DE2526175A1

DE2526175A1 - Einrichtung zum veraendern der volumetrischen kapazitaet eines parallel- und aussenachsigen rotationskolbenverdichters mit kaemmeingriff

Info

Publication number: DE2526175A1
Application number: DE19752526175
Authority: DE
Inventors: Arnold Englund; Hjalmar Schibbye
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Current assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Priority date: 1974-06-21
Filing date: 1975-06-12
Publication date: 1976-01-08
Also published as: FR2275665B1; CA1046031A; FI59651C; PL108035B1; SE7506984L; AR204037A1; FI59651B; US4042310A; FR2275665A1; JPS5133312A; SE419472B; GB1517156A; JPS612797B2; BE830270A; DK140568C; DE2526175C2; DD120519A5; CS180039B2; DK280775A; FI751841A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W.Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing.B.Jochem

Frankfurt am Main Staufenstr.

In Sachen:

Svenska Rotor Maskiner AB
Stockholm /Schweden

Einrichtung zum Verändern der volumetrischen Kapazität eines parallel- und außenachsigen Rotationskolbenverdichters mit Kämmeingriff.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verändern der voluiretrischen Kapazität eines parallel- und außenachsigen Rotationskolbenverdichters mit Kämmeingriff zwischen einem Schraubenrippenrotor, dessen mit konvexen Flanken ausgebildete Rippen im wesentlichen außerhalb des zugehörigen Teilkreises liegen und einen Umschlingungswinkel von weniger als 36o aufweisen, und einem Schraubennutenrotor, dessen mit konkaven Flanken ausgebildete Nuten im wesentlichen innerhalb des zugehörigen Teilkreises liegen und ebenfalls einen Umschlingungswinkel von weniger als 36o° aufweisen, innerhalb eines aus einer Mantelwand, einer Niederdruckendwand und einer Hochdruckendwand bestehenden Gehäuses, in welchem ein aus zwei sich schneidenden Bohrungen zur Aufnahme je eines der Rotoren bestehender Arbeitsraum gebildet ist, dessen Einlaß- und Auslaßöffnungen von der Niederdruck- bzw. Hochdruckstirnwand angeordneten Einlaß- bzw. Auslaßkanälen gebildet sind und auf verschiedenen Seiten einer die Rotorachse enthaltenden Ebene liegen.

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Lj 8684/11.6.1975

Bei derartigen Verdichtern ist es, wenn sie mit konstanter Drehzahl laufen, wie das insbesondere bein Antrieb durch einen Elektromotor der Fall ist, unter vielen Betriebsbedingungen wesentlich, in der Lage zu sein, die volumetrische Kapazität einzu stellen. Eine Methode für eine solche Einstellung ist durch die US-PS 3 314 597 bekannt, wo ein axial verstellbares Ventil in der Mantelwandung des Arbeitsraums angeordnet ist und an einem Ende davon eine vom Arbeitsraum zum Einlaßkanal führende Entlüftungsöffnung und am. anderen Ende davon die Form und Größe der Hochdrucköffnung steuert. Ein solches Ventil ist jedoch kompliziert und teuer herzustellen, da es mit den Rotoren dichtend zusammenarbeiten muß. Ferner ist es dem hohen Druck im Auslaßkanal ebenso wie dem niedrigen Druck im Einlaßkanal ausgesetzt, was zu beträchtlichen Kräften daran und dem Risiko von Leckströmungen längs des Ventils ebenso wie eines Verkantens führt, wenn die Führungsflächen des Ventile nicht extrem genau geformt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfacheres und billigeres Entlüftungsventil insbesondere für kleine Verdichter zu Kühlzwecken zu schaffen, die ein ver gleichsweise geringes Druckverhältnis von etwa 3:1 besitzen, wobei das Ventil ferner nur dem Nieder druck im Einlaßkanal ausgesetzt ist, so daß die Gefahr einer Leckage und eines Verkantens im Ver hältnis zu der bekannten Ventilausführung vollständig beseitigt ist.

Erfindungsgeräß wird diese Aufgabe gelöst durch mindestens eine parallel zu den Achsen der Rotoren verlaufende und mit dem Arbeitsraum über eine Anzahl mit Abstand axial hintereinanderliegender überströmkanal« verbundene Ventilbohrung, die vom Auslaß-

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kanal völlig getrennt ist und mit dem Einlaßkanal in Strör.ungsverbindung steht, einem darin angeordneten und mit der Bohrungswandung dichtend zusammenwirkenden Ventilkörper und Mitteln zum Einstellen desselben zwecks Veränderung der Strömungsverbindung zwischen dem Einlaßkanal und den Uberströmkanälen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung folgen aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch einen Verdichter gemäß der Erfindung in der Schnittebene nach Linie 1-1 in Fig. 2,

Fig. 2 einen waagerechten Längsschnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie 4-4 in Fig. 1,

Fig. 5 einen senkrechten Längsschnitt ähnlich Fig. 1 durch einen anderen Verdichter gemäß der Erfindung und

Fig. 6 einen senkrechten Längsschnitt durch einen dritten Verdichter.

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Der in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Rotationskolbenverdichter besitzt ein Gehäuse 1o mit einer Niederdruckstirnwand 12 und einer Hochdruckstirnwand 14, welche einen Arbeitsraum 16 im wesentlichen in der Form zweier einander schneidender Bohrungen 18, 2o umschließen, sowie einen Einlaßkanal 22, der mit dem Arbeitsraum 16 über eine Niederdrucköffnung 24 in Verbindung steht und einen Auslaßkanal 26, der mit dem Arbeitsraum 16 über eine Hochdrucköffnung in Verbindung steht. Zwei miteinander kämmende Rotoren, nämlich ein Schraubenrippenrotor 3o und ein Schraubennutenrotor 32 befinden sich innerhalb des Arbeitsraums und sind mit ihren Achsen koaxial zu den Achsen der Bohrungen 18, 2o in den Stirnwänden 12, 14 mittels Wälzlagern gelagert. Der Schraubenrippenrotor 3o trägt vier schraubenförmige Rippen 34 mit dazwischen liegenden Rippenzwischenräumen 36, die einen Umschlingungswinkel von etwa 3oo° besitzen. Die Rippen 34 haben Flanken, deren Hauptteile konvex sind und außerhalb des Teilkreises des Schraubenrippenrotors 3o liegen. Der Schraubennutenrotor 32 ist mY?*siißI^evoys§fifiSBi?iSQten 4o versehen, die einen umschlingungswinkel von etwa 2oo besitzen. Die Schraubennuten 4o haben Flanken, deren Hauptteile konkav sind und sich innerhalb des Teilkreises des Schraubennutenrotors 32 befinden. Die Profile der Rotoren 3o, 32 haben grundsätzlich die in der US-PS 3 423 o17 offenbarte Gestalt. Der Schraubennutenrotor 32 ist ferner mit einer Stumirelwelle 42 versehen, die aus der Niederdruckstirnwand 12 herausragt und zum Ankoppeln an einen (nicht gezeigten) Antriebsmotor dient.

Der größte Teil der Niederdrucköffnung 24 befindet sich auf einer Seite einer die Achsen der Bohrungen

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18, 2o enthaltenden Ebene, und die Hochdrucköffnung 28 ist vollständig auf der anderen Seite dieser Ebene angeordnet.

Das Gehäuse 1o enthält ferner im Abstand vom Arbeitsraum 16 und parallel zu den Achsen der Bohrungen 18, 2o zwei Ventilbohrungen 44, 46. Jede dieser Eohrungen 44, 46 steht an einem Ende in offener Strömungsverbindung mit dem Einlaßkanal und erstreckt sich am anderen Ende in einen Hohlraum 48 bzw. 5o, der in der Hochdruckstirnwand 14 angeordnet ist. Der Abstand der Ventilbohrungen 44, 46 ist so bemessen, daß die Kohlräume 48, 5o auf entgegengesetzten Seiten des Auslaßkanals 26 ohne Verschneidung oder Verbindung damit liegen. Eine Anzahl von axial aufeinanderfolgenden Überströmkanälen 52, 54 sind in der Mantelwandung jeder Bohrung 18, 2o des Arbeitsraums 16 angeordnet und erstrecken sich in die benachbarte Ventilbohrung 44, 46 zur Herstellung einer Strömungsverbindung zv/ischen dem Arbeitsraum 16 und dem Einlaßkanal

Ein axial einstellbarer zylindrischer Ventilkörper 56 befindet sich in einer jeden Ventilbohrung 44, und ist mit dieser mittels eines Dichtungsrings 58, vorzugsweise eines O-Rings aus Gummi oder ähnlichem Material dichtend verbunden. Dieser Dichtungsring befindet sich auf der Hochdruckseite der tiberströmkanäle 52, 54. Der Ventilkörper 56 hat die Form eines einseitig geschlossenen Rohrs und wirkt als Kolben eines in einer Richtung mit Druckmittel beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Servomotors, bei welchem die Ventilbohrung 44 bzw. 46 und der anschließende Hohlraum 48 bzw. 5o den Zylinder bilden. Der Ventilkörper .56 ist ferner mit einer

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Zugfeder 60 verbunden, welche den Ventilkörper in Richtung gegen das Hochdruckende des Verdichters vorspannt. Ein Anschlag 62 ist in die Wandung der Ventilbohrung 44 bzw. 46 eingesetzt, um die Endstellung des Ventilkörpers 56 zu bestimmen. Die Hohlräume 48, 5o sind durch einen Kanal 64 miteinander verbunden und stehen über einen weiteren Kanal 66 mit einem Regelventil 68 zur alternativen Zufuhr von Drucköl durch eine Rohrleitung 7o von einem ölseparator auf der Kochdruckseite des Verdichters zum Servomotorzylinder und zur Abführung von öl aus den Servomotorzylinder zur Niederdruckr seite des Verdichters über eine Rohrleitung 2o in den Einlaßkanal 22 in Verbindung. Das Regelventil arbeitet selbsttätig in Abhängigkeit vom jeweiligen Druck im Einlaßkanal 22, an welchen es über die Rohrleitung 72 angeschlossen ist. öl vom ölseparator wird ferner dem Arbeitsraum 16 durch einen Kanal zur Schmierung, Abdichtung und Kühlung zugeführt.

Unter normalen Betriebsbedingungen mit maximaler Kapazität führt das Regelventil 68 Drucköl zu den Servomotorzylindern 44, 48 und 46, 5o, so daß die Ventilglieder 56 gegen die Anschläge 62 in Anlage gehalten werden, wodurch die Verbindung vom Arbeitsraum 16 zum Einlaßkanal 22 positiv unterbrochen ist. Wenn der Druck im Einlaßkanal 22 unter einen bestimmten Konstruktionsdruck absinkt, vermindert das Regelventil 68 den Druck in c|en Servomotorzylindern und gestattet die Ableitung von etwas darin eingeschlossenem öl zum Einlaßkanal 22, wenn die Ventilkörper 56 in eine dem E>ruck im Einlaßkanal 22 entsprechende Stellung mit Hilfe der Federn 60 verschoben werden. Da cfie Ventilkörper in Richtung zur Hochdruckendwand des Verdichters

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verschoben werden ein oder mehrere Uberlaufkanäle 52, 54 für die Abströmung von Arbeitsfluid aus dem Arbeitsraum 16 zurück zum Einlaßkanal 22 geöffnet, wodurch die volumetrische Kapazität des Verdichters venr.indert wird.

Fig. 5 zeigt eins abgeänderte Konstruktion des Ventils. In diesem Fall ist der Ventilkörper 76 axial festgelegt und mittels eines nicht gezeigten Servomotors in seiner Winkellage einstellbar. Die Umfangsflache des Ventilkörpers ist teilweise zur Schaffung einer Steuerkante 78 weggeschnitten, die einer Schraubenlinie folgt, so daß sich die Anzahl der vom Ventilkcrper 76 abgedeckten überströmkanäle 54 mit dessen Winkelstellung ändert. Der Ventilkörper enthält ferner eine Anzahl öffnungen 8o in seiner Unfangswand zur Verbindung seines Inneren mit dem Einlaßkanal 22.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Ventils, die eine Kombination der Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 5 und Fig. 5 darstellt. Bei dieser /iusführungsfcrm wird ein Ventilkörper 82 axial von einer Druckfeder 84 und einem hydraulisch betätigten Kolben-Zylinder-Servomotor verschoben/ der aus der. Ventilkorper 82 und einer Eohrung 86 besteht, die ir.it einer Cffnung 88 für das Arbeitsfluid versehen ist. Der Ventilkörper 82 ist ferner an seiner Umfangswanü mit einer Nut 9o versehen, die einer Schraubenlinie folgt und mit einer in der Wandung der Eohrung 86 befestigten Stiftschraube 92 zusammenwirkt, so daß eine Axialbewegung des Ventilkörpers gleichzeitig zu einer Verdrehung desselben führt. Der Ventilkörper 82 muß außerdem mit einer schraubenförmigen Steuerkante ähnlich der Steuer-

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kante 78 nach Fig. 5 versehen sein. Die Funktion des Ventilkörpers 82 ist ähnlich derjenigen des in Fig. 5 gezeigten Ventilkörpers 76.

Die in den Fig. 5 bzw. 6 gezeigten Ausführungsformen der Ventilkörper 76, 82 haben den Vorteil, daß kein oder nur eine kleine Axialbewegung des Ventilkörpers stattfindet, so daß er ohne Verschneidung mit dem Hochdruckkanal unmittelbar an der Schnittlinie zwischen den Gehäusebohrungen 18, 2o des Arbeitsraums 16 angeordnet werden kann, wodurch ein einziges Ventil überströmkanäle in der Mantelwandung beider Gehäusebohrungen des Arbeitsraums betreiben kann.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1.) Einrichtung zum Verändern der volumetrischen Kapazität eines parallel- und außenachsigen Rotationskolbenverdichters mit Kämmeingriff zwischen einem Schraubenrippenrotor, dessen mit konvexen Flanken ausgebildete Rippen im wesentlichen außerhalb des zugehörigen Teilkreises liegen und einen Umschlingungswinkel von weniger als 36o aufweisen, und einem Schraubennutenrotor, dessen mit konkaven Flanken ausgebildete Nuten im wesentlichen innerhalb des zugehörigen Teilkreises liegen und ebenfalls einen Umschlingungswinkel von weniger als 36o° auf v/eisen, innerhalb eines aus einer Mantelwand, einer Niederdruckendwand und einer Hochdruckendwand bestehenden Gehäuses, in welchem ein aus zwei sich schneidenden Bohrungen zur Aufnahme je eines der Rotoren bestehender Arbeitsraum gebildet ist, dessen Linlaß- und Auslaßöffnungen von der Niederdruck bzw. der Hochdruckstirnwand angeordneten Einlaß- bzw. Auslaßkanälen gebildet sind und auf verschiedenen Seiten einer die Rotorachse enthaltenden Ebene liegen, gekennzeic hn e t durch mindestens eine parallel zu den Achsen der Rotoren (3o,32) verlaufende und mit dem Arbeitsraum (16) über eine Anzahl mit Abstand axial hintereinanderliegender tberströmkenäle (52, 54) verbundene Ventilbc-hrung (44, 46; 86), die vom A.uslaßkanal (26) völlig getrennt ist und mit dem Einlaßkanal (22) in Strömungsverbindung steht, einem darin angeordneten und mit der Bohrungswandung dichtend zusammenwirkenden Ventilkörper (56; 76; 82) und Mitteln zum Einstellen desselben zwecks Veränderung der Strömungsverbindung zwischen dem Einlaßkanal (22) und den Überströmkanälen (52, 54).

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilkörper (56) axial einstellbar und mit einer lotrecht zur Achse der Ventilbohrung verlaufenden Steuerkante versehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß in Verbindung mit jeder der den Arbeitsraum (16) bildenden Gehäusebohrungen (18, 2o) eine Ventilbohrung (44 bzw. 46) angeordnet ist und die beiden Ventilbohrungen (44, 46) in solchem Querabstand zueinander liegen, daß sie am Auslaßkanal (26) an entgegengesetzten Seiten desselben vorbeiführen.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der der Niederdruckstirnwand (12) nächstliegertde überströmkanal (54) zur Gehäusebohrung (2o) für den Schraubennutenrotor(32) in einem größeren Abstand von dieser Stirnwand angeordnet ist, als der entsprechende überströmkanal zur Gehäusebohrung (18) für den Schraubenrippenrotor.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dad urch gekennzeichnet , daß der Ventilkörper (76; 82) ir· Winkel einstellbar und mit einer Steuerkante (78) versehen ist, die einer zur Achse des Ventilkörpers konzentrischen Schraubenlinie folgt.

6. Einrichtung nach Anspruch» 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilkörper (82) und die Wandung der Ventilbohrung (86) durch einen Zapfen (Stiftschraube 92) und eine einer Schraubenlinie folgende Nut (9o) miteinander ver-

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burden sind und der Ventilkörper (82) für eine kombinierte Axial- und Dreheinstellung axial vorgespannt ist.

7. Hinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, cadu rch gekenn ze ic hnet, daß die Ventilbohrung (86) nahe der Schnittlinie zwischen den Gehäusebohrungen (18, 2o) angeordnet ist und niit beiden Gehäusebohrungen durch überströrr.kanäle (54) in Verbindung steht.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden /msprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilkörper (56; 76; 82) als Rohrstück mit einer Querwand ausgebildet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum Einstellen des Ventilkörpers (56; 82) aus einem gegen die Ilochdruckstirnwand (12) gerichteten Teil der Ventilbohrung (44, 46; 86) und dem Ventilkörper (56; 82) selbst, die zusammen als Druckir.ittel-Servoir.otor zur Verstellung in Richtung höherer Kapazität wirken,, und einer den Ventilkörper (56; 82) beaufschlagenden Feder (607 84) zur Verstellung in Richtung niedrigerer Kapazität bestehen.

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