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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen wassereingespritzten Schraubenverdichter,
bestehend aus einem Verdichterelement mit zwei durch einen Motor
angetriebenen Rotoren, die drehbar in einem Innenraum des Kompressorelements
angeordnet sind, einer Saugleitung für die Verbindung mit einem Einlassteil,
der oben auf dem Innenraum des Verdichterelements angeordnet ist,
mit einem Einlassventil, das den Ausgang zu dem Einlassteil abschließen kann,
einer Druckleitung für
die Verbindung mit dem Innenraum des Verdichterelements und in der ein
Behälter,
der zugleich ein Wasserabscheider ist, eingebaut ist, wobei eine
Einspritzleitung zwischen dem Behälter und dem Innenraum des
Verdichterelements eingebaut ist, welche Einspritzleitung einen Teil
umfasst, der höher
als die Oberseite des Einlassteils des Innenraums des Verdichterelements
angeordnet ist, ein solcher Verdichter ist aus der EP-A-0629778
bekannt.
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Bei
den meisten öleingespritzten
Kompressoren ist am Auslass des Verdichterelements oder in der Druckleitung
ein Ventil, meistens ein Drosselventil, bereitgestellt ist; ein
Ventil ist ebenfalls in der Einspritzleitung bereitgestellt.
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Das
Ventil am Auslass verhindert, dass, wenn das Verdichterelement plötzlich stoppt
bevor das Einlassventil geschlossen ist, Druckluft aus dem Behälter nach
außen
durch das Verdichterelement und die Saugleitung strömt.
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Das
Ventil in der Einspritzleitung verhindert, dass, bei einem plötzlichen
Stoppen zu viel Öl
durch die Einspritzleitung in den Innenraum des Verdichterelements
strömen
und Letzteres mit Öl
gefüllt
würde, was
anschließend
ein Starten des Verdichterelements verhindern würde, weil Öl nicht verdichtbar ist.
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Da
jedoch der Betrieb der Ventile in einer wässrigen Umgebung unzuverlässig wird,
werden die Ventile am Auslass und in der Einspritzleitung wassereingespritzter
Verdichter meistens weggelassen, und ein spezielles Einlassventil
wird in der Saugleitung verwendet, nämlich ein so genannter „Entlader".
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Dieser „Entlader" ist ein gesteuerter
Ventilmechanismus, der den Einlass kurz vor oder sofort nach dem
Abschalten des Kompressors verschließt, so dass kein verdichtetes
Gas aus dem Verdichterelement nach außen durch die Saugleitung geblasen werden
kann und der verhindert, dass infolge des Drucks im Behälter das
Verdichterelement durch die Einspritzleitung mit Wasser gefüllt werden
muss. Durch diesen Ventilmechanismus kann nach dem Stoppen verdichtetes
Gas vom Behälter
abgeblasen werden.
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Wenn
bei solchen Verdichtern das Einlassventil die Saugleitung vor oder
sofort nach dem Stoppen des Verdichterelements verschließt, sind
der Behälter
und das Verdichterelement auf dem gleichen Druck, weil kein Drosselventil
am Auslass des Verdichterelements vorhanden ist.
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Zu
diesem Zeitpunkt liegt der Wasserstand im Behälter zwischen einem Minimum
und einem Maximum, und wenn dieser Wasserstand höher ist als die Unterseite
des Verdichterelements, dann fließt, weil kein Ventil in der Einspritzleitung
vorhanden ist, aufgrund des Saugeffekts so lange Wasser aus dem Behälter zum
Verdichterelement zurück,
bis der Wasserstand im Behälter
gleich dem im Verdichterelement ist.
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Das
Verdichterelement kann auf diese Weise so mit Wasser gefüllt werden,
dass ein Starten unmöglich
ist.
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Um
dies zu verhindern, wird die Position des Behälters in Bezug auf das Verdichterelement
so gewählt,
dass der maximale Wasserstand im Behälter auf der Höhe der Unterseite
der Rotoren in dem Verdichterelement liegt.
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Dies
kann bei der Bauweise des Verdichters zu Problemen führen und
hat zur Folge, dass der Verdichter relativ platzraubend ist und
folglich auch das Gehäuse,
in dem der Behälter,
das Verdichterelement und der Motor eingebaut sind, ziemlich groß ist.
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Ziel
der Erfindung ist ein Verdichter ohne Ventile, weder am Auslass
noch in der Druckleitung oder in der Einspritzleitung, der diesen
Nachteil nicht aufweist und relativ kompakt ausgeführt werden kann.
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Zu
diesem Zweck ist gemäß der Erfindung eine
Verbindungsleitung bereitgestellt, einerseits zwischen dem Einlassteil
des Innenraums einerseits und andererseits einer Verbindungsstelle,
die über
dem höchsten
Wasserstand des Behälters
liegt, auf den Teil der Einspritzleitung, der abwärts zum
tiefer liegenden Ausgang der Einspritzleitung in den Innenraum verläuft.
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Wenn
ein Kühler
in die Einspritzleitung eingebaut ist, der sich höher als
der maximale Stand befindet, dann befindet sich der Kühler, um
ein eventuelles Entleeren des Kühlers
in den Innenraum zu verhindern, in einem zentralen Teil der Einspritzleitung, die
auf gegenüber
liegenden Seiten des Kühlers
lokal bis über
den Kühler
ansteigt, während
die Teile der Einspritzleitung, die an diesen zentralen Teil anschließen und
aufwärts
bzw. abwärts
gerichtet sind, mittels einer Verbindungsleitung unter dem höchsten Punkt
der Einspritzleitung miteinander verbunden.
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Um
die Merkmale der Erfindung besser zu veranschaulichen, wird im Folgenden
als Beispiel und ohne einen einschränkenden Charakter unter Bezugnahme
auf die Begleitfigur eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben.
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Der
in dieser Figur dargestellte wassereingespritzte Schraubenverdichter
umfasst ein Verdichterelement 1 mit einem Gehäuse 2,
das einen Innenraum 3 eingrenzt, in dem zwei zusammenarbeitende schraubenförmige Rotoren 4 drehbar
eingebaut sind, welche Rotoren durch einen Motor 5 angetrieben werden.
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An
einem Ende ist dieser Innenraum 3 oben mit einem Einlassteil 6 versehen,
in den eine Saugleitung 7 mittels eines Einlassventils 8 mündet.
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Am
anderen Ende schließt
sich unten eine Druckleitung 9 an den Innenraum 3 an,
mit darin einem Behälter 10,
der mit einem Filterelement 10A und stromabwärts in Bezug
auf den Behälter 10 einem
Mindestdruckventil 11 versehen ist.
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Das
Einlassventil 6 ist ein so genannter „Entlader" und besteht im Wesentlichen aus einem
zylindrischen Gehäuse 12,
das mit einem Hohlraum 12A versehen ist, in dem ein Kolben 13 verschiebbar
ist. Zwischen der Betriebsoberfläche
des Kolbens 13 und dem Gehäuse wird eine Zylinderkammer 14 gebildet.
Auf der anderen Seite ist der Kolben 13 durch eine Kolbenstange 15 mit
einem Ventilelement 16 verbunden, das sich im Einlassteil 6 befindet
und mit einem in dessen Wand bereitgestellten Ventilsitz 17 zusammenarbeitet.
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Ein
Federelement in Form einer Druckfeder 18 umgibt die Kolbenstange 15 zwischen
einem Teil des Gehäuses
und dem Kolben 13 und drückt den Kolben 13 weg
und folglich das Ventilelement 16 zum oder gegen den Ventilsitz 17.
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Eine
Steuerleitung 19 mündet
an dem Ende das dem Ventilelement 16 gegenüber liegt,
in die Zylinderkammer 14.
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Der
Innenraum 3 ist in Verbindung mit der Saugleitung 7 oder
dem Inneren des Einlassventils 8, und zwar stromaufwärts vom
Ventilelement 16 mittels einer Leitung 20 mit
darin einem Drosselventil 21, das ausschließlich einen
begrenzten Strom zum Innenraum 3 zulässt und das Auftreten eines
negativen Drucks in den Innenraum 3 verhindert.
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Eine
Einspritzleitung 22 verbindet die Unterseite des Behälters 10 mit
einer oder mehreren Einspritzpunkten 23, die in den Innenraum 3 münden.
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In
dieser Einspritzleitung 22 sind ab dem Behälter 10 nacheinander
eine Pumpe 24, ein Kühler 25 und
ein Wasserfilter 26 eingebaut.
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Die
Pumpe 24 wird durch eine Leitung 27 umgangen,
mit darin einem Drosselventil 28, das ausschließlich einen
Strom vom Behälter 10 zum Verdichterelement 1 zulässt.
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Der
Kühler 25 ist
in einem Teil der Einspritzleitung 22 eingebaut, der höher liegt
als der Einlassteil 6, und folglich besteht diese Einspritzleitung 22 zwischen
dem Behälter 10 und
dem Innenraum 3 im Wesentlichen aus einem Teil 29,
der über
dem Behälter 10 liegt,
einem Aufwärtsteil 30,
der sich bis über das
Verdichterelement 1 erstreckt, einem zentralen Teil 31 mit
darin dem Kühler 25,
einem Teil 32, der sich abwärts bis unter das Verdichterelement 1 erstreckt,
und einem Endteil 39, der an den Innenraum 3 anschließt.
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Der
Behälter 10 ist
mit einer Wasserstandsmessvorrichtung ausgestattet, die den Stand
des Wassers, das in den Behälter 10 zwischen
einem Mindeststand 34 und einem Höchststand 35, der
sich genau unter dem Einlassteil 6 befindet, begrenzt.
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Außerdem ist
dieser Einlassteil 6 genau über diesem Höchststand 35 mittels
einer vorzugsweise waagerechten Verbindungsleitung 36 mit
dem abwärts
gerichteten Teil 32 der Einspritzleitung 22 verbunden,
während
der Teil 32 genau über
dem Wasserfilter 26 und folglich über dem Einlassteil 22 und
in dem dargestellten Beispiel sogar unter dem Kühler 25 mit dem aufwärts gerichteten
Teil 30 der Einspritzleitung 22 mittels einer
vorzugsweise waagerechten Verbindungsleitung 37 verbunden
ist.
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Wenn
der wassereingespritzte Schraubenverdichter 1 eingeschaltet
ist, treibt der Motor 5 die Rotoren 4 an.
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Dabei
wird Luft durch die Saugleitung 7 gesaugt, und das Einlassventil 8 wird
geöffnet.
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Im
Innenraum 3 wird die gesaugte Luft verdichtet, und anschließend wird
die verdichtete Luft durch die Druckleitung 9 zum Behälter 10 geführt, wo Wasser
aus der Luft abgeschieden wird.
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Während dieses
Vorgangs wird Wasser durch die Einspritzleitung 22 in die
Einspritzpunkte 23 des Verdichterelements 1 eingespritzt,
um die verschiedenen Lager und die Rotoren 4 zu schmieren und
zu kühlen.
Dadurch wird dieses Wasser im Kühler 25 gekühlt und
im Wasserfilter 26 gefiltert.
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Der
minimale Schnitt der Verbindungsleitung 37 ist in Bezug
auf den Schnitt von Teil 32 der Einspritzleitung und folglich
auch von Teil 30, das den gleichen Schnitt hat, relativ
klein, so dass nur ein kleiner Teil des Wassers nicht durch den
Kühler 25 strömt.
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Die
Verbindungsleitung 36 hat einen minimalen Schnitt, zum
Beispiel den Auslass zum Einlassteil 6, der deutlich kleiner
ist als der Schnitt von Teil 32 der Einspritzleitung 22,
so dass auch nur ein winziger Teil und vorzugsweise weniger als
5% des Wassers durch Verbindungsleitung 36 zum Einlassteil 6 abgezweigt
wird.
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Weil
beim Starten des Verdichters der Druck im Behälter 10 nicht hoch
genug ist, wird erst auch die Pumpe 24 zum Einspritzen
von Wasser eingeschaltet. Sobald der Druck im Behälter 10 hoch
genug ist, wird die Pumpe 24 abgeschaltet und das Wasser
wird infolge des Drucks im Behälter 10 durch das
Drosselventil 28 durch die Einspritzleitung 22 gedrückt.
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Sobald
der Druck im Behälter 10 einen Druck,
der eingestellt werden muss, des Mindestdruckventil 11 übersteigt, öffnet sich
Letzteres, und Druckluft wird abgegeben.
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Wenn
der Verdichter gestoppt wird, wird das Einlassventil 8 durch
das Abfallen des Steuerdrucks durch die Steuerleitung 19 geschlossen.
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Zu
diesem Zeitpunkt ist der Wasserstand im Behälter 10 zwischen dem
Mindeststand 34 und dem Höchststand 35, während der
Druck im Behälter 10 ein
wenig höher
ist als der Druck, der durch das Mindestdruckventil 11 eingestellt
ist und der gleich dem Druck am Auslass des Innenraums 3 ist.
Dieser Druck fällt
zuerst mittels des Mindestdruckventils 11 und dann mittels
eines Abblasmechanismus, der in der Figur nicht dargestellt ist,
der in das spezielle Einlassventil 8 als so genannter „Entlader" integriert ist.
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Wenn
die Verbindungsleitung 36 nicht vorhanden sein sollte,
würde aufgrund
des Saugeffekts im Behälter 10 und
im Innenraum 3 der Wasserstand ein gleiches Niveau erreichen,
weil der Druck in beiden Räumen
gleich ist.
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Aufgrund
dieser Verbindungsleitung 36 werden zwei Paare zusammenhängender
Behälter
geschaffen, nämlich
ein erstes Paar mit dem Behälter 10 und
dem Innenraum 3, die miteinander verbunden sind über die
Verbindungsleitung 36 und den Teil der Verbindungsleitung 22,
der stromaufwärts davon
liegt und den Kühler 25 umfasst,
und ein zweites Paar zusammenhängender
Behälter,
gebildet durch einen Einlassteil 6 und den Innenraum 3,
die miteinander verbunden sind über
die Verbindungsleitung 36 und den Teil, der stromabwärts davon
liegt und den Teil 33 umfasst.
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Beide
Paare versuchen, ein Gleichgewicht zu finden, und Luft wird durch
die Verbindungsleitung 36 in den untersten Teil von Teil 32 der
Einspritzleitung 22 gesaugt, bis der Stand in diesem Teil 32 bis ungefähr zur Unterseite
des Innenraums sinkt.
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Außerdem kann
der oberste Abschnitt von Teil 32 der Einspritzleitung 22 teilweise
in das Verdichterelement 1 abfließen, weil der Teil 32 aufwärts zum
Kühler 25 bis
zum höchsten
Punkt dieses Teils 32 verläuft.
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Der
höchste
Punkt, wo es an den zentralen Teil 31 anschließt, liegt über dem
Kühler 25,
um ein Abfließen
des Letzteren zu verhindern. Auf entgegen gesetzten Seiten dieses
Kühlers 25 umfasst
der zentrale Teil 31 einen Teil, der höher liegt als der Kühler 25.
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Aufgrund
der Saugwirkung könnte
der Kühler 25 mittels
der nicht selbstsaugenden Pumpe noch immer zum Verdichterelement 1 abfließen, wenn
die zweite Verbindungsleitung 37 nicht vorhanden wäre.
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Aufgrund
dieser Verbindungsleitung 37 entsteht in Teil 30 der
Einspritzleitung 22 eine Luftblase, und der Wasserstand
in diesem Teil 30 kommt auf dieselbe Höhe wie der Wasserstand in dem
Behälter 10. Über diesem
Stand fließt
der Teil 30 ab.
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Aufgrund
der Verbindungsleitungen 36 und 37 kann der Behälter 10 mit
seinem Höchststand 35 gut über der
Unterseite des Innenraums 3 liegen und kann folglich neben
dem Verdichterelement 1 in der vorteilhaftesten Position
für den
Bau des Verdichters eingebaut werden.
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In
einer Variante können
die Verbindungsleitung 36, der letzte Teil 33 der
Einspritzleitung 22 und der Teil, der unter der Verbindungsleitung 36 von
Teil 32 der Einspritzleitung 22 liegt, in das
Gehäuse 2 des Verdichterelements 1 integriert
werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist keineswegs auf die als Beispiel beschriebene
und in den Figuren dargestellte Ausführungsform beschränkt sondern
ein derartiger wassereingespritzter Schraubenverdichter kann in
verschiedenen Formen und Abmessungen ausgeführt werden ohne den Bereich
der Erfindung zu überschreiten.