DE3629065C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schraubenkompressor, der die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist.

Aus US-PS 45 16 914 ist ein Schraubenkompressor der vorste­ hend genannten Art bekannt, der zwei in der axialen Ausneh­ mung hintereinander angeordnete Steuerschieber mit zuge­ ordneten hydraulischen Stellantrieben umfaßt. Zur Regelung ist ein Mikroprozessor vorgesehen, der das Systemdruckver­ hältnis ermittelt und nach Maßgabe vorbestimmter Kriterien bewirkt, daß die Steuerschieber verstellt werden. Eine der­ artige Regelung und Steuerung ist aufwendig und teuer.

Aus US-PS 30 88 659 ist ein Schraubenkompressor bekannt, welcher einen saugseitigen Steuerschieber und einen auslaß­ seitigen Steuerschieber hat, die zur Regelung des Volumen­ verhältnisses und der Förderleistung im Arbeitsbereich ver­ stellbar sind.

Aus US-PS 34 32 089 ist ein Schraubenkompressor bekannt, der einen Steuerschieber zur Verstellung der Förderleistung im Arbeitsbereich hat.

Bei dem in der US-PS 43 62 472 beschriebenen Schraubenkom­ pressor wird die Öffnung des Auslasses in geregelter Weise verändert, um das Volumenverhältnis zu steuern.

Aus US-PS 43 88 048 ist ein Schraubenkompressor bekannt, bei dem zwei hintereinander geschaltete Kolben für eine stufen­ weise Regelung der Förderleistung vorgesehen sind. In Wei­ terbildung hierzu ist in US-PS 44 12 788 eine Ausführungs­ form beschrieben, bei der die Förderleistung dadurch gere­ gelt wird, daß die Bewegung eines Steuerschiebers gesteuert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schrauben­ kompressor der gattungsgemäßen Art mit einer vereinfachten konstruktiven Ausbildung bereitzustellen, dessen Volumenverhält­ nis und dessen Förderleistung an die Erfordernisse des Systems (Gasart, Leistung) anpaßbar sind.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Schraubenkom­ pressor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen seines Kennzeichens gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Schraubenkompressor ist eine solche Ausbildung vorgesehen, daß sich das Volumenverhältnis und die Förderleistung ohne einen Mikroprozessor oder einen Computer auf die jeweils gewünschte Weise verändern lassen. Im wesent­ lichen in Abhängigkeit von Änderungen des Saugdrucks und des Auslaßdruckes werden die Steuerschieber derart verstellt, daß der saugseitige Steuerschieber in Stufen verstellt wird, wäh­ rend der auslaßseitige Steuerschieber durch einen zugeordne­ ten hydraulischen Stellantrieb stufenlos verstellbar ist. Hierdurch läßt sich der steuerungstechnische Aufwand wesent­ lich vereinfachen, ohne daß man eine Einbuße hinsichtlich der Regelbarkeit in Kauf nehmen muß. Auch ist die konstruktive Ausbildung wesentlich vereinfacht, da für die Steuerung nur wenige Leitungsverbindungen benötigt werden.

Die Regelung nach der Erfindung basiert auf dem thermodynami­ schen Zusammenhang zwischen dem Druckverhältnis und dem Vo­ lumenverhältnis. Es gilt p_i=v_i . Dieser Zusammenhang ändert sich bei unterschiedlichen Gasen nach Maßgabe des Verhältnisses der spezifischen Wärmewerte oder -Werte. Wenn man daher das zu komprimierende Gas kennt. läßt sich für jeden gegebenen Wert des Saugdruckes ein jeweils genau zugeordne­ ter Wert des Förderdruckes bestimmen, um das gewünschte Druckverhältnis oder die Verhältnisse für die entsprechende Einstellung der Volumenverhältnisregelung zu erhalten. Hier­ für können beispielsweise zwei Druckschalter vorgesehen sein, die vom Förderdruck des Schraubenkompressors beaufschlagt wer­ den und so voreingestellt sind, daß sie bei unterschiedlichen Druckwerten arbeiten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausfüh­ rungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Schrauben­ kompressors mit axial beweglichen Steuerschie­ bern, denen Stellantriebe zugeordnet sind, wo­ bei die beiden Steuerschieber bei größter För­ derleistung und kleinstem Volumenverhältnis dort gezeigt sind,

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht zur Verdeutlichung der Steuerschieber in einer Zwischenstellung für ein Zwischenvolumenverhältnis,

Fig. 3 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht zur Verdeutlichung der Anordnung der Steuerschieber in einer Stel­ lung für das größte Volumenverhältnis,

Fig. 4 eine Fig. 2 ähnliche Ansicht, bei der die Steuerschieber in einem Abstand voneinander angeordnet sind, um eine Stellung mit teil­ weiser Entlastung zu verdeutlichen,

Fig. 5 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht einer Ausfüh­ rungsvariante einer Anordnung von Steuer­ schiebern, und

Fig. 6 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante einer Anordnung von saug­ seitigen und auslaßseitigen Steuerschiebern.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung ist ein Schraubenkompres­ sor von üblicher Auslegung dargestellt, der kämmende Schrau­ benrotoren 10 hat. Das Gehäuse hat sich schneidende Bohrungen, die einen Arbeitsraum für die kämmenden Schraubenrotoren 10 bilden, die um ihre Achsen parallel drehbeweglich gelagert sind. Unterhalb der Bohrungen sind ein auslaßseitiger Steu­ erschieber 13 und ein saugseitiger Steuerschieber 14 vorge­ sehen, die in derselben axialen Ausnehmung unterhalb und pa­ rallel zu den Rotorachsen in axialer Richtung bewegbar sind.

Förderleistungsregelung

Die äußere Fläche 15 des auslaßseitigen Steuerschiebers 13 ist mittels einer Stange 16 mit einem Kolben 17 verbunden, der in einem Zylinder 18 aufgenommen ist. Die innere Fläche 19 des Kolbens 17 wird durch den Druck im Auslaß 20 des Kom­ pressors wie die Fläche 15 des Steuerschiebers 13 beauf­ schlagt.

Der auslaßseitige Steuerschieber 13 und der saugseitige Steu­ erschieber 14 haben innen liegende koaxiale Bohrungen 21 und 22, die eine Feder 23 aufnehmen, welche versucht, die Steuer­ schieber 13, 14 voneinander wegzubewegen.

Der Zylinder 18 hat eine Öffnung 25 die mit einer Verbin­ dungsleitung 26 verbunden ist, die mit einer elektromagne­ tischen Wegeventilanordnung 27, wie einem Dreiwegeventil, verbunden ist. Die Wegeventilanordnung 27 hat verschiedene Stellungen, in denen jeweils die Öffnungen 28, 29 und 30 in Verbindung über jeweils eine Verbindungsleitung 31 mit einer Hochdruckölquelle, mit einer hydraulischen Sperre 32 oder mit einer Entlastungseinrichtung 33 bringbar ist.

Der Durchmesser des Kolbens 17 ist derart gewählt, daß die Kombination aus Nennförderdruck im Auslaß 20, der auf den Kolben 17 wirkt und der Kraft der Feder 23 so zusammenwirken, daß der Förderdruck, der auf die äußere Fläche 15 des Steuer­ schiebers 13 wirkt, übersteuert wird, wenn eine Druckentla­ stung über die Öffnung 25 des Innenraums des Zylinders 18 er­ folgt.

Nachdem der Kompressor arbeitet und eine Druckdifferenz er­ zeugt, kann der Steuerschieber 13 nach links bewegt werden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, indem die Stellung der elek­ tromagnetischen Wegeventilanordnung 27 verändert wird, um den Zylinder 18 mit Hochdrucköl zu beaufschlagen. Im allgemeinen wird Öl unter dem Förderdruck oder höher als Hochdruckölver­ sorgung verwendet. Die Beaufschlagung eines solchen Druckes über die Öffnung 25 des Zylinders 8 gleicht im wesentlichen den Förderdruck an der Fläche 19 des Kolbens 17 aus, so daß der Kolben 17 selbst keine auf seine Flächen wirkende resul­ tierende Kräfte hat, wenn man von der Stangenfläche 16 ab­ sieht. Hierdurch wird ermöglicht, daß der auf die Fläche 15 des Steuerschiebers 13 wirkende Förderdruck die Kraft der Feder 23 überwindet und den Steuerschieber 13 nach links bewegt, um zu erreichen. daß der Steuerschieber 13 in Kontakt mit dem Steuerschieber 14 kommt.

Um die Stellungen der Wegeventilanordnung 27 zu steuern, sind Magnete 40 und 41 vorgesehen. Durch die Erregung des Magneten 40 wird die Wegeventilanordnung 27 nach links Ventilstellung 28 bewegt, wodurch die Hochdruckölleitung 31 mit der Verbindungslei­ tung 26, die zum Zylinder 18 führt, verbunden wird.

Wenn die Magnetspule 41 erregt wird, ist die Spule 40 ent­ regt, und die Wegeventilanordnung 27 wird in die rechte Stel­ lung bewegt, in der die Verbindungsleitung 26 von dem Zylin­ der 18 mit der Entlastungsleitung 33 in der Stellung 30 ver­ bunden ist, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Hierdurch wird der Druck auf der Seite 35 des Kolbens 17 herabgesetzt, wodurch bewirkt wird, daß der Druck im Raum 20 den Kolben 17 nach rechts und somit den Steuerschieber 13 von dem Steuer­ schieber 14 weg bewegen kann. Hierdurch wird ein Rezirkula­ tionsspalt zwischen den Steuerkanten bzw. den Anschlägen der Steuerschieber 13, 14 geöffnet, so daß ein Teil der einge­ schlossenen Saugmenge über den Spalt, die inneren Öffnungs­ bereiche und zurück zu der Saugseite des Kompressors in Form eines Bypasses geleitet wird, wodurch der Kompressor entlastet wird.

Die Wegeventilanordnung 27 hat auch eine Zwischenstellung, in die sie automatisch zurückkehrt, wenn keiner der Magnete 40 oder 41 erregt ist. In dieser Zwischenstellung ist die Verbin­ dungsleitung 26 von dem Zylinder 18 mit einem Teil der Wege­ ventilanordnung 27, nämlich in der Stellung 29, verbunden, in der eine Durchströmung unterbrochen ist, was in anderen Worten bedeutet, daß eine hydraulische Sperre in dieser Stellung vor­ handen ist.

Um die Regelungen für die zur Steuerung der Förderleistung dienende Wegeventilanordnung 27 zu verwirklichen, ist ein Druckschalter 45 mit der Saugleitung 46 verbunden und steuert den Magneten 41 über eine elektrische Leitung 47. In ähn­ licher Weise ist ein Druckschalter 48 mit der Saugleitung 46 verbunden und steuert den Magneten 40 mittels einer elek­ trischen Leitung 49.

Bei einem typischen Anwendungsfall für eine Kühlanlage wird der Kompressor so gewählt und betrieben, daß ein gewisser Druckwert auf der Saugseite des Kompressors konstant gehal­ ten wird. Der Druckschalter 45 wird dann auf den niedrigsten gewünschten Druck eingestellt und er wird die Spule 41 der Wegeventilanordnung 27 erregen, wenn der Saugdruck unter den unteren Vorgabewert fällt, um den Kompressor zu entlasten. In ähnlicher Weise wird der Druckschalter 48 auf den höch­ sten gewünschten Saugdruck eingestellt und wenn der Druck die­ sen Vorgabewert überschreitet, wird der Schalter die Spule 40 der Wegeventilanordnung 27 erregen, um den Kompressor aufzu­ laden.

Volumenverhältnisregelung

Bezugnehmend auf das andere Ende des Kompressors ist der be­ wegliche saugseitige Steuerschieber 14 über eine Stange 50 mit einem Kolben 51 verbunden, der in einem geschlossenen Zy­ linder 52 verschiebbar ist. Der Zylinder 52 hat eine Öffnung 53 an seinem äußeren Ende auf einer Seite des Kolbens 51 und eine Öffnung 54 an seinem inneren Ende auf der anderen Seite des Kolbens 51. Ein weiterer Zylinder 55, der unmittelbar au­ ßerhalb des Zylinders 52 liegt, nimmt einen darin verschieb­ baren Kolben 56 auf, der mit einer Stange 57 verbunden ist, die durch eine Bohrung 58 in einer gemeinsamen Wand oder einer Zwischenwand 59 geht, welche die Zylinder 52 und 55 voneinander trennt. Der Zylinder 55 hat eine Öffnung 60 auf einer Seite des Kolbens 56 und eine Öffnung 61 auf der anderen Seite.

Der Zylinder 52 hat einen innen liegenden Anschlag 62 und ei­ nen außen liegenden Anschlag 63, während der Kolben 55 ei­ nen innen liegenden Anschlag 64 und einen außen liegenden Anschlag 65 hat. Die Anschlagstellen und die Dicken der Kol­ ben sind derart beschaffen und ausgelegt, daß man eine ent­ sprechende Hublänge erhält, um den Steuerschieber 14 für das gewünschte Volumenverhältnis zu positionieren.

Die Öffnung 54 in dem Zylinder 52 ist über die Verbindungs­ leitung 66 mit der Entlastungsleitung 33 verbunden. Die Öff­ nung 53 ist über die Verbindungsleitung 70 mit dem Ventil 71 verbunden, das durch den Magneten 72 gesteuert wird. Das Ven­ til 71 ist, wenn der Magnet 72 nicht erregt ist, über die Verbindungsleitung 73 mit der Entlastungsleitung 33 verbunden. Wenn jedoch der Magnet 72 erregt ist, ist die Verbindungslei­ tung 70 über das Ventil 71 mit der Hochdruckölleitung 75 ver­ bunden.

Bei dem Zylinder 55 ist die Öffnung 60 über die Verbindungs­ leitung 76 mit dem Ventil 77 verbunden, das durch den Magne­ ten 78 gesteuert wird. Wenn der Magnet 78 nicht erregt ist, ist die Verbindungsleitung 76 über das Ventil 77 mit der Ent­ lastungsleitung 33 verbunden. Wenn jedoch der Magnet 78 er­ regt ist, dann ist die Verbindungsleitung 76 mit der Hoch­ druckölleitung 79 verbunden. Die Öffnung 61 ist über die Ver­ bindungsleitung 80 mit der Entlastungsleitung 66 verbunden.

Die Steuerung der Ventile 77 und 71 mit Hilfe der Magnete 78 und 72 erfolgt durch Druckschalter 83 und 84 jeweils, wobei die Schalter mit der förderseitigen Auslaßleitung 85 mit Hilfe von Leitungen 86 und 87 jeweils mit dem Magneten verbunden sind. Die Druckschalter 83 und 84 sind so eingestellt, daß sie bei unterschiedlichen Drücken arbeiten. Der Schalter 83 ist so eingestellt, daß er den Magneten 78 bei einem niederen Druck als beim Druckschalter 84 erregt.

Alle hierin beschriebenen Druckschalter, die mit den Bezugs­ ziffern 45, 48, 83 und 84 versehen sind, haben zweckmäßiger­ weise eine eingebaute Ausgleichseinrichtung. Dies bedeutet, daß der Wert, an dem ihre elektrischen Kontakte den Zustand bei steigendem Druck ändern, unterschiedlich zu jenem Wert ist, an dem dieselben Kontakte in ihren vorangehenden Zustand bei fallendem Druck zurückkehren, wodurch eine übermäßige Kontaktbeaufschlagung und Kontaktlösung vermieden werden. Die­ se Ausgleichseinrichtung kann verstellbar oder in fester Wei­ se vorgegeben sein.

Der Kompressor ist so zu betreiben, daß das Volumenverhält­ nis des Systems in drei Stufen verstellt wird. Unter Bezug­ nahme auf Fig. 1 ist der bewegliche Steuerschieber 14 in seiner Minimumstellung oder seiner Stellung für das kleinste Volumenverhältnis, wie z. B. V_i = 2,2 gezeigt.

Die Magnete 72 und 78 sind entregt, so daß die Ventile 71 und 77 in ihren in Fig. 1 gezeigten Positionen sich befinden. In dieser Stellung sind die Verbindungsleitungen 70 und 76 auf den äußeren Seiten der Kolben 51 und 65 mit der Niederdruck­ seite über die Leitung 33 verbunden. Bei dieser Auslegung liefert die Feder 23 im Steuerschieber 14 und Steuerschieber 13 eine ausreichende Kraft, um die Reibung in beiden Zylin­ dern 52 und 55 zu überwinden, so daß beide Kolben 51 und 56 zu ihren äußersten Stellungen gedrückt werden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Hierdurch wird der Steuerschieber 14 in ei­ ne solche Stellung gebracht, daß die korrekte Auslaßöffnungs­ lage für das gewünschte 2,2-Vollastvolumenverhältnis einge­ nommen wird.

Fig. 2 zeigt den beweglichen Steuerschieber 14 in der Zwi­ schenvolumenverhältnisstellung, wie z. B. V_i = 3,5. In dieser Stellung ist der Magnet 78 des Ventils 77 erregt, um Hochdruck­ öl an die Öffnung 60 des Zylinders 55 anzulegen. Es ist wich­ tig, daß die Kolbenfläche des Kolbens 56 so ausreichend groß sein muß, daß, wenn diese durch den Druckmitteldruck beauf­ schlagt wird, die Kraft ausreicht, um den Kolben 17 mit dem Hochdrucköl im Zylinder 18 in Kombination mit der Ausgleichs­ kraft zu übersteuern, die vom Druck im Auslaßbereich erzeugt wird, der die Fläche 15 des Steuerschiebers 13 und die innere Seite des Kolbens 17 beaufschlagt.

Es ist nunmehr zu erkennen, daß, wenn das Ventil 27, mit dem der Innenraum des Zylinders 18 durch die Verbindungsleitung 26 verbunden ist, sich in der Sperrstellung befindet, das in­ kompressible Öl im Zylinder 18 verhindern wird, daß sich der Zylinder 17 zu der in Fig. 3 gezeigten Stellung nach rechts bewegt. Wenn je­ doch üblicherweise die gegenüberliegenden Kanten des Steuer­ schiebers 13 und des Steuerschiebers 14 aneinander anliegen, so ist der Saugdruck größer als der Hochdruckvorgabewert, der mittels des Druckschalters 48 gesteuert wird. Wenn der Druck­ schalter 48 erregt werden sollte, wird der Magnet 40 betätigt, um das Hochdrucköl zum Zylinder 18 zu lenken, wodurch die We­ geventilanordnung 27 aus ihrer hydraulischen Sperrstellung herausbewegt wird. Solange der Zylinder 18 mit der Hochdruck­ ölversorgung beaufschlagt ist und zugleich der Zylinder 55 mit demselben Hochdrucköl an der Öffnung 60 beaufschlagt ist, so wird nur die Größe der Kolbenfläche bestimmen, welcher Zylin­ der den anderen übersteuert. Um daher ein zuverlässiges Ar­ beiten dieses Systems zu erreichen, muß der Durchmesser des Kolbens 56 sorgfältig abgestimmt gewählt werden, um sicherzu­ stellen, daß er die Steuerkraft erzeugt.

Wenn der Saugdruck zwischen dem niedrigen und dem hohen Druck­ vorgabewert ist, der durch die Schalter 48 und 45 vorgegeben wird und wenn der Zylinder unter hydraulischer Verriegelung ist, sind Einrichtungen vorgesehen, um sicherzustellen, daß das Volumenverhältnis noch vergrößert werden kann. Der darge­ stellte Kolben 17 weist daher ein federbelastetes Druck­ entlastungsventil 89 auf. Wenn immer im Gebrauchszustand das Ventil 77 oder 71 in einer Position ist, in der die Kolben 56 oder 51 mit Hochdrucköl beaufschlagt werden und der Zylin­ der 18 hydraulisch gesperrt ist, hebt die auf den Kolben 17 über den Steuerschieber 13 drückende Kraft den Druck des Öls im Zylinder 18 an, bis sein Wert höher als der Förder­ druck im Auslaß 20 ist. Hierbei wird die geringe Federkraft im Entlastungsventil 89 überwunden und Öl tritt vom Inneren des Zylinders 18 zu dem Auslaß 20 aus, bis der Kolben des Steuerschiebers 14 den inneren Anschlag (entweder den An­ schlag 62 oder den Anschlag 63) berührt.

Fig. 2 zeigt auch ein gegebenenfalls vorgesehenes Schauglas 105, das in dem zylinderförmigen Gehäuse unmittelbar radial außerhalb der Stufen 106 bis 108 vorgesehen sein kann, die in dem Körper des Steuerschiebers 14 vorgesehen sind, um ei­ ne visuelle Anzeige der V_i-Stellung des Steuerschiebers 14 zu ermöglichen.

Fig. 3 zeigt den Steuerschieber 14 in der Stellung für das höchste Volumenverhältnis, wie z. B. V_i = 5,0. In dieser Stel­ lung ist der Magnet 72 erregt, um das Ventil 71 zu bewegen, so daß Hochdrucköl an der Öffnung 53 des Zylinders 52 anliegt. Wie beim vorangehenden Fall stellt eine entsprechende Abmes­ sung des Kolbens 51 sicher, daß die über den Kolben 17 vom Zylinder 18 übertragene Kraft in Verbindung mit der Ausgleichs­ kraft zwischen dem Steuerschieber 13 und der inneren Seite des Kolbens 17 übersteuert werden kann. Die Stellung des Kol­ bens 56 hat hierbei wenig Einfluß, da das anstoßende Ende der Verbindungsstange 57 nicht mehr in Kontakt mit dem Kolben 51 ist. Aus Gründen der Einfachheit der Steuerung jedoch wird es bevorzugt, daß der Kolben 56 nach wie vor nach rechts be­ aufschlagt wird.

Volumenverhältnisregelung im Bereich niedriger als die voll­ ständige Förderleistung

Wenn der Kompressor bei geringerer Förderleistung als bei voller Förderleistung arbeitet, d. h. wenn die zugewandten Enden des Steuerschiebers 13 und des Steuerschiebers 14 aus­ ser Berührung voneinander sind, so daß dazwischen ein Zwi­ schenraum ist, wie dies vorstehend angegeben worden ist, so ist es noch möglich, daß der Steuerschieber 14 noch eine Ver­ änderung zu einer der drei Stufen oder Schrittstellungen ausführen kann. Wenn man daher annimmt, daß ein Spalt zwi­ schen dem hinteren Rand des Steuerschiebers 13 und dem vor­ deren Rand des Steuerschiebers 14 vorhanden ist, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, und daß der Steuerschieber 14 in die Stellung mit größer werdendem Volumenverhältnis sich be­ wegt, so ist zu erkennen, daß nur die Kraft der Feder durch die Kraft überwunden werden muß, die auf den Kolben 56 wirkt. Dies wird einfach dadurch erreicht, daß eine Feder vorgesehen wird, die nicht größer als notwendig ist und daß diese eine geringere Kraft als der Kolben 56 bei der geringsten norma­ lerweise zu erwartenden Druckdifferenz zwischen der Hochdruck­ ölversorgung und dem Entlastungsdruck erzeugt.

Wenn man annimmt, daß V_i um einen Schritt größer wird, bei­ spielsweise von V_i = 3,5 auf V_i = 5,0 ansteigt, und daß die hin­ tere Kante des Steuerschiebers 13 die vordere Kante des Steu­ erschiebers 14 berührt, bevor der Kolben 51 an dem Anschlag 62 angreift, so muß man feststellen, daß die Belastung auf der Saugseite des Kompressors nicht so ausreichend hoch war, daß man die maximale Förderleistung des Kompressors erreichen könn­ te. Wenn sich der Kolben 51 nach rechts bewegt, wird der Rezir­ kulationsspalt zwischen dem Steuerschieber 13 und dem Steuer­ schieber 14 schmaler. Vermutlich saugt dann der Kompressor eine zu große Menge an und der Saugdruck beginnt zu fallen. Wenn er einmal unter den Vorgabedruck an dem Druckschalter 45 gefallen ist, wird der Druckschalter 45 arbeiten, um den Magneten 41 zu erregen wodurch die Entlastung zu dem Zylinder 18 bewirkt wird so daß sich dieser nach rechts bewegt, wodurch ermög­ licht wird daß der Kolben 51 seine Bewegung fortsetzt, bis er seinen Anschlag 62 berührt. Der Kolben 17 wird sich dann weiter nach rechts zur Entlastung des Kompressors bewegen, bis der Saugdruck wieder über den niedrigen Druckvorgabewert ansteigt, der mit Hilfe des Schalters 45 voreingestellt wird.

Abnehmendes Volumenverhältnis

Das Volumenverhältnis kann ausgehend von hohen Werten zu nie­ drigeren Werten stufenweise dadurch verringert werden, daß die Magnetventile 71 und 77 betätigt werden, wie dies vorste­ hend beschrieben worden ist. Um beispielsweise V_i vom Maximal­ wert auf einen Zwischenwert herabzusetzen, wird der Magnet 78 für das Ventil 77 erregt, um den Kolben 56 mit Hochdrucköl zu beaufschlagen und der Magnet 72 für das Ventil 71 wird entregt, um die Entlastungsleitung 33 mit dem Raum außerhalb des Kolbens 51 zu verbinden. Unter dieser Be­ dingung muß die Kraft der Feder 23 adäquat sein, um die Rei­ bung des Kolbens 51 zu überwinden, so daß dieser gegen das An­ schlagende der Stange 57 zurückgedrückt wird, wodurch der be­ wegliche Steuerschieber 14 seine Zwischenstellung für einen Zwischenwert von V_i einnimmt. Eine Verminderung von V_i von der Zwischenstellung auf die minimale Stellung macht erforderlich, daß die Feder 23 so ausreichend stark sein muß, daß die Rei­ bung überwunden wird, die bei beiden Kolben 51 und 56 auf­ tritt, um diese beide zu der Stellung mit dem niedrigen V_i- Wert zu drücken.

Ausführungsvariante von Fig. 5

Es gibt verschiedene Ausführungsvarianten der Kolbenkonstruk­ tion. Anstelle, daß eine Stange und ein Kolben vorgesehen sind, die mit der äußeren Endwand des saugseitigen Steuer­ schiebers 14 verbunden sind, wie dies bei der vorangehenden Beschreibung der Fall war, hat nach Fig. 5 der Steuerschie­ ber 14′ einen Kolbenkopf 90, der in der Bohrung 91 des Gehäu­ ses 92 aufgenommen ist. Die Bohrung 91 ist größer als die Boh­ rung 93, die den Hauptkörper des Steuerschiebers 14′ trägt. Der Raum 94, der von dem Kolbenkopf 90 nach vorne liegt, steht mit der Einlaßsaugseite oder der Niederdruckseite in Verbin­ dung. In der in Fig. 5 gezeigten Stellung des Steuerschie­ bers 14′ hat dieser die Stellung für das maximale Volumenver­ hältnis V_i. Der Kolbenkopf 90 ist dann in Eingriff mit dem Anschlagteil 95 der Bohrung.

Außerhalb des Steuerschiebers 14′ endet die Bohrung 91 in einer Querwand 96, die der Querwand 59 bei der vorangehenden Beschreibung entspricht. Die Querwand 96 nimmt gleitbeweg­ lich die Stange 57 auf, die den Kolben 56 trägt, der in dem Zylinder 55 bewegbar ist. Das Ventil 71 hat eine Leitung 70, die mit der Öffnung 53′ in der Zylinderwand im Inneren der Querwand 96 verbunden ist. Der Raum 97 zwischen der Querwand 96 und dem Kolben 56 ist über eine Leitung 66 mit der Entla­ stungsleitung verbunden. Die Arbeitsweise dieser Ausführungs­ variante ist ähnlich jener der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4, wobei der Kolbenkopf 90 den Kolben 51 und die Stange 50 ersetzt.

Ausführungsvariante nach Fig. 6

Anstelle daß Stangen und Kolben verwendet werden, die durch eine Querwand getrennt sind, kann gemäß Fig. 6 eine kombi­ nierte Konstruktion vorgesehen sein. Somit wird ein Steuer­ schieber 14 mit einem Kolbenkopf 90 verwendet, wie dieser in Fig. 5 gezeigt ist. Jedoch sind die Stange, der Kolben und die Querwandanordnung nach Fig. 5 nicht vorgesehen. Anstelle hiervon ist ein Hohlkolben 100 vorgesehen, der einen Hohlraum 101 hat, der sich in Richtung zum Steuerschieber 14 öffnet, sowie einen Kolbenkopf 102 an seinem gegenüberliegenden Ende. Der Kolbenkopf 102 ist in der Bohrung 103 aufgenommen, die größer als die Bohrung 91 ist, die den Hauptkörper des Kol­ bens 100 trägt. Der Ringraum 104, der von dem Kolbenkopf 102 nach vorne liegt, steht über die Entlastungsleitung 61′ in Verbindung mit der Leitung 70. Der Kolben 100 ist zwischen den Stellungen bewegbar, an denen sein Kopf 102 in Eingriff mit dem äußeren Anschlag 65 und dem Anschlagteil 106 der Boh­ rung 91 ist.

Wenn im Arbeitszustand der Steuerschieber 14 in seiner Stel­ lung mit maximalem Volumenverhältnis V_i ist, befindet sich der Kolben 100 an seiner extrem äußersten Stellung in Anlage gegen den Anschlag 65. Um eine Bewegung zu dem nächst höheren Volumenverhältnis V_i zu erreichen, wird Hochdruckluft durch die Leitung 76 und die Entlastungsleitung 61 geleitet und in den Raum außerhalb des Kolbenkopfes 102 eingeleitet. Zugleich wird der Ringraum 104 über die Entlüftungsleitung 61′, die Leitung 70 und das Ventil 71 mit der Entlüftungsleitung 73 durch das Magnetventil 71 verbunden. Hierdurch wird der Kol­ ben 100 zu der Stellung nach Fig. 6 bewegt.

Um den Steuerschieber 14 in die Stellung für das nächste höhe­ re Volumenverhältnis V_i zu bewegen, wird Hochdrucköl durch die Leitung 17, die Entlastungsleitung 61′ und den Raum 104 in dem Hohlraum des Kolbens 100 geleitet. Dieses wirkt gegen die äu­ ßere Seite des Kolbenkopfes 90 des Steuerschiebers 14, um die­ sen nach rechts zu drücken, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist.

Claims (9)

1. Schraubenkompressor, der kämmende Schraubenrotoren auf parallelen Achsen hat, die in einem Gehäuse angeordnet sind, das sich schneidende Bohrungen, eine Hochdruckend­ wand mit einem Auslaß an einem Ende und eine Niederdruck­ endwand mit einem Einlaß am anderen Ende hat, mit einer im Gehäuse axial verlaufenden Ausnehmung, die in offener Verbindung mit den Bohrungen und mit dem Einlaß steht, und mit einer Steuereinrichtung für die Förderleistung und das Volumenverhältnis, welche zwei in der axialen Ausnehmung hintereinander angeordnete Steuerschieber mit zugeordneten hydraulischen Stellantrieben umfaßt, wobei der saugseitige Steuerschieber (14) im wesentlichen das Volumenverhältnis und der auslaßseitige Steuerschieber (13) im wesentlichen die Förderleistung bestimmt, dadurch gekennzeich­ net, daß dem saugseitigen Steuerschieber (14) als hydrau­ lischer Stellantrieb ein Schrittantrieb zugeordnet ist, der den saugseitigen Steuerschieber (14) in Stufen verstellt. und der auslaßseitige Steuerschieber (13) durch den hydrau­ lischen Stellantrieb stufenlos verstellbar ist, daß der hy­ draulische Schrittantrieb einen ersten Zylinder (52) und einen da­ rin verschiebbaren ersten Kolben (51) aufweist, dessen eine Kol­ benfläche über ein elektromagnetisches Wegeventil (71) in Abhängigkeit von einem auf den Druck im Auslaß ansprechen­ den Druckschalter (84) mit Hochdrucköl beaufschlagbar und entlastbar ist, und daß der hydraulische Stellantrieb für den auslaßseitigen Steuerschieber (13) einen zweiten Zylinder (18) mit einem darin verschiebbaren zweiten Kolben (17) aufweist, dessen Zylinderinnenraum über eine Verbindungsleitung (26) mit einem Hydrauliksystem verbunden ist, in der eine elektromagnetische Wegeventilanordnung (27) angeordnet ist, die in Abhängigkeit von wenigstens einem auf den Druck im Einlaß ansprechenden Druckschalter (45, 48) eine erste Stellung, in der die dem Aus­ laß gegenüberliegende Kolbenfläche (35) mit Hochdruck, eine zweite Stellung, in der dieselbe mit Niederdruck beaufschlagt ist, und eine dritte Stellung einnimmt, in der die Verbin­ dungsleitung (26) zum Zylinderinnenraum gesperrt ist.

2. Schraubenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb für den saugseitigen Steuerschieber (14) einen weiteren dritten Zylinder (55) mit einem darin verschiebbaren dritten Kolben (56) aufweist, der dritte Zylinder zwei beabstandete Öffnungen (60, 61) auf gegenüberliegenden Seiten des dritten Kolbens (56) hat, der dritte Kolben (56) mit dem ersten Kolben (51) des hydraulischen Schrittantriebs zusammenarbeitet, daß eine weitere Ventileinrichtung (77) über eine Verbindungsleitung (76) mit der Öffnung (60) des dritten Zylinders (55) verbunden ist, eine Verbindungsleitung (66) mit der anderen Öffnung (61) mit dem dritten Zylinder (55) verbunden und mit Niederdruck beaufschlagbar ist, daß die Ventileinrichtung (77) über die Verbindungsleitung (76) abwechselnd mit Hochdruck und Niederdruck beaufschlagbar ist, und dieser Ventileinrichtung eine Betätigungseinrichtung (78) zugeordnet ist, und daß ein weiterer auf den Druck im Auslaß ansprechender Druckschalter (8) vorgesehen ist, der im Betriebszustand die Betätigungseinrichtung (78) für die weitere Ventileinrichtung (77) steuert.

3. Schraubenkompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf den Druck im Einlaß ansprechende Druckschalter (45, 48) vorgesehen sind, wobei der eine Druckschalter (45) auf einen unteren Grenzdruckwert und der andere Druckschalter (48) auf einen oberen Grenzdruckwert eingestellt ist.

4. Schraubenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Druck im Auslaß an­ sprechenden Druckschalter auf eine Druckdifferenz ansprechen.

5. Schraubenkompressor nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Druckentla­ stung des Zylinders (18) des hydraulischen Stellantriebs für den auslaßseitigen Steuerschieber (13) der zweite Kolben (17) ver­ schiebbar ist, wenn die elektromagnetische Wegeventilanord­ nung (27) die Stellung einnimmt, in der die Verbindungslei­ tung (26) zum Zylinderinnenraum gesperrt ist.

6. Schraubenkompressor nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der saugseitige Steuer­ schieber (14) außenliegende Einteilungen (106 bis 108) hat, die in Längsrichtung desselben verlaufen und daß eine Be­ trachtungseinrichtung (105) im Gehäuse zum Erkennen der Stel­ lung des saugseitigen Steuerschiebers (14) vorgesehen ist.

7. Schraubenkompressor nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Druckentlastung ein federbelastetes Rück­ schlagventil (89) im Kolben (17) des hydraulischen Stell­ antriebs für den auslaßseitigen Steuerschieber (13) vorge­ sehen ist.

8. Schraubenkompressor nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (51) des hy­ draulischen Schrittantriebs einen Kopf (90) hat, dessen Mit­ telabschnitt eine einteilige Verlängerung des saugseitigen Steuerschiebers (14) ist.

9. Schraubenkompressor nach Anspruch 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere dritte Kolben (56) einen Hohlraum (100) hat, der in Verbindung mit dem Kopf (102) des ersten Kolbens (51) steht.