DE3026203C2

DE3026203C2 - Ölgekühlter Kompressor

Info

Publication number: DE3026203C2
Application number: DE3026203A
Authority: DE
Inventors: Toshitsugu Tokio/Tokyo Suzuki; Masayuki Yokohama Kanagawa Tuchida
Original assignee: Hitachi Ltd; Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Tokico Ltd
Priority date: 1979-07-10
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1985-11-14
Also published as: JPS5612093A; JPS6329117B2; GB2053361B; GB2053361A; DE3026203A1; US4358247A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen ölgekühlten Verdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Merkmalskombination des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ergibt sich aus der älteren Anmeldung nach der DE-OS 30 22 062. Wenn bei diesem Verdichter der Druck im Druckkessel einen bestimmten maximalen Wert annimmt, erfaßt der Druckschalter den Druck zum öffnen eines Schaltkreises, wodurch der den Kompressor antreibende Motor angehalten wird. Wenn die Druckluft im Druckkessel verbraucht wurde und der Druck im Druckkessel auf einen bestimmten minimalen Wert abnimmt, schließt der Druckschalter, um den Motor zu starten. Dies entspricht dem normalen Betrieb, wenn eine bestimmte Betriebstemperatur des Kühlöls erreicht ist. 1st die gewünschte Temperatur des Kühlöis nicht erreicht, so wird bei einem bestimmten Druckwert im Ölabscheider das Saugventil so stark gedrosselt, daß der Verdichter im Leerlaufbetrieb arbeitet, um so das Kühlöl auf eine gewünschte Temperatur zu bringen. Wenn diese Öltemperatur erreicht ist, so wird der Motor abgeschaltet. Die diesbezügliche Steuerung eirfolgt über einen Motorschaltkreis integrierten Haltekreis. Dadurch kann in gewissem Umfang vermieden werden, daß sich in der Druckluft befindliches Wasser im Verdichter bzw. im Ölabscheider ausscheidet. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Temperatur des verdichteten Gases normalerweise um 50⁰C höher ist als die Raumtemperatur, bei der die Luft vom Verdichter angesaugt wird, wenn der Druck des verdichteten Gases 8 bis 9 bar beträgt. Solange das Aufheizen des Kühlöls erfolgt, umgeht das dem Verdichter zugeführte Öl den im Kreislauf

vorgesehenen Kühler.

Aus der DE-OS 17 28 459 ist ein ölgekühlter, in Abhängigkeit vom öl- und Luftdruck gesteuerter Verdichter bekannt, der bei einer oberen Druckgrenze der Druckluft auf Leerlaufbetrieb und bei einer unteren Druckgrenze auf Vollastbetrieb geschaltet wird und der im Leerlaufbetrieb warmläuft, wenn der Verdichter nach längerem Stillstand wieder in Gang ge-et/i wird. Bei diesem Leerlaufwarmfahrbetrieb erfolgt eine Drosseiung der vom Verdichter angesaugten Saugluft durch ein von einer Feder Schließstellung gehaltenes Saugventil, das vom Öldruck geöffnet und vom Druck im Luftkessel geschlossen werden kann. Ist das Saugventil in Schließstellung, entsteht in der Einlaßkammer des Verdichters ein gewisser Unterdruck. Wenn der Kompressor leerläuft, wird nur eine geringe Menge Preßluft, die über das Saugventil angesaugt wird, in den Luftkessel gedrückt Von dort strömt die Preßluft über eine Rückleitung und ein Steuerventil, das in Abhängigkeit von der Stellung des Saugventils betätigt wird, wieder in die Einlaßkammer zurück, wobei das in dieser Rückströmleitung befindliche Ventil den Druck im Luftkesscl steuert, solange der Kompressor diesen Leerlaufwarmfahrbetrieb beibehält In die Arbeitskammern des Verdichters wird zwar öl eingespritzt wenn der Kompressor leerläuft aber ·?ϊη Ventilkolben eines Ventils in der Ölleitung zum Betätigungskolben des Saugventils verhindert ein Vordringen des Öldruckes zum Betätigungskolben. Dadurch, daß man den Kompressor leerlaufen läßt, kann man den Motor und den Kompressor und damit das Öl warmlaufen lassen. Wenn man nunmehr den Kompressor belasten will, wird der Ventilkolben des Ventils in der Ölleitung von Hand betätigt, so daß der Öldruck von der Kompressorölpumpe auf den KoI-ben des Saugventils einwirkt und das Ventil in die Öffnungsposition verschiebt.

Der älteren europäischen Anmeldung 00 07 295 ist zu entnehmen, daß die öltemperatur im Kühler eines Verdichters durch die Ansaugtemperatur und die Gastemperatur im Abscheider gesteuert wird, um zu vermeiden, daß die Betriebstemperatur des Kompressors unter die Taupunktstemperatur der Druckluft fällt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Verdichter der eingangs genannten Art zu schäften, bei dem beim Ingangsetzen des Verdichters das Kühlöl im Leerlauf möglichst rasch auf die Betriebstemperatur gebracht werden kann, die über der Taupunktstemperatur der Druckluft liegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Wenn gemäß dieser Lösung der Verdichter nach einem langen Stillstand und nach einer Abkühlung des Kühlöls auf Umgebungstemperatur angefahren wird, so wird zunächst der Druck im Druckkessel bei vollgeöffnetem Saugventil bis zu dem Druck erhöht, bei dem der Druckschalter (obere Druckgrenze) umschaltet. Erfolgt keine Druckluftentnahme, wird das Saugventil geschlossen, so daß der Verdichter Luft aus dem ölabscheider ansaugt und dieser im Leerlaufbetrieb in einem geschlossenen Kreislauf umwälzt. Durch den beanspruchten Haltekreis wird jedoch so lange, wie die gewünschte öltemperatur nicht erreicht ist, durch den Druckschalter keine Abschaltung des Verdichterantriebs vorgcnommen. Der Verdichter bleibt also unabhängig von der Druckluftentnahme so lange in Betrieb, bis die gewünschte öltemperatur erreicht ist. Wenn die gewünschte Öltemperatur im Vergleich zur UmgeburiKS-

temperatur (Temperaturdifferenz) einen bestimmten Wert erreicht hat, so erfolgt letztlich das Abschalten des Motors (keine Druckluftentnahme). Bei erreichter öltcmpcratur bzw. bei erreichter Tempcraturdifferenz und Druckluftentnahme kann der Druck sich zwischen den eingestellten Druckgrenzen bewegen, bei denen der Druckschalter den Motor an- oder abschaltet solange die Öltemperatur nicht unter den gewünschten Wert fällt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Ein Ausführungsbuispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht des ölgekühlten Kompressors und

Fig.2 ein elektrisches Schaltbild zur Regelung des Motors von Fig. 1.

F i g. 1 zeigt einen mittels eines elektrischen Motors 2 angetriebenen Verdichter i. Der Verdichter kann ein Schraubenverdichter mit zwei miteinander -kämmenden Rotoren oder ein Flügelradverdichter mit einem Rotor mit mehreren Flügeln sein, wobei der Verdichter 1 ein Gehäuse 1" aufweist, in dem der bzw. die Rotoren Γ drehbar gelagert sind. Ein Saugfilter 4 ist über ein Saugventil 3 mit einer Saugseite des Verdichters 1 verbunden. Eine Auslaßleitung 5 erstreckt sich von der Druckseite des Verdichters 1 und mündet in einen Ölabscheider oberhalb des Niveaus des Öls im Öltank 6. Der Ölabscheider 7 ist durch eine Leitung 9 mit einem Druckkessel 8 für das verdichtete Gas verbunden. In der Leitung 9 sind in der Reihenfolge von dem ölabscheider 7 ein Druckhalteventil 10 und ein Rückschlagventil 11 vorgesehen. Eine Ölleitung 12 erstreckt sich vom Boden des Öltanks 6 zur Saugseite des Verdichters 1 and unifaßt in Reihenfolge vom Öltank 6 ausgehend ein Temperaturregelventil 13, einen Ölkühler 14 und ein ölfilter 15. Eine den Ölkühler 14 umgehende Umgehungsleitung 16 ist mit dem Temperaturregelventil 13 und mit der stromabseitigen Seite des Ölkühlers 14 verbunden. Die stromabseitige Seite des ölfilters 15 ist mh dem ölabscheider 7 durch eine ölrückführleitung 18, die ein Drosselelement 17 aufweist, verbunden.

Mit dem Druckkessel 8 ist ein Druckschalter 19 verbunden, der in Abhängigkeit des Gasdrucks im Druckkessel 8 arbeitet. Der Druckschalter 19 ist normalerweise geschlossen und öffnet bei einem bestimmter, hohen Druck P\ und schließt wieder bei einem bestimmten Druck Pt', wobei P\ > rV ist. Für das drucklose Anfahren des Verdichters ist mit dem öltank 6 zur Entspannung des darin enthaltenen Drucks ein Entspannungsventil 20 verbunden, das als normalerweise offenes Elektromagnetventil ausgebildet sein kann, das im erregten Zustand schließt. Weiter ist ein erster Temperaturfühler 21 zur Erfassung der Öltemperatur in dem Öltank 6 vorgesehen.

Das an der Saugseite des Verdichters 1 vorgesehene Saugventil 3 ist durch eine Leitung 22 ebenfalls mit dem Inneren des Öltanks 6 verbunden, so daß das Saugventil 3 wahlweise die Saugseite des Verdichters 1 mit dem Saugfilter 4 und entsprechend mit der Atmosphäre oder mil dem Inneren des Öltanks 6 verbindet. Wenn der Druck in dem Öltank 6 einen vorbestimmten Druck P₂ annimmt, der höher als der den Druckschalter 19 betäti gende Druck P\ ist. wird das Saugventil 3 betätigt, um die Saugseite des Verdichters 1 mit dem Inneren des Öltanks 6 zu verbinden. Wenn der Druck in dem öltank 6 auf einen vorbestimmten Druck P₁' absinkt, der geringer als der Druck P₁ und höher als der Bctätigiingstinick Pi des Druckschalters 19 ist. kehrt das Saugventil 3 in seinen Anfangsziisiaiid zurück, um die Saugseiic des Verdichters 1 mit dem Saugfilter 4 zu verbinden. Somit besteht zwischen diesen Drücken die Beziehung Pi' < P, < P₂' < P₂.

Benachbart zum Saugfilter 4 ist ein zweiter Temperaturfühler 23 zur Erfassung der Temperatur des aus der ίο Atmosphäre in den Verdichter 1 eingeführten Gases vorgesehen.

Der erste und zweite Temperaturfühler 21 und 23 arbeiten mit dem Druckschalter 19 zusammen, um den Betrieb des Motors 2 und das Entspannungsventil 20 in Abhängigkeit von dem Betrieb des Motors 2 zu regeln.

F i g. 2 zeigt ein Beispiel eines Motorschaltbildes mit dem Druckschalter 19, dem Entspannungsventil 20 und den Temperaturfühlern 21 und 23. In F i g. 2 ist der Motor 2 als 3-Phasen-Wechselstrommotor mit einer ersten, zweiten und dritten Leitung 2a, 2\: ozw. 2c ausgebildet, die über normalerweise offene Konte'cte 25a, 256 und 25c eines Elektromagnetschalters 25 mit der Energiequelle 24 verbunden sind. Zwischen den Kontakten 25b und 25c und der Energiequelle 24 ist ein Hauptschalter 26, der Druckschalter 19 und eine Spule 25c/des elektromagnetischen Schalters 25 in Serie geschaltet. Für den elektromagnetischen Schalter 25 ist ein Selbsthaltekontakt 25e vorgesehen, der mit einem Relais 27 zur Umgehung des Druckschalters 19 in Serie geschaltet ist. Das Relais 27 wird durch einen Verstärker 29 und eine Vergleichsschaltung 30 in Abhängigkeit von der elektromotorischen Kraft eines Thermoelements 28 gesteuert, das aus dem ersten und zweiten Temperaturfühler 21 und 23 besteht Zwischen der ersten und zweiten Leitung 2a und 2b des Motors 2 und auf der stromabseitigen Seite des elektromagnetischen Schalters 25 ist eine Spule 20a des Entspannungsventils 20 verbunden. Das Relais 27 öffnet übrigens, wenn die elektromotorische Kraft des Thermoelements 28 groß ist, d. h., wenn der Temperaturunterschied zwischen den Temperaturfühlern 21 und 25 größer als ein bestimmter Wert T₀, z. B. 50° C, ist und das Relais 27 schließt, wenn die elektromotorische Kraft des Thermoelements 28 gering ist.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der Vorrichtung beschrieben werden.

Zuerst wird angenommen, daß die Temperatur des Öls im öltank 6 etwa Raumtemperatur beträgt, und daß der Druckkessel 8 leer ist. Da der Druckschalter 19 geschlossen ist, ist die Spule 25d des elektromagnetisehen Schalters zum Schließen der Kontakte 25a, 256 und 25c mittels Schließen des Hauptschalters 26 erregt. Auf diese Weise wird der Motor 2 gestartet und die Spu'i .7Oa wird erregt, um das Entspannungsventil 20 zu schließen. Der Verdichter 1 saugt durch das Filter 4 das zu verdichtende Gas oder die atmosphärische Luft und ebenfalls Öl aus dem öltank 6 an. Es soll darauf hingewiesen werden, daß das Saugventil 3 nicht betätigt wird, so daß die Saugseite des Verdichters 1 mit dem Filter 4 verbunden ist. Der Verdichter 1 führt die Verdichtung 6Q durch, wodurch das verdichtete Gas in den oberen Teil des Öltanks 6 zusammen mit dem mittels der Kompressionswärme erwärmten Öls gelangt, woraufhin das Ö! aus dem Gas in den Ölabscheider 7 abgeschieden wird. Das Gas wird in den Druckkessel 8 geführt und das von dem Gas abgeschiedene Öl wird im öltank 6 gesammelt und durch die Ölleitung 7 zur Kühlung und Schmierung des Verdichters 1 wiederverwendet. Wenn die Temperatur des Öls in dem öltank 6 relativ niedrie ist. wird das

öl in der Ölleitung 12 um den ölkühler 14 herum geleitet.

Bei fortdauerndem Betrieb steigt die öltemperatur in dem öltank 6 und der Druck im Öltank 6 und Druckkessel 8 ebenfalls. Wenn der Druck im öltank 6 und im Druckkessel 8 den Druck P] erreicht hat, öffnet der Druckschalter 19, wobei jedoch, wenn die Differenz zwischen der öltemperatur und der Umgebungstemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur To ist, das Relais 27 und der Selbsthalteschalter 25e im ge- ίο schlossenen Zustand erhalten werden, wodurch der Motor 2 weiter im erregten Zustand verbleibt und der Druck in dem Lagertank 8 weiter ansteigt.

Wenn der Druck in dem öltank 6 den vorbestimmten Druck P2 erreicht, wird das Saugventil 3 betätigt, um die Saugseite des Verdichters 1 mit dem öltank 6 zu verbinden, und entsprechend arbeitet der Verdichter 1 in ei-

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Wenn die öltemperatur so angestiegen ist, daß die Temperaturdifferenz zwischen den mittels der Temperaturfühler 21 und 23 gefühlten Temperaturen den vorbestimmten Wert 7o überschreitet, öffnet das Relais 27, wodurch die Energiezuführung zum Motor 2 unterbrochen wird, mit dem Ergebnis, daß das Entspannungsventil 20 öffnet. Der Druck in dem öltank 6 wird entspannt.

Wenn der Druck in dem Druckkessel 8 auf den Druck P], aufgrund von Verbrauch von Druckgas im Druckkessel 8 absinkt, schließt der Druckschalter 19, um den Motor 2 zu starten. Da die öltemperatur ausreichend hoch ist, um ein Ausscheiden von Wasser zu verhindern, wird der Betrieb des Motors 2 allein mittels des Druckschalters 19, der zwischen den Drücken P] und /Y wirkt, geregelt.

Die obenbeschriebene Arbeitsweise trifft zu, wenn der Druck im Öltank 6 und im Druckkessel 8 auf den Druck P₂ ansteigt, wobei die Temperaturdifferenz zwischen der Öl- und Umgebungstemperatur geringer als To ist. Wenn jedoch die Temperaturdifferenz /Ό überschreitet, wobei der Druck im öltank 6 und im Druckkessel 8 höher als P\ und niedriger als P₂ ist, wirkt das Relais 27 zur Unterbrechung des Betriebs des Motors 2, wodurch der Druck nicht weiter ansteigt und danach der druckabhängige Betrieb des Motors 2 mittels des Druckschalters 19 durchgeführt wird. In einem solchen Fall kann die Zeit für den Betrieb zum Anheben der öltemperatur oder der Leerlaufbetrieb des Motors 2 vermindert werdrn.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Ölgekühlter Verdichter mit Direkteinspritzung des Öls und einer Aussetzer-Leerlauf-Steuerung, die in Abhängigkeit vom Druck und der Kühlöltemperatur den Verdichter auf Aussetzer-, Leerlauf- oder Vollastbetrieb schaltet, mit einem dem Verdichter nachgeschalteten Ölabscheider, der über ein Rückschlagventil mit einem Druckkessel verbunden ist, mit einem im Motorschaltkreis befindlichen, vom Druck im Druckkessel gesteuerten Druckschalter, der bei einer bestimmten oberen Druckgrenze den Verdichterantrieb abschaltet und bei einer unteren Druckgrenze einschaltet, mit einem im Motorschaltkreis enthaltenen Haltekreis, der einen Temperaturschalter enthält, welcher von der Temperatur des Öls im Ölabscheider gesteuert wird, wobei bei einer vorbestimmten höheren Druckgrenze im ölabscheider für (Jen Leerlaufbetrieb ein Saugventil betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugventil (3) ein Schaltventil ist, das im Leerlaufbetrieb die Saugseite des Verdichters (1) im Umlauf mit dem Ölabscheider (6) verbindet, daß der Temperaturschalter (27) von einer vorbestimmten Ternperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Öls im Ölabscheider (6) und der Temperatur der angesaugten Umgebungsluft gesteuert wird.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler (21) für das Öl im Ölabscheick-r (6) und ein Temperaturfühler (23) für die angesaugte Umg'sbungEi'ift ein Thermoelement bilden.