DE69720173T2

DE69720173T2 - Verdichter mit Bypass und Ventil mit Gegendrehrichtungsschutz

Info

Publication number: DE69720173T2
Application number: DE1997620173
Authority: DE
Inventors: Peter T. Syracuse Schutte; Stanley R. Baldwinsville Grant; Michael G. Groton Field
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1997-01-06
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2018-01-01
Also published as: AR011364A1; CA2224747C; BR9800220A; KR19980070339A; JP2939219B2; EP0852295A1; CA2224747A1; DE69720173D1; JPH10196579A; EP0852295B1; AU5036898A; KR100284151B1; ES2191918T3; CN1191958A; CN1114807C; MX9710454A; US5807081A; AU716944B2; TW367395B

Description

Rotationsverdichter können auf Grund eines Druckausgleichs, der den Verdichter beim Abschalten erfolgt sowie auf Grund einer Phasenumkehr oder Fehlverdrahtung umgekehrt laufen. Wenn es zu dem umgekehrten Betrieb auf Grund eines Druckausgleichs kommt, kann der Verdichter, der dann als eine Expansionsvorrichtung arbeitet, nur so lange umgekehrt laufen, wie es eine Antriebskraft in der Form eines Gases unter Druck gibt. Normalerweise ist die Menge von komprimierten Gas, die als Antriebskraft zur Verfügung steht, das Volumen in der Pumpenstruktur und zwischen der Pumpenstruktur und einem Absperr- oder Kontrollventil in der Abgabeleitung, das die Menge von Antriebskraft für einen umgekehrten Betrieb begrenzt. Im Falle einer Phasenumkehr oder einer Fehlverdrahtung arbeitet der Verdichter als eine Saugpumpe, wobei das Kontrollventil der Abgabeleitung die Zufuhr von Gas an die Ansaugung der umgekehrt arbeitenden Vorrichtung verhindert. Die Vorrichtung saugt weiter eines tieferen Unterdruck, die normale Schmierung ist unterbrochen, und ein Ausfall ist normalerweise der einzige Mechanismus zum Stoppen. Im normalen Betrieb wird das gefangene komprimierte Gasvolumen an die Abgabeleitung geliefert, aber der Druck muss auf den Druck in der Abgabeleitung aufgebaut werden, damit ein Abgeben stattfindet. Wenn beispielsweise die Abgabeleitung blockiert ist, muß das gefangene Gas möglicherweise auf einen zu hohen Druck komprimiert werden und verursacht möglicherweise eine Beschädigung an der Vorrichtung auf Grund des übermäßigen Drucks in der Pumpenstruktur.
Ein Kombinationsventil wird zwischen der Ansaugseite und der Abgabeseite eines Verdichters bereitgestellt (siehe JP-A-59 218 392 – EBARA SEISAKUSH k. k.). Normalerweise sind beide Ventile vorgespannt geschlossen. Das durch den umgekehrten Betrieb ausgelöste Ventil öffnet bei einem relativ kleinen Druckunterschied, wenn die normale Abgabeseite unter einem niedrigeren Druck steht als die normale Ansaugseite, was ein Zustand eines umgekehrten Betriebs ist. Das Entlastungsventil wird sich nur öffnen, wenn der Druckunterschied von der Abgabeseite zu der Ansaugseite eine vorbestimmte Differenz überschreitet.
Es ist ein Ziel dieser Erfindung, es Schraubenverdichtern zu ermöglichen, akzeptablen Zeitspannen eines umgekehrten Betriebs standzuhalten.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, Belastungen eines umgekehrten Drucks zu reduzieren und dadurch Kontaktkräfte zwischen den Rotoren und Gehäusen von Schraubenverdichtern während eines umgekehrten Betriebs zu reduzieren.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, Schraubenverdichter vom Klemmen zu bewahren und/oder die Zeit bis zum Ausfall auf Grund eines umgekehrten Betriebs zu verlängern. Diese Ziele und andere, wie sie hierin nachstehend ersichtlich werden, werden durch die vorliegende Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen erreicht.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Kombinationsventil, wie es in Anspruch 1 beansprucht ist.
Im Wesentlichen befindet sich eine normalerweise geschlossene Ventilstruktur in einem Fluidpfad zwischen der Ansaugseite und Abgabeseite eines Verdichters. Die Ventilstruktur öffnet bei einem kleinen Druckunterschied, wenn der höhere Druck in der normalen Ansaugseite auftritt, was einen umgekehrten Betrieb anzeigt. Zusätzlich öffnet sich eine Entlastungsventilstruktur, wenn der Druckunterschied von der Abgabeseite zu der Ansaugseite einen vorbestimmten Unterschied überschreitet.
1 ist eine Ansicht, die teilweise geschnitten ist, eines Schraubverdichters, der die vorliegende Erfindung anwendet;
2 ist eine Schnittansicht, die die Ventilstruktur der vorliegenden Erfindung in ihrer normalen, geschlossenen Position zeigt;
3 ist eine Schnittansicht der Ventilstruktur, die das durch die umgekehrte Rotation ausgelöste Öffnen des Ventils zeigt;
4 ist eine Schnittansicht der Ventilstruktur, die das Entlastungsventil geöffnet zeigt; und
5 ist eine Schnittansicht, die entlang Linie 5-5 von 2 genommen wurde.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 generell einen Doppelrotor-Schraubverdichter mit einem männlichen Rotor 26 und einem weiblichen Rotor (nicht dargestellt). Die Rotoren befinden sich in einem Rotorgehäuse 12. Ein Auslassgehäuse 14 ist an der Abgabeseite des Rotorgehäuses 12 befestigt, und ein Lagerungsgehäuse 16 ist an der anderen Seite des Auslassgehäuses 14 befestigt. Das Rotorgehäuse 12, das Auslassgehäuse 14 und das Lagerungsgehäuse 16 sind, z. B. durch Schrauben 18, geeignet miteinander verbunden. Der Verdichter 10 hat einen Ansaugsammelraum S und einen Abgabesammelraum D. Normalerweise besteht eine Verbindung zwischen dem Ansaugsammelraum S und Abgabesammelraum D über die Pumpenstruktur, die durch die Rotoren und die dazu gehörende Struktur definiert ist. Die bis zu diesem Punkt beschriebene Struktur ist generell herkömmlich. Die vorliegende Erfindung fügt eine Gewindebohrung 12-1 in dem Rotorgehäuse 12 hinzu, um die Ansaugkammer S mit der Abgabekammer D zu verbinden. Eine Ventilanordnung 40 ist in der Bohrung 12-1 befestigt und verhindert normalerweise ein Strömen zwischen der Ansaugkammer S und Abgabekammer D über die Bohrung 12-1.
Es wird auf 2 Bezug genommen. Die Ventilanordnung 40 ist in ihrer normalen, geschlossenen Position dargestellt. Ein Sechskantkopf-Element 42 ist in der Bohrung 12-1 in dem Rotorgehäuse 12 eingeschraubt und arbeitet mit einem O-Ring 44 zusammen, um eine Dichtung bereitzustellen. Das Element 42 hat eine Bohrung 42-1, eine Bohrung 42-2, eine ringförmige Ausnehmung 42-3 und einen Flanschbereich 42-4. Der Ventilkörper ist aus Elementen 50, 52 und 54 gemacht. Das Element 50 hat eine Gewindebohrung 50-1, eine Mehrzahl von entlang dem Umfang voneinander beabstandeten Schlitzen 50-2 und einen ringförmigen Flansch 50-3. Das Element 54 hat einen Gewindebohrungsbereich 54-1, einen glatten Bohrungsbereich 54-2, einen Ventilsitz 54-3, eine Ventilöffnung 54-5, einen Flanschbereich 54-6 und eine ringförmige Nut 54-7 in einem Flanschbereich 54-6. Ein O-Ring 60 befindet sich in der Nut 54-7 und dichtet normalerweise gegen den Flansch 42-4 ab. Da weder der Flansch 50-3 noch Flansch 54-6 durch die Bohrung 42-2 passen können, müssen sie sich zur Montage auf entgegensetzten Seiten des Elements 42 befinden. Die Elemente 50 und 54 sind durch eine ringförmige Verbindungseinrichtung 52 verbunden, die einen Gewindebereich 52-1 hat, der Schrauben in die Gewindebohrungen 50-1 und 54-1 aufnehmbar ist, und eine zentrale Bohrung 52-2, hat.
Es gibt verschiedene Reihenfolgen, um die Elemente 50, 52 und 54 zusammen anzuordnen. Eine Ventilscheibe 56 und eine Feder 57 müssen sich in den Bohrungen 54-1/54-2 befinden, bevor das Element 52 in die Bohrung 54-1 geschraubt wird. Eine Feder 58 muss sich in der Bohrung 42-1/der ringförmigen Ausnehmung 42-3 befinden, bevor das Element 52 sowohl in die Gewindebohrung 50-1 als auch in die Gewindebohrung 54-1 geschraubt wird. Das Element 52 dient vier Funktionen: (1) Es dient dazu, die Elemente 50 und 54 zu verbinden; (2) es dient als ein Federsitz für die Feder 57; (3) es dient dazu, die Vorspannung der Feder 57 einzustellen; und (4) es bildet einen Teil des Entlastungsströmungspfads, wenn die Ventilscheibe 56 geöffnet ist.
In der Position des Ventilelements 40 gemäß 2 sind alle Ventile geschlossen, das Element 54 ragt in die Abgabekammer D, und die Ventilscheibe 56 ist einem Abgabekammerdruck über die Fläche der Öffnung 54-5 ausgesetzt. Die andere Seite der Ventilscheibe 56 ist einem Ansaugkammerdruck ausgesetzt, und die Vorspannung der kräftigen Feder 57, die eine Vorspannkraft ausüben kann, die mehreren hundert psi an der Ventilscheibe 56 entspricht, hält sie tendenziell geschlossen. Die schwache Feder 58 hat eine Vorspannkraft von etwa 1 bis 6 psi und befindet sich zwischen dem Flansch 50-3 und der ringförmigen Ausnehmung 42-3. Die Feder 58 hält in Verbindung mit dem Abgabedruck, der auf das Element 54 und die Ventilscheibe 56 wirkt, tendenziell den integralen Ventilkörper, der aus den Elementen 50, 52 und 54 gemacht ist, in Position und ihr wirkt der Netto-Ansaugdruck entgegen, der auf die Elemente 50, 54 und die Ventilscheibe 56 wirkt.
Wenn es einen höheren Druck in der Ansaugkammer als in der Abgabekammer gibt, wie während eines umgekehrten Betriebs, verursacht der Druckunterschied, der über den aus den Elementen 50, 52, 54 und der Ventilscheibe 56 gebildeten Ventilkörper wirkt, das Lösen des Flansches 54-6 von dem Flansch 42-4 unter einem nominalen Druckunterschied von wenigen psi. 3 stellt die Position des Ventilelements 40 dar, wenn es in Reaktion auf einen umgekehrten Betrieb geöffnet ist. Der Fluidpfad von der Ansaugkammer mit einem höheren Druck zur Abgabekammer mit einem niedrigeren Druck hat seriell die Bohrung 42-1, die Bohrung 50-1 und die Schlitze 50-2.
Wenn der Druck in der Abgabekammer den gewünschten Abgabedruck überschreitet, bewirkt dieser Druck, der auf die Ventilscheibe 56 wirkt, dass sich die Ventilscheibe 56 gegen die kräftige Vorspannung der Feder 57 und den Ansaugdruck, der auf die entgegengesetzte Seite der Ventilscheibe 56 wirkt, öffnet. 4 stellt die Ventilscheibe 56 dar, die in Reaktion auf übermäßigen Abgabedruck geöffnet ist. Wenn die Ventilscheibe 56 geöffnet ist, wird ein Fluidpfad zwischen der Abgabekammer und der Ansaugkammer etabliert, der seriell die Ventilöffnung 54-5, Bohrung 54-2, Nuten 56-1 in der Ventilscheibe 56, Bohrung 54-1, die Bohrung 52-2, die Bohrung 50-1 und die Schlitze 50-2 umfasst.

Claims

Kombinationsventil, angebracht in einem Verdichter mit einem Ansaugsammelraum (S) und einem Abgabesammelraum (D) und einer Pumpenstruktur (20) zum Ansaugen von Gas unter einem Ansaugdruck von dem Ansaugsammelraum und zum Abgeben von Gas unter einem Abgabedruck an den Abgabesammelraum, wobei das Kombinationsventil aufweist: eine Passage (12-1), die die Pumpenstruktur umgeht und den Ansaugsammelraum mit dem Abgabesammelraum verbindet; ein erstes Element (42), das eine Bohrung hat und in der Passage abdichtend befestigt ist; einen Ventilkörper (50, 52, 54), der in der Bohrung angeordnet ist und von einer ersten, ein Strömen zwischen dem Ansaugsammelraum und dem Abgabesammelraum blockierenden Position, in eine zweite, ein Strömen von dem Ansaugsammelraum zu dem Abgabesammelraum zulassenden Position, beweglich ist, wenn der Ansaugsammelraum unter einem höheren Druck steht als der Abgabesammelraum; ein Entlastungsventil (56) in dem Ventilkörper; eine Einrichtung (58) zum Vorspannen des Ventilkörpers gegen die erste Position durch Bereitstellen einer schwachen Vorspannung, die tendenziell den Ventilkörper in der ersten Position hält, wobei der Ventilkörper aufgrund dessen, dass der Ansaugsammelraum unter einem höheren Druck als der Abgabesammelraum steht, in die zweite Position bewegt wird; und eine Einrichtung (57) zum Vorspannen des Entlastungsventils in die geschlossene Position durch Bereitstellen einer kräftigen Vorspannung für das Entlastungsventil, wobei, wenn der Druck in dem Abgabesammelraum einen Wert überschreitet, der der kräftigen Vorspannung entspricht, das Entlastungsventil geöffnet wird und zwischen der Abgabekammer und der Ansaugkammer eine Verbindung, die die Pumpenstruktur umgeht, etabliert wird.
Kombinationsventil nach Anspruch 1, wobei der Ventilkörper aus drei separaten Elementen (50, 52, 54) gebildet ist, die miteinander zu einer integralen Einheit verbunden sind.
Kombinationsventil nach Anspruch 2, wobei die drei separaten Elemente zwei Elemente mit Gewindeöffnung und ein drittes Element mit einem Gewindeabschnitt umfassen, der in die Gewindeöffnung in den zwei Elementen aufnehmbar ist, wodurch eine integrale Einheit erreicht wird.
Kombination nach Anspruch 3, wobei das dritte Element durch Einschrauben in die Gewindeöffnung eines der zwei Elemente die Einrichtung zum Vorspannen des Entlastungsventils einstellt.