DE1804884A1

DE1804884A1 - Schraubenverdichter mit zwei ineinandergreifenden Schraubenrotoren und einem axialverstellbaren Steuerschieber zur Foerdermengenregelung und OEleinspritzung

Info

Publication number: DE1804884A1
Application number: DE19681804884
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Linneken
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Priority date: 1968-10-24
Filing date: 1968-10-24
Publication date: 1970-09-17
Also published as: SE344351B; BE740289A; GB1237333A; FR2021476A1; OA03154A; ES372757A1

Description

Schraubenverdichter mit zwei ineinandergreifenden Schraubenrotoren und einem axial verstellbaren Steuerschieber zur Fördermengenregelung und Öleinspritzung

Gegenstand der Erfindung ist ein Schraubenverdichter mit zwei ineinandergreifenden Schraubenrotoren und einem ä parallel zu den Rotoren axial verstellbarem Steuerschieber zur Fördermengenregelung.

Der Schieber dient außerdem für die Zufuhr von Öl oder einer sonstigen Flüssigkeit mit Schmiereigenschaften zum Verdichtungsraum und weist deshalb Einspritzbohrungen auf, die in Schieberlängsrichtung nebeneinander angeordnet sind«

Die in den Verdichtungsraum eingespritzte Flüssigkeit soll einen Teil der Verdichtungswärme aufnehmen, die aufeinander abwälzenden Zahnflanken der Rotoren schmieren und insbesondere die Rotoren gegen das Gehäuse und gegen den Schieber abdichten. Je besser diese Abdichtung, desto geringer sind die Überströmverluste und desto mehr wird infolgedessen der Verdichtungswirkungsgrad gesteigert. Dabei ist wesentlich, daß die Flüssigkeit in der Nähe der Verschneidungskante der beiden Rotoren, d.h. aber durch

den Schieber eingespritzt wird, 009838/U699

Die bekannten Schraubenverdichter mit einem auch für die Einspritzung vorgesehenen Steuerschieber lassen deshalb zu wünschen übrig, weil beim Verstellen des Schiebers zur Änderung der Füllung auch die Einspritzbohrungen in Längsrichtung des Verdichtungsraumes verlagert werden. Sie wandern bei der Verstellung des Schiebers zum'Rotoraustrittsende, d.h. zur Druckseite hin, zum Teil in den Bereich des Austrittsstutzens, so daß die im Bereich der Rotoren verbleibende Einspritzzone ver- ^ kürzt wird. Eine solche Verschlechterung der Abdichtung läßt die Leckverluste ansteigen und den Verdichtungswirkungsgrad absinken. Außerdem wird auch die unmittelbar in den Verdichtungsraum eingespritzte Menge kleiner. Es kann deshalb mit der Flüssigkeit weniger Verdichtungswärme abgeführt werden, was eine zusätzliche Verschlechterung des Wirkungsgrades verursacht. Unter Umständen kann sogar die Schmierung der Rotoren gefährdet werden.

™ Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diesen grundsätzlichen Mangel der bekannten Schraubenverdichter mit Steuerschieber und Einspritzung zu beheben und dafür zu sorgen, daß in allen Schieberstellungen, also auch im Teillastbetrieb, ein guter Verdichtungswirkungsgrad und eine einwandfreie Schmierung der Rotoren sowie auch eine gleichbleibende Wärmeabfuhr gewährleistet sind.

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Zur Lösung dieser Aufgabe kommt es darauf an, die Zufuhr der Einspritzflüsaigkeit so zu gestalten, daß die Einspritzstelle im Verdichtungsraum bei der Schieberbewegung praktisch nicht verschoben wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in allen Schieberstellungen nur ein Teil aller Einspritzbohrungen beaufschlagt ist, und daß die Beaufschlagung bei einer Schieberverstellung auf die in den Bereich der zuvor beaufschlagten Bohrungen hineinwandernden Nachbarbohrungen selbsttätig umschaltbar ist. Auf diese Weise wird die " in Verstellrichtung des Schiebers jeweils vordere Bohrung bei einer Schieberversteilung abgeschaltet und gleichzeitig am hinteren Ende des Einspritzbereiches einer nachfolgenden Bohrung zugeschaltet.

In Weiterentwicklung ^er Erfindung ist die selbsttätige Umschaltung der Beaufschlagung sehr einfach mit einer ortsfesten Umschaltkammer zu erreichen, in die ein Zuflußkanal einmündet und die der Schieber abschließt. Die Länge dieser Umschaltkammer richtet sich nach der Anzahl'der jeweils gleichseitig beaufschlagten Schieberbohrungen.

Zweckmäßig ist die Mündung eines das Verdichtergehäuse quer zur Schieberachse durchsetzenden ölzuflußkanales als ortsfeste Umschalt- und ggf. Verteilerkammer vorgesehen.

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Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigts

Pig. 1 einen Schraubenverdichter in Seitenansicht mit dem Steuerschieber im Längsschnitt;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Schrauben*

Fig. 3 ein Schema, das die Wirkungsweise des Steuerschiebers veranschaulicht;

Fig. 4 schematisch einen Querschnitt durch die beiden Rotoren und den Schieber mit den Einspritzbohrungen;

Fig. 5 sinngemäß zu Fig. 1 eine abgewandelte Ausführung des Schiebers mit einem von diesem umschlossenen Umschalt- und Verteiler kanal.

Im V_erdichtergehäuse 1 sind die beiden Schraubenrotoren, und zwar der Hauptläufer 2 und der Hebenläufer 3 gelagert. Der Hauptläufer 2 wird über ein Ritzel 4 und ein in dieses eingreifendes Zahnrad 5 der Antriebswelle 6 angetrieben. Unter und zwischen den beiden läufern 2, 3 ist der Steuerschieber 7 in das Gehäuse 1 eingebaut. Der Schieber weist eine Verstellstange 8 auf, in dessen Bohrung 8' eine Gewindespindel 9 eingreift. Diese Spindel

kann von einem (nicht dargestellten) Motor und hilfswei-009838/0699

se mit einem Handrade 10 gedreht und dadurch der Schieber axial nach Maßgabe der gewünschten Füllung verstellt werden.

Das zu verdichtende Gas gelangt in bekannter Weise durch einen Eintrittsstutzen 11, wie der Pfeil 11· (Pig. 1 und 3) versinnbildlicht, in die Zahnlückenräume 2' und 3' der beiden Läufer. Diese drehen sich auf ihrer Oberseite aus dem Zahneingriff heraus (Mg. 4) und öffnen dadurch fortschreitend die Zahnlückenräume von der Saugseite zur Druckseite hin unter Ansaugen des zu verdichtenden Gases. Beim Weiterdrehen werden die Zahnlückenräume im Gehäuse abgeschlossen, bis Zähne und Zahnlücken auf der Unterseite des Eintrittsgehäuses im Bereich der Verschneidungskante 12 des Schiebers 7 wieder in Eingriff kommen. Dann beginnt der innere Verdichtungsvorgang, indem die Zahnlückenräume durch das von der Saugseite zur Druckseite fortschreitende Ineingriffkommen der Zähne verkürzt werden und das Gas verdichtet wird, bis der Übertritt des verdichteten Gases in die Austritts- ( kammer 13 an der Druckseite des läufergehäuses freigegeben wird. Anschließend werden die Zahnlückenräume immer kleiner, ihr Volumen wird an der Druckseite Hull und infolgedessen das verdichtete Gas restlos.ausgeschoben. (Pfeil 14).

Je nach der Einstellung des Steuerschiebers 7 kann ein mehr oder weniger großer Teil des in die Zahnlückenräume 2¹, 3' angesaugten Gases vor Beginn der Verdich-

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tung wieder in den Eintrittsstutzen 11 zurückströmen, wie der Pfeil 15 in Fig. 3 veranschaulicht. Diese zeigt den Schieber 7 in einer Stellung, in der die dem vollen Saughub proportionale Rotorlänge H um den Schieberhub h und deshalb die Liefermenge um einen dementsprechenden Betrag vermindert ist. In der linken Endstellung des Schiebers 7 ist jede Ruckströmung unterbunden, so daß die Verdichtung bereits in der Einlaßebene 16 beginnt und infolgedessen der Gesamthub H ausgenutzt wird.

Für die ölzufuhr in den Verdichtungsraum sind in dem Schieber 7 zahlreiche Bohrungen 17 vorgesehen, die in Längsrichtung des Schiebers möglichst dicht nebeneinandei angeordnet sind und von denen bei der dargestellten Ausführung (Fig. 4) je zwei Einspritzkanäle 18 zum Verdichtungsraum abzweigen. Ein Teil der Bohrungen 17 wird durch einen ölzuflußkanal 19 beaufschlagt, dessen schieberseitige Mündung 19' langgestreckt ist und sich über mehrere,z.B. fünf Schieberbohrungen 17 erstreckt (vgl. Fig. 1). Der ölzuflußkanal 19 mit seiner Mündung 19' ist am Ende des Verdichtungshubes, d.h. also in der Zone des größten Verdichtungsdruckes vorgesehen.

Wird der Schieber aus seiner linken Endstellung nach / rechts auf irgendeine Teillast eingestellt, dann gelangt zunächst die Bohrung 17' aus dem Bereich der Mündung 19'· Es wandert aber gleichzeitig die Bohrung 17" in die

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Mündung hinein und kommt also anstelle der zuvor mit öl beaufschlagten Bohrung 17' in den Bereich der Beaufschlagungezone 19'« Der Einspritzbereich wird also nur unbedeutend verlagert» und zwar nur um die Teilung der Bohrungen 17 vermindert um deren Durchmesser. Damit ist für alle Sohieberstellungen, d.h. für alle Teillasten eine gleichbleibende Wirkung der öleinspritzung gewährleistet.

Bei der abgewandelten Ausführung nach Fig. 5 ist der Steuerschieber 7' auf einen am Gehäuse 1 befestigten Kolben 20 aufgepaßt, in dessen Ringkammer 21 eine durch den Kolben axial hindurchgeführte Bohrung 22 einmündet. Dieser Bohrung fließt das Sinspritzöl durch einen Kanal 23 EU, der - wie der Kanal 19 in Fig. 4 - an eine (nicht dargestellte) Einspritzpumpe angeschlossen ist.

Die Ringkammer 21 des Kolbens 20 ersneckt sich - wie die Mündung 19* des ölzuflußkanales 19 - über mehrere Einspritzbohrungen 18. Beim Verstellen des Schiebers 1* ^j auf dem ortsfesten Kolben 20 ergibt sich infolgedessen dieselbe "Wirkung wie im Falle der Fig. 1. Es wird nämlich die Beaufschlagung von der in Verstellrichtung des Schiebers jeweils vordersten Einspritzbohrung 18 auf die in die Beaufschlagungszone nachwandernde Bohrung selbsttätig umgeschaltet.

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Bei beiden dargestellten Ausführungen erstreckt sich die Mündung 19' des Ölzuflußkanales 19 (Fig. 1 und 4) ebenso wie der Ringkanal 21 des Kolbens 20 (Fig. 5) über mehrere Öleinspritzbohrungen. Die Mündung 19¹ und die Ringkammer 21 wirken also nicht nur als Umschalt, sondern auch als Yerteilerkammer, indem sie den Ölzufluß gleichzeitig und gleichmäßig auf mehrere Einspritzbohrungen verteilen.

Grundsätzlich ist die*erfindungsgemäß wesentliche selbsttätige Umschaltung der Beaufschlagung von Einspritzbohrung zu Einspritzbohrung unabhängig von der Anzahl der gleichzeitig beaufschlagten Bohrungen, also auch dann gegeben, wenn die Mündung 19' bzw. der Ringkanal 21 jeweils mit nur einer Einspritzbohrung kommuniziert.

Im Rahmen der Erfindung sind mancherlei Abwandlungen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich. So kann es mit wachsendem Druckverhältnis des zu verdichtenden Gases zweckmäßig sein, die Länge der Einspritzzone zu vergrößern, d.h. auf einen größeren Teil der Rotorlänge auszudehnen. Dabei ist zu bedenken, daß es mit der Verlängerung nur einer Umschalt- oder Verteilerkammer nicht getan zu sein braucht, weil das öl in einem solchen Falle fast nur in dem Bereich des Verdichtungsraumes mit dem niedrigeren Zwischendruck und

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kaum in dem Bereich des Verdichtungsraumes mit einem höheren Zwischendruck "bzw. dem Enddruck gelangen würde. Eine unabhängige Beaufschlagung der Verdiehtungsräume unterschiedlicher Druckbereiche mit dosierbaren Ölmengen ist mit zwei oder mehr Umschalt- bzw. Verteilerkammern zu erreichen, die mit einem dem Gasdruck jewels angepaßten ölzufuhrdruck gespeist werden«

Dies läßt sich beim Anschluß aller Kammern an ein und dieselbe ölpumpe durch Einbau von Drosseln in die zu den einzelnen Kammern führenden Zuflußbohrungen oder Kanäle erreichen.

Weiter ist es für die Erfindung gleichgültig, ob, wie bei den dargestellten Ausführungsbeispielen, der Nebenläufer über den Hauptläufer oder beide Läufer unmittelbar angetrieben werden.

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Claims

Stichworts "öleinapri GUTEHOFFNUNGSHÜTTE A) STERKRADE AKTIENGESELLSCHAPT P.Pat Gr/Br.- Oberhausen/Rhld., den 5. 12, 68 2151 Pat entans prüche:

1.) Schraubenverdichter mit zwei ineinandergreifenden

Schraubenrotoren und mit einem parallel zu den Rotoren axial verstellbarem Steuerschieber zur Füllungsregelung, dessen in den Verdichterarbeitsraum einmündende Einspritzbohrungen (für eine Flüssigkeit mit Schmiereigenschaften) in Schieberlängsrichtung nebeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzei chn e t , daß in allen Schieberstellungen nur ein Teil aller Einspritzbohrungen (18) beaufschlagt ist und daß die Beaufschlagung bei einer Schieberverstellung auf die in den Bereich (19¹> 21 ) der zuvor beaufschlag ten Bohrungen hineinwandernden Nachbarbohrungen selbsttätig umschaltbar ist.

2.) Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Zuflußkanal (19 > 22) in eine ortsfeste Umschaltkammer (19"t 21) einmündet, die der Schieber (7, 7¹) abschließt und deren Länge der Anzahl der jaweils gleichzeitig beaufschlagten Schieberbohrungen (18) angepaßt ist.

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ORKStNAL INSPECTED

3.) Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Hündung (19*) des das Verdichtergehäuse (1) quer zur Schieberachse durch setzenden Zuflußkanalββ (19) als Umschalt- und ggf. Verteilerkammer ausgebildet ist (Fig. 1 i»d 4).

4·) Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (7^r ) auf einen ortsfesten Kolben (20) mit einer Ringkammer (21) aufgepaßt ist, die als Umschalt- und ggf. Verteiler- j kammer über eine axiale Kolbenbohrung (22) an den Zuflußkanal (23) im Verdichtergehäuse (1) angeschlossen iet (Fig. 5).

5·) Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Umschaltkammer in mehrere Einzelkammern ufgeteilt und der Zuflußdruck jeder Einzelkammer dem in ihrem Bereich herrschenden Verdichtungadruck angepaßt ist.

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BADORlGiINAL