DE1628385C3 - AuBenachsiger Drehkolbenverdichter mit Kämmeingriff und einem Verstellschieber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen außenachsigen Drehkolbenverdichter mit Kämmeingriff zwischen einem Kolbenrotor und einem Absperrotor mit schraubenförmigen Rippen und Nuten, deren Flanken beim Kolbenrotor konvex und beim Absperrotor konkav gewölbt sind, innerhalb eines an entgegengesetzten Stirnenden mit einem Niederdruckeinlaß bzw. einem Hochdruckauslaß versehenen Arbeitsraumes innerhalb eines Gehäuses, dessen die Rotoren zum größten Teil dichtend umschließende Mantelwandung mit einer sich axial bis in den Hochdruckauslaß erstreckenden rinnenförmigen Ausnehmung versehen ist, in welcher ein das Mantelwandungsprofil ergänzender Schieber dichtend angeordnet und axial verstellbar geführt ist, durch dessen niederdruckseitige Endkante die axiale Erstreckung des mit dem Niederdruckeinlaß verbundenen Abschnittes der rinnenförmigen Ausnehmung veränderbar ist.

Bei einem bekannten Verdichter dieser Art (siehe US-PS 23 58 8! 5) ist der Schieber am hochdruckseitigen Ende des Verdichters dem Druck des Arbeitsmittels im Hochdruckkanal ausgesetzt und dadurch in Richtung zum niederdruckseitigen Ende in eine Stellung vorbelastet, in welcher der Verdichter die höchste Leistung, d. h.

maximalen Durchsatz hat. Um den Durchsatz zu verringern und damit die Leistung herabzusetzen, muß der Schieber gegen die Wirkung der Druckkraft des Arbeitsmittels, die eine erhebliche Größe haben kann, verstellt werden, was beträchtliche Schwierigkeiten mit sich bringt. Verdichter dieser Art haben sich deshalb in der Praxis nicht bewährt.

Bei einer bekannten, mit zwei Schraubenrotoren arbeitenden Expansionsmaschine (siehe die US-PS 30 45 447), die ebenfalls mit einem axial verstellbaren Schieber zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades bei verschiedenen Druckverhältnissen zwischen dem Arbeitsmittel am Einlaß und am Auslaß ausgestattet ist, wird der Schieber durch einen ihm entgegengesetzt vom Hochdruck der Maschine beaufschlagten Kolben gehalten und verschoben, der sich innerhalb eines an den Hochdruckeinlaß angeschlossenen und die Maschine axial weit überragenden Zylinders befindet, mit dem Schieber über eine Kolbenstange verbunden ist und dabei noch der Kraft von über einen Federteller angreifenden Federn entgegenwirken muß. Eine solche Einrichtung mit einem Kolben und relativ großem Federteller nimmt viel Platz in Anspruch. Außerdem kann unter Umständen der Schieber zusammen mit dem Kolben in Schwingungen versetzt werden.

Bei Schraubenverdichtern, die nicht mit einem Schieber ausgestattet sind (OE-PS 2 17 620, FR-PS 13 37 732), ist es an sich bereits bekannt, Flüssigkeit, wie öl, in den Arbeitsraum zum Zwecke des Kühlens und Dichtens an der hochdruckseitigen Verschneidungskante der die Rotoren umschließenden Mantelwandung in den Arbeitsraum einzuspritzen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Drehkolbenverdichter der eingangs

genannten Art, der also mit einem Schieber zur Änderung der Leistung bzw. des Durchsatzes an Arbeitsmedium versehen ist, dahingehend auszugestalten, daß ein wirksamer Ausgleich der axialen Kräfte zur leichteren Beweglichkeit des Schiebers herbeigeführt wird und gleichzeitig die Vorteile der bekannten Einspritzung von Kühl- und Dichtflüssigkeit genutzt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schieber einen parallel zu den Rotorachsen verlaufenden und zum Hochdruckauslaß hin abgeschlossenen zylindrischen Hohlraum aufweist, in welchem ein zum Gehäuse unverschieblich gehaltenes Rohr zur Zuführung von Druckflüssigkeit nach Art eines Kolbens dichtend eingreift, und daß in dem dem Arbeitsraum zugewandten Teil der Schieberwandung vom Hohlraum ausgehende Kanäle zur an sich bekannten Einspritzung von Flüssigkeit in den Arbeitsraum zwischen die Rippen und Nuten der Rotoren vorgesehen sind.

Die Lösung der Erfindungsaufgabe besteht somit in einer geschickten Kombination der Schieberanordnung mit der an sich bekannten Flüssigkeitseinspritzung dergestalt, daß der Druck der einzuspritzenden Flüssigkeit dazu verwendet wird, den vom Hochdruckauslaß her auf den Schieber wirkenden Axialschub durch eine entsprechende Gegenkraft im Schieberinneren zumindest weitgehend zu kompensieren. Das Einspritzen einer Flüssigkeit in den Arbeitsraum wirkt sich günstig auf die Arbeitsweise der Maschine aus. Die Ausnützung des Schiebers für die Flüssigkeitszufuhr bereitet dabei keinerlei Schwierigkeiten, sondern bringt sogar eine Vereinfachung mit sich; da es beispielsweise viel leichter ist, Einspritzkanäle in den noch nicht eingebauten Ventilkörper zu bohren, als in das Maschinengehäuse, das oft sehr kompliziert gestaltet ist.

Nach einem weiteren Vorschlag zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das zunächst im Durchmesser kleiner als der Hohlraum ausgebildete Rohr innerhalb des Schiebers eine dem Hohlraumquerschnitt angepaßte kolbenartige Erweiterung auf. Eine solche verhältnismäßig kurze kolbenartige Erweiterung kann sehr genau bearbeitet werden, so daß eine optimale Abdichtung zwischen dem Schieber und dem feststehenden Rohr erhalten wird.

Es ist zweckmäßig, längs des Schiebers in axialen Abständen mehrere Einspritzkanäle anzuordnen. Auch ist es zweckmäßig, wenn die Einspritzkanäle innerhalb des die Mantelwandung des Arbeitsraumes ergänzenden Wandteils des Schiebers liegen und an der Verschneidungskante der den Arbeitsraum bildenden Gehäusebohrungen zu diesen ausmünden.

Um auch die Flüssigkeitszufuhr zu den Rotoren sicherzustellen, wenn der Schieber fast vollständig in den Hochdruckauslaß verschoben ist, befindet sich nach einem besonderen Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine von dem Hohlraum des Schiebers ausgehende weitere Einspritzöffnung axial außerhalb der niederdruckseitigen Steuerkante des Schiebers.

Mit der erfindungsgemäßen hohlen Ausbildung des Schiebers im Zusammenhang mit dessen Verwendung zur Flüssigkeitszufuhr in den Verdichterarbeitsraum läßt sich auch das Problem seiner Schmierung und zugleich seiner Abdichtung gegenüber bekannten trocken laufenden Schiebern auf einfache Weise meistern, indem der Schieber mit Kanälen versehen ist, die aus dem Hohlraum zu den Berührungsflächen des Schiebers mit der Wand der ihn aufnehmenden Ausnehmung führen. Die durch diese Kanäle fließende Einspritzflüssigkeit, nämlich insbesondere öl, füllt den Spielraum zwischen den Dichtflächen in der Ausnehmung bzw. am Schieber aus und verbessert die Abdichtung, während sie gleichzeitig diese Flächen schmiert und so die Bewegungen des Schiebers erleichtert. Zweckmäßig münden die Kanäle innerhalb eines Bereichs der Berührungsflächen des Schiebers aus,

ίο der nahe dem Arbeitsraum liegt, und sind ferner in Längs- und Querrichtung der Berührungsflächen des Schiebers mit der Wand der Ausnehmung Nuten vorgesehen, die in Verbindung mit den Kanälen stehen und an ihren Enden geschlossen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt nach Linie 1 — 1 in Fig. 2 durch einen Drehkolbenverdichter gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt nach Linie 2 — 2 in F i g. 1 mit teilweise weggelassenen Rotoren,

F i g. 3 einen Längsschnitt nach Linie 3 —3 in F i g. 1,
F i g. 4 eine Einzelheit aus Fig. 1 in größerer Darstellung und

Fig. 5 einen zusammengesetzten Querschnitt, teils nach Linie 5/1 — 5A (linke Hälfte) und teils nach Linie 5B-5B(rechte Hafte) in Fig.4.
Der in der Zeichnung dargestellte Drehkolbenverdichter weist ein Gehäuse bzw. Gehäusehauptteil 20 mit einer als gesondertes Teil und als Lagerdeckel ausgebildeten Niederdruckstirnwand 22 auf. Im Gehäuse befindet sich ein Arbeitsraum 24, der im wesentlichen die Form zweier einander teilweise durchdringender zylindrischer Bohrungen gleichen Durchmessers mit in derselben Horizontalebene gelegenen, zueinander parallelen Achsen hat. In der Niederdruckstirnwand 22 ist ein Niederdruck-Einlaßkanal 26 vorgesehen, der mit dem Arbeitsraum 24 über eine Niederdrucköffnung 28 in Verbindung steht, welche sich in der Berührungsebene zwischen der Niederdruckstirnwand 22 und dem Gehäuse 20 befindet. Weiterhin ist innerhalb des Gehäuses 20 ein Hochdruck-Auslaßkanal 30 vorgesehen, der mit dem Arbeitsraum 24 über eine Hochdrucköffnung 32 in Verbindung steht. Im Arbeitsraum 24 sind koaxial zu den Bohrungsachsen zwei miteinander im Kämmeingriff stehende Rotoren angeordnet, nämlich ein Kolbenrotor 34 und ein Absperrotor 36. Der Kolbenrotor weist vier schraubenförmige Rippen 38 und dazwischen befindliche Nuten 40 auf, deren Umschlingungswinkel etwa 300° beträgt. Die Rippen 38 haben Flanken, deren größere Abschnitte konvex ausgebildet sind, außerhalb des Teilkreises 42 dieses Rotors liegen und eine radiale Erstreckung außerhalb des Teilkreises von etwa 18 % des Rotoraußendurchmessers aufweisen. Der Absperrotor 36 hat sechs schraubenförmige Rippen 44 und dazwischen Nuten 46, deren Umschlingungswinkel etwa 200° beträgt. Die Nuten 46 haben im Querschnitt im wesentlichen die Form eines Kreissegmentes und weisen Flanken auf, deren größere Abschnitte konkav geformt und innerhalb des Teilkreises 48 dieses Rotors angeordnet sind.

Die Rotoren 34 und 36 sind durch Synchronisierzahnräder 50, 52 miteinander gekuppelt und innerhalb der Niederdruckstirnwand 22 in Zylinderrollenlagern 54, die sich in einer Lagerkammer 53 befinden, sowie hinter der Hochdruckstirnwand 56 innerhalb des Gehäuses 20 in zwei Schrägkugellagern 58 gelagert, die sich in einer

Lagerkammer 57 befinden. Der Kolbenrotor 34 trägt ferner einen durch die Niederdruckstirnwand 22 nach außen sich erstreckenden Wellenstummel 60 (Fig.3) zum Anschluß an eine nicht gezeigte Antriebsmaschine. Der größte Teil der Niederdrucköffnung 28 liegt auf einer Seite der die Bohrungs- bzw. Rotorachsen enthaltenden Ebene und die sich axial erstreckende Hochdrucköffnung 32 ist vollständig auf der anderen Seite dieser Ebene angeordnet.

Das Gehäuse 20 ist mit einer rinnenförmigen, mit der Hochdrucköffnung 32 in Verbindung stehenden Ausnehmung 64 versehen, die sich von der Hochdruckstirnwand 56 aus axial zur Niederdruckstirnwand 22 erstreckt. Die Ausnehmung 64 und die Mantelwandung 62 des Arbeitsraums schneiden einander entlang zweier gerader Kanten 66, 68, welche parallel zu den Rotorachsen verlaufen. Der Querschnitt der Ausnehmung 64 hat die Form eines Kreissegmentes, und die Verschneidungskanten 66,68 liegen symmetrisch zu der die Bohrungsachsen enthaltenden Ebene und in einem Abstand zueinander, der etwa 75 % des Abstandes zwischen den Bohrungsachsen beträgt. Die zylindrischen Wand 80 der Ausnehmung 64 erstreckt sich in Richtung zur Hochdruckstirnwand 56 bis in den Hochdruckkanal 30, wobei in der Hochdruckstirnwand 56 eine entsprechende Ausdrehung vorgesehen ist, so' daß die axial gerichtete Hochdrucköffnung 32 zum Arbeitsraum 24 hin kreisbogenförmige Kantenteile 65, 67 aufweist, die noch zur Wand der Ausnehmung 64 gehören. Die Kantenteile, die den gegen die Verbindunglinie der Bohrungsachsen gerichteten Abschnitt der axialen Hochdrucköffnung 32 umschreiben, werden im wesentlichen durch mit den Grundkreisen der Rotoren zusammenfallende Bogenstücke und einen Zwischenabschnitt gebildet, der im wesentlichen der nacheilenden Flanke einer Rippe des Kolbenrotors in einer bestimmten Stellung desselben folgt, während die Kantenteile 61,63 der axialen Hochdrucköffnung 32 im wesentlichen mit Teilen der Profillinien der nacheilenden Flanken entsprechender Rotorrippen 38, 44 übereinstimmen, wenn diese sich an bestimmten Stellen mit den oben definierten Kantenteilen 65,67 schneiden, was hier nicht weiter erläutert werden soll. Die axial gerichtete Hochdrucköffnung 32 ist somit vollständig innerhalb einer Fläche angeordnet, die sich zwischen zwei symmetrisch zur Ebene der Schnittlinien zwischen den Bohrungen liegenden Begrenzungsebenen befindet, deren jede eine der beiden geraden Seitenkanten 66,68 der Ausnehmung 64 und die Achsen der entsprechenden Bohrungen einschließt.

Bei der Niederdruckstirnwand 22 ist in die Ausnehmung 64 in dichtender Anlage mit dieser ein lösbarer Einsatz 70 eingesetzt, dessen oberer Teil einen dem Querschnitt des entsprechenden Bereiches des Arbeitsraumes 24 angepaßten Querschnitt aufweist und mit dem Hauptteil des Gehäuses 20 fest verbunden ist. Der Einsatz 70 hat eine Stirnkante 72, die im wesentlichen parallel zu den Scheitellinien der mit ihr zusammenarbeitenden Rotorrippen 38, 44 verläuft und damit die Ausnehmung 64 begrenzt. Die Stirnkante 72 befindet sich in einem solchen Abstand von der Niederdruckstirnwand 22, daß die Volumina der Rotornuten 40, 46 infolge des Eintritts der nacheilenden Rippen 38, 44 in die Nuten 40, 46 noch nicht wesentlich abgenommen haben, wenn die voreilenden Rippen 38, 44 die Stirnkante 72 überstreichen.

Die Ausnehmung 64 steht mit dem Niederdruckkanal 26 über eine Längsbohrung 74 im Gehäuseeinsatz 70 und über öffnungen 76, 78 in der Wand 80 der Ausnehmung 64 sowie über Kanäle 82, 84 im Gehäuse 20 in Verbindung.

In der Ausnehmung 64 ist ein Schieber 86 mit einer zylindrischen Wand 88 axial beweglich angeordnet, welche dichtend an der Wand 80 der Ausnehmung 64 anliegt, also die Berührungsfläche mit der Ausnehmungswand 80 bildet. Im übrigen hat der Schieber 86 einen Querschnitt, der das Mantelwandungsprofil des

ίο Arbeitsraumes 24 im Bereich der Ausnehmung 64 ergänzt. Die obere Kante 114 des gegen die Rotoren 34, 36 gerichteten Abschnitts des Schiebers 86 hat von der Achse seiner zylindrischen Wand 88 einen radialen Abstand, der kleiner ist als der Radius dieser zylindrischen Wand. Der Schieber 86 hat ferner an dem gegen die Niederdruckstirnwand 22 weisenden Ende eine Kante 90, die parallel zu der ortsfesten Endkante 72 des Gehäuseeinsatzes 70 verläuft. Der Schieber 86 weist schließlich an seinem entgegengesetzten Ende, welches gegen die Hochdruckstirnwand 56 des Arbeitsraums 24 gerichtet ist, eine Stirnkante 92 auf, die im wesentlichen parallel zu den Scheitellinien der zugehörigen Rotorrippen 38,44 verläuft.

Der Zwischenraum zwischen der ortsfesten Endkante 72 am Einsatz 70 und der Stirnkante 90 des Schiebers 86 bildet auf diese Weise eine Rückströmöffnung 94, die mit dem Niederdruckkanal 26 in Verbindung steht. Der zwischen der Hochdruckstirnwand 56 der Arbeitskammer 24 und der dieser Wand zugekehrten Stirnkante 92 des Schiebers 86 befindliche Abschnitt der Ausnehmung 64 bildet eine radial gerichteten Teil der Hochdrucköffnung, der mit dem Hochdruck-Auslaßkanal 30 in Verbindung steht. Im Gehäuse 20 ist eine Stellspindel 98 drehbar, aber axial unverschieblich angeordnet. Die Stellspindel 98 liegt koaxial zur zylindrischen Wand 88 des Schiebers 86 und arbeitet mit einer als Kugelumlaufmutter ausgebildeten Schloßmutter 100 zusammen, die im Schieber 86 zur Ermöglichung einer Verschiebebewegung desselben zwischen zwei Endstellungen befestigt ist. In der einen dieser Endstellungen liegt die Stirnkante 90 des Schiebers 86 dichtend an der ortsfesten Endkante 72 des Gehäuseeinsatzes 70 an, so daß die Rückströmöffnung 94 vollständig geschlossen ist und der radial gerichtete Teil der Hochdrucköffnung und diese insgesamt ihren Größtwert hat. In diesem Zustand ist der Verdichter auf größten Durchsatz eingestellt. In der zweiten Endstellung befindet sich die Stirnkante 90 des Schiebers 86 im wesentlichen oberhalb der Mitte des Bodens der Rotornuten 40, 46, wenn sich diese gegen die Hochdrucköffnung 32 öffnen. In diesem Zustand ist der Verdichter auf kleinsten Durchsatz eingestellt, der praktisch gleich Null ist, und zwar bei im großen und ganzen unveränderten Drücken im Hochdruck-Auslaßkanal 30 und im Niederdruck-Einlaßkanal 26. Bei der Bewegung des Schiebers 86 aus der ersten Endstellung in Richtung zur zweiten Endstellung nimmt die Größe der Rückströmöffnung 94 gleichmäßig zu, während die Größe der radial gerichteten Hochdrucköffnung zunächst gleichmäßig bis auf Null abnimmt und dann die Hochdrucköffnung vollständig geschlossen gehalten wird. Eine umgekehrte Bewegung des Ventilkörpers ruft entsprechend umgekehrte Verhältnisse hervor.

In der Niederdruckstirnwand 22 ist ein Rohr 102 befestigt, das koaxial zur Achse der zylindrischen Wand des Schiebers 86 gerichtet ist und sich durch die Längsbohrung 74 in einen Hohlraum 103 innerhalb des Schiebers 86 erstreckt. Das Rohr 102 steht mit einer

nicht gezeigten Druckflüssigkeitsquelle, vorzugsweise einer Schmierölquelle, in Verbindung und hat an seinem sich in den Hohlraum 103 des Schiebers 86 erstreckenden Ende einen Innendurchmesser, der groß genug ist, um die Schloßmutter 100 (Fig.4) ohne wesentliche Drosselwirkung zu umfassen. Das in den Schieber 86 ragende Ende des Rohres 102 ist dabei kolbenartig erweitert und wirkt mit einem Randteil seiner Außenumfangfläche mit der Innenwand einer zylindrischen Buchse 104 im Hohlraum 103 zusammen. Das Rohr 102 enthält dazu in einer Ringnut des Randteils seiner kolbenartigen Erweiterung eine gegen die Innenwand der Buchse 104 anliegende O-Ringdichtung 106. Auf diese Weise wird eine Füllung des Hohlraums 103 im Schieber 86 mit Flüssigkeit unter Druck in allen Stellungen des Schiebers 86 gewährleistet. Der Schieber ist ferner mit einer Endwand 108 versehen, welche den Hohlraum 103 an seinem hochdruckseitigen Ende abschließt. Der dem Förderdruck im Druckauslaßkanal ausgesetzten relativ großen äußeren Stirnfläche der Endwand 108 einschließlich der Stirnflächen der vorspringenden, die Stirnkante 92 bildenden Teile des Schiebers 86 wirkt zum Axialschubausgleich eine durch den größten Durchmesser des kolbenartigen Erweiterungsteils des Rohres 102 bestimmte Kreisfläche an der Innenseite der Endwand 108 in dem mit Flüssigkeit gefüllten Hohlraum 103 des Schiebers entgegen, von der noch die Querschnittsfläche der Stellspindel 98 abgezogen werden muß.

Dicht neben der Endwand 108 ist der Hohlraum 103 erweitert und steht mit zwei Längsbohrungen 110, 112 (Fig. 4) im Schieber 86 in Verbindung, welche parallel zur Buchse 104 bzw. zur Wand des Hohlraums 103 verlaufen. Die Achsen der Bohrungen 110, 112 liegen zusammen mit der Achse des zylindrischen Hohlraums 103 und der durch die Bohrungen des Gehäuses gebildeten Kante 114 am Schieber 86 in einer Ebene. Die Bohrung 110 befindet sich zwischen der Buchse 104 und der Kante 114, während die Bohrung 112 auf der entgegengesetzten Seite der Buchse bzw. des Hohlraums 103 liegt. Im Schieber 86 ist eine Anzahl sich axial mit Abstand zwischen der Bohrung 110 und der Verschneidungskante 114 erstreckender Bohrungen 116 vorgesehen Diese Bohrungen 116 stehen schräg zu der die Rotorachsen enthaltenden Ebene und dienen als Einspritzöffnungen für Flüssigkeit in den Arbeitsraum 24. Die Bohrung 110 steht ferner über zwei Kanäle 118 mit zwei Axialnuten 120 in der zylindrischen Außenwand 88 des Schiebers 86 in Verbindung, welche in der Nähe des Arbeitsraums 24 angeordnet sind, so daß die der Wand 88 des Schiebers 86 zugeführte Flüssigkeit zur Schmierung desselben, zur Verhinderung einer Leckströmung rings um den Schieber 86 und zum Ausgleich der auf den Schieber 86 wirkenden Kippkräfte dient. Die Bohrung 112 steht über eine Radialbohrung 122 mit einer Umfangsnut 124 in der Außenwand 88 des Schiebers 86 in Verbindung, die sich in Umfangsrichtung rund um den Schieber von der unmittelbaren Nachbarschaft der einen Axialnut 120 bis zur Nachbarschaft mit der zweiten Axialnut erstreckt. Diese Umfangsnut 124 ist derart am Schieber 86 angeordnet, daß sie, wenn sich der Schieber in seiner zweiten, der maximalen Öffnung der Rückströmöffnung 94 entsprechenden Stellung befindet, noch dichtend an der sich in den Hochdruck-Auslaßkanal 30 erstreckenden Verlängerung der Wand ,80 der Ausnehmung 64 anliegt. Die Umfangsnut 124 ■steht weiterhin mit zwei axial gerichteten Nuten 126, '128 in der Wand 88 des Schiebers 86 in Verbindung, die sich von der Umfangsnut 124 aus in Richtung gegen das zur Niederdruckstirnwand 22 weisende Ende des Schiebers 86 erstrecken.

Durch Zuführung von Flüssigkeit, z. B. öl zu den Nuten 124, 126, 128 werden eine Schmierung der Außenwand 88 des Schiebers 86, eine Abdichtung gegen Leckströmungen längs des Schiebers (mittels der Umfangsnut 124) und ein Ausgleich der in radialer Richtung auf den Schieber 86 wirkenden Gaskräfte (mit

ίο Hilfe der Nuten 126,128) erzielt.

In der Wand der Buchse 104 des Schiebers 86 befindet sich ferner eine Öffnung 130, die vor der gegen den Gehäuseeinsatz 70 gerichteten Endkante 90 liegt und gegen den Arbeitsraum 24 weist. Wenn sich der Schieber 86 in einer solchen Stellung befindet, daß diese Öffnung 130 das Ende des sich in den Schieber 86 erstreckenden Rohres 102 passiert hat, was der Fall ist, wenn der Schieber 86 in seine zweite Endstellung verschoben ist, so daß die Rückführöffnung 94 ihren Größtwert hat und der Hauptteil der durch die Bohrungen 116 eingespritzten Flüssigkeit unmittelbar in den Hochdruck-Auslaßkanal 30 eingespritzt wird, wird durch die Öffnung 130 Flüssigkeit in den Arbeitsraum 24 zur Versorgung der Rotoroberflächen mit Flüssigkeit eingespritzt.

Zwischen den axial gerichteten Nuten 126,128 ist eine Führungsnut 132 am Schieber 86 vorgesehen, die sich von der Umfangsnut 124 aus in einen Teil 133 des Schiebers 86 erstreckt, der seinerseits zum Niederdruck-Einlaßkanal 26 hin vorspringt und an dessen Ende die Führungsnut 132 mit dem Niederdruck-Einlaßkanal 26 in Verbindung steht. Diese Führungsnut 132 wirkt mit einem im Gehäuse 20 befestigten Führungskörper 134 zusammen, der exzentrisch auf einem Stehbolzen 140 angeordnet ist, welcher im Winkel verstellbar in einer Bohrung 136 des Gehäuses sitzt und durch einen Stift 138 festlegbar ist. Vor der Festlegung durch den Stift 138 wird der Stehbolzen 140 derart im Winkel eingestellt, daß der Schieber 86 mit Hilfe des exzentrisch angeordneten Führungskörpers 134 in einer Stellung ausgerichtet ist, in der die Kante 114 am Schieber 86 mit der entsprechenden Kante des Gehäuseeinsatzes 70 fluchtet. Dadurch ist sichergestellt, daß die Rotoren 34, 36 während ihrer Drehung nicht in Berührung mit dem Schieber 86 gelangen. Wenn diese Einstellung vorgenommen ist, wird eine Bohrung 136 zum Teil in das Gehäuse 20 und zum Teil in den Stehbolzen 140 eingebracht, und der Stift 138 wird in diese Bohrung eingeschlagen. Die Bohrung 136 wird daraufhin durch eine Schraube 142 verschlossen.

Die Lagerkammer 53 steht über einen Kanal 55 unmittelbar mit dem Niederdruck-Einlaßkanal 26 in Verbindung, und die Lagerkammer 57 ist über zwei Gehäusekanäle 59 und die Ausnehmung 64 ebenfalls mit dem Niederdruck-Einlaßkanal 26 verbunden (s. F i g. 3). Zur Arbeitsweise des dargestellten Drehkolbenverdichters und der Flüssigkeitseinspritzung über den Schieber wird noch Folgendes erwähnt.

Beim Anfahren wird der Schieber 86 in seine zweite Endstellung verschoben, in welcher die Rückströmöffnung 94 ihren Größtwert hat, so daß die Verdichtungsarbeit einen Minimalwert hat. In dieser Stellung des Schiebers 86 wird Flüssigkeit durch die Öffnung 130 in den Arbeitsraum 24 eingespritzt. Wenn der Antriebs-

motor seine normale Arbeitsdrehzahl erreicht hat, wird der Schieber 86 in seine erste Endstellung verschoben, in welcher die Rückströmöffnung 94 geschlossen ist und die radial gerichtete Hochdrucköffnung ihren Größt-

,vert hat. Das zu verdichtende Arbeitsmedium bzw. ;^;ördergas strömt nun durch den Niederdruck-Einlaßka-■lal 26 und die Niederdrucköffnung 28 in den Arbeitsraum 24, wo es in bekannter Weise in die Nuten 40, 46 der Rotoren 34, 36 eingesaugt wird, welche zur Nliederdrucköffnung 28 hin offen sind. Nach Eingreifen einer Rippe 38 des Kolbenrotors 34 in eine Nut 46 des Absperrotors 36 und einer Rippe 44 des Absperrotors 56 in eine Nut 40 des Kolbenrotors 34 wird eine V-förmige, einen Teil einer Nut des Kolbenrotors 34 jnd einen Teil einer Nut des Absperrotors 36 enthaltende Verdichtungskammer gebildet, die sowohl gegenüber der Niederdrucköffnung 28 als auch gegenüber der Hochdrucköffnung 32 abgeschlossen ist. Das Basisende dieser V-förmigen Verdichtungskammer befindet sich an der Stirnfläche der Hochdruckstirnwand 56, während sich sein Scheitelende an der liingriffstelle zwischen den Rotorrippen 38,44 und den Rotornuten 40, 46 befindet und bei der Drehung der Rotoren 34,36 derartig in axialer Richtung wandert, daß das Volumen der V-förmigen Verdichtungskammer fortgesetzt verkleinert wird. Wenn die Rotorrippen 38, 44, die den V-förmigen Verdichtungskammern vorauseilen, die Kanten der Hochdrucköffnung 32 überlaufen, wird eine Verbindung zwischen der V-förmigen Verdichtungskammer und dem Hochdruck-Auslaßkanal JO hergestellt, so daß das Arbeitsmedium aus dem Verdichtungsraum hinaus in den Hochdruck-Auslaßkanal 30 gedruckt wird. Wenn die an den Hochdruck-Auslaßkanal 30 abgegebene Menge an Arbeitsmedium zu groß und dann der Schieber 86 in Richtung zur Hochdruckstirnwand 56 verstellt wird, wobei die Rückströmöffnung 94 geöffnet wird, wird ein Teil des in die Rotornuten 40, 46 eingesaugten Arbeitsmediums durch diese Rückströmöffnung 94 ohne jegliche Verdichtung in den Niederdruck-Einlaßkanal 26 zurückgeleitet.

Auf diese Weise kann die Förderleistung des Verdichters bis herab zur Leistung Null geregelt werden, was es möglich macht, den Verdichter ohne Abtrennung von der Antriebsmaschine und mit annehmbaren Verlusten im Leerlauf zu betreiben.

Durch Einspritzung von Flüssigkeit, hauptsächlich öl, in den Verdichterarbeitsraum wird eine unmittelbare Kühlung und eine verbesserte Abdichtung zwischen den Rotoren sowie zwischen diesen und der Mantelwandung 62 des Arbeitsraums erzielt, als es bisher bei den bekannten Schraubenverdichtern an der Förderraumwand möglich war. In einem Verdichter nach der Zeichnung wird außerdem eine wirksame Abdichtung gegen Leckverluste entlang der Außenfläche des Schiebers 86 erreicht. Weiterhin wird in bestimmtem Umfang ein Ausgleich der am Schieber 86 wirkenden Axialkräfte dadurch erhalten, daß der Kraft des auf die gesamte zum Auslaßkanal 30 weisende Stirnfläche des Schiebers 86 einwirkenden Fördergasdruckes der auf eine Kreisfläche, die durch den größten Durchmesser am Erweiterungsteil des Rohres 102 bzw. den Innendurchmesser der Hohlraumbuchse 104 bestimmt wird, an der Innenseite der Endwand 108 des Schiebers durch den Flüssigkeitsdruck im Hohlraum 103 ausgeübte Kraft entgegengewirkt. Die erwähnte Kreisfläche wird lediglich noch durch die Querschnittsfläche der unverschieblichen Stellspindel 98 reduziert, wobei aber die Querschnittskreisfläche des Rohres 102 an ihrem Mündungsende in den Schieber 86 beträchtlich größer ist als die Querschnittsfläche der Einstellspindel 98. In Verbindung mit einem gewissen Ausgleich der in radialer Richtung auf den Schieber 86 wirkenden Kräfte mit Hilfe der Nuten 126,128 und in Verbindung mit der durch Zuführung von Flüssigkeit zur Außenwand 88 des Schiebers 86 erhaltenen Schmierung, insbesondere wenn es sich um Schmieröl handelt, erfolgt dadurch ein beträchtliches Absinken der für die Bewegung des Schiebers 86 erforderlichen Kräfte. Es hat sich in der Praxis als möglich erwiesen, den Schieber 86 auch bei großen Druckunterschieden zwischen dem Hochdruckkanal 30 und dem Niederdruckkanal 26 relativ leicht zu bewegen. Natürlich muß dabei der Druck der dem Schieberhohlraum 103 zugeführten Flüssigkeit um ein bestimmtes Maß größer sein als der größtmögliche Fördergasdruck. Zum Einspritzen der Flüssigkeit als Kühl- und Schmierflüssigkeit in den Arbeitsraum 24 würde es an sich genügen, wenn der Flüssigkeitsdruck mindestens gleich dem Fördergasdruck ist.

Während des Betriebes des Verdichters sind die Lagerkammern 53, 57 über die Kanäle 55 bzw. 59 mit dem Niederdruck-Einlaßkanal 26 verbunden, wo auch das durch die Rückströmöffnung 94 herausfließende öl, das nicht unmittelbar das Arbeitsmedium begleitet, zurück in den Arbeitsraum 24 fließt und dort gesammelt wird. Wenn hierbei der ölspiegel im Niederdruck-Einlaßkanal 26 so hoch gestiegen ist, daß das öl beginnt, in den Arbeitsraum 24 einzudringen, wird es von den Rotoren erfaßt und in den Arbeitsraum gesogen, so daß eine doppelte Wirkung zustande kommt, nämlich einmal

dem Arbeitsraum 24 öl zugeführt wird und zum anderen öl ohne eine besondere Pumpe in den Hochdruck-Auslaßkanal 30 geleitet wird, wo es durch einen nicht dargestellten ölabscheider vom Arbeitsmedium getrennt und durch eine Pumpe und einen Kühler (ebenfalls nicht dargestellt) mit einem verhältnismäßig kleinen Druckanstieg zurück zum Hohlraum 103 im Schieber 86 und zu den Lagern 54,58 gefördert wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Auüenachsiger Drehkolbenverdichter mit Kammeingriff zwischen einem Kolbenrotor und einem Absperrotor mit schraubenförmigen Rippen und Nuten, deren Flanken beim Kolbenrotor konvex und beim Absperrotor konkav ausgewölbt sind, innerhalb eines an entgegengesetzten Stirnenden mit einem Niederdruckeinlaß bzw. einem Hochdruekauslaß versehenen Arbeitsraumes innerhalb eines Gehäuses, dessen die Rotoren zum größten Teil dichtend umschließende Mantelwandung mit einer sich axial bis in den Hochdruckauslaß erstreckenden rinnenförmigen Ausnehmung versehen ist, in welcher ein das Mantelwandungsprofil ergänzender Schieber dichtend angeordnet und axial verstellbar geführt ist, durch dessen niederdruckseitige Endkante die axiale Erstreckung des mit dem Niederdruckeinlaß verbundenen Abschnittes der rinnenförmigen Ausnehmung veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (86) einen parallel zu den Rotorachsen verlaufenden und zum Hochdruckauslaß (30, 32) hin abgeschlossenen zylindrischen Hohlraum (103) aufweist, in welchem ein zum Gehäuse unverschieblich gehaltenes Rohr (102) zur Zuführung von Druckflüssigkeit nach Art eines Kolbens dichtend eingreift und daß in dem dem Arbeitsraum (24) zugewandten Teil der Schieberwandung vom Hohlraum (103) ausgehende Kanäle zur an sich bekannten Einspritzung von Flüssigkeit in den Arbeitsraum zwischen die Rippen (38, 44) und Nuten (40, 46) der Rotoren (34,36) vorgesehen sind.

2. Drehkolbenverdichter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das zunächst im Durchmesser kleiner als der Hohlraum (103) ausgebildete Rohr (102) innerhalb des Schiebers (86) eine dem Hohlraumquerschnitt angepaßte kolbenartige Erweiterung aufweist.

3. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß längs des Schiebers (86) in axialen Abständen mehrere Einspritzkanäle (116) angeordnet sind.

4. Drehkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzkanäle (116) innerhalb des die Mantelwandung des Arbeitsraumes (24) ergänzenden Wandteils des Schiebers (86) liegen und an der Verschneidungskante (114) der den Arbeitsraum (24) bildenden Gehäusebohrungen zu diesen ausmünden.

5. Drehkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine von dem Hohlraum (103) des Schiebers (86) ausgehende weitere Einspritzöffnung (130) axial außerhalb der niederdruckseitigen Steuerkante (96) des Schiebers befindet.

6. Drehkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (86) mit Kanälen (118) versehen ist, die aus dem Hohlraum (103) zu den Berührungsflächen (88) des Schiebers (86) mit der Wand der ihn aufnehmenden Ausnehmung (64) führen.

7. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (118) innerhalb eines Bereiches der Berührungsflächen (88) des Schiebers (86) ausmünden, der nahe dem Arbeitsraum (24) liegt.

8. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Längs- und Querrichtung der Berührungsflächen (88) des Schiebers (86) mit der Wand der Ausnehmung (64) Nuten (120, 124,126,128) vorgesehen sind, die in Verbindung mit den Kanälen (118) stehen und an ihren Enden geschlossen sind.