DE3702435A1 - Verfahren zur steuerung des rotationskompressors in einer kaelte- und waermepumpenanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Rotationskompressors in einer Kälte- und Wärmepumpenanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zu entwickeln, bei dem auf einfache Weise eine möglichst feine Einstellung der Leistung möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Steuerung des Rotationskompressors in einer Kälte- und Wärmepumpenanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Unteranspruch genannt.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Rotationskompressor,

Fig. 2A die achsiale Volumenänderung in einem Rotationskompressor,

Fig. 2B und 2C die Stellung des Schiebeventils mit völlig geschlossenem Gegenstromkanal und in verschobener Stellung des Schiebeventils in Richtung zur Austrittsebene,

Fig. 3 das Verhältnis zwischen Druck und Volumen in einem Rotationskompressor,

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Rotationskompressor mit Hebschiebern,

Fig. 5 die Anordnung mehrerer Hebschieber zwischen der Eintritts- und der Austrittsseite.

Durch das Öffnen und Schließen der Hebschieber beim Steuern der Leistung des Rotationskompressors mittels Hebschieber für den Gegenstrom und für die Austrittsöffnung wird das eingebaute Volumen in Bezug auf die Leistungssteuerung angepaßt.

Bei verschiedenen Typen von Rotationskompressoren erfolgt die Steuerung der Leistung durch ein achsial oder tangential verschiebbares Schiebeventil, welches einen oder mehrere Gegenflußkanäle zwischen der Arbeitskammer und der Eingangsseite des Kompressors öffnet. Eine solche Anordnung zeigt Fig. 1 bei einem Schraubenkompressor vom SRM-Typ, der auch als Lysholm- oder Zwillingsschraubenkompressor bekannt ist. Im Prinzip wird das gleiche Steuersystem beim Globoid-Kompressor verwendet.

Zu dem Rotationskompressor in Fig. 1 gehören eine Arbeitskammer 1 mit Rotoren, ein in achsialer Richtung verschiebbarer Schieber 2, der auch eine Austrittsöffnung 6 bildet, die Eintrittsseite 3 und die Austrittsseite 4 des Kompressors und eine Gegenstromöffnung 5. Die Gegenstromöffnung steht mit der Eintrittsseite des Kompressors in Verbindung, und ihre Größe wird durch die Stellung des Schiebers 2 bestimmt.

Rotationskompressoren der genannten Art sind Verschiebekompressoren, die keine Arbeitsventile in der Eintritts- oder Austrittsöffnung haben. Zur Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades erfolgt eine innere Verdichtung in der Arbeitskammer, wenn die Eintrittsöffnung geschlossen worden ist und bevor die Austrittsöffnung geöffnet wird. Die Fig. 2A bis 2C zeigen die achsial Veränderung des eingebauten Volumens und die Stellung des Schiebeventils bei geschlossenem Gegenstromkanal und bei verschieden weiten Öffnungen des Gegenstromkanals, also bei Verschiebung des Schiebeventis in Richtung zur Austrittsebene. Für einen optimalen Wirkungsgrad gilt die folgende Gleichung (siehe Fig. 3): wobei P 2 der Austrittsdruck, P 1 der Eintrittsdruck, V 1 das maximale Volumen, V 2 das Arbeitsvolumen unmittelbar vor dem Öffnen der Austrittsöffnung und n der polytrophische Exponent ist.

Die obigen Angaben gelten auf für den Vollastfall, der in Fig. 2B dargestellt ist, wenn also der Gegenstromkanal vollständig geschlossen ist. Wenn der Leistungsbedarf fällt, wird das Schiebeventil in Richtung zur Austrittsebene verschoben (siehe Fig. 2C), und die auf optimalen Betrieb zielenden Verhältnisse entsprechen

Es ist aus Fig. 2C erkennbar, daß beim Verschieben des Schiebeventils in Richtung zur Austrittsebene die Austrittsöffnung kleiner wird, was bedeutet, daß im vorliegenden Falle das Volumen V 4 kleiner als V 2 wird und das Absaugvolumen V 3 kleiner als V 1 wird. Die Volumina und auch das oben genannte optimale Verhältnis von Druck und Volumen sind voneinander abhängig.

Die Steuerung der Arbeitsweise einess Rotationskompressors in einer Kälte- und Wärmepumpenanlage, in der der Kompressor mit einem Hebschieber enthaltenden Steuersystem versehen ist, ist bereits bekannt, obwohl sie selten angewendet wird. Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch einen Rotationskompressor mit einem sich in offener Stellung befindlichen Hebschieber 7 zur Leistungssteuerung und einem Hebschieber 8 zur Änderung des Volumens durch Steuerung der Größe der Austrittsöffnung. Die Hebschieber ermöglichen eine stufenweise Steuerung. Die Verwendung verschiedener Hebschieber für eine individuelle Steuerung der Leistung eines Rotationskompressors und für die Änderung des inneren Volumens in einem Rotationskompressor ergeben relativ kleine Steuerstufen, und die Steuerung ist vergleichbar mit der stufenweisen Steuerung in Kolbenkompressoren mit verschiedenen Zylindern. Die Hebschieber können als zylindrische Kolben ausgeführt werden, wobei unterschiedliche Kolbendurchmesser die Stufen bestimmen. Die Hebschieber arbeiten in Richtung auf die Öffnungen in Arbeitsräumen des Rotors.

Es ist vorteilhaft, die Hebschieber 7, 9 und 10 mit dem Hebschieber 8 zur Steuerung des eingebauten Volumens zu kombinieren. Diese Kombination gestattet es, das eingebaute Volumen dem augenblicklichen Leistungsbedarf in ähnlicher Weise anzupassen wie bei der oben genannten Schiebeventil-Steuerung. Gleichzeitig mit dem Öffnen eines Hebschiebers 7 zur Reduzierung der Leistung wird ein Hebschieber 8 geschlossen und vergrößert dadurch das eingebaute Volumen im Vergleich mit einer stationären Austrittsöffnung, das heißt mit einer Austrittsöffnung, die nicht verschließbar ist. Die Verwendung einer Vielzahl von Hebschiebern sowohl für den Gegenstrom als auch für Austrittsöffnungen ermöglicht eine feiner einstellbare Leistungssteuerung und ein besser anpaßbares eingebautes Volumen, da die Hebschieber individuell und aufeinanderfolgend geöffnet und geschlossen werden.

Claims (2)

1. Verfahren zur Steuerung des Rotationskompressors in einer Kälte- und Wärmepumpenanlage, wobei der Kompressor zur Kontrolle der Leistung ein oder mehrere Hebschieber (7) für Gegenstromöffnungen hat und zur Kontrolle des eingebauten Volumens einen oder mehrere Hebschieber (8) für Austrittsöffnungen hat, dadurch gekennzeichnet, daß beim Öffnen eines Hebschiebers (7) für die Leistungssteuerung zur Herabsetzung der Leistung ein Hebschieber (8) für die Steuerung des eingebauten Volumens zur Vergrößerung des eingebauten Volumens geschlossen wird, wodurch das eingebaute Volumen im Hinblick auf die Leistungssteuerung angepaßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Öffnen des ersten Hebschiebers (7) für die Leistungssteuerung, beginnend an der Einlaßebene, zum Zwecke der Herabsetzung der Leistung geöffnet wird, der erste Hebschieber (8), beginnend an der Einlaßebene, welcher dem niedrigsten eingebauten Volumen entspricht, geschlossen wird, so daß das eingebaute Volumen vergrößert wird verglichen mit dem Zustand, bei dem dieser Hebschieber (8) offen ist, und daß danach nacheinander alle für die Leistungssteuerung bestimmten Hebschieber (9, 10), und zwar beginnend an der Einlaßseite, zur Verminderung der Leistung geöffnt werden, während gleichzeitig die übrigen Hebschieber nacheinander, beginnend in Richtung von der Einlaßseite, zur Vergrößerung des eingebauten Volumens geschlossen werden.