original assignee: Halle Maschf Veb
Priority date: 1983-06-16
Filing date: 1983-06-16
Publication date: 1984-11-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Anfahrentlastung von Schraubenverdichtern bestehend aus zwei ineinandergreifender Rotoren. Mindestens ein Rotor hat einen zentrischen Hohlraum, zu dem Verbindungsbohrungen zum jeweiligen Zahngrund fuehren. Ein Steuerglied schliesst oder oeffnet die Verbindungsbohrungen im Hohlraum. Nach der Aufgabe der Erfindung soll das Steuerglied ueber lange Zeitraeume dicht und verschleissarm bewegt werden ohne gesonderte Druckquelle. Nach der Erfindung ist das Steuerglied mit der Rotorwelle umlaufend. Es oeffnet oder verschliesst ueber einen Ring- oder Hohlraum alle Verbindungsbohrungen. Dies kann durch axiale Verschiebung mittels Felder und Magnetspule erfolgen. Es kann auch ein rohrfoermiges Steuerglied verwendet werden, welches zum Oeffnen oder Schliessen relativ verdreht wird. Dies kann ueber einen Fliehkraftversteller erfolgen, der im Ruhezustand durch Federn das Steuerglied in Offenstellung haelt. Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Schraubenverdichter mit Antrieb durch Elektromotor, der in Stern-Dreieck-Schaltung anlaeuft.

Description

Titel der Erfindung .

Einrichtung zur Anfahrentlastung von Sehrau.benverdich.tern

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Anfahrentlastung von Schraubenverdichtern mit innerer Verdichtung,in den Schraubengängen zweier paarweise ineinandergreifender Rotoren, von denen mindestens einer mit einem zentrischen axialen Hohlraum versehen ist, von den^ Yerbindungsbohrungen zum Grund der Zahnlücken führen, die von einem im Hohlraum angeordneten verstellbaren Steuerglied überdeckt oder freigegeben werden können.

Charakteristik der bekannten.technischen Lösungen Durch die DE-OS 23 39 872 Kl. P 04 C 1/08 ist eine Zahnradpumpe bekannt, bei der ein Zahnrad mit einem inneren Hohlraum versehen ist, in der ein verdrehbares nicht umlaufendes Steuerglied angeordnet-ist. Vom Grund der_r Zahnlückenräuine führen Bohrungen in den Hohlraum. Durch die Stellung des Steuergliedes wird bestimmt, welche Menge an geförderter ·. Flüssigkeit ausgeschoben oder zur Saugseite zurückgeführt _xwird. Zur Erreichung der gewünschten Regeistellung wird das Steuerglied um einen gewissen Winkel von. Hand gedreht. Zwischen dem feststehenden Steuerglied und dem umlaufenden Zahnrad maß eine gute Abdichtung herrschen, um Leistungsveriuste, die zu einem hohen Energieaufwand führen, zu vermeiden. · .

Bei langen Betriebswerten. kommt es jedoch zu einem unvermeidlichen Verschleiß zwischen dem Hohlraum im Zahnrad und dem Steuerglied, so daß die Verluste mit zune'hmender Laufzeit ein unerwünscht großes Maß annehmen. Nachteilig ist weiterhin die Handbetätigung' des Steuergliedes, die der heute allgemein angestrebten Automatisierung entgegensteht.' Weiterhin sind durch dieses Steuerglied jeweils.nur zwei Bohrungen zwischen der Saug- und Druckseite zur Leistungsregelung verbunden, durch die nur eine gewisse Menge an geförderter Flüssigkeit zurückströmen .kann, so daß beim Anfahren noch ein relativ großes Drehmoment aufgebracht werden muß, Bei dem in der, DE-OS 20 27 066 Kl. 27 c 3/01 beschriebenen Schraubenverdichter ist zur Regelung der Fördermenge ein Schraubenrad ebenfalls mit einem Hohl- raum verseilen, zu dem Bohrungen vom Nutengrund führen. Sin abgesetztes, axial verschiebbares und nichtumlaufendes' Steuerglied regelt durch Freigabe oder Verschluß der , Bohrungen die geförderte ,Gasmenge„. Sine Feder bewegt das Steuerglied in Offenstellung. Durch Gasdruck oder Öldruck wird es entsprechend dem Leistungsbedarf In die Schließstellung verschoben. Ss kommt auch hier mit fortschreitender Laufzeit zu.Verschleißerscheinungen zwischen, dem Steuerglied und der Bohrung, die zu Undichtigkeiten führt. Das Steuerglied und der innere Hohlraum des Schraubenrades ist kompliziert ausgeführt. Es'ist eine .gesonderte Druckquelle für das Verschieben des Steuergliedes notwendig. Bedingt durch das nichtumlaufende Steuerglied kann nur ein Teil der zum Nutgrund führenden Bohrungen untereinander ^ verbunden.werden, was für eine Leistungsregelung ausre'i- chend ist-, aber eine vollkommene Entlastung während des Anfahrvorganges nicht gestattet. Eine, solche Entlastung ist wünschens7iert, um den Schraubenverdichter mit einem .-Elektromotor versehen zu können, dessen Nennleistung die Leistungsaufnahme des Schraubenverdichters bei Vollast nur wenis überschreitet.

Der Anlaufstrom eines Elektromotors ist bekanntlich sehr hoch,.so daß er und auch das ihn speisende elektrische Netz stark belastet werden. Ss.wird deshalb- sehr oft die Stern-Dreieck-Schaltung für den Anlauf verwendet. Das Drehmoment während des Anlaufs ist jedoch relativ gering, so daß-eine möglichst weitgehende Entlastung erfolgen muß, d.h., der Verdichter soll bis zum Erreichen der Nenndrehzahl nur eine geringe Leistung aufnehmen, indem für eine Verbindung der Saug, und Druckräume gesorgt wird, was ein Rückströmen ohne nennenswerte Verdichtungsarbeit ermöglicht. .

Eine weitere bekannte Einrichtung zur Leistungsregelung (z.B. DE-OS 2 331 830 Kl. 2? c 3/01) besteht darin, einen Teil des Zylindermantels zwischen zwei Rotoren als axial bewegliches Schiebventil auszubilden. Hierdurch ist es möglich,, die für- den Verdichtungsvorgang wirksame Schraubenlänge zu verkürzen, so daß ein geringerer Druck, als der dem inneren Volumenverhältnis entsprechende Druck-bei Vollaststellung, am Ende der Verdichtung erzeugt wird, . Weiterhin ist der insgesamt durchgesetzte Volumenstrom . ⁱ verringert. Dadurch reduziert sich die Antriebsleistung, so daß diese Einrichtung auch für- einen teilweise entlasteten Anfahrvorgang verwendet, werden kann. Diese Schiebersteuerung, hat den Nachteil, daß eine sehr präzise, Pertigung des 'Schiebers erforderlich ist, damit eine gute Abdichtung, zwischen "der Saug- und Druckseite im Vollast- . betrieb gewährleistet ist. Nachteilig ist weiterhin, daß die beim Anfahrvorgang zu leistende Verdichtungsarbeit noch zu hoch ,ist. Weiterhin ist für die .Verstellung des Schiebers vor der Inbetriebnahme des Schraubenverdichters eine Verstellkraft durch eine separat angetriebene ölpumpe zu -erzeugen, was den Aufwand für das Schraubenverdichter- aggregat in unerwünschter Weise'vergrößert.

Ziel der Erfindung .' .

Ziel der Erfindung ist es,, durch,eine entsprechende Einrichtung eine weitestgehende Anfahrentlastung zu ermöglichen, die eine Überdimensionierung des Elektromotors vermeidet, mit -geringsten Undichtigkeiten bei. Vollast arbeitet und eine sehr hohe Lebensdauer aufweist.-'

Darlegung des. Wesens ^:der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung zum entlasteten Anfahren von Schraubenverdichtern, be-' stehend aus einem im Hohlraum mindestens einer Schrauben-, i'welle angeordneten beweglichen Steuerglied, das Verbindüngsbohrungen zwischen.dem Zahngrund und dem Hohlraum öffnet -Oder verschließt, das über lange Zeiträume dicht, ,im Hohlraum bewegt werden kann, wobei die Bewegung zum öffhenvund Verschließen .der Verbindungsbohrung automatisch ohne gesonderte Druckquelle erfolgen soll. Nach der Erfindung ist das Steuerglied als ein ...mit einer Rotorwelle , umlaufendes Steuerglied ausgebildet, das über einen Ringoder Hohlraum alle Verbindungsbohrungen untereinander verbindet Oder,verschließen kann.

Durch das mit der Schraubenwelle umlaufende Steuerglied wird gewährleistet, daß es praktisch.zu keiner Bewegung zwischen diesen beiden.Teilen kommt und somit kein Ver-'schleiß auftreten kann. Es ist' lediglich eine Axialbewegung des Steuergliedes notwendig, die vor dem Anfahrvorgang und ''nach dessen Beendigung erfolgt, Das Steuerglied * ,kann als eine umlaufende Welle mit einem Ringraum ausgebildet sein, der zwischen allen Bohrungen eine Verbindung schafft; '\ ν " . ; ^: -. . ν

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Dazu kann das Steuerglied in bekannter Weise durch eine Druckfeder ständig in Offenstellung gehalten werden, so daß während des Anfahrvorganges keine gesonderte Druck-* quelle erforderlich: ist. Nach dem Anfahrvorgang ist ,je- doch ein axiales Versehieben des Steuergliedes erforderlich^ um die Verbindung zwischen den Bohrungen zu unterbrechen.

um das Steuerglied in der Schließstellung übe.r lange Zeiträume .verschleißfrei" halten zu können, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung für die axiale'Schließbewegung des Steuergliedes eine Magnetspule vorgesehen. Die Magnetspule steht fest und das Steuerglied kann in ihr .reibungsfrei umlaufen.,: so daß damit jeglicher Verschleiß ausgeschlossen ist. ι . .

Es ist auch möglich, das Steuerglied als rohrförmigen Körper auszubilden, der'mit radialen Bohrungen unter gleichem Winkel wie die vom jeweiligen Zahngrund zum Hohlraum führenden Bohrungen versehen sind. Durch eine Re'lativdrehung des Steuergiiedes in bezug auf die Schraubenwelle kann damit eine Verbindung von' diesen Bohrungen zum Hohlraum, geschaffen oder unterbrochen, werden..Zur Erzeugung dieser relativen Drehbewegung in bezug auf die Schraubenwelle ist nach einem anderen Merkmal der Erfindung das Steuerglied mit einem mit der Schraubenwelle umlaufenden Fliehkraftversteller verbunden und unter dessen Einwirkung verdrehbar. Bei Stillstand des Kompressors ist durch den Fliehkraftversteller und entsprechende Federn das .Steuer-'glied in Offenstellung, so daß ein entlasteter Anlauf des Schraubenverdichters erfolgen kann. Mit zunehmender Drehzahl wird unter der. Einwirkung der Fliehkraft über entsprechende Fliehgewichte das Steuerglied relativ zur umlaufenden Schraubenwelle verdreht und die Verbindung zwischen den Bohrungen und dem Hohlraum verschlossen,,

Damit ist auf einfache Weise ohne gesonderte Druck-.quelle automatisch eine Anfahrentlastung und dessen Aufhebung nach Erreichen der Nenndrehzahl'gewährleistet,

Ausführungsbeispie/1 - -

Nachstehend soll die Erfindung an,zwei Ausführungs-'beispielen näher erläutert werden.

. 1 zeigt die"Längsansicht eines.Schraubenverdichters, teilweise im Schnitt, mit axial verschiebbarem Steuerglied.

Fig. 2 zeigt die gleiche Ansicht eines Schraubenverdichters wie Fig.. 1, jedoch mit relativ verdrehbarem Steuerglied..

Fig. 3 zeigt eine Ansicht des FliehkraftversteHers in Richtung A gemäß Fig. 2.

>' .' -·· · ,. ." " . .- ' ;. . - · Nach Fig. ³I besteht der Verdichter aus einem Gehäuse 1, einer.Niederdruckwand 8 und einer Hochdruckwand 9_} die einen Arbeitsraum ^vi0^umschließen. In dem Arbeitsraum 10 sind ein. Hauptrotor 3 und ein Nebenrotor 2 in koaxialer Lage 'ihrer-Drehachsen zu.den Bohrungsachsen angeordnet. Die durch die Zahnnuten und Kämme der Rotoren 2\ 3 gebildeten Lückenräume fördern und verdichten, ein gasförmiges Medium von der Saugseite 1i. zur Druckseite 12. Im Inneren .des Nebenrotors 2 befindet sich ein zylindrischer Hohlraum 13» in welchem ein Steuerglied 4 angeordnet ist. Zwischen dem zylindrischen Hohlraum 13 und dem Grund der geweiligen Zähne befinden sich Yerbindungsbohrungen 5o 'Das. Steuerglied 4 ist-mit einem Ringraum 14 versehen. Durch eine Feder 7 wird das Steuerglied axial in eine solche Stellung bewegt, daß die Verbindungsbohrungen 5 über den Ringraum 14 untereinander Verbindung haben.

Über diese Verbindung wird ein Verdichten des bordermediums und ein Transport desselben.von.der Niederdruck- zur Hochdruckseite verhindert, so daß eine weitestgehende-Entlastung des Schraubenverdichters erfοigt · und somit nur ein geringes Drehmoment beim Anfahren aufzubringen ist. Soll nach Erreichen der Nenndrehzahl, die Förderung des Gases.erfοIgen, muß das Steuerglied 4 axial verschoben werden. Dieses Steuerglied 4 läuft mit dem'Nebenrotor 2 um.und ragt am Ende mit einem Wellenstumpf 17 in den Raum der Magnetspule 6. Wird die Magnetspule 6 erregt, wird das Steuerglied 4 in diese, hineingezogen und damit die Bohrungen 5 verschlossen. Durch die Anwendung einer Magnetspule für die, axiale Verschiebung des Steuergliedes 4 kommt es zu keiner Berührung des umlaufenden Steuergliedes 4 mit seinem Betätigungsorgan, so daß sich auch kein Verschleiß ergibt.und eine hohe Lebensdauer gewährleistet ist. Das gleiche gilt in bezug auf die erforderliche Abdichtung zwischen dem Steuerglied und dem-zylindrischen Hohlraum 13? da durch den erfindungsgemäßen umlaufenden Steuerschieber 4 kein Verschleiß eintritt.

Zur-Anfahrentlastung des Schraubenverdichters nach·Fig. 2 und 3 ist das Steuerglied 4 in an sich bekannter Weise als hohlzylindrischer rohrförmiger Körper ausgebildet, der mit axialen Bohrungen 18 derart versehen ist, daß bei entsprechender relativer Verdrehung zwischen dem Steuerglied und dem Nebenrotor 2 alle Verbindungsbohrungen 5 ait dem zylindrischen Hohlraum 13 verbunden sind. Damit ist in gleicher Weise ein weitestgehender Druckausgleich während dea Anfahrvorganges gegeben. Das relativ zum Nebenrotor 2 verdrehbare Steuerglied 4 ist über'entsprechende Zapfen mit zwei Fliehgewichten 16 verbunden, die von nicht näher dargestellten Federn zusammengezogen sind.

In dieser Stellung ist ein entlasteter Anlauf des Verdichters möglich. Mit steigender Drehzahl werden die Fliehgewichte 16 nach außen getragen und damit über die Zapfen 15 das Steuerglied 4 relativ zum Neben- ,rotor 2 verdreht, und damit die Verbindung zwischen den Verbindungsbohrungen,5 und dem zylindrischen Hohlraum 13 unterbrochen, so daß die·Gasförderung erfolgen kann. Durch das mit dem,Nebenrotor 2 umlaufende Steuerglied 4 tritt-zwischen beiden Teilen praktisch kein Verschleiß ·. auf, so daß, eine hohe Lebensdauer und gute Dichtwirkung gewährleistet sind·

Claims

Patentanspruch , ' · ·

1. Einrichtung zur Anfahrentlastung von Schraubenverdichtern mit innerer Verdichtung in den Schräubengängen zweier paarweise ineinandergreifender Rotoren, von denen mindestens einer mit einem zentrischen axialen Hohlraum versehen ist, von-dem 7erbindungsbohrungen zum Grund,der Zahnlücken führen, die von einem im Hohlraum angeordneten verstellbaren Steuerglied überdeckt oder freigegeben werden können, gekennzeichnet dadurch, daß das Steuerglied (4) als ein mit einer Rotorwelle (2j 3) umlaufendes Steuerglied (4) ausgebildet ist, das' über einen Ringoder Hohlraum (14} 13) alle Verbindungsbohrungen (5) untereinander verbindet oder verschließt.

2« Einrichtung nach Pkt. 1, bei der das Steuerglied (4) durch eine Feder (7) axial verschoben in Offenstellung gehalten wird, gekennzeichnet dadurch, daß für die axiale Schließbewegung des Steuergliedes (4) eine Elektromagnetspule (6) vorgesehen ist« ,

3. Einrichtung nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Steuerglied (4) relativ zum ϊί ebenrot or (2) verdrehbar und mit einem umlaufenden Fliehkraftversteller (16) verbunden und unter dessen Einwirkung verdrehbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen