DE2501451C2 - Leistungsgeregelter Schraubenverdichter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Schraubenverdichter gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Schraubenverdichter mit einer Förderstrom.-Regeleinrichtung ist durch die DE-OS 15 03 603 bekannt geworden.

Durch Verschieben des Regelschiebers in Richtung Druckraum wird bei der bekannten Förderstrom-Regeleinrichtung die wirksame ununterbrochene Länge eo der v-förmigen Arbeitskammer verkürzt, da die Lage der saugseitigen Regelschieberkante bei Teillastbetrieb den Verdichtungsbeginn festlegt, wodurch der geometrische Förderstrom verkleinert wird und eine Rückströmöffnung in der Mantelwand des Gehäuses freige- geben wird, durch die das Arbeitsmedium nach dem Prinzip des inneren Bypasses über Kanäle im Gehäuse zur Saugseite zurückströmt. Somit erfolgt die Festlegung des geometrischen Förderstromes im Teillastbetrieb durch Verkürzung des effektiven Verdichtungshubes.

Nachteilig ist an solchen Verdichtern, daß sich das durch innere Verdichtung erreichbare Druckverhdltnis mit zunehmender Verkleinerung des geometrischen Fördervolumens durch Betätigen der Regeleinrichtung verkleinert

Bei dem Regelungsprinzip durch Hubverkürzung strömt im allgemeinen Arbeitsmedium durch die sich infolge der Rotordrehung öffnenden Auslaßschlitze vom Druckraum in die v-förmige Arbeitskammer, wenn der Schraubenverdichter in der Nähe der Minimum-Förderung und einem seiner Vollast angepaßten äußeren Druckverhältnis betrieben wird. Das vom Druckraum eingeströmte Arbeitsmedium wird durch die mit weiterer Rotordrehung fortschreitende Volumenverkleinerung der v-förmigen Arbeitskammer sofort wieder ausgeschoben.

Dieser hin- und hergehende mit der Zahnfrequenz erfolgende Massentransport stellt eine starke Erregung für erzwungene Gasschwingungen in den sich dem Druckraum anschließenden Rohrleitungen dar. Besonders bei großen äußeren Druckverhältnissen (jt>10 in Kältemittelverdichtern mit R 22 und NH₃) und Regelschieberstellungen in der Nähe der Minimum-Förderung treten infolge da- großen Druckunterschiede zwischen v-förmiger Arbeitskammer und Druckraum Gasschwingungen in der Druckleitung auf, die die Betriebssicherheit des Verdichters und der Anlage gefährden, da nach kurzer Zeit mechanische Schäden auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei dem bekannten Schraubenverdichter mit Förderstrom-Regeleinrichtung im Bereich der minimalen Fördermenge bei Teillastbetrieb in der Druckleitung auftretende Druckschwingungen zu unterbinden.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der Regelschieber in derjenigen Stellung, die der minimalen Fördermenge entspricht und in der NsV dieser Stellung mindestens einen Entlastungskanal zwischen Druckraum und Arbeitsraum oder zwischen Druckraum und Saugraum öffnet

1st der Entlastungskanal so angeordnet, daß er bei Regelschieberstellungen, die einer Teilförderung in der Nähe der Minimum-Förderung und bei Minimum-Förderung entsprechen, Druckraum und v-förmige Arbeitskammer verbindet, und ist der Öffnungszeitpunkt des Entlastungskanals derart festgelegt, daß der Kanal kurz vor dem Offnen des durch die Kammkanten der Rotoren gesteuerten Auslaßschlitze öffnet, strömt aus dem unter Gegendruck stehenden Druckraum Arbeitsmedium durch den Entlastungskanal in die sich infolge der Rotordrehung weiter verkleinernde v-förmige Arbeitskammer, so daß diese vor öffnen der Auslaßschlitze nachgefüllt wird, wodurch bei öffnen der v-förmigen Arbeitskammer das Druckverhältnis zwischen der mit dem Druckraum im Verbindung stehenden v-förmigen Arbeitskammer und dem Druckraum verkleinert wird, weniger Arbeitsmedium vom Druckraum in die Arbeitskammer einströmt und demzufolge die Erregung einer erzwungenen Gasschwingung unterbunden wird.

Die Steuerung des Entlastungskanals durch den Regelschieber erfolgt vorzugsweise so, daß in der Minimum-Stellung des Regelschiebers die Arbeitskammer sowohl über die vom Regelschieber freigegebene Rück Strömöffnung in der Mantelwand des Arbeitsraumes mil: dem Saugraum verbunden ist als auch über den Entla stungskanal eine Verbindung zwischen Arbeitskammer

und Druckraum besteht, so daß ein völlig entlasteter Anlauf des Schraubenverdichters möglich wird und der Schraubenverdichter eine günstige Hochlaufcharakteristik aufweist

Verbindet der Entlastungskanal den Druckraum mit dem Saugraum, führt das ebenfalls zu einer Verkleinerung des Druckverhältnisses zwischen v-förmiger Arbeitskammer und Druckraum zum Öffnungszeitpunkt der v-förmigcn Arbeitskammer, da der Saugdruck bei Vorhandensein eines saugseitigen Rückschlagventils ansteigt und der Druck im Druckraum infolge der Gasströmung über den Entlastungskanal zur Saugseite abfällt, wodurch die Schwingungserregung stark gemindert wird und erzwungene Gasschwingungen mit die Betriebssicherheit gefährdenden Druckschwingungen unterbunden werden.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt einer Verdichterausführung gemäß der Erfindung,

Fig.2 einen Querschnitt einer anderen Verdichterausführung gemäß der Erfindung,

F i g. 3 einen Querschnitt des Verdichters ran F i g. 1 längs der Linie A-A,

F i g. 4 einen Schnitt durch F i g. 3 längs der Linie C-C, F j g. 5 einen Schnitt durch F i g. 2 längs der Linie B-B, F i g. 6 einen Längsschnitt einer weiteren Verdichterausführung.

Gemäß F i g. 1,3 und 4 besitzt der Schraubenverdichter ein dreigeteiites Gehäuse, das aus saugseitigem Gehäuseteil 1, Rotorgehäuseteil 2 und druckseitigem Gehäuseteil 3 besteht. Das Gehäuseteil 1 umschließt einen Saugraum 4, der über einen Einlaß 9 mit dem Arbeitsraum 6 verbunden ist

Im Arbeitsraum 6 sind ein Hauptrotor 7 und ein Nebenrotor 8 in koaxialer Lage ihrer Drehachsen zu den Bohrungsachsen angeordnet. Der Hauptrotor 7 hat vier längs von Schraubenlinien angeordnete Kämme mit dazwischenliegenden Zahnnuten, die im wesentlichen außerhalb des Teilkreises liegen und einen Umschlingungswinkel von ca. 300° aufweisen. Der Nebenrotor 8 hat sechs schraubenförmig angeordnete Käinme mit dazwischenliegenden Nuten, die im wesentlichen innerhalb des Teilkreises liegen und einen Umschlingungswinkel von ca. 200° aufweisen.

Unterhalb der Schraubenrotoren 7,8 ist ein axial verschiebbarer Regelschieber 11 angeordnet, der über eine Kolbenstange 12 mit einem Kolben 13 verbunden ist, wobei die Umfangswandung 17 des Regelschiebers 11 im wesentlichen dichtend in der den Regelschieber 11 aufnehmenden Bohrung gleitet, die sich im Rotorgehäuseteil 2 und in einer Konsole 18 befindet. Im Regelschieber 11 sind Kanalteile 19 vorhanden, die zum Arbeitsraum 6 führen und in der dargestellten Lage des Regelschiebers 11 (Minimum-Stellung) mit den Kanalteilen 20 in der Konsole 18 verbunden sind.

Bei Drehbewegung der Rotoren vergrößern sich die mit dem Saugraum in Verbindung stehenden v-förmigen Arbeitskammern, wodurch Arbeitsmedium in diese Zahnlücken vom Saugraum über den Einlaß 9 strömt. eo

Auf der anderen Seite von der die Rotordrehachsen enthaltenden Ebene verkleinern sich bei Drehbewegung die v-förmigen Arbeitskammern, so daß eine Verdichtung stattfindet, wobei der Verdichtungsbeginn im Teillastbetrieb durch die Lage der Regelschieberkante 15 festgelegt wird und sich durch Verschieben des Regelschiebers 11 in Richtung Druckraum 5 die wirksame ununterbrochene Hublänge der miteinander im Eingriff stehende? Haupt- und Nebenrotor-Zahnkämme rnd -nuten verkürzt Dadurch wird der geometrische Fördervolume nstrom verkleinert

Durch die in der Mantelwand vorhandene Rückströmöffnung 14 strömt das von der Lage des Regelschiebers 11 abhängige Ansaugvolumen nach dem Prinzip des inneren Bypasses über Kanal 16 zum Saugraum 4 zurück, und es findet in einer betrachteten v-förmigen Arbeitskammer keine nennenswerte Drucksteigerung statt

In Regelschieberstellungen, die der Minimum-Förderung entsprechen, und in Regelschieberstellungen bei Teillastbetrieb in der Nähe der Minimum-Förderung strömt über die Kanalteile 20 und 19 Arbeitsmedium vom Druckraum 5 in die v-förmige Arbeitskammer, so daß sich der Druck in dieser Kammer erhöht, bevor durch den Auslaß i0, der durch die vorauseilendem Kammkar.ten des druckseitigen Rotorstirnschnittes geöffnet wird, eine Verbindung zwi.^iien Druckraum 5 und betrachteter v-förmiger Arbeitskammer hergestellt wird. Dadurch verkleinert sich zum Zeitpunkt des öffnens des Auslasses 10 der Druckunterschied zwischen Druckraum 5 und Arbeitskammer, wodurch die Erregung von erzwungenen Gasschwingungen unterbunden wird. Die Steuerung der wirksamen Öffnungsfläche zwischen den Kanalteilen 19 und 20 erfolgt durch Verschieben des Regelschiebers 11. Wird der Regelschieber 11 in Richtung Maximal-Förderung verstellt, verschließen sich die Kanalteile 19 und 20 selbsttätig, da sie durch die Umfangswandung 17 des Regelschiebers 11 bzw. der Wandung der Regelschieberbohrung abgedeckt werden. Beim ölüberfluteten Verdichter füllen sich die Kanalteile 19 mit Öl sobald sie sich verschließen, da das öl durch die sich drehenden Schraubenrotoren 7, 8 nach außen zentrifugiert wird. Bei Betreiben dss Schraubenverdichters in der 100%-SteHung liegen die arbeitsraumseitigen öffnungen der Kanalteile 19 im pereich niederer Drücke, so daß sich die Kanalteile 19 nicht nachteilig auf den Liefergrad und den Leistungsbedarf des Verdichters auswirken.

In F i g. 2 und 5 ist eine Ausführung dargestellt, die im wesentlichen den gleichen Aufbau beinhaltet, wie der Verdichter nach Fig. 1, jedoch sind Kanalteile 22 im Rotorgehäuseteil 2 angeordnet und soweit in Richtung Saugseite des Verdichters verlegt, daß die Kanalteile 23 im Regelschieber 11 eine axiale Erstreckung aufweisen, die so groß ist, wie die axiale Erstreckung der arbeitsraumseitigen Öffnungen der Kanalteile 23.

F i g. 6 zeigt einen Schraubenverdichter, der im wesentlichen den gleichen Aufbau besitzt wie derjenige nach F i g. 1, jedoch mündet ein mit dem Kanalteil 24 in c^er I'onsole 18 in Verbindung stehender Kanalteil 25 im Regelschieber 11 in Gehäuseteilen, die mit dem nicht dargestellten Saugiaum in Verbindung stehen, so daß bei Betreiben des Schraubenverdichters in Minimum-Stellung des Regelschiebers 11 eine Verbindung zwischen Druckranm 5 und Saugraum besteht Ist der Querschnitt der Kanalteile 24, 25 so bemessen, daß der bei großen Druckverhältnissen in der Nähe der Minimum-Förderung geförderte Volumenstrom zur Saugseite zurückströmen kann und ist auf der Saugseite oder auf der Druckseite ein Rückschlagventil vor- bzw. nachgeschaltet, fällt das Druckverhältnis bei dieser Nullförderung in der Minimum-Stellung ab, so daß die Erregung von erzwungenen Gasschwingungen unterbunden wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

25 Ol Patentansprüche:

1. Schraubenverdichter der ölüberfluteten Bauart mit innerer Verdichtung, mit mindestens zwei paarweise ineinandergreifenden und in parallelen, sich überschneidenden Gehäusebohrungen angeordneten Schraubenrotoren, mit einem durch die Gehäusebohrungen sowie Stirnwände gebildeten Arbeitsraum, der über in den Stirnwänden angeordnete, von Kammkanten der Schraubenrotoren steuerbare Ein- und Auslässe mit anschließenden Saug- und Druckräumen in Verbindung steht, und mit einer Förderstrom-Regeleinrichtung, die einen axial verschiebbaren Regelschieber aufweist, der in einer zu den Ge- häusebohrungen für die Schraubenrotoren parallelen und sich mit diesen überschneidenen Bohrung angeordnet ist, die einerseits Ober eine vom Regelschieber gesteuerte Rückströmöffnung mit dem Arbeitsraum vtnd andererseits über Kanäle mit dem Saugraum isr Verbindung steht dadurch gekennzeichnet, daß der Regelschieber (11) in derjenigen Stellung, die der minimalen Fördermenge entspricht und in der Nähe dieser Stellung mindestens einen Entlastungskanal (19, 20, 22, 23, 24, 25) zwischen Druckraum (5) und Arbeitsraum (6) oder zwischen Druckraum (5) und Saugraum (4) öffnet

2. Schraubenverdichter nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Anordnung mindestens eines Entlastungskanals (19, 20, 22, 23) zwischen Druckraum (5) und Arbeitsraum (6) ein zum Arbeitsraum (6) führender Kanalteil (19,23) im Regelschieber (11) und ein zum Eruckra^m (5) führender Kanalteil (20, 22) in einem <ien Regelschieber (11) umschließenden Gehäuseteil (2,18) angeordnet ist

3. Schraubenverdichter nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß an Trennflächen zwischen Regelschieber (11) und Gehäuseteil (2,18) vorhandene Kanalöffnungen als Steuerkanten des Entlastungskanals (19,20,22,23) ausgebildet sind.

4. Schraubenverdichter nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Anordnung mindestens eines Entlastungskanals (24, 25) zwischen Druckraum (5) und Saugraum (4) ein zum Saugraum (4) führender Kanalteil (25) im Regelschieber (11) und ein zum Druckraum (5) führender Kanalteil (24) in einem den Regelschieber (11) umschließenden Gehäuseteil (18) angeordnet ist (F i g. 6).