DE2534441A1

DE2534441A1 - Verfahren zum regeln rotierender doppelverdichter und vorrichtung zur durchfuehrung desselben

Info

Publication number: DE2534441A1
Application number: DE19752534441
Authority: DE
Inventors: Bernard Zimmern
Original assignee: OMPHALE SA
Current assignee: OMPHALE SA
Priority date: 1974-08-05
Filing date: 1975-08-01
Publication date: 1976-02-26
Also published as: FR2281510A1; JPS5140610A; FR2281510B1; BR7504992A; IT1036944B; US4043704A

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmarin - Cr. R- Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun

PATENTANWÄLTE 2 5 3 A

TELEFON: SAMMEU-NR. 225341 8 M ü N C H E N 2. TELEX 529979 BRÄUHAUSSTRASSE 4 TELEGRAMME: ZUMPAT POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139-809. BLZ 700100 8O BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER

KTO.-NR. 397997. BLZ 70030600

6/Li
OBE 1851

OMPHALE S.A., Puteaux, Hauts-de-Seine,Frankreich

Verfahren zum Regeln rotierender Doppelverdichter und Vorrichtung zur Durchführung desselben

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln von rotierenden Doppel v- er dichtem zum Reduzieren der verbrauchten Energie bei verminderter Leistungsabgabe. Sie befaßt sich ebenfalls mit Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens .

Rotierende volumetrische Verdichter, wie z.B.Drehkolben-oder Globoidschraubenverdichter,besitzen ein volumetrisches Verdichtungsverhältnis, das durch den Aufbau und die Konstruktion des Verdichters bestimmt ist. Als volumetrisches Ver-

609ß03/0358

dichtungsverhältnis ist hierbei das Verhältnis von dem Volumen einer Kompressionskammer,wenn sich der Einlaß schließt,zu dem Volumen dieser Kammer beim Öffnen an der Auslaßseite zu verstehen.

Soll ein solcher Verdichter beispielsweise bei verminderter Leistung arbeiten, ist es bekannt, die Ansaugung beispielsweise dadurch zu reduzieren, daß die Ansaugung gedrosselt wird, wobei jedoch die Kompressionskammer sich zur Auslaßseite hin öffnet, bevor sich das Gas in dieser Kammer auf Förderdruck befindet. Diese Schwierigkeit tritt bei Kolbenverdichtern nicht auf, da sich das Auslaßventil nur öffnet, wenn der Druck im Zylinder den Förderdruck erreicht hat. Rotierende Verdichter weisen demnach bei verminderter Leistung einen relativ schlechten thermodynamischen Wirkungsgrad auf, der im allgemeinen wesentlich niedriger als bei Kolbenverdichtern liegt.

Zur Überwindung dieses Nachteils wurde beispielsweise vorgeschlagen, Auslaßöffnungen mit veränderlichem Querschnitt vorzusehen, so daß sich das Verdichtungsverhältnis in Abhängigkeit von der Leistung variieren läßt. Verdichter dieser Bauweise jedoch sind sehr kompliziert aufgebaut und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regeln rotierender Doppelverdichter so auszulegen, daß ein guter thermodynamischer Wirkungsgrad mit einfachen Maßnahmen beibehalten wird und eine wirtschaftliche Durchführung ermöglicht.

Erfindungsgemäß zeichnet sich das Verfahren zum Regeln rotierender Doppelverdichter zum Verringern der verbrauchten Energie- bei verminderter Leistungsabgabe,der zwei Kompressionsräume enthält, wobei jeder Kompressionsraum wenigstens einen Kompressionsraum · mit veränderlichem Volumen aufweist,

β098Π9/035δ

welche sukzessiv mit dem Saugraum in Verbindung kommt, daraufhin verschlossen wird und schließlich in Verbindung mit dem Förder- bzw. Auslaßraum kommt, bei dem die beiden Räume über eine Leitung bei nahezu maximaler Leistung parallel versorgt werden, dadurch aus, daß beim Absinken der Leistung unterhalb eines vorgegebenen Wertes die beiden Räume hintereinander geschaltet werden, so daß der Auslaß des ersten der beiden Räume mit dem zweiten Raum an einer Stelle verbunden ist, an der der Kompressionsraun bereits vom Saugraum abgeschlossen ist.

Die Abnahme der verbrauchten Energie bei verminderter Leistung ist bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wesentlich bedeutender als bei den bereits bekannten Vorgehensweisen.

Vorzugsweise werden die Räume hintereinandergeschaltet, wenn die Leistung unterhalb von 80% des maximalen Wertes absinkt, und insbesondere, wenn die Leistung unterhalb eines Wertes absinkt, der innerhalb des Bereiches von 50 bis 10% der maximalen Leistung liegt.

Das oben beschriebene Verfahren kann in Verbindung mit mehreren Einrichtungen zur Leistungsregelung durchgeführt werden.

Vorzugsweise werden beim Verfahren gemäß der Erfindung die Kompressionsräume . vom Saugraum abgesperrt, bevor die Räume ihr maximales Volumen angenommen haben.

Das Gas wird zuerst einer Expansion zwischen der Stelle, an der die Nachfüllung der Kammer unterbunden ist, und der Stelle unterworfen, an der die Kammer ihr maximales Volumen einnnimmt, und anschließend wird die bei dieser Expansion erzeugte Energie rückgewonnen. Wenn andererseits die beiden Räume in Serie geschaltet sind, wird ebenfalls der Großteil der Kompressionsarbeit dadurch rückgewonnen,daß das Gas im Raum der ersten Stufe entspannt wird, das in den Raum der zweiten Stufe gefördert wird.

6 0 9 8 Π 9 / 0 3 5 %

2534U1

Ferner betrifft die Erfindung Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zum Regeln rotierender Doppelverdichter.

Erfindungsgemäß zeichnet sich die Vorrichtung zum Regeln eines rotierenden Doppelverdichters mit zweiKompensierräumen,wöbei-..jeder davon wenigstens eine Kompressionskammer enthält, die In Verbindung mit einem Gehäuse bewegbare Trennwände aufweisen,und mit wenigstens einer ELnlaßöfjhung für das zu komprimierende Gas am Gehäuse dadurch aus, daß an dem Gehäuseteil, das dem zweiten Raum zugeordnet ist,eine Zusatzöffnung vorgesehen ist, die über eine Leitung mit dem Auslaß des ersten Raumes verbunden ist, daß die Außenabmessung dieser Zusatzöffnung ungefähr der Berührungsfläche zwischen dem Gehäuse und einer der bewegbaren Trennwände einbeschrieben ist, und daß die Zusatzöffnung derart angeordnet ist, daß bei jeder Stellung der beweglichen Trennwände eine Druckkammer nicht gleichzeitig in Verbindung mit der zusätzlichen Öffnung und mit einem oder mehreren Gaseinlaßöffnungen steht.

Hierbei ist somit vermiedai, daß die zusätzliche Öffnung eine Verbindung zwischen den beiden benachbarten Kammern herstellt. Gleichzeitig ist vermieden, daß das im Raum der ersten Stufe komprimierte Gas, das in den Raum der zweiten Stufe gefördert worden ist,über die Ansaugöffnungen entweichen oder abströmen' kann.

Vorzugsweise enthält die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung verschiebbare Verschlußeinrichtungen zum allmählichen Verschließen der entsprechenden Öffnungen.

Die Kompressionskammern können von dem Ansaugraum verschlossen werden, bevor die Kammern ihr maximales Volumen eingenommen haben.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungs-

6098Ö9/03SS

2534U1

beispielen der Erfindung anhand der "beigefügten Zeichnung.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen rotierenden Doppelkompressor mit Flügelrädern, die mit einer Vorrichtung zum Regeln gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgerüstet ist;

Fig. 2 zeigt in einem Diagramm die vom Verdichter verbrauchte Energie;

Fig. 3 »4·» 5 und 6 sind pv-Diagramme, die zur Erläuterung der Betriebsweise des Verdichters dienen;

Fig. 7 ist eine AusSchnittsansicht in teilweise geschnittener Darstellung desselben Verdichters, der eine Vorrichtung zum Regeln gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält;

Fig. 8 ist ein pv-Diagramm, das zur Erläuterung der Betriebsweise des in Fig. 7 gezeigten Verdichters dient;

Fig. 9 ist eine AusSchnittsansicht in teilweise geschnittener Darstellung desselben Verdichters, der mit einer Vorrichtung zum Regeln gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgerüstet ist;

Fig. 10 und 11 sind Teilausschnittsansichten von Fig. 9 und zeigen die Vorrichtung zum Regeln in verschiedenen Stellungen;

Fig. 12 bis 15 sind pv-Diagramme, die zur Veranschaulichung der Betriebsweise dieses Verdichters dienen;

Fig. 16 ist ein Diagramm, in dem die verbrauchte Energie in Abhängigkeit der Leistung bei den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung aufgezeigt ist;

Fig. 17 ist eine Seitenansicht mit einer Schnittansicht entlang der Linie XVII-XVII in Fig. 18 eines Drehkolben- bzw. Schraubenverdichters, der eine Vorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält;

Fig. 18 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XVIII-XVIII in Fig. 17;

Fig. 19 zeigt die Schraubenspindel von Fig. 17 in vergrößer-

609009/0358

-6- 2534U1

ter Darstellung;

Fig. 20 ist eine Teilschnittansicht entlang der Linie XX-XX in Fig. 21 eines Dreholbenverdichters mit einer Vorrichtung zur Regelung der Erfindung;

Fig. 21 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XXI-XXI in Fig. 20;

Fig. 22 ist eine vergrößerte Ansicht der Schraubengänge in Fig. 20.

Unter Bezugnahme auf Fig.1 weist ein Verdichter mit Flügelzellen einen Läufer oder Laufring 1, der sich in Richtung des Pfeils 2 dreht, auf, der Flügel bzw. Schieber 3 trägt. Die Schieber sind gleitbar im Läufer angeordnet und stehen ungefähr symmetrisch bezüglich einer Linie I-I¹ mit einem festen Gehäuse 4 in Reibschluß, welche durch den Mittelpunkt des Läufers bzw. der Walze 1 führt. Am Gehäuse sind zwei Abschnitte 4a und 4b zu unterscheiden, die an verschiedenen Seiten der Linie I-I' angeordnet sind, wobei sich diese beiden Abschnitte bezüglich ihrer Ausbildungsform nicht stark unterscheiden. An einem Teilabschnitt des Außenumfangs weisen die Gehäuseteile 4a, 4b Bohrungen 5a, 5b auf, über die Gas in das Innere der Kammern 104a, 104b eintritt, die sich durch zwei aufeinanderfolgende Schieber 3 in Verbindung mit dem Gehäuse 4 bilden. Die beiden Gehäuseteile, die durch die Linie I-I¹ getrennt sind, sind bezüglich der Achse des Rotors 1 exzentrisch angeordnet, so daß sich das Volumen einer dieser Kammern während der Drehbewegung des Rotors 1 ändert. Das Volumen ist am größten, wenn sich die Kammer in einer Symmetrieebene befindet, die senkrecht zur Linie I-I^f liegt. Die Bohrungen 5a und 5b sind so angeordnet, daß -wenigstens eine in Verbindung mit der Kammer 104a, 104b bis zu dem Zeitpunkt bleibt, an dem die Kammer ihr größtes Volumen einnimmt. Ab den Punkten 6a, 6b sind am Gehäuse außer den beiden Auslaßöffnungen 7a,7b keine Öffnungen oder Bohrungen angeordnet, wobei die beiden Auslaßöffnungen 7a, 7b am Gehäuse in der Nähe der Symmetrieebene ange-

609809/0356

253U41

ordnet sind, die durch die Linie I-I¹ dargestellt ist. Diese Symmetrielinie des Verdichters ist nur beispielsweise erwähnt, da diese Symmetrieebene nur annäherungsweise angenommen werden kann. ^

Die Auslaßöffnungen 7a,7b sind mit Rohrleitungen 8a, 8b verbun- ' den, die sich zu einer gemeinsamen Leitung 9 vereinen, die mit

den Öffnungen verbunden ist, die stromabwärts des Verdichters angeordnet sind, die beispielsweise mit einem Druckbehälter (nicht gezeigt) in Verbindung steht.

In der Leitung 8a ist ein Einwegventil 10 angeordnet. Zwischen dem Ventil 10 und dem Auslaß 7 zweigt eine Leitung ab, die ein Absperrventil 12 enthält und mit einet· Öffnunge verbunden ist, die am Gehäuse des Verdichters angeordnet ist. Der Abstand zwischen dem Punkt 6b und der Öffnung 13 ist größer als der Abstand von zwei benachbarten Flügeln oder Schiebern, so daß die Öffnung 13 nur mit den Kompressionskammern verbunden ist, die bereits von den Ansaugöffnungen 5b abgesperrt sind.

Ein Raum 14, der den Verdichter umgibt und mit einer Einlaßleitung 15 verbunden ist, enthält ein Ventil 16, das von dem Druck des komprimierten Gases beaufschlagt werden kann, der über einen Auslaß des Verdichters über eine Leitung 17 anliegt. Somit kann die Ansaugung allmählich gedrosselt werden, wenn der Förderdruck des Verdichters einen vorgegebenen Wert aufweist.

Wenn beispielsweise Umgebungsluft auf 7 Bar komprimiert wird, beginnt sich das Ventil 16 bei einem Förderdruck von 7 Bar zu schließen und ist bei 8 Bar völlig geschlossen. Zwischen 7 und 8 Bar ist das Ventil 16 teilweise geschlossen, so daß in Höhe des Ventilsitzes ein Druckabfall auftritt, wodurch der Druck im Raum 14 auf Werte abfällt, die unterhalb Atmosphärendruck liegen.

6098 0 9/0356

Diese bekannte Einrichtung dient zur kontinuierlichen Regelung des Drucks in den Ansaugöffnungen 5a, 5b bei Werten, die zwischen 0 und 1 Bar absolut liegen.

Die Betriebsweise des oben beschriebenen Verdichters wird im folgenden in Verbindung mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung erläutert.

Als Raum der ersten Stufe wird der Teil des Verdichters bezeichnet, der die Bohrungen 5a, das Gehäuseteil 4a,die Öffnung 7a und die entsprechenden Schieber oder Flügel enthält, die mit dem Gehäuseteil 4a in Verbindung treten und Kompressionskammern bilden. Als Raum der zweiten Stufe ist der Abschnitt bezeichnet, der die Bohrungen 5b am Gehäuseteil 4b, die Öffnung 7b und die entsprechenden Schieber enthält, die mit dem Gehäuseteil 4b zusammenwirken. Die Definition der entsprechenden Räume bezieht sich nur auf die dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung. Die Betriebsweise verhält sich bei einem mehrstufigen Verdichter bekannter Bauart analog.

Wird der Verdichter bei voller Leistung betrieben, so ist das Ventil 12 geschlossen. Das Einwegventil 10 ist offen und die Räume der ersten und zweiten Stufen komprimieren parallel und fördern gleichzeitig in die Leitungen, die mit der Leitung 9 verbunden sind.

Wenn der Förderdruck des Verdichters einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird das Ventil 16 aufgrund des herrschenden Druckes allmählich geschlossen, um die Leistung zu drosseln. Es erfolgt also eine Abnahme der verbrauchten Energie. Der Kurvenzug 36 in Fig. 2 zeigt die Beziehung der verbrauchten Energie in Abhängigkeit der Leistung auf, wenn nur-das bekannte Ventil 16 als Einrichtung zum Regeln angeordnet.ist. Auf den Achsen in Fig. 2 sind Prozentsätze der maximalen Werte aufgetragen. Dieser Kurvenzug entspricht folgendem Versuchslauf:

609809/03S6

253U41

komprimiertes Fluid ϊ Luft

Ansaugdruck : 1 Bar abs.

Förderdruck ι 8,2 Bar abs.

volumetrisches Verdichtungsverhältnis' : 4,5

Hierbei ergab sich, daß bei einer Leistung von 50% die verbrauchte Energie auf 81% abnahm und sich der Förderdruck auf einen Wert von 8,2 Bar einstellte. Bei einer Leistung 0, d.h. bei absolutem Vakuum beim Ansaugen, fällt die Energie auf 63% ab.

Im folgenden wird die Funktionsweise einer Vorrichtung gemäß der Erfindung erläutert.

Wenn der Ansaugdruck des Verdichters einen Wert unterhalb 80% einnimmt und vorzugsweise in einem Bereich zwischen 50 und 70% des normalen Ansaugdrucks liegt, wird das Ventil 12 geöffnet, so daß eine Verbindung von der Leitung 8a mit den Kompressionskammern hergestellt wird, die der Öffnung 13 gegenüberliegen.

Die Öffnung 13 ist an einer Stelle des Gehäuses angeordnet, an dem die gegenüberliegende Kammer von der Ansaugleitung abgeschnitten ist. Jedoch ist dieses Organ so angeordnet, daß der mittlere Druck in der Kammer vorzugsweise niedriger und insbesondere geringer als der mittlere Druck ist, der in der Kammer zum Zeitpunkt der Förderungan der Öffnung 7b herrscht. Folglich ist der Druck, der sich in der Leitung 11 einstellt, niedriger als der Druck in der Leitung 9, und das Einwegklappenventil 10 schließt sich.

Außer der Kombination eines Ventils und eines weiteren Ventils können auch andere Einrichtungen angeordnet sein.

609803/0356

2534U1 - ίο -

Beispielsweise kann die Leitung 8 entweder mit der Leitung 9 oder mit der Leitung 11 über ein Dreiwegventil verbunden sein.

Wenn diese Schaltstellung eingenommen ist, sind der Raum der ersten Stufe und der Raum der zweiten Stufe nicht mehr parallel, sondern hintereinander geschaltet, und nunmehr wird der Kurvenzug 37 (Fig. 2) durchlaufen, der die Änderung der verbrauchten Energie in Abhängigkeit der Leistung bei dieser Funktionsweise aufzeichnet. Der Kurvenzug 37 wird bei einem Versuchslauf unter den beim Kurvenzug 36 herrschenden Bedingungen erhalten.

Es wurde festgestellt, daß bei einer Leistung von 50% die verbrauchte Energie auf 72% abfällt, und daß sie bei einer Leistung von 0 auf 31»5% abfällt. Diese Werte liegen unterhalb jenen, die bei den bekannten Einrichtungen auftreten.

Die beiden Kurvenzüge 36 und 37 schneiden sich an einem Punkt 38, der einer leistung von etwa 72% bei dem beschriebenen Beispiel entspricht. Oberhalb dieser Leistung sind die Räume vorzugsweise parallel geschaltet und unterhalb dieser Leistung vorzugsweise hintereinander.

Die überraschend hierbei auftretenden Vorteile und Vorzüge werden im folgenden beschrieben.

Das Kompressionsdiagramm bei bekannter Parallelschaltung ist in Fig. 3 dargestellt, wobei auf der Abszisse das Volumen einer Kammer "bei der Brehing, und insbesondere bei 19 und 20 die Volumina ν und v^ der Kammer bezeichnet sind, die einem maximalen

Volumen entsprechen (d.h. zu dem Zeitpunkt, an dem die die Punkte 6a oder 6b überstreicht), und beim Volumen zu dem Zeitpunkt, an dem die Kammer in die Eörderöffnimg mundet.Entsprechend sind die Förderdrücke p_Q und p^ mit 21 und 22 bezeichnet.

Die Linien 21, 18 und 22 stellen die bekannte Vorgehensweise

609S09/03S8

der Zusammehänge zwischen dem Volumen und dem Druck während des Kreisporzesses dar, und die Kompressionsarbeit ist proportional der Fläche 23, die zwischen den drei Linien und der Ordinatenachse liegen.

Wenn das Ventil 16 sich allmählich schließt, nimmt der Ansaugdruck ab, und der" Kompressionszyklus ändert sich auf die bekannte Art und Weise ab, wig dies in Fig. 4 dargestellt ist. Der Ansaugdruck wird zu ρ ' und der Zusammenhang zwischen dem Druck und dem Volumen ist durch die linienzüge 24,25,26 und 22 dargestellt.

Die Kompressionsarbeit vermindert sich bezüglich jener in Fig. 3, ist aber weit von einem optimalen Wert insbesondere dann entfernt, wenn das Volumen auf v^ abnimmt, und der Druck in der Kammer, die in Verbindung mit der Förderleitung steht, der sich in Form eines immensen Druckanstiegs auf ρ ^ niederschlägt, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Wenn sich der Öffnungspunkt verschieben läßt und das Volumen auf v¹,, vor dem Auslassen verringert, ergibt sich eine Kompressionskurve, die durch die Linie 25, die Linie 27 und ein Teil der Linie 22 dargestellt ist, so daß sich eine Energieersparnis ergibt, die der Fläche zwischen der Linie 22,26 und 27 entspricht.

Im folgenden wird die Betriebsweise des Verdichters gemäß dem Verfahren der Erfindung dargestellt, wenn die beiden Räume in Serie geschaltet sind.

In Fig. 5 ist des pv-Diagramm des Raums der ersten Stufe dargestellt. Die Ansaugung erfolgt bei einem Druck p¹ und eine adiabatische Kompression entlang der Linie 30 wird bis zur Förderung bei einem Druck p"_o entlang der Linie 31 zurückgelegt. Der Druck p" ist ungefähr gleich dem Druck, der in der Kompressionskammer des Raums der zweiten Stufe herrscht, wenn sich diese Druckkammer nach der Stelle befindet, an der die

609809/0356

Verbindung mit der Öffnung 13 unterbunden ist.Bei einem Verdichter mit einem volumetrischen Verdichtungsverhältnis von 4.^ 5,deren Öffnung 13 „ so angeordnet ist, daß dieses in Verbindung mit einer Druckkammer kommt, jedoch gleichzeitig nicht in Verbindung mit dem Ansaugraum steht, und bei einem Gas, wie beispielsweise Luft, liegt dieser Druck p" ungefähr in der Größenordnung von dem 2,6- bis 2,8-fachen von ρ .

Wenn ρ ungefähr gleich 0,5 Bar abs. ist, liegt p"_o in der Größenordnung von 1,3 bis 1,4 Bar abs. Dieser Wert liegt wesentlich unterhalb des Druckwertes p^, der unter denselben Umständen ungefähr bei 8 Bar abs. liegt, so daß eine beträchtliche Energieersparnis bei der effektiven Energie im Raum der ersten Stufe erzielbar ist.

In Fig. 6 ist das pv-Diagramm des Raums der zweiten Stufe dargestellt.

Die Ansaugung erfolgt bei einem Druck p'_o» und anschließend wird eine adiabatische Kompression entlang der Linie 32 durchlaufen. Daraufhin tritt eine sehr schnelle Druckzunahme entlang der Linie 33 auf, bis das Gas von dem Raum der ersten Stufe in die Öffnung 13 am Punkt 34 eintritt, wo der dort herrschende Druck ungefähr gleich dem Wert p"_o ist, und an dem die Kammer nicht in Verbindung mit der Öffnung 13 steht'.Anschließend erfolgt eine adiabatische Kompression 35 und eine Förderung entlang der Linie 22 beim Druck p^. Die effektive Energie bei diesem Raum liegt etwas höher als wenn die beiden Räume parallel geschaltet sind, jedoch ist die Energiezunahme wesentlich geringer als beim Raum der ersten Stufe, trotzdem der Ansaugdruck p'_o niedriger als 80% des normalen Druckes p_Q ist, und wobei das Kompressionsverhältnis zwischen 50 und 70#i liegt.

Die Serienschaltung der beiden Räume ist sehr vorteilhaft bei jeglicher Leistungsregelung eines Kompressors, beispielsweise

609809/03S6

wenn das Druckverhältnis zwischen Ansaugung und Förderung einen bestimmten Wert übersteigt.

Dies tritt beispielsweise bei Verdichtern für Kühlgeräte auf, wenn der Kältebedarf für den Verdampfer ungenügend ist, so daß die Temperatur des Verdampfers und folglich der Druck des Kühlgases beim Ansaugen des Verdichters absinken kann. Bei den Einrichtungen, die zur Reduzierung der Leistung bestimmt sind, tritt meist eine Reduzierung auf einen Leistungsanteil um den Temperaturabfall des Verdichters auf.

Wenn häufig der Druck bei der Förderung konstant ist, nimmt das Verhältnis von Druck an der Einlaßseite zu Druck an der Auslaßseite zu und übersteigt das durchschnittlicher Kompressionsverhältnis beträchtlich, für das das Gerät ausgelegt ist, und entsprechend dem die Auslaßöffnungen dimensioniert sind. Ab einem bestimmten Wert, der nur schwerlich zu ermitteln ist, wenn man das pv-Diagramm betrachtet/ und wenn sie die oben aufgeführten Arbeitsweisen ergeben, sollten vorzugsweise die beiden Räume nicht mehr parallel geschaltet sein, sondern sollten in Serie geschaltet sein.

Im allgemeinen ist die Lage der Öffnung 13 nicht kritisch,wenn die gegenüberliegenden Kammern von der Ansaugung abgesperrt sind. Verlegt man die-Öffnung in Richtung des höheren Druckes, so steigt tatsächlich der Förderdruck des Organs in der ersten Stufe, und folglich die in der ersten Stufe erzeugte Energie, jedoch reduziert sich die Kompressionsenergie der zweiten Stufe, d.h. die beiden Phänomene kompensieren sich, so daß entsprechende Lagen möglich sind.

Die in Fig. 7 gezeigte, abgewandelte Ausführungsform gemäß der Erfindung ist vorzugsweise bei Verdichtern vorgesehen, deren volumetrisches Verdichtungsverhältnis höher liegt, d.h. höher als 4 liegt, beispielsweise zwischen 8 und 10. Bei diesem

S09809/03S6

Ausführungsbeispiel weist der Flügelzellenverdichter eine größere Anzahl von Schiebern am Rotor als bei der oben beschriebenen, in Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten Art. auf.

Vorzugsweise ist am Gehäuse ein Ventil 39 angeordnet, dessen Schaft 40 in einer Führungsbohrung 41 gleitbar angeordnet ist und auf den Ventilsitz mit Hilfe einer Feder 42 gedrückt wird. Eine im Gehäuse hinter dem Ventil angeordnete Kammer 43 ist mit der Leitung 8a verbunden.

Die Lage des Ventils an dem Gehäuse ist so festgelegt, daß das Druckverhältnis einer Kompressionskammer zum Zeitpunkt, an dem der erste Schieber, der eine der Trennwände dieser Kammer bildet, dieses Ventil überstreicht, bei diesen beiden etwas höher liegt. Wenn die beiden Räume über die Ventilöffnung 12 in Serie geschaltet sind, liegt der Druck in der Leitung 3a, wie oben aufgeführt, etwas höher als das Doppelte des Ansaug druckes.Somit ergibt sich, daß der Druck in der Kompressionskammer das Ventil anhebt, das daraufhin geöffnet bleibt, wobei die erste Stufe folglich bei einem Kompressionsdruck in der Nähe des 2-fachen fördert. Dies bedeutet eine beträchtliche Energieersparnis, da verhindert wird, daß das Gas der ersten Stufe unnötigerweise bei einem normalen Druckverhältnis verdichtet wird. Der hierbei erzielbare Vorteil läßt sich anhand des pv-Diagramms, das in Fig. 8 dargestellt ist, erläutern. Ohne das Ventil erfolgt die Kompression entlang den Kurven 30,47 und 31. Mit dem Ventil 39 erfolgt die Kompression entlang der Kurve 30 bis zum Punkt 46 und dann entlang der Kurve 44 und der Kurve 31, so daß Energie eingespart wird, die der Fläche 45 entspricht, die von den Kurvenzügen 30,47 und 44 eingeschlossen wird.

Außer dem Ventil 39 sind auch Einrichtungen verwendbar, wie z.B. Auslaßöffnungen, deren Querschnitt sich kontinuierlich ändert, bei denen ebenfalls die Vorteile der Erfindung auftreten.

60 9 809/0356

.15- 253UU

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird bezüglich einer Vorrichtung zur Leistungsregelung beschrieben, die in den Fig. 9 bis 11 dargestellt ist. Bei dieser Anordnung weist die Außenwand des Gehäuses, in dessen Innern der Rotor umläuft, im Querschnitt die Gestalt von zwei Halbkreisen 47a, 47b auf, die beispielsweise durch die Abschnitte 49a, 49b dargestellt sind.

Entgegen den Halbkreisen 47a, 47b können sich zwei Schalen 48a, 48b in abgedichtetem Zustand entlang eines Viertelkreises bewegen, so daß zwischen den in den Fig. 10 und 11 dargestellten beiden Endstellungen sämtliche Zwischenstellungen kontinuierlich eingenommen werden können. Das Ventil 16 von Fig. 1 ist nicht dargestellt.

Die Öffnung 13 ist versetzt und entspricht einer der Seitenflächen des Verdichtergehäuses, die mit 13a bezeichnet ist.

Die Regelung erfolgt folgendermaßen:

Wenn sich die Schalen 48a, 48b gleichzeitig drehen oder mit Hilfe von nicht dargestellten Einrichtungen getrennt voneinander bewegbar sind, werden aufeinanderfolgend die Öffnungen oder Bohrungen 5a, 5b verschlossen. Somit wird erzielt, daß die Kammern nur während eines relativ kurzen Abschnittes der Kreisbahn der Schale aufgefüllt werden, wenn diese nahe der in Fig. 11 gezeigten Stellung sich befindet. Man kann diese Einrichtung zum Regeln verbessern, indem man sie mit einer an sich bekannten Einrichtung zum Verzögern des Auslasses kombiniert, und erreichen, daß das Kompressionsverhältnis zunimmt, indem die Anzahl der Auslaßöffnungen verringert wird.Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise, eine Auslaß öffnung mit einer oder mehreren Öffnungen enthalten, die im Grundzustand offen sind, wobei jedoch eine oder mehrere Öffnungen entsprechend den Erfordernissen mit Hilfe von entsprechenden Ventilen verschlos-

609809/0356

2534U1

sen werden können.

In Fig. 16 sind Kurvenzüge dargestellt, die die verbrauchte Energie in Abhängigkeit der Leistung bei einem Verdichter zur Luftklimatisierung zeigen, der mit Freon 22 bei einem volumetrischen Verdichtungsverhältnis von 3 arbeitet. Die mechanischen Verluste dieses Aggregats sind unabhängig von der Leistung konstant und ungefähr gleich 15% der Betriebsleistung bei Volllast.

Der Kurvenzug 127 stellt die Leistung bei Veränderung des Energieverbrauchs bei Drosselung der Ansaugung dar.

Der Kurvenzug 128 entspricht der Leistung, die bei Parallelschaltung der beiden Räume erzielt wird, wobei die Regelung durch zunehmende Schließung der Ansaugung erfolgt, beispielsweise mit Hilfe der Schalen 48a, 48b.

Sind die beiden Räume in Serie geschaltet, wenn die Leistung ungefähr 60% beträgt, wobei diese Stelle mit 129 bezeichnet ist, erfolgt der Energieverlauf entlang des Kurvenzuges 30. Wenn schließlich bei einer Leistung von ungefähr 30% (Punkt 13i)die Auslaßöffnung der zweiten Stufe mit Hilfe eines Ventiles allmählich verschlossen wird, und wenn die Kompression ungefähr 6,5 beträgt, folgt der Energiebedarf der Kurve 132.

Bei Serienschaltung beträgt die verbrauchte Energie ungefähr 50% der maximalen Öffnung . und liegt ungefähr bei 59% und sinkt auf wenigstens 40% bei einer Leistung von ungefähr gleich 30% der Maximalleistung ab.

Der Energiebedarf bei einer Leistung 0 liegt ungefähr bei 50% bei einer Serienschaltung, ohne daß sich das Kompressionsverhältnis in der zweiten Stufe ändert, und sinkt auf unge-

6098 0 9/0356

fähr 30% bei Änderung des Kompressionsverhältnisses ab.

Diese Ergebnisse sind im Vergleich zu jenen, die bei bekannten neuartigen, rotierenden Verdichtern auftreten, beachtlich. Rotierende, nicht symmetrische Verdichter mit einer Doppelschraube, die beispielsweise in der US-PS 3 314 597 beschrieben sind, verbrauchen bei ähnlichen Bedingungen effektiv 65% der Gesamtenergie bei 50% Leistung und k5% bei 10% Leistung. Mit den dort vorgesehenen Einrichtungen ist eine Leistung von 0 im allgemeinen nicht errreichbar.

Im Zusammenhang mit den pv-Diagrammen werden die erzielten Ergebnisse bei den oben beschriebenen Vorrichtungen erläutert.

In Fig. 12 ist ein pv-Diagramm dargestellt, das den verschiedenen Stellungen der Schalen 48a, 48b entspricht. Der mit den Linien 21, 18 und 22 begrenzte Umriß entspricht der in Fig. dargestellten Stellung, d.h. bei Vollast.

Bei der in Fig. 11 dargestellten Stellung hingegen, bei der die Ansaugung völlig abgeschlossen ist, ist der Druck nahezu 0 während des Expansionsvorgangs in der Kammer und während des Kompressionsvorganges. Anschließend steigt der Druck rapide auf den Druck p^ an, wenn sich die Kammer vor der Auslaßöffnung (Kurven 50 und 51) befindet.

Wenn die Schalen 48a, 48b die Öffnungen 5a,5b teilweise verschließen, füllt sich die Kammer bei einem Ansaugdruck ρ bis zu dem Zeitpunkt auf, bis sie ein Volumen einnimmt, daß dem Punkt 52 entspricht und an dem sie von der Ansaugung durch die Schale 48a oder die Schale 48b getrennt wird.

Das Kammervolumen nimmt nunmehr zu und der Druck entsprechend der Kurve 53 bis auf ein Volumen V ab und anschließend noch einmal ungefähr entlang derselben Kurve 53 zu und kehrt zu dem

609809/0356

253U41

Punkt 52 zurück und folgt der Kompressionskurve 54,47 und 22.

Erfolgt die Regelung nit Hilfe einer Svakaierungseinrichtung,die in Pig. 1 dargestellt ist und die ein "fertil 16 enthält, beginnt das Diagramm mit der Linie 24 anstatt mit der Linie 21. Mit Hilfe der vorliegenden Einrichtung wird die Energie gewonnen, die der Fläche 55 entspricht, die von den Kurven 21,24 und 53 umschlossen ist.

Diese Fläche entspricht jener bei der Vorrichtung, die sich, ausgehend vom Punkt 42 bei einer verwertbaren Energie des Gases ergibt, die ungefähr gleich der erforderlichen Kompressionsarbeit bei der Rückkehr zum gleichen Punkt 52 ergibt, d.h. Antriebsenergie, die bei einer einfachen Drosselung der Ansaugung verlorengeht.

Um diese Energierückgewinnung so optimal wie möglich durchzuführen ist es erforderlich, daß die öffnungen bzw. Bohrungen 5a,5b nicht größer als die Dicke der Schieber 3 bemessen sind, so daß beim Überstreichen einer Öffnung die Volumina außerhalb und innerhalb des Schiebers nicht in Verbindung miteinander kommen, was zu einem Druckausgleich ohne Antriebsenergie führen würde. Das Gehäuse weist deshalb in Höhe der Öffnungen 5 eine geringere Dicke auf, so daß das Gasvolumen, das in der Öffnung beim Durchlauf eines Schiebers eingeschlossen ist, gegenüber dem Volumen der Kompressionskammer vernachlässigbar klein ist und zu keiner empfindlichen Störung durch eine zusätzliche Kompression und Entspannung in den Durchlässen für die Schieber auftritt, was Druckänderungen in den Kammern bewirkt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 13 wird die Betriebsweise der Vorrichtung erläutert, wenn sich die Schalen 48a, 48b der Stellung nähern, wo eine vollständige Verschließung auftritt (Fig. 11).

609809/0356

253U41

Das Volumen der Kammer, das in Verbindung mit dem Ansaugraum bleibt, ist nicht mehr O und weist einen bestimmten Wert auf, der durch den Punkt 56 dargestellt ist. Wenn sich die Schalen 48a,48b ihrer Schließstellung nähern, tritt demzufolge eine zunehmende Drosselung der Ansaugung auf. Verschiedene Kreisprozesse oder Zyklen nahe des Verschlußvorganges sind dargestellt, und die Auffüllung erfolgt bei abnehmenden Drücken, ausgehend von den Punkten 57,59 oder 6i,die abschließende Expansion erfolgt entlang der Kurven 58,60 oder 62, und .daraufhin erfolgt eine nochmalige Kompression. Die Pfeile zeigen die Verschiebungsrichtung im pv-Diagramm.

Im Gegensatz zu bekannten Einrichtungen zum Regeln, bei denen beispielsweise die Leistung durch verzögertes Schließen der Kammern und folglich die Verringerung des Volumens bewirken, das in den Kammern eingeschlossen ist, ermöglicht die Vorrichtung zum Regeln gemäß der Erfindung die Leistung 0, die mit den bekannten anderen Einrichtungen nicht erzielbar ist. Aus diesem Grunde kann mit Hilfe der erfindungsgeiaäßen Vorrichtung eine Reglung der Leistung von 100 bis 0%, wie bei der vorgehend beschriebenen Drosselung der Ansaugung erfolgen, jedoch bei höher liegendem, thermodynamischen Wirkungsgrad.

Durch Öffnung des Ventils 12 sind die beiden Räume hintereinandergeschaltet und die pv-Diagramme des ersten Raumes entsprechen jenen in Fig. 14, anhand deren insbesondere auf einen Kompressionszyklus bei maximaler Leistung 70 entlang des Kom- ?, pressionszugs 21,18,22,75 Bezug genommen ist.

Der Kreisprozeß 70,71,72,71,73,74,75, der dazwischen in strichpunktierter Linie liegt,wird ersielt,v;enn die beiden Räume pa~ ralell geschaltet sind und das Ventil 12 geschlossen ist.

Wird das Ventil 12 geöffnet, indem die Schalen 48a, 48b in Schließrichtnng sich verschieben, wird beispielsweise ein

609809/0356

.20- ' 253U41

Kreisprozeß 70,76,77,76,78,79,80 durchlaufen. Bei zunehmendem Schließen der Schale 48a wird ein Kreisprozeß 70,81,82,83,79, 80 durchlaufen, dann 84,85,86,87,88,89 und schließlich 90,91, 92,93,94 und 95.

Die durch die Punkte 80,89 oder 95 dargestellten Förderdrucke liegen etwas höher als das Do pelte der Ansaugdrucke, die entsprechend bei 70,84 oder 90 liegen. In Fig. 15 sind die verschiedenen Kreisprozesse im pv-Diagramm entsprechend dem Raum der zweiten Stufe dargestellt.

Werden die beiden Räume parallel betrieben, werden Kreisprozesse bei Vollast, wie z.B. 21,28,22 (in gebrochenen Linien dargestellt); oder bei Teilast, 70,71,72,71,73,74,75 (gebrochene Linien) durchlaufen, die mit jenen im ersten Raum iden*- tisch sind.

Bei Hintereinanderschaltung jedoch, wenn das Kammervolumen einen mit 99 bezeichneten Wert annimmt, erfolgt eine Auffüllung der Kammer mit Gas, das von dem ersten Raum kommt. Dieses Volumen entspricht dem Kammervolumen, wenn dieses zu Beginn vor der Öffnung 13^! liegt.

Hierbei werden die Kreisprozesse, wie z.B. 70,100,101,1Q2,103, 74,75, wenn die Schalen 48a,48b gleichzeitig verschoben werden, die Kreisprozesse 70, 109,110,111,112,113,74,75, dann * 114,115,116,117,118,119,74,75 durchlaufen.

Ein bedeutender Effekt tritt während der Expansion in der Kammer auf, in der - anstatt daß der Druck konstant mit dem Expansionsvolumen abnimmt - sich dieser Druck ungefähr entsprechend den Linien 101,102 oder 111,112 stabilisiert.

Die Exapnsion der Kammer bewirkt ein Auffüllen mit Gas, das von der ersten Stufe gefördert worden ist, und man kann nahezu die gesamte, in dem Raum der ersten Stufe erhaltene Energie

603809/0356

253U41 - 21 -

zur Förderung zurückgewinnen.

Der Verdichter arbeitet nahezu wie ein zweistufiger Verdichter.

der Punkt 99 im Diagramm zum Punkt 126 nach links verschoben wird, arbeitet der Verdichter wie ein zweistufiger Verdichter, und wenn gleichzeitig die Öffnung 13a in Richtung der Ansaugmündung wandert. Das von der Kammer am Punkt 126 eingeschlossene Volumen beträgt ungefähr die Hälfte des Volumens

Bei der Praxis ist von großer Bedeutung, daß die Zuleitung bei einem Punkt, wie z.B. 99, erfolgt, bei dem das Volumen etwas oberhalb der Hälfte, des Volumens ν liegt.

Bei der Vorrichtung muß die Kammer, die sich vor der Öffnung 13a befindet, schon vor der Ansaugung durch die Schale 48b abgetrennt sein, da sonst das in der ersten Stufe schon verdichtete Gas durch die Kammer in Ansaugrichtung zurückströmt. Wenn die Öffnuqg13a in Richtung der Ansaugmündung sich vorwärts bewegt, und wenn die Schale 48b noch in Verbindung mit der Ansaugung stehen sollte, kann eine Hintereinanderschaltung nur bei wesentlich geringeren Teillasten erfolgen.

Soll jedoch ein Verdichter wie ein zweistufiger Verdichter arbeiten, d.h. mit einer Verbindungsstelle, die dem Punkt 126 entspricht, bedeutet dies, daß die Hintereinanderschaltung nur bei geringeren Leistungen als 50% möglich ist.

Bei Hintereinanderschaltung im Leistungsbetrieb wird Energie gewonnen, die bei Betriebsbedingungen in der Größenordnung von 60 bis 70% oder ähnlich liegen.

Ein geringer Wirkungsgradverlust während der Kreisprozesses unterhalb 50% kann möglich sein, um nachfolgend einen Wirkungs-

609809/0356

253UA1

grad von über 50% zu erhalten. Bei einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform wird die Öfihung 13a nach Maßgabe der Verschiebung der Schale 48b so verschoben, daß die Kammer, die der Öffnung 13a gegenüberliegt, stets von der Ansaugung abgeschlossen ist. Hierzu kann z.B. die Öffnung 13a an der Schale 48b angeordnet sein, und am Gehäuse 16 sind gegenüberliegend Lufteinlässe vorgesehen, die bei jeder Umdrehung in Verbindung mit der Öffnung 13a während desVerschiebens der Schale 48b kommt.

Bei einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist die Verschiebung der Schalen 48a, 48b winkelbezogen nicht identisda, so daß beispielsweise die Leistung in der ersten Stufe zuerst verringert wird und sich dann auf ungefähr 80% der Leistung der zweiten Stufe einstellt, und daß die Öffnung 13 in der zweiten Stufe an einem Punkt geöffnet wird, an dem das Volumen der Kammer der zweiten Stufe 60% des maximalen Volumens einnimmt.

Insgesamt gesehen ist die Kombination der Evakuierungseinrichtung so auszubilden, daß die Ansaugkammer vorzeitig geschlossen wird, so daß die beiden Stufen hintereinander geschaltet sind, wobei sich der thermodynamisehe Kreisprozeß bei der Kompression dem Kreisprozeß der idealen Kompression annähert, und zwar beim Großteil der Teilleistungen. Eine vollständige Übereinstimmung herrscht bei voller Leistung und bei Leistungen in der Nähe von 50%. Der Kreisprozeß weicht im Gegensatz bei sehr geringen Leistungen ab, jedoch kann dies dadurch überwunden werden, daß zusätzlich im zweiten Raum eine Einrichtung angeordnet ist, die ein verzögertes Auslassen gestattet und in dem das Kompressionsverhältnis dadurch erhöht wird, daß die Anzahl der Auslaß öffnungen verringert wird, wie dfes vorstehend beschrieben worden ist.

Die vorliegende Erfindung ist beispielsweise anhand eines Flügelzellenverdichters beschrieben worden jedoch sind das Ver-

609809/0356

-23- 253U41

fahren und die Vorrichtung für jede Art eines Doppelverdichters geeignet, wobei der Verdichter entweder vollständig oder nahezu symmetrisch ausgelegt sein kann, d.h., daß die in den beiden Räumen überstrichenen Volumina identisch sind oder etwas voneinander abweichen.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Schraubenverdichter mit einer Einzelspindel, die beispielsweise in den FR-Patentschriften 1 268 586, 1 287 593, 1 331 998, 1 586 832 und 1 601 531 beschrieben sind. Gemäß diesen Patentschriften weisen solche Verdichter eine Schraube auf, die mit zwei Zahnrädern zusammenwirken und somit einen Doppelverdichter bilden, der zwei Kompressionsräume enthält, die ungefähr symmetrisch bezüglich der Schraubenachse ausgebildet sein können. In den Fig. 17,18 und 19 ist beispielsweise ein Schraubenverdichter mit einer einzigen Schraube gezeigt, der jener Ausführungsform entspricht, die in der FR-PS 1 331 998 beschrieben ist, und entsprechend der vorliegenden Erfindung abgewandelt worden ist.

Fig. 17 stellt eine Seitenansicht dar, die eine Teilschnittansicht enthält, wobei die TeilausSchnittsansicht des Gehäuses und eines Zahnrades rechts dargestellt ist. Ein zylindrischer Schraubenverdichter wirkt mit zwei ebenen Zahnrädern zusammen· Der Verdüiter enthält eine Schraube mit Schraubengängen, die in Richtung des Pfeils 207 angetrieben ist, ein Zahnrad 202 und ein entsprechend symmetrisch angeordnetes Zahnrad 203, das in Fig. 18 dargestellt, i'st gestrichelt in Pig. Ί7 dargestellt, und weist ein Gehäuse 204 auf, das die Schraube umgibt.

Zwei Ausläßöffnungen 205 und 206 (Pig.18) sind beiderseits der Ebene der Zahnräder 202 und 203 angeordnet. Die Lage der Öffnung 205 ist in Fig. 17 in gebrochener Linie dargestellt. Das Gehäuse 204 des Verdichters ist mit einer Vorrichtung zum Regeln der Leistung verbunden, die durch Reduzierung des Ansaugdrucks

6 09803/0 3 56

regelt, d.h. einer Vorrichtung, die jener in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen ähnlich ist und die deshalb in der Figur nicht dargestellt ist.

Eine Öffnung 2© ist mit einer Leitung 208 verbunden, die ein Einwegventil 210 enthält, und eine Leitung 211, die selbst .mit einer Öffnung2"TJ verbunden ist, das im Gehäuse 204 untergebracht ist, ist über ein Ventil 212 verschließbar.

Bei der vergrößerten Darstellung der Schraube (Fig. 19) ist ein Organ 213 auf an sich gemäß der FR-PS 2 177 171 bekannten Art und Weise so angeordnet, daß dieses der Breite des G-ewindegpigkopfabschnitts,wie z.B. 214einbeschrieben ist. Aus diesem Grunde können zwei benachbart liegende Kompressionskammern nicht untereinander in Verbindung stehen.

Das Ventil 212 ist nahe der Öffnung 213 so angeordnet,daß das zwischen der Öffnung . und dem Ventil eingeschlossene Gasvolumen, wenn das Ventil geschlossen wird, den Energieverbrauch des Verdichters beim Beaufschlagen mit Druck und bei der Expansion in der Kammer nicht störend beeinflußt, sobald das Ventil 212 geschlossen ist, so daß die beiden Räume parallel zueinander Kompressionsvorgänge ausführen.

Die Anordnung der Öffnung 213 ist so getroffen, daß bei der Drehung das Volumen zwischen zwei Schraubgängen, die vor diesem Organ liegen, durch einen Zahn des Zahnrades bereits eingeschlossen ist,und somit die Verbindung zur Ansaugung abgesperrt ist. ·

Vorteilhafterweise ist bei einer solchen Anordnung zusätzlich zur Vorrichtung zur Leistungsreduzierung in Form der Reduzierung des Ansaugdrucks durch Drosselung eine Einrichtung an einem Abschnitt des Gehäuses angeordnet£ie man so drehen und schieben kann,. um ein verzögertes Verschließen der Kom-

803909/0356

253UU

pressionskammern zu vermöglichen, oder daß die Ansaugkammern vorzeitig geschlossen werden.

Eine Ausführungsform einer Einrichtung zum vorzeitigen Verschließen ist in den Fig. 20,21 und 22 dargestellt. Das Gehäuse 204 weist Nocken 215 auf, in denen die Zahnräder laufen. Diese Nocken kommen zur Abdichtung mit einem Konus 216 in Berührung, der zu Beginn der Schraube angeordnet ist. In Verlängerung des Gehäuses seind Nocken 217 fest angeordnet, die mit Bohrungen 218 versehen sind, in denen Kolben 219 mit einer Stirnseite 220 gleitbar angeordnet sind, wobei die Stirnseite 220 der Kolben !federn, wie z.B. 221, beaufschlagt und die an dem der Stirnseite gegenüberliegenden Ende Verschlußstücke aufweisen.

Das Ende der Verschlußstücke 222 ist in Form eines Konus 223 ausgebildet, der komplementär zum Konus216 ausgelegt ist, so daß durch eine nicht dargestellte Einrichtung die Stirnseiten 220 niedergedrückt werden können und auf den Nocken 217 aufliegen, wobei der Konus 223 eine nahezu dichte Berührungsverbindung zusammen mit dem Konus 216 am Anfang der Schraube bildet.

Die Verschlußstücke 222 sind entlang des Umfangs des Gehäuses angeordnet und bezüglich zueinander gleitbar, indem sie in Längsrichtung durch ungefähr radial verlaufende Flächen, wie z.B. 224, miteinander in Berührung stehen.

Die Verschlußstücke, wie z.B. 222a in Fig. 22, bilden mit der Schraube, wenn sie niedergedrückt sind, eine dichte Verbindung, während jene, die beispielsweise mit 222b bezeichnet sind, einen Abstand zur Schraube aufweisen. Somit können sich beispielsweise die Kammern 226 oder 227»die zwischen zwei benachbarten Schraubgängen liegen, mit Gas auffüllen, während eine Kammer 228 von der Ansaugung abgesperrt ist, bevor sie ihr maximales Volumen einnimmt.

609803/0356

Die entsprechenden pv-Diagramme stimmen mit jenen, die in Zusammenhang mit Fig. 9 erläutert worden sind, überein.'

Unter Bezugnahme auf Fig. 17 ist die Öffnung 213,die in derr Fig. 21 und 22 dargestellt ist, verschoben worden und steht während des Zyklus völlig in Verbindung mit einer Kompressionskammer.

Bei dem in Fig. 22 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Räume hintereinander geschaltet, wenn die beiden ersten Verschlußstücke 222c und 222d niedergedrückt sind. Die Öffnung 213 steht somit nur in Verbindung mit einer Kammer 228a, die bereits von der Ansaugung abgesperrt ist, und gleichzeitig beträgt das Volumen der Kammer zum Zeitpunkt, wo sie von der Ansaugung abgesperrt worden ist, zwischen 50 und 80% des maximalen Volumens und liegt vorzugsweise beides maximalen Volumens.

Die idealen, ermittelbaren Werte bei jeder Ausführungsform in Anbetracht der pv-Diagramme kann somit dadurch verwirklicht werden, daS die Anzahl der Verschlußstücke 222 entsprechend gewählt wird, und ebenfalls entsprechend die Flächen 224 ausgelegt sind.

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die beiden Zahnräder 202 und 203 in dichter Berührung mit dem Abschnitt des Gehäuses, das die Zahnräder umgibt, so daß an diesen Flächen bezüglich des Gehäuses nur ein geringes Spiel vorgesehen ist.

■ €09809/0356

Claims

253UA1

Patentansprüche

Verfahren zum Regeln eines rotierenden Doppelverdichters, bei dem die verbrauchte Energie bei verminderter Leistung verringert wird, welcher zwei Kompressionsräume enthält, wobei jeder Raum wenigstens eine Kompressionskammer mit veränderlichem Volumen aufweist, die sukzwssiv mit dem Ansaugraum in Verbindung kommt, daraufhin von diesem abgeschlossen wird und anschließend mit dem Förderraum verbunden wird, bei dem die beiden Räume mit einer Leitung nahe der maximalen Leistung parallel versorgt werden, dadurch ge kennzeichnet, daß bei einer Leistung unterhalb eines vorgegebenen Wertes die beiden Räume dadurch in Serie geschaltet werden, daß der Ausgang der ersten der beiden Räume mit dem zweiten Raum an einem Punkt des zweiten Raums verbunden wird, an dem die Kompressionskammer bereits vom Ansaugraum abgesperrt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kompressionsräume in Serie geschaltet werden, wenn die Leistung unterhalb von 80% der maximalen Leistung absinkt, vorzugsweise wenn die Leistung innerhalb eines Wertes liegt, der zwischen 50 und 70% der maximalen Leistung beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bei einem Verdichter, dessen volumetrisches Kompressionsverhältnis oberhalb 2 liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtungsverhältnis beim ersten Kompressionsraum ungefähr auf 2 eingestellt wird, wenn die beiden Räume hintereinandergeschaltet werden·

0 9809/0 356
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionskammern vom Ansaugraum abgesperrt werden, bevor diese Kammern ihr maximales Volumen einnehmen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kompressionskammern des zweiten Raumes das im ersten Raum verdichtete Gas an einem Punkt eingeleitet wird, an dem die Kammernvolumina zwischen 50 und 70% ihres maximalen Volumens einnehmen.
6. Vorrichtung zum Regeln eines rotierenden Doppelverdichters, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Verdichter, der zwei Kompressionsräume aufweist, wobei jeder Raum wenigstens eine Kompressionskammer mit bewegbaren Trennwänden enthält, die mit einem Gehäuse zusammenwirken, und mit wenigstens einer Einlaßöffnung für das zu komprimierende Gas am Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse an dem Abschnitt, der dem zweiten Raum entspricht, eine zusätzliche Öffnung . angeordnet ist, die über eine Leitung mit dem Auslaß des ersten Raumes verbunden ist, wobei die

zusätzliche Öffnung, in ihren Abmessungen der Berührungsfläche zwischen dem Gehäuse und den bewegbaren Trennwänden flächenmäßig einbeschrieben ist, und daß d ie zusätzliche Öffnung derart angeordnet ist, daß bei jeder Stellung der bewegbaren Trennwände einer Kompressionskammer die Kompressionskammer nicht gleichzeitig mit dieser Öffnung und- einem oder mehreren Gas einlaßäff η ungen verbunden iat.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein bewegbares Ventil im Gehäuse nahe des Auslasses des ersten Raumes angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,

603809/03 56

■ 253U41

daß verschiebbare Verschlußstücke angeordnet sind, die allmählich in Berührung mit den bewegbaren Trennwänden der Kompressionskammern kommen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mehrere Öffnungen enthält,die die Kompressionskammern mit dem Ansaugraum verbinden, und daß die gleitbar angeordneten Verschlußstücke zum allmählichen Verschließen dieser Öffnungen angeordnet sind, und daß die durch diese Öffnungen in der Dicke des Gehäuses eingeschlossene Volumina bez+glich der Kammervolumina gering sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche öffnung verschiebbar angeordnet ist.

9/0356

sr

Leerseite