DE2542836A1

DE2542836A1 - Fluessigkeitsgekuehlter, umlaufender verdichter mit einer einrichtung zum einstellen der fluessigkeitsmenge und des gasvolumens

Info

Publication number: DE2542836A1
Application number: DE19752542836
Authority: DE
Inventors: Goro Sato
Original assignee: Hokuetsu Industries Co Ltd
Current assignee: Hokuetsu Industries Co Ltd
Priority date: 1974-12-24
Filing date: 1975-09-25
Publication date: 1976-07-01
Also published as: JPS5930919B2; JPS5173612A; GB1483848A; FR2309741B1; DE7530411U; SU1138052A3; US4025244A; FR2309741A1; DE2542836C2

Description

18769

HüKühTSÜ iiCGlC CC, LTjJ. Nishikanbara-gun, Niigata-ken (Japan)

Flüssigkeitsgekühlter, umlaufender Verdichter mit einer Einrichtung zum Einstellen der Flüssigkeitsmenge und des Gasvolumens

Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten, umlaufenden Verdichter.

Beim Verdichten eines Gases ist die Menge der erzeugten Verdichtungswärme von der Art des Gases, dem Verdichtungsverhältnis und dem Gasvolumen abhängig. Bei Teillast oder im Leerlauf verdichtet der Verdichter ein kleineres Gasvolumen als bei Vollast und erzeugt er daher auch eine kleinere Verdichtungswärmemenge. Daher genügt bei Teillast oder Leerlauf zum Kühlen eines flüssi^keitsgekühlten Verdichters eine kleinere Mense der Kühlflüssigkeit als bei Vollast.

In einem flüssigkeitsgekühlten, umlaufenden Verdichter, in dem das Gas und der Verdichter selbst durch eine Flüssigkeit gekühlt werden, die in die Verdichtungsräume eingeleitet wird und dort eine Kühlung, Schmierung und Abdichtung bewirkt, führt das Einleiten einer zu großen Flüssigkeitsmenge zu einem Bedarf an zusätzlicher Leistung zum Bewegen der überschüssigen Flüssigkeit. Ferner nimmt in diesem Fall der Flüssigkeitsgehalt des Flüssi£keits-Gas-Gemisches zu, so daß ein Laufgeräusch erzeugt und der Verdichter be-

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schädigt wird, weil die Pufferwirkung des Gases fehlt. Ferner wird das Gas zu stark gekühlt und das in dem Gas enthaltene ',.'asser zu stark kondensiert, so daß die Qualität der eingeleiteten Flüssigkeit durch das Kondenswasser beeinträchtigt und ihre Kühl- und Schmierwirkung herabgesetzt und d.ie Haschine beschädigt wird. Daher ist eine zusätzliche Einrichtung erforderlich, die das in die Flüssigkeit eingetretene ..asser wieder entfernt, was einen zusätzlichen Leistungsbedarf und verschiedene Verluste bedingt.

Um die Kachteile zu vermeiden, die mit einem Flüssigkeitsüberschuß verbunden sind, muß ein flüssigkeitsgekühlter Verdichter mit einem Flüssigkeitsregler versehen sein, mit dem die Menge der in die Verdichtungsräume eingeleiteten Flüssigkeit ständig in Abhängigkeit von Veränderungen des Volumens des von dem Verdichter angesaugten und zu verdichtenden Gases geregelt wird, Durch die Verwendung eines derartigen Reglers kann man Energie sparen, die Lebensdauer des Verdichters verlängern, eine Herabsetzung der Qualität der Kühl-, Schmier- und Dichtflüssigkeit verhindern und die Zeiträume verlängern, nach denen diese Flüssigkeit gewechselt werden muß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines an einen flüssigkeitsgekühlten, umlaufenden Verdichter anzubauenden Reglers, der eine Veränderung des angesaugten Gasvolumens durch Verschiebung der Saug- und der Schließstellung für die Verdichtungsräume bewirkt und der in Abhängigkeit von dieser Verschiebung der Saug- und der Schließstellung die M_enge der in die Verdichtungsräume eingeleiteten Kühl-, Schmier- und Abdichtflüssigkeit regelt, so daß die Ausbildung der Maschine vereinfacht werden kann, die Kosten gesenkt werden, Störungen in dem Verdichter einwandfrei vermieden werden und stets ein idealer Betriebszustand aufrechterhalten werden kann.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht ferner in der Schaffung eines Reglers, der an einen flüssigkeitsgekühlten, unlaufenden Verdichter anzubauen ist und mit dem das Verhältnis zwischen dem Volumen des angesaugten Gases und der Menge der Kühl-, Schmier- und Dichtflüssigkeit stets in-einem praktisch optimalen Bereich gehalten werden kann.

Die optimalen 77erte für dieses Verhältnis sind von der Art des Verdichters, der Art und der Temperatur des Gases, der Art und der Temperatur der Flüssigkeit, der Umgebungstemperatur und anderen Paktoren abhängig. V/enn man als Kühl-, Schmier- und Dichtflüssigkeit ein für diesen Zweck sehr gebräuchliches Turbinenöl verwendet und das zu verdichtende Gas Luft oder ein Keltemittelgas ist, kann man die obere und die untere Grenze dieses Verhältnisses für normale Umgebungsbedingungen experimentell bestimmen.

Wie vorstehend angegeben wurde, wird die in die Verdichtungsräume einzuleitende Flüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von dem Volumen des angesaugten Gases geregelt. Aber auch im Leerlauf, wenn kein Gas angesaugt wird, soll die Flüssigkeit in die Verdichtungsräume in einem minimalen Volumen eingeleitet werden, das zum Schmieren des Verdichters erforderlich ist. V7enn sich diese Flüssigkeit in einem Druckraum des Verdichters sammelt, wird oft ein Laufgeräusch erzeugt oder wird der Verdichter durch das angesammelte Öl blockiert und dadurch beschädigt. Die stillstehende Flüssigkeit übt auf die Rotoren des Verdichters einen Gegendruck aus, so daß zusätzliche Leistungsverluste auftreten. Daher muß ein Ansammeln der Flüssigkeit in dem Druckraum so weit wie möglich vermieden werden.

Eine dritte Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Einrichtung, die an einen flüssigkeitsgekühl-

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ten, umlaufenden Verdichter angebaut werden kann, der mit dem vorstehend angegebenen Reeler versehen ist und die dazu dient, während de:. Betriebes des Verdichters in einem Druckraum vorhandene-, Von dem verdichteten Gas getrennte Flüssigkeit ständig von einer am 5oden des Druckraums vorhandenen Flüssigkeitsaustrittaöffnung abzuziehen und einem Flüssigkeitsbehälter zuzuführen, und zwar mittels einer nur zum Zurückführen der Flüssigkeit dienenden Pumpe, so daß eine Ansammlung von Flüssigkeit im Druckraum verhindert und dadurch der Leistungsbedarf herabgesetzt und eine Beschädigung des Verdichters und eine Erzeugung eines Laufgeräusches verhindert wird.

Ein flüssigkeitegekühlter, umlaufender Verdichter mit einer Einrichtung zum Einleiten einer Kühl-, Schmier- und Dichtflüssigkeit in die Verdichtungsräum-e ist erfindungsgemäß mit einer Gasvolumen-Stelleinrichtung versehen, die zum Einsteilen des zu verdichtenden Gasvolumens durch Verschiebung der Saug- und der Schließstellung für die Verdichtungsräume dient, sowie mit einer Flüssigkeitsmengen-Stelleinrichtung, die mit der Gasvolumen-Stelleinrichtung in »Yirkungsverbindung steht und dazu dient, die Menge der in die Verdichtungsräume einzuleitenden Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Einstellung der Gasvolumen-Stelleinrichtung zu regeln.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

Fig. 1 im Längsschnitt die erste Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, ■ ·■

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Fig. 3 lsi Längsschnitt, teilweise -weggeschnitten, die zweite Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 in größerem Maßstab einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 im Längsc5chnitt, teilweise weggeschnitten, eine dritte Ausführungenorm der Erfindung,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 im Längsschnitt, teilweise weggeschnitten, eine vierte Ausführungsforni der Erfindung und

Fig. 8 ein Kurvenbild zur Darstellung der Beziehung zwischen dem angesaugten Gasvolumen und der Menge der eingeleiteten Flüssigkeit.

Gemäß den Figuren 1 und 2 sind in einem Hauptteil 1 eines Verdichtergehäuses ein Rippenrotor 2 und ein Nutenrotor 3 angeordnet. Hie beiden Rotoren greifen ineinander. Ihre wellenstummel 4 und 5 sind in Lagern 6 und 7 drehbar gelagert. Die ¹JeIIe 4 des Rippenrotors 2 wird von einem nicht gezeigten Motor angetrieben.

Im oberen Bereich des Gehäuse-Hauptteils 1 ist am einen Snde desselben ein Saugraum δ ausgebildet. Unter dem Rippenrotor 2 und dem Imtenrotor 3 ist in dem Gehäuse-Hauptteil 1 je ein Verdichtungsraum 9 ausgebildet. Auf der Seite, auf der das angesaugte Gas in die unter dem Rippenrotor 2 und dem Uutenrotor 3 angeordneten Verdichtungsräume eintritt, ist in dem Gehäuse-Hauptteil 1 ein Stellventil angeordnet, das in der Axial -richtung der Rotoren verschiebbar

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ist. Dieses Stellventil 10 besitzt ein Verschlußstück 11, das auf der Oberseite mit zwei zylindrischen Flächen 12 und

13 ausgebildet ist, welche dieselbe Krümmung haben wie die den f'lugkreisen der beiden Rotoren 2 und 3 entsprechende Innenvvandung des Gehäuse-Hauptteils 1 . An der Schnittlinie zwischen den zylindrischen Flachen 12 und 13 ist eine Rippe

14 vorgesehen, die mit einer Eintrittsöffnung 15 für die Kühl-, Schmier- und ^ichtflüssigkeit ausgebildet ist. Das Verschlußstück 11 des Stellventils 10 bildet daher einen Teil des Gehäuses.

Das Verschlußstück 11 ist in seinem unteren Teil mit einem Schlitz 16 ausgebildet und ist am einen Ande durch eine Kolbenstange 19 mit einem Kolben 18 verbunden. Dieser ist in einem Zylinder 17 angeordnet, der an dem einen Ende des Gehäuse-Hauptteils 1 befestigt ist.

An entgegengesetzten Enden des Zylinders 17 sind Druckiaitteleinlässe 20 und 21 vorgesehen, die mit einer Quelle P.S. eines unter Druck stehenden, flüssigen oder gasförmigen Druckmittels verbunden sind. Durch das Einleiten des Druckmittels in den Zylinder wird die Stellung des Kolbens 18 bestimmt.

Der GehäuseJSauptteil 1 ist in seinem unteren Teil mit einem Schlitz 22 ausgebildet. Dieser Schlitz 22 ist auf der einen Seite über den Schlitz 16 in dem Verschlußstück 11 des Stellventils und einen hohlen Teil des Verschlußstükkes 11 mit einer Eintrittsöffnung 15 und auf der anderen Seite über eine Zuleitung 24 für eine Kühl-, Schmier- und Dichtflüssigkeit, eine Pumpe 25» einen Kühler 26 und ein Rohr 27 mit dem Boden eines Druckgas- und Flüssigkeitsbehälters 28 verbunden.

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Der Gehäuse-Hauptteil 1 ist an seinem anderen Ende mit einem anderen Gehäuseteil 30 verbunden, der mit einem Druckraum 29 ausgebildet ist. Dieser ist mit den Verdichtungsräumen 9 verbunden. Der Gehäuseteil 30 ist in seiner äußeren Seitenwand mit einer ^ustrittsöff'nung 31 für das verdichtete Gas ausgebildet, -^ie Austrittsöffnung 31 ist über ein Rückschlagventil 32 und ein Rohr 33 mit dem Behälter 28 für Druckgas und Flüssigkeit verbunden.

In dem unteren Bereich des Gehäuseteils 30 befindet sich ein Flüssigkeitsreservoir 34, das mit dem Druckgas- und Flüssigkeitsbehälter 28 über eine Flüssigkeitsaustrittsöffnung 35, eine Rückführungspumpe 36 und ein Rohr 37 verbunden ist.

Der in dem Gehäuseteil 30 ausgebildete Druckraum 29 ist so ausgebildet und hat ein so großes Volumen, daß sich in diesem Raum die Flüssigkeit von dem Gas trennen kann. Das Flüssigkeitsreservoir 34 ist unterhalb der Gasaustrittsöffnung 31 angeordnet. Die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 35 befindet sich an der untersten Stelle des Flüssigkeitsreservoirs 34.

Im Innern des Druckgas- und Flüssigkeitsbehälters 28 ist eine Trenneinrichtung 38 montiert. Das eine Ende des Behälters 28 ist über ein Ventil 39 und ein Rohr 40 mit der Verbrauchsstelle I verbunden.

In dem Druckraum 29 wird das aus den Verdichtungsräumen 9 austretende Druckgas-Flüssigkeits-Gemisch in Gas und Flüssigkeit getrennt. Der größte Teil der Flüssigkeit wird in dem Flüssigkeitsreservoir 34 gesammelt und mittels der Rückführungspumpe 36 ständig durch die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 35 angesaugt und in den Druckgas- und Flüssigkeitsbe-

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hälter 25 eingeleitet. Aus der ^ustrittsöffnung 31 treten durch das Rückschlagventil 32 die ganze Gasmense und ein sehr kleiner Teil der Flüssigkeit in den Druckgas- und Flüssigkeitsbehälter 28.

In Abhängigkeit von Veränderungen des Gasdr^uchflusses, der Temperatur oder des Druckes in dem Druckgas- und Flüssigkeitsbehälter 28 wird der Kolben 18 über die Eintrittsöffnung 20 oder 21 mit der Druckflüssigkeit oder dem Druckgas beaufschlagt, so daß er sich in der Zeichnung nach rechts oder links bewegt und über die Kolbenstange 19 das Stellventil 10 nach rechts oder links bewegt und durch die Veränderung der Ansaug- und der Schließstellung für die von dem Rippenrotor 2, dem Kutenrotor 3 und dem Gehäuse-Hauptteil 1 begrenzten Verdichtungsräume 9 das Volumen des zu verdichtenden Gases verändert wird.

Die Kühl-, Schmier- und Dichtflüssigkeit wird der Eintrittsöffnung 24 des Gehäuse-Hauptteils 1 aus dem Druckgas- und Flüssigkeitsbehälter 28 mittels der Pumpe 25 über das Rohr 27 und den Kühler 26 zugeführt.

Das verdichtete Gas wird von der Flüssigkeit durch die Trenneinrichtung 38 getrennt, die in dem Behälter 28 montiert ist, aus dem über ein Ventil 39 nur das Gas austritt; dieses wird der Verbrauchsstelle zugeführt.

flg. 1 zeigt den Verdichter bei der Verdichtung unter Vollast. Gemäß I¹Ig. 1 befindet sich das Stellventil 10 in seiner rechten Endstellung, so daß die Verdichtungsräume völlig geschloaeen sind. Durch ein Verschieben des Ventils nach links wird die Schließstellung für die Verdichtungsräume 9 verändert und dadurch das wirksame Volumen der Verdi chtungsräuae 9 verkleinert.

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iVie verstehend erwähnt wurde, ist das Stellventil 10 in i'ig. 1 in der Stellung fur Vcllart /eztigt. Labei "b-:?rl:" en der schlitz 22 des Geniuses . rd aer Schlitz 15 des Verschlu^stücks eincnaer über ihre ganze Länge, so dai diese Schlitze vollkommen miteinander verbunden oind. Daher wird die gesamte I.lenge der von dem jjehälter 25 zugeführten Flüssigkeit durch die Eintritte Öffnung 16 und den hohlen Teil 23 in die Verdichtungsräume 9 eingeleitet. Die Breite der Schlitze 22 und 16 kann über deren ganze Länge einheitlich seir>. Da der ϊ/eg des Steilventils 10 jedoch dem angesaugten Grasvolumen nicht genau proportion;,.! ist, kann sich in der Praxis die breite jedes Schlitzes in seiner Längsrichtung derart verändern, üa£ die ilüssigkeit stets in einer angesichts des angesaugten Gasvolumens optimalen Kenge eingeleitet wird. Ferner sind die schlitze 22 und 16 so ausgebildet, dak die flüssigkeit stets mindestens in der zum Schlieren der riot or en, des Gehäuses und der Lager erforderlichen LIenge hindurchtreten kann, selbst wenn der Verdichter im Leerlauf arbeitet und sich das Ventil 10 in seiner in Fig. 1 linken .onusteilung befinde-1. ±>±e Schlitze 22 und 16 coiler: so ausgebildet und bemessen sein, daß der von ihnen begrenzte lurchtrittsquerschnitt für' die Flüssigkeit stets die nachstehend angegebene Forderung erfüllt.

Wenn in Abhängigkeit von dem Druck, dem -^urchflUil. oder der Temperatur Ge?. verdichteten Gases das angesaugte G-c'isvolumen verändert werden soll, wird der Flüssigkeits- oder Gasdruck verändert, mit dem über die Eintrittsöffnung 20 oder 21 der Kolben 18 beaufschlagt wird. Bei einer Bewegung dieses Kolbens 18 nach links in Fig. 1 wird auch das über die Kolbenstange 19 mit dem Kolben 18 verbundene Stellventil 10 nach links bewegt, so daß das angesaugte Gasvolumen verkleinert wird. Durch diese Bewegung des Stellventils 10 wird der Querschnitt für den durchtritt der

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Flüssigkeit durch die Schlitze 22 und 16 verkleinert und daher die zugeführte Flüssigkeitsmenge herabgesetzt. Infolgedessen wird die Kühl-, Schmier- und ^ichtflüssig-keit in die Verdichtungsröume 9 stets in einer angesichts des angesaugten Gasvolumens optimalen !!enge eingeleitet.

In diesem Fall sollen diese Schlitze 16 und 22 und das Stellventil 10 so ausgebildet sein, daß die durch die Veränderung des von den Schlitzen 22 und 16 begrenzten L'urchtrittsquersehnitts geregelte Menge der eingeleiteten Flüssigkeit und das durch das Stellventil 10 gesteuerte Volumen des angesaugten Gases stets der durch die nachstehende Formel angegebenen Forderung entsprechen.

Beim einstufigen Verdichten von Luft oder Kältemittelgas mit einem Schraubenverdichter ist durch Versuche bestätigt worden, daß bei Verwendung von Turbinenöl als Kühl-, Schmier- und Dichtflüssigkeit das Gewicht der eingeleiteten Flüssigkeit bei Vollast etwa das 4- bis 10-fache des Gewichts des verdichteten Gases betragen soll. Wenn dieses Verhältnis nicht aufrechterhalten wird, ist entweder die Kühl-, Schmier- und Dichtwirkung der eingeleiteten Flüssigkeit in den Verdichtungsräumen ungenügend oder es treten Nachteile auf, wie sie beispielsweise vorstehend erwähnt worden sind. Insbesondere ist durch Versuche bestätigt worden, daß keiner der vorstehend angegebenen Nachteile auftritt und die Flüssigkeit eine genügende Kühl-, Schmier- und Dichtwirkung besitzt, wenn das Verhältnis der eingeleiteten Flüssigkeit zu dem angesaugten und zu verdichtenden Gasvolumen in eines bestimmten Bereich liegt, wobei die Obergrenze für die Menge der in die Verdichtungsräume eingeleiteten Kühl-, Schmier- und Dichtflüssigkeit durch folgende empirische Formel angegeben werden kann:

330

L = 103 -

G + 10

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während die Untergrenze durch folgende empirische Formel angegeben werden kann:

L= 4 G + 20

In diesen empirischen Formeln ist mit G das angesaugte Gasvolumen in Prozent des bei Vollast angesaugten Gasvolumens und mit L die eingeleitete Flüssigkeitsmenge in Prozent der bei Vollast eingeleiteten Flüssigkeitsmenge bezeichnet.

In diesem Fall hat das zu verdichtende Gas einen Berichtigungsbeiwert von etwa 1,3. Beispielsweise beträgt der Berichtigungsbeiwert für Luft etwa 1,4 und für Kältemittelgas etwa 1,3· Die einzuleitende Flüssigkeit hat gewöhnlich eine spezifische Wärme von etwa 0,5-1,0 Kcal/kg ⁰C.

In dem in Fig. 8 gezeigten Kurvenbild ist der vorstehend angegebene, bevorzugte Bereich für das Verhältnis der Menge der Kühl-, Schmier- und Dichtflüssigkeit zu dem Volumen des anzusaugenden und zu verdichtenden Gases dargestellt. Auf der -Ordinate ist die Menge L der eingeleiteten Flüssigkeit in Prozent (von 0 bis 100) der bei Vollast eingeleiteten Flüssigkeit aufgetragen. Auf der Abszisse ist das Volumen G des angesaugten und zu verdichtenden Gases in Prozent (von 0 bis 100) des Volumens des bei Vollast angesaugten und zu verdichtenden Gases aufgetragen. Dabei ist mit Null das im Leerlauf angesaugte Gasvolumen bezeichnet. In dem in Fig. 8 gezeigten Kurvenbild ist mit P der Vollast-Arbeitspunkt bezeichnet, bei dem das Volumen G des angesaugten und zu verdichtenden Gases dem Volumen des bei Vollast angesaugten Gases und die Menge L der eingeleiteten Flüssigkeit der Menge der bei Vollast eingeleiteten Flüssigkeit entspricht. Die Linie A gilt für den Fall, daß die Menge der eingeleiteten

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Flüssigkeit überhaupt nicht verstellt wird. In diesem Fall treten die in der Beschreibungseinleitung angeführten Nachteile auf, wenn der Verdichter nicht bei Vollast arbeitet. Sie Kurve B bezeichnet die Obergrenze für die zulässige Menge der eingeleiteten Flüssigkeit und entspricht der empirischen Formel

τ - m^ 330
^L - ¹⁰³ G + 10

Die empirisch ermittelte Untergrenze für die Menge der eingeleiteten Flüssigkeit ist durch die Kurve G dargestellt. In der Praxis kann man jedoch die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe auch lösen, wenn die Untergrenze eingehalten wird, die durch die Kgherungsgerade D dargestellt ist, welche den Vollast-Arbeitspunkt P mit dem Leerlauf-Arbeitspunkt verbindet, bei dem das angesaugte Gasvolumen gleich 0 $ und die eingeleitete Flüssigkeitsmenge 20 $ (die im leerlauf erforderliche Mindestmenge) beträgt. Diese Käherungsgerade D für die Untergrenze der Flüssigkeitsmenge entspricht der empirischen Formel

L = -I G + 20
ρ

Aus der Fig. 8 geht hervor, daß selbst im Leerlauf, d.h., wenn das angesaugte Gasvolumen Null beträgt, die Flüssigkeit in einer Menge angesaugt wird, die 20-70 fo der bei Vollast eingeleiteten Flüssigkeitsmenge beträgt. Diese Flüssigkeit dient nur zur Innenschmierung des Verdichters. Aus der Fig. 8 erkennt man daher deutlich, daß bei einem angesaugten Gasvolumen von beispielsweise 80 fo die Menge der eingeleiteten Flüssigkeit innerhalb eines Bereiches von 99,3-84 fo der bei Vollast eingeleiteten Flüssigkeitsmenge betragen muß.

Zum Regeln der FlussigkeItsmenge kann man auch ein Grobeinstell-Verfahren anwenden, das in E¹Ig. 8 durch eine

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gestrichelte Linie E dargestellt ist. Latei erfolgt keine Einstellung, bis G auf einen bestimmten ./ert, beispielsweise etwa 30 '■?*, gesunken ist. .Venn G diesen wert unterschreitet, wird die Flüssigkeitsmenge derart geregelt, daß sie bei G=O ein Minimum von beispielsweise 70 ■/!> erreicht. Lie technische Lehre der Erfindung umfaßt auch diese Grobeinstellung, obwohl dadurch die vorstehend angeführten Nachteile nicht vollkommen ausgeschlossen werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß in dem erfindungsgemäßen Verdichter die Schlitze 22 und 16 so ausgebildet und bemessen sind, daß sie den Durchtrittsquerschnitt begrenzen, der für den durchtritt der .aenge L der Flüssigkeit erforderlich ist, wenn diese von der Pumpe mit einer geeigneten Fördermenge gefördert wird. Bei einer Veränderur.g von G mittels des Stellventils 10 wird die I/lenge L derart geregelt, daß die Bedingung

103 - L | G + 20 erfüllt ist.

Auf diese .Veise kann bei einer Veränderung des angesaugten Gasvolumens automatisch eine ideale Beziehung zwischen dem G-aSvolumen G und der Flüssigkeitsmenge L aufrechterhalten werden, ohne daß zur Veränderung der Flüssigkeitsmenge eine besondere Maßnahme erforderlich ist. Labei wird die Beziehung durch eine einzige Einrichtung bestimmt, so daß die einmal bestimmte Beziehung keinen äußeren Einflüssen mehr unterliegt.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß man innerhalb des in i'ig. 8 dargestellten, zulässigen Bereichs jede beliebige, stetige Kurve erzielen kann, wenn man die Form der Schlitze 22 und 16 und die Beziehung zwischen ihnen entsprechend whält und eine Pumpe mit einer geeigneten Fördermenge verwendet.

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Selbst bei einem flüssi.skeitsgeküiilten, umlaufenden Verdichter, der mit der vorstehend erwähnten Stelleinrichtung versehen ist, beträgt die im Leerlauf in die Verdichtungsräume eingeleitete, zum -ch-iieren des Verdichters erforderliche Flüssigkeitsmenge 20-70/ der bei Vollast eingeleiteten Flüssigkeitsmenge. _:,'enn diese Flüssigkeit im i^ruckraum bleibt, nimmt die Flücsigkeitemenge gegenüber der Gasmenge zu und kann keine stoßdämpfende Wirkung erzielt werden, so daß eine Sperrung des Verdichters durch öl erfolgt und ein unerwünschtes Laufgeräusch auftritt und der Verdichter beschädigt werden kanr.. Ferner wird in diesem Fall auf die Rotoren -ein Gegendruck ausgeübt und treten im Leerlauf zusätzliche inergieverluste auf.

Der Druckraum 29 ist so ausgebildet, daß die Flüssigkeit von einem Druckgas-Flüssigkeits-Gemisch getrennt wird, das von den Verdichtungsräumen 9 abgegeben worden ist, und ein möglichst großer Anteil der Flüssigkeit in das Flüssigkeitsreservoir 34 gelangt, das am Boden des Druckraums vorhanden ist. Die in dieses Reservoir 34 gelangte Flüssigkeit wird aus dem Druckraum 29 abgeführt, um einen Druckanstieg in dem Druckraum zu verhindern.

Zu diesem Zweck ist das Flüssigkeitsreservoir mit einer Flüssigkeitsaustrittsöffnung 35 versehen und wird die abgetrennte Flüssigkeit ständig mittels der Pumpe 36 zurückgeführt, wie dies vorstehend beschrieben ist.

Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte, zweite Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen ebenso ausgebildet wie die erste Ausführungsform gemäß ^£ ig. 1 und 2. Die Unterschiede sind nachstehend angegeben.

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In der zweiten Ausführungsform ist auf dem Stellventil 10 auf der der Kolbenstange 19 entgegengesetzten Seite ein Flüssigkeitszuleitungsrohr 41 montiert, das sich in der Axialrichtung der Rotoren erstreckt. Der obere Endteil 42 des Rohrs 41 durchsetzt den Gehäuseteil 30 und sitzt verschiebbar in einem Zylinder 43, der auf der Außenseite des Gehäuseteils 30 angeordnet und mit dem oberen endteil 42 des Rohrs 41 koaxial ist.

Der obere Endteil 42 des Flüssigkeitszuleitungsrohrs 41 -ist in seinem unteren Bereich mit einem Schlitz 44 ausgebildet. Der Zylinder 43 ist in seinem unteren Teil innen mit einem Schlitz 45 ausgebildet, der wie in der in Fig. dargestellten, ersten Ausführungsform durch einen Flüssigkeitseintritt 46 mit dem Behälter 28 verbunden ist. Der Schlitz 44 ist durch das Flüssigkeitszuleitungsrohr 41 mit dem hohlen Teil 23 des Stellventils 10 verbunden.

Fig. 3 zeigt den Verdichter bei Vollast. Der Schlitz 45 in dem Zylinder 43 überlappt den Schlitz 44 des Flüssigkeitszuleitungsrohrs 41 über die ganze Lunge, und die volle Flüssigkeit'smenge wird in die Verdichtungsräume 9 eingeleitet. Zur Veränderung des angesaugten und zu verdichtenden Gasvolumens wird das Stellventil 10 wie in der ersten Ausführungsform in Fig. 3 nach links bewegt, so daß auch das Rohr 41 nach links bewegt wird. Infolgedessen wird der von -den Schlitzen 44 und" 45 begrenzte Durchtrittsquerschnitt verkleinert und die den Verdichtungsräumen zugeführte Flüssigkeitsmenge in der gewünschten Vfeise geregelt.

Wie in der ersten Ausführungsform verändert sich die Breite der Schlitze 44 und 45 in der Längsrichtung derart, daß bei einer Veränderung des angesaugten Gasvolumens die Flüssigkeitsmenge in der gewünschten Weise geregelt wird.

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Der liegler kann mit einer unter Saugwirkung schließenden ■^ntlastungseinrichtung verbunden sein. .Venn' es möglich sein soll, innerhalb des vorstehend erwähnten, zulässigen Bereichs die einiral festgelegte Kurve zu verändern, welche die Eeziehung zwischen dem Volumen des angesaugten und zu verdichtenderGases und der lie ng e der eingeleiteten Flüssigkeit darstellt, kann man die gewünschte Kurve dadurch erhalten, daß man den Zylinder 43 um seine Achse dreht oder ihn in der Axialrichtung bewegt, um die Überlappung der Schlitze 44 und 45 zu verändern.

Die in den figuren 5 und 6 dargestellte, dritte Ausführimgsform der Erfindung ist im wesentlichen ebenso ausgebildet wie die in den Figuren 1 und 2 dargestellte, erste Ausführungsform, -'-'ie Unterschiede sind nachstehend angegeben.

Eine das Stellventil 10 durchsetzende Rohrhülse 47 ist am einen Ende an dem Ventil 10 und am anderen Ende an dem Kolben 18 befestigt. An dem an dem Stellventil 10 befestigten ^nde 48 ist die Rohrhülse 47 geschlossen. Die Rohrhülse 47 ist in ihrem unteren Teil mit einem Schlitz 49 ausgebildet, der sich in dem hohlen Teil 23 des Stellventils 10 befindet und mit diesem hohlen Teil 23 in Verbindung steht.

In der Rohrhülse 47 ist ein Flüssigkeitsrohr 50 verschiebbar angeordnet, das an seinem dem Stellventil 10 benachbarten Ende 51 geschlossen und das in seinem diesem Ende benachbarten, unteren Teil mit einem Schlitz 52 ausgebildet ist, der mit dem Schlitz 49 in Verbindung steht. Das andere ^nde des Flüssigkeitsrohrs 50 durchsetzt die Rohrhülse 47 und ist an dem äußeren ^nde 53 des Zylinders 17 befestigt und mit einer Flüssigkeitszuleitung 54 verbunden. Diese ist wie in der ersten Ausführungsform gemäß *'ig. 1 mit dem Behälter 28 verbunden.

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Bei Vollast korrespondiert der Schlitz 49 der Rohrh".lse 47 mit den Schlitz 52 des Flüssigkeitsrohrs 50, so daß die Tühl-, Schmier- und JJichtflüssiskeit von der Zuleitung 54 durch das Flüssigkeitsrohr 50 in den hohlen Teil des Stellventils 10 urd durch die iintrittsöffnung 15 in die Verdi ent ungsrl'ume 9 tritt.

Pig. 5 zeigt den Zustand bei Vollast. Die Schlitze 52 und 49 überlappen einander über ihre volle Län^e und korrespondieren vollständig miteinander, so daß die volle Flüssigkeit smenge in die Verdichtungsrllune 9 gelangt. ",Venn das angesaugte Gasvolumen verändert werden soll, wird der Kolben 18 über die Eintrittsöffnungen 20 und 21 des Zylinders 17 mit einem ilüssigkeits- oder Gasdruck derart beaufschlagt, daß der Kolben 18 in Mg. 5 nach links bewegt wird. Mittels der Rohrhülse 47 wird daher auch das Stellventil 10 nach links bewegt und dadurch das angesaugte Gasvolumen herabgesetzt.

Infolge der Bewegung der Rohrhülse 47 wird die Überlappung der Schlitze 49 und 52 derart verkleinert, daß die !.!enge der in die Verdichtuns;sräume eingeleiteten Flüssigkeit entsprechend geregelt wird.

.7ie in der ersten und zweiten Ausführungsform

ver&ndert sich die Breite der Schlitze 49 und 52 in der Längsrichtung derart, daß bei einer Veränderung des angesaugten Gasvolumens die Flüssigkeitsmena-e ir: der gewünschten iienee geregelt wird.

In der in Pi.e. 7 dargestellten, vierten Ausführungsform der Erfindung sitzt der eine Endteil 56 eines Flüssigkeitsrohrs 55 axialverschiebbar in dem Stellventil 10 auf der der Kolbenstange 19 entgegengesetzten Seite desselben. Der andere Endteil des ^'lüssigkeitsrohrs 55 durchsetzt den

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Gehäuseteil 30 und ist an ihm befestigt und ist wie in der in ^x''ig. 1 gezeigten, ersten Ausf L'hrungsform mit dem Behälter 28 verbunden.

In dem hohlen Teil 23 des Stellventils 10 ist eine Stellnadel 58 angeordnet, die in der iiündung des J2)ndteils 56 des Flüssigkeitsrohrs 54 hin- und herbewegbar ist.

V»enn das Stellventil 10 zur Veränderung des angesaugten Gasvolumens bewegt wird, bewegt sich die Stellnadel 58 in der Mündung des -^ndteils 56 des I'iüssigkeitsrohrs 55 axial in eine Stellung, in der ein solcher Durchtrittsquerschnitt für die Flüssigkeit vorhanden ist, daß diese in der gewünschten Menge in die Verdichtungsräume gelangt.

Die Stellnadel 5S ist so ausgebildet, daß die Kurve, Vielehe die Beziehung zwischen der Flüssigkeitsmenge und. dem Gasvolumen angibt, in dem zulässigen Bereich liegt, der in dem Kurvenbild in Fig. 8 dargestellt ist.

In allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die in dem Flüssigkeitsreservoir 34 des Druckraums 29 angesammelte Flüssigkeit ständig mittels der Pumpe abgezogen, die ausschließlich zum Zurückführen der Flüssigkeit dient und diese durch das -B-ohr 37 an den Druckgas- und Flüssigkeitsbehälter 28 abgibt.

Die in dem Druckraum 29 angesammelte Kühl-, Schmier- und Dichtflüssigkeit wird von dem Druckraum 29 daher ständig in der vorstehend angegebenen '//eise abgezogen, so daiS die Flüssigkeit keinen Gegendruck ausüben kann und sowohl Energieverluste als auch Störungen und ein Laufgeräusch des Verdichters vermieden werden.

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Claims

Patentansprüche:

IJ Plüssigkeitsgekühlter, umlaufender Verdichter, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, durch einen Rippenrotor und einen ITutenrotor, die in dem Gehäuse angeordnet sind, durch eine Flussigkeitszuführungseinrichtung zum Zuführen einer Kühl-, Schmier- und Dichtflüssigkeit in Gasverdichtungsräume, die von dem Gehäuse und den Rotoren begrenzt sind, wobei das Gehäuse einen Druckraum besitzt, der mit den Gasverdichtungsräumen in Verbindung steht, durch einen mit dem Druckraum und der Flüssigkeitszuführungseinrichtung verbundenen Behälter für ein Druckgas und eine Kühl-, Schmier- und Dichtflüssigkeit, durch eine Gasvolumen-Stelleinrichtung, die geeignet ist, durch eine Verschiebung der Ansaug- und Schließstellungen für die Verdichtungsräume das angesaugte Gasvolumen zu verändern, und durch eine Flüssigkeitsmengen-Stelleinrichtung, die mit der Gasvolumen-Stelleinrichtung in Wirkungsverbindung steht und geeignet ist, in Abhängigkeit von der Stellung der Gasvolumen-Stelleinrichtung die Menge der in die Verdichtungsräume eingeleiteten Kühl-, Schmier- und Dichtflüssigkeit derart zu.regeln, daß die Beziehung zwischen dem angesaugten Gasvolumen und der Menge der Kühl-, Schmier- und Dichtflüssigkeit folgende Bedingung erfüllt:

¹⁰⁵ - G²I^R) -¹ t ^{G + 20}

in der G das von der. Gasvolumen-Stelleinrichtung gesteuerte, angesaugte Gasvolumen in Prozent des bei Vollast angesaugten Gasvolumens und 1 die von der Flüssigkeitsmengen-Stelleinrichtung geregelte Menge der eingeleiteten Kühl-, Schmier- und Dichtflüssigkeit in Prozent der bei Vollast einzuleitenden Flüssigkeitsmenge ist.
2. Flüssigkeitsgekühlter, umlaufender Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse

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ein Stellventil vorgesehen ist, das zum Schließen der Verdichtungsräume dient, ein hohles Verschlußstück· besitzt und in der Axialrichtung der itcloren verschiebbar ist, daß in dern Gehi'use ferner eine Betätigungseinrichtung zum Verschieben des Stellventils in der genannten Axialricntung angeordnet ist, daß in dem Gehäuse in der Gleitfläche für das Verschlußstück des Stellventils ein erster Schlitz ausgebildet ist, der mit der Flüssi^keitszuführungseinrichtung in Verbindung steht, daß in dem Verschlußstück des Stellventils ein zweiter Schlitz ausgebildet ist, der mit dem ersten Schlitz in Verbindung steht, daß in dem Verschlußstück des Stellventils Öffnungen ausgebildet sind, durch die in die Verdichtungsr.-urne Flüssigkeit eintreten kann, die durch einen Flüssigkeitsdurchlaß getreten ist, der von den beiden einander überlappenden Schlitzen begrenzt ist und daß bei einer durch eine Verschiebung des Stellventils bewirkten Veränderung des angesaugten G-asvolumens die Querschnittsfläche des von den einander überlappenden Schlitzen begrenzten Flüssigkeitsdurchlasses derart verändert wird, daß die angesichts des jeweils angesaugten Gaevolumens optimale Flüssigkeitsmenge in die Verdichtungsräume eingeleitet wird.
3» Flüssigkeitsgekühlter, umlaufender Verdichter, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse ein Stellventil vorgesehen ist, das zum Schließen der Verdichtungsräume dient, ein hohles Verschlußstück besitzt und in der Axialrichtung der Rotoren verschiebbar ist, daß in dem Gehäuse ferner eine Betätigungseinrichtung zum Verschieben des Stellventils in der genannten Axialrichtung; angeordnet ist, daß mit dem Gehäuse und der Flüssigkeitszuführungseinrichtung eia erstes Solar verbunden ist, das sich in der genannten Axialrichtung erstreckt, daß mit dem Verschlußstück des Stellventils ein zweites Rohr verbunden ist, das sich koaxial in das erste Rohr erstreckt, daß in dem ersten Rohr ein

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erster Schlitz ausgebildet ist, der mit der Flüssigkeitszuleitungseinrichtung verbunden ißt, daß in dem zweiten Hehr ein zweiter Schlitz ausgebildet ist, der r.it dein ersten Schlitz in Verbindung steht, daß in dem Verschlussstück des Steilventils Cffnur.gen ausgebildet sine, durch die in die Verdichtungsräume -c'lüsoigksit eintreten künrj, die durch einen ^lüssigkeitsdurchlai; getreten ist, der von den beiden einander überlappenden Schlitzen begrenzt ist und da£ bei einer durch eine Verschiebung des Stellventils bewirkten Veränderung eic? angesaugter. Gssvolumens die ^ucrschnittsflache des von ü en einander überlappenden Schlitzen begrenzten i'lüssigkeitsdurchlasses derart verändert wird, daß die angesichts des jeweils angesaugten Gasνelurnens optimale riüssigkeitsmenge in die Verdichtungsräume eingeleitet wird.
4. Flüssigkeitsgekühlter, umlaufender Verdichter racn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse ein Stellventil vorgesehen ist, das zum. Schließen der Verdichtungsräume dient, ein hohles Verschlußstück besitzt und in der Axialrichtung der Rotoren verschiebbar ist, daß in dem Gehäuse ferner ein Kolbentrieb zum Verschieben des otellventils in der genannten Axialrichtung angeordnet ist, daß auf dem Verschlußstück des Stellventils und dem Kolben des Kolbentriebes ein erstes Rohr montiert ist, das sich in der genannten Axialrichtung erstreckt, daß auf dem Zylinder des Kolbentriebes ein zweites Rohr montiert ist, das mit der Plüssigkeitszufübungseinrichtung verbunden ist und sich koaxial in dem ersten Hohr erstreckt, daß in dem ersten Rohr ein erster Schlitz ausgebildet ist, der mit dem hohlen Teil des Verschlußstückes des ötellventils in Verbindung steht, daß in dem zweiten Rohr ein zweiter Schlitz ausgebildet ist, der mit dem ersten Schlitz in Verbindung steht und daß bei einer durch eine Verschiebung des Stellventils bewirkten Veränderung des angesaugten Gasvolumens die Querschnittsfläche des von den

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einander überlappenden Schlitzen begrenzten Flüssigkeitsaurchlasses derart verändert wird, daß die angesichts des jeweils angesaugten Gasvolumens optimale Flüssigkeitsmenge in die Verdichtungeräume eingeleitet wird.
5. Flüssigkeitsgekühlter, umlaufender Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse ein Stellventil vorgesehen ist, das zum Schließen der Verdichtungsräume dient, ein hohles Verschlußstück besitzt und in der Axial richtung der Itotoren verschiebbar ist, daß in den Gehäuse ferner eine Betätigungseinrichtung zum Verschieben des Stellventils in der genannten Axialrichtung: angeordnet ist, daß ein Rohr vorgesehen ist, das sich in der genannten Axialrichtung erstreckt und mit seinem einen Endteil verschiebbar in deji Verschlußstück sitzt und mit dessen hoh-Ie.τ. Teil verbunden ist und das mit seinem anderen Endteil an dem Gehäuse montiert und mit der Flussigkeitszuführungseinrichtung verbunden ist, daß in dem hohlen Teil des Verschlußstückes eine Stellnadel montiert ist, die sich in der genannten Axialrichtung erstreckt, daß die Spitze dieser Nadel in der -Bohrung des einen Endteils des xiohrs axialbewegbar ist, daß in dem Verschlußstück des Stellventils Öffnungen zum Einleiten der durch die genannte Bohrung zugeführten Flüssigkeit in die Verdichtungsräume vorgesehen sind und daß bei einer Verschiebung des Stellventils die wirksame Querschnittsfläche des Stellventils durch die Bewegung der genannten Nadel derart verändert wird, daß die angesichts des jeweils angesaugten Gasvolumens optimale Flüssiffkeitsmenge in die Verdi chtungs räume eingeleitet wird.
6. Flüssigkeitsgekühlter, umlaufender Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum in seinem unteren Teil ein Flüssigkeitsreservoir bildet und daß er in seiner Seitenwand mit einer Gasaustrittsöffnung

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ausgebildet ist, daß der Druckraum ferner so ausgebildet ist und ein so großes Volumen hat, daß in dem ^ruckraum die Flüssigkeit und das Gas voneinander getrennt werden, und daß an der untersten Stelle des Flüssigkeitsreservcirs unterhalb der Gasaustrittsöffnung eine i'lüssigkeitsaustrittsöffnung zum Abziehen der in dem Flüssigkeitsreservoir befindliohen Flüssigkeit vorgesehen ist.

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