DE2602659A1

DE2602659A1 - Rotationsverdraengungskompressor mit kapazitaetsregelung

Info

Publication number: DE2602659A1
Application number: DE19762602659
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Grassos Koniklijke Machinefabrieken NV
Current assignee: Grassos Koniklijke Machinefabrieken NV
Priority date: 1975-01-31
Filing date: 1976-01-24
Publication date: 1976-08-05
Also published as: DE2602659C2; NL177338B; FR2299534A1; SE425019B; NL7501187A; US4028016A; IT1060546B; FR2299534B1; GB1529476A; IN145264B; NL177338C; SE7600379L; JPS5950878B2; JPS51100311A

Description

DipL-lng. W. DakHce ²²·. Januar 1976

DipUng. H,]. Lipport ^L'^/1Cr

Patentanwälte
Frankenforster Straße 137
5060 Bensberg-Refrath

GRASSO'S KCNINKLIJKE IiAGHINEFABRIEKEN N. 7. ¹s-Hertogenbosch / Niederlande

"Rotationsverdrängungskompressor mit Kapazitätregelung"

Die Erfindung "betrifft einen Rotationsverdrängungskompressor, "bestehend aus einem angetriebenen zylindrischen Rotor, der mit sich spiralförmig erstreckenden Nuten versehen ist, mit denen die Zähne you mindestens einem Zahnrad in dichtendem Eingriff stehen, wobei die Drehachse die Drehachse des Rotors schneidet, wobei der Rotor innerhalb eines eng passenden zylindrischen Gehäuses sitzt und ein Teil des Zahnrades oder der Zahnräder die Wand des Gehäuses überbrückt bzw. überbrücken, wobei das zu

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verdichtende Gas durch die offenen Enden der Hüten an einem Kopfende des Rotors angesaugt wird, und eine Auslaßöffnung in der Wand des Gehäuses in der Nähe des anderen Kopfendes des Rotors vorhanden ist, "bei Blick in Drehrichtung des Rotors vor dem Zahnrad oder jedem Zahnrad, wo"bei ein Druckrohr mit der Auslaßöffnung verbunden ist.

Ein Kompressor dieser Art, ausgebildet als Luftkompressor, ist aus der US-Patentschrift 3 133 695 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor dieser Art mit einer Kapazitätsregelung zu schaffen, ohne daß im Prinzip ein Kapazitätsverlust auftritt, was besonders brauchbar ist, wenn ein Einsatz in Kühl- oder Tiefkühlanlagen erfolgt. Ohne Kapazitätsregelung und mit einer konstanten Drehzahl des Rotors saugt der Kompressor grob gesprochen das gleiche Gasvolumen ab, unabhängig vom Kältebedarf der Anlage. Um einen Abfall im Ansaugdruck zu verhindern, wenn die Last des Verdampfers der Anlage verringert wird, soll der Kompressor so geregelt werden, daß ein kleineres Volumen abgesaugt wird.

Auch für Kompressoren für Luft und andere Medien ist jedoch eine Kapazitätsregelung von großer Wichtigkeit, ohne im Prinzip einen Kapazitätsverlust zu erfahren.

Das Verhältnis zwischen dem Ansaugvolumen und dem Druckvolumen

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und folglich auch das Druckverhältnis für ein "bestimmtes Gas wird immer für jede Art Kompressor als Folge der Konstruktion definiert.

Das Verhältnis zwischen dem Ansaugvolumen und dem Druckvolumen und damit auch das Druckverhältnis des Kompressors wird vorzugsweise so gewählt, daß das Druckverhältnis dem Verhältnis des Gasdrucks vor und hinter dem Kompressor entspricht, wobei die letzteren Drücke durch das Verfahren "bestimmt werden, in das der Kompressor eingebaut ist.

Der Erfindung liegt deshalb auch die Aufgabe zugrunde, die Kompressorkapazität auf den Bedarf/anzupassen, wobei das Verhältnis zwischen dem Ansaugvolumen und dem Druckvolumen, das füü/die maximale Kapazität gilt, etwa konstant während der Verringerung der Kapazität bleibt, so daß eine verlustfreie Regulierung erreicht wird.

Weiter soll erfindungsgemäß das Verhältnis zwischen dem Ansaugvolumen und dem Druckvolumen bei maximaler Kompressorkapazität innerhalb bestimmter Grenzen geändert werden, um den Kompressor damit an verschiedenen Verfahren mit verschiedenen Druckverhältnissen anzupassen.

Erfindungsgemäß können beide Aufgaben unabhängig voneinander

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- 4 und in Kombination miteinander erreicht werden.

Erfindungsgemäß werden die Aufgaben dadurch gelöst, daß eine zweite Öffnung in der Gehäusewand in der gleichen axialen Höhe wie jede Auslaßöffnung vorhanden ist, wobei die zweite Öffnung mit der Absaugseite des Kompressors über ein Rücklaufrohr in Verbindung steht, und daß ein Regulierring vorhanden ist, der in bezug auf das Gehäuse drehbar ist und der die Größe der Rücklauföffnung von einer ganz geschlossenen Position in eine maximal geöffnete Position regeln kann und der dabei gleichzeitig die Größe der Auslaßöffnung im umgekehrten Sinne einstellt.

Wenn der Regulierring dem Gehäuse gegenüber so gedreht wird, daß die Rücklauföffnung geöffnet wird, wird das Moment, bei dem die Verdichtung beginnt, verzögert, und folglich wird das angesaugte Volumen verringert. Gleichzeitig wird die Auslaßöffnung verringert, so daß das eingebaute Volumenverhältnis im wesentlichen konstant bei verschiedenen Kapazitäten des Kompressors bleibt.

Der Regulierring besteht vorzugsweise aus einer voll kreisförmigen Partie, auf die ein Mechanismus so einwirken kann, daß der Regulierring dem Gehäuse gegenüber gedreht wird, wobei Seitenklappen in der gleichen Anzahl wie Zahnräder vorhanden sind, wobei eine Regulierkante jeder Seitenklappe die Auslaß-

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Öffnung und die andere Regulierkante die Rücklauföffnung einstellt.

Indem ein Regulier- "bzw. Füllring verwendet wird, ist es auch möglich, das Volumenverhältnis in einem bestimmten Ausmaß bei Vollast des Kompressors zu ändern, d.h., indem die Seitenklappen des Regulierrings mit anderen Abmessungen und/oder Formen versehen werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Kompressor gemäß der Erfindung, mit zwei Zahnrädern und einer Kapazitätsregelung,

Fig. 2 ein Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 1 bei Vollast,

Fig. 3 die Darstellung einer Abwicklung einer Hälfte des Rotors des Kompressors entsprechend Fig. 1 bei Vollast,

Fig. 4 ein Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 1 bei Teillast und

Fig. 5 eine Abwicklung von der Hälfte des Rotors bei

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- 6 Teillast.

Pig. 1 zeigt den Rotor 1, und die beiden Zahnräder sind mit den Bezugszahlen 2 und 3 "bezeichnet. Der Rotor wird über eine Welle 4 angetrieben.

Der Rotor ist von einem zylindrischen Gehäuse 5 umschlossen, und die Zahnräder 2 und 3 erstrecken sich durch Öffnungen in der Wand des Gehäuses 5 (siehe Fig. 2 und 4).

Im Falle eines Kühlkompressors ist das Gehäuse 5 an beiden Kopfenden geschlossen. Eine Saugkammer 6 ist zwischen einem Kopfende des Rotors 1 und einer Vorderfläche des Gehäuses 5 gebildet. Ein Ansaugrohr 7 ist mit der Saugkammer 6 verbunden.

Wenn der Rotor 1 umläuft, wird das anzusaugende Gas damit in die Nuten in dem Rotor durch die offenen Enden eingeführt. Zu einem bestimmten Moment wird jedes offene Ende durch einen Zahn des Zahnrades 2 oder 3 verschlossen und die Verdichtung beginnt, weil jede Nut am anderen Ende durch die Wand des Gehäuses 5 geschlossen ist. An einem bestimmten Moment trifft das andere Ende jeder Nut auf eine AuslaßÖffnung 8 in der Wand des Gehäuses 5. Ein Druckrohr 9 ist mit dieser Auslaßöffnung verbunden.

Die bisher erfolgte Beschreibung bezieht sich auf einen bekannten Rotationsverdrängungskompressor ohne Kapazitätsregelung.

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Man möchte jedoch die Möglichkeit haben, die Kapazität des Kompressors in solcher Weise zu regeln, daß das Verhältnis zwischen dem Ansaugvolumen und dem Druckvolumen, d.h. das Volumenverhältnis, etwa konstant über einen Regulierungs"bereich hinweg "bleibt, der so groß wie möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein geschlossener Regulierring benutzt wird. Dieser Ring paßt in eine Nut im Gehäuse 5 oder gegebenenfalls in eine Ausnehmung im Rotor 1.

Nicht dargestellte Mittel können auf den Regulierring 10 einwirken, um diesen Ring unter einem bestimmten Winkel in bezug auf das Gehäuse 5 drehen zu können.

Pur jede Hälfte des Rotors ist der Regulierring 10 mit einer Seitenklappe 11 versehen, die das eigentliche Regelelement bildet. An einem Ende hat die Seitenklappe 11 eine gerade Regulierkante 12, und diese Kante bildet zusammen mit einer ortsfesten Regulierkante 13 im Gehäuse eine Öffnung 14 in der Wand des Gehäuses 5.

Die Öffnung 14, die sogenannte RücklaufÖffnung, ist mit einem Rücklaufrohr 15 verbunden, das mit der Saugkammer 6 in Verbindung steht.

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In der in Fig. 1 gezeigten Position ist diese Rücklauföffnung 14 geöffnet. Wenn der Regulierring 10 um ein solches Maß gedreht wird, daß die Regulierkanten 12 und 13 sich gegeneinander legen, ist die Rücklauföffnung 14 geschlossen. Das ist die Position bei Vollast (siehe Fig. 2 und 3).

Aus Fig. 1, 3 und 5 ist außerdem ersichtlich, daß die genannte Auslaßöffnung 8 im übrigen aus zwei Elementen besteht, d.h. einer fixen Auslaßöffnung 8a und einer einstellbaren Auslaßöffnung 8b, die durch die schräge Regulierkante 16 der Seitenklappe 11 vergrößert oder verkleinert werden kann. Wenn der Regulierring sich in einer Position kleinster Teillast befindet, wird die einstellbare Auslaßöffnung 8b verkleinert, während die fixe Auslaßöffnung 8b ihre Größe bewahrt. Die Bedeutung dessen ist, ein begrenztes Startmoment für den Antriebsrotor während des Anlaufvorgangs zu erhalten. Während des Startens wird nur wenig oder überhaupt kein Druck aufgebaut. Der Nachteil der fixen Auslauföffnung 8a besteht jedoch darin, daß beim Arbeiten mit Teillast das eingebaute Volumenverhältnis gering ist und nicht dem tatsächlichen Druckverhältnis entspricht. Folglich erhöht sich der Leistungsverbrauch.

Eine fixe Auslaßöffnung ist deshalb nicht unter allen Umständen erforderlich oder wünschenswert.

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Bei einer geringsten Teillast muß die Rücklauföffnung 14 so groß wie möglich sein. Es ist ersichtlich, daß die Größe dieser Öffnung durch die axiale Weite der Seitenklappe 11 und durch den möglichen Drehwinkel des Regulierrings 10 "bestimmt wird. Der Drehwinkel wird jedoch kleiner mit der Vergrößerung der Seitenklappe 11 in axialer Richtung. Deshalb muß ein Maximum irgendwo für die Breite der Seitenklappe 11 des Regulierrings 10 eingerichtet sein.

Durch Bewegung des Regulierrings 10 aus der in 3Tig. 2 und 3 gezeigten Position in die in Fig. 4 und 5 gezeigte Position entsteht die Rücklauföffnung 14, und als Folge davon kann Gas zur Ansaugkammer 6 hin entweichen. Die theoretische Gasmenge, die angesaugt wird, ist dann so groß wie die Kapazität der Nut in dem Moment, in dem die Nut gerade die Öffnung 14 passiert hat.

Während der Drehung des Regulierrings 10 aus Vollast zu kleinster Teillast wird die einstellbare Auslaßöffnung 8b zunehmend kleiner. Der Vorgang des Herausdrückens des Gases beginnt deshalb zu einem fortschreitend späteren Moment.

Indem der Kompressor mit Seitenklappen 11 einer unterschiedlichen Form und/oder unterschiedlichen Abmessungen versehen wird, auf die natürlich auch die Nut im Gehäuse 5 eingerichtet sein muß, erhält der Kompressor.ein anderes eingebautes Vo- ■ lumenverhältni s.

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Aus technischen Herstellungsgründen ist es wünschenswert, daß die gerade Regulierkante 12 jeder Seitenklappe 11 nicht mit einer geraden Regulierkante 13 des Gehäuses 5 zusammenwirkt, sondern daß die Regulierkante 13 an einem getrennten Füllring 17 sitzt. Indem der Kompressor mit Seitenklappen 11 oder mit Füllringen 17 versehen wird, die beide verschiedene Abmessungen haben, erhält der Kompressor ein anderes eingebautes Yolumenverhältnis.

Das eingebaute Yolumenverhältnis kann natürlich nur innerhalb bestimmter Grenzen durch eine andere Form und/oder andere Abmessungen der Seitenklappen 11 und gegebenenfalls der Füllringe 17 geändert werden.

Die Kapazitätsregelung gemäß der Erfindung hat die folgenden Vorteile:

Die Regelung ist kontinuierlich und geht mit Hilfe nur eines beweglichen Elementes vonstatten.

Der Regulierungsbereich ist erheblich, nämlich von Vollast zu geringster Teillast von etwa 25 $>.

Keine zusätzliche viskose Reibung wird eingeführt.

Es ist kaum irgendein Kapazitätsverlust vorhanden.

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Claims

- 11 Ansprüche

1.) Rotationsverdrängungskompressor mit einem angetriebenen zylindrischen Rotor, der mit sich spiralförmig erstreckenden Nuten versehen ist, mit denen die Zähne mindestens eines Zahnrades in dichtendem Eingriff stehen, dessen Dreh-

die

achseYdes Rotors schneidet, wobei der Rotor in einem eng passenden zylindrischen Gehäuse sitzt und ein Teil des Zahnrades oder der Zahnräder die Wand des Gehäuses überbrücken und das zu verdichtende Gas durch die offenen Enden der Nuten an einem Kopfende des Rotors angesaugt wird und eine Auslaßöffnung in der Wand des Gehäuses in der Nähe des anderen Kopfendes des Rotors vorhanden ist, bei Blick in Drehrichtung des Rotors vor dem Zahnrad oder jedem Zahnrad, und mit einem mit der Auslaßöffnung verbundenen Druckrohr, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Öffnung in der Wand des Gehäuses in der gleichen axialen Höhe wie jede Auslaßöffnung vorhanden ist und diese zweite Öffnung mit der Ansaugseite des Kompressors über ein Rücklaufrohr in Verbindung steht und daß ein Regulierring vorhanden ist, der in bezug auf das Gehäuse drehbar ist und der zur Regelung der Größe der Rücklauföffnung von einer vollständig geschlossenen Position in eine maximal geöffnete Position eingerichtet ist und zum gleichzeitigen Einstellen der Größe der Auslaßöffnung im umgekehrten Sinne dient.

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2. Rotationsverdrängungskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regulierring aus einer voll kreisförmigen Partie "besteht, auf die ein Mechanismus zum Drehen des Regulierrings in bezug auf das Gehäuse einwirkbar ist, und daß Seitenklappen in der gleichen Anzahl wie Zahnräder vorhanden sind, wobei eine Regulierkante an jeder Seitenklappe die Auslaßöffnung und die andere Regulierkante die Rücklauföffnung einstellt.

3. Rotationsverdräigjngskompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regulierring in einer kreisrunden Nut im Gehäuse aufgenommen ist.

4. Rotationsverdrängungskompressor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regulierkante jeder Seitenklappe, die die einstellbare Auslaßöffnung reguliert, sich entsprechend der Richtung der Nut in dem Rotor erstreckt.

5. Rotationsverdrängungskompressor nach Anspruch 1, 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regulierkante der Seitenklappe, die die Rücklauföffnung reguliert, sich parallel zur Rotorwelle erstreckt und mit einer Regulierkante einer Füllringpartie im Gehäuse zusammenwirkt, wobei die Regulierkante sich parallel zur

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- 13 Rotorachse erstreckt.

6. Rotationsverdrängungskompressor nach Anspruch 1, 2, 3, oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß neben einer einstellbaren Auslaßöffnung auch eine fixe Auslaßöffnung vorhanden ist und diese fixe Auslaßöffnung einen festen Bestandteil der einstellbaren Auslaßöffnung bildet.

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