DE1930845A1

DE1930845A1 - Rotations-Kompressor

Info

Publication number: DE1930845A1
Application number: DE19691930845
Authority: DE
Inventors: Henri Chapuis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-07-17
Filing date: 1969-06-18
Publication date: 1970-01-22
Also published as: FR1574479A; US3542497A; BE734871A; GB1257728A; SE353581B

Description

Ba 1300

Henri Ghapuis, Paris (Frankreich)

Rotations-Kompressor

Die bekannten Rotations—Kompressoren enthalten einen Kreis, der eine unter Druck stehende Flüssigkeit in die beweglichen Kammern einführt. Diese Flüssigkeit dient zur Kühlung der Luft bei ihrer Kompression (d.h. zur Kompensation ihrer Erwärmung) sowie weiterhin zur Schmierung der beweglichen Teile.

Eine erste bekannte Ausführung dieses Kreises enthält eine Pumpe, die Flüssigkeit mit einem etwas höheren Druck, als er in den Kammern herrscht, liefert. Diese Pumpe wird von einer Regelvorrichtung gesteuert, deren Funktion erfordert, daß während des Leerlaufes des Kompressors in den beweglichen Kammern ein Restdruck vorhanden ist, was jedoch einen unerwünschten Leistungsverbrauch mit sich bringt.

Bei einer zweiten bekannten Ausführung steht der genannte Kreis unter dem im Vorderbehälter herrschenden Druck. Während des Leerlaufs des Kompressors wird die Schmier- und Kühlflüssigkeit mit dem im Behälter vorhandenen Druck gefördert. Man muß daher in den beweglichen Kammern des Kompressors einen beträchtlichen Restdruck aufrechterhalten, der teilweise dem im Behälter herrschen-

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den Druck das Gleichgewicht hält; der Kompressor darf hierbei selbstverständlich nicht die verdichtete Luft in den Behälter fördern. Durch diesen Kunstgriff dringt die Schmierflüssigkeit in begrenzter Menge in die beweglichen Kammern ein, was jede Gefahr einer Beschädigung der rotierenden Teile beseitigt. Wie bei der zuvor erläuterten Ausführung verbraucht jedoch der Kompressor während seines Leerlaufes eine beträchtliche Leistung, um den Gegendruck aufrecht zu erhalten.

Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, die von einem Rotations-Kompressor während des Leerlaufes aufgenommene Leistung zu verringern, wobei jedoch der Schmier- und Kühlmittelkreis in Betrieb gehalten werden soll. Ziel der Erfindung ist es ferner, die Menge der im Leerlaufbetrieb zirkulierenden Flüssigkeit zu verringern, indem eine selbsttätige Anpassung an den Schmiermittel- und Kühlmittelbedarf erfolgt.

Die Erfindung geht aus von einem Rotations-Kompres-. sor, vorzugsweise Schaufelkompressor, dessen Schmiermit-*. tel- und Kühlkreis durch ein unter Druck stehendes, gasförmiges Strömungsmittel gesteuert wird, mit einem Rotor sowie einem Stator, dessen Ansaugleitung mit Atmosphäre über ein Ventil verbunden ist, das durch einen Steuer- ; kreis gesteuert wird, dessen Steuerorgan dem im Druckluftbehälter herrschenden Druck ausgesetzt ist, während die Förderleitung des Stators an diesen Behälter angeschlossen ist, wobei zwischen diesen beiden Leitungen; sufcd in der Kompressionszone des Rotors eine Schmiermittel-Zuführleitung vorgesehen ist, die an den unter Druck stehenden Schmiermittel- und Kühlmittelkreis angeschlossen ist.

Bei einem derartigen Kompressor bestellt die Erfindung darin, daß die Förderleitung außerdem üb'er ein 909 8 84/1181

malerweise geschlossenes und durch den genannten Steuerkreis zu öffnendes Ventil mit Atmosphäre verbindbar ist und daß die Zuführleitung einerseits direkt mit dem Schmiermittel-Hilfsbehälter und andererseits über ein gesteuertes Isolierorgan mit dem unter Druck stehenden Schmiermittel- und Kühlmittel-Hauptkreis verbunden ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Kompressor wird zur Erzeugung eines Unterdruckes in den beweglichen Kammern des Kompressors die Luftansaugung unterbrochen und die Förderleitung mit Atmosphäre verbunden; es wird ferner der normale Schmier- und Kühlmittelkreis durch einen durch den genannten Unterdruck gesteuerten Hilfskreis von geringer Fördermenge ersetzt.

Sobald der Behälter seinen maximalen Druck erreicht hat, arbeitet der Kompressor im Leerlauf und verdrängt die in ihm enthaltene Luft in die Atmosphäre. Es stellt sich dann sehr rasch keine Kompression mehr ein, woraus eine erhebliche Verringerung der vom Kompressor während des Leerlaufbetriebes aufgenommenen Leistung resultiert. In der gleichen Zeit hört andererseits der Hauptkreis mit der Schmiermittelzuführung zum Kompressor aufj an die Stelle des Hauptkreises tritt unter dem Einfluß des im Kompressor auftretenden Vakuums der Hilfskreis.

Ein wesentlicher weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der einfachen Ausführung des Kompressors, in seiner hohen Betriebssicherheit und in seinen niedrigen Herstellungs- und Betriebskosten.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Luftkreis, der das die Förderleitung mit Atmosphäre verbindende Ventil enthält, an Atmosphäre über eine Entspannungskammer angeschlossen ist,

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deren zur Rückgewinnung des Schmiermittels dienender untere Teil über einen verengten Kanal mit der Ansaugleitung des Kompressors in Verbindung steht.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, daß die Ansaugleitung des Kompressors mit Atmosphäre über einen verengten Kanal verbunden ist, der die Größe des Vakuums steuert und vorzugsweise durch ein geeichtes Ventil begrenzt wird, das in dem Kreis angeordnet ist, der die genannte Entspannungskammer mit der Ansaugleitung verbindet.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Schmiermittel-Hilfsbehälter unter einer verengten öffnung angeordnet ist, die in der Leitung vorgesehen ist, die das aus der Förderleitung des Kompressors austretende Gemisch von Druckluft und Schmiermittel zum Druckluftbehälter und zum Schmiermittel- und Kühlmittel-Hauptkreis fördert, wobei diese öffnung in einer stoßtrennzone, vorzugsweise in einer scharfen, halsartigen Verengung der genannten Leitung, angeordnet ist. Das genannte Isolierorgan des Schmier- und Kühlmittel-Hauptkreises ist zweckmäßig ein Ventil, das normalerweise geöffnet ist und durch den Steuerkreis geschlossen wird.

Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch· veranschaulichten Ausführungsbeispieles hervor. .

Zur Erleichterung des Verständnisses ist ein Schaufelkompressor gewählt, dessen Schmiermittel- und Kühlkreis durch Druckluft gesteuert werden. Wie bekannt, enthält dieser Kompressor einen mit Schaufeln 2 besetzten

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Rotor 1, der in einem Stator 3 in Richtung des Pfeiles F rotiert.

Der Stator 3 ist mit einer Ansaugleitung 4 versehen, die sich in der Zone befindet, in der die beweglichen Kammern des Rotors ihr größtes Volumen aufweisen. Die Leitung 4 steht über ein gesteuertes Ventil 5, ein Rückschlagventil 6 und einen Filter 7 mit Atmosphäre in Verbindung. Das Ventil 5 ist normalerweise geöffnet; zur .Durchführung der Schließbewegung kann ein beliebiges Steuerorgan vorgesehen sein, beispielsweise ein pneumatisches, hydraulisches oder elektromagnetisches. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein pneumatisches Steuerorgan vorgesehen, das demgemäß an eine Leitung 8 angeschlossen ist, die mit einer Steuereinrichtung 9 in Verbindung steht. Das Rückschlagventil 6 ist normalerweise geschlossen und öffnet sich unter der Wirkung des vom Kompressor in der Kammer 10 erzeugten Unterdruckes. Der Stator 3 ist ferner mit einer Förderleitung 11 verbunden, die sich in der Zone befindet, in der die beweglichen Kammern des Rotors 1 das geringste Volumen aufweisen. Die Leitung 11 steht über eine Leitung 12 und ein Rückschlagventil 13 mit einem Behälter 14 in Verbindung. An diesen Behälter sind der bzw. die Nutzkreise angeschlossen. Das Rückschlagventil 13 ist normalerweise geschlossen und öffnet sich dann, wenn der Druck des Kompressors größer als der im Behälter herrschende Druck ist.

Der Behälter 14 enthält in seinem unteren Teil die Schmier- (Fett-) und Kühlflüssigkeit, die im Folgenden einfach als Schmiermittel bezeichnet wird. Das Schmiermittel steht daher immer unter dem Druck der im Behälter eingeschlossenen Luft und kann daher mit diesem Druck gefördert werden. Es wird durch eine Leitung 15, einen Küh-

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1er 16 und einen Filter 17 einer Eintrittskammer 18 zugeführt, die mit einer öffnung 19 des Stators 3 in Verbin- " dung steht. Die öffnung 19 befindet sich zwischen den Leitungen 4 und 11 in der Zone, in der sich die Kapazität der beweglichen Kammern des Rotors 1 verringert. Die Steuereinrichtung 9, an die die Steuerleitung 8 des Ventiles 5 angeschlossen ist, sitzt auf dem oberen Teil des Behälters 14. Diese an sich bekannte Steuereinrichtung steht unter der wirkung des im Behälter herrschenden Druckes. Wenn dieser Druck einen voreinstellbaren Auslösewert übersteigt, verbindet die Steuereinrichtung 9 die Leitung 8 mit dem Behälter. Das Ventil 5 wird dadurch unter Druck gesetzt, so daß es schließt und der Kompressor keine Luft mehr aus der Atmosphäre ansaugen kann* Verringert sich dann der Druck im Behälter 14 durch den Verbrauch der eingeschlossenen Luft, so verbindet beim Erreichen eines zweiten, unterschiedliches Schwellwertes die Steuereinrichtung 9 die Leitung 8 mit Atmosphäre, wobei der Behälter 14 isoliert wird. Das Ventil 5 öffnet dann wieder.

Im normalen Betrieb ist das Ventil 5 geöffnet; der Kompressor saugt atmosphärische Luft durch die Leitung 4 an, verdichtet sie und fördert sie durch die Leitungen 11 und 12 in den Behälter 14, bis der Druck in diesem Behälter die genannte Auelöseschwelle erreicht. Zur gleichen Zeit fördert die Druckluft das im Behälter 14 enthaltene Sehmiermittel zur Kammer 18. Beim Durchtritt durch den Kühler 16 kühlt sich das Schmiermittel ab; in Filter 17 werden im Soheiennittel enthaltene Verunreinigungen niedergeschlagen. Das in der Kammer 18 enthaltene Schmiermittel spritzt unter Druck und mit großer Menge durch die öffnung 19 in den Stator. Die Menge ist so bemessen, daß das schmiermittel nur einen sehr kleinen Teil der beweglichen Kammern des Rotors erfüllt, trotzdem jedoch eine

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wirksame Schmierung und eine ausreichende Abführung der vom Kompressor entwickelten Wärmemenge gewährleistet. Das auf diese Weise in den Kompressor eingeführte Schmiermittel wird zugleich mit der Druckluft durch die Leitungen 11 und 12 zum Behälter H geführt.

. Erfindungsgemäß ist eine leitung 20 zwischen der Leitung 12 und einer Entspannungskammer 28 vorgesehen, die die Ansaugkammer 10 umgibt. In dieser Leitung 20 ist ein gesteuertes Ventil 21 vorgesehen. Sein Steuerorgan ist Über eine Leitung 22 an die Steuerleitung 8 angeschlossen. Das Ventil 21 ist normalerweise geschlossen und öffnet sich unter dem Einfluß seines Steuerkreises, wenn der Druck im Behälter H den Auslöseschwellwert erreicht. Die Leitung 20 mündet in der ringförmigen Kammer 28, die zwischen dem Filter 7 und dem Rückschlagventil 6 in die Ansaugkammer 10 mündet, und zwar durch einen oberhalb des Bodens dieser Kammer 28 vorhandenen Kanal von verringertem Querschnitt (Loch, Schlitz oder dergleichen). Ein kleines geeichtes Ventil 30 ist an diese Kammer 28 unter-' halb des genannten Kanales 29 angeschlossen und über eine Leitung 31 mit der Ansaugleitung 4- verbunden. Das normalerweise geöffnete Rückschlagventil 6 ist nur zu dem Zwecke vorgesehen, ein Entweichen von Luft und Schmiermittel im Augenblick des Stillsetzens des Kompressors zu verhindern.

Es ist ferner ein zweiter Schmierkreis vorgesehen, der den Hauptschmierkreis 15 bis 19 ersetzt, wenn der Kompressor im Leerlauf arbeitet. Dieser zweite Kreis enthält einen Behälter 23, der an die Leitung 12 an einer Stelle angeschlossen ist, an der das aus dem Kompressor austretende Schmiermittel entweichen kann. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Behälter 23 unter dem Kompressor und steht über eine verhältnis-90988A/1181

mäßig enge Öffnung.24 mit der Leitung 12 in Verbindung. Die Öffnung 24 befindet sich in einem haieartigen Teil dieser Leitung, so daß das von der Druckluft geförderte Schmiermittel auf den Hals auftrifft und durch die genannte Öffnung 24 in den Hilfsvorratsbehälter 23 entweichen kann·

Der Behälter 23 steht mit der Eintrittskammer 18 über eine Leitung 25 in Verbindung, in der eine feste oder einstellbare, kalibrierte Verengung 25a vorgesehen ist, die im Leerlauf den öldurchtritt reguliert. Im übrigen wird die Verbindung der Eintrittskammer 18 mit der Leitung, 15 durch ein gesteuertes Ventil 26 gesteuert. Dieses Ventil ist normalerweise geöffnet und muß geschlossen werden, wenn der Kompressor im Leerlauf arbeitet. Zu diesem Zweck ist das Steuerorgan des Ventiles 26 an eine Leitung 27 angeschlossen, die von der Steuerleitung abzweigt. Sobald der Druck im Sehälter 14 den Auslöseschwellwert erreicht, verbindet die Steuereinrichtung 9 die Leitung 8 mit dem Behälter 14 und bewirkt gleichzeitig mit dem Schließen des Ventiles 5 und dem öffnen des Ventiles 21 auch das Schließen des Ventiles 26.

Der erfindungsgemäße Kompressor wirkt damit folgendermaßen: Beim Lauf unter Belastung verbindet die Steuereinrichtung 9 die Leitung 8 sowie die hieran angeschlossenen Leitungen 22 und 27 mit Atmosphäre. Die Ventile 5 und 26 sind infolgedessen geöffnet; daher kann atmosphärische Luft in den Kompressor gelangen; diese Luft wird verdichtet und zum Behälter 14 gefördert; der Hauptschmiermittelkreis 15 bis 19 führt das Schmiermittel unter hohem Druck und in großer Menge dem Kompressor zu. Der Hilfsbehälter 23 füllt sich automatisch mit Schmiermittel, das dann im Leerlauf verfügbar ist. Gleichzeitig ist das

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Ventil 21 geschlossen und unterbricht infolgedessen jede Verbindung zwischen der Förderleitung des Kompressors und Atmosphäre.

Sobald der Druck im Behälter 14 den Auslöseschwellwert erreicht, stellt die Steuereinrichtung 9 diesen Druck auch in der Leitung 8 und damit in den Leitungen 22 und 27 her. Das Ventil 26 schließt infolgedessen und hebt damit die Schmiermittelversorgung des Kompressors durch den Hauptkreis 15 bis 17 auf. Gleichzeitig schließt das Ventil 5 und das Ventil 21 öffnet. Der Kompressor kann infolgedessen nicht mehr atmosphärische Luft ansaugen. Er läuft leer und verdrängt die im Kompressor enthaltene Luft über die Leitung 20 in die Kammer 28; die Druckluft des Behälters 14 kann nicht mehr zum Kompressor gelangen, da das Rückschlagventil 13 geschlossen ist. Es stellt sich infolgedessen in den beweglichen Kammern des Kompressors und in der Eintrittskammer 18 ein partielles Vakuum ein, so daß der Leistungsverbrauch des im Leerlauf arbeitenden Kompressors beträchtlich verringert wird. Der in der Eintrittskammer 18 und in den beweglichen Kammern des Kompressors auftretende Unterdruck hat im übrigen zur Folge, daß im Behälter 23 vorhandenes Schmiermittel angesaugt und in reduzierter Menge dem Kompressor zugeführt wird; die Dosierung ist gerade ausreichend, um die erforderliche Schmierung zu bewirken. Die Rückführung dieses Öles und die Vakuumeinstellung werden durch das kleine Ventil 30 gewährleistet, das zwischen der Entspannungskammer 28 und der Ansaugleitung 4 angeordnet ist. Dieses öl kehrt infolgedessen zum Hilfsbehälter 23 zurück, womit der Schmierungs-Hilfskreis geschlossen ist.

Sobald sich der Druck im Behälter 14 auf den Wiedereinschaltwert verringert hat, verbindet die Steuereinrich-

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tung $ die Leitung 8 und die Leitungen 22,27 mit Atmosphäre. Das Ventil 21 schließt und die Ventile 5»26 öffnen. Der Kompressor kann nun wie zuvor beschrieben unter Belastung arbeiten.

Die Erfindung ist auch in dem Falle anwendbar, in dem der Kompressor einen Schmierungs- und Kühlkreis enthält, der durch eine Pumpe unter Druck gesetzt wird, die beispielsweise durch dasselbe Organ wie der Kompressor angetrieben wird. In diesem Falle wird das gesteuerte Ventil 26 durch ein Doppelwegventil ersetzt, das über einen Weg die Leitung 15 mit dem unter Druck stehenden Schmiermittel an die Eintrittskammer 18 anschließt, wenn der Kompressor unter Last läuft, d.h„ wenn die Steuerleitung 27 an Atmosphäre angeschlossen ist. Dieses Ventil ermöglicht es ferner, die Leitung 15 an den Zulauf der Pumpe anzuschließen, wenn der Kompressor im Leerlauf arbeitet und die Steuerleitung 27 unter Druck steht.

Der Steuerkreis und die gesteuerten Ventile müssen nicht auf pneumatischer Basis arbeiten. Es genügt, wenn die Steuereinrichtung 9 auf den im Behälter H herrschenden Druck anspricht. Die Ventile können beispielsweise auf elektromagnetischer oder elektromechanischer Basis arbeiten; ihre Steuerorgane sind dann an eine Stromquelle über Relais angeschlossen,, die ihrerseits von einem piezoelektrischen Steuerorgan gesteuert werden.

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Claims

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Patentansprüche

Rotations-Kompressor, vorzugsweise Schaufelkompressor, dessen Schmiermittel- und Kühlkreis durch ein unter Druck stehendes, gasförmiges Strömungsmittel gesteuert wird, mit einem Rotor sowie einem Stator, dessen Ansaugleitung mit Atmosphäre über ein Ventil verbunden 1st, das durch einen Steuerkreis gesteuert wird, dessen Steuerorgan dem im Druckluftbehälter herrschenden Druck ausgesetzt ist, während die förderleitung des Stators an diesen Behälter angeschlossen ist, wobei zwischen diesen beiden Leitungen und in der Kompressionszone des Rotors eine Schmiermittel-ZufUhrleitung vorgesehen ist, die an den unter Druck stehenden Schmiermittel- und Ktihlmittelkreis angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung außerdem über ein normalerweise geschlossenes und durch den genannten Steuerkreis zu öffnendes Ventil mit Atmosphäre verbindbar ist und daß die Zuführleitung einerseits direkt mit einem Sehmiermittel-Hilfebehälter und andererseits über ein gesteuertes Isolierorgan mit dem unter Druck stehenden Schmiermittel- und Kühlmittelhauptkreis verbunden ist.
2.) Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der luftkreis, der das die Förderleitung mit Atmosphäre verbindende Ventil enthält, an Atmosphäre über eine Entspannungskammer angeschlossen ist, deren zur Rückgewinnung des Schmiermittels dienender untere Teil über einen verengten Kanal mit der Ansaugleitung des Kompressors in Verbindung steht.

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3.) Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugleitung des Kompressors mit Atmosphäre über einen verengten Kanal verbunden ist, der die Größe des Vakuums steuert und vorzugsweise durch ein -geeichtes Ventil begrenzt wird, das in dem Kreis angeordnet ist, der die genannte Entspannungskammer mit der Ansaugleitung verbindet.
4.) Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmiermittel-Hilfsbehälter unter einer verengten Öffnung angeordnet ist, die in der " Leitung vorgesehen ist, die das aus der Förderleitung des Kompressors austretende Gemisch von Druckluft und Schmiermittel zum Druckluftbehälter und zum Schmiermittel- und Kühlmittel-Hauptkreis fördert, wobei diese Öffnung in einer Stoßtrennzone, vorzugsweise in einer scharfen, halsartigen Verengung der genannten Leitung, angeordnet ist.
5.) Kompressor nach den Ansprüchen 1,2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine kalibrierte, vorzugsweise . einstellbare Öffnung eine Verbindung zwischen dem Schmiermittel-Hilfsbehälter und der Zuführleitung herstellt.
6.) Kompressor nach Anspruch 1, bei dem der Schmiermittel- und Kühlmittel-Hauptkreis durch die Druckluft des Behälters unter Druck gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Isolierorgan dieses Kreises ein normalerweise geöffnetes und durch den Steuerkreis schließbares Ventil ist.

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7.) Kompressor nach Anspruch 1, bei dem der Schmiermittel- und KÜhlmittel-Hauptkreis durch eine Pumpe unter Druck gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Isoilerorgan ein Doppelwegventil ist, das diesen Kreis normalerweise mit der Zuführleitung des Kompressors verbindet und bei Betätigung durch den Steuerkreis diesen Hauptkreis von der Pumpe absperrt.
8.) Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis auf pneumatischer Basis arbeitet und die Steuerorgane durch gesteuerte Ventile gebildet werden.

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