DE4227332C2 - Schraubenverdichter - Google Patents
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- DE4227332C2 DE4227332C2 DE4227332A DE4227332A DE4227332C2 DE 4227332 C2 DE4227332 C2 DE 4227332C2 DE 4227332 A DE4227332 A DE 4227332A DE 4227332 A DE4227332 A DE 4227332A DE 4227332 C2 DE4227332 C2 DE 4227332C2
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schraubenverdichter mit einem eine Arbeitskammer auf
weisenden Gehäuse und mit einem ersten und einem zweiten in der Arbeitskammer
angeordneten Schraubenrotor, wobei zur stufenlosen Steuerung der Leistung des
Schraubenverdichters eine erste Entlastungsvorrichtung vorgesehen ist und die erste
Entlastungsvorrichtung ein in einer Gehäusebohrung angeordnetes Entlastungsele
ment aufweist.
Im allgemeinen werden Schraubenverdichter in Kälteanlagen zur Erhöhung des
Druckes des Kältemittelgases von einem Ansaugdruck auf einen Auslaßdruck einge
setzt, wodurch schließlich der Einsatz des Kältemittels zur Kühlung eines gewünsch
ten Mediums möglich ist. Hierbei können mehrere Arten von Verdichtern, einschließ
lich Schraubenverdichter, in solchen Kälteanlagen eingesetzt werden. Bei einem
Schraubenverdichter befinden sich innerhalb einer Arbeitskammer (Verdichtungs
raum) zwei komplementäre, ineinandergreifende drehbare Schraubenrotoren, wobei
der eine Schraubenrotor im Sinne einer Matrize als aufnehmender Schraubenrotor,
der andere Schraubenrotor im Sinne einer Patrize in den aufnehmenden Schraubenro
tor einführbar ausgebildet ist.
Der im Sinne einer Patrize ausgebildete Schraubenrotor weist relativ dicke und abge
stumpfte Rippen mit nach außen gewölbten Flankenflächen auf. Der im Sinne einer
Matrize ausgebildete Schraubenrotor weist relativ schmale Rippen mit nach innen
gewölbten Flankenflächen auf. Die Arbeitskammer bzw. der Verdichtungsraum läßt
sich üblicherweise als ein Raum in Form zweier sich schneidenden, parallel verlaufen
den Zylinder mit den darin ineinandergreifend angeordneten, komplementären dreh
baren Schraubenrotoren beschreiben. Die Schraubenrotoren weisen gegenüber den
zylindrischen Räumen (Bohrungen) nur geringes Spiel auf.
Weiterhin weist ein Schraubenverdichter ein Niederdruckende und ein Hochdruck
ende mit einer Ansaug- und einer Auslaßöffnung auf, welche jeweils mit der Arbeits
kammer des Schraubenverdichters strömungsverbunden ist. Unter Ansaugdruck ste
hendes Kältemittelgas strömt durch die Ansaugöffnung aus einem Ansaugbereich des
Niederdruckendes des Schraubenverdichters und tritt in eine sparrenähnliche Druck
tasche ein, welche durch die ineinandergreifenden drehbaren Schraubenrotoren und
die Wandung der Arbeitskammer gebildet wird. Solche Drucktaschen sind anfänglich
zur Ansaugöffnung hin geöffnet und zur Auslaßöffnung hin geschlossen.
Bei der Rotation der Schraubenrotoren schließt sich die Drucktasche zur Ansaugöff
nung hin und die Verdichtung des Gases beginnt, da das Volumen der Drucktasche
sich beginnt zu verringern, wenn die Drucktasche entlang des Umfanges und axial
zum Hochdruckende des Schraubenverdichters hin verlagert wird. Schließlich ist die
Drucktasche so verlagert, daß diese mit der Auslaßöffnung strömungsverbunden ist,
durch welche dann das verdichtete Kältemittelgas aus der Arbeitskammer entweicht.
Bei Schraubenverdichtern werden als Entlastungsvorrichtungen häufig Schieber
ventil-Anordnungen, welche geeignet sind, die Leistung des Schraubenverdichters in
einem zusammenhängenden Leistungsbereich zu steuern, verwendet. Eine solche
Anordnung ist Gegenstand der US-A-4,662,190 oder der DE-C-36 29 065. Der
Ventilbereich der Schieberventilanordnung steht in direktem Kontakt mit den
Schraubenrotoren und bildet praktisch einen integralen Bestandteil der Arbeitskam
mer, d. h. hierdurch wird die Arbeitskammer des Schraubenverdichters begrenzt.
Das Schieberventil ist axial innerhalb des Schraubenverdichters bewegbar, um einen
Bereich der Arbeitskammer des Schraubenverdichters mit den darin angeordneten
Schraubenrotoren dem Ansaugdruck auszusetzen. Arbeitet der Schraubenverdichter
mit voller Leistung (bei geschlossenem Schieberventil), so ist der in Strömungsrich
tung hinter der Ansaugöffnung liegende Bereich nicht dem Ansaugdruck ausgesetzt.
Je mehr sich das Schieberventil öffnet, desto größer ist der Bereich der Arbeitskammer
und der darin angeordneten Schraubenrotoren, welcher dann dem Ansaugdruck aus
gesetzt ist. Hierdurch wird verhindert, daß der dem Ansaugdruck ausgesetzte Bereich
der Arbeitskammer und der Schraubenrotoren in den Verdichtungsprozeß eingreift,
da ansonsten - wäre dieser Bereich nicht dem Ansaugdruck ausgesetzt - sich hier ge
schlossene Drucktaschen bilden würden, wodurch der Verdichtungsprozeß dann be
einflußt wird. Im Endeffekt wird durch die Anwendung eines Schieberventils eine
Leistungsverringerung durch eine Verringerung der wirksamen Länge der Schrau
benrotoren erreicht. Wenn das Schieberventil geschlossen ist, arbeitet der Schrau
benverdichter mit voller Leistung. Ist das Schieberventil vollständig geöffnet, dies ist
der Fall, wenn der größtmögliche Bereich der Schraubenrotoren dem Ansaugdruck -
also nicht nur über die Ansaugöffnung - ausgesetzt ist, so arbeitet der Schrauben
verdichter in einem maximal möglichen Umfang entlastet. Die bestimmte Stellung des
Schieberventils zwischen den extremen Stellungen, nämlich der vollen Belastungs-
und Entlastungsstellung wird relativ einfach gesteuert. Hierdurch kann die Leistung
des Schraubenverdichters und die der Kälteanlage, in welcher ein solcher Schrau
benverdichter eingesetzt ist, auf eine geeignete Weise wirksam über einen großen
und zusammenhängenden Leistungsbereich abgestimmt werden.
Bei dem Schraubenverdichter nach der DE-A-36 29 065 besteht die als Entlas
tungsvorrichtung ausgeführte Schieberventil-Anordnung aus zwei Bestandteilen die
direkt - nämlich über ein Federelement - gekoppelt sind, folglich nicht unabhängig
voneinander betriebsfähig sind. Die so gebildete Schieberventil-Anordnung ist im
wesentlichen in der Arbeitskammer angeordnet und steht in direktem Kontakt mit
den entsprechenden Schraubenrotoren.
Es sollte bekannt sein, daß der Einsatz einer als Schieberventil ausgeführten Entlas
tungsvorrichtung nicht die Erzeugung von rück-expandierenden Volumina zur Folge
hat, da eine bestimmte Fläche des Schieberventils einen Teil der Wandung der Ar
beitskammer bildet und sich präzise an die angrenzende äußere Kontur der Schrau
benrotor-Anordnung anpaßt. Schieberventil-Anordnungen werden daher, ganz be
sonders wegen ihrer Fähigkeit die Leistung anzupassen und wegen ihrer Fähigkeit
eine stufenlose Änderung der Leistung zu ermöglichen, bevorzugt. Dennoch bringen
Schieberventil-Anordnungen den Nachteil von ihnen eigenen Undichtigkeits-Strö
mungswegen und ihnen eigenen Verlusten mit sich, weil ein Nachteil in der Art liegt,
in welcher die Oberflächen des Schieberventils wirksam sind, um eine Wandung der
Arbeitskammer des Schraubenverdichters zu begrenzen bzw. zu bilden. In dieser
Hinsicht wirken solche Oberflächen mit den oberen Enden der Rippen der Schrau
benrotoren zusammen, um die geschlossenen Drucktaschen zu begrenzen. Der Zwi
schenraum zwischen den oberen Enden der Rippen der Schraubenrotoren und der
Oberfläche des Schieberventiles bildet einen Undichtigkeits- Strömungsweg, welcher
jeder Schieberventil-Anordnung zu eigen ist. Bei Schraubenverdichtern mit größerer
Leistung, also bei teueren Schraubenverdichtern, welche in der Anwendung mit rela
tiv teuren Kreiselverdichtern "konkurrieren", ist die Undichtigkeit zwischen der
Schraubenrotor/Schieberventil-Schnittstelle von annähernd geringer Bedeutung.
Weiterhin sind die mit einer Schieberventil-Anordnung verbundenen Kosten bei grö
ßeren Systemen größer als durch die vielseitige Verwendung und den energetischen
Wirkungsgrad, welche eine Anordnung eines Schieberventils zur genauen Abstim
mung der Leistung des Schraubenverdichters an die Belastung eines Systems anbie
tet, herausgeholt werden kann. Daher ist bei kleineren Schraubenverdichtern und
Systemen, welche um die Anwendung mit weniger teureren Spiral- und Kolben
verdichtern "konkurrieren", der Einsatz von Schieberventilen selten, da die mit den
Schieberventilen einhergehende Undichtigkeit entsprechend und unakzeptabel hö
her ist als die Kosten, welche mit ihrem Einsatz verbunden sind.
Es sind auch andere Anordnungen von Entlastungsvorrichtungen zur Steuerung der
Leistung von Schraubenverdichtern bekannt. So werden in der US-A-3,108,740,
der US-A-4,946,362 und der DE-A-37 02 432 als Entlastungsvorrichtungen sich
senkrecht zur Arbeitskammer öffnende Schieber-Anordnungen beschrieben. Diese Druckschriften be
schreiben verschiedene Arten von sich radial oder axial öffnenden Schieber-
Entlastungselementen. Sind diese Entlastungselemente geöffnet, so gewährleisten sie,
daß eine normalerweise geschlossene Drucktasche mit einem Bereich des Schrauben
verdichters strömungsverbunden ist, in welchem Ansaugdruck herrscht. Hierdurch
wird das Volumen der Drucktasche zurückgeführt, wodurch es dann für den Verdich
tungsprozeß verlorengeht.
Dieser Vorgang wird im allgemeinen als eine Stufen-Entlastung bezeichnet, da durch
das Öffnen oder Anheben eines solchen Stufen-Entlastungselementes eine Verringe
rung der Leistung des Schraubenverdichters auf eine stufenweise Art erfolgt. Hier
durch erfolgt nämlich eine sprunghafte, vorbestimmte und relativ große prozentuale
Änderung der Leistung eines Schraubenverdichters. Solche Anordnungen gewähr
leisten keine Leistungsanpassung des Schraubenverdichters über einen zusammen
hängenden Leistungsbereich, nämlich keine stufenlose Leistungsanpassung. Die
Anwendung von solchen Stufen-Entlastungselementen ist weniger kompliziert und
nicht so teuer wie die Verwendung von Schieberventilen. Die Stufen-Entlastungs
elemente ermöglichen nicht die Flexibilität oder den energetischen Wirkungsgrad,
welche bzw. welcher mit einer Schieberventil-Anordnung erreichbar wäre.
Weiterhin ist der Einsatz von sich öffnenden Schieber-Anordnungen als Stufen-Ent
lastungselemente an der Auslaßendfläche des im Sinne einer Patrize ausgebildeten
Schraubenrotors praktisch nicht durchführbar, weil das entsprechende Schrauben
profil, nämlich die Rippen des als Patrize ausgebildeten Schraubenrotors ziemlich
"dick" sind und ein nur relativ kleines Volumen zwischen diesen Rippen vorhanden
ist. Hierbei ist nämlich die Größe der Öffnung, durch welche eine Entlastung stattfin
den müßte, unzureichend, um das Entweichen des Kältemittelgases durch die
Öffnung, während diese offen ist, zu gewährleisten, da die zur Verfügung stehende
Größe der Öffnung nämlich durch die Dicke der Rippen und der Rotationsge
schwindigkeit der Schraubenrotoren beeinflußt wird. Es ist bekannt, daß sich senkrecht zur Arbeitskammer
öffnende Schieber, welche als Stufen-Entlastungselemente angeordnet sind,
auch anderweitig als an der Stirnfläche des Schraubenrotors wirksam angeordnet werden. Die aber so, nämlich radial, angeordneten Stufen-
Entlastungselemente weisen Nachteile auf. Sie sind nämlich nur viel kostenaufwen
diger herzustellen. Die Endfläche dieser Stufen-Entlastungselemente muß mit gerin
gen Toleranzen in bezug auf ihre Größe hergestellt werden. Die Endfläche dieses Stu
fen-Entlastungselementes ist besser eine gekrümmte als eine ebene Fläche, da die An
wendung einer ebenen Fläche bei einem solchen Stufen-Entlastungselement die Er
zeugung eines rück-expandierenden Volumens zur Folge hat (d. h. Volumina, welche
im Verdichtungsprozeß nicht benutzt werden).
Ferner ist aus der DE-C-30 22 661 ein eine mögliche Vorverdichtung aufweisender
Schraubenverdichter mit nur einem Schraubenrotor bekannt. Mit Hilfe von zwei Rit
zeln werden zwei Teilverdichter gebildet. Insbesondere zur stufenweisen Steuerung
der Leistung dieses Schraubenverdichters muß ein gesamtes Ritzel angehoben wer
den, so daß die zuvor von diesem Ritzel und dem einzigen Schraubenrotor begrenz
ten Drucktaschen im Zeitpunkt des Anhebens des Ritzels nicht existieren.
Die Erfindung geht aus von dem Schraubenverdichter gemäß der US-A-4,565,508,
wo eine Entlastungsvorrichtung zur stufenlosen Steuerung der Leistung des Schrau
benverdichters vorgesehen ist, die ein als Entlastungskolben ausgebildetes Entlas
tungselement aufweist, das in einer Gehäusebohrung angeordnet ist. Bei dieser Ent
lastungskolben-Anordnung ist der Entlastungskolben in einer von der Arbeitskam
mer entfernten zylindrischen Gehäusebohrung innerhalb des Schraubenverdichter
gehäuses angeordnet. Hierbei ist die Gehäusebohrung mit der Arbeitskammer über
eine Serie axial voneinander beabstandeter Öffnungen strömungsverbunden. Ebenso
ist die Gehäusebohrung mit einem unter Ansaugdruck stehenden Bereich des
Schraubenverdichters strömungsverbunden. Wenn der Entlastungskolben innerhalb
der Gehäusebohrung so positioniert ist, daß vollständig die durch die Öffnungen her
gestellte Strömungsverbindung zwischen der Gehäusebohrung und der Arbeitskam
mer des Schraubenverdichters unterbrochen ist, so arbeitet der Schraubenverdichter
völlig belastet, da die axial voneinander beabstandeten Öffnungen verschlossen sind
und die Arbeitskammer - abgesehen von der Ansaugöffnung - nicht mit dem unter
Ansaugdruck stehenden Bereich des Schraubenverdichters strömungsverbunden ist.
Der Entlastungskolben ist innerhalb der Gehäusebohrung axial bewegbar und in der
Lage, die axial voneinander beabstandeten Öffnungen vollständig oder teilweise zu
öffnen. Durch das wahlweise Aufdecken bzw. Öffnen der die Gehäusebohrung und
die Arbeitskammer verbindenden Öffnungen wird eine Leistungsanpassung des
Schraubenverdichters ermöglicht. Diese Art einer Entlastungskolben-Anordnung er
möglicht eine stufenlose und präzisere Leistungssteuerung, ähnlich einem Schieber
ventil, als die Anordnung eines Stufen-Entlastungselementes. Allerdings sind Entla
stungskolben-Anordnungen teurer und schwieriger durchzuführen als die Anord
nung von Stufen-Entlastungselementen. Weiterhin wird das zurück-expandierende
Volumen, welches insbesondere durch die Entlastungs-Öffnungen einer solchen
Entlastungskolben-Anordnung hervorgerufen wird, übermäßig groß, besonders wenn
eine Leistungsanpassung des Schraubenverdichters über einen großen Leistungsbe
reich gewünscht wird (dies wird im speziellen Teil der Beschreibung noch eingehen
der erklärt). In dieser Hinsicht ist es bekannt, daß der Effekt und der Funktionsnach
teil, welcher mit der Existenz solcher rück-expandierenden Volumina einhergeht, ent
schieden deutlicher an dem Auslaßende des Schraubenverdichters ausgeprägt ist, wo
der Druck in einer Drucktasche bedeutend erhöht wird.
Ebenso ist die Anwendung einer Entlastungskolben-Anordnung im bevorzugten
vollständigen Leistungsbereich, insbesondere bei Schraubenverdichtern mit geringer
Leistung, für Schraubenverdichter mit einem hohen Wirkungsgrad praktisch nicht
durchführbar. Es wird - noch einmal - erwähnt, daß dies an der Beschaffenheit und
Anzahl der Öffnungen liegt, welche die von der Arbeitskammer entfernte Gehäuse
bohrung, in welcher der Entlastungskolben angeordnet ist, mit der Arbeitskammer zur
Gewährleistung einer Strömung verbinden. Wenn solch eine Anordnung ausschließ
lich über einen großen Leistungsbereich eines Schraubenverdichters mit geringer Lei
stung vorgesehen ist, so können die durch die Öffnungen hervorgerufenen Druck
verluste, welche im Endeffekt rück-expandierende Volumina sind (d. h. Volumina,
welche im Verdichtungsprozeß nicht benutzt werden) unakzeptabel groß sein, insbe
sondere wenn sie in einem Hochdruckbereich der Arbeitskammer auftreten, wo der
Rück-Expansionseffekt entschieden deutlicher ausgeprägt ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Schraubenverdichter der in
Rede stehenden Art, von dem die Erfindung ausgeht, so auszugestalten und weiter
zubilden, daß dieser unter dem Gesichtspunkt des Betriebs verbessert und unter dem
Gesichtspunkt der Herstellung relativ einfach und kostensparend ist.
Die Aufgabe ist nun dadurch gelöst, daß zur stufenweisen Steuerung der Leistung
des Schraubenverdichters zusätzlich eine, von der ersten unabhängige, zweite Entla
stungsvorrichtung vorgesehen ist. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit
eine Entlastungs-Anordnung für einen Schraubenverdichter, welche zwei voneinan
der getrennte, verschiedene und unabhängige Entlastungsvorrichtungen aufweist,
wobei die erste Entlastungsvorrichtung zur stufenlosen Steuerung der Leistung des
Schraubenverdichters und die zweite Entlastungsvorrichtung zur stufenweisen
Steuerung der Leistung des Schraubenverdichters vorgesehen ist. Hierbei ist jeweils
eine Entlastungsvorrichtung jeweils einem Schraubenrotor zugeordnet. Die dem im
Sinne einer Patrize ausgebildeten Schraubenrotor zugeordnete erste Entlastungsvor
richtung weist ein in einer Gehäusebohrung axial angeordnetes Entlastungselement
auf. Das axiale Entlastungselement ermöglicht die Steuerung der Leistung des
Schraubenverdichters auf eine stufenlose Art in einem ersten Leistungsbereich. Die
dem im Sinne einer Matrize ausgebildeten Schraubenrotor zugeordnete zweite Entla
stungsvorrichtung weist einen Stufen-Entlastungskolben auf (vgl. Patentanspruch 2),
welcher, wenn dieser geöffnet ist, den Schraubenverdichter in einem einzigen und
relativ großen Schritt stufenweise in einem zweiten Leistungsbereich entlastet. Im
Endeffekt wird bei dem erfindungsgemäßen Schraubenverdichter eine stufenlose
Steuerung der Leistung in einem ersten Leistungsbereich und eine stufenweise
Steuerung der Leistung in einem zweiten Leistungsbereich gewährleistet. Hierdurch
nähert sich die Art der Steuerung der Leistung des erfindungsgemäßen Schrauben
verdichters Schraubenverdichtern an, die mit einer Schieberventil-Anordnung be
trieben werden. Der Effekt der rück-expandierenden Volumina ist nun mit Hilfe der
zweiten Entlastungsvorrichtung minimiert. Aufgrund der zweiten Entlastungsvor
richtung kann auch die axiale Gesamtlänge des Schraubenverdichters minimiert wer
den, so daß - im Endeffekt - der erfindungsgemäße Schraubenverdichter unter dem
Gesichtspunkt des Betriebs und der Herstellung relativ einfach und kostensparend
ist. Weiterhin ist durch die Verringerung der rück-expandierenden Volumina der Wir
kungsgrad des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters erhöht, wobei der erfin
dungsgemäße Schraubenverdichter eine hohe Flexibilität aufweist, so daß dieser mit
Verdichtern, die mit Schieberventil-Anordnungen betrieben werden, "konkurriert". Im
Ergebnis ist der erfindungsgemäße Schraubenverdichter daher vielseitiger, wirt
schaftlicher und energetisch wirkungsvoller.
Weiterhin wird im Rahmen der Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der Leistung
des in einer Kälteanlage vorgesehenen erfindungsgemäßen Schraubenverdichters
und ein Verfahren zur Steuerung einer Kälteanlage mit mindestens zwei erfindungs
gemäßen Schraubenverdichtern beschrieben.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in
vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist auf die dem Pa
tentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und die nachfolgende Erläuterung
eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 in einer Seitenansicht, teilweise geschnitten, den erfindungsgemäßen
Schraubenverdichter mit der dem im Sinne einer Patrize ausgebildeten
Schraubenrotor zugeordneten ersten Entlastungsvorrichtung, wobei das
als Entlastungskolben ausgebildete Entlastungselement in der vollstän
dig geöffneten Stellung ist,
Fig. 2 den erfindungsgemäßen Schraubenverdichter, teilweise geschnitten, von
oben mit der dem im Sinne einer Matrize ausgebildeten Schraubenrotor
zugeordneten zweiten Entlastungsvorrichtung in der offenen Stellung,
Fig. 3 den erfindungsgemäßen Schraubenverdichter ohne das Lagergehäuse
im Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1 und 2,
Fig. 4 in einer vergrößerten Darstellung, die dem im Sinne einer Matrize aus
gebildeten Schraubenrotor zugeordnete zweite Entlastungsvorrichtung
in der geschlossenen Stellung, im Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3,
Fig. 5 in einer vergrößerten Darstellung, die dem im Sinne einer Patrize ausge
bildeten Schraubenrotor zugeordnete erste Entlastungsvorrichtung des
erfindungsgemäßen Schraubenverdichters mit dem Entlastungskolben in
der vollständig geschlossenen Stellung, im Schnitt entlang der Linie 5-5
in Fig. 3,
Fig. 6 die schlitz-ähnlichen Entlastungs-Öffnungen der dem im Sinne einer Pa
trize ausgebildeten Schraubenrotor zugeordneten ersten Entlastungs
vorrichtung des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters, im Schnitt
entlang der Linie 6-6 in Fig. 3,
Fig. 6a, 6b die in Fig. 5 dargestellten Entlastungs-Öffnungen im Schnitt, wobei de
ren Tauglichkeit in Verbindung mit dem im Sinne einer Patrize ausgebil
deten Schraubenrotor und deren Untauglichkeit in Verbindung mit dem
im Sinne einer Matrize ausgebildeten Schraubenrotor dargestellt ist,
Fig. 7 eine schematische Darstellung der Entlastungsvorrichtungen, wobei be
stimmte Vorteile der Entlastungsvorrichtungen im Gegensatz zu früheren
Entlastungsvorrichtungen dargestellt sind,
Fig. 8 eine graphische Darstellung der Art der Belastung (Steuerung der Lei
tung) eines Schraubenverdichters mit den Entlastungsvorrichtungen,
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Kälteanlage mit zwei in den Fig. 1
bis 6 dargestellten Schraubenverdichtern und zwei voneinander unab
hängigen Kühlkreisläufen und
Fig. 10 in einer graphischen Darstellung die Steuerung der Leistung des
Schraubenverdichters bzw. der Schraubenverdichter in Verbindung mit
der Steuerung einer Kälteanlage.
In den Fig. 1, 2 und 3 ist ein Schraubenverdichter 10 dargestellt. Der Schraubenver
dichter 10 weist ein Rotorgehäuse 12 und ein Lagergehäuse 14 auf. Im Rotorgehäuse
12 ist ein Motor 16, ein im Sinne einer Patrize ausgebildeter Schraubenrotor 18 und
ein im Sinne einer Matrize ausgebildeter Schraubenrotor 20 angeordnet. Auf einer
sich von dem Schraubenrotor 18 aus erstreckender Welle 22 ist ein Rotor 24 befe
stigt. Der Schraubenrotor 18 ist der "angetriebene" Schraubenrotor, welcher wie
derum die Rotation des Schraubenrotors 20 verursacht, da die Schraubenrotoren 18
und 20 innerhalb des Rotorgehäuses 12 drehbar gelagert sind und miteinander in
Eingriff stehen.
Unter Ansaugdruck stehendes Kältemittelgas tritt in das Rotorgehäuse 12 durch ein
Gehäuseende 26 des Ansaugbereiches des Schraubenverdichters 10 ein und strömt
durch einen nicht dargestellten Ansaugfilter bevor das Kältemittelgas durch und um
den Motor 16 herum auf eine solche Art strömt, so daß der Motor 16 gekühlt wird.
Das Kältemittelgas strömt durch einen Motor-Rotor-Gehäuse-Zwischenraum 28 und
einen Rotor-Stator-Zwischenraum 30 in einen Ansaugbereich 32 innerhalb des Ro
torgehäuses 12. Das Kältemittelgas strömt hiernach aus dem Ansaugbereich 32 durch
eine Ansaugöffnung 34 und wird von einer (sparrenähnlichen) Drucktasche einge
schlossen, welche durch die Wandung einer Arbeitskammer 36 und die Rippen der
miteinander in Eingriff stehenden Schraubenmotoren 18 und 20 begrenzt wird.
Rotieren nun die Schraubenrotoren 18 und 20, so wird die Drucktasche, in welcher
das unter Ansaugdruck stehende Kältemittelgas eingeschlossen ist, innerhalb der Ar
beitskammer 36 so verlagert, daß die Drucktasche in bezug zur Ansaugöffnung 34
geschlossen ist. Dies erfolgt durch die miteinander in Eingriff stehenden Schrauben
rotoren 18 und 20, da bei der Drehung der Schraubenrotoren 18 und 20 die gegen
einander drehenden Rippen der Schraubenrotoren 18 und 20 die Drucktasche vor
der Ansaugöffnung 34 verschließen. Die Drucktasche wird dann entlang des Umfan
ges durch die Drehung der Schraubenmotoren 18 und 20 in Richtung auf eine Hoch
druck-Endwandung 38 der Arbeitskammer 36 verlagert. Durch diese Verlagerung
verringert sich das Volumen der Drucktasche, so daß das darin enthaltene Kältemit
telgas bis zu dem Zeitpunkt verdichtet wird, bei dem sich die Drucktasche zu einer
Auslaßöffnung 40 hin öffnet.
Es ist offensichtlich, daß bei fehlenden Elementen zur Steuerung der Leistung des
Schraubenverdichters 10, unter Ansaugdruck stehendes Kältemittelgas in die Ar
beitskammer 36 strömt und auf ein bestimmtes Volumen verdichtet und mit einem be
stimmten Druck durch die Auslaßöffnung 40 ausgelassen wird. Weil die tatsächlichen
von den Schraubenverdichtern oder Schraubenverdichter-Systemen aufzunehmen
den Belastungen, insbesondere bei der Anordnung von Schraubenverdichtern in Käl
teanlagen, normalerweise nicht so groß sind, daß ein Schraubenverdichter die ganze
Zeit mit voller Leistung arbeitet und weil der Betrieb eines Schraubenverdichters bei
voller Leistung energieverschwenderisch ist, wenn eine solche Leistung nicht nötig
ist, müssen Vorrichtungen eine Anpassung der Leistung solcher Schraubenverdichter
ermöglichen. Die Leistungsanpassung des Schraubenverdichters sollte so erfolgen,
daß sich diese, so nah wie möglich, an den tatsächlichen Bedarf eines Systems nach
verdichtetem Gas annähert, in welchem solche
Schraubenverdichter eingesetzt werden.
So ist in dieser Hinsicht der Schraubenverdichter 10 mit einer Entlastungs-Anord
nung versehen, welche zwei unabhängig und getrennt voneinander betriebsfähige
Entlastungsvorrichtungen aufweist, wobei jeweils eine der Entlastungsvorrichtungen
jeweils einem der Schraubenrotoren 18 und 20 zugeordnet ist. Es soll erwähnt wer
den, daß mit dem Ausdruck, daß die jeweilige Entlastungsvorrichtung jeweils einem
der Schraubenrotoren "zugeordnet" ist, nicht damit gemeint ist, daß der jeweilige zu
geordnete Schraubenrotor entlastet wird, sondern daß damit gemeint ist, daß die Spar
ren-ähnliche Drucktasche entlastet wird, welche durch die Arbeitskammer 36 und die
miteinander in Eingriff stehenden Schraubenrotoren 18 und 20 begrenzt wird. So
bezieht sich z. B. der Ausdruck "die Entlastungsvorrichtung ist dem als Matrize aus
gebildeten Schraubenrotor zugeordnet" auf eine Entlastungsvorrichtung, welche in
der Lage ist den Schraubenverdichter über einen unterbrechbaren Kanal zu entlas
ten. Hierbei ist der Kanal dann zwischen dem Bereich der Arbeitskammer 36, in wel
chem der im Sinne einer Matrize ausgebildete Schraubenrotor 20 angeordnet ist, und
einem unter Ansaugdruck stehenden Bereich 32 des Schraubenverdichters 10 vorge
sehen, wobei der Kanal diese beiden Bereiche zur Gewährleistung einer Strömung
verbindet.
Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen die dem Schraubenrotor 20 zugeordnete zweite Entla
stungsvorrichtung, welche den Schraubenverdichter 10 auf eine stufenweise Art ent-
bzw. belastet. Das Rotorgehäuse 12 begrenzt einen Kanal 42, welcher an seinem
einen Ende mit der Ansaugöffnung 34 und an seinem anderen Ende mit einer Kam
mer 44 strömungsverbunden ist. Die Kammer 44 wird durch das Lagergehäuse 14
begrenzt. Es soll erwähnt werden, daß der Kanal 42 auch mit jedem anderen Bereich
des Schraubenverdichters 10, welcher unter Ansaugdruck steht, verbunden sein
kann. Dies bedeutet, daß der Kanal 42 auch mit dem Ansaugbereich 32, aber auch mit
einem anderen unter Ansaugdruck stehenden Bereich, strömungsverbunden werden
kann.
Aufgrund des Aufbaues des Lagergehäuses 14 und des Rotorgehäuses 12 ist die
Kammer 44 sowohl mit dem Kanal 42 als auch mit der Arbeitskammer 36 strömungs
verbunden. In der Kammer 44 ist ein Stufen-Entlastungskolben 46 angeordnet, wel
cher axial in eine offene oder geschlossene Position verstellbar ist. Der Kolben 46
wird hier als Stufen-Entlastungskolben bezeichnet, weil er ein Teil der zweiten Entla
stungsvorrichtung ist, welche den Schraubenverdichter 10 auf eine stufenweise Art
entlastet. Die Stellung des Stufen-Entlastungskolbens 46 wird mit Hilfe eines unter
Druck stehenden Gases oder Fluids beeinflußt. Hierzu kann das Gas oder Fluid über
einen Kanal 48 in die Kammer 44 sowie aus der Kammer 44 herausströmen. Der Kanal
48 wird, wie die Kammer 44, durch das Lagergehäuse 14 begrenzt und ermöglicht so
die Verwirklichung des Merkmals einer stufenweisen, hier dem Schraubenrotor 20
zugeordneten Entlastung.
Ist nun der Stufen-Entlastungskolben 46 in der offenen Stellung, wie dies in Fig. 2
dargestellt ist, so wird eine bestimmte der in der Arbeitskammer 36 gebildeten Druck
taschen mit einem unter Ansaugdruck stehenden Bereich "kurzgeschlossen". Hier ist
die entsprechende Drucktasche mit der Ansaugöffnung 34 über die Kammer 44 und
den Kanal 42 strömungsverbunden. Dies erfolgt nachdem durch die Drehung des
Schraubenrotors 20 die Ansaugöffnung 34 zum Ansaugende der Arbeitskammer 36
hin verschlossen ist. In der bevorzugten Ausführungsform liegt die Drucktasche, wel
che durch die Kammer 44 und den Kanal 42 entlastet wird, nahe an der Auslaßöff
nung 40 der Arbeitskammer 36.
In seiner geschlossenen Stellung bildet der Stufen-Entlastungskolben 46, wie dies in
Fig. 4 dargestellt ist, einen Teil der Hochdruck-Endwandung 38 der Arbeitskammer
36. Der Stufen-Entlastungskolben 46 stößt an das Rotorgehäuse 12. Die dem Ausla
ßende der Arbeitskammer 36 zugewandte ebene Endfläche des Schraubenrotors 20
steht flächenweise nahezu in Kontakt mit dem Stufen-Entlastungskolben 46. In der
geschlossenen Stellung verhindert der Stufen-Entlastungskolben 46 eine Strömung
zwischen der Arbeitskammer 36 und dem Kanal 42. Hierbei erzeugt er kein rück-ex
pandierendes Volumen, da die ebene Fläche des Stufen-Entlastungskolbens 46 sich
nahezu in Kontakt mit der ebenen Endfläche des Schraubenrotors 20 befindet.
Die Fig. 1, 3, 5 und 6 zeigen die dem Schraubenrotor 18 zugeordnete erste Entla
stungsvorrichtung. Das Rotorgehäuse 12 begrenzt eine zylindrische Gehäuseboh
rung 50, welche - ähnlich wie der dem Schraubenrotor 20 zugeordnete Kanal 42 - mit
der Ansaugöffnung 34 strömungsverbunden ist. Die zylindrische Gehäusebohrung
50 kann auch mit jedem anderen unter Ansaugdruck stehenden Bereich des Schrau
benverdichters 10 verbunden sein. Das Rotorgehäuse 12 weist eine Serie von Öff
nungen 52 auf, welche mit der Gehäusebohrung 50 und der Arbeitskammer 36 strö
mungsverbunden sind. Innerhalb der Gehäusebohrung 50 ist ein Entlastungskolben
54 angeordnet. Der Kolben 54 wird hier als Entlastungskolben bezeichnet, weil er zu
der ersten Entlastungskolbenvorrichtung gehört, welche dem im Sinne einer Patrize
ausgebildeten Schraubenrotor 18 zugeordnet ist und den Schraubenverdichter auf
eine stufenlose Art entlasten kann. Der Entlastungskolben 54 weist einen vergrößer
ten Abschnitt 56, auf, welcher in einer Kammer 58 angeordnet ist. Die Kammer 58
wird durch das Lagergehäuse 14 begrenzt. Es wird später noch beschrieben, daß der
Entlastungskolben 54 in der Gehäusebohrung 50 axial verstellbar ist. Die Versetzung
des Entlastungskolbens 54 ist steuerbar und derart präzise möglich, daß keine oder
jede der Öffnungen 52 verschlossen ist. Auch jede beliebige Stellung des Entla
stungskolbens 54 zwischen diesen beiden Stellungen ist möglich, so daß nur be
stimmte Öffnungen 52 (auch nur teilweise) offen und verschlossen sind.
Die Öffnungen 52 sind in den Fig. 5 und 6 anschaulicher dargestellt. Die Öffnungen
52 sind im allgemeinen als verlängerte axial verlaufende krummlinige Schlitze ausge
führt, welche durch die Wandung der Arbeitskammer 36 begrenzt werden. Die Öff
nungen 52 sind so angeordnet, daß sie sich - in axialer Richtung gesehen - wirksam
überlappen. Hierbei ist wichtig, daß so ein zusammenhängender Entlastungs-Strö
mungsweg aus dem Bereich des Schraubenrotors 18 der Arbeitskammer 36 in die Ge
häusebohrung 50 gebildet wird. Hierdurch ist eine stufenlose Steuerung der Leistung
des Schraubenverdichters 10 entlang dieses Entlastungs-Strömungsweges gewährlei
stet. Dies ist für eine stufenlose Entlastung (Leistungsanpassung) des Schraubenver
dichters 10 wesentlich. Die Länge dieses Entlastungs-Strömungsweges wird durch
die Stellung des Entlastungskolbens 54 innerhalb der Gehäusebohrung 50 bestimmt,
wodurch dann folglich die Leistung des Schraubenverdichters 10 ebenso festgelegt
ist.
In der bevorzugten Ausführungsform ist nun die dem Schraubenrotor 20 zugeord
nete zweite Entlastungsvorrichtung zusätzlich zu der dem Schraubenrotor 18 zuge
ordneten ersten Entlastungsvorrichtung angeordnet. Hierdurch werden in der bevor
zugten Ausführungsform nur drei Öffnungen 52 benötigt, wodurch in vorteilhafter
Weise das rück-expandierende Volumen verringert ist, welches mit der dem Schrau
benrotor 18 zugeordneten ersten Entlastungsvorrichtung, welche den Schrauben
verdichter stufenlos entlastet, einhergeht.
Aus den Fig. 6, 6a und 6b werden die Vorteile deutlich, wenn die den axialen Entla
stungskolben 54 aufweisende erste Entlastungsvorrichtung nur dem Schraubenrotor
18 zugeordnet ist. Wie schon erwähnt, weist der im Sinne einer Patrize ausgebildete
Schraubenrotor 18 relativ dicke und stumpfe Rippen auf, wohingegen der im Sinne
einer Matrize ausgebildete Schraubenrotor 20, im Vergleich zum Schraubenrotor 18,
nur relativ dünne und schmale Rippen aufweist. Fig. 6a zeigt deutlich, daß die relativ
dicke und stumpfe Rippe 60 des Schraubenrotors 18 nur eine geringe Möglichkeit
für eine Undichtigkeit zwischen den in der Arbeitskammer 36 benachbarten Druckta
schen 36a und 36b zuläßt, wenn die Rippe 60 die Öffnung 52 überstreicht. Der
Nachteil, die einen axialen Entlastungskolben 54 aufweisende erste Entlastungsvor
richtung dem Schraubenrotor 20 zuzuordnen, ist in Fig. 6b dargestellt. Fig. 6b zeigt
deutlich, daß aufgrund der schmalen Rippen des Schraubenrotors 20 die deutlich
größere Möglichkeit gegeben ist, daß Gas aufgrund einer Undichtigkeit aus der
Drucktasche 36b in die Drucktasche 36a entweichen kann, wenn eine schmale Rippe
des Schraubenrotors 20 die Öffnung 52 überstreicht.
Durch die Fig. 7 und 8 werden die durch die Entlastungs-Anordnung erzielten Vor
teile noch näher verdeutlicht. Fig. 7 zeigt schematisch die Entlastungsvorrichtungen
und verdeutlicht die Unterschiede zwischen den Entlastungsvorrichtungen des
Schraubenverdichters nach der Lehre der Erfindung und früheren Schraubenverdich
tern, welche ausschließlich axiale Entlastungskolben-Anordnungen aufweisen. Es ist
zu erkennen, daß die Sparren-ähnlichen Drucktaschen 36a, 36b und 36c über die
Öffnungen 52 entlastet werden, welche zum Bereich der Arbeitskammer 36 hin offen
sind, in welchem der Schraubenrotor 18 angeordnet ist. Die Drucktasche 36d wird
über den Kanal 42 durch den in der offenen Stellung stehenden Stufen-Entlastungs
kolben 46 in dem Bereich der Arbeitskammer entlastet, in welchem der Schraubenro
tor 20 angeordnet ist. Die Drucktasche 36d ist näher an dem Auslaßende des Schrau
benverdichters als die übrigen Drucktaschen 36a, 36b und 36c. Folglich ist das Vo
lumen in der Drucktasche 36d bedeutend geringer und der Druck bedeutend höher
als in den Drucktaschen 36a, 36b und 36c.
Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß wenn der Schraubenverdichter 10 mit größter Leistung
arbeitet, der Verdichtungsprozeß im Punkt A beginnt, nämlich wenn die entspre
chende Drucktasche ein maximales Volumen aufweist, d. h. wenn die Drucktasche
36a sich in der Stellung befindet, die in Fig. 7 dargestellt ist. Befindet sich der dem
Schraubenrotor 18 zugeordnete Entlastungskolben 54 in der vollständigen Entla
stungs-Stellung, so sind alle Öffnungen 52 geöffnet und der Bereich der Arbeitskam
mer 36, mit welchem die Öffnungen 52 strömungsverbunden sind, wird über die Ge
häusebohrung 50 mit dem Ansaugbereich 32 strömungsverbunden oder "kurzge
schlossen". Der Verdichtungsprozeß beginnt nicht vor dem Punkt B. Im Punkt B ist
die Drucktasche zum Auslaßende des Schraubenverdichters hin verlagert und das
Volumen der Drucktasche ist deutlich verringert. Dies ist der Fall, wenn die Tasche
sich in der Stellung befindet, welche durch die Drucktasche 36d in Fig. 7 dargestellt
ist. Der Verdichtungsvorgang verläuft dann vom Punkt B entlang der Leistungs
kurve, welche schematisch in Fig. 8 dargestellt ist.
Es ist ersichtlich, daß die Leistungsanpassung des Schraubenverdichters auf eine stu
fenlose Art zwischen den Punkten A und B durch die Verstellung des Entlastungs
kolbens 54 gesteuert werden kann. Auf eine stufenlose Art bedeutet hier, daß der
Verdichtungsprozeß an jeder Stelle/bei jedem Volumen (zwischen den Punkten A
und B) beginnen kann. Die Leistungsanpassung des Schraubenverdichters kann
dann den Anforderungen entsprechend dadurch abgestimmt werden, daß der Beginn
des Verdichtungsprozesses zwischen den Punkten A und B entsprechend gewählt
wird. Um den Schraubenverdichter 10 vollständig zu entlasten, wird der Stufen-Ent
lastungskolben 46 geöffnet, so daß die Drucktasche 36d mit dem Ansaugbereich 32
über den Kanal 42 strömungsverbunden ist und der Verdichtungsprozeß nicht vor
dem Punkt C beginnt. Eine Verdichtung tritt dann nur noch innerhalb der Druckta
sche 36e auf, welche im Vergleich zu den anderen Drucktaschen ein relativ kleines
Volumen aufweist und in welcher der Druck bedeutend höher ist.
Frühere Schraubenverdichter weisen Entlastungs-Anordnungen auf, wobei hier
axiale Entlastungskolben und eine Serie von Entlastungs-Öffnungen dem Gegen
stand der Erfindung ähneln. Bei den früheren Anordnungen ist im allgemeinen für
jede Drucktasche mindestens eine Entlastungs-Öffnung vorgesehen, um diese Druck
tasche zu entlasten. Die erfindungsgemäße Anordnung weist hingegen nur drei sol
cher Öffnungen auf, wobei diese Öffnungen den näher zur Ansaugseite der Arbeits
kammer 36 liegenden Drucktaschen zugeordnet sind (eine Öffnung 52 ist jeweils ei
ner der Drucktaschen 36a, 36b und 36c zugeordnet, vgl. Fig. 7).
Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß bei Beginn des Verdichtungsprozesses der Druck in ei
ner Drucktasche bei einer relativ großen Verringerung des Volumens nur leicht steigt.
Der entscheidende große Druckanstieg tritt an einem Punkt auf, an dem die Druckta
sche (schon nahe) zu dem Auslaßende der Arbeitskammer hin verlagert worden ist.
Da der Druck innerhalb einer Drucktasche nur sehr stark ansteigt, wenn sich die
Drucktasche kurz vor der Auslaßöffnung befindet, ist es ersichtlich, daß die Existenz
einer Entlastungs-Öffnung 52a, welche mit der Drucktasche 36d, wie in Fig. 7 darge
stellt, strömungsverbunden ist - wie dies bei früheren Anordnungen im allgemeinen
der Fall war -, Nachteile mit sich bringt. Hierdurch wird nämlich ein rück-expandieren
des Volumen erzeugt, wodurch sich der Wirkungsgrad des Schraubenverdichters
verringert. Dieser Rück-Expansionseffekt ist bei der Entlastungs-Öffnung 52a deutli
cher ausgeprägt als bei den Entlastungs-Öffnungen, welche nicht so nahe an dem
Auslaßende der Arbeitskammer angeordnet sind.
Die nicht so nahe an der Auslaßöffnung der Arbeitskammer angeordneten Entla
stungs-Öffnungen weisen relativ kleine Rück-Expansionseffekte auf, d. h. hier ent
stehen geringe rück-expandierende Volumina und dadurch bedingt eine nur geringe
Verringerung des Wirkungsgrades des Schraubenverdichters. Dies liegt daran, weil
die nicht so nahe an dem Auslaßende der Arbeitskammer angeordneten Öffnungen
mit Drucktaschen strömungsverbunden sind, welche einen relativ geringeren Druck
und ein größeres Volumen aufweisen. Dadurch, daß die dem Auslaßende der Arbeits
kammer nächstliegende Entlastungs-Öffnung oder die nächstliegenden Entlastungs-
Öffnungen, die bei früheren axialen Entlastungskolben-Anordnungen üblich waren,
insbesondere durch die Anordnung eines Stufen-Entlastungskolbens eliminiert wird
bzw. werden, wird das Entstehen der sehr kritischen rück-expandierenden Volumina
bei dem Gegenstand der Erfindung verhindert. Diese bei früheren Entlastungskolben-
Anordnungen üblichen rück-expandierenden Volumina bringen eine Verringerung
des Wirkungsgrades von näherungsweise 5% mit sich, wobei im Endeffekt diese Ver
ringerung des Wirkungsgrades durch die dem Auslaßende der Arbeitskammer nahe
liegende Entlastungs-Öffnung bzw. naheliegenden Entlastungs-Öffnungen, wie sie
bei früheren Anordnungen üblich waren, verursacht wird.
Die Anordnung nach der Lehre der Erfindung gewährleistet eine stufenlose Lei
stungsanpassung des Schraubenverdichters in einem ersten großen und sehr kriti
schen Leistungsbereich und eine stufenweise Leistungsanpassung in einem zweiten
Leistungsbereich seines gesamten Leistungsbereiches. Es ist vorteilhaft, daß die Ent
lastungselemente einen im allgemeinen zylindrischen Aufbau aufweisen und inner
halb zylindrischer Bohrungen bewegbar sind, welche axial verlaufen. Hierdurch können die
Entlastungselemente selber sehr einfach und billig hergestellt werden, wie auch die
Herstellung der axial verlaufenden zylindrischen Kanäle und Bohrungen einfach zu
bewerkstelligen ist, in welchen sich die Entlastungselemente zur Erfüllung ihrer
Funktion bewegen.
Zusätzlich entfällt für die voneinander getrennten Entlastungsvorrichtungen (für den
Stufen-Entlastungskolben 46 und den Entlastungskolben 54) die Herstellung einer
gekrümmten Oberfläche, wie dies bei früheren Anordnungen nötig war. Die dem
Schraubenrotor 20 zugeordnete zweite Entlastungsvorrichtung weist nämlich einen
Stufen-Entlastungskolben 46 mit einer ebenen Endfläche auf. Ist der Stufen-Entla
stungskolben 46 in der geschlossenen Stellung, so steht diese ebene Fläche des Stu
fen-Entlastungskolbens 46 nahezu in Kontakt mit der ebenen Endfläche des Schrau
benrotors 20. Die dem Schraubenrotor 18 zugeordnete erste Entlastungsvorrichtung
weist einen zylindrischen Entlastungskolben 54 auf, welcher innerhalb einer von den
Schraubenrotoren 18, 20 entfernten zylindrischen Gehäusebohrung 50 bewegbar ist.
Es ist bekannt, daß Schieberventil-Anordnungen und bestimmte Arten von Stufen-
Entlastungselementen die Herstellung einer gekrümmten Oberfläche zur Folge hat,
welche nur sehr geringe Toleranzen zu dem äußeren Profil der Schraubenrotoren
aufweisen darf. Wird dennoch ein Stufen-Entlastungselement mit ebenen Flächen
eingesetzt, so führt dies zur Erzeugung eines rück-expandierenden Volumens
und/oder eines Undichtigkeits-Strömungsweges, wodurch der Wirkungsgrad des
Schraubenverdichters herabgesetzt wird. In diesem Fall steht dann das Stufen-Entla
stungselement flächenweise nicht nahezu in Kontakt mit dem entsprechenden
Schraubenrotor. Im Ergebnis führt die gemischte Entlastungs-Anordnung nach der
Lehre der Erfindung zu einem Wirkungsgrad und einer Flexibilität, welche bisher bei
Schraubenverdichtern mit geringer Leistung nicht bekannt war, insbesondere nicht
bei zwei oder mehr in einem System mit geringer Leistung angeordneten Schrauben
verdichtern.
Es ist schon erwähnt worden, daß durch die Stellung des Entlastungskolbens 54 die
Anzahl und die Größe der verschlossenen Entlastungs-Öffnungen 52 bestimmt wird.
Hierdurch wird die Größe des Bereiches der Arbeitskammer 36, in welchem der
Schraubenrotor 18 angeordnet ist, welcher mit der Ansaugöffnung 34 über die Ge
häusebohrung 50 strömungsverbunden ist, festgelegt. Der dem Schraubenrotor 18
zugeordnete Entlastungskolben 54 wird vorzugsweise hydraulisch betätigt. Denkbar
sind aber auch andere geeignete Arten der Betätigung oder der Steuerung des Entla
stungskolben 54.
In der bevorzugten Ausführungsform ist die im Lagergehäuse 14 angeordnete Kam
mer 58 über einen Kanal 62 mit einer hydraulischen Energiequelle verbunden. In die
sem Fall wird mit unter Druck stehendem Öl gearbeitet. Im Kanal 62 ist ein Magnet
ventil 64 angeordnet. Ebenso ist die Kammer 58 mit einem Kanal 66, in welchem ein
Magnetventil 68 angeordnet ist, strömungsverbunden. Strömt nun unter Druck ste
hendes Öl durch das Magnetventil 64, während das Magnetventil 68 geschlossen ist,
so verursacht dies eine Bewegung des Entlastungskolbens 54 in Richtung auf das
Ansaugende 26 des Schraubenverdichters 10. Hierdurch werden zusätzlich Ent
lastungs-Öffnungen 52 verschlossen, wodurch der Schraubenverdichter 10 belastet
wird (nämlich die Leistung des Schraubenverdichters 10 erhöht wird).
Bei der Bewegung des Entlastungskolbens 54 entgegengesetzt zum Ansaugende 26
des Schraubenverdichters 10, wird der Schraubenverdichter 10 entlastet (nämlich die
Leistung des Schraubenverdichters 10 reduziert). Hierzu ist die Kam
mer 58 mit einem unter Auslaßdruck stehenden Bereich des Schraubenverdichters 10
strömungsverbunden. Diese Strömungsverbindung wird in der bevorzugten Aus
führungsform mit Hilfe eines Kanals 70 ermöglicht. Der Kanal 70 verbindet einen Be
reich der Auslaßöffnung 40 mit dem Bereich der Kammer 58, welcher der hydraulisch
betriebenen Seite des vergrößerten Abschnittes 56 des Entlastungskolbens 54 ge
genüberliegt.
Da nun die Seite des vergrößerten Abschnittes 56 des Entlastungskolbens 54, welche
der hydraulisch betätigten Seite gegenüberliegt, dem Auslaßdruck ausgesetzt ist,
kann im Betrieb des Schraubenverdichters 10 der Entlastungskolben 54 wie folgt ge
steuert werden. Ist das Magnetventil 64 geschlossen und das Magnetventil 68 ge
öffnet, so wird der Entlastungskolben 54 aufgrund des unter Auslaßdruck stehenden
durch den Kanal 70 strömenden Gases so bewegt (in Fig. 5 nach rechts), daß hier
durch der Schraubenverdichter 10 entlastet wird. Ist das Magnetventil 68 offen, so
wird der Schraubenverdichter 10 dadurch entlastet, daß ein Teilbereich der Arbeits
kammer 36 zu einem unter Ansaugdruck stehenden Bereich hin entlüftet wird. Es ist
auch denkbar, daß der Entlastungskolben 54 durch einen elektrischen Schrittmotor
angetrieben wird. Der Einsatz eines Schrittmotors kann im Gegensatz zu einem
hydraulischen Antrieb dann vorteilhaft sein, wenn eine exakte Steuerung und Be
stimmung der Position notwendig ist. Dies ist abhängig von dem zum Einsatz kom
menden Steuerungsmechanismus, bzw. Steuerelementen.
In ähnlicher Weise wird die dem Schraubenrotor 20 zugeordnete zweite Entla
stungsvorrichtung gesteuert. Hierzu wird auf die Fig. 2, 3 und 4 verwiesen. Der Stu
fen-Entlastungskolben 46 steht hier in der geschlossenen Stellung (vgl. Fig. 4). In
dieser Stellung wird er mit Hilfe vom unter Auslaßdruck stehenden Gas positioniert,
welches durch den Kanal 48 in die Kammer 44 gelangt. Zur Steuerung des Gasstro
mes ist hier ein Magnetventil 72 vorgesehen. Ist das Magnetventil 72 geöffnet, so
wird die Kammer 44 über den Kanal 48 und einen Kanal 74, welcher mit dem An
saugbereich des Schraubenverdichters 10 strömungsverbunden ist, entlüftet. Hier
durch gelangt dann der Stufen-Entlastungskolben 46 in die offene Stellung. In der
bevorzugten Ausführungsform ist der Kanal 74 sowohl durch das Rotorgehäuse 12
als auch durch das Lagergehäuse 14 begrenzt.
Bei Betrieb des Schraubenverdichters 10 wirkt nun das sich im Bereich des Schrau
benrotors 20 befindende Gas der Arbeitskammer 36 auf den Stufen-Entlastungskol
ben 46 und drückt diesen in die offene Stellung, wenn der Kanal 48 mit Hilfe des Ka
nales 74 zum Ansaugbereich hin entlüftet wird. Das Magnetventil 72 ist so ausge
führt, daß wenn der Kanal 48 über den Kanal 74 mit dem Ansaugbereich strömungs
verbunden ist, ein Kanal 76 verschlossen ist. Über dem Kanal 76 kann der Kammer 44
unter Auslaßdruck stehendes Gas zugeführt werden, um den Stufen-Entlastungskol
ben 46 in die geschlossene Stellung zu verbringen. In dieser Ausführungsform ist das
Magnetventil 72 als ein Drei-Wege-Ventil ausgeführt. Denkbar ist auch eine Anord
nung von einem Zwei-Wege-Ventil oder mehreren Zwei-Wege-Ventilen und einer
entsprechenden Anordnung von Kanälen im Rotorgehäuse.
Fig. 9 zeigt die schematische Darstellung einer Kälteanlage 100, in welcher zwei
Schraubenverdichter 102 und 104 nach der Lehre der Erfindung angeordnet sind.
Jeder der beiden Schraubenverdichter 102 und 104 betreibt hier jeweils einen Kühl
kreislauf. Aus den Schraubenverdichtern 102 und 104 strömt auf Auslaßdruck ver
dichtetes Kältemittelgas, in welchem Öl enthalten ist, in entsprechende Ölabscheider
106 und 108. Von hieraus strömt dann das verdichtete Kältemittelgas, welches vom
Öl befreit ist, in die entsprechenden Verflüssiger 110 und 112. Hiernach wird das nun
verflüssigte Kältemittel entsprechenden Expansionsventilen 114 und 116 zugeführt
bevor es dann in den Verdampfer 118 gelangt. Hier erfährt das Kältemittel dann einen
Wärmeaustausch mit einem Arbeitsmedium. Dies kann z. B. Wasser sein, welches ge
kühlt werden muß, um ein Gebäude zu klimatisieren oder welches in einem Industrie
prozeß benötigt wird.
Das Wasser strömt in den Verdampfer 118 durch eine Rohrleitung 120 und verläßt
den Verdampfer 118 durch eine Rohrleitung 122. Das durch die Rohrleitung 122 den
Verdampfer 118 verlassende Wasser ist, aufgrund des stattfindenden Wärmeaustau
sches mit dem Kältemittel, gekühlt. Nachdem der im Verdampfer 118 stattfindende
Wärmeaustausch zwischen dem Wasser und dem Kältemittel stattgefunden hat, wird
das Kältemittel in den Kühlkreisläufen 124 und 126 über Rohrleitungen 128 und 130
dem Ansaugende der entsprechenden Schraubenverdichter zugeführt. Wie schon
erwähnt, kühlt das Kältemittel dann die Motoren der Schraubenverdichter. Obwohl
hier zwei voneinander unabhängige Kühlkreisläufe 124 und 126 dargestellt sind, ist
es offensichtlich, daß mehrere Schraubenverdichter in einer Kälteanlage angeordnet
sein können, welche nur einen einzigen Kühlkreislauf aufweist. Denkbar wäre also
auch die Anordnung von einem Schraubenverdichter oder mehreren Schraubenver
dichtern nach der Lehre der Erfindung in einer Kälteanlage mit nur einem Kühlkreis
lauf.
Um die gewünschte Temperatur des den Verdampfer 118 durch die Rohrleitung 1 22
verlassenden Wassers aufrechtzuerhalten, muß die Leistung der Schraubenverdichter
102 und 104 entsprechend der Kühlbelastung gesteuert werden, welcher das Wasser
und folglich die Kälteanlage 100 ausgesetzt sind. Unter dem Gesichtspunkt der Ge
währleistung einer präzisen Steuerung der Temperatur des den Verdampfer 118 ver
lassenden Wassers und unter dem Gesichtspunkt der Kühlung des Wassers auf eine
energiesparende Weise muß die Leistungsanpassung der Schraubenverdichter 102
und 104 entsprechend der auf die Kälteanlage 100 tatsächlich wirkenden Kühlbela
stung entsprechend gesteuert werden. Dies bedeutet, daß die Schraubenverdichter
102 und 104 nur in einem wirklich benötigten Umfang belastet werden. Dadurch, daß
die Schraubenverdichter 102 und 104 nicht mehr im vollen Umfang, sondern nur
noch entsprechend der auf die Kälteanlage 100 wirkenden tatsächlichen Kühlbela
stung belastet werden, wird der von den Motoren benötigte elektrische Strom, wel
che die Schraubenverdichter 102 und 104 antreiben, minimiert. Hierdurch wird nicht
nur der Steuerungsprozeß für den das gekühlte Wasser benötigenden Endverbrau
cher erleichtert, sondern auch der gesamte energetische Wirkungsgrad des Systems
bzw. der Kälteanlage verbessert.
Aus Fig. 10 ist die Anpassungsfähigkeit von Schraubenverdichtern, welche die erfin
dungsgemäße Entlastungs-Anordnung aufweisen ersichtlich. Fig. 10 verdeutlicht nun
die Anpassungsfähigkeit von zwei in einer Kälteanlage, so wie diese in Fig. 9 darge
stellt ist, angeordneten erfindungsgemäßen Schraubenverdichtern.
So lange nicht die Notwendigkeit zur Kühlung eines Gebäudes oder eines Industrie
prozesses besteht und daher die Kälteanlage 100 keine Kühlleistung erbringen muß,
so lange werden die Kälteanlage 100 und die Schraubenverdichter 102 und 104 nicht
betrieben. Dies ist in Fig. 10 durch die zwischen den Zeitpunkten T₀ und T₁ be
grenzte Zeitspanne dargestellt. Ist nun eine Kühlung erforderlich, so wird der erste
Schraubenverdichter in der Kälteanlage 100 angetrieben. Hierbei ist die den Stufen-
Entlastungskolben 46 aufweisende zweite Entlastungsvorrichtung und die den Ent
lastungskolben 54 aufweisende erste Entlastungsvorrichtung vollständig geöffnet.
Der erste Schraubenverdichter wird daher anfänglich in einem für ihn größtmöglichen
Umfang entlastet betrieben.
An dieser Stelle muß erwähnt werden, daß Schraubenverdichter, auch wenn sie voll
ständig durch eine Entlastungsvorrichtung entlastet sind, eine geringe bestimmte
Verdichtungsleistung erzeugen. Dies ist im allgemeinen bei dem Antrieb von Schrau
benverdichtern, welche entlastet werden können, der Fall. Folglich wird, wenn einer
der in der in Fig. 9 dargestellten Kälteanlage angeordneten Schraubenverdichter 102,
104 angetrieben wird, auch wenn der Schraubenverdichter vollständig entlastet ist,
eine geringe bestimmte Kühlleistung durch die Kälteanlage 100 erzeugt.
Die Kälteanlage 100 weist eine System-Steuereinheit 128 auf, welche jeweils mit dem
Magnetventil 64 und dem Magnetventil 68 der entsprechenden Schraubenverdichter
102 und 104 verbunden ist (vgl. Fig. 9). Das Magnetventil 64 und das Magnetventil
68 sind jeweils der ersten Entlastungsvorrichtung zugeordnet, welche jeweils dem im
Sinne einer Patrize ausgebildeten Schraubenrotor der entsprechenden Schrauben
verdichter 102 und 104 zugeordnet ist und den entsprechenden Schraubenverdichter
auf eine stufenlose Art entlasten kann. Zusätzlich ist die System-Steuereinheit 128 mit
jeweils einem Magnetventil 72 der entsprechenden Schraubenverdichter 102 und
104 verbunden. Das Magnetventil 72 ist jeweils der dem im Sinne einer Matrize aus
gebildeten Schraubenrotor zugeordneten zweiten Entlastungsvorrichtung der ent
sprechenden Schraubenverdichter 102 und 104 zugeordnet, welche den entspre
chenden Schraubenverdichter auf eine stufenweise Art entlasten kann. Durch die Sy
stem-Steuereinheit 128 kann die Steuerung der Entlastungsvorrichtungen der ent
sprechenden Schraubenverdichter durchgeführt werden.
Es ist wichtig zu erwähnen, daß die in Fig. 10 dargestellten ablaufenden Verfahrens
schritte zur Steuerung der Leistung einer Kälteanlage nur näherungsweise und bei
spielhaft dargestellt sind. Diese können entsprechend der spezifischen Ausgestaltung
eines Schraubenverdichters, der in einem solchen System eingesetzt ist, variieren.
Ebenso beziehen sich die in Fig. 10 dargestellten Verfahrensschritte auf den Einsatz
von zwei Schraubenverdichtern mit gleicher Leistungskapazität. Es ist offensichtlich,
daß auch Schraubenverdichter mit ungleicher Leistungskapazität in einer solchen
Anlage eingesetzt werden können, so daß dann bei der Leistungsanpassung dieser
Schraubenverdichter Verfahrensschritte erfolgen, welche sich von den in Fig. 10 dar
gestellten Verfahrensschritten unterscheiden. Natürlich ist die Darstellung in Fig. 10
hier nur beispielhaft und es können in einer Kälteanlage auch mehr als zwei Schrau
benverdichter eingesetzt werden.
Zur Erklärung der Fig. 10 wird nun auf alle Zeichnungen Bezug genommen. Zusätz
lich wird angenommen, daß die Schraubenverdichter 102 und 104 näherungsweise
bei deren Antrieb eine Minimalleistung (Teillast) von 1/3 ihrer Gesamtleistung aufwei
sen. Weiterhin wird angenommen, daß die Entlastungsvorrichtungen, welche den
entsprechenden Schraubenrotoren zugeordnet sind, zusätzlich eine Leistungsanpas
sung (Entlastung oder Belastung) der entsprechenden Schraubenverdichter um je
weils ein Drittel ihrer Leistungskapazität gewährleisten. Folglich ist ein erster der
Schraubenverdichter 102 und 104 bei Aufnahme des Betriebes näherungsweise zu
einem Drittel belastet. Folglich erreicht die Kühlleistung der Kälteanlage näherungs
weise ein Sechstel ihrer Gesamtleistung.
Steigt nun die Kühlbelastung der Anlage und kann diese nicht mehr von dem voll
ständig entlasteten Schraubenverdichter gedeckt werden, dargestellt durch den Zeit
punkt T₂, so wird die den Stufen-Entlastungskolben 46 aufweisende zweite Entla
stungsvorrichtung, welche dem im Sinne einer Matrize ausgebildeten Schraubenrotor
des ersten angetriebenen Schraubenverdichters zugeordnet ist, geschlossen. Zum
Zeitpunkt T₂ arbeitet dann der erste angetriebene Schraubenverdichter mit einer Lei
stung die zwei Drittel seiner Gesamtleistung entspricht. Folglich arbeitet die Kältean
lage 100 mit einer Leistung von einem Drittel ihrer möglichen Gesamtleistung.
Wenn nun die Kühlbelastung der Kälteanlage weiter ansteigt, wenn also die Kältean
lage eine größere Kühlleistung erbringen muß (hier dargestellt durch den Anstieg
zwischen den Zeitpunkten T₂ und T₃), so belastet die den Entlastungskolben 54
aufweisende und dem im Sinne einer Patrize ausgebildeten Schraubenrotor zugeord
nete erste Entlastungsvorrichtung den Schraubenverdichter auf eine stufenlose Art
und Weise, wenn es erforderlich ist, bis zum Zeitpunkt T₃. Zum Zeitpunkt T₃ arbeitet
der erste angetriebene Schraubenverdichter voll belastet. Folglich erzeugt die Käl
teanlage eine Kühlleistung von 50%. Die den Entlastungskolben 54 aufweisende er
ste Entlastungsvorrichtung ist so einstellbar, daß die Kälteanlage jede beliebige zwi
schen den Zeitpunkten T₂ und T₃ dargestellte erforderliche Kühlleistung erbringen
kann.
Steigt die Kühlbelastung der Kälteanlage 100 weiter an, so wird der zweite der
Schraubenverdichter 102 und 104 angetrieben. Wie schon erwähnt - wie schon für
den ersten angetriebenen Schraubenverdichter anhand der Fig. 9 und 10 erklärt -, ar
beitet der zweite angetriebene Schraubenverdichter mit einer Leistung von einem
Drittel seiner Gesamtleistung. Wird nun der zweite Schraubenverdichter zwischen
den Zeitpunkten T₃ und T₄ angetrieben und arbeitet mit einem Drittel seiner Gesamt
leistung, so wird die den Entlastungskolben 54 aufweisende und dem im Sinne einer
Patrize ausgebildeten Schraubenrotor zugeordnete erste Entlastungsvorrichtung des
ersten angetriebenen Schraubenverdichters in ihre vollständige Entlastungs- Stellung
bewegt, wodurch keine Änderung der Gesamt-Kühlleistung der Anlage auftritt.
Zum Zeitpunkt T₄ werden folglich zwei Schraubenverdichter angetrieben. Der an
fänglich zuerst angetriebene Schraubenverdichter arbeitet mit einer Leistung von
zwei Drittel seiner Gesamtleistung und die dem im Sinne einer Patrize ausgebildeten
Schraubenrotor zugeordnete erste Entlastungsvorrichtung steht in der vollständig
entlasteten oder offenen Stellung. Der zweite angetriebene Schraubenverdichter ar
beitet völlig entlastet mit einer Leistung von einem Drittel seiner Gesamtleistung. Um
einen Anstieg der Temperatur des gekühlten Wassers zu verhindern, wird der erste
Schraubenverdichter nach dem Antrieb des zweiten Schraubenverdichters entlastet.
Dies erfolgt auf eine sich so überlappende Art und Weise, daß ein kurzer Leistungsab
fall der Anlage als Ergebnis der Entlastung des ersten und des Antriebs des zweiten
Schraubenverdichters nicht auftritt.
Im allgemeinen steigt die Kühlleistung der Anlage nach Antrieb des zweiten Schrau
benverdichters weiter an. In diesem Fall wird der zuerst angetriebene Schraubenver
dichter vollständig belastet. Dies ist in Fig. 10 durch den stetigen Anstieg der Kühllei
stung der Anlage zwischen den Zeitpunkten T₄ und T₅ dargestellt. Hierbei bewegt
sich die den Entlastungskolben 54 aufweisende und dem im Sinne einer Patrize aus
gebildeten Schraubenrotoren zugeordnete erste Entlastungsvorrichtung des zuerst
angetriebenen Schraubenverdichters aus der vollständig offenen in die vollständig
geschlossene Stellung. Beim Zeitpunkt T₅ arbeitet der zuerst angetriebene Schrau
benverdichter vollständig belastet und der zweite angetriebene Schraubenverdichter
vollständig entlastet.
Steigt nun die Kühlbelastung der Anlage weiter an, so wird die den Stufen-Entla
stungskolben 46 aufweisende und dem im Sinne einer Matrize ausgebildeten
Schraubenrotor zugeordnete zweite Entlastungsvorrichtung des zweiten angetriebe
nen Schraubenverdichters geschlossen, wodurch der zweite angetriebene Schrau
benverdichter belastet wird. Gleichzeitig wird die den Entlastungskolben 54 aufwei
sende und dem im Sinne einer Patrize ausgebildeten Schraubenrotor zugeordnete er
ste Entlastungsvorrichtung des ersten angetriebenen Schraubenverdichters voll
ständig geöffnet, so daß der erste angetriebene Schraubenverdichter entlastet wird.
Diese beiden Vorgänge erfolgen in einer sich überlappenden Art und Weise, um einen
kurzen Leistungsabfall der Kälteanlage zu verhindern. Zum Zeitpunkt T₆ arbeiten
folglich beide Schraubenverdichter mit einer Leistung von zwei Drittel ihrer Gesamt
leistung. Hierbei stehen die den Entlastungskolben 54 aufweisenden und den im
Sinne einer Patrize ausgebildeten Schraubenrotoren zugeordneten ersten Entla
stungsvorrichtungen der entsprechenden Schraubenverdichter in der vollständig
entlasteten oder offenen Stellung. Mit Hilfe der dem im Sinne einer Patrize ausgebil
deten Schraubenrotoren zugeordneten ersten Entlastungsvorrichtungen der Schrau
benverdichter kann nun die Kühlleistung der Anlage innerhalb der Zeitspannen T₆
bis T₇ und T₇ bis T₈ auf eine stufenlose Art von zwei Drittel auf die Gesamtleistung
gesteigert werden. Hierdurch ist es nun möglich, die Leistung der Kälteanlage 100 auf
eine stufenlose Art von näherungsweise einem Drittel ihrer Gesamtleistung bis hin zur
Gesamtleistung abzustimmen (vgl. Fig. 10).
Es muß noch einmal hervorgehoben werden, daß die Darstellung in Fig. 10 hier nur
beispielhaft ist. So ist eine unzählige Menge von Steuerungsschemata durch die ge
mischte erfindungsgemäße Anordnung der Entlastungsvorrichtungen durch den Ein
satz von zwei erfindungsgemäßen Schraubenverdichtern denkbar. Natürlich
schwankt im allgemeinen die Kühlbelastung einer Kälteanlage und steigt im allgemei
nen nicht gleichmäßig an, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist. Durch diese Schwankun
gen verändern sich folglich die Zeitspannen.
Es ist ersichtlich, daß die in einem Schraubenverdichter vorgesehene erfindungsge
mäße Entlastungs-Anordnung eine größere Flexibilität des Schraubenverdichters ge
währleistet. Der erfindungsgemäße Schraubenverdichter kann ohne eine bedeutsame
mechanische Umgestaltung auch auf eine stufenweise Art mit zwei scharf getrennten
"Leistungsstufen oder Leistungsschritten" entlastet (bzw. belastet) werden. Der er
findungsgemäße Schraubenverdichter eignet sich daher zum Einsatz in Anlagen, wo
die Kombination einer stufenlosen Entlastung und einer stufenweisen Entlastung
vorteilhaft ist, oder zum Einsatz in Anlagen, wo nur eine zweistufige Entlastung er
forderlich ist.
An dieser Stelle wird noch einmal darauf hingewiesen, daß der Entlastungskolben 54
durch die Anordnung von geeigneten Steuereinheiten und Sensoren in die vollstän
dig belastete (geschlossene) und vollständig entlastete (offene) Stellung mit Hilfe ei
ner geeigneten Steuerung der Ventile 64 und 68 bewegt werden kann (Fig. 5). Hier
durch ist eine präzise und stufenlose Leistungssteuerung im oberen Leistungsbereich
des Schraubenverdichters möglich. Es ist ersichtlich, daß die Steuerung der Ventile 64
und 68, um eine präzise Stellung des Entlastungskolbens 54 zu gewährleisten, die
Anordnung von relativ komplexen und teuren Steuereinheiten erforderlich macht.
Zusätzlich sind genaue Führungsgrößen und eine relativ komplexe Steuerungsstra
tegie notwendig. Wie schon erwähnt, ist eine solche präzise Steuerung vorteilhaft
und bei bestimmten Anwendungen sogar vorgeschrieben.
Bei anderen Anwendungen kann eine weniger ausgeklügelte Steuerung ausreichend
sein. Es ist aber auch möglich, daß die Vorteile einer stufenlosen Leistungssteuerung
im oberen Leistungsbereich des Schraubenverdichters nicht hinreichend groß genug
sind, um die mit der Steuerung der Leistung des Schraubenverdichters auf eine stu
fenlose Art verbundenen Kosten auszugleichen, so daß eine Leistungsanpassung des
Schraubenverdichters auf eine zweistufige Art die bessere Lösung darstellt. Aber
auch für solch eine Steuerung ist der Entlastungskolben 54 geeignet. Durch den Ge
brauch einer relativ einfachen Steuerungsstrategie und weniger komplexen Steue
rungskomponenten und Führungsgrößen kann der Entlastungskolben 54 dann nur
in die vollständig belastete oder vollständig entlastete Stellung und in keine Stellung
zwischen diesen beiden Stellungen bewegt werden. Bei der Anwendung solch einer
Steuerungsstrategie wird aus dem Entlastungskolben 54 der dem im Sinne einer Pa
trize ausgebildeten Schraubenrotor 18 zugeordneten ersten Entlastungsvorrichtung
ein Stufen-Entlastungselement, ähnlich wie der dem im Sinne einer Matrize ausgebil
deten Schraubenrotor 20 zugeordnete Stufen-Entlastungskolben 46. Hierdurch ist
der Schraubenverdichter so gestaltet, daß eine Leistungsanpassung in zwei stufen
weisen/sprunghaften Schritten möglich ist.
Diese Anpassungsfähigkeit bringt für den den Schraubenverdichter benutzenden
Endverbraucher Vorteile mit sich. Dieser hat nun die Wahl zwischen verschiedenen
Steuerungsschemata. Bei der Anwendung von zwei Schraubenverdichtern der glei
chen Art ist die Anwendung von unterschiedlichen Steuerungsschemata für die
Schraubenverdichter entsprechend einer bestimmten Situation möglich. Entspre
chend der Situation kann nun ein entsprechendes Steuerungsschema und eine ent
sprechende Anordnung der Schraubenverdichter gewählt werden. Der Endverbrau
cher kann folglich Schraubenverdichter einsetzen, welche nur einen bestimmten me
chanischen Aufbau aufweisen. Hierdurch reduziert sich die Lagerung von Ersatztei
len für Schraubenverdichter unterschiedlicher Art und die Notwendigkeit der Samm
lung von Erfahrungen für Schraubenverdichter unterschiedlicher Art.
Die Anwendung von Schraubenverdichtern der gleichen Art in unterschiedlichen
Anwendungsbereichen bringt für den Hersteller entscheidende Vorteile mit sich.
Hierdurch werden unter anderem die Kosten für den Lagerbestand, die Herstellung
und die Dokumentation zur Anordnung solcher Schraubenverdichter verringert. Der
erfindungsgemäße Schraubenverdichter bringt daher sowohl für den Hersteller als
auch für den Benutzer entscheidende Vorteile mit sich. Die erfindungsgemäßen
Schraubenverdichter weisen daher eine Anpassungsfähigkeit auf, welche im allge
meinen nur durch wesentlich teurere und kompliziertere Schieberventilanordnungen,
welche die Leistung eines Systems steuern, erreicht wird. Diese im allgemeinen bei
Verdichtern verwendeten Schieberventil-Anordnungen können unter dem Gesichts
punkt des Kostenfaktors mit der erfindungsgemäßen Entlastungs-Anordnung, insbe
sondere zum Einsatz bei Schraubenverdichtern mit geringer Leistung, nicht konkur
rieren.
Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Entlastungs-Anordnung ist in der den
Entlastungskolben 54 aufweisenden ersten Entlastungsvorrichtung zu sehen. Hier
durch kann die Gesamtlänge des Schraubenverdichters mit Entlastungsvorrichtungen
früherer Schraubenverdichter verglichen, erheblich verringert werden. Aus den Fig. 5
und 7 geht deutlich hervor, daß die Entlastungs-Öffnungen 52 der den Entlastungs
kolben 54 aufweisenden ersten Entlastungsvorrichtung axial und radial versetzt sind,
wie bei dem aus der US 45 65 508 bekannten Schraubenverdichter.
Die in Fig. 7 dargestellten Pfeile 200 zeigen die Versetzung der Entlastungs-Öffnun
gen 52 in bezug zu den entsprechenden Drucktaschen, welche sie entlasten, im Ver
gleich zu der früheren Anordnung von Entlastungs-Öffnungen. Die im Vergleich zu
früheren Anordnungen versetzten Entlastungs-Öffnungen 52 haben unverändert die
gleiche Wirkungsweise in einem Verdichtungsprozeß wie die frühere Anordnung von
Entlastungs-Öffnungen.
Es ist ersichtlich, daß durch die Versetzung der Entlastungs-Öffnungen 52 die Länge
des Entlastungskolbens 54 im Vergleich zu früheren Anordnungen verringert werden
kann. Bei den früheren Anordnungen waren die Entlastungs-Öffnungen im allgemei
nen zwischen den Schraubenrotoren angeordnet und/oder waren entlang der ge
samten Länge und/oder am Ansaugende der Arbeitskammer verteilt. Dies bedeutet,
daß in früheren einen axialen Entlastungskolben aufweisenden Entlastungsvorrich
tungen der Entlastungskolben eine im wesentlichen gleiche Länge wie die Arbeits
kammer aufweist.
Um eine Entlastung des Schraubenverdichters in einem maximalen Umfang zu er
möglichen, muß der Entlastungskolben, welcher die Entlastung des Schraubenver
dichters auf eine stufenlose Art gewährleistet, vollständig eingezogen werden, so daß
hierdurch die Gesamtlänge des Schraubenverdichters bestimmt wird. Durch die erfin
dungsgemäße Anordnung der Entlastungs-Öffnungen 52 ist nun eine Verringerung
der Länge dieses Entlastungskolbens möglich, so daß hierdurch die gesamte Länge
des Schraubenverdichters 10 ebenfalls verringert werden kann.
Die Verringerung der Länge des Entlastungskolbens 54 ist von weit aus größerer Be
deutung als es vielleicht anfänglich erscheint. Zunächst bedeutet eine Verringerung
der Länge des Entlastungskolbens 54 eine bedeutsame Einsparung an Material.
Hierdurch verringert sich das Gewicht des Schraubenverdichters 10. Von Bedeutung
ist auch, daß der Schraubenverdichter 10 zum Austausch mit in existierenden Anla
gen angeordneten Verdichtern besonders gut geeignet ist, da er auch bei begrenzten
Raumverhältnissen aufgestellt werden kann. Die relativ geringen Abmessungen des
erfindungsgemäßen Schraubenverdichters, welche durch die Anordnung der Entla
stungsvorrichtungen hervorgerufen werden, stellen einen besonderen Vorteil dar,
insbesondere dann, wenn ein Verdichter in einer existierenden Anlage ausgetauscht
werden muß oder bei der Anwendung von neuen Kühlsystemen, welche existierende
Systeme oder Anlagen ersetzen.
Zusätzlich bringt die erfindungsgemäße Entlastungs-Anordnung einen weiteren Vor
teil mit sich. Bei Schieberventil-Anordnungen betragen die Abstände zwischen den
Schraubenrotoren und der gekrümmten Oberfläche des Schieberventils, welche mit den
Schraubenrotoren zusammenwirkt, im allgemeinen ca. 0,127 mm. Dies stellt einen re
lativ großen Undichtigkeits-Strömungsweg zwischen angrenzenden Drucktaschen
dar. Dieser Abstand ist unabhängig von der Leistung eines Verdichters einer Schie
berventil-Anordnung zu eigen. Es ist verständlich, daß der Funktionsnachteil, wel
cher mit einem solchen Undichtigkeits-Strömungsweg verbunden ist, bei Verdichtern
mit geringerer Leistung mehr zum Tragen kommt als bei Verdichtern mit größerer Lei
stung.
Der Gegenstand der Erfindung zeigt die Möglichkeit auf, einen Schraubenverdichter
auf eine stufenlose Art zu entlasten und dadurch die Leistung des Schraubenverdich
ters zu steuern, ohne daß eine Schieberventil-Anordnung vorgesehen ist. So weisen
die erfindungsgemäßen Schraubenverdichter ähnliche Vorteile wie Verdichter mit
Schieberventil-Anordnungen auf und eliminieren zusätzlich die mit Schieberventil-
Anordnungen einhergehenden nachteiligen Undichtigkeits-Strömungswege, welche
Schieberventil-Anordnungen zu eigen sind. Hierzu wird noch einmal ausdrücklich
auf den vorhergehenden Absatz verwiesen. Bei den erfindungsgemäßen Schrauben
verdichtern können die zwischen den Schraubenrotoren und den Oberflächen der
Arbeitskammer bestehenden Abstände auf ca. 0,0254 mm reduziert werden. Hier
durch steigt die Leistungsfähigkeit solcher Schraubenverdichter, insbesondere von
Schraubenverdichtern mit einer relativ geringen Gesamtleistung.
Claims (26)
1. Schraubenverdichter (10) mit einem eine Arbeitskammer (36) aufweisenden Ge
häuse (12, 14) und mit einem ersten und einem zweiten in der Arbeitskammer (36) an
geordneten Schraubenrotor (18, 20), wobei zur stufenlosen Steuerung der Leistung
des Schraubenverdichters (10) eine erste Entlastungsvorrichtung vorgesehen ist und
die erste Entlastungsvorrichtung ein in einer Gehäusebohrung (50) angeordnetes
Entlastungselement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur stufenweisen Steue
rung der Leistung des Schraubenverdichters (10) zusätzlich eine, von der ersten un
abhängige, zweite Entlastungsvorrichtung vorgesehen ist.
2. Schraubenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entla
stungselement der ersten Entlastungsvorrichtung als Entlastungskolben (54) ausge
bildet ist und die zweite Entlastungsvorrichtung einen Stufen-Entlastungskolben
(46) aufweist.
3. Schraubenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste
Schraubenrotor (18) im Sinne einer Patrize und der zweite Schraubenrotor (20) im
Sinne einer Matrize ausgebildet ist und daß der Entlastungskolben (54) dem ersten
Schraubenrotor (18) und der Stufen-Entlastungskolben (46) dem zweiten Schrauben
rotor (20) zugeordnet ist.
4. Schraubenverdichter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schraubenverdichter (10) einen Ansaugbereich (32) und eine Auslaßöffnung (40)
aufweist, daß der Entlastungskolben (54) axial bewegbar ist, daß die Gehäuseboh
rung (50) sowohl mit dem Ansaugbereich (32) als auch über eine Mehrzahl von Öff
nungen (52) mit der Arbeitskammer (36) strömungsverbunden ist, daß der Stufen-
Entlastungskolben (46) in einer Kammer (44) angeordnet ist und daß die Kammer
(44) sowohl mit dem Ansaugbereich (32) als auch mit der Arbeitskammer (36) strö
mungsverbunden ist und daß die Strömung durch die Gehäusebohrung (50) bzw.
durch die Kammer (44) wahlweise entsprechend durch den Entlastungskolben (54)
bzw. den Stufen-Entlastungskolben (46) unterbrechbar ist.
5. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß Steuerelemente (64, 68) zur Positionierung des Entlastungskolbens (54) in der
Gehäusebohrung (50), nämlich in einer offenen Stellung, in einer geschlossenen
Stellung und in jeder beliebigen Stellung zwischen der offenen und geschlossenen
Stellung, vorgesehen sind.
6. Schraubenverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der offe
nen Stellung alle Öffnungen (52) mit der Gehäusebohrung (50) strömungsverbunden
sind und daß bei geschlossener Stellung keine Öffnung (52) mit der Gehäusebohrung
(50) strömungsverbunden ist.
7. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stufen-Entlastungskolben (46) in eine offene und eine geschlossene Stellung
verstellbar ist und in der geschlossenen Stellung mit der Hochdruck-Endwandung
(38) der Arbeitskammer (36) bündig abschließt.
8. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der Öffnungen (52) zur Verbindung der Gehäusebohrung (50) und
der Arbeitskammer (36) geringer als vier ist.
10. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Entlastungskolben (54) hydraulisch betätigbar ist.
9. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß jede der Öffnungen (52) eine sich in die Arbeitskammer (36) öffnende Vertiefung
aufweist, daß die Vertiefung einer dieser Öffnungen (52) eine andere benachbarte
Vertiefung dieser Öffnungen (52) wirkungsmäßig überlappt, so daß durch die Öff
nungen (52) ein zusammenhängender Strömungsweg von der Arbeitskammer (36) zu
der Gehäusebohrung (50) zur stufenlosen Steuerung der Leistung des Schrauben
verdichters (10) gegeben ist.
11. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeich
net, daß der Stufen-Entlastungskolben (46) pneumatisch betätigbar ist.
12. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeich
net, daß die erste Entlastungsvorrichtung den Schraubenverdichter (10) in einem er
sten (oberen) Leistungsbereich und die zweite Entlastungsvorrichtung den Schrau
benverdichter (10) in einem vom ersten Leistungsbereich verschiedenen zweiten
(unteren) Leistungsbereich ent- bzw. belastet und daß die Entlastungsvorrichtungen
so zusammenwirken, daß eine Steuerung der Leistung des Schraubenverdichters (10)
über den durch den ersten und den zweiten Leistungsbereich gebildeten gesamten
Leistungsbereich gewährleistet ist.
13. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeich
net, daß ein Steuerelement (72) zur Positionierung des Stufen-Entlastungskolbens
(46) vorgesehen ist.
14. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Schraubenrotoren (18, 20) und die Arbeitskammer (36) zusammenwirken
und eine Mehrzahl von Drucktaschen (36a-36e) begrenzen, daß die erste Entla
stungsvorrichtung betriebsfähig ist, eine Mehrzahl der Drucktaschen (36a-36c) zu
entlasten, daß die zweite Entlastungsvorrichtung betriebsfähig ist, eine der Druckta
schen (36d) zu entlasten und daß der Druck in der einen Drucktasche (36d) im Be
trieb höher ist als der Druck in den anderen Drucktaschen (36a-36c).
15. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeich
net, daß die erste Entlastungsvorrichtung ein Steuerelement zur alternativen Steue
rung der Leistung des Schraubenverdichters (10) in dem ersten (oberen) Leistungsbe
reich auf eine stufenlose oder eine stufenweise Art aufweist.
16. Schraubenverdichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Entla
stungskolben (54) ausschließlich in eine offene oder in eine geschlossene Stellung
und in keine Stellung zwischen der offenen und der geschlossenen Stellung verstell
bar ist, daß bei der offenen Stellung alle Öffnungen (52) mit der Gehäusebohrung (50)
strömungsverbunden sind und bei der geschlossenen Stellung keine Öffnung (52) mit
der Gehäusebohrung (50) strömungsverbunden ist, so daß die erste Entlastungsvor
richtung betriebsfähig ist, den Schraubenverdichter (10) im ersten (oberen) Lei
stungsbereich ausschließlich auf eine stufenweise Art zu entlasten.
17. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeich
net, daß der Entlastungskolben (54) und der Stufen-Entlastungskolben (46) im we
sentlichen parallel zur Arbeitskammer (36) axial bewegbar sind.
18. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeich
net, daß die Mehrheit der Öffnungen (52) näher am Auslaßende als am Ansaugende
der Arbeitskammer (36) angeordnet sind.
19. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeich
net, daß der Entlastungskolben (54) durch einen Schrittmotor antreibbar ist.
20. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeich
net, daß der Schraubenverdichter (10) in einer Kälteanlage angeordnet ist.
21. Verfahren zur Steuerung der Leistung eines in einer Kälteanlage vorgesehenen
Schraubenverdichters nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch fol
gende Verfahrensschritte:
- - Stufenweise Erhöhung der Leistung des Schraubenverdichters (10) im unteren Leistungsbereich des Schraubenverdichters (10), wenn die Belastung der Käl teanlage und folglich für den Schraubenverdichter (10) zunimmt;
- - stufenlose Erhöhung der Leistung des Schraubenverdichters (10) im oberen - vom unteren Leistungsbereich verschiedenen - Leistungsbereich des Schrau benverdichters (10), wenn die Belastung der Kälteanlage und folglich für den Schraubenverdichter (10) weiter zunimmt;
- - stufenlose Reduzierung der Leistung des Schraubenverdichters (10) im oberen Leistungsbereich des Schraubenverdichters (10), wenn die Belastung der Käl teanlage und folglich für den Schraubenverdichter (10) zunimmt; und
- - stufenweise Reduzierung der Leistung des Schraubenverdichters (10) im unte ren Leistungsbereich des Schraubenverdichters (10), wenn die Belastung der Kälteanlage und folglich für den Schraubenverdichter (10) weiter abnimmt.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte
zur stufenlosen Erhöhung und stufenlosen Reduzierung der Leistung des Schrau
benverdichters (10) jeweils den Schritt der entsprechenden Positionierung des Entla
stungskolbens (54) in der von der Arbeitskammer (36) des Schraubenverdichters (10)
entfernten Gehäusebohrung (50) aufweisen.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfah
rensschritte zur stufenweisen Erhöhung und zur stufenweisen Reduzierung der Lei
stung des Schraubenverdichters (10) jeweils den Schritt der entsprechenden Positio
nierung des Stufen-Entlastungskolbens (46) aufweisen, nämlich in die geschlossene
Stellung bei der Erhöhung der Leistung des Schraubenverdichters (10) und in die of
fene Stellung bei Reduzierung der Leistung des Schraubenverdichters (10).
24. Verfahren zur Steuerung einer Kälteanlage (100) mit mindestens zwei Schrauben
verdichtern nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch die folgenden
Verfahrensschritte:
- - Antreiben eines ersten der Schraubenverdichter (102, 104);
- - Abstimmung der Leistung des ersten der Schraubenverdichter (102, 104) auf eine stufenweise und eine stufenlose Art entsprechend der Belastung der Käl teanlage (100);
- - Antreiben eines zweiten der Schraubenverdichter (102, 104); und
- - Abstimmung der Leistungen beider Schraubenverdichter (102, 104) auf eine stu fenweise und eine stufenlose Art entsprechend der Belastung der Kälteanlage (100).
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt
der Abstimmung der Leistung des ersten Schraubenverdichters (102 bzw. 104) als er
sten Schritt den Schritt der stufenweisen Leistungsanpassung des ersten Schrauben
verdichters (102 bzw. 104) aufweist.
26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfah
rensschritt der Abstimmung der Leistung beider Schraubenverdichter (102, 104) nach
der stufenweisen Leistungsanpassung des ersten Schraubenverdichters (102
bzw. 104) den Schritt der Leistungsanpassung des ersten und des zweiten Schrau
benverdichters (102, 104) aufweist, so daß eine Belastung der Kälteanlage auf eine
stufenlose Art bis zur möglichen Gesamtleistung der Kälteanlage gewährleistet ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/747,894 US5211026A (en) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | Combination lift piston/axial port unloader arrangement for a screw compresser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4227332A1 DE4227332A1 (de) | 1993-02-25 |
DE4227332C2 true DE4227332C2 (de) | 1995-06-14 |
Family
ID=25007119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4227332A Expired - Lifetime DE4227332C2 (de) | 1991-08-19 | 1992-08-18 | Schraubenverdichter |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5211026A (de) |
JP (1) | JP3119946B2 (de) |
KR (1) | KR0167794B1 (de) |
AU (1) | AU2483492A (de) |
BR (1) | BR9205949A (de) |
CA (1) | CA2074444C (de) |
DE (1) | DE4227332C2 (de) |
FR (1) | FR2681106B1 (de) |
GB (1) | GB2258887B (de) |
HK (1) | HK45995A (de) |
IT (1) | IT1258456B (de) |
WO (1) | WO1993004286A1 (de) |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5419146A (en) * | 1994-04-28 | 1995-05-30 | American Standard Inc. | Evaporator water temperature control for a chiller system |
US5509273A (en) * | 1995-02-24 | 1996-04-23 | American Standard Inc. | Gas actuated slide valve in a screw compressor |
US5632154A (en) * | 1995-02-28 | 1997-05-27 | American Standard Inc. | Feed forward control of expansion valve |
DE19519247C2 (de) * | 1995-05-25 | 2000-08-31 | Guenter Kirsten | Schraubenverdichter |
CN1112515C (zh) * | 1996-03-27 | 2003-06-25 | 北越工业株式会社 | 螺旋流体机械的螺旋转子的轴结构 |
US5950443A (en) * | 1997-08-08 | 1999-09-14 | American Standard Inc. | Compressor minimum capacity control |
US6206652B1 (en) | 1998-08-25 | 2001-03-27 | Copeland Corporation | Compressor capacity modulation |
DE19744466C2 (de) | 1997-10-08 | 1999-08-19 | Kt Kirsten Technologie Entwick | Schraubenverdichter |
US6135744A (en) * | 1998-04-28 | 2000-10-24 | American Standard Inc. | Piston unloader arrangement for screw compressors |
US6238188B1 (en) * | 1998-08-17 | 2001-05-29 | Carrier Corporation | Compressor control at voltage and frequency extremes of power supply |
US6520758B1 (en) | 2001-10-24 | 2003-02-18 | Ingersoll-Rand Company | Screw compressor assembly and method including a rotor having a thrust piston |
US6644045B1 (en) * | 2002-06-25 | 2003-11-11 | Carrier Corporation | Oil free screw expander-compressor |
US7682084B2 (en) * | 2003-07-18 | 2010-03-23 | Kobe Steel, Ltd. | Bearing and screw compressor |
EP1671067B1 (de) * | 2003-10-08 | 2016-08-31 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Verteilte kondensationseinheiten |
US7677051B2 (en) * | 2004-05-18 | 2010-03-16 | Carrier Corporation | Compressor lubrication |
US7409833B2 (en) * | 2005-03-10 | 2008-08-12 | Sunpower, Inc. | Dual mode compressor with automatic compression ratio adjustment for adapting to multiple operating conditions |
EP2047103A4 (de) * | 2006-07-27 | 2012-06-27 | Carrier Corp | Leistungssteuerung eines schraubenverdichters |
WO2008112566A2 (en) * | 2007-03-09 | 2008-09-18 | Johnson Controls Technology Company | Refrigeration system |
US8157538B2 (en) | 2007-07-23 | 2012-04-17 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Capacity modulation system for compressor and method |
CN101251110B (zh) * | 2008-01-08 | 2010-06-16 | 烟台冰轮股份有限公司 | 一种复叠式压缩机组的自动控制装置及其控制方法 |
WO2010088271A2 (en) | 2009-01-27 | 2010-08-05 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Unloader system and method for a compressor |
CN102193567B (zh) * | 2010-03-10 | 2013-11-13 | 同方人工环境有限公司 | 一种无级调节水源螺杆机组的控制方法 |
CN102061944B (zh) * | 2010-11-16 | 2012-11-28 | 上海维尔泰克螺杆机械有限公司 | 一种螺杆膨胀发电装置 |
US10378533B2 (en) | 2011-12-06 | 2019-08-13 | Bitzer Us, Inc. | Control for compressor unloading system |
JP5891192B2 (ja) * | 2013-03-25 | 2016-03-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 発電装置及び発電システム |
US10978968B2 (en) | 2017-04-06 | 2021-04-13 | Carrier Corporation | Method for reducing the maximum inrush current of a compressor system comprising multiple asynchronous electrical motors and a compressor system for implementing this method |
CN115875865B (zh) * | 2023-01-10 | 2023-08-04 | 北京工业大学 | 一种可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统 |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2358815A (en) * | 1935-03-28 | 1944-09-26 | Jarvis C Marble | Compressor apparatus |
US3088658A (en) * | 1959-06-04 | 1963-05-07 | Svenska Rotor Maskiner Ab | Angularly adjustable slides for screw rotor machines |
FR1258651A (fr) * | 1960-06-01 | 1961-04-14 | Svenska Rotor Maskiner Ab | Dispositif de réglage pour machines à rotors en hélice |
US3088659A (en) * | 1960-06-17 | 1963-05-07 | Svenska Rotor Maskiner Ab | Means for regulating helical rotary piston engines |
US3108740A (en) * | 1960-06-17 | 1963-10-29 | Svenska Rotor Maskiner Ab | Regulating means for rotary piston compressors |
US3513662A (en) * | 1968-11-12 | 1970-05-26 | Armour & Co | Feedback control system for sequencing motors |
GB1517156A (en) * | 1974-06-21 | 1978-07-12 | Svenska Rotor Maskiner Ab | Screw compressor including means for varying the capacity thereof |
GB1555330A (en) * | 1978-03-21 | 1979-11-07 | Hall Thermotank Prod Ltd | Rotary fluid machines |
JPS54134806A (en) * | 1978-04-12 | 1979-10-19 | Hitachi Ltd | Screw compressor capacity control mechanism |
SU1064046A1 (ru) * | 1979-02-02 | 1983-12-30 | Ленинградский технологический институт холодильной промышленности | Способ регулировани производительности винтовой машины |
FR2459385A1 (fr) * | 1979-06-19 | 1981-01-09 | Zimmern Bernard | Procede pour suralimenter et regler un compresseur a vis unique |
SE432465B (sv) * | 1980-06-02 | 1984-04-02 | Sullair Tech Ab | Ventilarrangemang for kapacitetsreglering av skruvkompressorer |
US4351160A (en) * | 1980-06-16 | 1982-09-28 | Borg-Warner Corporation | Capacity control systems for screw compressor based water chillers |
SE456264B (sv) * | 1980-09-19 | 1988-09-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Anordning for kapacitetsreglering vid skruvkompressorer |
SE429782B (sv) * | 1981-05-14 | 1983-09-26 | Sullair Tech Ab | Ventilarrangemang for kapacitetsreglering av skruvkompressorer |
JPS57206794A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-18 | Hitachi Ltd | Screw compressor |
SE444601B (sv) * | 1983-10-24 | 1986-04-21 | Stal Refrigeration Ab | Anordning for reglering av volymkapaciteten hos en skruvkompressor |
US4583373A (en) * | 1984-02-14 | 1986-04-22 | Dunham-Bush, Inc. | Constant evaporator pressure slide valve modulator for screw compressor refrigeration system |
GB8511729D0 (en) * | 1985-05-09 | 1985-06-19 | Svenska Rotor Maskiner Ab | Screw rotor compressor |
US4662190A (en) * | 1985-12-10 | 1987-05-05 | Tischer James C | Integral slide valve-oil separator apparatus in a screw compressor |
SE464656B (sv) * | 1986-01-31 | 1991-05-27 | Stal Refrigeration Ab | Lyftventil foer rotationskompressor |
US4678406A (en) * | 1986-04-25 | 1987-07-07 | Frick Company | Variable volume ratio screw compressor with step control |
SE464885B (sv) * | 1988-04-25 | 1991-06-24 | Svenska Rotor Maskiner Ab | Skruvkompressor med lyftventil |
-
1991
- 1991-08-19 US US07/747,894 patent/US5211026A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-07-20 GB GB9215403A patent/GB2258887B/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-07-22 CA CA002074444A patent/CA2074444C/en not_active Expired - Lifetime
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