DE3642002A1 - Vorrichtung zur verhinderung von rueckwaertsdrehungen drehbarer spindeln eines schraubenverdichters - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung von Rückwärtsbewegungen drehbarer Spindeln eines Schraubenverdichters nach Abschalten des Schraubenverdichters bzw. einen Schraubenverdichter, vor­ zugsweise für ein Kühlsystem, mit einem mit Öl versorgten Verdichtungs­ bereich und einem Ölabscheidebereich, wobei der Verdichtungsbereich ein Spindelgehäuse mit einem Verdichtungsraum, eine mit dem Verdichtungsraum verbundene Auslaßöffnung und zwei in dem Spindelgehäuse ausgebildete, kcm­ plementäre, drehbare Spindeln aufweist, wobei bei arbeitendem Verdichtungs­ bereich ein innerhalb des Verdichtungsraumes durch die in vorgegebener Richtung drehenden Spindeln verdichtetes Öl-Gas-Gemisch durch die Auslaßöff­ nung strömt. Wesentlich dabei ist, daß bei abgeschaltetem Schraubenver­ dichter eine durch einen Rückstrom eines Gases aus einem Hochdruckbereich eines Kühlkreislaufes durch den Schraubenverdichter hindurch in einen Nie­ derdruckbereich des Kühlkreislaufes hervorgerufene, schnelle Rückwärts­ drehung der drehbaren Spindeln verhindert wird.

Verdichter werden in Kühlsystemen zur Erhöhung des Druckes eines Kühlgases von einem Ansaugdruck auf einen höheren Auslaßdruck betrieben. Erst dadurch ist die Kühlung eines gewünschten Mediums durch den Einsatz eines KühImittels möglich. In Kühlsystemen finden viele Typen von Verdichtern, z. B. Kolben­ verdichter, Schneckenverdichter und Schraubenverdichter, Anwendung. Die Verdichtung eines Gases erfolgt in Schraubenverdichtern durch in einem Verdichtungsraum eines Spindelgehäuses angeordnete drehbare Spindeln. Die­ se Spindeln sind komplementär ausgebildet, d. h. die eine Spindel kämmt im Sinne einer Matrize mit einer im Sinne einer Patrize ausgebildeten Spindel. Der Verdichtungsraum läßt sich gewöhnlich als ein aus zwei parallel aus­ gebildeten, überlappenden zylindrischen Bohrungen gebildeter Raum beschrei­ ben. Gegenüber der Länge und dem Durchmesser der in dem Verdichtungsraum ausgebildeten drehbaren Spindeln weisen die zylindrischen Bohrungen nur geringe Toleranzen auf. Das Spindelgehäuse weist ein Hochdruck- und ein Niederdruckende auf. Im dem Hochdruck- bzw. Niederdruckende ist eine Aus­ laß- bzw. Ansaugöffnung vorgesehen. Sowohl die Ansaugöffnung als auch die Auslaßöffnung ist mit dem im Spindelgehäuse ausgebildeten Verdichtungsraum verbunden.

Unter Ansaugdruck stehendes Kühlgas strömt über die am Niederdruckende des Spindelgehäuses ausgebildete Ansaugöffnung in den Verdichtungsraum. Das Kühlgas wird dort in eine zwischen den komplementären drehbaren Spindeln ausgebildete Tasche eingeschlossen. Der Raum dieser dachsparrenförmigen Tasche verkleinert sich und wird dabei durch Drehbewegung und Ineinander­ greifen der Spindeln innerhalb des Verdichtungsraumes in Richtung des Hoch­ druckendes des Verdichters verschoben. Das in einer solchen Tasche einge­ schlossene Gas wird durch Verkleinerung des Raumes, in dem sich dieses Gas befindet, verdichtet. Der Vorgang der Verdichtung häIt solange an, bis sich die Tasche am Hochdruckende des Verdichters zur Auslaßöffnung hin öffnet. Während sich die Tasche zur Auslaßöffnung hin öffnet, verkleinert sich die Tasche weiterhin und das verdichtete Gas wird durch die Auslaßöffnung des Spindelgehäuses nach außen gedrückt.

Aufgrund der extrem geringen Toleranzen zwischen den drehbaren Spindeln des Verdichters und den im Verdichter angeordneten, den die drehbaren Spindeln aufnehmenden Verdichtungsraum bildenden Bauelementen, ist die die drehba­ ren Spindeln innerhalb des Verdichtungsraumes tragende Lageranordnung be­ züglich des Verdichtungsbetriebes und der Lebensdauer des Verdichters kri­ tisch. Die in einem Schraubenverdichter ausgebildeten Lager sind hohen axialen und radialen Belastungen unterworfen. Diese Belastungen können vom Niederdruckende bis zum Hochdruckende des Verdichters stark variieren. Schutz und Schmierung der Spindellager stellen daher bei der Konstruktion eines Schraubenverdichters einen übergeordneten Gesichtspunkt dar. Da so­ wohl die Ansaugöffnung als auch die Auslaßöffnung des Schraubenverdichters ohne Ventile und im wesentIichen unversperrt zum Verdichtungsraum des Ver­ dichters hin geöffnet ist, sind die im Verdichtungsraum angeordneten dreh­ baren Spindeln bei arbeitendem Verdichter dem hinter der Auslaßöffnung des Verdichters herrschenden Gasdruck ausgesetzt. Zusätzlich wirkt das in der Tasche zwischen den drehbaren Spindeln verdichtete Gas auf die am Hochdruck­ ende ausgebildete Stirnfläche des Verdichtungsraumes und erzeugt dabei zu­ sätzlich einen in Richtung des Niederdruckendes des Verdichters auf die drehbaren Spindeln wirkenden Druck. Daher entsteht bei arbeitendem Verdich­ ter ein großer, vom Hochdruckende in Richtung des Niederdruckendes des Ver­ dichters auf die drehbaren Spindeln des Schraubenverdichters wirkender Axial­ druck. Die dabei auftretende Axialkraft muß durch die Lager des Verdichters kompensiert werden.

Bei Abschalten des Verdichters würde ein Rückstrom des hochverdichteten Gases von der Hochdruckseite des Kühlsystems durch die geöffnete Auslaßöffnung des Verdichters bis zur Niederdruckseite des Systems eine schnelle Rückwärts­ drehung der dabei nicht mehr angetriebenen Spindeln im Verdichtungsraum bewirken. Ein solches freies Drehen der Spindeln könnte mit einer so hohen Geschwindigkeit auftreten, daß die max. zulässige Drehzahl der Spin­ deln und der die Spindeln tragenden Lager überschritten wird. Zusätzlich könn­ te der entstehende Rückstrom des unter hohem Druck befindlichen Gases durch den Verdichter zur Niederdruckseite des Systems eine in die Niederdrucksei­ te des Systems mündende Druckwelle verursachen, die am Ansaugende des Ver­ dichters momentan einen höheren Druck hervorrufen könnte, als er am Aus­ laßende des Verdichters besteht. Diese Situation hätte bei der Tendenz, Druckunterschiede im System auszugleichen,wiederum ein Rückschlagen des Druckes und des Gases von der normalerweise als Niederdruckseite bezeich­ neten Seite des Systems zu der normalerweise als Hochdruckseite bezeichneten Seite des Systems zur Folge. Dadurch würden ungeordnete und ungewöhnlich hohe Axialkräfte auf die drehbaren Spindeln und die Spindellager in einer der normalerweise erwarteten und bei arbeitendem Verdichter kräftemäßig kompensierten Richtung entgegengesetzten Richtung wirken. Dies bedeutet, daß axiale Kräfte an den drehbaren Spindeln und an den die Spindeln tragenden Lager in Richtung des Hochdruckendes des Verdichtungsraumes des Verdichters angreifen. Läßt man eine schnelle Rückwärtsdrehung der Spindeln und daraus resultierende Druckunterschiede zu, so können verschiedene ungünstige Er­ scheinungen auftreten. Zu diesen ungünstigen Erscheinungen zählt die Ent­ stehung des zuvor erörterten, auf die drehbaren Spindeln in einer Richtung wirkenden Axialdruckes, in der der Axialdruck nicht in dem Maße kompensiert werden kann, wie es bei normal auftretendem Axialdruck im Verdichter der Fall ist. Des weiteren könnte aufgrund unzulässig hoher Drehzahlen der Spin­ deln mechanisches Versagen eintreten. Hinzu kommt noch die Tatsache, daß die meisten, wenn nicht gar alle Systeme zur Schmierung der Lager in Schrau­ benverdichtern bei der Förderung von Schmieröl in die Spindellager auf eine Drucksteigerung in Förderrichtung des Gases hinter dem Verdichter angewiesen sind. Die schnelle Rückwärtsdrehung der Spindeln und das momentane Auftreten hoher Drücke vor dem Verdichtungsraum könnte theoretisch ein Absaugen des Öles aus den Lagern oder zumindest eine Unterbrechung der Ölversorgung der La­ ger mit möglicherweise katastrophalen Folgen mit sich bringen.

Die Anzahl und Komplexität der bisher patentierten Lager und/oder Schmier­ systeme der Lager in Schraubenverdichtern weisen auf den immer noch be­ stehenden Bedarf einer einfachen und preiswerten Vorrichtung zum Schutze und einfachen Gestaltung der Lager und/oder der Lagerschmierung in einem Schraubenverdichter hin.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verhinderung einer in Folge abgeschalteten Schraubenverdichters durch Rückstrom des zuvor verdichteten Gases in den Verdichtungsraum bzw. durch den Verdichtungsraum des Schraubenverdichters hindurch auftretenden schnel­ len Rückwärtsdrehung der drehbaren Spindeln eines Schraubenverdichters bzw. einen diese Vorrichtung aufweisenden Schraubenverdichter zu schaffen. Da­ bei sollen auf die Spindeln und die Spindellager wirkende, den bei normal arbeitendem Verdichter auf die Spindeln wirkenden Axialdrücken entgegenge­ richtete Axialdrücke verhindert werden. Desweiteren soll durch Vermeidung des Bedarfs einer zusätzlichen Vorrichtung zur Kompensation der den nor­ malerweise auftretenden Axialdrücken entgegengerichteten Axialdrücken eine Vereinfachung und somit preiswerte Konstruktion der Lageranordnung in einem Schraubenverdichter erreicht werden. Insbesondere in der Zeitspanne, in der die drehbaren Spindeln nach Abschalten des Schraubenverdichters bis zum völligen Stillstand noch auslaufen, soll die Ölversorgung der Lager des Schraubenverdichters weiterhin sichergestellt sein. Ebenso soll durch einen weichen Richtungswechsel der Strömung des aus dem mit Öl versorgten Schraubenverdichter strömenden Öl-Gas-Gemischs eine Verbesserung der Ölab­ scheidung bei gleichzeitiger Verringerung des Druckabfalls im strömenden Gas erreicht werden. Schließlich soll ein Schieberventil bei abgeschaltetem Schraubenverdichter leicht in eine dem völlig entlasteten Zustand des Schrau­ benverdichters entsprechende Position gebracht werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verhinderung von Rückwärtsdrehungen drehbarer Spindeln eines Schraubenverdichters nach Abschalten des Schrau­ benverdichters, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist da­ durch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung hinter einer Auslaßöffnung des Schraubenverdichters ein Körper vorgesehen ist, daß der Körper zwischen einer ersten und einer zweiten Position relativ zur Auslaßöffnung bewegbar ist, daß in der ersten Position des Körpers das verdichtete Gas bei arbei­ tendem Schraubenverdichter ungehindert aus der Auslaßöffnung ausströmen kann, daß in der zweiten Position des Körpers ein der eigentlichen Strö­ mungsrichtung entgegengerichteter Rückstrom des Gases durch die Auslaßöff­ nung des Schraubenverdichters verhindert ist und daß eine Vorrichtung zur Anbringung des Körpers vorgesehen und mittels der Vorrichtung der Körper zwischen der ersten und der zweiten Position bewegbar ist.

Der erfindungsgemäße Schraubenverdichter, bei dem die zuvor aufgezeigte Auf­ gabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung hinter der Auslaßöffnung des Verdichtungsbereiches eine Vorrichtung zur Verhinde­ rung von Rückwärtsdrehungen der drehbaren Spindeln in Folge eines nach Ab­ schalten des Schraubenverdichters auftretenden Rückstromes von zuvor ver­ dichtetem Gas aus dem in Strömungsrichtung hinter der Auslaßöffnung liegenden Bereich zurück in den Verdichtungsraum bzw. durch den Verdichtungsraum vor­ gesehen ist.

Wesentlich ist dabei die Anordnung des aerodynamisch geformten Körpers in Strömungsrichtung hinter der im Schraubenverdichter eines Kühlkreislaufes ausgebildeten AusIaßöffnung bzw. Auslaßkanal. In einer ersten bzw. zurück­ gezogenen Position gestattet der Körper ein ungehindertes Auslassen des verdichteten Öl-Gas-Gemischs aus dem mit Öl versorgten Schraubenverdichter eines Kühlkreislaufs. Durch den Impuls des aus dem Schraubenverdichter strömenden Öl-Gas-Gemischs wird der Körper von der Auslaßöffnung bzw. dem Auslaßkanal solange wegbewegt, bis er an einem Anschlag anliegt. Die aero­ dynamisch geformte Fläche des Körpers ist dem aus dem Schraubenverdichter strömenden Öl-Gas-Gemisch entgegengerichtet und leitet das Öl-Gas-Gemisch um. Dabei wird dem Öl-Gas-Gemisch eine radial gerichtete Geschwindigkeits­ komponente verliehen. Der Wechsel der Strömungsrichtung selbst begünstigt die Ölabscheidung aus dem Öl-Gas-Gemisch. Zusätzlich wirkt sich eine der­ artige Umleitung des Öl-Gas-Gemischs durch Verbesserung der Abscheidung und durch Minimierung des im verdichteten Kühlgas des Öl-Gas-Gemischs auftretenden Druckabfalls in vorteilhafter Weise bei einem Zentrifugalölabscheider aus.

Der Körper ist auf einer Verbindungsstange verschiebbar angeordnet. Beim Abschalten des Verdichters wird der Körper durch den anfänglich auftre­ tenden Rückstrom des in Strömungsrichtung hinter dem Verdichtungsbereich unter hohem Druck stehenden Gases über die Auslaßöffnung und den Verdich­ tungsraum zur Niederdruckseite des Systems in die Auslaßöffnung bzw. in den Auslaßkanal hinein bewegt. Dadurch ist der Rückstrom im wesentlichen bereits von Anfang an unterbrochen. Druckunterschiede im System werden sich dann wesentlich langsamer ausgleichen und der Rückstrom des unter hohem Druck befindlichen Gases durch den Verdichtungsraum des Verdichters und die dadurch hervorgerufene schnelle Rückwärtsdrehung der Spindeln wird verhin­ dert. In Systemen, bei denen der das Schieberventil betätigende Kolben dem Auslaßdruck ausgesetzt ist und durch den Auslaßdruck in die dem ent­ lasteten Zustand des Verdichters entsprechende Position gedrückt wird, begünstigt bzw. sichert nach Abschalten des Systems den Erhalt des an der Hochdruckseite herrschenden Druckes die Bewegung des Schieberventils in die dem entlasteten Zustand des Verdichters entsprechende Position. Des weiteren sichert der Erhalt des Druckes hinter dem Verdichtungsraum die Ölversorgung kritischer Bereiche des Verdichters bis zum völligen Still­ stand der auslaufenden Spindeln.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die lediglich ein bevorzug­ tes Ausführungsbeispiel darstellende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 im Querschnitt einen bei Teillast in einem Kühlkreislauf ge­ triebenen Schraubenverdichter,

Fig. 2 in einer Teilansicht den in Fig. 1 dargestellten Schraubenver­ dichter im abgeschalteten und unbelasteten Zustand,

Fig. 3 in einer Teilansicht den Einlaß des Ölabscheidebereiches des Schraubenverdichters aus Fig. 1,

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung den erfindungsgemäßen Körper zur Verhinderung von Rückwärtsdrehungen der Spindeln und

Fig. 5 den Gegenstand aus Fig. 1 im Schnitt entlang der Linie 5-5.

Fig. 1 zeigt ein Kühlsystem 10 mit einem Schraubenverdichter 12. Der Schrau­ benverdichter 12 weist einen Verdichtungsbereich 14 und einen Ölabscheide­ bereich 16 auf. Das Kühlsystem 10 weist desweiteren einen Verflüssiger 18, eine Ausdehnungsvorrichtung 20 und einen Verdampfer 22 auf. Verdichtetes und von Öl befreites Kühlgas wird vom Ölabscheidebereich 16 des Schrau­ benverdichters 12 zum Verflüssiger 18 geleitet. Dort wird das Kühlgas zu einer unter hohem Druck stehenden, eine niedrige Temperatur aufweisenden Flüssigkeit verflüssigt. Vom Verflüssiger 18 wird das Kühlmittel zur Aus­ dehnungsvorrichtung 20 geleitet. Dort entsteht durch Ausdehnung eine unter geringem Druck stehende und eine niedrige Temperatur aufweisende Kühlflüssigkeit. Die geringen Druck und niedrige Temperatur aufweisende Kühlflüssigkeit strömt anschließend in den Verdampfer 22, wird dort ver­ dampft und kehrt anschließend als ein geringen Druck und niedrige Tempera­ tur aufweisendes Kühlgas wieder in den Verdichtungsbereich 14 zurück.

Der Verdichtungsbereich 14 weist ein Spindelgehäuse 24 mit einem Ansaugbe­ reich 26 auf. Das unter geringem Druck stehende Kühlgas strömt vom Ver­ dampfer 22 in den Ansaugbereich 26. Das Spindelgehäuse 24 weist eine An­ saugöffnung 28 auf. Durch die Ansaugöffnung 28 wird das Kühlgas dem Ver­ dichtungsraum 30 des Schraubenverdichters 12 zugeführt. In dem Verdichtungs­ raum 30 sind drehbare Spindeln 32, 34 vorgesehen. Eine der drehbaren Spin­ deln 32, 34 wird über eine Antriebswelle 38 von einem Antriebsmotor 36 an­ getrieben. Die angetriebene Spindel ist an der Antriebswelle 38 befestigt. Im Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt der Ansaugbe­ reich 26 zwei weitere Ansaugbereiche 40, 42. Sämtliche Ansaugbereiche 26, 40 und 42 sind innerhalb des Spindelgehäuses 24 miteinander verbunden. Das Spindelgehäuse 24 weist zu einem später erörterten Zwecke eine Öff­ nung 44 des Ansaugbereiches 42 auf.

Das Spindelgehäuse 24 weist desweiteren eine Auslaßöffnung 46 auf. Durch die Auslaßöffnung 46 wird verdichtetes Kühlgas aus dem Verdichtungsraum 30 ausgelassen. Im Spindelgehäuse 24 ist ein Ventilkörper 48 vorgesehen. Zu­ sammen mit dem Spindelgehäuse 24 bildet der Ventilkörper 48 den Verdich­ tungsraum 30.

Der Ventilkörper 48 läßt sich innerhalb des Spindelgehäuses 24 relativ zu den drehbaren Spindeln 32, 34 axial bewegen. In dem in Fig. 1 darge­ stellten Zustand des Kühlsystems 10 ist der Verdichtungsraum 30 mit dem zu dem Ansaugbereich 26 gehörenden Ansaugbereich 40 und über die Ansaug­ öffnung 28 mit dem Ansaugbereich 26 verbunden. Der VentiIkörper 48 läßt sich zwischen zwei extremen Positionen positionieren. In der ersten ex­ tremen Position liegt die Stirnfläche 50 des Ventilkörpers 48 am Anschlag 52 des Spindelgehäuses 24 an. In der zweiten extremen Position - dargestellt in Fig. 2 - ist ein größtmöglicher Bereich der drehbaren SpindeIn 32, 34 zum Ansaugbereich 40 hin geöffnet. Liegt die am Niederdruckende ausgebil­ dete Stirnfläche 50 des Ventilkörpers 48 am Anschlag 52 des Spindelgehäu­ ses 24, so besteht zwischen dem Verdichtungsraum 30 und dem Ansaugbereich 40 keine direkte Verbindung mehr und der Schraubenverdichter 12 arbeitet bei voller Last. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Zustand des Kühlsystems 10 be­ findet sich der Ventilkörper 48 in einer Zwischenposition. Bei dieser Zwischenposition arbeitet der Schraubenverdichter 12 mit Teillast. Das Maß, mit dem die drehbaren Spindeln 32, 34 zu dem Ansaugbereich 40 hin geöffnet sind, bestimmt das zwischen den drehbaren Spindeln 32, 34 ver­ dichtbare Gasvolumen und somit die Last bzw. Leistung des Schraubenver­ dichters 12.

Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Ölabscheidebereich 16 weist einen in einem Ölsumpfgehäuse 56 ausgebildeten Ölabscheider, vorzugsweise einen Zentri­ fugalölabscheider 54 auf. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung ist zwischen der Auslaßöffnung 46 des Spindelgehäu­ ses 24 und dem Zentrifugalölabscheider 54 ein mit einem Auslaßkanal 60 ausgebildetes Lagergehäuse 58 vorgesehen. Der Zentrifugalölabscheider 54 weist einen mit dem Auslaßkanal 60 des Lagergehäuses 58 verbundenen Ein­ laß 62 auf. Desweiteren weist der Zentrifugalölabscheider 54 eine durch­ lässige Wandung 64 auf. Die durchlässige Wandung 64 bildet zwischen dem Einlaß 62 und einem Auslaß 70 des Ölsumpfgehäuses 56 zusammen mit einem zylindrischen Innengehäuse 66 und einem Leitelement 68 einen schrauben­ linienförmigen Kanal.

Das zylindrische Innengehäuse 66 weist ein mit einem Kolben 74 und einer Feder 76 ausgestattetes Druckgehäuse 72 auf. Der Kolben 74 und das Druck­ gehäuse 72 bilden zusammen eine Druckkammer 78. Die Druckkammer 78 ist steuerbar mit der im Spindelgehäuse 24 ausgebildeten Öffnung 44 oder mit dem Ölsumpfbereich 80 des Ölabscheidebereiches 16 über eine im Ölsumpf­ gehäuse 56 ausgebildete Öffnung 82 verbunden. Die Druckkammer 78 ist über ein Magnetventil 84 mit der Öffnung 44 und dem Ansaugbereich 42 oder über ein Magnetventil 86 mit dem Ölsumpfbereich 80 verbunden. Das zylindrische Innengehäuse 66 weist eine Abschlußkappe 88 auf. Durch eine in der Abschluß­ kappe 88 ausgebildete Öffnung 90 ist der dem die Druckkammer 78 mitbilden­ den Teil gegenüberliegende Teil des Kolbens 74 in ständiger Verbindung mit dem übrigen Innenraum des Zentrifugalölabscheiders 54.

Im Inneren des Zentrifugalölabscheiders 54 sind desweiteren ein Drallein­ satz 92 und ein Körper 94 zur Verhinderung von Drehbewegungen vorgesehen. Der später noch genauer erörterte Körper 94 ist verschiebbar auf einer Verbindungsstange 96 angeordnet. Die Verbindungsstange 96 verbindet den im Ölabscheidebereich 16 vorgesehenen Kolben 74 mit dem im Spindelgehäu­ se 24 vorgesehenen Ventilkörper 48. Es ist besonders erwähnenswert, daß der Ventilkörper 48 im Spindelgehäuse 24 entsprechend der Bewegung des Kolbens 74 im Druckgehäuse 72 bewegt wird. Desweiteren ist erwähnenswert, daß die Bewegung der Verbindungsstange 96 selbst die Bewegung des Kör­ pers 94 nicht tangiert.

Der in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellte Körper 94 kann sich durch am Kör­ per 94 befestigte, in in der Abschlußkappe 88 ausgebildete Bohrungen 100 verschiebbar hineingesteckte Stifte 98 nicht um die Verbindungsstange 96 herum bewegen. Desweiteren ist erkennbar, daß sich ein Randbereich 102 des Körpers 94 durch eine Sitzfläche 104 nicht weiter in Richtung des Auslaß­ kanals 60 bewegen kann als dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Die Sitzfläche 104 ist eine auf dem Lagergehäuse 58 aufliegende flache Fläche. Körper 94 ist auch vor Bewegungen in Richtung der in der Abschlußkappe 88 ausgebildeten Öffnung 90 über die in Fig. 1 gezeigte Position hinaus ge­ sichert. Die Sicherung erfolgt durch Anliegen einer Rückenfläche 106 des Körpers 94 an Sitzen 108 der Dralleinsätze 92. So behält man zwischen der Rückenfläche 106 des Körpers 94 und der Abschlußkappe 88 einen Spalt. Die­ ser Spalt sichert jederzeit einen störungsfreien Eintritt in die in der Abschlußkappe 88 ausgebildete Öffnung 90 und somit den Erhalt einer Ver­ bindung zwischen dem Kolben 74 und dem übrigen Innenraum des Zentrifugal­ ölabscheiders 54. Die Rückenfläche 106 des Körpers 94 ist flach ausgebil­ det, während eine in dem Auslaßkanal 60 gerichtete Fläche 110 des Kör­ pers 94 dagegen eine aerodynamische Form aufweist.

Im Betrieb wird das Kühlgas aufgrund der Drehbewegungen und des Ineinan­ dergreifens der drehbaren Spindeln 32, 34 durch die Ansaugöffnung 28 hin­ durch in den Verdichtungsraum 30 gesaugt. Dabei wird eine der beiden Spin­ deln 32, 34 in vorgegebener Richtung durch den Antriebsmotor 36 angetrie­ ben. Ist der Antriebsmotor 36 eingeschaltet, wird ungeachtet der Position des Ventilkörpers 48 zumindest ein Teil des durch die Ansaugöffnung 28 in den Verdichtungsraum 30 gesaugten Kühlgases verdichtet und über die Aus­ laßöffnung 46 ausgelassen. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 wird das Kühl­ gas über die Auslaßöffnung 46 aus dem Verdichtungsraum 30 ausgelassen und strömt in den Auslaßkanal 60 des Lagergehäuses 58. Das aus dem Ölsumpf­ bereich 80 stammende Öl wird - wenn dies auch in den Figuren nicht ge­ zeigt ist, - bei arbeitendem Schraubenverdichter 12 in den Verdichtungs­ raum 30 gefördert. Das im Ölsumpfbereich 80 befindliche Öl steht bei ar­ beitendem Schraubenverdichter 12 im wesentlichen unter Auslaßdruck. Dies liegt daran, daß die Wandung 64 des Ölabscheiders 54 durchlässig ist. Das Öl aus dem Ölsumpfbereich 80 schmiert desweiteren die die Wellenen­ den der drehbaren Spindeln 32, 34 im Schraubenverdichter 12 aufnehmenden Lager und Lagerbereiche. Dieses Schmieröl wird nach Passieren der Lager und der Lagerbereiche in den Verdichtungsraum 30 geleitet. Zusätzlich wird das Öl im Ölsumpfbereich 80 bei geöffnetem Magnetventil 86 durch dieses hindurch gesteuert aus dem Ölsumpfbereich 80 heraus und in die Druckkammer 78 geleitet. Dadurch wird der Kolben 74 bewegt und entspre­ chend der Ventilkörper 48 im Spindelgehäuse 24 verschoben. Soll der Ven­ tilkörper 48 zur Entlastung des Schraubenverdichters 12 verschoben werden, so wird die Druckkammer 78 über das Magnetventil 84 in den Ansaugbereich 42 des Spindelgehäuses 24 entlüftet. Es bedarf keiner weiteren Erklärung, daß es sich bei dem aus der Auslaßöffnung 46 des Spindelgehäuses 24 ausgelasse­ nen Medium um verdichtetes Kühlgas handelt, das stark mit Öl beladen ist, das entsprechend voranstehender Erläuterungen von vielen Orten aus in den Verdichtungsraum 30 sickert.

Die Mischung aus Öl und Kühlgas, die aus dem Verdichtungsbereich 14 strömt, tritt durch Einlaß 62 in den Ölabscheidebereich 16 ein. Dort trifft das Gemisch unmittelbar auf die profilierte Fläche 110 des Körpers 94. Ein solches Auftreffen bewirkt zunächst so lange eine Bewegung des Körpers 94 weg von der Auslaßöffnung 46, bis die Rückenfläche 106 auf den Sitzen 108 der Dralleinsätze 97 aufsitzt. Während das Gemisch aus Öl und Kühlgas aus dem Verdichtungsbereich 14 ausgelassen wird, wird der Körper 94 durch den Einfluß der Kraft des aus dem Verdichtungsraum 30 des Verdichtungsberei­ ches 14 strömenden Gemischs weiterhin in den Sitzen 108 und in der in Fig. 1 dargestellten Position gehalten. Die um den Einlaß 62 des Zentri­ fugalölabscheiders 54 herum ausgebildete Fläche wird durch Auftreffen des ausgelassenen Gemischs auf der Fläche 110 völlig mit Öl benetzt sein. Folg­ lich gleitet der Körper 94 leicht auf der Verbindungsstange 96. Eine ge­ ringe Leckage in den Bereich hinter dem Körper 94 durch den Spalt zwischen der Verbindungsstange 96 und der im Körper 94 ausgebildeten Bohrung, durch die die Verbindungsstange 96 hindurchragt, ist nicht schädlich. Etwas Spiel zwischen der Verbindungsstange 96 und dem Körper 94 ist daher zulässig und stellt ein leichtes Gleiten des Körpers 94 auf der Verbindungsstange 96 sicher.

Das durch den Einlaß 62 des Zentrifugalölabscheiders 54 strömende Gemisch aus Öl und Kühlgas wird durch Zusammenwirken der profilierten Fläche 110 mit dem Körper 94 allmählich von einer im wesentlichen axialen Strömung in eine aus axialer und radialer Strömung kombinierte Strömung im Zentri­ fugalölabscheider 54 umgelenkt. Das Gemisch wird dann in den Drallein­ satz 92 geleitet und erfährt dort, nachdem es bereits durch den Körper 94 eine radiaIe Geschwindigkeitskomponente erhalten hatte, eine Drehbewegung oder einen Drall in vorgegebener Richtung. Das in Drallbewegung versetzte Gemisch wird anschließend in einen von dem Leitelement 68, der durchlässi­ gen Wandung 64 und dem zylindrischen Innengehäuse 66 gebildeten schrau­ benlinienförmigen Kanal geleitet. Der dem Gemisch allmählich und reibungs­ los aufgezwungene Richtungswechsel ist zweckdienlich und verringert wäh­ rend der Ölabscheidung den im Kühlgas auftretenden Druckabfall. Wenn das unter hohem Druck stehende Gemisch durch den Zentrifugalölabscheider 54 hindurchströmt, bewirken die durch den Verlauf des Strömungspfades auf die schweren Fluidteilchen des Gemischs wirkenden Zentrifugalkräfte eine nach außen gerichtete radiale Bewegung dieser Teilchen im Zentrifugalöl­ abscheider 54. Dort wandern die Fluidteilchen durch die durchlässige Wan­ dung 64. Das von Öl befreite Kühlgas bewegt sich weiter durch den Zentri­ fugalölabscheider 54 und schließlich durch den Auslaß 70 aus dem Ölsumpf­ gehäuse 56 heraus. Das abgeschiedene Öl wird im Ölsumpfbereich 80 des Öl­ sumpfgehäuses 56 gesammelt.

Bei abgeschaltetem Schraubenverdichter 12 - d. h. wenn der Antriebsmotor 36 abgeschaltet ist und so die Spindeln 32, 34 nicht mehr angetrieben werden - neigt das unter hohem Druck stehende Kühlgas im Zentrifugalölabscheider 54 und auch in Strömungsrichtung hinter dem Zentrifugalölabscheider 54 dazu, durch den Einlaß 62, den Auslaßkanal 60 und die Auslaßöffnung 46 des Spin­ delgehäuses 24 hindurch zurück in den Verdichtungsraum 30 zu strömen. Ein solcher Rückstrom des Kühlgases würde - sofern er nicht verhindert wird - einen Antrieb der Spindeln 32, 34 in umgekehrte Richtung, d. h. entgegen der eigentlichen Antriebsrichtung des Antriebsmotors 36, bewirken. Dabei würden möglicherweise unzulässig hohe Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen auftreten. Wenn die Spindeln 32, 34 vom Antriebsmotor 36 nicht mehr ange­ trieben werden, können sie sich in beide Richtungen frei drehen. Das aus dem Zentrifugalölabscheider 54 anfänglich rückströmende Kühlgas wird je­ doch den Körper 94 entlang der Verbindungsstange 96 in Richtung des Ver­ dichtungsbereiches 14 solange bewegen, bis der Randbereich 102 des Kör­ pers 94 mit der Sitzfläche 104 aufsitzt, dabei den Einlaß 62 schließt und den weiteren Rückstrom des Kühlgases verhindert. Bemerkenswert ist die Tatsache, daß der Druckausgleich zwischen dem auf der Hochdruckseite und dem auf der Niederdruckseite des Kühlsystems 10 herrschenden Druck durch Verhinderung einer schnellen Rückwärtsdrehung der drehbaren Spindeln 32, 34 länger dauert. Das zeitlich ausgedehnte Halten des Druckes im Bereich hinter dem Einlaß 62 des Zentrifugalölabscheiders 54 sichert desweiteren die zuvor erwähnte Ölversorgung der Lager und des Verdichtungsraumes 30 des Schraubenverdichters 12. Dies liegt daran, daß aufgrund des auch bei abgeschaItetem Kühlsystem 10 im Ölabscheidebereich 16 aufgebauten und aufrechterhaltenen hohen Druckes Öl aus dem Ölsumpfbereich 80 an die Öl benötigenden Stellen im Schraubenverdichter 12 gefördert wird.

Der Erhalt des Öldruckes im Ölabscheidebereich 16 bei abgeschaltetem Kühl­ system 10 wird zusätzlich durch die von der Feder 76 hervorgerufene, auf den Ventilkörper 48 in Richtung der dem entlasteten Zustand des Schrauben­ verdichters 12 gemäß der Darstellung in Fig. 2 entsprechenden Position im Spindelgehäuse 24 wirkende Vorspannung bewirkt. Bei abgeschaltetem Kühlsy­ stem 10 wird das Magnetventil 84 automatisch geöffnet und lüftet so die Druckkammer 78. Der im Ölabscheidebereich 16 herrschende Druck wirkt zu­ sammen mit der Feder 76 auf die gleiche Fläche des Kolbens 74. Wenn der Körper 94 den Einlaß 62 zur Verhinderung eines Rückstromes des Kühlgases durch den Einlaß 62 auf die Niederdruckseite des Kühlsystems 10 verschließt, wirkt der im Zentrifugalölabscheider 54 herrschende Druck zusammen mit der Feder 76 auf den Kolben 74 und bewirkt, daß sich der Ventilkörper 48 in Richtung der dem entlasteten Zustand des Schraubenverdichters 12 ent­ sprechenden Position im Spindelgehäuse 24 bewegt. Hat der Körper 94 den Einlaß 62 einmal verschlossen, wird der Ventilkörper 48 nicht weiter durch den an der Auslaßöffnung 46 herrschenden Auslaßdruck beaufschlagt. Die Be­ wegung des Ventilkörpers 48 in die dem entlasteten Zustand des Schrauben­ verdichters 12 entsprechende Position gemäß Fig. 2 ist sichergestellt.

Claims (18)

1. Vorrichtung zur Verhinderung von Rückwärtsdrehungen drehbarer Spindeln eines Schraubenverdichters nach Abschalten des Schraubenverdichters, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung hinter einer Auslaßöffnung (46) des Schraubenverdichters (12) ein Körper (94) vor­ gesehen ist, daß der Körper (94) zwischen einer ersten und einer zweiten Position relativ zur Auslaßöffnung (46) bewegbar ist, daß in der ersten Position des Körpers (94) das verdichtete Gas bei arbeitendem Schraubenver­ dichter (12) ungehindert aus der Auslaßöffnung (46) ausströmen kann, daß in der zweiten Position des Körpers (94) ein der eigentlichen Strömungs­ richtung entgegengerichteter Rückstrom des Gases durch die Auslaßöffnung (46) des Schraubenverdichters (12) verhindert ist und daß eine Vorrichtung (96) zur Anbringung des Körpers (94) vorgesehen und mittels der Vorrichtung (96) der Körper (94) zwischen der ersten und der zweiten Position bewegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (94) eine profilierte Fläche (110) aufweist und auf der Vorrichtung (96) so an­ geordnet ist, daß die profilierte Fläche (110) dem aus dem Schraubenver­ dichter (12) strömenden Gas entgegengerichtet ist und das auf sie auftreffen­ de strömende Gas umlenkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kör­ per (94) auf der Vorrichtung (96) verschiebbar angeordnet ist und durch den Impuls des bei arbeitendem Schraubenverdichter (12) aus der Auslaßöffnung (46) strömenden Gases in die erste Position bzw. durch den Impuls des bei abge­ schaltetem Schraubenverdichter (12) in die Auslaßöffnung (46) rückströmen­ den Gases in die zweite Position bringbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und ggf. Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als eine Verbindungsstange (96) ausgeführt ist, daß die profilierte Fläche (110) des Körpers (94) axialsymmetrisch ausgebildet ist, daß der Körper (94) eine mit der Symmetrieachse der profilierten Fläche (110) zusammenfallende Bohrung aufweist und daß die Verbindungsstange (96) durch die Bohrung hindurchragt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (94) auf der Vorrichtung, insbesondere der Verbindungsstange (96), nicht drehbar angebracht ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 und ggf. einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (94) auf seiner die profilierte Fläche (110) aufweisenden Seite eine Sitzfläche (104) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und ggf. Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung von Drehbewegungen des Körpers (94) auf der Vorrich­ tung (96) mindestens ein mit dem Körper (94) fest verbundener und zusammen mit dem Körper (94) auf der Vorrichtung (96) verschiebbarer Stift (98) vor­ gesehen ist.

8. Schraubenverdichter, vorzugsweise für ein Kühlsystem, mit einem mit Öl versorgten Verdichtungsbereich und einem Ölabscheidebereich, wobei der Ver­ dichtungsbereich ein Spindelgehäuse mit einem Verdichtungsraum, eine mit dem Verdichtungsraum verbundene Auslaßöffnung und zwei in dem Spindelge­ häuse ausgebildete, komplementäre, drehbare Spindeln aufweist, wobei bei arbeitendem Verdichtungsbereich ein innerhalb des Verdichtungsraumes durch die in vorgegebener Richtung drehenden Spindeln verdichtetes Öl-Gas-Gemisch durch die Auslaßöffnung strömt, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung hinter der Auslaßöffnung (46) des Verdichtungsbe­ reiches (14) eine Vorrichtung zur Verhinderung von Rückwärtsdrehungen der drehbaren Spindeln (32, 34) in Folge eines nach Abschalten des Schrau­ benverdichters (12) auftretenden Rückstromes von zuvor verdichtetem Gas aus dem in Strömungsrichtung hinter der Auslaßöffnunq (46) liegenden Bereich zurück in den Verdichtungsraum (30) bzw. durch den Verdichtungsraum (30) vorge­ sehen ist.

9. Schraubenverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen in einer ersten und in einer zweiten Position im Schrau­ benverdichter (12) positionierbaren Körper (94) aufweist, daß in der ersten Position des Körpers (94) das Öl-Gas Gemisch bei arbeitendem Schraubenver­ dichter (12) ungehindert aus der Auslaßöffnung (46) ausströmen kann und daß in der zweiten Position des Körpers (94) ein der eigentlichen Strö­ mungsrichtung des Öl-Gas-Gemischs entgegengerichteter Rückstrom des zu­ vor verdichteten und aus dem Schraubenverdichter (12) geströmten Öl-Gas- Gemischs zurück in den Verdichtungsraum (30) des Schraubenverdichters (12) verhindert ist.

10. Schraubenverdichter nach Anspruch 8 oder 9. dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren Spindeln (32, 34) durch Einschalten eines Antriebsmotors (36) in eine vorgegebene Richtung angetrieben werden, daß sich die Spindeln (32, 34) nach Abschalten des Antriebsmotors (36) in die der vorgegebenen Dreh­ richtung entgegengesetzte Richtung frei drehen können, daß der Körper (94) bei eingeschaltetem Antriebsmotor (36) durch den Impuls des aus dem Schrau­ benverdichter (12) strömenden Öl-Gas-Gemischs in die erste Position und bei ausgeschaltetem Antriebsmotor (36) durch den Impuls des anfänglich in die Auslaßöffnung (46) rückströmenden Gases in die zweite Position bring­ bar ist.

11. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Körper (94) eine symmetrisch profilierte Fläche (110) auf­ weist, daß die symmetrisch profilierte Fläche (110) der Strömungsrichtung des bei eingeschaltetem Antriebsmotor (36) im Schraubenverdichter (12) ver­ dichteten und aus der Auslaßöffnung (46) ausgelassenen Öl-Gas-Gemischs ent­ gegengerichtet ist.

12. Schraubenverdichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabscheidebereich (16) einen Zentrifugalölabscheider (54) aufweist, daß die profilierte Fläche (110) des Körpers (94) derart mit dem Zentrifugalöl­ abscheider (54) zusammenwirkt, daß beim Auftreffen des aus dem Schrauben­ verdichter (12) ausgelassenen Öl-Gas-Gemischs auf die profilierte Fläche (110) des Körpers (94) das Gemisch in Förderung der Ölabscheidung in den Zentri­ fugalölabscheider (54) gelenkt wird.

13. Schraubenverdichter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (94) eine koaxial zur Symmetrieachse der profilierten Fläche (110) ausgebildete Bohrung aufweist und auf einer durch die Bohrung hindurchragenden Verbindungsstange (96), zwischen der ersten und der zwei­ ten Position verschiebbar, angeordnet ist.

14. Schraubenverdichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (94) um die Verbindungsstange (96) herum nicht drehbar ist.

15. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zentrifugalölabscheider (54) einen Einlaß (62) und eine Mehrzahl an den Einlaß (62) angrenzender Dralleinsätze (92) aufweist und daß der Körper (94) in der ersten Position derart im Zentrifugalölabschei­ der (54) sitzt, daß dem aus dem Verdichtungsbereich (14) strömenden Gemisch vor Eintritt in den Bereich der Dralleinsätze (92) durch den Körper (94) eine radial gerichtete Geschwindigkeitskomponente aufgezwungen wird.

16. Schraubenverdichter nach Anspruch 13 und ggf. Anspruch 14 oder 15, da­ durch gekennzeichnet, daß ein innerhalb des Verdichtungsbereiches (14) be­ weglicher Ventilkörper (48) und zur Betätigung des Ventilkörpers (48) ein innerhalb des Ölabscheidebereiches (16) beweglicher Kolben (74) vorgesehen ist, daß der Ventilkörper (48) und der Kolben (74) über die den Körper (94) tragende Verbindungsstange (96) so miteinander verbunden sind, daß die Be­ wegung des Kolbens (74) im Ölabscheidebereich (16) eine entsprechende Be­ wegung des Ventilkörpers (48) im Verdichtungsbereich (14) bewirkt und daß die Bewegung des auf der Verbindungsstange (96) angeordneten Körpers (94) unabhängig von der durch die Bewegung des Kolbens (74) erfolgenden Bewe­ gung der Verbindungsstange (96) ist.

17. Schraubenverdichter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß un­ abhängig davon, ob sich der Körper (94) in der ersten oder der zweiten Po­ sition befindet, eine Seite des Kolbens (74) mit dem Inneren des Zentrifu­ galölabscheiders (54) verbunden ist, daß bei abgeschaltetem Schraubenver­ dichter (12) der im Ölabscheiderbereich (16) herrschende und auf den Kol­ ben (74) wirkende Druck erhalten bleibt, wogegen sich die im System herr­ schenden Drücke bzw. Druckunterschiede anders als über die Auslaßöffnung (46) des Schraubenverdichters (12) ausgleichen.

18. Schraubenverdichter nach Anspruch 14 und ggf. einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung von Drehbewegungen des Körpers (94) mindestens ein mit dem Körper (94) fest verbundener und zu­ sammen mit dem Körper (94) auf der Verbindungsstange (96) verschiebbarer Stift (98) vorgesehen und ausschließlich parallel zur Verbindungsstange (96) bewegbar ist.