DE3143328C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schieberregelungseinrichtung für Schraubenverdichter gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 zur Steuerung der Kompressorkapazität und des Druckes einer Maschine durch schrittweise Betätigung eines Steuerschiebers der Schieberregelungseinrichtung.

Bei einem Schraubenverdichter wird ein gasförmiges Arbeits­ fluid innerhalb der geschlossenen Windungen von ineinander­ greifenden Schraubenrotoren eingeschlossen, die eine Arbeitskammer mit abnehmendem Volumen bilden. Die Schraubenrotoren sind drehbar innerhalb sich schneidender Bohrungen mit parallelen Achsen montiert, welche den Zylin­ derteil eines Schraubenverdichtergehäuses bilden. Herkömm­ licherweise ist zur Steuerung der Kapazität und zur Steuerung des Druckverhältnisses oder des Druckes des Arbeitsfluids und der Verdichterleistung ein Steuer­ schieber vorgesehen und innerhalb einer in Längsrichtung verlaufenden Aussparung innerhalb der Zylinderteile des Gehäuses angeordnet, und zwar in offener Verbindung mit den Bohrungen, wobei die Aussparung teilweise über ent­ sprechenden Seiten der ineinandergreifenden Schrauben­ rotoren liegt.

Beispielsweise ist in der US-PS 30 88 659 exemplarisch die Verwendung eines derartigen Schieber­ ventils bei Schraubenverdichtern beschrieben. Der DE-AS 16 28 382 ist eine gattungsgemäße Schieberregelungseinrich­ tung entnehmbar.

Die axiale Position des Steuerschiebers wird normalerweise von einem hydraulischen Linearmotor gesteuert, der einen Zylinder, normalerweise als Erweiterung des Kompressorge­ häuses, aufweist und der verschiebbar und abdichtbar einen Kolben trägt, der an den Steuerschieber mittels einer Kol­ benstange angeschlossen ist, die sich zwischen ihnen er­ streckt. Außerdem wird durch Modulation des Flusses des Hydraulikfluids in eine geschlossene Kammer auf einer Seite des Kolbens und/oder durch Entlastung oder Ent­ spannung des Fluiddruckes innerhalb der Kammer auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens der Kolben ver­ schoben. Der Kolben bewegt verschiebbar den Steuerschieber relativ zu den ineinandergreifenden Schraubenrotoren, um auf diese Weise veränderlich die Größe einer Bypass-Öff­ nung zu steuern, die zwischen dem Ende des Steuerschiebers in der Nähe der Ansaugöffnung, die sich zu den ineinander­ greifenden Schraubenrotoren öffnet, und einem festen Stopp oder Anschlag ausgebildet ist. Dabei wird ein Teil des An­ sauggases, das in die von den ineinandergreifenden Nuten und Stegen der Rotoren gebildeten Arbeitskammer eintritt, zur Ansaug- oder Niederdruckseite der Maschine ohne Kom­ pression zurückgeführt. Wenn der Steuerschieber sich an dem Punkt befindet, wo seine Stirnfläche mit dem festen An­ schlag in Kontakt steht und die Bypass-Leitung abschließt, arbeitet der Kompressor bei 100% Kapazität, d. h. voller Last. Andererseits wird durch Verschiebung des Steuer­ schiebers in vollem Ausmaß weg vom festen Anschlag und zu dem Punkt, wo keine Unterbrechung zwischen der Ansaugseite und der Entladungsseite der ineinandergreifenden Schrauben­ rotoren vorhanden ist, keine Kompression des Gases vorge­ nommen, und der Kompressor arbeitet bei voller Entlastung.

Eine derartige Schieberregelungseinrichtung ist wünschens­ wert für größere Schraubenverdichtersysteme und ist vor­ teilhaft bei der Maximierung der Wirksamkeit des Gaskom­ pressorsystems. Bei Schraubenverdichtern kleinerer Größe, die eine weniger hochentwickelte Steuerungsanordnung erfor­ dern, ist nicht nur kein Bedarf für eine derartige Rege­ lungseinrichtung, sondern die Verwendung einer derartigen Regelungseinrichtung würde das Gesamtsystem in unzumut­ barer Weise teuer machen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schieberregelungs­ einrichtung für einen Schraubenverdichter so zu verbes­ sern, daß es einen Betrieb bei einer Mehrzahl von ausge­ wählten Ladezuständen ermöglicht und gleichzeitig einfach, in hohem Maße wirksam, relativ preisgünstig ist und den meisten Systemanforderungen entspricht, die bei Schrauben­ verdichtern kleiner Größe auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine mit schrittweisem Betrieb arbeitende Schieberregelungseinrich­ tung gemäß des Anspruchs 1.

Demnach ist erfindungsgemäß ein Anschlagkolben in einem weiteren Zylinder vorgesehen. Der Anschlagkolben ist zwischen zurückgezogenen und vorgeschobenen Positionen gegenüber einer der Kammern verschiebbar, um die Kolbenbe­ wegung des Hauptantriebskolbens zwischen den Extremstellun­ gen des Steuerschiebers zu begrenzen, um auf diese Weise mit dem Hauptantriebskolben drei unterschiedliche Kapazi­ tätssteuerungs-Schrittpositionen für den Steuerschieber zu definieren.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die innere Kammer sich direkt zur Kompressor-Auslaßöffnung öffnen kann, so daß bei nicht vorhandener Fluiddruckbeauf­ schlagung der äußeren Kammer der Hauptantriebskolben in seine extreme Entladungsposition verschoben wird, die durch das Ende des Zylinders definiert ist, der die äußere Kammer bildet. Der Zylinder ist vorzugsweise mit einer Gehäuseerweiterung an seinem äußeren Ende versehen, in welcher ein Anschlagkolben abdichtend montiert ist. Der An­ schlagkolben hat ein von seiner Innenfläche vorstehendes Teil, das in die äußere Kammer des Steuerschieberantriebs vorschiebbar ist und eine solche Länge besitzt, daß dann, wenn der Anschlagkolben sich in seiner extremen inneren Stellung gegenüber dem Steuerschieber befindet, das vor­ springende Teil sich vollständig in die äußere Kammer des Steuerschieberantriebs erstreckt, um einen wirksamen An­ schlag für den Hauptantriebskolben des Steuerschieberan­ triebs zu bilden, und zwar in einem gewissen Abstand vom äußeren Ende des Zylinders des Steuerschieberantriebs.

Die erfindungsgemäße Schieberregelungseinrichtung weist ferner eine Einrichtung auf, um wahlweise Hydraulikfluid dem Anschlagkolben zu- und abführen zu können. Dadurch läßt sich das vorspringende Teil des Anschlagkolbens aus der zurückgezogenen Stellung in die vorgeschobene Stellung innerhalb der äußeren Kammer des Zylinders des Haupt­ antriebskolbens bringen.

Zweckmäßigerweise verfügt die Einrichtung zum Zuführen bzw. Ablassen von Hydraulikfluid zu den äußeren Kammern der Zylinder der Kolben über eine Hydraulikdruckquelle, selektiv betätigbare Ventile und eine Leitungsanordnung. Letztere verbindet die Hydraulikdruckquelle mit der äußeren Kammer sowohl des Hauptantriebskolbens als auch des Zylinders des Anschlagkolbens und dient damit zur Rück­ führung von Hydraulikfluid aus den äußeren Kammern zu einem Sammelbehälter.

Die selektiv betätigbaren Ventile verbinden jede der äußeren Kammern selektiv mit der Hydraulikdruckquelle oder dem Sammelbehälter, um in Abhängigkeit von den Gegeben­ heiten dafür zu sorgen, daß der Hauptantriebskolben den Steuerschieber gegen den festen Anschlag und in eine Stel­ lung für maximale Verdichterleistung treibt, oder daß der Anschlagkolben in die vorgeschriebene Position getrieben wird, um eine Zwischenstellung des Steuerschiebers zu er­ reichen, bei der der Hauptantriebskolben am vorspringenden Teil des Anschlagkolbens anschlägt, oder daß sowohl die Hauptantriebszylinder- und Anschlagkolbenzylinder-Außen­ kammern zum Sammelbehälter geöffnet sind, damit der Haupt­ antriebskolben des Steuerschieberantriebs zum äußeren Ende der äußeren Kammern verschoben wird, wobei sich der Steuer­ schieber in der maximalen Entlastungsposition befindet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die bei­ liegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt einer Schieberregelungseinrichtung für einen Schraubenverdichter gemäß einer Aus­ führungsform der Erfindung, wobei der Verdichter unter maximalen Entlastungsbedingungen arbeitet;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung der Ein­ richtung, wobei sich der Steuerschieber in eine Zwischenstellung bewegt hat; und in

Fig. 3 eine den Fig. 1 und 2 ähnliche Darstellung der Einrichtung, wobei sich der Steuerschieber in einer Extremstellung maximaler Verdichterlei­ stung befindet.

Fig. 1 zeigt eine Schieberregelungseinrichtung für einen Schraubenverdichter gemäß einer Ausführungsform der Erfin­ dung. Die Regelungseinrichtung findet Anwendung bei einem Schraubenverdichter, der allgemein mit 10 bezeichnet ist und im wesentlichen einen Kompressorbereich 12, der von in­ einandergreifenden Schraubenrotoren 14 und 16 gebildet wird, sowie einen Steuerschieberbereich aufweist, der all­ gemein mit 18 bezeichnet ist. Der Drehantriebsmotor für den Schraubenverdichter ist absichtlich der Klarheit halber nicht dargestellt, obwohl er erforderlich ist, um die Rotoren 14 und 16 in Drehbewegung zu versetzen. Außer­ dem weist das System eine Hochdruck-Hydraulikfluiddruck­ quelle, die schematisch mit dem Pfeil 20 angedeutet ist, sowie einen Sammelbehälter für das zurücklaufende Hydrau­ likfluid auf, das allgemein mit dem Pfeil 22 angedeutet ist. Eine allgemein mit 24 bezeichnete Leitungsanordnung führt das unter Druck stehende Hydraulikfluid dem Steuer­ schieberbereich 18 zu und sorgt für seinen Rücklauf zum Sammelbehälter.

Der Schraubenverdichter 10 besitzt ein Gehäuse, das allge­ mein mit 26 bezeichnet ist und einen zentralen Gehäuse­ bereich 28 zylindrischer Form aufweist, der aus Gußmetall besteht und an seinem Ansaug- oder Niederdruckende mit einer Endwand 30 abgeschlossen ist. Die gegenüberliegende Hochdruck- oder Auslaßseite ist mit einer Endwand 32 abge­ schlossen. Obwohl nicht eigens dargestellt, sind die Ge­ häusebereiche gegeneinander mittels O-Ringen oder der­ gleichen abgedichtet und zusammengeschraubt, um ein Ausein­ andernehmen zu ermöglichen. Der zentrale Gehäusebereich 28 des Gehäuses 26, der sich zwischen den Endwänden 30 und 32 befindet, ist mit einem Arbeitsraum ausgestattet, der von zwei sich schneidenden oder kreuzenden Bohrungen gebildet wird, wie es bei 34 angedeutet ist, welche jeweils die Schraubenrotoren 14 und 16 tragen, deren Achsen parallel sind und die sich in diesem Falle horizontal durch den Gehäusebereich 28 des Gehäuses 26 erstrecken.

Der Schraubenverdichter 10 ist in dieser Hinsicht bekannt, und sowohl die mit Vorsprüngen als auch die mit Aus­ nehmungen versehenen Rotoren haben schraubenförmige Stege und dazwischenliegende Nuten, die ineinandergreifen, wobei die Rotoren 14 und 16 so montiert sind, daß sie sich in den Bohrungen mittels geeigneter Lager drehen, wobei sie mit Wellen 36 gelagert sind, welche die Schraubenrotoren 14 und 16 tragen. Eine Vielzahl von Lagern 38 kann verwen­ det werden, um die Wellen 36 und somit die ineinander­ greifenden Rotoren zur Drehung um ihre Achse zu lagern.

Die eine Welle 36 kann sich durch die Endwand 30 er­ strecken und kann direkt an den Rotor eines nicht darge­ stellten elektrischen Antriebsmotors oder dergleichen ange­ schlossen werden, der zum Antrieb der ineinandergreifenden Schraubenrotoren dient. Dabei arbeitet einer der Rotoren, um den anderen anzutreiben. Der zentrale Gehäusebereich 28 im Gehäuse 26 des Schraubenverdichters 10 ist mit einer Niederdruck-Ansaugöffnung 40 an oder in der Nähe von der einen Endwand 30 versehen, welche sich zu den ineinander­ greifenden Schraubenrotoren 14 und 16 an diesem Ende der Maschine öffnet.

Der zentrale Gehäusebereich 28 des Schraubenverdichters 10 ist außerdem mit einer in Längsrichtung verlaufenden Aussparung 42 versehen, die sich an einem Ende zu einer Hochdruck-Auslaßöffnung 44 öffnet, während ihr gegenüber­ liegendes Ende bei einer Bypass-Leitung 46 endet, die sich quer zur Ansaugöffnung 40 öffnet. Innerhalb der Aussparung 42 ist ein in Längsrichtung verschiebbarer Steuerschieber 50 verschiebbar montiert, der abdichtend in die Aussparung 42 eingepaßt ist und ein Umfangsteil 50a trägt, das den Um­ fangsteilen der ineinandergreifenden Schraubenrotoren 14 und 16 gegenüberliegt und in Gleitkontakt mit ihnen steht und das eine Begrenzung für den Verdichtungsprozeß bildet, der innerhalb der Arbeitskammern abläuft, welche von den ineinandergreifenden Schraubenrotoren 14 und 16, dem Gehäusebereich 28 und dem Steuerschieber 50 gebildet werden. Üblicherweise ist die Stirnfläche 50b des Steuer­ schiebers in der Nähe der Ansaugöffnung 40 und somit der Niederdruckseite der Maschine flach, verläuft unter einem rechten Winkel zur Achse des Steuerschiebers 50 und liegt bei der extremen linken Position in den Figuren der Zeich­ nung gegen einen festen Anschlag 52 an. Der Steuerschieber 50 und der Anschlag 52 bilden eine Bypass-Öffnung 54 variabler Größe, die von den ineinandergreifenden Schraubenrotoren 14 und 16 und den Bohrungen 34 zur Bypass-Leitung 46 führt. Die Bypass-Leitung 46 ist an die Ansaugseite der Maschine über einen Gehäusehohlraum 48 an­ geschlossen.

Während ein Teil der gegenüberliegenden Stirnfläche 50c des Steuerschiebers 50 vertikal und unter rechtem Winkel zu seiner Achse verläuft und flach ausgebildet ist, ist ein am Umfang abfallendes Teil 56 des Umfangteiles 50a des Steuerschiebers 50 vorgesehen, das mit dem Gehäuse 26 eine gemeinsame, axial und radial verlaufende Hochdruck-Auslaß­ öffnung 44 für den Schraubenverdichter 10 bildet, die zur Auslaßöffnung 44a führt.

Herkömmlicherweise ist der Steuerschieber 50 abdichtend innerhalb des Gehäusebereiches angeordnet und wird zwischen zwei in Längsrichtung auseinanderliegenden Extrem­ stellungen durch Antrieb verschoben. Gemäß der Erfindung ist ein abgewandelter hydraulischer linearer Antriebsmotor vorgesehen, der allgemein mit 60 bezeichnet ist. Insofern ist die Endwand 32 mit einem Zylinder 62 versehen, der eine innere zylindrische Bohrung 64 aufweist, die koaxial mit der Längsachse des Steuerschiebers 50 ausgefluchtet ist. Die Zylinderbohrung 64 trägt abdichtend und verschieb­ bar einen Hauptantriebskolben 66 für den Steuerschieber­ bereich 18, wobei dieser Hauptantriebskolben 66 an den Steuerschieber 50 mittels einer Kolbenstange 68 angeschlos­ sen ist. Der Hauptantriebskolben 66 ist mit einer Nut 70 in seinem Umfang versehen, die einen O-Ring oder eine ent­ sprechende Dichtung trägt, die allgemein mit 72 bezeichnet ist. Der Hauptantriebskolben 66 bildet mit dem Zylinder eine abgedichtete innere Kammer 74 in der Nähe des Steuer­ schiebers 50 und auf seiner gegenüberliegenden Seite, rechts vom Hauptantriebskolben 66, eine abgedichtete äußere Kammer 76.

Im Unterschied zu herkömmlichen Schraubenverdichtern ist die äußere Kammer 76 nicht einfach mit einer Stirnwand ab­ geschlossen, die das offene Ende des Zylinders 62 über­ spannt, welcher den Hauptantriebskolben für den Steuer­ schieber 50 aufnimmt. In diesem Falle ist vielmehr eine Anschlagkolbenanordnung vorgesehen, die allgemein mit 78 bezeichnet ist und einen Anschlagkolbenzylinder 80 auf­ weist, der an seinem linken Ende offen und an seinem rechten Ende mit einer kugelförmigen Stirnwand 88 abge­ schlossen ist. Der Zylinder 80 ist teilweise an seiner linken Seite mit einer vertikalen Endwand 84 abgeschlos­ sen, die sich in radialer Richtung über den Umfang des Zylinders 80 hinaus erstreckt, um die äußere Kammer 76 des Hauptantriebsmotors abzuschließen und bildet somit einen vergrößerten radialen Flansch.

Die Endwand 84 ist mit einer kreisförmigen Öffnung 86 in ihrem Zentrum versehen, die sich ins Innere des hohlen Zylinders 80 öffnet. Der Zylinder 80 ist mit einer kreis­ förmigen Bohrung 87 ausgebildet, in der verschiebbar und abgedichtet ein Anschlagkolben montiert ist, der allgemein mit 88 bezeichnet ist. Der Anschlagkolben 88 ist mit einem etwas geringeren Durchmesser als der Durchmesser der Bohrung 87 ausgestattet, in der er angeordnet ist. Der An­ schlagkolben 88 trägt eine Nut 90 in seinem Umfang, in der eine O-Ringdichtung 92 sitzt. Der Anschlagkolben 88 dich­ tet die äußere Kammer 94 innerhalb des Anschlagkolbenzylin­ ders 80 ab. Integral mit dem Anschlagkolben 88 ist ein zylindrischer Vorsprung 96 mit reduziertem Durchmesser aus­ gebildet, wobei der Durchmesser in der Größenordnung der kreisförmigen Öffnung 86 in der Wand 84 ist, in der der Vorsprung 96 läuft.

Somit ist der Anschlagkolben 88 mit T-förmigem Querschnitt ausgebildet, wobei der größere Kopf im Inneren des An­ schlagkolbenzylinders 80 untergebracht ist. Außerdem ist die Länge des Vorsprunges 96 so gewählt, daß dann, wenn der Hauptantriebskolben 66 nach rechts getrieben wird, so daß seine dem Steuerschieber 50 abgelegene Fläche nahezu mit der Stirnwand 84 der Anschlagkolbenanordnung 78 in Be­ rührung steht, der Vorsprung 96 nahezu vollständig in den Anschlagkolbenzylinder 80 zurückgezogen ist, wobei seine Stirnfläche 96a nahezu bündig mit der Fläche der Stirnwand 84 liegt. Die Stirnwand 82 verhindert ein vollständiges Zu­ rückziehen des Vorsprunges 96 aus der äußeren Kammer 76, obwohl der Anschlagkolbenzylinder 80 zur Erreichung dieses Zweckes verlängert werden könnte. Um eine axiale Verschie­ bung des Hauptantriebskolbens 66 des linearen Hauptan­ triebsmotors 60 für den Steuerschieber 50 vorzunehmen sowie unabhängig davon den Vorsprung 96 des Anschlagkol­ bens 88 in die äußere Kammer 76 des linearen Antriebs­ motors zu bringen, werden bei dem hier vorliegenden System Mittel verwendet, um eine gesteuerte Beaufschlagung des Hydraulikdruckes bei den äußeren Kammern 76 bzw. 94 vorzu­ nehmen.

Diesbezüglich ist die Einrichtung, wie oben erwähnt, mit einer Leitungsanordnung 24 versehen, um den Fluß des unter Druck stehenden Hydraulikfluids von einer mit dem Pfeil 20 bezeichneten Hydraulikquelle den äußeren Kammern 76 und 94 zuzuführen bzw. den Hydraulikdruck durch den Rücklauf des Hydraulikfluids zum Sammelbehälter, der mit dem Pfeil 22 angedeutet ist, abzubauen. Insbesondere teilt sich die Ver­ sorgungsleitung 98 im Punkt 100, so daß ein Versorgungs­ leitungsteil 98a an die eine Seite eines Magnetventils 106 anschließt, während das andere Versorgungsleitungsteil 98b an die eine Seite eines zweiten Magnetventils 108 an­ schließt. Eine Versorgungs- und Rückleitung 101 verbindet die andere Seite des Magnetventils 106 mit der äußeren Kammer 94 der Anschlagkolbenanordnung 78 und öffnet sich in diese Kammer über eine Öffnung 102 in der Zylinder- Stirnwand 82 der Anschlagkolbenanordnung 78.

Eine Versorgungs- und Rückleitung 103 führt unter Druck stehendes Hydraulikfluid der äußeren Kammer 76 des li­ nearen Antriebsmotors für den Steuerschieber 50 zu und ist über eine Leitung 104 mit kleinem Durchmesser innerhalb der Stirnwand oder Endwand 84 sowie eine Öffnung 104a an die äußere Kammer 76 angeschlossen. Die Magnetventile 106 und 108 sind Zwei-Positions-Ventile. Das bedeutet, die Mag­ netventile sind mittels Federn 110 vorgespannt, um nor­ malerweise, in Abwesenheit einer Erregung der Magnetven­ tile, wie es bei 112 angedeutet ist, die Leitungen 101 und 103 mit einer gemeinsamen Rückleitung 114 zu verbinden, die zu dem Sammelbehälter führt, wie es mit dem Pfeil 22 angedeutet ist. Die Rückleitung 114 ist über die Rück­ leitung 114b an das Magnetventil 106 und über die Rück­ leitung 114a an das Magnetventil 108 angeschlossen. Beweg­ liche Ventilteile 111 innerhalb der Magnetventile ermög­ lichen wahlweise eine Verbindung über den Durchlaß 118 der Versorgungsleitung 98 mit den jeweiligen Versorgungs- und Rückleitungen 101 bzw. 103 oder über den Durchlaß 120 eine Verbindung der Versorgungs- und Rückleitungen 101 und 103 mit den Rückleitungen 114a und 114b, die in die gemeinsame Rückleitung 114 münden.

Im folgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen. Wenn die Stirnfläche 50b des Steuerschiebers 50 gegen die Stirn­ fläche 52a des Anschlages 52 anliegt, ist die Bypass-Öff­ nung 54 abgesperrt und die Bypass-Leitung 46 kann kein un­ komprimiertes Arbeitsfluid zur Ansaugseite der Maschine zurückführen, die durch den Gehäusehohlraum 48 gebildet ist. Die Fig. 3 zeigt also den Vollastbetrieb des Kom­ pressors.

Das maximale Volumen an Arbeitsgas wird komprimiert, wobei das gesamte an der Ansaugseite der Maschine über die An­ saugöffnung 40 hereingenommene Arbeitsgas mit einem Kom­ pressionsverhältnis komprimiert wird, das durch die Maschinenparameter bestimmt wird, während der Auslaß unter hohem Druck durch die Auslaßöffnung 44 auf der rechten Seite der ineinandergreifenden Rotoren 14 und 16 erfolgt.

In der Fig. 2 ist der Steuerschieber 50 teilweise nach rechts in eine Stellung bewegt, in der der Hauptantriebs­ kolben 66 gegen die Stirnfläche 96a des Anschlagkolben-Vor­ sprungs 96 anliegt, wenn er in der vorstehenden Position gemäß Fig. 2 gehalten wird, indem man die äußere Kammer 94 mit Fluiddruck beaufschlagt. Diese Position des Steuer­ schiebers 50 gemäß Fig. 2 zeigt beispielsweise einen Zwei-Drittel-Lastbetrieb des Kompressors. Eine weitere schrittweise Entladung oder Entlastung ist in dem Maße möglich, daß der Hauptantriebskolben 66 nahezu gegen die Stirnwand 84 anliegt, d. h. vollständig nach rechts ver­ schoben ist, wobei der Anschlagkolben 88 nahezu vollstän­ dig zurückgezogen ist, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. In dieser Position ist die zur Bypass-Leitung 46 führende Bypass-Öffnung 54 maximal geöffnet, wobei sehr wenig Arbeitsfluid von den ineinandergreifenden Rotoren kompri­ miert wird, während das meiste Arbeitsfluid vor der Kom­ pression zur Ansaugseite der Maschine zurückgeführt wird.

Bei Normalbetrieb findet der Ablauf von Fig. 1 zu Fig. 3 statt. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß sich der Steuer­ schieber 50 in seiner extrem rechten Position befindet, wobei der Hauptantriebskolben 66 nahezu gegen die Stirn­ wand 84 anliegt und den Vorsprung 96 des Anschlagkolbens 88 nach rechts verschoben hat, wobei sich der Anschlagkol­ ben 88 in der Nähe der Stirnwand 82 der Anschlagkolbenan­ ordnung 78 befindet. Dies ist die Position, die beim Start oder kurz nach dem Start auftritt, wo der Druck des Ent­ ladungsgases die innere Kammer 74 füllt und den Hauptan­ triebskolben 66 nach rechts verschiebt.

Die entwickelte Kraft, die auf den Hauptantriebskolben 66 wirkt, ist größer als die, die auf die Stirnfläche 50b des Steuerschiebers 50 wirkt, und verschiebt den Steuer­ schieber 50 nach rechts innerhalb seiner Aussparung 42. Außerdem haben bei nicht-erregten Magnetventilen 106 und 108 die Vorspannungsfedern 110 die Tendenz, ihre beweg­ lichen Ventilteile 111 nach rechts zu schieben, so daß die Versorgungs- und Rückleitungen 101 und 103 mit der gemein­ samen Rückleitung 114 verbunden sind, um einen Ablauf für die äußeren Kammern 94 bzw. 76 zu bilden. Der Kompressor arbeitet bei seiner minimalen Kapazität.

Bei der dargestellten Ausführungsform erfolgt die schritt­ weise Lastanpassung von einem Ein-Drittel-Lastzustand, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, über einen Zwei-Drittel-Last­ zustand gemäß Fig. 2 zum Voll-Lastzustand des Kompressors gemäß Fig. 3. Um dies nacheinander zu erreichen, läßt sich aus Fig. 2 entnehmen, daß das Magnetventil 108 aberregt bleibt, so daß die äußere Kammer 76 nicht unter Druck steht. Wird jedoch das Magnetventil 106 erregt, ist der an­ gelegte Fluiddruck innerhalb der äußeren Kammer 94 der An­ schlagkolbenanordnung 76 hoch genug, um die Entladungs­ druckdifferenz zu überwinden, die zwischen der inneren Fläche des Hauptantriebskolbens 66 und der Stirnfläche 50b des Steuerschiebers 50 wirkt, so daß der Vorsprung 96 des Anschlagkolbens 88 am weitesten in die äußere Kammer 76 des linearen Hauptantriebsmotors für den Steuerschieber 50 vorsteht. Dies bildet in wirksamer Weise einen Anschlag, um eine weitere Bewegung des Hauptantriebskolbens 66 in Richtung auf die Stirnwand 84 unter diesen Bedingungen zu verhindern.

Bei erregtem Magnetventil 106 wird Hydraulikdruck, wie mit dem Pfeil 20 angedeutet, an die gemeinsame Versorgungs­ leitung 98 angelegt und geht über den Versorgungsleitungs­ teil 98a und den Durchlaß 118 im Ventilteil 111 des Mag­ netventils 106 zur Versorgungs- und Rückleitung 101. Somit bewirkt das unter Druck an die Kammer 94 angelegte Hydrau­ likfluid eine Verschiebung des Anschlagkolbens 88 und seines Vorsprunges 96 nach links (vgl. Fig. 2). Zwischen­ zeitlich bleibt die zur äußeren Kammer 76 führende Ver­ sorgung und Rückleitung 103 an die gemeinsame Rücklei­ tung 114 zum Sammelbehälter angeschlossen, und zwar über die Rückleitung 114a und den Durchlaß 120 des Ventilteiles 111 des Magnetventils 108, wobei dieses Magnetventil 108 aberregt bleibt.

Um den Steuerschieber 50 schrittweise nach links und in seine Vollastposition zu bringen sowie die Bypass-Öffnung 54 abzusperren, muß Fluiddruck an die äußere Kammer 76 des linearen Antriebsmotors angelegt werden, um eine Ver­ schiebung des Hauptantriebskolbens 66 weiter nach links als in Fig. 2 dargestellt vorzunehmen, und zwar gegen den Entladungsdruck, der innerhalb der inneren Kammer 74 auf die gegenüberliegende Seite des Hauptantriebskolbens 66 wirkt. Dies wird gemäß Fig. 3 durch Erregung des Magnetven­ tils 108 erreicht, um die Fluidverbindungen zur Versor­ gungs- und Rückleitung 103 von der Rückleitung 114 zur Hydraulikdruck-Versorgungsleitung 98 zu verschieben, und zwar über die Zweigleitung 98b und den Durchlaß 118 inner­ halb des Ventilteiles 111 des Magnetventiles 108.

Der Anschlagkolben 88 hat den Zweck, automatisch einen schrittweisen Entlastungsvorgang zu erzeugen, wenn eine Um­ kehrung im Betrieb stattfindet, d. h., wenn bei arbeitendem Kompressor der Fluiddruck, der an die äußere Kammer 76 des linearen Hauptantriebsmotors angelegt ist, beendet ist und die Kammer 76 zu dem mit dem Pfeil 22 angedeuteten Sammel­ behälter 22 offen ist, während das Magnetventil 106 erregt bleibt. Der Kompressor wird sich dann einfach schrittweise vom Voll-Lastzustand gemäß Fig. 3 zu einem Zwei-Drittel- Lastzustand gemäß Fig. 2 entlasten.

Wenn andererseits die Magnetventile 108 und 106 beide nicht erregt sind oder wenn das Magnetventil 106, bei er­ regtem Magnetventil 108, zu Beginn nicht erregt ist, wird bei Beendigung der Erregung des Magnetventils 108 die Ein­ richtung zu dem Zustand gemäß Fig. 1 zurückkehren, der eine maximale Entlastung bedeutet und wobei der Hauptan­ triebskolben 66 nahezu gegen die Stirnwand 84 anliegt, um jede weitere Bewegung des Steuerschiebers 50 nach rechts zu beenden.

Während die drei Schritte beim Belastungs-/Entlastungsvor­ gang bei einem Satz von gleichen Kapazitätsänderungsschrit­ ten einer typischen Belastungs- oder Entlastungsfolge dar­ gestellt sind, kann der Kompressor auch so ausgebildet sein, daß sich der Steuerschieber von einer Position voller Last zur Position voller Entlastung mit einer hal­ ben Entlastung-/Belastungs-Zwischenschrittposition bei einer Drei-Schritt-Folge bewegt. Andererseits können sowohl andere Steuerschieber-Schrittpositionen als auch eine größere Anzahl von Schrittpositionen vorgenommen werden, die sich unter Verwendung von zusätzlichen Kolben­ anordnungen ähnlich der Anschlagkolbenanordnung 78 bestim­ men lassen.

Claims (4)

1. Schieberregelungseinrichtung für einen Schrauben­ verdichter mit einem Gehäuse, das sich schneidende Bohrun­ gen mit parallelen Achsen und axial im Abstand angeordnete Endwände aufweist und das eine Niederdruck-Ansaugöffnung und eine Hochdruck-Auslaßöffnung in Verbindung mit den Bohrungen an den gegenüberliegenden Enden aufweist, mit Schraubenrotoren, die mit Nuten und Stegen versehen und drehbar innerhalb der jeweiligen Bohrungen montiert sind, wobei die Stege und Nuten der jeweiligen Rotoren ineinan­ dergreifen,
mit einer axial verlaufenden Aussparung, die in offener Verbindung mit den Bohrungen steht,
mit einem Steuerschieber der in der Aussparung in Längs­ richtung verschiebbar ist wobei die Innenfläche des Steuerschiebers komplementär zum Überschneidungsbereich der Bohrungen des Gehäuses ausgebildet ist und dicht an den gegenüberliegenden Rotoren anliegt, wobei zumindest ein Teil der Auslaßöffnung radial an der Endwand und ein weiterer Teil axial in der Aussparung des Gehäuses liegt, wobei der Steuerschieber zwischen Extremstellungen beweg­ bar ist und das ansaugseitige Ende des Steuerschiebers einen Bypass zwischen der Aussparung und der Ansaugöffnung steuert,
mit einem Antrieb für den Steuerschieber, der einen Zylin­ der, einen Hauptantriebskolben, der abdichtend und ver­ schiebbar innerhalb des Zylinders angeordnet ist und eine Kolbenstange aufweist, die den Kolben mit dem Steuerschie­ ber verbindet, wobei der Kolben mit dem Zylinder eine innere Kammer auf der Seite des Steuerschiebers und eine äußere Kammer auf der gegenüberliegenden Seite bildet,
und mit einer Einrichtung zum Zuführen und Ablassen von Hydraulikfluid an mindestens eine der Kammern zur Ver­ schiebung des Steuerschiebers zwischen einer Extremstel­ lung an einem ansaugseitigen festen Anschlag, in der bei maximaler Verdichterleistung der Bypass geschlossen ist und einer Extremstellung mit geöffnetem Bypass (minimale Verdichterleistung), dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Anschlagkolben (88) in einem weiteren Zylinder (94) vorgesehen ist, der ein als An­ schlag ausgebildetes Teil (96) aufweist, das zwischen einer zurückgezogenen und einer vorgeschobenen Stellung in eine der Kammern (74, 76) hinein bzw. aus dieser heraus verschiebbar ist, um die Bewegung des Hauptantriebskolbens (66) zwischen den Extremstellungen zu begrenzen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die innere Kammer (74) sich direkt zur Auslaßöff­ nung (44) öffnet, so daß hei nicht vorhandener Fluiddruck­ beaufschlagung der äußeren Kammer (76) der Hauptantriebs­ kolben (66) in seine extreme Entlastungsstellung ver­ schoben wird, die durch das Ende des Zylinders (64) defi­ niert ist, der die äußere Kammer bildet, daß der Zylinder (64) mit einer Gehäuseerweiterung an seinem äußeren Ende versehen ist, wobei der Anschlagkolben (88) in seiner Größe an die Zylinderbohrung angepaßt sowie darin abgedichtet verschiebbar ist, und daß der Anschlagkolben (88) ein vorstehendes Teil (96) aufweist, das integral mit ihm ausgebildet ist und sich von seiner Innenfläche in die äußere Kammer (76) des Steuerschieberantriebs erstreckt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen und Ablassen von Hydraulikfluid zur Verschiebung des Anschlagkolbens (88) vorgesehen und eingerichtet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß für die Zuführung von Hydraulik­ fluid zu und für das Ablassen von Hydraulikfluid von zu­ mindest einer der Kammern (76, 94) eine Hydraulikdruck­ quelle, eine Leitungsanordnung sowie selektiv betätigbare Ventile (106, 108) vorhanden sind,
daß die Leitungsanordnung die Hydraulikdruckquelle mit den äußeren Kammern (76, 94) des Zylinders (62) des Steuer­ schieberantriebs und des Zylinders (80) des Anschlagkol­ bens (88) verbindet und für die Rückführung von Hydraulik­ fluid von den äußeren Kammern (76, 94) zu einem Sammelbe­ hälter sorgt,
daß die selektiv betätigbaren Ventile (106, 108) innerhalb der Leitungsanordnung selektiv jede der äußeren Kammern (76, 94) mit der Hydraulikdruckquelle oder dem Sammelbehäl­ ter in der Weise verbinden, daß bei der Zuführung von Hydraulikfluid zur äußeren Kammer (76) des Kolbens (66) des Steuerschieberantriebs der Steuerschieber (50) gegen seinen festen Anschlag und in die Stellung maximaler Ver­ dichterleistung eingestellt wird, daß bei der Zuführung von Hydraulikfluid nur zur äußeren Kammer (94) des Zylin­ ders (80) des Anschlagkolbens (88) das vorstehende Teil (96) des Anschlagkolbens (88) in die äußere Kammer (76) des Steuerschieberantriebs vorsteht, wobei der Auslaßdruck den Hauptantriebskolben (66) an den vorstehenden Teil (96) des Anschlagkolbens (88) anschlagen läßt und den Steuer­ schieber (50) in eine Zwischenstellung einstellt, und daß beim Ablassen des Hydraulikfluids aus beiden äußeren Kam­ mern (76, 94) der Auslaßdruck dafür sorgt, daß der Kolben (66) des Steuerschieberantriebs zum äußeren Ende der äußeren Kammer (76) verschoben wird und den Steuerschieber (50) in die Stellung minimaler Verdichterleistung bringt.