DE3641226C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdichter, insbesondere Schraubenverdichter, vorzugsweise für ein Kühlsystem, mit einem mit Öl versorgten Verdichtungsbereich, mit einem Ölabscheider, mit einem Ölabscheidegehäuse und mit einem Schieberventil zur Änderung der Leistung des Verdichters, wobei der Verdichtungsbereich eine Auslaßöffnung aufweist und das Ölabscheidegehäuse mit der Auslaßöffnung strömungsverbunden ist, wobei im Ölabscheidegehäuse der Ölab­ scheider und ein Zylinder angeordnet sind, wobei das Schieberventil einen in­ nerhalb des Zylinders verschiebbar angeordneten Kolben und einen mit dem Kol­ ben verbundenen, im Verdichtungsbereich angeordneten Ventilkörper aufweist und wobei die Position des Ventilkörpers im Verdichtungsbereich durch die und entsprechend der Bewegung des Kolbens im Zylinder veränderbar ist.

Verdichter werden in Kühlsystemen zur Erhöhung des Drucks eines Kühlgases von einem Ansaugdruck auf einen Auslaßdruck betrieben. Erst dadurch ist der Einsatz des Kühlgases zur Kühlung eines gewünschten Mediums möglich. Viele Arten von Verdichtern, einschließlich Schraubenverdichter, werden üblicherweise zur Verdichtung eines Kühlgases in Kühlsystemen betrieben. Bei einem Schraubenverdichter befinden sich innerhalb eines Verdichtungsraumes zwei komplementäre, ineinandergreifende drehbare Spindeln, wobei die eine Spindel im Sinne einer Matrize als aufnehmende Spindel, die andere Spindel im Sinne einer Patrize in die aufnehmende Spindel einführbar ausgebildet ist. Der Verdichtungsraum läßt sich üblicherweise als ein Raum in Form zweier sich überkreuzender zylindrischer Bohrungen mit den darin ineinandergreifend angeordneten, komplementären drehbaren Spindeln beschreiben. Die Spindeln weisen gegenüber den zylindrischen Bohrungen nur geringes Spiel auf. Das Gehäuse des Schraubenverdichters weist Niederdruck- bzw. Hochdruckenden mit Ansaug- bzw. Auslaßöffnungen auf. Am Niederdruckende des Verdichtergehäuses strömt Kühlgas unter Ansaugdruck in die Ansaugöffnung und wird zwischen den komplementären, ineinandergreifenden drehbaren Spindeln in Taschen eingeschlossen. Das Volumen der Tasche wird verkleinert, und die Taschen werden dabei durch Drehung und Ineinandergreifen der drehbaren Spindeln im Verdichtungsraum zum Hochdruckende des Verdichters hin verlagert. Das sich in einer Tasche befindliche Gas wird verdichtet und dabei durch den sich verringernden Raum, in dem es eingeschlossen ist, erwärmt, bis die Tasche sich in die am Hochdruckende des Verdichters ausgebildete Auslaßöffnung hinein öffnet. Die Tasche öffnet sich bei Verringerung des Volumens schließlich zur Auslaßöffnung des Verdichters hin, so daß das verdichtete Gas aus dem Verdichtungsraum des Verdichters ausströmt.

Ein Vorteil des Schraubenverdichters liegt in der einfachen Leistungsregelung und der daraus resultierenden einfachen Leistungsregelung des den Schraubenverdichter betreibenden Kühlsystems. Zur Regelung erforderliche Leistungsänderungen werden normalerweise durch den Einsatz eines Schieberventils erreicht. Der Ventilkörper eines solchen Schieberventils ist in das Spindelgehäuse des Schraubenverdichters integriert. Die Flächen des Ventilkörpers des Schieberventils bilden mit dem übrigen Teil des Spindelgehäuses einen innerhalb des Verdichters ausgebildeten Verdichtungsraum. Um einen in Strömungsrichtung hinter der Ansaugöffnung dem Ansaugdruck ausgesetzten Bereich des Verdichtungsraumes des Verdichters in einer bestimmten Lage innerhalb des Verdichters dem Ansaugdruck auszusetzen, läßt sich das Schieberventil axial bewegen. Der anfänglich durch Bewegung des Schieberventils dem Ansaugdruck ausgesetzte Bereich des Verdichtungsraumes liegt in Strömungsrichtung gesehen direkt hinter der Stelle, an der normalerweise die Verdichtung des Kühlgases innerhalb des Verdichtungsraumes beginnen würde. Sobald das Schieberventil weiter geöffnet ist, ist ein größerer Bereich des Verdichtungsraumes und der darin ausgebildeten drehbaren Spindeln dem Ansaugdruck ausgesetzt. Eine Reduzierung der Leistung erhält man durch wirksame Verringerung der an der Verdichtung beteiligten Bereiche der beiden drehbaren Spindeln. Bei geschlossenem Schieberventil ist der Verdichter voll belastet und arbeitet zur Verdichtung des Kühlgases mit voller Leistung. Bei völlig geöffnetem Schieberventil, wenn also der zusätzlich zur Ansaugöffnung axial dem Ansaugdruck ausgesetzte Bereich der drehbaren Spindeln am größten ist, arbeitet der Verdichter unter geringstmöglicher Belastung. Eine Positionierung des Schieberventils zwischen den extremen Stellungen eines völlig belasteten und entlasteten Verdichters ist problemlos und ermöglicht über einen großen Betriebsbereich hinweg eine reibungslose und wirksame Regulierung der Leistung des Schraubenverdichters bzw. des den Schraubenverdichter enthaltenden Systems. Das Schieberventil wird in den meisten Fällen hydraulisch betätigt.

Zur Kühlung betriebene Schraubenverdichter weisen in der Mehrzahl aller Fälle Vorrichtungen zur Ölversorgung auf. Aus verschiedenen Gründen wird in den Verdichtungsraum des Verdichters daher in das zwischen den drehbaren Spindeln zu verdichtende Kühlgas Öl eingespritzt. In erster Linie dient das in den Verdichtungsraum eingespritzte Öl als Dichtmittel zwischen den ineinandergreifenden drehbaren Spindeln und der inneren Oberfläche des die drehbaren Spindeln aufnehmenden Verdichtungsraumes. In zweiter Linie dient das Öl als Schmiermittel. Eine der beiden im Schraubenverdichter vorgesehenen drehbaren Spindeln wird normalerweise extern, zum Beispiel über einen elektrischen Antriebsmotor, angetrieben. Die andere drehbare Spindel wird dagegen durch das Ineinandergreifen beider Spindeln über die extern angetriebene Spindel angetrieben. Das eingespritzte Öl schützt vor übermäßigem Verschleiß zwischen der antreibenden und der angetriebenen Spindel. Bei manchen Anwendungen werden die Viskosität und die dichtende Wirkung des Öles durch Kühlung des darin verdichteten Kühlmittels in den Verdichtungsraum eingespritzt. Dadurch kann von Anfang an ein engeres Spiel zwischen den drehbaren Spindeln realisiert werden.

Das in den Verdichtungsraum des Schraubenverdichters eingespritzte Öl wird zerstäubt und von dem zur Verdichtung bestimmten Kühlgas mitgerissen. Neben vielen anderen Gründen muß dieses Öl aus den bereits zuvor genannten Gründen zur Wiedereinspritzung in den Verdichter mit gutem Wirkungsgrad aus dem aus dem Verdichter strömenden, mit Öl angereicherte Gas abgeschieden werden. Desweiteren muß die Entfernung des überschüssigen eingespritzten Öls zur gesicherten Bereitstellung des Kühlgases innerhalb des Kühlkreislaufes beziehungsweise zur Verhinderung ungebührender Beeinträchtigungen sichergestellt sein.

Aus der EP-OS 01 34 638 ist ein Verdichter der eingangs genannten Art bekannt, bei dem ebenfalls der Ölabscheider und ein den Kolben eines Ventilschiebers aufnehmendes Druckgehäuse bzw. ein Zylinder in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Bei diesem Verdichter - es handelt sich hier um einen Schraubenverdichter - sind der Ölabscheider beziehungsweise ein Ölabscheidenetz und das Druckgehäuse sowohl baulich als auch funktionell völlig voneinander unabhängig. Da der Ölabscheider und das Druckgehäuse bei dem bekannten Verdichter zwingend notwendig sind, bringen sie durch ihre voneinander unabhängige Anordnung einerseits einen erheblichen Raumbedarf, andererseits einen erheblichen konstruktiven beziehungsweise fertigungstechnischen Aufwand und somit erhebliche Herstellkosten mit sich.

Der Lehre der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den bekannten Verdichter so zu gestalten und weiterzubilden, daß er hinsichtlich des Ölabscheiders und des Druckgehäuses bei geringem Raumbedarf einfach in der Konstruktion ist.

Der erfindungsgemäße Verdichter, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabscheider ein Zentrifugalölabscheider mit einem inneren zylindrischen Gehäuse und einem äußeren zylindrischen Gehäuse ist, daß der Zylinder innerhalb des inneren zylindrischen Gehäuses und koaxial zu diesem Gehäuse angeordnet ist und daß ein zwischen dem inneren Gehäuse und dem äußeren Gehäuse gebildeter Ringraum an die Auslaßöffnung angeschlossen ist. Dabei sind das Schieberventil und der Ölabscheider im Verdichter integriert. Der Ventilkörper des Schieberventils ist im Verdichtungsbereich ausgebildet, während der Antrieb des Schieberventils in dem sonst ungenutzten Ölabscheidebereich ausgebildet ist. Der Ölabscheidebereich weist einen zylinderförmigen Zentrifugalölabscheider auf. In dem Zentrifugalölabscheider ist um einen inneren Zylinder herum ein schraubenlinienförmiges Leitelement angeordnet. Das schraubenlinienförmige Leitelement und der innere Zylinder sind innerhalb eines durchlässigen äußeren Gehäuses ausgebildet. Innerhalb des inneren Zylinders des Ölabscheiders befindet sich ein Druckgehäuse. Durch das Druckgehäuse ist eine Druckkammer beziehungsweise ein Zylinder gebildet. Darin ist ein Kolben des Schieberventils vorgesehen. Das durchlässige äußere Gehäuse befindet sich innerhalb eines in der Nähe des Spindelgehäuses angeordneten Ölsumpfgehäuses. Eine Verbindungsstange verbindet den im Ölabscheidebereich vorgesehenen Kolben des Schieberventils mit dem im Spindelgehäuse angeordneten Ventilkörper. Die Verbindungsstange erstreckt sich durch die Auslaßöffnung des Spindelgehäuses. Unter Auslaßdruck stehendes Öl sammelt sich nach Abscheidung aus dem aus dem Spindelgehäuse strömenden Öl-Gas-Gemisch im Ölsumpfgehäuse und wird genau gesteuert zur Bewegung des Kolbens des Schieberventils in der Druckkammer beziehungsweise im Zylinder zu der innerhalb des Ölabscheiders ausgebildeten Druckkammer gefördert. Durch die Bewegung des Kolbens bewegt sich der Ventilkörper des Schieberventils innerhalb des Verdichtungsbereichs axial und vergrößert dabei die Belastung beziehungsweise die Leistung des Verdichters. Das aus der Druckkammer im Ölabscheider zu einem unter Ansaugdruck stehenden Bereich abgelassene Öl führt unter Einwirkung des Auslaßdruckes des Verdichters zu einer Bewegung des Schieberventils in Richtung der Position, in der der Verdichter entlastet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellende Zeichnung noch ausführlicher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 im Querschnitt einen erfindungsgemäßen Schraubenverdichter in einem Kühlsystem in voll belastetem Zustand und

Fig. 2 eine Teilansicht des Schraubenverdichters aus Fig. 1, aber in voll entlastetem Zustand.

Die. Fig. 1 und 2 zeigen den Aufbau eines Schraubenverdichters 10 mit einem Verdichtungsbereich 12, einem Lagergehäuse 14 und einem Ölabscheidebereich 16. Der Verdichtungsbereich 12 weist ein einen Verdichtungsraum 20 begrenzendes Spindelgehäuse 18 mit einem Ansaugbereich 22 und einer Auslaßöffnung 24 auf. Der Verdichtungsraum 20 ist normalerweise ein von zwei parallel verlaufenden, axial gerichteten und sich überkreuzenden zylindrischen Bohrungen innerhalb des Spindelgehäuses 18 gebildeter Raum. Drehbare Spindeln 26, 28 sind innerhalb des Verdichtungsraumes 20 ineinandergreifend angeordnet. Der Verdichtungsraum 20 weist gegenüber den Außenmaßen, - d. h. gegenüber der Länge und dem Durchmesser - der Spindeln 26, 28 nur geringe Toleranzen auf. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die drehbare Spindel 26 ein im Sinne einer Matrize aufnehmender Körper und die drehbare Spindel 28 ein im Sinne einer Patrize in die Matrize - d. h. in die Spindel 26 - einführbarer Körper. Der Ansaugbereich 22 des Spindelgehäuses 18 weist einen Einlaßbereich 30 und Ansaugbereiche 32, 34 auf. Der Einlaßbereich 30 und die Ansaugbereiche 32, 34 sind zum Durchfluß eines strömungsfähigen Mediums miteinander verbunden und stehen bei eingeschaltetem Schraubenverdichter 10 unter Ansaugdruck. Im Einlaßbereich 30 ist ein Saugsieb 124 angeordnet. Das Saugsieb 124 verhindert, daß in den Ansaugbereich 22 des Verdichtungsbereiches 12 größere Teilchen einströmen, als durch eine bestimmte Maschengröße vorgegeben ist. Die drehbaren Spindeln 26, 28 bilden im Einlaßbereich 30 zusammen mit dem Spindelgehäuse 18 des Verdichtungsbereiches 12 eine Ansaugöffnung 36. Die drehbaren Spindeln 26, 28 bilden auf gleiche Weise zusammen mit dem Spindelgehäuse 18 eine Auslaßöffnung 24. Die Auslaßöffnung 24 ist ein sowohl zwischen als auch über den drehbaren Spindeln 26, 28 am Hochdruckende des Spindelgehäuses 18 ausgebildeter unregelmäßig geformter Bereich. Form und Volumen der Auslaßöffnung 24 verändern sich in Abhängigkeit von der später erörterten Position des Schieberventils 72.

Das Lagergehäuse 14 ist am Hochdruckende des Spindelgehäuses 18 angeordnet und weist eine Auflagefläche 38 auf. Das Lagergehäuse 14 weist weiter einen Auslaßkanal 40 auf. Innerhalb des Lagergehäuses 14 befinden sich in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellte Lager, in denen sich die von Hochdruckenden abragenden Wellen der drehbaren Spindeln 26, 28 drehen. Der Auslaßkanal 40 des Lagergehäuses 14 ist mit der von den drehbaren Spindeln 26, 28 und dem Spindelgehäuse 18 im Verdichtungsbereich 12 gebildeten Auslaßöffnung 23 verbunden.

Der im Schraubenverdichter 10 ausgebildete Ölabscheidebereich 16 weist ein um einen Zentrifugalölabscheider 44 herum angeordnetes und an das Spindelgehäuse 18 anschließendes Ölabscheidegehäuse 42 auf. Der Zentrifugalölabscheider 44 ist mit einem durchlässigen äußeren Gehäuse 46 ausgestattet und innerhalb des Ölabscheidegehäuses 42 angeordnet. Der Zentrifugalölabscheider 44 weist einen mit dem Auslaßkanal 40 verbundenen Einlaß 50 auf. Eine Stirnwand 48 des Ölabscheidegehäuses 42 weist einen Auslaß 52 auf. Innerhalb des Zentrifugalölabscheiders 44 ist ein inneres zylindrisches Gehäuse 54 vorgesehen. Das innere zylindrische Gehäuse 54 ist vorzugsweise koaxial innerhalb des durchlässigen äußeren Gehäuses 46 ausgebildet. Das innere zylindrische Gehäuse 54 ist weiter in einem schraubenlinienförmigen Leitelement 56 befestigt, dessen nach außen ragende Kante an der Innenfläche 58 des durchlässigen äußeren Gehäuses 46 anliegt. Eine Druckkammer 60 ist zum Teil durch ein innerhalb des inneren zylindrischen Gehäuses 54 des Zentrifugalölabscheiders 44 ausgebildetes Druckgehäuse 62 gebildet. Das Druckgehäuse 62 weist ein von einer Leitung 66 durchdrungenes Unterteil 64 auf. Die Verbindung der Druckkammer 60 mit der Leitung 66 durch das Unterteil 64 wird später erörtert. Das Druckgehäuse 62 ist an dem dem Unterteil 64 gegenüberliegenden Ende durch eine Abschlußkappe 68 verschlossen. Die Abschlußkappe 68 weist eine das Innere des Druckgehäuses 62 mit dem Einlaß 50 verbindende Öffnung auf. Es bedarf keiner Erläuterung, daß das innere zylindrische Gehäuse 54 zusammen mit dem Druckgehäuse 62 auch als einteiliges Gehäuseelement ausgebildet sein könnte. Leisten 70 bieten der Abschlußkappe 60 und dem Druckgehäuse 62 im Ölabscheidebereich 16 eine bauliche Abstützung. Das durchlässige äußere Gehäuse 46, das innere zylindrische Gehäuse 54, das schraubenlinienförmige Leitelement 56 und die Stirnwand 48 des Ölabscheidebereiches 16 bilden gemeinsam zwischen dem Einlaß 50 des Zentrifugalölabscheiders 44 und dem in der Stirnwand 48 ausgebildeten Auslaß 52 des Ölabscheidegehäuses 42 einen schraubenförmigen Kanal. Zur vereinfachten Fertigung wird der Zentrifugalölabscheider 44 vorzugsweise an der Stirnwand 48 des Ölabscheidegehäuses 42 anliegen, jedoch mit der Stirnwand 48 nicht verbunden sein.

In Fig. 2 ist besser zu erkennen, daß das Schieberventil 72 einen Ventilkörper 74, eine Verbindungsstange 76 und einen Kolben 78 aufweist. Der Kolben 78 ist abdichtend zur axialen Bewegung in der Druckkammer 60 bzw. dem Druckzylinder des Druckgehäuses 62 im Zentrifugalölabscheider 44 angeordnet. Der Ventilkörper 74 des Schieberventils 72 ist im Spindelgehäuse 18 des Verdichtungsbereiches 12 ausgebildet und bewirkt zusammen mit dem Spindelgehäuse 18 und der Auflagefläche 38 des Lagergehäuses 14 eine Abgrenzung des Verdichtungsraumes 20. Der Ventilkörper 74 weist am Niederdruckende eine vorzugsweise flach ausgebildete Stirnfläche 80 auf. Die Verbindungsstange 76 des Schieberventils 72 verbindet den Kolben 78 und den Ventilkörper 74 fest miteinander, so daß eine axiale Bewegung des Kolbens 78 der Druckkammer 60 eine entsprechende axiale Bewegung des Ventilkörpers 74 bezüglich der im Spindelgehäuse 18 vorgesehenen drehbaren Spindeln 26, 28 hervorruft. Wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, weist die Verbindungsstange 76 zwei mit verringerten Durchmessern und Außengewinden versehene Endbereiche 82, 84 auf. Die Endbereiche 82 bzw. 84 sind durch den Kolben 78 bzw. den Ventilkörper 74 hindurchgeführt. Muttern 86, 88 sichern eine feste Verbindung zwischen den drei Bereichen des Schieberventils 72. Die Verbindungsstange 76 ragt durch die Auslaßöffnung 24 des Spindelgehäuses 18 hindurch, erstreckt sich durch den Auslaßkanal 40 des Lagergehäuses 14 und ist sowohl durch den Einlaß 50 als auch durch die in der Abschlußkappe 68 des Ölabscheidebereichs 16 ausgebildete Öffnung hindurchgeführt.

Der Kolben 78 ist im Druckgehäuse 62 zwischen einer in Fig. 1 dargestellten ersten Position und einer in Fig. 2 dargestellten zweiten Position hin und her bewegbar. Befindet sich der Kolben 78 in einer Position im Druckgehäuse 62 gemäß der Darstellung in Fig. 1, so liegt die am Niederdruckende ausgebildete Stirnfläche 80 des Ventilkörpers 74 des Schieberventils 42 an einem einen baulichen Bestandteil des Spindelgehäuses 18 darstellenden Anschlag 90 an. In der Position, in der der Ventilkörper 74 des Schieberventils 72 am Anschlag 90 anliegt, ist der Schraubenverdichter 10 voll belastet. Dann ist nur noch der die Ansaugöffnung 36 im Einlaßbereich 30 bildende Bereich der drehbaren Spindeln 26, 28 dem im Spindelgehäuse 18 herrschenden Ansaugdruck ausgesetzt. Befindet sich der Kolben 78 im Druckgehäuses 62 in der in Fig. 2 dargestellten Position, so ist der Ventilkörper 74 des Schieberventils 72 im Spindelgehäuse 18 vom Anschlag 90 entfernt. Dann ist ein anderer als der zusammen mit dem Spindelgehäuse 18 die Ansaugöffnung 36 bildende Bereich der drehbaren Spindeln 26, 28 dem Ansaugdruck im Spindelgehäuse 18 ausgesetzt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die drehbaren Spindeln 26, 28 durch die Bewegung des Ventilkörpers 74 weg vom Anschlag 90 im Ansaugbereich 32 des Spindelgehäuses 18 dem Ansaugdruck ausgesetzt. Bei der in Fig. 2 dargestellten Position des Schieberventils 72 wird der Schraubenverdichter 10 ohne Last betrieben. Das Schieberventil 72 ist im Schraubenverdicher 10 zwischen der in Fig. 1 dargestellten, einer vollen Belastung des Schraubenverdichters 10 entsprechenden Postion und der in Fig. 2 dargestellten, einer völligen Entlastung des Schraubenverdichters 10 entsprechenden Position beweglich. Das Schieberventil 72 läßt sich desweiteren in einer einer teilweisen Belastung des Schraubenverdichters 10 entsprechenden Postion zwischen den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Postionen halten.

Befindet sich das Schieberventil 72 in der einer vollen Belastung des Schraubenverdichters 10 entsprechenden Postion gemäß Fig. 1, so wird, sobald sich die Ansaugöffnung 36 schließt, das durch die Ansaugöffnung 36 geströmte Kühlgas der Verdichtung unterworfen. Die Ansaugöffnung 36 schließt, sobald sich die ineinandergreifenden Spindeln 26, 28 so weit gedreht haben, daß das im Verdichtungsraum 20 befindlichen Volumen keinen Kontakt mehr mit dem Einlaßbereich 30 des Spindelgehäuses 18 hat. Der so gebildete Raum weist Dachsparrenform auf und ist im wesentlichen durch die abgeschlossenen, ineinandergreifenden drehbaren Spindeln 26, 28 und die Wandfläche des die Spindeln 26, 28 aufnehmenden Verdichtungsraumes 20 gebildet. Sobald sich der Ventilkörper 74 des Schieberventils 72 vom Anschlag 90 des Spindelgehäuses 18 entfernt und in eine Position gemäß Fig. 2 bewegt hat, ist ein vergrößerter Bereich der drehbaren Spindeln 26, 28 im Ansaugbereich 32 des Spindelgehäuses 18 dem Ansaugdruck ausgesetzt. Diese Bewegung bewirkt eine Verzögerung des Zeitpunktes, zu dem das durch die Ansaugöffnung 36 in die ineinandergreifenden drehbaren Spindeln 26, 28 strömende Gas im Schraubenverdichter 10 verdichtet wird. Dies geschieht ungeachtet dessen, ob die Ansaugöffnung 36 hinsichtlich eines einzelnen dachsparrenförmigen Raumes geschlossen ist. Somit setzt die den Ventilkörper 74 vom Anschlag 90 entfernende Bewegung einen sonst abgeschlossenen dachsparrenförmigen Raum zwischen den drehbaren Spindeln 26, 28 im Verdichtungsraum 20 dem im Ansaugbereich 32 bzw. 22 und im gegenüberliegenden Einlaßbereich 30 herrschenden Ansaugdruck aus. Aus der den Ventilkörper 74 vom Anschlag 90 entfernenden Bewegung resultiert eine Verkürzung der wirksamen Länge der drehbaren Spindeln 26, 28 und somit eine Verringerung des zu verdichtenden Gasraumes. Folglich ist die Leistung des Schraubenverdichters 10 verringert. Es ist offensichtlich, daß, je weiter sich die im Niederdruckbereich befindliche Stirnfläche 80 des Ventilkörpers 74 vom Anschlag 90 des Spindelgehäuses 18 entfernt, desto stärker die drehbaren Spindeln 26, 28 dem Ansaugdruck ausgesetzt sind und desto geringer das anfänglich zur Verdichtung zur Verfügung stehende Gasvolumen ist, wenn die drehbaren Spindeln 26, 28 innerhalb des Verdichtungsraumes 20 ineinandergreifen.

Die Bewegung des Kolbens 78 im Druckgehäuse 62 wird durch wahlweises Einlassen des Druckfluids in die Druckkammer 60 bzw. den Druckzylinder und durch Auslassen des Druckfluids aus der Druckkammer 60 bzw. dem Druckzylinder erreicht. Die Druckkammer 60 bzw. der Druckzylinder ist durch das Druckgehäuse 62 und die innere Fläche 92 des Kolbens 78 gebildet. Die Bewegung des Kolbens 78 wird zusätzlich dadurch begünstigt, daß eine äußere Fläche 94 des Kolbens 78 dem Auslaßdruck des Schraubenverdichters 10 ausgesetzt ist. Der Auslaßdruck des Schraubenverdichters 10 wirkt - ausgehend von der Auslaßöffnung 24 im Spindelgehäuse 18 - über den im Lagergehäuse 14 ausgebildeten Auslaßkanal 40 und über den im Ölabscheidebereich 16 ausgebildeten Einlaß 50 auf die Fläche 94. Die äußere Fläche 94 des Kolbens 78 ist größer als die axial projizierte, am Hochdruckende befindliche Stirnfläche 126 des dem Auslaßdruck ausgesetzten Ventilkörpers 74. Läßt man alle anderen auf das Schieberventil 72 wirkenden Kräfte außer Acht, so wird das Schieberventil 72 in seine dem entlasteten Zustand des Schraubenverdichters 10 entsprechende Position entsprechend Fig. 2 gedrückt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist z. B. eine zwischen Abschlußkappe 68 und Kolben 78 angeordnete Feder 96 als Vorrichtung zum einseitigen Vorspannen des Schieberventils 72 vorgesehen. Die Feder 96 beaufschlagt das Schieberventil 72 in Richtung der dem entlasteten Zustand des Schraubenverdichters 10 entsprechenden Position mit Druck. Eine solche Vorrichtung zum einseitigen Vorspannen ist insbesondere zur sicheren Rückstellung des Schieberventils 72 in die dem entlasteten Zustand des Schraubenverdichters 10 entsprechende Position nützlich, wenn die Druckkammer 60 bzw. der Druckzylinder aufgrund einer mechanischen Fehlfunktion oder aufgrund eines Betriebsstillstandes des Verdichters entlastet ist. Die Vorrichtung zum einseitigen Vorspannen hält weiter das Schieberventil 72 so lange in der dem entlasteten Zustand des Schraubenverdichters 10 entsprechenden Position, bis der Verdichter wieder eingeschaltet wird.

Da das äußere Gehäuse 46 des Zentrifugalölabscheiders 44 durchlässig ist, ist der innere Raum des abgedichteten Ölabscheidegehäuses 42 einschließlich des Ölsumpfbereiches 98 bei arbeitendem Verdichtungsbereich 12 dem Auslaßdruck des Verdichtungsbereichs 12 ausgesetzt und wird im wesentlichen auf diesem Druck gehalten. Der Verdichtungsbereich 12 arbeitet, wenn die angetriebene Spindel 28 der drehbaren Spindeln 26, 28 durch eine Antriebsvorrichtung, z. B. durch einen Antriebsmotor 100, gedreht wird. Der Antriebsmotor 100 treibt über eine Antriebswelle 103 die angetriebene Spindel 28 der drehbaren Spindeln 26, 28 zur Drehbewegung an. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die in die aufnehmende Spindel 26 eingeführte Spindel 28 angetrieben. Wie bereits zuvor erwähnt, erfüllt das im Schraubenverdichter 10 befindliche Öl verschiedene Aufgaben. Eine Aufgabe liegt in der Schmierung und Kühlung der drehbaren Spindeln 26, 28 im Verdichtungsraum 20. Zu diesem Zwecke wird unter Auslaßdruck im Ölsumpfbereich 98 stehendes Öl aus dem Ölsumpfbereich 98 herausgeleitet und in den Verdichtungsraum 20 gefördert. Die Förderung des Öles bzw. die antreibende Kraft zur Förderung des Öles resultiert aus der Druckdifferenz zwischen dem Druck im Inneren des Ölsumpfbereiches 98 und der Stelle der Öleinspritzung in den Verdichtungsraum 20 im Spindelgehäuse 18. Der Kanal, durch den das Öl in den Verdichtungsraum 20 gefördert wird, ist in den Fig. 1 und 2 des bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung nicht gezeigt. Der Kanal führt vom Ölsumpfbereich 98 in einen Einlaß, der über der im Sinne einer Matrize ausgebildeten Spindel 26 im oberen Bereich des Verdichtungsraumes 20 angeordnet ist. Eine weitere Aufgabe des im Ölsumpfbereich 98 befindlichen Öles liegt im Antrieb des Schieberventils 72.

Das zum Antrieb des Schieberventils 72 bestimmte Öl wird aus dem Ölsumpfbereich 98 über eine Leitung 104, ein erstes Magnetventil 106 und ein T- Stück 108 in die innerhalb des Ölabscheidebereiches 16 ausgebildeten Leitung 66 geleitet. Das unter Auslaßdruck stehende und in die Leitung 104 strömende Öl wird in die Druckkammer 60 bzw. den Druckzylinder geleitet und übt auf die innere Fläche 92 des Kolbens 78 Druck aus. Dadurch wird das Schieberventil 72 in die dem voll belasteten Zustand des Schraubenverdichters 10 entsprechende Position gemäß Fig. 1 gedrückt. Dabei wird die am Niederdruckende vorgesehene Stirnfläche 80 des Ventilkörpers 74 zur Anlage an den Anschlag 90 des Spindelgehäuses 18 gedrückt. Es ist erinnerlich, daß bei eingeschaltetem Schraubenverdichter 10 der Auslaßdruck sowohl auf die äußere Fläche 94 des Kolbens 78 als auch auf die am Hochdruckende befindliche Stirnfläche 126 des Ventilkörpers 74 wirkt. Im Ergebnis ist die durch Auslaß der im Verdichtungsbereich 12 verdichteten Mischung aus Kühlgas und Öl resultierende, auf das Schieberventil 72 wirkende axial gerichtete Kraft dem Betrag nach gegenüber der auf das Schieberventil 72 durch Förderung von unter Auslaßdruck stehendem Öl in den Druckraum 60 wirkenden Kraft vernachlässigbar. Ist das Magnetventil 110 geöffnet und das Magnetventil 106 geschlossen, wirken zur Entlastung des Verdichtungsbereiches 12 sowohl der Auslaßdruck des Zentrifugalverdichters 10 als auch die Kraft der Feder 96 auf die äußere Fläche 94 des Kolbens 78. Dadurch wird das Öl aus der Druckkammer 60 herausgedrückt. Das Öl strömt durch die Leitung 66, das T-Stück 108, das Magnetventil 110 und gelangt schließlich in die Leitung 112. Die Leitung 112 mündet über Kanal 114 in den Ansaugbereich 22 des Verdichtungsbereiches 12, da der Kanal 114 mit dem Ansaugbereich 34 verbunden ist. Das aus der Druckkammer 60 in den Verdichtungsbereich 12 des Spindelgehäuses 18 geströmte Öl wird zusammen mit dem in den Einlaßbereich 30 strömenden Ansauggas in die Ansaugöffnung 36 hineingesaugt und unterstützt dabei das direkt in den Verdichtungsraum 20 geförderte Öl in seiner kühlenden, abdichtenden und die drehbaren Spindeln 26, 28 schmierenden Wirkung. Erwähnenswert ist die Tatsache, daß der Ansaugdruck auf die am Niederdruckende befindliche Stirnfläche 80 des Schieberventils 72 wirkt und dabei einen Beitrag zur Bewegung des Schieberventils 72 liefert.

Die Magnetventile 106, 110 sind derart gesteuert, daß im Falle einer steigenden Belastung des den Schraubenverdichter 10 betreibenden Kühlsystems das erste Magnetventil 106 zur Bewegung des Schieberventils 72 in die in Fig. 1 gezeigte, den Schraubenverdichter 10 voll belastende Position geöffnet wird. Wird eine sinkende Belastung des Kühlsystems ermittelt, so wird das zweite Magnetventil 110 zur Entlastung des in der Druckkammer 60 herrschenden Druckes in den Ansaugbereich 22 geöffnet. Bei gleichbleibender Belastung sind beide Magnetventile 106, 110 geschlossen und die Druckkammer 60, die Leitung 66 und das T-Stück 108 sind mit unter Auslaßdruck stehendem Öl gefüllt. Der Kolben 78 und der Ventilkörper 74 können somit hydraulisch in einer den Schraubenverdichter 10 voll belastenden, voll entlastenden oder einer dazwischen liegenden Position arretiert sein, wenn beide Magnetventile 106, 110 geschlossen sind. Der Ventilkörper 74 läßt sich somit zwischen den extremen Positionen voller Belastung und voller Entlastung des Schraubenverdichters 10 durch wahlweises Aktivieren der Magnetventile 106, 110 einstellen. Dadurch kann man das Druckfluid in das Druckgehäuse 62 fördern oder aus dem Druckgehäuse 62 ablassen. Die Steuerung der Magnetventile 106, 110 und die zur Steuerung notwendigen Betriebsparameter gehören nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Beim Einschalten des Schraubenverdichters 10 befindet sich das Schieberventil 72 in der in Fig. 2 gezeigten, dem belasteten Zustand des Schraubenverdichters 10 entsprechenden Position. Dies liegt daran, daß die Druckkammer 60 bei einem Stillstand des Schraubenverdichters 10 zum Ansaugen geöffnet ist. Die am Hochdruckende ausgebildete Stirnfläche 126 des Schieberventils 72 ist derart ausgebildet und die Auslaßöffnung 24 weist eine solche Form auf, daß die Verdichtung und das Ausstoßen von Gas aus dem Verdichtungsbereich 12 auch in der in Fig. 2 dargestellten, dem unbelasteten Zustand des Schraubenverdichters 10 entsprechenden Postion des Schieberventils 72 bei drehenden Spindeln 26, 28 anhält, auch wenn die Leistung des Schraubenverdichters 10 extrem niedrig sein wird, d. h. etwa bei 10% liegen wird. Das anfängliche Volumen des aus dem Verdichtungsbereich 12 gleich nach Einschalten des Schraubenverdichters 10 strömenden Kühlgases setzt das Innere des Ölabscheidegehäuses 42 sofort unter Druck. Dieser Druck fördert das zur Betätigung des Schieberventils 72 benötigte Öl und bewirkt ebenso die unmittelbare Einspritzung des Öles in den Verdichtungsraum 20 des Spindelgehäuses 18.

Das aus dem Verdichtungsbereich 12 strömende Gemisch aus Kühlgas und Öl strömt durch den Auslaßkanal 40 des Lagergehäuses 14 in den Einlaß 50 des Ölabscheidebereiches 16. Es ist erwähnenswert, daß der Strömungspfad des aus dem Schraubenverdichter 10 bis in den Ölabscheidebereich 16 zur Ölabscheidung strömenden Gemisches kurz, geradlinig und klar ist. Dies trägt zur Verringerung des für Kühlsysteme sehr bedeutsamen Druckabfalles im strömenden Öl-Gas-Gemisch bei. Das gleiche gilt für den durch den Zentrifugalabscheider 44 hindurch und aus dem Zentrifugalabscheider 44 heraus führenden Strömungspfad des Öl-Gas-Gemisches. Die Strömung des Öl-Gas-Gemisches wird durch das schraubenlinienförmige Leitelement 56 innerhalb des Zentrifugalölabscheiders 44 in einem schraubenlinienförmigen Kanal gelenkt und dabei in wirbelnde Bewegung versetzt. Da das in dem Öl-Gas-Gemisch enthaltende Öl schwerer als das Kühlgas ist, wird es durch die im Kanal auftretenden Zentrifugalkräfte nach außen in Richtung des durchlässigen äußeren Gehäuses 46 geschleudert. Das Öl strömt durch das durchlässige äußere Gehäuse 46 und sammelt sich aufgrund der Schwerkraft im Ölsumpfbereich 98 des abgedichteten Ölabscheidegehäuses 42. Das verdichtete und vom Öl befreite Gas strömt im wesentlichen in einer Richtung durch den Zentrifugalölabscheider 44 und schließlich durch den Auslaß 52 aus dem Ölabscheidegehäuse 42 heraus. Das Öl dient anschließend im Schraubenverdichter 10 den zuvor genannten Zwecken. Der Begriff "durchlässig" bedeutet im Sinne der Erfindung "Poren oder Öffnungen zum Durchströmen einer Flüssigkeit oder eines Gases aufweisend". Demgemäß könnte die Struktur des durchlässigen äußeren Gehäuses 46 maschenartig sein, eine Mehrzahl diskreter Öffnungen aufweisen oder durch irgendeine Fertigungstechnik den Durchgang einer Flüssigkeit ermöglichen, jedoch dabei einem Gasstrom genügend Hindernisse zur Quasi-Kanalisierung dieses Gasstromes innerhalb des Ölabscheidebereiches 16 zwischen Einlaß 50 und Auslaß 52 entgegenbringen. Das unter Auslaßdruck stehende und vom Öl getrennte Kühlgas verläßt den Ölabscheidebereich 16 durch die Stirnwand 48 des Ölabscheidebereiches 16 und wird in einen Auslaßkanal 116 geleitet. Das Gas wird anschließend zur allgemein bekannten Erzeugung eines Kühleffektes mindestens durch einen Verflüssiger 118, eine Ausdehnungsvorrichtung 120 und einen Verdampfer 122 geleitet und kehrt dann über das Saugsieb 124 des Verdichtungsbereiches 12 wieder in den Einlaßbereich 30 zurück.

Die erfindungsgemäße Integration des Schieberventils 72 in den Ölabscheidebereich 16 verringert den im Schraubenverdichter 10 erforderlichen konstruktiven Aufwand und reduziert das Gewicht. Dabei wird der Druckabfall des vom Verdichtungsbereich 12 ausgestoßenen Gases minimiert und der Bau eines kompakten Schraubenverdichters 10 ist möglich.

Claims (5)

1. Verdichter, insbesondere Schraubenverdichter, vorzugsweise für ein Kühlsystem, mit einem mit Öl versorgten Verdichtungsbereich, mit einem Ölabscheider, mit einem Ölabscheidegehäuse und mit einem Schieberventil zur Änderung der Leistung des Verdichters, wobei der Verdichtungsbereich eine Auslaßöffnung aufweist und das Ölabscheidegehäuse mit der Auslaßöffnung strömungsverbunden ist, wobei im Ölabscheidegehäuse der Ölabscheider und ein Zylinder angeordnet sind, wobei das Schieberventil einen innerhalb des Zylinders verschiebbar angeordneten Kolben und einen mit dem Kolben verbundenen, im Verdichtungsbereich angeordneten Ventilkörper aufweist und wobei die Position des Ventilkörpers im Verdichtungsbereich durch die und entsprechend der Bewegung des Kolbens im Zylinder veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabscheider (44) ein Zentrifugalölabscheider mit einem zylindrischen Gehäuse (54) und einem äußeren zylindrischen Gehäuse (46) ist, daß der Zylinder (62) innerhalb des inneren zylindrischen Gehäuses (54) und koaxial zu diesem Gehäuse (54) angeordnet ist und daß ein zwischen dem inneren Gehäuse (54) und dem äußeren Gehäuse (46) gebildeter Ringraum an die Auslaßöffnung (24) angeschlossen ist.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Gehäuse (46) durchlässig ausgebildet ist.

3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringraum ein schraubenlinienförmiges Leitelement (56) angeordnet ist und die äußere Kante des Leitelements (56) an eine Innenfläche (58) des äußeren Gehäuses (46) angrenzt.

4. Verdichter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das im Ölabscheider (44) abgeschiedene Öl durch das durchlässige äußere Gehäuse (46) in das Ölabscheidegehäuse (42) austritt und dort als Ölsumpf aufgenommen wird.

5. Verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl aus dem Ölabscheidegehäuse (42) in den Zylinder (62) zur Bewegung des Kolbens des Schieberventils gefördert wird.