DE102020000350A1 - Volumenverhältnis bei einem R718*-Verdichter - Google Patents

Volumenverhältnis bei einem R718*-Verdichter Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich bei Rotationsverdrängermaschinen auf die Verdichtung von Wasserdampf als R718 mit und ohne Zugabe von Zusatzstoffen als wässrige Lösung insbesondere für die Kälte-, Klima- und Wärmepumpen-Technik. Um im Betrieb die effizienzschädliche Über- oder Unterverdichtung weitestgehend zu vermeiden, wird zur möglichst einfachen Anpassung des effektiv wirksamen inneren Volumenverhältnisses, als sogenannter iV-Wert, bei dem Verdränger erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Verdichtergehäuse (1) ausgehend von der Auslass-Seite (1.2) bei einer Rotorprofillänge LRüber eine Länge LiVplane, also ebene iV-Scheiben (3j) mit Index j für 1 ≤ j ≤ n mit n als Anzahl dieser iV-Scheiben (3j) mit n ≥ 1 bei einer Breite bjje iV-Scheibe (3j) mit Planflächen PFvorzugsweise senkrecht zur neutralen Achse AN aufweist, wobei die iV-Scheiben (3j) für die jeweiligen Betriebsbedingungen individuell über Bewegungs-Steuervorrichtungen (5j) je iV-Scheibe (3j) jeweils um eine Wegstrecke simit 0 < si≤ sjgezielt verschoben werden.

Description

  • Der Kältemarkt ist aktuell im Wandel und so ist beispielsweise die sogen. „F-Gase-Verordnung“ gemäß Verordnung (EG) Nr. 842/2006 und Nr. 517/2014 über fluorierte Treibhausgase als Herausforderung in aller Munde, um die vorherrschenden flourierten Kältemittel (FKW, HFO) wegen ihrer Klima- und Umwelt-Schädlichkeit zurückzudrängen. Daher besteht in der Kältetechnik der starke Wunsch nach natürlichen Kältemitteln, wobei insbesondere Wasser durch seine guten thermodynamischen Eigenschaften besticht.
  • Bisher scheitert die durchgreifende Realisierung von Wasser als Kältemittel R718 jedoch daran, dass beispielsweise gegenüber Ammoniak in gleicher Funktion ein um rund 300-fach größerer Fördervolumenstrom bei gleicher Leistung erforderlich ist. Indem zugleich das Druckverhältnis möglichst oberhalb von Faktor 10 recht hoch ist, steigen die Anforderungen an einen Verdichter enorm, der zugleich noch ölfrei sein muss und möglichst effizient im Unterdruck zu arbeiten hat, nämlich zwischen 6 mbar und 200 mbar und gegebenenfalls noch höher.
  • Der disruptive Charakter von Wasser als Kältemittel R718 ist unbestritten und wird die weltweit intensiv geführte Diskussionen zu den bekannten Umwelt- und Klima-Problemen bei heutigen Kältemitteln schlagartig beenden.
  • Bisher wird versucht, dieser Herausforderung über Turbo-Verdichter zu begegnen, wobei diese Maschinen trotz 2-stufiger Ausführung mit Zwischenkühlung nur geringere Druckverhältnisse von etwa 6 schaffen, so dass in dem Kältekreislauf die notwendige Wärmeabgabe am Kondensator (Verflüssiger) nur unbefriedigend umgesetzt wird. Hinzu kommt noch der schwerwiegende Nachteil bei einer Strömungsmaschine hinsichtlich der weichen Arbeitskennlinie (also Druckwerte über Volumenstrom), um für unterschiedliche Betriebspunkte stabile Betriebspunkte gewährleisten zu können.
  • Fraglos ist eine Verdrängermaschine für die Wasserdampf-Verdichtung die bessere Lösung, um diese Herausforderungen der Wasserdampf-Verdichtung in R718-Kältekreisläufen zu bewältigen. Dabei sind für diese R718-Aufgabe allerdings einige Schwächen heutiger Verdrängermaschinen zu beseitigen und die Effizienz des Verdichters zu verbessern. Indem es sich bei diesen Verdichtern vorzugsweise um 2-Wellen-Rotations-Verdrängermaschinen beispielsweise gemäß DE 10 2018 001 519.0 handelt, ist wesentliches Merkmal bei diesen Maschinen, dass sie ein sogen. „inneres Volumenverhältnis“ haben, nachfolgend kurz als „iV“ bezeichnet. Dieser iV-Wert ergibt sich als Verhältnis zwischen Arbeitskammer-Volumen auf der Einlass-Seite zum Arbeitskammer-Volumen auf der Auslass-Seite als dimensionslose Zahl und wird beim Spindelrotorpaar vorrangig über Kreuzungswinkel, Durchmesser- und Steigungsverlauf gebildet. Dieser iV-Wert ist für ein gefertigtes Spindelrotorpaar grundsätzlich eine feste unveränderliche Größe, die für die R718-Aufgabe üblicherweise im Bereich zwischen 3 und 20 liegt, um einen weiten Arbeitsbereich erfüllen zu können. Nun gibt es jedoch in der Anwendung unterschiedliche und veränderliche Einsatzbedingungen, beispielsweise zwischen heißen und kalten Umgebungstemperaturen, was sich häufig verändert. Daher wäre es vorteilhaft, wenn der iV-Wert des R718-Verdichters anpassbar wäre, um die effizienz-schädliche Über- bzw. Unter-Verdichtung bestmöglich zu vermeiden und in jedem Arbeitspunkt den jeweils optimalen wirksamen iV-Wert einstellen zu können. Bisherige Ansätze beispielsweise über Steuerkugeln sind relativ ungünstig, weil sowohl die notwendigen Strömungsquerschnitte als auch die Druckdifferenzen recht gering sind, so dass der effektiv wirksame iV-Wert die schädliche Über- bzw. Unterverdichtung nur unzureichend verhindern kann. Demgemäß lässt sich gegenüber dem Stand der Technik die Aufgabe für die vorliegende Erfindung wie folgt beschreiben.
  • Anmerkungen:
    1. a) Wenn hier vom R718*-Verdichter die Rede ist, ist damit auch die Zumischung von beispielsweise Ethanol eingeschlossen, wenn der Verdichter auch unter 0°C betrieben wird und Eisbildung zu vermeiden ist. Um diese Zumischung einzuschließen, wird in diesem Text fortan die Bezeichnung R718*-Verdichter verwendet, wobei mit dem Stern * die Zugabe vorzugsweise mit einem Alkohol (wie z.B. Ethanol) als wässrige Lösung einbezogen ist.
    2. b) Wenn beim Spindelrotorpaar (2) von „mehrstufig“ die Rede ist, bedeutet dies, dass es zwischen dem Einlass (1.1) und dem Auslass (1.2) mehrere abgeschlossene Spindelrotorpaar-Arbeitskammern gibt, indem der bekannte Profil-Umschlingungswinkel deutlich über 360° hinausgeht. Diese Mehrstufigkeit des Spindelrotorpaars (2) ist Grundvoraussetzung zur Umsetzung dieser Erfindung.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung:
  • Gegenüber dem Stand der Technik ist ein R718*-Verdrängerverdichter derart auszuführen, dass der effektiv wirksame iV-Wert möglichst einfach, sicher und kostengünstig über einen weiten Arbeitsbereich möglichst effizient und zügig an unterschiedliche Betriebsbedingungen zuverlässig anpassbar ausgeführt wird, um im Betrieb die effizienzschädliche Über- oder Unterverdichtung weitestgehend zu vermeiden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe zur iV-Anpassung bei einem R718*-Verdrängerverdichter mit dem Spindelrotorpaar (2) dadurch gelöst, dass das Verdichtergehäuse (1) ausgehend von der Auslass-Seite (1.2) bei einer Rotorprofillänge LR über eine Länge LiV plane (also ebene) iV-Scheiben (3j) mit Index j für 1 ≤ j ≤ n mit n als Anzahl dieser iV-Scheiben (3j) mit n ≥ 1 bei einer Breite bj je iV-Scheibe (3j) mit Planflächen PF vorzugsweise senkrecht zur neutralen Achse AN aufweist, wobei die iV-Scheiben (3j) für die jeweiligen Betriebsbedingungen individuell über Bewegungs-Steuervorrichtungen (5) jeweils um eine Wegstrecke si mit 0 < si ≤ sj gezielt verschoben werden und somit Gas-Austritt Go1 und Go2 sowie GoS in den Kondensationsraum (1.2) derart ermöglicht wird, dass Über- oder Unterverdichtung weitestgehend vermieden wird. Die Anzahl n und die Breiten bj je iV-Scheibe (3j) richten sich nach dem Steigungsverlauf sowie dem gewünschten Einsatzbereich des R718*-Verdrängerverdichters und werden also applikationsspezifisch ausgeführt. Die Wegstrecken s können durchaus unterschiedlich je iV-Scheibe (3j) ausgeführt werden und werden dann als sj bezeichnet. Besonders sinnvoll und vorteilhaft ist dabei, dass praktisch jede Zwischenstellung si mit 0 < si ≤ sj auf der Weglänge s über die Bewegungs-Steuervorrichtungen (5) eingestellt werden kann, so dass der Gas-Austritt Go1 und Go2 gezielt für die aktuellen Betriebsbedingungen eingestellt werden kann, während weiterhin ein Gasaustritt als Gos über das Gasfördergewinde des Spindelrotorpaars (2) erfolgt. Die genaue Positionierung jeder iV-Scheibe (3j) erfolgt über Positionsstifte (4), so dass im geschlossenen Zustand gemäß 1 (wenn alle iV-Scheiben aufeinander anliegen) die Spielwerte zwischen Spindelrotorpaar (2) und Verdichtergehäuse (1) stets eingehalten werden und jeder Kontakt zwischen Spindelrotorpaar (2) und Verdichtergehäuse (1) sicher vermieden wird. Bei der Rotorprofillänge LR wird die Länge LiV nun derart gewählt, dass einlassseitig mindestens die erste Arbeitskammer geschlossen ist. Im sogen. „geschlossenen“ Zustand, wenn also alle iV-Scheiben vollständig angelegt sind, wird der maximale iV-Wert erreicht. Bei der Fertigung der das Spindelrotorpaar (2) umschließenden Innenkontur beim Verdichtergehäuse (1) werden entsprechend dem geschlossenen Zustand vorzugsweise alle iV-Scheiben (3) plan und fest aufeinander gedrückt und über die Positionsstifte (4) eindeutig fixiert, so dass die gesamte Innenkontur für das Verdichtergehäuse (1) und gleichzeitig für alle iV-Scheiben (3) simultan gefertigt wird, so dass auf der gesamten Länge LR die gewünschten Spielwerte zum Spindelrotorpaar (2) durchgängig erreicht werden. Zur sicheren Vermeidung des Verkantens der jeweiligen iV-Scheiben bei Bewegung dieser iV-Scheiben sind Führungsabstützflächen FF vorgesehen und die Kraftausübung zur Bewegung der iV-Scheiben über die Bewegungssteuervorrichtungen (5) erfolgt vorzugsweise durch Bezug auf die zur neutralen Achse AN zentralen Abstützung ØDF gleichmäßig auf dem gesamten Umfang zur Vermeidung von Verkanten bzw. Klemmen der iV-Scheiben-Bewegung. Dabei werden die Bewegungssteuervorrichtungen (5) je iV-Scheibe vorzugsweise per R718*-Wasserhydraulik betrieben.
  • Ebenso wie der Gas-Austritt GoS und Go2 erfolgt auch der Gas-Austritt Go1 direkt in den Kondensationsraum (1.2). Die Abdichtung zwischen aneinander anliegenden iV-Scheiben erfolgt über die ebenen Planflächen PF mit entsprechend blanken bzw. glatten Kontakt-/Berühr-Oberflächen (vorzugsweise plangeschliffen) und kann gegebenenfalls beispielsweise über eingelegte O-Ringe in entsprechenden Nuten mit Haltefunktion verbessert werden. Abhängig vom jeweiligen Einsatzbereich der Betriebsbedingungen sowie dem gewählten Steigungsverlauf am Spindelrotorpaar (2) werden die Anzahl n der iV-Scheiben (3j) sowie deren Breite bj derart festgelegt, dass applikationsspezifisch die effizienzschädliche Über- bzw. Unterverdichtung bestmöglich vermieden wird. Hierbei kann es keine genauere Anweisung geben, weil diese Ausführung jeder Verdichter-Hersteller für seine Kundenanforderungen individuell ausführt.
  • Erläuterung der vorliegenden Erfindung mit Beschreibung der besonderen Vorteile:
  • Die größte Herausforderung bei der möglichst Energie-effizient wirksamen iV-Wert-Anpassung besteht darin, dass für verschiedene Arbeitspunkte hinreichende Strömungsquerschnitte ohne nennenswerte Druckverluste zu bilden sind, weil die absoluten Druckdifferenzen sehr gering sind, wenn beispielsweise als weitester Arbeitsbereich (für den der Verdichter-iV-Wert vorzugsweise ausgeführt wird)
    • • von 10 mbar, entspricht bei reinem R718 einer Verdampfungs-Temperatur von etwa 7°C
    • • auf 200 mbar, entspricht bei reinem R718 einer Verflüssigungs-Temperatur von etwa 60°C verdichtet werden soll (auch als Temperaturhub zu bezeichnen), zugleich aber unter anderen Einsatzbedingungen mit derselben Maschine beispielsweise auch
    • • von 25 mbar
    • • auf 90 mbar
    zu verdichten ist. Dann muss der Auslass am Verdichter deutlich eher (also bei geringerem iV-Wert) erfolgen. Damit das Fördermedium R718* dann auch frühzeitiger austritt, dürfen die Druckdifferenzen als Strömungswiderstände bei den zur Verfügung stehenden Querschnitten nicht so groß werden, damit das Fördermedium mit möglichst geringen Widerständen frühzeitiger ausströmen kann. Konkret darf es sich hierbei nur um Druckdifferenzen von wenigen mbar handeln, also ganz deutlich unter 10 mbar, wobei die einfache Aussage gilt:
    • Je geringer die Druckverluste bei dem vorzeitigeren Auslass für geringere Temperaturhübe sind,
    • desto effizienter ist die iV-Anpassung ausgeführt.
  • Genau bei dieser Forderung ist die vorliegende Erfindung besonders günstig, denn durch das erfindungsgemäße Verschieben der planen iV-Scheiben entstehen ausgesprochen große Querschnitte mit minimalen Druckverlusten durch individuelle Positionierungen bei 3-fachen Fördermedium-Austrittströmungen, nämlich:
    • 1) Go1 = Austritt zwischen den iV-Scheiben
    • 2) Go2 = Austritt über die Spindelrotorköpfe
    • 3) GoS = Austritt über das Gasfördergewinde des Spindelrotorpaars
  • Außerdem besonders vorteilhaft bei der vorliegenden Erfindung ist die einfache Herstellung bei zugleich bestmöglicher Passformgenauigkeit, indem die Fertigung der das Spindelrotorpaar (2) umgebenden Arbeitsraum-Innenkontur am Verdichtergehäuse (1) bei vollständig angelegten iV-Scheiben (3) erfolgt, wobei die iV-Scheiben (3) über Positionsstifte (4) exakt und reproduzierbar positioniert sind.
  • Zudem ist der tatsächlich wirksame iV-Wert durch gezielte Positionierungen si mit 0 ≤ si ≤ sj flexibel und jeweils in beliebigen Zwischenstellungen einstellbar, um den jeweils effizientesten tatsächlich wirksamen iV-Wert für dem betreffenden Arbeitspunkt zu erreichen. Dabei ist in den 3 bis 6 ist die jeweilige Weglänge sj vereinfachend nur s als dargestellt, eine Differenzierung je iV-Scheibe (3j) ist natürlich realisierbar und richtet sich nach den jeweiligen Erfordernissen.
  • Vorteilhafterweise wird im geschlossenen Zustand jeder iV-Scheiben genau die Situation wie bei Fertigung der Innenkontur wieder erreicht, und bei Entfernung, also dem Öffnen der iV-Scheiben (3j), sind die Spielwerte stets unkritisch durch Zunahme der Spielwerte zwischen den iV-Scheiben (3j) und den Spindelrotorköpfen.
  • Figurenliste
  • Das Gasförder-Außengewinde je Spindelrotor (2) ist als Schraffur unter der Bezeichnung „ANGLE“ nach der Zeichnungs-Software AutoCAD dargestellt (also unter 45° jeweils 2 Linien, rechtwinklig zueinander, stets fluchtend angeordnet).
    • 1: 1 zeigt beispielhaft eine Schnittdarstellung durch den R718*-Verdichter, wenn alle iV-Scheiben (3j) für 1 ≤ j ≤ n mit n als Anzahl dieser iV-Scheiben (3j) bei einer Breite bj je iV-Scheibe (3j) vollständig angelegt sind, so dass der maximale iV-Wert für die betreffende Verdichter-Ausführung wirksam wird. Als Gasfluidströmung (G) gibt es am Auslass somit nur den Austritt GoS über das Gasfördergewinde des Spindelrotorpaars (2). Die Anzahl n der iV-Scheiben (3j) richtet sich nach dem jeweiligen Anforderungsprofil im Einsatz des R718*-Verdichters, wobei gilt: Je mehr iV-Scheiben (3j) realisiert werden, desto feiner kann der tatsächlich wirksame iV-Wert abgestuft werden, wobei die Breite bj der jeweiligen iV-Scheiben zu berücksichtigen ist. Außerdem sind beispielhaft Planflächen PF zusätzlich als gestrichelte Linie vorzugsweise senkrecht zur neutralen Achse AN eingetragen. Zur möglichst sicheren Vermeidung des Verkantens bei Bewegung der iV-Scheiben (3) sind zudem exemplarisch Führungsabstützflächen FFz zentrisch zur neutralen Achse AN bezogen auf ØDF dargestellt.
    • 2: 2 zeigt beispielhaft eine Schnittdarstellung senkrecht zur neutralen Achse AN bei einer Planfläche PF mit Kreuzschraffur. Zudem sind die vorzugsweise zentrischen Führungsabstützflächen FF je iV-Scheibe gezeigt mit Angabe ØDF sowie die Positionsstifte (4) paarweise je iV-Scheibe zur exakten Positionierung jeder iV-Scheibe zum Spindelrotorpaar (2). Verschiedene Stellungen der iV-Scheiben (3j) zur erfindungsgemäß einfachen Realisierung unterschiedlicher iV-Werte sind in den nachfolgenden Darstellungen von 3 bis 6 gezeigt, wobei zur besseren Übersichtlichkeit nur eine Seite dargestellt ist, vorzugsweise spiegelbildlich zur neutralen Achse AN ausgeführt.
    • 3: Diese beispielhafte Schnitt-Darstellung als Detail-Vergrößerung zu 1 unter dem Titel „iV.m“ zeigt die sogenannte „geschlossene“ Stellung, wenn alle iV-Scheiben (3) komplett angelegt sind, indem die Bewegungs-Steuervorrichtungen (5) auf BSg gestellt sind und somit der maximale iV-Wert wirksam wird. Somit verlässt nur die Gasströmung GoS über das Gasfördergewinde den R718*-Verdichter. Das Druckverhältnis beträgt dann p2.H am Verdichter-Auslass (1.2) dividiert durch p1* am Einlass (1.1).
    • 4: Diese beispielhafte Schnitt-Darstellung als Fortsetzung zur 3 unter dem Titel „iV.n1“ zeigt eine Stellung beim Verschieben der ersten iV-Scheibe (3.1), indem an der Steuervorrichtung (5) zur dieser iV-Scheibe (3.1) die Bewegungssteuerung BSi für eine gewünschte Zwischenstellung dieser iV-Scheibe den Verschiebeweg si mit 0 < si < s gezielt einstellt und somit erstmals der maximale iV-Wert aus der 3 unterschritten wird, wenn also die erste iV-Scheibe (3.1) die „geschlossene“ Stellung verlässt. Als erste iV-Scheibe (3.1) wird vom Verdichter-Auslass (1.2) aus gesehen die erste iV-Scheibe gezählt. In dieser Stellung verlassen die Gasströmungen Go1 und Go2 sowie Gos den R718*-Verdichter. Anders als in 3 beträgt das Druckverhältnis dann p2.N1 am Verdichter-Auslass (1.2) dividiert durch p1 *° am Einlass (1.1) bei den entsprechenden Verdampfer- bzw. Verflüssiger-Temperaturen.
    • 5: Diese beispielhafte Schnitt-Darstellung als Fortsetzung zur 3 und 4 unter dem Titel „iV.nj“ zeigt eine beliebige Stellung beim Verschieben mehrerer iV-Scheiben (3j*) mit 1 ≤ j* ≤ n für n als Anzahl der iV-Scheiben, indem an den Steuervorrichtungen (5) zur diesen iV-Scheiben (3j) die Bewegungssteuerung BSi für eine gewünschte Zwischenstellung dieser iV-Scheiben (der Plural ist wichtig) den Verschiebeweg si mit 0 < si < s gezielt einstellt und somit jeden applikationsspezifisch gewünschten Zwischenwert für den effektiv wirksamen iV-Wert erreicht wird. In dieser Stellung verlassen die Gasströmungen Go1 und Go2 sowie Gos den R718*-Verdichter. Anders als in 3 und 4 beträgt das Druckverhältnis dann p2,NN am Verdichter-Auslass (1.2) dividiert durch p1 ** am Einlass (1.1) bei den entsprechenden Verdampfer- bzw. Verflüssiger-Temperaturen.
    • 6: Diese beispielhafte Schnitt-Darstellung als Fortsetzung zur 3 und 4 und 5 unter dem Titel „iV.L“ zeigt die Stellung des minimal wirksamen iV-Wertes, indem alle iV-Scheiben um ihren vollständigen Verschiebeweg per Bewegungssteuerung BSo für die offene Stellung verschoben sind. In dieser Stellung verlassen die Gasströmungen Go1 und Go2 sowie GoS den R718*-Verdichter. Anders als zuvor beträgt das Druckverhältnis dann p2.L am Verdichter-Auslass (1.2) dividiert durch p1 *'* am Einlass (1.1) bei den entsprechenden Verdampfer- bzw. Verflüssiger-Temperaturen.
  • Bezugszeichenliste:
    • 1.
    Verdichtergehäuse mit einer Einlass-Seite (1.1) mit Druck p1 und einer Auslass-Seite (1.2) mit p2 bei einer neutralen Achse AN als Winkelhalbierende zur Achse AR als Rotationsachse
    1.1
    Verdichter-Einlass-Seite im Betrieb mit dem Druck p1 bei einer Verdampfungs-Temperatur t0 und zugleich den Verdampferraum bildend
    1.2
    Verdichter-Auslass-Seite im Betrieb mit dem Druck p2 bei einer Kondensations-Temperatur tc und zugleich den Kondensationsraum bildend
    2.
    Spindelrotorpaar, vorzugsweise mit 2-zähnigem spiegelbildlich identischem und mehrstufigem Gasförder-Außengewinde und je Spindelrotor mit einer Rotationsachse AR, unter dem Winkel y zueinander und der neutralen Achse
    3.
    iV-Scheiben bei einem gewünschten Einsatzbereich mit der Breite bj je iV-Scheibe (3j) mit Index j bei 1 ≤ j ≤ n und n als Anzahl der iV-Scheiben mit n ≥ 1
    4.
    Positionsstifte, vorzugsweise auch mit Führungslänge und Mitnahme-Funktion
    5.
    Bewegungs-Steuervorrichtungen je iV-Scheibe (3j), vorzugsweise per Wasserhydraulik betrieben
  • Liste der Kennzeichnungen:
  • ØDF zur neutralen Achse AN zentraler Führungsdurchmesser für die iV-Scheiben (3)
    AN neutrale Achse als Winkelhalbierende beider Rotorachsen AR mit dem Winkel y zueinander bei spiegelbildlich identischen Spindelrotoren
    AR Rotationsachse je Spindelrotor, bzw. auch sogen. Mittellinie
    FF Führungsabstützflächen zur Verhinderung des Verkantens der iV-Scheiben (3j), vorzugsweise als Kreissegmente ausgeführt (um Material zu sparen) mit FFz Führungsabstützflächen zentrisch zur neutralen Achse AN mit dem ØDF
    PF Planflächen zwischen den iV-Scheiben, bei planer Anlage dank blanker glatter Berühr-/Kontakt-Oberfläche (vorzugsweise geschliffen) abdichtend zur benachbarten iV-Scheibe wirkend, in 1 beispielhaft als gestrichelte Linie eingetragen
    G Gasfluidströmung Gin mit Index „in“ am Einlass des Verdichters Go mit Index „o“ am Auslass des Verdichters, über verschobene iV-Scheiben aufgeteilt in Go1 Austritt zwischen den iV-Scheiben Go2 Austritt über die Spindelrotorköpfe GoS Austritt über das Gasfördergewinde des Spindelrotorpaars
    BS Bewegungsdarstellung als Positionierungs-Pfeile für die jeweilige iV-Scheibe (3j) an den betreffenden Bewegungs-Steuervorrichtungen (5) dargestellt als: BSg Bewegungssteuerung für geschlossene Stellung der jeweiligen iV-Scheibe BSi Bewegungssteuerung für beliebige Zwischenstellung der jeweiligen iV-Scheibe Bso Bewegungssteuerung für offene Stellung der jeweiligen iV-Scheibe
    bj Breite der jeweiligen iV-Scheibe (3j)
    Si Verschiebeweglänge für die jeweilige iV-Scheibe mit 0 < si ≤ s
    LR Spindelrotorprofillänge
    LiV Länge aller iV-Scheiben
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102018001519 [0005]

Claims (9)

  1. R718*-Verdichter als 2-Wellen-Rotations-Verdrängermaschine zur Förderung und Verdichtung gasförmiger Fördermedien, vorzugsweise Wasserdampf als Kältemittel R718, auch als wässrige Lösung, mit einem Spindelrotorpaar (2) in einem Verdichtergehäuse (1) bei einem Druck p1 am Verdichter-Einlass (1.1) und im Betrieb mit einem höheren Druck p2 am Verdichter-Auslass (1.2) dadurch gekennzeichnet, dass zur jeweiligen Anpassung des inneren Volumenverhältnisses (als „iV-Wert“) des R718*-Verdichters dessen Verdichtergehäuse (1) ausgehend von der Auslass-Seite (1.2) bei einer Rotorprofillänge LR über eine Länge LiV plane, also ebene iV-Scheiben (3j) mit Index j für 1 ≤ j ≤ n mit n als Anzahl dieser iV-Scheiben (3j) mit n ≥ 1 bei einer Breite bj je iV-Scheibe (3j) mit stirnseitigen Planflächen PF vorzugsweise senkrecht zur neutralen Achse AN aufweist, wobei die iV-Scheiben (3j) für die jeweiligen Betriebsbedingungen individuell über Bewegungs-Steuervorrichtungen (5j) je iV-Scheibe (3j) jeweils um eine Wegstrecke Si mit 0 < si ≤ sj mit sj als maximaler Verschiebeweg je iV-Scheibe (3j) gezielt verschoben werden und somit Gas-Austritte Go1 und Go2 sowie GoS in den Kondensationsraum (1.2) derart ermöglicht wird, um effizienzschädliche Über- oder Unterverdichtung bei einem derartigen R718*-Verdichter weitestgehend zu vermeiden.
  2. R718*-Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genaue Positionierung jeder iV-Scheibe (3j) über Positionsstifte (4) zum Verdichtergehäuse (1) und zueinander erfolgt, so dass im geschlossenen Zustand, wenn alle iV-Scheiben (3j) über die Positionsstifte (4) eindeutig definiert aufeinander anliegen, die Spielwerte zwischen Spindelrotorpaar (2) und Verdichtergehäuse (1) stets eingehalten werden, wobei in diesem Zustand der vollständig anliegenden iV-Scheiben auch die Fertigungsbearbeitung der Innenkontur des Verdichtergehäuses (1) erfolgt.
  3. R718*-Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bewegungs-Steuervorrichtungen (5j) je iV-Scheibe (3j) vorzugsweise mit R718*-Wasserhydraulik betrieben werden und gezielt für jeden Betriebspunkt jedwede Zwischenstellung si mit 0 < Si ≤ sj mit sj als maximaler Verschiebeweg je iV-Scheibe (3j) ermöglicht wird.
  4. R718*-Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Planflächen (PF) je iV-Scheibe (3j) zur einfachen Abdichtung zueinander und zum Verdichtergehäuse (1) mit entsprechend glatten, blanken und vorzugsweise geschliffenen Oberflächen ausgeführt werden.
  5. R718*-Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsabstützflächen (FF) derart ausgeführt werden, dass beim Verschieben der jeweiligen iV-Scheiben (3j) mit entsprechend geeigneter Kraftausübung über die Bewegungs-Steuervorrichtungen (5j) zum Verschiebung der jeweiligen iV-Scheiben (3j) die umfänglich gleichmäßige Bewegung de jeweiligen iV-Scheiben (3j) über entsprechende Führungslängen und Führungsgenauigkeiten sichergestellt wird und ein Verkanten der iV-Scheiben (3j) vermieden wird.
  6. R718*-Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsabstützflächen (FF) auf den zentralen Führungsdurchmesser ØDF bezogen werden ebenso wie die gleichmäßige Kraftausübung über die Bewegungs-Steuervorrichtungen (5j) je iV-Scheibe (3j).
  7. R718*-Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die iV-Scheiben (3j) für den jeweiligen Arbeits-/Betriebspunkt derart über die Bewegungs-Steuervorrichtungen (5j) je iV-Scheibe (3j) positioniert werden, dass R718*-Verdichter mit geringsten Energieaufwand betrieben wird.
  8. R718*-Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Rotorprofillänge LR die Länge LiV der iV-Scheiben (3j) derart ausgeführt wird, dass mindestens die ersten Arbeitskammern auf der Verdichter-Einlass-Seite (1.1) stets geschlossen bleiben.
  9. R718*-Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsstifte (4) sowohl die exakte Positionierung je iV-Scheibe (3j) übernehmen als auch beim Verschieben der iV-Scheiben über die Bewegungs-Steuervorrichtungen (5j) deren Führung sowie deren Mitnahme. ==== ENDE dieser Patentanmeldung = = =
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021000435A1 (de) 2021-01-29 2022-08-04 Ralf Steffens Aktuatore zum Volumenverhältnis beim R718*-Verdichter

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018001519A1 (de) 2018-02-27 2019-08-29 Ralf Steffens Lagerung und Antrieb für einen R718-Verdichter

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3151806A (en) * 1962-09-24 1964-10-06 Joseph E Whitfield Screw type compressor having variable volume and adjustable compression
DE19519262C2 (de) * 1995-05-31 1997-08-28 Guenter Kirsten Schraubenverdichter mit einstellbarem Fördervolumen
DE19543691A1 (de) * 1995-11-23 1997-05-28 Bitzer Kuehlmaschinenbau Gmbh Schraubenverdichter
DK1963678T3 (da) * 2005-12-12 2011-10-31 Johnson Controls Denmark Aps Skruekompressor
CN201013589Y (zh) * 2006-12-31 2008-01-30 西安交通大学 锥型双螺杆压缩机驱动机构
EP2577020A4 (de) * 2010-05-28 2017-05-24 Hansen Engine Corporation Motor und auflader
CN102748283B (zh) * 2011-04-22 2015-08-19 北京发源动力机械设计研究有限公司 螺锥压缩机构
DE102012009103A1 (de) * 2012-05-08 2013-11-14 Ralf Steffens Spindelverdichter
EP3084222B1 (de) * 2013-12-19 2018-12-19 Carrier Corporation Verdichter mit variablem volumenindexventil
CN104141606A (zh) * 2014-07-07 2014-11-12 扬州大学 锥形双螺杆压缩泵
DE102015116324A1 (de) * 2014-10-08 2016-04-14 Bitzer Kühlmaschinenbau Gmbh Schraubenverdichter
DE102017006206A1 (de) * 2017-06-30 2019-01-03 Ralf Steffens Verdrängerverdichtersystem für R-718

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018001519A1 (de) 2018-02-27 2019-08-29 Ralf Steffens Lagerung und Antrieb für einen R718-Verdichter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021000435A1 (de) 2021-01-29 2022-08-04 Ralf Steffens Aktuatore zum Volumenverhältnis beim R718*-Verdichter
WO2022161857A1 (de) 2021-01-29 2022-08-04 R-718 Spindel Gbr R718*-verdichter mit aktuatoren zum volumenverhältnis

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