DE3447797C2 - Einrichtung zum Regeln der Fördermenge von Rotationsverdichtern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeln der Fördermenge von Rotationsverdichtern, insbeson­ dere von Schraubenverdichtern mit Öleinspritzung, mit einem den Durchgangsquerschnitt der Saugleitung verändernden Re­ gelventil und einem die Saugleitung dicht absperrenden Rück­ schlagventil, die beide in einem in die Saugleitung einge­ bauten Gehäuse in Durchströmrichtung hintereinander ange­ ordnet sind, wobei das Regelventil als Klappenventil ausge­ bildet ist, dessen Klappe um eine sie diametral durchset­ zende Schwenkachse mit Hilfe einer Antriebsvorrichtung zwangs­ weise verstellbar ist.

Beim Betrieb von Rotationsverdichtern ist es bekannt, den Durchgangsquerschnitt der Saugleitung durch eine in die Saugleitung eingebaute Saugregelklappe zu verändern, um die Fördermenge dem jeweiligen Bedarf anzupassen. Die Sauglei­ tung muß außerdem nach dem Abstellen des Verdichters dicht abgeschlossen werden, damit das verdichtete Medium nicht durch die Saugleitung zurückströmt. Dies ist insbe­ sondere bei Schraubenverdichtern erforderlich, in die zur Schmierung oder Kühlung Öl eingespritzt wird.

Es ist bekannt, die Saugregelklappe so auszubilden, daß sie die Saugleitung auch dicht abschließen kann. Zur Erreichung dieser Doppelfunktion ist aber ein verhältnismä­ ßig großer Aufwand erforderlich, weil die Saugregelklappe während des Betriebes beim Regeln der Fördermenge durch die Antriebsvorrichtung betätigt wird, die so ausgebildet sein muß, daß sie nach dem Abschalten des Verdichters die Saug­ regelklappe beim raschen Abschließen der Saugleitung nicht behindert. Außerdem sind solche Saugregelklappen nur schwer vollständig dicht auszuführen.

Zur Beseitigung dieser Nachteile ist es beispielsweise aus der US 2 991 002 bekannt, ein eigenes Rückschlagventil an sich bekannter Bauart zusätzlich zur Saugregelklappe in die Saugleitung einzubauen. Die Ver­ schlußstücke dieser Rückschlagventile sind durch eine Schließ­ feder belastet, deren Kraft beim Öffnen des Ventils über­ wunden werden muß. Sie besitzen deshalb einen oft erhebli­ chen Durchströmwiderstand, der zusätzliche Druckverluste in der Saugleitung und damit eine Verringerung der Förderleistung des Verdichters verursacht, und zwar gerade dann, wenn die volle Fördermenge des Verdichters verlangt wird und keine überschüssige Förderkapazität vorhanden ist.

Aus der DE-OS 29 44 053 ist eine Ansaugsteuervorrich­ tung bekannt, bei der das die Saugleitung verschließende Ver­ schlußstück in Schließrichtung von einer Feder und in Öffnungsrichtung von dem vom Verdichter erzeugten Druck beauf­ schlagt ist. Beim Anlaufen des Verdichters wird durch den da bei erzeugten Druck die Federkraft überwunden und die Saug­ leitung geöffnet. Die Veränderung des Durchströmquerschnit­ tes zur Regelung der Fördermenge erfolgt mit Hilfe eines Steuerkolbens, der von einem Steuerdruck, z. B. dem Netzdruck, beaufschlagt wird und das Verschlußstück in Richtung der Federkraft belastet, so daß der auf der gegenüberliegenden Seite des Verschlußstückes anliegende Betriebsdruck über­ wunden wird. Bei dieser Ausführung kann ein gesondertes Rückschlagventil entfallen. Die bekannte Ansaugsteuervor­ richtung ist jedoch aufwendig aufgebaut, so daß sie hohe Anschaffungskosten erfordert und Betriebsstörungen auftreten können. Die Anordnung des die Saugleitung abschließenden Ventils verursacht außerdem ebenfalls Druckverluste und verringert dadurch die mögliche maximale Fördermenge des Verdichters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die be­ kannten Einrichtungen zur Regelung der Fördermenge von Ro­ tationsverdichtern zu vereinfachen und so zu verbessern, daß Druckverluste und eine damit verbundene Verringerung der Fördermenge weitgehend vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auch das Rückschlagventil als Klappenventil ausgebildet ist, dessen Klappe einen im Gehäuse vorgesehenen Ventilsitz dicht abschließt und um eine außerhalb des Durchgangsquerschnittes des Ventilsitzes verlaufende Achse gegen eine Rückstellkraft verschwenkbar angeordnet ist. Es handelt sich um eine einfache Ausbildung der Regeleinrichtung, die lediglich aus einem hoh­ len Gehäuse mit den beiden Klappen besteht, trotzdem aber alle Funktionen, einschließlich des dichten Abschlusses der Saug­ leitung, erfüllen kann, die von einer solchen Regeleinrichtung verlangt werden. Da die beiden Klappen in Durchströmrichtung hintereinander im Gehäuse angeordnet sind, erfolgt keine Um­ lenkung des angesaugten Mediums. Dieses wird vielmehr auf ge­ radem Weg durch die Regelungseinrichtung hindurch zur Sauglei­ tung geführt. Außerdem geben bei voller Förderung die Klappen den Durchströmquerschnitt des Gehäuses fast zur Gänze frei, so daß kein nennenswerter Durchgangswiderstand zu überwinden ist. Die Druckverluste und die Verringerung der Fördermenge durch die in die Saugleitung eingebauten Klappen sind deshalb entsprechend klein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Schwenkachsen der beiden Klappen in einander kreuzen­ der Anordnung vorgesehen, vorzugsweise in einander annähernd rechtwinkelig kreuzender Anordnung. Wie sich in der Praxis ge­ zeigt hat, wird dadurch eine Beruhigung der Strömung in der Saugleitung erreicht und werden bei nur teilweise offener Re­ gelklappe Einwirkungen des von dieser abgelenkten Mediums auf die Rückschlagklappe vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann als Rück­ stellkraft des Rückschlagventils eine Feder vorgesehen sein, die mit einem Ende auf einen mit der Klappe verbundenen He­ belarm wirkt und mit ihrem anderen Ende im Gehäuse verankert ist, wobei der Verankerungspunkt im Gehäuse so gewählt ist, daß die Kraftrichtung der Feder mit der durch die Schwenkachse und den Angriffspunkt der Feder am Hebelarm gelegten Ebene bei geschlossener Klappe einen annähernd rechten Winkel und bei geöffneter Klappe einen erheblich kleineren spitzen Win­ kel einschließt. Diese Ausbildung und räumliche Anordnung der Rückstellfeder bewirkt, daß bei fehlender Ansaugströmung die Klappe des Rückschlagventils mit ausreichender Schließkraft sicher geschlossen und dicht abgeschlossen gehalten wird. Bei vorhandener Strömung ist dagegen die von der Feder auf die Klappe des Rückschlagventils aufgebrachte Schließkraft ver­ hältnismäßig klein, so daß die Klappe schon auf Grund kleiner Strömungskräfte den vollen Durchströmquerschnitt freigibt und keinen nennenswerten Durchströmwiderstand verursacht.

Praktisch die gleichen Vorteile werden bei einer ande­ ren Variante der Erfindung dadurch erreicht, daß die Klappe des Rückschlagventils mit einem Gewicht als Rückstellkraft versehen ist, das auf einem Hebelarm, der sich von der Klappe diametral über die Schwenkachse hinaus erstreckt, derart be­ festigt ist, daß es bei geschlossenem Rückschlagventil unge­ fähr in gleicher Höhe horizontal neben der Schwenkachse, bei geöffneter Klappe hingegen in der Nähe einer durch die Schwenk­ achse gelegten Vertikalebene am Hebelarm angreift. Durch die­ se Anordnung wird ohne Feder erreicht, daß die Schließkraft bei geschlossenem Klappenventil ausreichend groß ist, um einen dichten Abschluß sicherzustellen, und daß bei geöffnetem Ventil eine nur geringe Schließkraft vorhanden ist, die einen kleinen Durchströmwiderstand mit entsprechend kleinen Druckverlusten ermöglicht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung kann schließlich noch dadurch erhalten werden, daß die Klappe des Regelventils in Durchströmrichtung des ange­ saugten Mediums vor der Klappe des Rückschlagventils im ge­ meinsamen Gehäuse angeordnet ist. Bei abgestelltem Verdichter wird dadurch die Saugleitung möglichst nahe beim Verdichter abgeschlossen und ein Zurückströmen von mit Öl vermischtem Medium in den Bereich der Regelklappe verhindert.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigt Fig. 1 einen axialen Mittelschnitt durch eine erste Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung und Fig. 2 gleichfalls einen axialen Mittelschnitt durch eine ab­ geänderte Ausführungsform.

In beiden Ausführungsbeispielen besteht die Einrichtung zum Regeln der Fördermenge von Rotationsverdichtern aus einem Gehäuse 1, das auf eine Saugleitung 2 des nicht dargestellten Verdichters aufgesetzt ist und einen an die Saugleitung 2 an­ schließenden Durchströmkanal 3 aufweist. In das Gehäuse i sind ein Regelventil 4 und ein Rückschlagventil 5, das mit einem Ven­ tilsitz 6 zusammenwirkt, eingebaut. Das Regelventil 4 wird über eine von einer Welle gebildete Schwenkachse 7 betätigt, an der eine in Fig. 1 dargestellte Antriebsvorrichtung 8, z. B. ein hy­ draulischer oder pneumatischer Stellzylinder, angreift.

Beide Ventile, das Regelventil 4 und das Rückschlagven­ til 5, sind als Klappenventile ausgebildet. Das Regelventil 4 besteht aus einer Klappe 9, die mit Hilfe von Schrauben 10 auf der Schwenkachse 7 befestigt ist. Ein O-Ring 11 dichtet die Schwenkachse 7 ab. Das Rückschlagventil 5 besitzt hingegen eine Klappe 12, die den Ventilsitz 6 dicht abschließt und über einen Hebelarm 13 um eine Achse 14 verschwenkbar gelagert ist. Die Schwenkachse 7 durchsetzt die Klappe 9 des Regelventils 4 etwa diametral, wogegen die Achse 14 des Rückschlagventils 5 außerhalb des Durchgangsquerschnittes des Ventilsitzes 6 im Ge­ häuse 1 gelagert ist, so daß die Klappe 5 zur Gänze vom Ventil­ sitz 6 weggeschwenkt werden kann. Es wird dadurch praktisch der gesamte Querschnitt des Durchströmkanals 3 für das angesaugte Medium freigegeben, wobei dieses durch den Durchströmkanal 3 ohne Umlenkung geradlinig hindurchgeführt wird. Dadurch ergibt sich ein kleiner Strömungswiderstand in der Regelungseinrich­ tung, so daß diese praktisch keine nennenswerte Druckverluste verursacht und auch die Fördermenge nicht nachteilig herab­ setzt.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist das Rückschlag­ ventil in Schließrichtung durch eine Feder 15 belastet, die in einem von einem Zapfen gebildeten Angriffspunkt 16 am Hebelarm 13 angreift, der von der Klappe 12 weg über die Achse 14 hin­ aus verlängert ist. Mit ihrem anderen Ende ist die Feder 15 im Gehäuse 1 verankert. Der Verankerungspunkt 17 ist so gewählt, daß die Kraftrichtung der Feder 15 mit der durch die Schwenk­ achse 14 und den Angriffspunkt 16 der Feder 15 am Hebelarm 13 gelegten gedachten Ebene bei geschlossener Klappe 12 einen an­ nähernd rechten Winkel einschließt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die Feder 15 wirkt dabei über einen langen Hebelarm auf die Klappe 12 und übt annähernd ihre größte Schließkraft aus, so daß das Rückschlagventil 5 sicher geschlossen gehalten wird. Bei voll geöffneter Klappe 12 schließt dagegen die in Fig. 1 mit 15′ bezeichnete Kraftrichtung der Feder 15 mit der durch die Achse 14 und den Angriffspunkt 16 gelegten gedachten Ebene einen verhältnismäßig kleinen spitzen Winkel ein. Die Schließkraft ist deshalb stark herabgesetzt, wodurch ein rasches und weites Öffnen der Klappe 12 des Rückschlagventils 5 erreicht wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante ist die Klappe 12 des Rückschlagventils 5 durch ein Gewicht 18 be­ lastet, welches die Rückstellkraft bildet. Das Gewicht 18 ist auf der der Klappe 12 diametral gegenüberliegenden Seite der Achse 14 am Ende eines oder mehrerer Hebelarme 13 angeordnet. Bei geschlossenem Rückschlagventil 5 befindet sich das Gewicht 18 ungefähr in gleicher Höhe mit der Schwenkachse 14, wobei auf die Klappe 12 die maximale Schließkraft ausgeübt wird. In der voll geöffneten Stellung der Klappe 12, die in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichnet ist, liegt das Gewicht 18 über der Schwenkachse 14 annähernd in einer durch die Achse 14 ge­ legten Vertikalebene. Das auf die Schwenkachse 14 ausgeübte Drehmoment und die daraus resultierende Schließkraft auf die Klappe 12 sind entsprechend klein. Es wird also auch bei die­ sem Ausführungsbeispiel ein rasches Öffnen der Klappe 12 und ein möglichst großer, geradlinig verlaufender Durchgangsquer­ schnitt erreicht, so daß der Strömungswiderstand klein ist.

Aus beiden Ausführungsbeispielen ist zu erkennen, daß die Schwenkachse 7 des Regelventils 4 und die Schwenkachse 14 des Rückschlagventils 5 einander ungefähr rechtwinkelig kreu­ zen. Dadurch wird verhindert, daß die von der Regelklappe 9 Im Durchströmkanal 3 seitlich etwas abgelenkte Strömung des ange­ saugten Mediums auf die Klappe 12 des Rückschlagventils 5 in deren Verschwenkungsrichtung auftrifft. Außerdem ist das Rück­ schlagventil 5 näher zur Saugleitung 2 angeordnet, als das Re­ gelventil 4. Bei abgestelltem Verdichter wird daher das unter Druck stehende verdichtete Medium, das mit Öl oder einer ande­ ren eingespritzten Flüssigkeit vermengt ist, vom Regelventil 4 ferngehalten.

Claims (5)

1. Einrichtung zum Regeln der Fördermenge von Rotationsver­ dichtern, insbesondere von Schraubenverdichtern mit Öleinspritzung, mit einem den Durchgangsquerschnitt der Saugleitung verändernden Regelventil und einem die Saug­ leitung dicht absperrenden Rückschlagventil, die beide in einem in die Saugleitung eingebauten Gehäuse in Durch­ strömrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei das Regelventil als Klappenventil ausgebildet ist, dessen Klappe um eine sie diametral durchsetzende Schwenkachse mit Hilfe einer Antriebsvorrichtung zwangsweise verstell­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Rückschlag­ ventil (5) als Klappenventil ausgebildet ist, dessen Klappe (12) einen im Gehäuse (1) vorgesehenen Ventilsitz (6) dicht abschließt und um eine außerhalb des Durchgangs­ querschnittes des Ventilsitzes (6) verlaufende Achse (14) gegen eine Rückstellkraft (15, 18) verschwenkbar ange­ ordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (7, 14) der beiden Klappen (9, 12) in einander kreuzender Anordnung vorgesehen sind, vorzugs­ weise einander annähernd rechtwinkelig kreuzen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückstellkraft des Rückschlagventils (5) eine Feder (15) vorgesehen ist, die mit einem Ende auf einen mit der Klappe (12) verbundenen Hebelarm (13) wirkt und mit ihrem anderen Ende im Gehäuse (1) verankert ist, wobei der Veran­ kerungspunkt (17) im Gehäuse (1) so gewählt ist, daß die Kraftrichtung der Feder (15) mit der durch die Schwenkachse (14) und den Angriffspunkt (16) der Feder am Hebelarm (13) gelegten Ebene bei geschlossener Klappe (12) einen annähernd rechten Winkel und bei geöffneter Klappe (12) einen erheb­ lich kleineren spitzen Winkel einschließt (Fig. 1).

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (12) des Rückschlagventils (5) mit einem Ge­ wicht (18) als Rückstellkraft versehen ist, das auf einen Hebelarm (13), der sich von der Klappe (12) diametral über die Schwenkachse (14) hinaus erstreckt, derart befestigt ist, daß es bei geschlossenem Rückschlagventil (5) ungefähr in gleicher Höhe horizontal neben der Schwenkachse (14), bei geöffneter Klappe (12) hingegen in der Nähe einer durch die Schwenkachse (14) gelegten Vertikalebene am Hebelarm (13) angreift.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Klappe (9) des Regelventils (4) in Durchströmrichtung des angesaugten Mediums vor der Klappe (12) des Rückschlagventils (5) im gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet ist.