DE3221849A1

DE3221849A1 - Schraubenverdichter

Info

Publication number: DE3221849A1
Application number: DE19823221849
Authority: DE
Inventors: Peter Ing.(grad.) 3251 Aerzen Holzmann
Original assignee: Aerzener Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Aerzener Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1982-06-09
Filing date: 1982-06-09
Publication date: 1983-12-15
Also published as: JPS593193A; GB8315674D0; SE8303093D0; SE8303093L; GB2122687A

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER ^ * *

PAT E N TAN WALT IC

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · Dl P L-I N G. W. EITLE · D R. R E R. NAT. K. H O FFMAN N · DI PL.-1 N G. W. LEHN

DIPL.-ING. K.FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 . D-OOOO M D NCH E N 81 · TELEFON (08?) 911087 . TELEX 05-27619 (PATHE)

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Aerzener Maschinenfabrik GmbH 3251 Aerzen 1

Schraubenverdichter

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schrauben-, verdichter mit Kämmeingriff zwischen einem Schraubenrippenrotor und einem Schraubennutenrotor, welche in einem Gehäuse gelagert sind, das einen Arbeitsraum für die Rotoren umschließt und mit einem Niederdruckeinlaß und einem Hochdruckauslaß ausgestattet ist, einem achsparallel angeordneten und achsparallel verschiebbaren Schieber, der mit seinen Flanken einen Teil der Wandung des Arbeitsraumes für den Schraubenrippenrotor und den Schraubennutenrotor bildet und stirnseitig Auslaßkanten zur Einstellung des eingebauten Volumensverhältnisses trägt, sowie e j nein von diesem Schieber unabhängigen weiteren Schieber zur Regelung des Fördervolumens.

Im Gegensatz zu Schraubenverdichtcrn, bei denen stets eine von der Regelung des Fördervolumens (auch Mengenregelung genannt) abhängige Einstellung des eil j gebet α ten Volumenverhält nisses erfolgt (vgl. beispielsweise DE-PS 12 28 382 und 15 03 603), ermöglichen Schraubenverdichter der eingangs geschilderten Art eine vollkommen voneinander unabhängige Einstellung (vgl. beispielsweise US-PS 4 222 716). Diese vollkommen voneinander unabhängige Einstellung wird bei Schraubenverdichtern dieser Art dadurch erreicht, daß innerhalb dos für die Einstellung des eingebauten Volumenverbältnisses

vorgesehenen Schiebers ein Drehschieber angeordnet ist, der eine spiralförmige Steuerkante aufweist, welche mit Schlitzen zusammenwirkt, die im Schieber für die Einstellung des eingebauten Volumenverhältnisses angeordnet sind und je nach Stellung der Steuerkante einen mehr oder minder großen Querschnitt für das Rückströmen des Fördermediums zur Niederdruckseite freigibt.

Eine derartige Ausgestaltung hat allerdings den Nachteil, daß die Rückströmschlitze aus konstruktiven Gründen nicht ausreichend groß bemessen werden können, so daß eine Drosselung der Rückströmung erfolgt, welche zu einer nicht erwünschten Vorverdichtung führt, die eine erhöhte Leistungsaufnahme zur Folge hat. Ferner bilden die Rückströmschlitze sogenannte schädliche Räume mit den daraus resultierenden Nachteilen in Bezug auf eine Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrades und einer erhöhten Leistungsaufnahme aufgrund wiederholter Verdichtung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schraubenverdichter der gattungsgemäßen Art mit technisch möglichst einfachen Mitteln derart weiterzubilden, daß unter Beibehaltung der von der Regelung des Fördervoluttiens unabhängigen Einstellung des eingebauten Volumenverhältnisses eine Verbesserung des volumetrischen Wirkungsgrades sowie eine Herabsetzung des Leistungsbedarfes erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der weitere Schieber mit seinen Flanken ebenfalls einen Teil der Wandung des Arbeitsraumes für den Schraubenrippen-rot or und den Schraubennutenrotor bildet sowie achsparallel angeordnet und achspoxallel vorschiebbar ist.

Durch die erfindungsgeinäßen Merkmale ist erstma.lig ein Schraubenverdichter geschaffen, bei dem der Vorteil der von der Mengenregelung vollkommen unabhängigen Einstellung

— fides eingebauten Volumenverhältnisses nicht mit einer Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrades sowie einer Erhöhung des Leistungsbedarfes erkauft werden muß. Somit ist erstmalig eine optimale Anpassung an die jeweiligen Betriebsbedingungen möglich. Diese Anpassung kann entweder während des Betriebes stetig durch Angleichung an sich ändernde Betriebsbedingungen erfolgen oder im Werk auf einen bestimmten Betriebspunkt bezogen vorgewählt werden. Im letzteren Fall würden einer oder beide Schieber in einer vorgegebenen Position dem Betriebspunkt entsprechend arretiert werden.

Grundsätzlich ist es vorteilhaft, daß die Schieber derart nebeneinander angeordnet sind, daß die den Teil der Wandung des Arbeitsraumes bildenden Flanken der Schieber unmittelbar aneinanderschließen. Auf diese Weise ergibt sich einerseits eine vereinfachte Bearbeitung des Gehäuses und andererseits eine einfachere Montage der Schieber im Gehäuse.

Eine besonders kompakte Konstruktion wird dadurch erzielt, daß die Flanken des Schiebers zur Regelung des Fördervolurnens die Flanken des Schiebers zur Einstellung des eingebauten Verdichtungsverhältnisses zwischen sich aufnehmen.

Eine besonders vorteilhafte Konstruktion wird dadurch erreicht_r daß der Schieber zur Regelung des Fördervolumens den Schieber zur Einstellung des eingebauten Volumenverhältnisr-es schalenartig umschließt.

Eine besonders kostengünstige Fertigung wird dann erreicht, wenn der Schieber zur Regelung des Fördervolumens im wesentlichen als Hohlzylinder und der Schieber zur Einstellung des eingebauten Volumenverhill tni^es im wesentlichen als Vollzylinder ausgebildet sind.

Generell ist. es bei einer derartigen Ausgestaltung zweckmäßig, den Hohlzylinder und den Vollzylinder konzentrisch zueinander anzuordnen. Aus konsuruktiven Gründon kann es jedoch auch vor ■

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teilhaft sein, die Achse des Schiebers zur Regelung des Fördervolumens außerhalb der Achse des Schiebers zur Einstellung des eingebauten Volumenverhältnisses anzuordnen.

Bei Schiebern, die als Hohl- -bzw. Vollzylinder ausgebildet sind, besteht die technisch günstige Lösung darin, den Vollzylinder im Hohlzylinder und den Hohlzylinder im Gehäuse zu lagern. Aus konstruktiven Gründen kann es jedoch auch zweckmässig sein, den Vollzylinder und/oder den Hohlzylinder in den Seitenplatten des Gehäuses zu lagern.

Erfindungsgemäß ist es möglich, für den Schieber zur Regelung des Fördervolumens anstelle einer einteiligen Konstruktion eine zwei oder mehrteilige Konstruktion zu wäh3.en. So kann der Schieber beispielsweise aus zwei getrennten Schieberteilen bestehen, die seitlich des Schiebers zur Einstellung des eingebauten Volumenverhältnisses angeordnet und im Bereich einer Stirnseite über ein Joch miteinander verbunden sind.

Um in der 100 %-Stellvg des Schraubenverdichters, d.h. demjenigen Betriebszustand, bei dem der Verdichter die maximale Fördermenge erbringen muß, optimale Verhältnisse zu schaffen, ist es zweckmäßig, daß das hochdruckseitige Ende des Schiebers zur Regelung des Fördervolumens Steuerkanten aufweist, die die stirnseitigen Äuslaßkanten des Schiebers zur Einstellung des eingebauten Volumenverhältnisses ergänzen.

Zur Vereinfachung der Fertigung ist es bei einer Schrauben-Verdichterkonstruktion, bei der die Schieber als Hohl- bzw. Vollzylinder ausgebildet sind, vorteilhaft, die Führungsbohrung des Hohlzylinders derart zu bemessen, daß der Durchmesser der Bohrung zumindest dem Durchmesser einer der Bohru?igen des Arbeitsraumes entspricht.

Grundsätzlich kann die Betätigung der Schieber in jeder ge-

eigneten Weise erfolgen. So können die Schieber hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder elektromechanisch verschoben werden.

Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines er-'findungsgemäßen Schraubenverdichters unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Vertikalschnitt quer zu den Rotorachsen,

Fig. 2 zeigt schematisch einen Vertikalschnitt parallel zu und zwischen den Rotorachsen, und

Fig. 3 zeigt schematisch einen Horizontalschnitt in einer Ebene etwas unterhalb der Rotorachsen.

Der erfindungsgemäße Schraubenverdichter besteht aus einem Gehäuse 1, das einen Arbeitsraum 2 für einen Schraubenrippenrotor 3 und einen Schraubennutenrotor 4 umschließt, welche im Kämmeingriff miteinander stehen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Arbeitsraum 2 von zwei achsparallel nebeneinander angeordneten Bohrungen im Gehäuse 1 gebildet, die stirnseitig von Seitenplatten 5 und 6 begrenzt sind. Wie aus Figur 2 hervorgeht ist die Seitenplatte 5 mit Kanälen zur Bildung eines Niederdruckeinlasses 7 und die Seitenplatte 6 mit Kanälen zur Bildung eines Hochdruckauslasses 8 ausgestattet.

Wie insbesondere aus Figur 1 hervorgeht, liegt mittig unterhalb der beiden den Arbeitsraum 2 für die Rotoren 3 und 4 bildenden Bohrungen eine Führungsbohrung 9_r in welcher ein im v/es entlichen als Hohlzylinder ausgebildeter Schieber 10 zur Regelung des Fördervolmnens gelacjert ist.

In der Bohrung 11 des als Hohlzylinder ausgestalteten Schiebers 10 ist ein im wesentlichen als Vollzylinder ausgebildeter Schiebor 12 angeordnet, der zur Einstellung des eingebauten

Volumenverhältnisses dient.

. Wie insbesondere aus Figur 1 hervorgeht, ist die Anordnung derart getroffen, daß der Schieber 10 mit seinen Flanken 13 und 14 und der Schieber 12 mit seinen Flanken 15 und 16 einen Teil der Wandung des Arbeitsraumes 2 für die Rotoren 3 und 4 bilden. Die Flanke 13 des Schiebers 10 und die Flanke 15 des Schiebers bilden dabei einen Teil der Wandung der Bohrung für den Schraubenrippenrotor 3, während die Flanke 14 des Schiebers 10 und die Flanke 16 des Schiebers 12 einen Teil der Wandung für den Schraubennutenrotor 4 bilden.

Wie insbesondere aus Figur 3 hervorgeht, trägt der Schieber 12 zur Einstellung des eingebauten Volumenverhältnisses im Bereich seines dem Hochdruckauslaß 8 zugewandten Stirnendes Auslaßkanten 17 und 18, die in bekannter Weise jeweils parallel zu den Dichtleisten der zugeordneten Rotoren ausgerichtet sind. Der Schieber 10 wiederum besitzt im Bereich seines den Hochdruckauslaß 8 zugewandten Stirnendes ebenfalls Steuerkanten 19 und 20, die in der 100 %-Stellung des Verdichters, d.h. in einer gegenüber der in 7^;\i.gur 3 dargestellten Lage eingeschobenen Stellung, die Auslaßkanten 17 und 18 des Schiebers 12 ergänzen.

Der Schieber 10 besitzt im Bereich seines dem Niederdruckeinlaß 7 zugewandten Endes ferner Stirnkanten 21,22, die zusammen mit der Seitenplatte 5 sowie den Verschneidungskanten der Bohrungen 9 und 11 mit den Bohrungen des Arbeitsraumes 2 rechteckige Fenster 25 und 26 (Fig. 3) bilden, die ein Rückströmsn von Fördermedium aus dem Arbeitsraum 2 in den Niederdruckeinlaß 7 ermöglichen.

Sowohl der Schieber 10 als auch der Schiebe:: 12 sind jev/eils an einem Stirnendc mit Hydraulikkolben 23 bzw. 24 ausgestattet, die die für die Einstellung bzw. Regelung erforderliche axiale Verschiebung ermöglichen.

Aufgrund der erfinderischen Ausgestaltung kann bei einem

Schraubenverdichter der dargestellten Art eine von der Regelung des Fördervolumens vollkommen unabhängige Einstellung des eingebauten Volumenverhältnisses vorgenommen werden. So ist es zur Regelung des Fördervolumens lediglich erforderlich, den Schieber 10 in Richtung der Hochdruckseite zu verschieben, während die Einstellung des eingebauten Volumenverhältnisses in Abhängigkeit des Druckes im Hochdruckauslaß 8 durch Verschieben des Schiebers 12 erfolgt. Da der Schieber 10 zur Regelung des Fördervolumens einen Teil der Wandung des Arbeitsraumes 2 für den Schraubenrippenrotor 3 und den Schraubennutenrotor 4 bildet , existieren bei der erfindungsgemäßen Konstruktion keine schädlichen Räume, die den volumetrischen Wirkungsgrad und die Leistungsaufnahme des Schraubenverdichters negativ beeinflussen,

Leerseite

Claims

BCOFF3IANX · EITLE <ft PiRTJN-ER 3221849 PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · Dl PL.-I N G. W. F ITLE . D R. RE R. NAT. K. H O FFMAN N . Dl PL.-ING. W. LEH N DlPL.-fNG. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. 0. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 . D-8000 M 0 N C H EN 81 . TELEFON (089) 911087 . TELEX 03-29619 (PATHE) Aerzener Maschinenfabrik GmbH 3 251 Aerzen 1 Schraubenverdichter Patentan s'p r ü c h e

1. Schraubenverdichter mit Kämmeingriff zwischen einem Schraubenrippenrotor und einem Schraubennutenrotor, welche in ein an Gehäuse gelagert sind, das einen Arbeitsraum für die Rotoren umschließt und mit einem Niederdruckeinlaß und einem Hochdruckauslaß ausgestattet ist, einem achsparallel angeordneten und achsparallel verschiebbaren Schieber, der mit seinen Flanken einen Teil der Wandung des Arbeitsraumes für den Schraubenrippenrotor und den Schraubennutenrotor bildet und sirnseitig Aulaßkanten zur Einsteilung des eingebauten Volumensverhältnisses trägt, sowie einem von diesem Schieber unabhängigen weiteren Schieber zur Regelung des Fördervolumens, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Schieber (10 ) mit seinen Flanken (13,14) ebenfalls einen Teil der Wandung des Arbeitsraumes ( 2 ) für den Schraubenrippenrotor ( 3 ) und den Schraubennutenrotor ( 4 ) bildet sowie achsparallel angeordnet und achsparallel verschiebbar ist.

2. Schraubenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (10,12 ) derart nebeneinander angeordnet sind, daß die den Teil der

Wandung des Arbeitsraumes bildenden Flanken (13 und 15 bzw. 16 und 14) der Schieber (10,12) unmittelbar aneinanderschließen,

3 . Schraubenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken ( 13,14) des Schiebers (10 ) zur Regelung des Fördervolumens die Flanken (15,16 ) d_es Schiebers (12 ) zur Einstellung des eingebauten Volumenvex~hältnisses zwischen sich aufnehmen.

4. Schraubenverdichter nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schieber ( 10 ) zur Regelung des Fördervolumens den Schieber (12 ) zur Einstellung des eingebauten Volumenverhältnisses schalenartig umschließt.

5. Schraubenverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (10 ) zur Regelung des Fördervolumens im wesentlichen als Hohlzylinder und der Schieber ( 12 ) zur Einstellung des eingebauten Volumenverhältnisses im wesentlichen als Vollzylinder ausgebildet sind.

6. Schraubenverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Schiebers (10 ) zur Regelung des Fördervolumens außerhalb der Achse des Schiebers (12) zur Einstellung des eingebauten Volurnenverhältnisses liegt.

7. Schraubenverdichter nach Anspruch 5, dadurch g e~ kennzeichnet, daß der Vollzylinder im Hohlzylinder gelagert ist.

8. Schraubenverdichter nach Anspruch 5,.· dadurch gekennzeichnet, daß der Vollzylinder in den Seiten~ platten (5,6) des Gehäuses (1) gelagert .ist.

9. Schraubenverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der irohlzylinde;- im Gehäuse (1)

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gelagert ist.

10. Schraubenverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder in den Seitenplatten (5,6) des Gehäuses (1) gelagert ist.

11. Schraubenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (10 ) zur Regelung des Fördervclumens aus zwei getrennten Schieberteilen besteht.

12. Schraubenverdichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberteile an einer Stirnseite über ein Joch miteinander verbunden sind.

•13. Schraubenverdichter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das hochdruckseitige Ende des Schiebers ( 10) zur Regelung des Fördervolumens Steuerkanten ( 19,20 )besitzt, die in 100 %-Stellung die -stirnseitigen Auslaßkanten (17,18) des Schiebers (12) zur Einstellung des eingebauten Volumenverhältnisses ergänzen.

14. Schraubenveardichter nach Anspruch 5, dadurch g e keil η zeichnet, daß die Führungsbohrung (9) des Schiebers ( 10 ) zur Regelung des Fördervolumens einen Durchmesser aufweist, der dem Durchmesser zumindest einer der Bohrungen des ArbeitsraurnoG (2) entspricht.

15. Schraubenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (10,12) hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder elektromechanisch verschiebbar sind.

BAD ORIGINAL

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