DE7527262U - Rotationsverdichter - Google Patents

Description

G 75 272 62.7 18 767 G/we

vom 28. August 1975 2o. November 1975

ilOXüETSU KOGYO CO., LTD., Niigata-ken, Japan

Rotationsvardichter y?

Dia feuerung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichter mit einem Gehäuse, das eine Ansaugöffnung 'and eine Einspritzdüse zurr. Zuführen von Flüssigkeit in die Rotätionskammer aufweist, mit einem in dem Gehäuse laufenden Rotor, wobei zwischen Rotorinnenwandung und Rotor mindestens eine Verdichtungskammer gebildet ist, und mit einer mit der Verdichtungskammer in Verbindung stehenden Förderkaimuer.

Bei allen bis jetzt bekannten flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichtarn wird das von den Vardichtungskammem abgegebene Gemisch aus Gas und Flüssigkeit unmittelbar einem Behälter zum Abschneiden der Flüssigkeit oder einem Druckgasbehält ar oder einem Behälter für Druckgas und Flüssigkeit zugeführt, ohne daß die Flüssigkeit während des in cer üblichen Weise durchgeführten Verdichtungsvorgangs von den Gas getrennt wir3. Dies bedeutet, ca3 bis jetzt nur wenig auf das unterschiedliche Verhalten von Gaser, und Flüssigkeiten und die Wechselwirkungen zwischen cetn Gas und der Flüssigkeit geachtet wird. Zwar handelt es sich bei Gasen und Flüssigkeiten uir. strcmungsfähige Stoffe, coch verhalten sich diese Stoffe auf völlig verschiedene Weise. Erstens ist ein Gas koir.pressibsl, und beir. Verdichten sines Gases /ird Verdichtungswärme erzeugt, während Flüssigkeiten nicht kompressibel sind. Uenn sich die Vercicntunaskanr-or vollständig mit Flüssigkeit füllt, kann daher d^r Rotationsverdichter zum Stillstand gebracht oder durch einen Flüss^gk^J^s^hlag sogar beschädigt werden.

Wird der Verdichter gezwungen, unnötige überschüssige Arbeit zuleisten, und dies führt zu einem zusätzlichen Energiever-, brauch. Zweitens ist die Viskosität einer Flüssigkeit mehrere tausendmal höher als diejenige eines Gases, so daß sich die Strömungswideratände von Flüssigkeiten und Gasen sehr erheblich voncinarulor unterscheiden. Daher ist es schwierig, die Kanäle und Rohrleitungen richtig auszubilden und zu bemessen, wenn das Mischungsverhältnis von Gas und Flüssigkeit ungleichmäßig ist, so daß man auf der Basis angenommener Bedingungen nur zu einem mit einem niedrigen Wirkungsgrad arbeitenden Verdichter gelangt. Da drittens das spezifische Gewicht von Flüssigkeiten um ein Mehrfaches größer ist als dasjenige von Gasen, und daher lassen sich Flüssigkeiten und Gase, die sich bezüglich ihres Verhaltens unterscheiden, leicht unter der Wirkung der Schwerkraft voneinander trennen; infolgedessen treten in den Kanälen und Rohrleitungen häufig Flüssigkeitsschläge oder eine Drosselung des Gasdurchsatzes auf.

Somit ist selbst für einen Nichtfachmann auf dem Gebiet der Hydrodynamik ersichtlich, daß es äußerst schwierig ist, Gemische von Gasen und Flüssigkeiten auf zweckmäßige Weise zu handhaben.

Durch die Erfindung ist ein verbessertes Verfahren geschaffen worden, das es ermöglicht, den Leistungsbedarf eines flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichters zu verringern, und zwar dadurch, daß die zum Kühlen des verdichteten Gases und der Verdichtungskammer dienende Flüssigkeit abgetrennt wird, und das es ferner ermöglicht, die Verdichtungskammer zu schmieren und sie gegenüber dem Gas abzudichten, und zwar unmittelbar nach dem Zeltpunkt, In dem die Verdlchtungskammer das Gemisch aus Gas und Flüssigkeit an eine Förderkammer abgibt, so daß. sich das das und die Flüssigkeit unabhängig -voneinander entsprechend ihren Eigenschaften verhalten können. Gemäß der Erfindung wird von Strömungskanälen Gebrauch gemacht, die auf

bestimmte Weise verbessert sind, um den Leistungsbedarf des Verdichters zu verringern und gleichzeitig Beschädigungen des Verdichters zu verhindern. Das Verfahren nach der Erfindung unterscheidet sich von den bis jetzt bekannten Verfahren dadurch, daß das Verfahren nach der Erfindung auf einer zweckmäßigen Handhabung der Flüssigkeit beruht, während die bekannten Verfahren auf einer Beeinflussung des Gases basieren.

Die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens macht sich insbesondere beim Betrieb eines Verdichters mit Vollast oder mit halber Last oder beim Betrieb mit Volumenregelung bemerkbar, d.h. wenn sich das Verhältnis zwischen Flüssigkeit und Gas vergrößert, doch ist die Erfindung auch beim normalen Verdichtungsbetrieb anwendbar. Beispielsweise verbraucht ein Verdichter bekannter Art, der auf seiner Saugseite mit einer verschließbaren Entlastungseinrichtung versehen ist, beim Betrieb unter Entlastung 60 % der vollen Antriebsleistung, während es gemäß der Erfindung möglich ist, den Leistungsverbrauch auf 18 % zu verringern. Somit ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebener, flüssigkeitsgekühlter Rotationsverdiohter einem Verdichter bekannter Art mit hin- und herbewegbaren Kolben überlegen, der beim Betrieb unter Entlastung 22 bis 24 % der vollen Antriebsleistung verbraucht, wobei dies bis jetzt als der erreichbare niedrigste Wert betrachtet wird.

Die bis jetzt durchgeführten Untersuchungen bezüglich des Entlastungsverfahrens bei flussigkeltsgekühlten Rotationsver- . dichtem haben sich allein auf die Handhabung des Gases konzentriert. Mit anderen Worten, die betreffenden Ingenieure haben sich nach den Erfahrungen in dieser Richtung bei Ver dichtern mit hin- und hergehenden Kolben gerichtet, und meh rere Jahrzehnte hindurch nicht bemerkt, daß die Hauptursache für den erhöhten Leistungsverbrauch in der Flüssigkeit zu sehen ist« Das Verfahren naoh der Erfindung ermöglicht es, den Leistungsverbrauch während des Betriebs unter Entlastung

7527262 1103.76

auf 18 % des Verbrauchs bei Vollast dadurch zu verringern, daß die Flüssigkeit nach einem Verfahren gehandhabt wird, das sich völlig von den bekannten Verfahren zum Handhaben des Gases unterscheidet.

Flüssigkeitsgekühlte Rotationsverdichter sind Verdichtern mit hin- und hergehenden Kolben überlegen, da sich bei Rotationsverdichtern eine ausreichende Abdichtung, Kühlung und Schmierung erreichen läßt, und da sie sich mit höheren Drehzahlen betreiben lassen, so daß es möglich ist, wenig Raum beanspruchende Konstruktionen von geringom Gewicht zu schaffen« Außerdem treten bei Rotationsverdichtern Schwingungen und Geräusche in einem geringeren Ausmaß auf, und daher besteht eine geringere Gefahr einer Beschädigung von Teilen eines solchen Verdichters. Jedoch haben flüssigkeitsgekühlte Rotationsverdichter die Verdichter der Kolbenbauart bis jetzt nicht in einem bemerkenswerten Ausmaß verdrängt, da Verdichterder er- steren Bauart beim Betrieb unter Entlastung dreimal εο viel Antriebskraft benötigen wie Verdichter der Kolbenbauart. Es ist anzunehmen, daß sich flüssigkeitsgekühlte Rotationsverdichter in naher Zukunft in größerem Umfang einführen, da der größte Nachteil der flüssigkeitsgekühlten Rotationsvevriichter, nämlich der hohe Energieverbrauch während des Betriebs unter , Entlastung, durch das Verfahren nach der Erfindung ausgeschaltet wird, bei dessen Anwendung der Leistungsbedarf niedriger wird als bei einem Verdichter mit hin- und hergehenden Kolben.

Wie erwähnt, läßt sich die Erfindung bei einem Rotationsverdichter unter allen Betriebsbedingungen anwenden, d.h. sowohl während des normalen Verdichtungsbetriebs als auch beim . Betrieb unter Entlastung. Die Auswirkung der Anwendung der Erfingung ist Jedoch dann besonders groß, wenn ein Rotationsverdichter so betrieben wird, daß sich das Verhältnis zwischen Flüssigkeit und Gas vergrößert, ζ ,B^ beim Betrieb bei halber Last, ferner beim Betrieb unter Regelung des Volumens, bei dem eine geringere Gasmenge zugeführt wird, sowie beim Betrieb

ureter Entlastung, bei dem der Verdichtungskammer kein Gas, sondern nur Flüssigkeit zugeführt wird. Im Hinblick hierauf wird in folgenden in erster Linie die Anwendung der Erfindung beim Betrieb eines Rotationsverdichters unter Entlastung beschrieben.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine graphische Darstellung des Leistungsbet'Arfs vpn Verdichtern bekannter Art mit verschiedenen aaf bekannte Welse ausgebildeten Entlaßtungseinrichtungen sowie eines nach dem erfitidungsgemäßen Verfahr er betriebenen Verdichters;

Fig. 2 einen Längsschnitt einer Ausführungsform einer Einrichtung, die benutzt wird, wenn die Erfindung bei einam flUssigkeltsgekühlten Drehkolbenverdichter angewendet wird;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrene bei einem flüsslgkeitsgekühlten Rotationsverdichter der Schneckenbauart;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform der . Erfindung zur Anwendung des erfindujugirgemäßen Verfahrens bei einem flüesigkeitsgekUilten Rotationsverdichter der 3chraubenbauart;

Fig. 5 einen Sohnltt durch eine vierte Ausführungsform der Erfindung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Ver- . fahrens bei einem flüesigkeltsgekühlten Rotationsverdichter der Schraubenbauart, der mit einem Schieberventil ausgerüstet 1st;

7527262 11.03.76

ti« At

-6-

Pig. 6 einen Schnitt durch eine fünfte Ausführungsform der Erfindung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem nicht mit"einer Pumpe versehenen flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichterj

Fig. 7 eine schematische Darstellung des allgemeinen Aufbaus eineo ölgekühlten Rotationsverdichters bekannter Art mit einer Entlastungseinrichtungj

Fig. 8 und 9 jeweils eine schematische Darstellung, die den Strömungsverlauf bei dem Rotationsverdichter nach Pig. 7 beim Verdichtungsbetrieb bzw. beim Betrieb mit Entlastung erkennen läßtj

Fig. 10 einen Schnitt durch ein bei dem Rotationsverdichter nach Fig. 7 verwendetes Umschaltventil] und

Fig. 11 einen Schnitt durch eine ebenfalls bei dem Rotationsverdichter nach Fig. 7 verwendete Drossel«,

In Fig. 1 ist die Wirkung graphisch dargestellt, die auf den Leistungebedarf durch verschiedene Entlastungseinrichtungen ausgeübt wird, mit denen flüssigkeitsgekühlte Rotationsverdichter der gegenwärtig allgemein gebräuchlichen Art versehen sind; hierbei sind die Werte des Verhältnisses zwischen dem jeweiligen Leistungsbedarf und dem Leistungsbecarf bei Vollast auf der in diesem Fall senkrecht verlaufenden X-Achse aufgetragen, während die Werte des Verhältnisses zwischen der jeweils verdiohteten Luftmenge und der bei Vollast verdichteten Luftmenge auf der waagerechten Y-Achse aufgetragen sind.

In Fig« 1 gilt die Linie A für den Leistungsbedarf eines flUeeigkeltegekUhlten RotationsVerdichters, der mit einer allgemein gebräuchlichen Entlastungseinrichtung zum Schließen , der Saugseite vereehen ist. Oemäß Pig. 1 verbraucht ein solcher Verdichter selbst im völlig entlasteten Zustand, d.h. wenn kein Gas angesaugt wird, etwa 60 % der zum Betrieb bei

7527262 11.03.76

It·· ft 9

Vollast benötigten Antriebsleistung.

Man kann diesen Wert des Leistungsbedärfs natürlich in einem erheblichen Ausmaß verringern, wenn man zum Antreiben des . Verdichters einon Verbrennungsmotor oder einen Gleichstrommotor benutzt, dessen Drehzahl sich regeln läßt, so daß die Drehzahl des Motors entsprechend herabgesetzt werden kann, sobald die Ansaugö'ffnung des Verdichters geschlossen wird. Jedoch ergibt sich bei Benutzung eines Wechselstrommotors, wie er z.B. in Fabriken oder dergleichen in großem Umfang verwendet wird, ein Betriebszustand, bei dem selbst bei vollständiger Entlastung des Verdichters 60 % der vollen Antriebsleistung verbraucht werden, da die DrehzaYil des Motors unverän,-dert bleibt. Im Hinblick hierauf sollten nur bei kleinen Anlagen Verdichter dieser Bauart verwendet werden.

Bei der Linie B in Fig. 1 handelt es sich um die Leistungskurve, die sich beim Gebrauch einer Entlastungseinrichtung ergibt, duroh die ein Auslaßventil geöffnet wird, um einen Teil des verdichteten Fludes aus der Förderleitung abzulassen, wenn der Verdichter durch das Schließen der Ansaugöffnung vollständig entlastet worden ist. Der obere Teil der Schaulinie B verläuft In unmittelbarer Nähe der Schaulinie A, die für eine die Saugseite des Verdichters verschließende Entlastungseinrichtung gilt, und zwar bis kurz vor dem Erreichen des Betriebszustandes mit vollständiger Entlastung, woraufhin die Schaulinie B gleichzeitig mit dem Schließen der Saugseite auf einen Punkt abfällt, der etwa 22 % des Leistungsbedarfs bei Vollast entsprioht. Jedoch geht bei einer Entlastungseinrichtung dieser Art während des Betriebs mit Entlastung eine große Energiemenge verloren, da der größere Teil des der Förderleitung zugeführten verdichteten Oases an die Atmosphäre abgegeben wird. Außerdem geht die zur Kühlung, Schmierung und Abdichtung dienende Flüssigkeit verloren, so daß"die Umgebung verunreinigt wird. Wegen dieser Gasverluste und der Notwendigkeit, das

7527262 ii.03.76

I » K O

t » ■ ft

I »ft ft

verlorengehende Gas zu ersetzen, ist eine Entlastungseinrichtung dieser Art nur brauchbar, wenn Luft, Jedoch kein anderes Gas, verdichtet wird.

Die Schaulinie C in Fig. 1 veranschaulicht die Leistungskurve für den Fall, daß eine Entlastungseinri htung benutzt wird, zu der ein Schieberventil, ein Ventil zum Schließen der Saugse.'.te und ein Auslaßventil gehören, wie es einem Patent der scnwedischen Firma S.R.M· entspricht. Bei dieser Entlastungseinrichtung läßt sich der Schließpunkt auf der Eirlaßseite der Verdichtungskammer mit Hilfe eines Schieberventils so verstellen, daß die Einleitung des Verdichtungsvorgangs verzögert wird und daß eine Änderung des zu verdichtenden Gasvolumens herbeigeführt wird, lyn Antriebsenergie einzusparen. Bei einem Verdichter dieser Bauart wird in erster Linie angestrebt, das Gasvoluraen zu variieren, das bei einer KUhlmaschine verdichtet, werden muß. Da sich der Leistungsbedarf gemäß Fig. 1 auf befriedigende Weise bis zu dem Punkt verringern läßt, an dem die geförderte Gasmenge nur noch etwa 45 % der bei Vollastbetrieb geförderten Gasmenge beträgt, ist eine solche Entlastungseinf richtung zum Gebrauch bei Kühlmaschinen und dergleichen ge-

s eignet, wenn sie innerhalb dieser Grenzen benutzt wird. Jedoch

ist aus dem weiteren Verlauf der Schaulinie C in Fig. 1 er- * sichtlich, daß dann, wenn die geförderte Gasmenge weniger als

\ 45 % der bei Vollastbetrieb geförderten Gasmenge beträgt, die

Regelung; des Ansaugvolumens praktisch nicht mehr zu einer Verringerung des Leistungsbedarfs führt. Daher wird jenseits des Punktes a auf der Schaulinie C ein die Saugseite schließendes VentA. betätigt, damit kein weiteres Gas mehr angesaugt werden ] kann, was zur Folge hat, daß sich die Schaulinie C allmählich.

dar Sohaullnle A nähert, die für aine die Saugseite verschllee- i, sende Entlastungseinrlohtung gil*. Dementsprechend wird der

f Förderleitung zugeführtes verdichtetes Gas an der Knickstelle

: b an die Atmosphäre abgegeben, um ffen Leistungsbedarf zu ver-

f rlngern.

• ·* till till

• · t · I f

• I « ■ t

Gemäß Flg. 1 1st eine solche Entlastungseinrichtung somit nicht besonders geeignet, den Energieverbrauch eines Verdichters zu verringern· Außerdem bedingt die Benutzung einer solchen Entlastungseinrichtung die Verwendung einer komplizierten Konstruktion mit einem Schieberventil, einem Ventil zum Schliessen der Ansaugöffnung und einem Ventil zum öffnen der Förderleitung, und daher erhöhen sich die Herstellungskosten entsprechend, und die Anfälligkeit für Störungen vergrößert sich. In der Praxis wendet die Firma S.R.M. dieses Verfahren nur bei Verdichtern.mit einer Leistungsaufnahme von Üb3r 150 kW an. Bei Verdichtern mit einer Leistungsaufnahme von weniger als 150 kW verwendet die genannte Firma Ent'iastungseinrichtungen zum Schließen der Ansaugi^ffnung, die entsprechend der Schaulinie A in Fig. 1 von allen bekannten Bauarten die geringste Wirkung erbringen.

Zum Vergleich ist in Fig. 1 eine Schaulinie D eingezeichnet, welche die Leistungskurve eines Verdichters bekannter Art mit hin- und hergehenden Kolben veranschaulicht.. Bei Entlastungseinrichtungen für solche Verdichter mit hin- und hergehenden Kolben wird zwangsläufig ein Ansaugventil geöffnet, um die Verdichtungskammer in Verbindung mit der Atmosphäre zu halten, so daß es mit Hilfe einer solchen Entlastungseinrichtung möglich ist, den Leistungsbedarf des Verdichters bis auf etwa 22 $> des Bedarfs bei Vollastbetrieb zu verringern.

Somit dienen sämtliche bis jetzt bekannten Entlastungsverfahren nur dazu, das zu verdichtende Gas zu beeinflussen. In diesem Sinne wird bei Verdichtern mit hin- und hergehenden Kolben das Ansaugventil geöffnet und mit der Atmosphäre verbunden, und bei Rotationsverdichtern wendet man das Verfahren zum Schließen der Ansaugöffnung oder das Verfahren zur Druckentlastung und das Verfahren mit Benutzung eines Schieberventils unabhängig oder in verschiedenen Kombinationen an.

7527262 11.03.76

In Pig. 1 ist die Schaulinie E als eine Leistungskurve zu betraohten, die für den Pall gilt, daß ein Rotationsverdichter nach dem erfindungagemäßen Verfahren entlastet wird, gemäß welohem die Flüssigkeit beeinflußt wird. Gemäß der Schaulinie E ist es möglich, den Leistungsbedarf eines Rotationsverdichters beim Betrieb mit Entlastung bis auf 18 % des Leistungsbedarfs bei Vollastbetrieb herabzusetzen, so daß der Wirkungsgrad des Verdichters bei der erfindungsgemäßen Betriebsweise sogar noch besser ist als bei der Anwendung des Entlastungsverfahrens bei Verdichtern mit hin- und hergehenden Kolben. Einer der Gründe dafür, daß das erfindungsgemäße Verfahren zu einer solchen Steigerung des Wirkungsgrades führt, besteht darin , daß keine Bauteile vorhanden sind, die relative Gleitbewegungen entsprechend den Kolben und Zylindern eines Kolbenverdichters ausführen. Außerdem ist der gemäß der Erfindung erzielbare Wirkungsgrad höher als bei der Anwendung des Druckentlastungsverfahrens bei Rotationsverdichtern entsprechend den Schaulini.en B und C in Pig. 1, da gemäß der Erfindung sämtliche Flüssigkeit aus der Förderkammer entfernt wird, um die schädlichen Einflüsse der Flüssigkeit zu beseitigen und den Druck in der Pörderkammer bis auf einen Wert herabzusetzen, der unter dem Druck der Atmosphäre ließt. Schließlich wird der Wirkungsgrad noch dadurch gesteigert, daß die während des Betriebs mit Entlastung in die Verdichtungskammer eingespritzte Flüssigkeitsmenge auf weniger als die Hälfte gedrosselt wird.

Zu der Einrichtung zum Regeln der zuzuführenden Flüssigkeitsmenge kann ein Fühler gehören, der dazu dient, den Druck oder die Temperatur in dem Behälter für das verdichtete Gas und die Flüssigkeit zu fühlen und eine Entlastungseinrichtung und einen Kolbenschieber oder dergleichen zu betätigen, der in Abhängigkeit von der Bewegung der Entlastungseinrichtung betätigt wird, um den Durchlaß der zun; Kühlen, Schmieren und Abdichten dienenden Flüssigkeit drosselt, so"~daß sich die Menge der der Verdlchtungskammer zugeführten Flüssigkeit in Abhängigkeit auf

I ♦ t » · · ι t

■ * ■ ■ · * ■ f

- 11 -

/I^s

den Übergang auf den Betrieb mit Entlastung einstellen läßt. Jftöoch beschränkt siph die Erfindung nicht auf die Benutzung einer solchen Steuer- bzw. Regeleinrichtung.

Eine Anwendbarkeit der Erfindung ist bei flüsslgkeitsgekühlten Rotationeverdichtern der Drehkplbenbauart, der Schraubenbauart, der Schneckenbauart vom Z-Typ, bei Schleuderverdlch'cern, Turboverdichtern und dergleichen gegeben. Im folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung. mit fünf in großem Umfang verwendeten Bauarten von flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichtern näher erläutert.

Im Gegensatz zu den bekannten Entlastungsverfahren bzw. Ent-. lastungseinrichtungen, bei denen versucht wird, den Wirkungsgrad eines Verdichters durch eine Beeinflussung den verdichteten Gases zu verbessern, besteht der Grundgedanke der Erfindung in der Art und Welse, in der die Flüssigkeit anstelle des Gases beeinflußt wird. Gemäß der Erfindung werden das Gas und die Flüssigkeit voneinander getrennt, sobald sie von der Verdichtungskammer abgegeben werden, so daß diese Stoffe die Möglichkeit haben, unabhängig voneinander zur Wirkung zu kommen und eine Einsparung an Antriebsleistung zu ermöglichen.

Zwar läßt sich die Erfindung durch die Schaffung verschiedener besonderer Konstruktionen in die Praxis überführen, doch läßt sie sich auch auf einfache Wei3e dadurch zur Anwendung bringen, daß man einen flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichter so abändert, daS er den nachstehend genannten Bedingungen entspricht:

1. Das Gas und die Flüssigkeit müssen unmittelbar nach dem Verlassen der Verdichtungskammer voneinander getrennt werden· Zu diesem Zweck muß die Förderkammer so ausgeführt sein, daß sich diese Trennung leicht durchführen läßt.

2. Die Förderkammer muß eine Ablauföffnung aufweisen, die tiefer liegt als der Gasauslaß, so daß Flüssigicelt aus der» unteren Teil ablaufen kann, während das Gas aus den: oberen Teil der Förderkammor abgeführt wird.

3. Das Abziehen von Flüssigkeit soll allgemein durch eine Pumpe oder dergleichen bewirkt werden, so daß die Flüssigkeit unmittelbar dem Flüssigkeitsbehälter des Raums zum Aufnehmen ues verdichteten Gases und der Flüssigkeit zugeführt wird, ohne daß von irgendwelchen zwischengeschalteten Einrichtungen, z.B. einem Umschaltventil, Gebrauch gemacht wird, die der Flüssigkeit einen Widerstand entgegensetzen und zum Entstehen eines unstabilen Betriebszustandes Anlaß geben. Somit wird es der Flüssigkeit und dem Gas unmittelbar nach dem Verlassen der Verdi chtungskammer ermöglicht, sich auf unterschiedliche Weise zu verhalten, denn die Flüssigkeit wird auf direktem Wege dem Behälter für verdichtetes Gas und Flüssigkeit oder einem Flüssigkeitsabscheidar zugeführt. Die genannte Pumpe kann fortgelassen werden. In diesem Fall wird die Flüssigkeit durch den Druckunterschied zwischen dem das verdichtete Gas und die Flüssigkeit enthaltenden Behälter und einer Einspritzdüse veranlaßt, sich in Bewegung zu setzen. Das Fortlassen der Pumpe führt jedoch zu einer Verringerung des Wirkungsgrades und der Stabilität der Flüssigkeit. Gegebenenfalls kann man ein Umschaltventil vorsehen.

4. Das Ablassen von Flüssigkeit aus der Förderkammer muß ständig durchgeführt werden, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob der Verdichter unter Last arbeitet oder mit Entlastung betrieben wird.

5. Die Menge der zum Kühlen, Schmieren und Abdichten dienenden Flüssigkeit, die in die Verdichtungskammer eingespritzt werden soll, muß in Abhängigkeit vom Volumen des verdichteten Gases automatisch geregelt werden.

7527262 ii.ei7S

Mit anderen Worten, das erfindungsgeraäße Verfahren zum Verringern des Leistungsbedarfs eines flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichters durch eine entsprechende Beeinflussung dgr Flüssigkeit läßt sich nur anwenden, indem man zusätzlich bestimmte Einrichtungen vorsieht, die hler zunächst nur aufgezählt und erst weiter unten näher beschrieben werden, und zwar eine FlüssigkeitsablaufÖffnung I3, eine daran angeschlossene Rohrleitung 14, eine gegebenenfalls fortzulassende Flüösigkeitsabsaugpumpe 15* eine weitere Rohrleitung 16 und einen Regler 24 zum Regeln der Flüssigkeitsmenge·

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einem Flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichter der Drehkolbenbauart, der in Fig. 2 für den Fall dargestellt ist, daß er im normalen Verdichtungsbetrieb arbeitet. Der Deut·* lichkait halber sind bei diesem Verdichter die Gasströmungswege •alt gestrichelten Pfeilen und die FlUssigkeitströmungswege mit ausgezogenen Pfeilen bezeichnet.

Gemäß Fig. 2 ist ein Verdichterläufer 2 vorhanden, der in einem Zylinder 3 exzentrisch gelagert und über eine drehbare Welle 9 mit Hilfe einer damit gekuppelten, nicht dargestellten Antriebseinrichtung antreibbar ist. Der Läufer 2 weist an seinem Umfang eine oder mehrere radiale Nuten 4 auf. In jeder Nut 4 ist ein Flügel 5 so angeordnet, daß er aus der zugehörigen Nut herausragt und in Berührung mit der Innenfläche, des Zylinders 3 steht, um zwischen dem Zylinder und dem Flügel eine Verdiohtungskammer 1 abzugrenzen.

Der obere Teil des Zylinders 3 ist mit einer Ansaugöffnung 6 über eine Ansaugkammer 8 und ein Bntlastungstungsventil 7 verbunden. Der untere Teil des Zylinders 3 steht mit dem oberen Teil eines Behälters 17 zum Aufnehmen verdichteter Luft und von Flüssigkeit über eine FÖrderkämmer 10, einen Gasauslaß 12, ein Rückschlagventil 11 und eine Rohrleitung 26 in Verbindung.

7527262 11.03.76

·· ** ■ » t* t f t > ι ι ι ft

• · e s ·*■ β·ι»

'in «ι f» · » « f_t, ft: -

- 14 -

Der untere Teil des Zylinders 3 ist außerdem mit einer Flüssigkeitseinspritzdüse 25 versehen, die an einen Flüssigkeitsbehälter 18 in dem Behälter 17 zum Aufnehmen von Flüssigkeit und verdichteter Luft über einen Regler 24 zum Einstellen der Flüssigkeit Einenge, eine Rohrleitung 23, eine Flüssigkeitseinspritzpumpe 22, eine Rohrleitung 21, einen Kühler 20 und eine Rohrleitung 19 angeschlossen ist.

Die Flüssigkeitsablauföffnung 13, mit der der untere Teil der Förderkammer 10 versehen ist, steht ebenfalls in Verbindung mit der Flüssigkeitskammer 18 in dem Behälter 17 zum Aufnehmen von Flüssigkeit und verdichteter Luft, und zwar über eine Rohrleitung 1*l·, eine Flüssigkeitsabsaugpumpe 15 und eine Rohrleitung 16.

In dem Behälter 17 befindet sich ein Abscheider bzw. eine Trenneinrichtung 27, die mit einem Ventil 29 und einer Entlastungseinrichtung, zu der das Entlastungsventil 7 gehört, durch eine Rohrleitung 28 verbunden ist.

Wird die Welle 9 angetrieben, wird der Läufer 2 gedreht, so daß das Volumen der Verdichtungskammer 1 allmählich verkleinert und das darin enthaltene Gas verdichtet wird. Gleichzeitig wird Flüssigkeit mit Hilfe der Düse 25 eingespritzt bzw. versprüht, um das verdichtete Gas abzukühlen, eine Abdichtung zu bewirken und gleichzeitig den Verdichter zu schmieren. Das über die Ansaugöffnung 6, das Entlastungsventil 7 und die Ansaugkammer 8 angesaugte Gas wird in der Verdichtungskammer 1 verdich tet und als Gemisch mit der über die Düs« 25 eingespritzten Flüssigkeit zu der Förderkammer 10 gefördert. Die Förderkammer 10 ist so ausgebildet, daß sie es ermöglicht, die Flüssigkeit von dem Gas zu trennen; insbesondere ist die Flüssigkeitsablauf öffnung 13 tiefer angeordnet als der Gasauslaß 12, der mit dem Rückschlagventil 11 versehen ist. Somit wird die Flüssigkeit aus der Förderkammer 10 abgeleitet und kontinuierlich der FlUseigkeitskammer 18 in dem Behälter 17 über die Rohrleitung 14, die Absaugpumpe 15 und die Rohrleitung 16 zugeführt, was

7527262 11.03.76

It C ·

*t k ■

- 15 - /Λ/

sowohl beim normalen Verdichtungsbetrieb als auch beim Betrieb mit Entlastung geschieht. Die der Kammer 18 zugeführte Flüssigkeit wird über die Rohrleitung 19, einem Kühler 20, die Rohrleitung 21, die Einspritzpumpe 22, die Rohrleitung, 23 und den Regler 24 zum Einstellen der zuzuführenden Flüssigkeitsmenge zu der Einspritzdüse 25 geleitet, von der aus sie in die Verdichtungskammer 1 gelangt.

Die Einspritzpumpe 22 kann gegebenenfalls fortgelassen werden. In diesem Fall wird die Flüssigkeit unter Ausnutzung des Drupks in dem Behälter 17 zum Aufnehmen von Flüssigkeit und verdichteter Luft in die Verdichtungskammer 1 eingespritzt.

Das vom größeren Teil der Flüssigkeit i^i der Förderkammer 10 getrennte Gas wird dem Behälter 17 über den Gasauslaß 12, das Rückschlagventil 11 und die Rohrleitung 26 zugeführt und von den feineren Flüssigkeitsteilchen durch den Abscheider 27 befreit. Dann wird das verdichtete Gas über die Rohrleitung 28 und das Ventil 29 dem Verbraucher zugeführt.

Steigt der Druck in dem Behälter 17 bis auf eintn Wert an, bei dem keine weitere Verdichtung mehr erforderlich 1st, oder wird eine vorbestimmte Temperatur erreicht, wird das Entlastungsventil 7 unter dem Einfluß einer Fühleinrichtung geschlossen, um die angesaugte Gasmenge zu beschränken und gleichzeitig wird die Menge der zum Kühlen, Schmieren und Abdichten dienenden Flüssigkeit mit Hilfe des Reglers 22 eingestellt,, um die Flüssigkeitsmenge der Menge des verdichteten Gases anzupassen. Während des Betriebs mit Entlastung, bei dem das Entlastungsventil 7 vollständig geschlossen ist, um das Ansaugen von Gas zu verhindern, wobei auch das Rückschlagventil 11 automatisch geschlossen wirden ist, wird der Verdichtungskammer 1 Überhaupt kein Gas zugeführt, und daher entsteht auch keine Verdichtungswärme. Infolgedessen benötigt der Verdichter nur eine Sohmierflüssigkeitsmenge, die ausreicht, um die arbel-

7527262 11.03.76

tenden Teile zu schmieren, und daher wird die Menge der der Verdichtungskammer 1 zugeftlhrten Flüssigkeit durch den Regler 24 auf weniger als die Hälfte der normalerweise zugeführten Menge eingestellt.

Die der Förderkammer 10 zugeführte Flüssigkeit läuft über die Ablauf öffnung 13 ab, und zwar ohne Rücklicht darauf, ob der Verdichter im Verdichtungsbetrieb oder mit Entlastung oder nur mit halber Last arbeitet, und die Flüssigkeit wird dem Behälter 17 oder einem druckfesten Flüssigkeitsabscheiderbehälter über die Rohrleitung 14, die Absaugpumpe 15 und die Rohrleitung zugeführt. Da kein Umschaltventil oder ein sonstiges Hinderr nis vorhanden ist, das zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes oder zu anderen Störungen führer könnte, ist es möglich, den Leistungsbedarf des Verdichters zu verringern und gleichzeitig die Gefahr des Auftretens von Beschädigungen zu 'ermindern.

Bei den bekannten flUssigkeitsgekühlten Rotationsverdichtern sind keine erfindungsgemäßer Einrichtungen zum Beeinflussen der Flüssigkeit vorhanden. Mit anderen Worten, bei Verdichtern bekannter Art ist die Förderkammer 10 nicht mit der FlUssigkeitsablauföffnung 13 oder dem Leitungskreis für Flüs-. sigkeit versehen, zu dem die Rohrleitung 14, die Flüssigkeitsabsaugpumpe 15 und die Rohrleitung 16 gehören, mittels welcher die Flüssigkeit dem Behälter 18 zur Flüssigkeit und verdichteten Luft zugeführt wird. Infolgedessen ist die Flüssigkeits- rr.enge, die der Förderkammer 10 zugeführt wird, im Vergleich mit dem Gasvolumen groß, das beim Betrieb mit Volumenregelung und Entlastung zugeführt wird. Insbesondere füllen sich beim Betrieb mit Entlastung die Förderkammer 10 und die Verdichtungskammer mit Flüssigkeit, da nur Flüssigkeit zugeführt wird, wahrend das Rückschlagventil 11 geschlossen ist. Dies hat zur Folge, daß Flüssigkeitsschläge auftreten können, daß erhebliche Energiemengen verlorengehen, daß die Anlage infolge einer

Überlastung zum Stillstand kommt, oder· daß Läuferflügel des Verdichters beschädigt werden.

Wie erwähnt, erfolgt bei den bekannten flUssigkeltsgelcühlten Rotationsverdichtern eine Entlastung lediglich dadurch, daß die Ansauguffnung geschlossen wird, um ein weiteres Ansaugen von das zu verhindern und hierbei beträgt der Leistungsbedarf des Verdichters beim Betrieb mit Entlastung bis zu 6c % des Leistungsbedarfs beim Vollastbetrieb, wie es in Fig. ί durch die Linie A veranschaulicht ist. Jedoch kann man den Leistungsbedarf beim Betrieb mit Entlastung in einem erheblichen Ausmaß, d.h. bis auf weniger als 20 % des Leistungsbedarfs bei voller Last verringern, indem man lediglich die einfache und gefahrlos benutzbare Einrichtung nach der Erfindung zum Beeinflussen der Flüssigkeit vorsieht.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung in ihrer Anwendung bei einem flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichter der Schiieckenbauart; in diesem Fall ist die Ein- . spritzpumpe 22 nach Fig. 2 lediglich zur Vereinfachung fortgelassen, so daß die Flüssigkeit in die Verdichtungskammer 1 nur unter der Wirkung des Drucks in dem Behälter 17 eingespritzt wird. Eine Einspritzeinrichtung dieser Art wird in erster Linie bei Verdichtern mit kleiner Förderleistung angewendet, da die Menge der eingespritzten Flüssigkeit in Abhängigkeit von den Änderungen des Drucks an dem Behälter 17 variiert. In Pig. 3 ist der Verdichter für den Fall des normalen Verdichtungsbetriebs dargestellt, bei dem das Entlastungsventil 7 geöffnet ist.

Bei dem flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichter nach Pig. 3, der auch als Verdichter mit nur einer Schraube bzw· Schnecke . oder als Verdichter vom Z-Typ bezeichnet wird» ist ein Scfanekkeniad 31 vorhanden, das in Eingriff mit einer im rechten Winkel dazu angeordneten Schnecke JO steht, so daß Verdichtungskammern zwischen dem Zylinder 3, <?am Schneckenrad 31 und den

7527262 11.0176

Nuten 32 der Schnecke abgegrenzt werden. Das Volumen jeder Verdichtungskammer 1 wird allmählich verkleinert, um das Gas zu verdichten, wenn die Schnecke 30 gedreht wird. Die . übrigen Teile der Anordnung nach Fig. 3 entsprechen den Teilen der Anordnung nach Fig. 2.

Das Gas wird über eine Ansaugöffnung 6 angesaugt und strömt in die Verdichtungskammern 1 ein, die durch die Nuten 32 der Schnecke 30 gebildet werden, und zwar gemäß Fig. 3 über ein Entlastungsventil 7 und eine Ansaugkammer 8. Hierauf wird das Gas in den Verdichtungskammern 1 durch das Schneckenrad 31 eingeachlossen und verdichtet, sobald sich das Volumen der Verdichtungskammern verkleinert, was geschieht, wenn die Schnecke 30 mil; Hilfe der Welle 9 gedreht wird. Das verdichtete Gas . tritt in eine Förderkammer 10 über. Während des Verdichtungsbetriebs wird Flüssigkeit zum Kühlen, Schmieren und Abdichten mittels einer Einspritzdüse 25 in die Verdichtungskammern 1 eingespritzt und daher mit dem Gas gemischt. Das Gemisch aus Gas und Flüssigkeit gelangt dann in die Förderkammer 10, wp die Flüssigkeit sofort von dem Gas getrennt wird. Die abgetrennte Flüssigkeit entweicht über eine Ablauföffnung 13, die tiefer liegt als der Gasauslaß 12, und sie wird dem Behälter 17 über die Rohrleitung, die Absaugpumpe 15 und die Rohrleitung 16 zugeführt. Die in einer FlUssigkeitskammer 18 gespeicherte Flüssigkeit wird durch den in dem Behälter 17 herrschenden Druck gezwungen, durch die Rohrleitung 19# einen Kühler 20, die Rohrleitung 21 und einen Regler 2k zu strömen, der die Menge der Flüssigkeit regelt, die dann über die Düse 25 in die Verdichtungskammern 1 eingespritzt wird. Das in der Förderkammer 10 von der Flüssigkeit getrennte Gas wird dem Behälter 17 über den Gasauslaß 12, das Rückschlagventil 11 und die Rohrleitung 26 zugeführt, um dann dem Verbraucher Ober eine Rohrleitung 28 und ein Ventil 29 zugeführt zu werden, nachdem die feineren flüssigen Teilchen mit Hilfe eines Abscheiders 27 zurückgehalten worden sind, durch den das Gas geleitet wird.

7527262 11.0176

Bei den bekannten flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichtern der Schneekenbauart ist die Förderkammer 10 nur mit dem Gasauslaß 12 versehen, wie es auch bei Drehkolbenverdichtern der Fall ist. Daher gibt dieser Gasauslaß während des normalen Verdichtungsbetriebs sowohl Gas als auch Flüssigkeit ab. Die gesamte Flf'ssigkeitsmenge wird den Verdichtungskammern 1 und der Förderkammer 10 selbst dann zugeführt, wenn die Gasmengß durch teilweises Schließen des Drosselventils 7 auf der Saugseite verringert wird, oder wenn die Gaszufuhr bei dem Betrieb unter Regelung in Abhängigkeit vom (lasvolumen vollständig unterbrochen wird, so daß sich das Verhältnis zwischen Flüssigkeit. und Gas vergrößert, wodurch die Pufferwirkung des Gases herabgesetzt wird; hierbei können Beschädigungen infolge von ölschlägen auftreten, die Anlage kann versagen, und es wird eine höhere Antriebsleistung verbraucht.

Bei einem solchen flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichter der Schneckenbauart benötigt man etwa doppelt so viel Flüs,-sigkeit wie bei anderen flüssigkeitsgeküh.1 ten Rotationsverdichtern, da sich bei Verdichtern der Schneckenbauart kaum eine ausreichende mechanische Genauigkeit erzielen läßt, so daß der Leistungsbedarf beim Betrieb mit Entlastung bis zu 70 % des . Bedarfs beim Betrieb mit Vollast betragen kann. Durch die Anwendung der Erfindung ist es jedoch möglich, diesen Leistungsbedarf auf weniger als 20 $> des Bedarfs bei Vollast zu verringern. Außerdem ist es hierdurch möglich, Beschädigungen des Schneckenrades 31, das gewöhnlich aus Kunststoff besteht, als Folge von ölschlagen zu verhindern.

Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung in ihrer Anwendung bei einem flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichter der Schraubenbauart. Ein solcher flüssigkeitsgekühlter Rotationsverdichter der Schraubenbauart kommt hinsichtlich seiner Konstruktion dem theoretischen Ideal am nächsten, und er ist . darin anderen Verdichtern der Drehkolbenbauart und der Schnekkenbauart hinsichtlich seiner Lebensdauer überlegen. Hierzu ist zu bemerken, daß bei Verdichtern der Schraubenbauart, die

7527262 11.0176

- 20 -

sich aufeinander abwälzenden Bauteile aus Metall hergestellt. sind und daher eine höhere Festigkeit haben, während bei, Verdichtern der Drehkolben- oder der Schneckenbauart die be- . treffenden ±-eile aus einem Kunststoff von geringerer Festigkeit hergestellt sindj außerdem setzt sich die Sohraubenanordnung aus zwei parallelen Wellen zusammen, so daß Rotationsverdiohter der Schraubenbauart praktisch eine unbegrenzte Lebensdauer erreichen. Ein Nachteil der Schraubenverdichter besteht Jedoch darin, daß sie beim Betrieb mit Entlastung Jlnen höheren Leistungsbedarf haben als andere Rotationsverdiohter. Das von der Firma S.R.M. vorgeschlagene Entlastungeverfahren, das diesen Nachteil ausschalten soll, bedingt die Anwendung einer sehr komplizierten Konstruktion, die zu einer Erhöhrung der Herstellungskosten, einer größeren Störungsanfälligkeit und einer Verringerung des Wirkungsgrades führt. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verdichters besteht darin« daß die Luft in der Umgebung des Verdichters verschmutzt wird, wenn das mit der Flüssigkeit gemischte verdichtete Gas von der Förderleitung abgegeben wird. Hierdurch ergeben sich Verluste an Flüssigkeit und Antriebsleistung, da das verdichtete Gas an die Atmosphäre abgegeben wird. Auß diesen Gründen konnten Rotationsverdichter der- Schraubenbauart bis Jetzt die bekannten Verdichter mit hin- uLd hergehenden Kolben nicht verdrängen.

Fig. 4 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung bei einem flüssigkeitsgekühlten, einstufigen Rotationsverdichter dpr Schraubenbauart, wobei die Anordnung für den Fall des Betriebs unter Vollast dargestellt ist.

Das zu verdichtende Gas wird von einer Ansaugöffnung 6 aus über ein Entlastungsventil 7 und eine Ansaugkammer 8 angesaugt, um zu den Verdichtungskammern 1 zu strömen, diedirch zwei schraubenförmige Läufer 55 abgegrenzt werden, welche in

- 21 -

Eingriff miteinander stehen. Wird der eine Läufer 33 mit Hilfe der Welle 9 gedreht, wird auch der damit in Eingriff stehende, hier nicht dargestellte zweite Läufer in Drehung versetzt.. Das Volumen der Verdichtungskammern 1 zwischen den Berührungslinien der beiden Läufer 33 einerseits und der Innenfläche des Zylinder? 3 andererseits wird verkleinert, so daß das Gas verdichtet wird, wenn sich die Läufer 33 drehen. Das verdichtete. Gas gelangt zu einer Förderkammer 10. Im übrigen entspricht die Anordnung nach Fig. 4 derjenigen nach Fig. 2. Die FIt·η~. sigkeit zum Kühlen, Schmieren und Abdichten wird in die Verdichtungskammern 1 mittels einer Einspritzdüse 25 eingespritzt, so daß der Förderkairaner 10 ein Gemisch aus Gas und Flüssigkeit zugeführt wird. Die Förderkammer 10 ist so gestaltet und bemessen, daß sie es ermöglicht, die Flüssigkeit von dem Gas zu trennen. Zu diesem Zweck ist die Ablauföffnung 13 für die Flüssigkeit tiefer angeordnet als der Gasauslaß 12, so daß diß in die Förderkammer 10 gelangende Flüssigkeit über die Ablauföffnung 13 ständig abgeführt wird, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob der Verdichter im normalen Verdichtungsbetrieb oder mit Entlastung arbeitet, so daß die Flüssigkeit über eine Rohrleitune 14, eine Absaugpumpe 15 und eine Rohrleitung 16 zu dem Behälter 17 bzw. der darin vorhandenen Flüssigkeitskammer 18 zurückgeleitet wird. Von der Flüssigkeitskammer 18 aus wird die Flüssigkeit dann durch die Einspritzpumpe 22 durch eine Rohrleitung 19, einen Kühler 20 und eine Rohrleitung 21 gepumpt, um in die Verdichtungskammern 1 über eine Rohrleitung 23 und einen Regler 24 für die Flüssigkeitsmenge mit Hilfe einer Einspritzdüse 25 eingespritzt zu werden.

Der Regler 24 zum Regeln der Menge der zuzuführenden Flüssigkeit wird in Abhängigkeit von der angesaugten Gasmenge, dem , Gasdruck, und dem Oasdurchlaß oder der Betriebstemperatur be-, tätigt, d,h, man kann Regler von unterschiedlicher Bauart verwenden. Flg. 4 zeigt als Beispiel einen Regler, der geeignet ist, die zuzuführende Flüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der

Regelung der Menge des anzusaugenden Gases durch ein Entlastungsventil 7 zu regeln.

Gemäß Fig· 4 weist der Regler 24 für die zuzuführende Flüssigkeitsmenge einen Zylinder auf, der einen Kolben 37 enthält und einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, welche in Verbindung mit der Rohrleitung 23 stehen. Verschiebt sich der Kolben 37 in dem Zylinder des Reglers, wird der öffnungsquarschnitt, einer Längsnut 38 variierτ, um die Flüssigkeitsmenge einzustellen, die den Begier 24 durchströmen kann« Der Kolben 37 ist mit dem Entlastungsventil J gekuppelt, so daß er sich gleichsinnig mit dem Entlastungsventil nach rechts oder links bewegt. Somit kann die Flüssigkeitsmenge, die der Einspritzdüse 25 über die. Rohrleitung 23 zugeführt wird, um in die Verdichtungskammern 1 eingespritzt zu werden, durch Verstellen des Kolbens 37 entsprechend dem angesaugten Gasvolumen geregelt werden·

Der Regler 24 nach FIg · 4 zum Regeln der zuzuführenden Flüssigkeit smenge könnte natürlich auch bei anderen flUssigkeitsge- . kühlten Rotationsverdichtern mit einem Entlastungsventil 7 benutzt werden, z»B· bei flüssigkeitsgekUhlten Drehkolbenverdichtern., flüssigkeitsgekUhlten Rotationsverdichtern der Schneckenbauart, flüssigkeitsgekUhlten Schleuderverdichtern, flUeeigtoeitegekühlten Rotationsverdichtern der j.urbinenbauart und dergleichen.

Das in der Förderkammer 10 zum größten Teil der Flüssigkeit befreite Gas wird über den Gasauslaß 12, das Rückschlagventil 11 und die Rohrleitung 26 dem Behälter 17 zugeführt, um dann . dem Verbraucher über eine Rohrleitung 28 und ein Ventil 29 zugeleitet zu werden, nachdem die feineren flüssigen Teilchen mit Hilfe des Abscheiders 27 abgeschieden worden sind.

Bei den bekannten flUesigkeitsgekUhiten Rotationsverdichtern der Schraubenbauart wird die Entlastung in der Praxis ledig-

7527262 11.03.76

lieh dadurch bewirkt, daß der Gasstrom auf der Ansaugseite gedrosselt wird, oder daß in Verbindung mit einem Schieberventil die Ansaugöffnung geschlossen und eine öffnung zum . Abgeben des Druckgases freigemacht wird, wie es bei dem beschriebenen Verdichter der Firma S.R.M. geschieht. Jedoch wird bei allen diesen bekannten Verfahren nur der Gasstrom beeinflußt.

Im Gegensatz hierzu befaßt sich die Erfindung mit der Regelung der Zufuhr von Flüssigkeit von der Förderseite des Verdichters aus, co daß sie sich völlig von den bis jetzt gebrauch« liehen Verfahren zum Beeinflussen des Gasstroms unterscheidet, und außerdem ermöglicht die Erfindung erhebliche Einsparungen an Antriebsenergie.

Wird das Entlastungsventil 7 geschlossen, wird die Menge d.er Flüssigkeit, die zum Kühlen, Schmieren und Abdichten eingespritzt wird, auf weniger als die Hälfte der Menge verringert, die beim Betrieb mit Vollast eingespritzt wird, und außerdem wird die zugeführte Flüssigkeit ständig über die Ablauföffnung 13 abgeleitet, die tiefer liegt als der Gasauslaß 12. Daher besteht bei der Anordnung nach Flg. 4 nicht die Gefahr, daß sich Flüssigkeit in der Förderkammer 10 oder den Verdichtungskammern 1 angesammelt hat, und daher 1st das Auftreten von ölschlägen ausgeschlossen. Da sogar die kleine Menge an verdichtetem Gas, die in der Förderkammer verbleibt, zusammen mit der Flüssigkeit entfernt wird, läßt sich ein höherer Wirkungsgrad erzielen als bei Verdichtern, bei denen verdichtete Luft aus der Förderleitung an die Atmosphäre abgegeben wird.

Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung In. ihrer Anwendung bei einem flüsslgkeltsgekünlten Rotationsverdichter der Schraubenbauart, der mit einem Schieberventil ausgerüstet ist.

7527262 11.O3.7B

ι t

- 24 -

Bei flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichtern der Schrauben,-bauart nach dem Stand der Technik ist ein Schieberventil vorhanden, das axial verstellt wird, um auf der Ansaugseite eine Drosselwirkung herbeizuführen und hierdurch das anzusaugende und zu verdichtende Gasvolumen zu verändern. Bei einem solchen Verdichter, für den gemäß Fig. 1 die Kennlinie C gilt, läßt sich der Leistungsbedarf auf befriedigende Weise entsprechend, der Verringerung der angesaugten Gasmenge verringern, bis dieses Volumen etwa 45 % der bei Vollast ansaugbaren Gasmenge erreicht· In dem unter 45 % liegenden Bereich läßt sich jedoch eine Regelung des angesaugten Gasvolumens nicht mehr allein mit Hilfe des Schieberventils bewirken, so daß es von diesem Punkt ab erforderlich ist, zur Regelung der angesaugten Gasmenge ein Entlastungsventil zu betätigen. Infolgedessen nimmt der Leistungsbedarf bei dieser Verringerung des Ansaugvolumens erneut zu, und wenn die angesaugte Gasmenge schließlich den Wert Null erreicht hat, erhöht sich der Leistungsbedarf auf etwa 60 # des Leistungsbedarfes beim, Vollastbetrieb, d.h. in der. gleichen Weise wie bei einem Rotationsverdichter der Schraubenbauart, bei dem zur Entlastung ein Ventil zum Verschließen der Ansaugöffnung vorhanden ist. Daher muß die Förderleitung mit der Atmosphäre verbunden werden, um sie von dem Druck zu entlasten, damit der Leistungsbedarf verringert wird, wenn das angesaugte Gasvolumen den Wert Null erreicht.

Somit wird bei dem soeben geschilderten Verfahren der Entlastungsvorhang nur mit Hilfe einer Beeinflussung des Gasstroms bewirkt, und während des Bi!trieb<58 mit Entlastung geht eine . große Energiemenge verloren, da das mit Hilfe der aufgewendeten Energie verdichtete Gas an die Atmosphäre abgegeben wird. Außerdem geht bei der Anwendung dieses Verfahrens die zum . Kühlen, Schmieren und Abdichten dienende Flüssigkeit zusammen mit dem abgeblasenen Gas verloren, und sie führt zu einer Verunreinigung der Luft in der Umgebung des Verdichters· Äußerndem entstehen unerwünschte Geräusche, wenn das verdichtete Gas

7527262 11.03.76

abgeblasen wird, und wenn das Gas entflammbar ist, ist ein Abblasen in die Umgebung unzulässig. Somit ist es bei Verdichtern dieser Bauart nicht möglich, den Leistungsbedarf in einem solchen Ausmaß zu verringern, daß diese Verdichter die herkömmlichen Verdichter mit hin- und hergehenden Kolben verdrängen könnten.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Beeinflussen der Flüssigkeit bei einem flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichter der Sehraubenbauart mit einem Schieberventil angewendet, läßt sich der Verdichter dagegen bei jedem beliebigen Gas gefahrlos betreiben, und der Leistungsbedarf kann kontinuierlich . entsprechend der Verringerung der angesaugten Gasmenge herabgesetzt werden, wobei es möglich ist, den Leistungsbedarf beim Betrieb mit Entlastung auf bis zu 18 % des Leistungsbedarfs bei Vollast zu verringern,,

Wie erwähnt, zeigt Fig. 5 eine Ausführungsform, bei der die Erfindung bei einem flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichter der Sehraubenbauart angewendet ist, der ein Schieberventil aufweist; in Fig. 5 ist der Betrieb des Verdichters bei Vollast veranschaulicht. Hierbei wird das Gas über eine öffnung δ an-, gesaugt und den Verdichtungskammern 1 über das Entlastungsventil 7 und die Ansaugkammer 8 zugeführt· In den Verdichtungskammern 1 sind zwei schraubenförmige Läufer 33 angeordnt, die in Eingriff miteinander stehen, und wenn der eine Läufer mit Hilfe der Welle 9 gedreht wird, wird auch der· nicht dargestellte, hinter dem sichtbaren Läufer 33 angeordnete zweite Läufer in Drehung versetzte Das Volumen der Verdichtungskanwern 1, die durch den Zylinder 3 und die Berührungslinien zwischen den beiden Läufern 33 abgegrenzt werden, werden verkleinert, um das darin vorhandene Gas zu verdichten, wenn die Läufer 33 gedreht.werden· Hierbei wird das verdichtete Gas der Pörderkammer 10 zugeführt· Im übrigen entspricht die Anordnung nach Fig. 5 der anhand von Fig· 2 beschriebenen. Die Flüssigkeit

7527262 11.0176

• c * · ■· ti ι: ti<i

• · · · · t t ι .ι

* « · · III till

t · * · · I ι r · ι t

I fl · · · I I I I

• ■•I·· · · Il I I I ·

- 26 -

JO

zum Kühlen, Schmieren und Abdichten wird mittels einer Einspritzdüse 25 eingespritzt, so daß der Förderkammer 10 ein Gemisch aus verdichtetem Gas und Flüssigkeit zugeführt wird. Die Förderkammer 10 ist so gestaltet, und bemessen, daß sie es ermöglicht, die Flüssigkeit von dem Gas zu trennen, und die Ablauföffnung 13 für die Flüssigkeit liegt tiefer als . der Gasauslaß 12. Unterhalb der Läufer 33 ist ein Schieberventil 34 angeordnet. Die eingespritzte Flüssigkeit wird kontinuierlich über die Ablauföffnung 13 abgeführt, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob der Verdichter mit Vollast arbeitet, oder ob das Volumen der verdichteten Luft dadurch verringert wird, daß das Schieberventil 34 gemäß Fig. 5 nach . rechts verstellt wird, um das angesaugte Gasvolumen zu ver-, ringern, oder ob der Verdichter mit Entlastung bei geschlossenem Entlastungsventil 7 betrieben wird. Die Flüssigkeit wird zu der Flüssigkeitskammer 18 in dem Behälter 17 über diß Rohrleitung 14, die Absaugpumpe 15 und die Rohrleitung 16 zurUckgeleitet, um dann über die Rohrleitung I9, den Kühler 20, die Rohrleitung 21, die Einspritzpumpe 22, die Rohrleitung 23, den Regler 24 für die zuzuführende Flüssigkeitsmenge und durch einen Kolben 35 hindurch, der mit dem Schieberventil gekuppelt ist, sowie durch einen inneren Kanal des Schieberventils der Einspritzdüse 25 erneut zugeführt zu werden, welche die Flüssigkeit an die Verdichtungskammern 1 abgibt. Der Kolben 35 wird gemäß Fig. 5 nach Bedarf nach rechts oder links bewegt, und zwar mit Hilfe eines Drucks, der durch eine pneumatische oder hydraulische Druckquelle P.S. aufgebracht wird.

Es ist auch möglich, den Regler 24 direkt miv dem Schieberventil 34 zu kuppeln, wie es anhand von Fig. 4 beschrieben . wurde, so daß der Regler in Abhängigkeit vom angesaugten Gasvolumen betätigt wird.

Das in der Förderkammer 10 vom größten Teil der Flüssigkeit

7527262 11.03.76

befreite Gas wird dem Behälter 17 von dem Gasauslaß 12 aus über das Rückschlagventil 11 und die Rohrleitung 26 zugeführt, um dann dem Verbraucher über eine Rohrleitung 28. und ein Ventil 29 zugeleitet zu werden, nachdem es einen Abscheider 27 passiert hat, durch den die feineren flüssigen Teilohen zurückgehalten werden.

Nimmt der Bedarf an verdichtetem Gas ab, so daß der Druck der verdiohteten Luft in dem Behälter 17 zunimmt, oder erreicht der Behälter bzw. das Gas eine vorbestimmte Temperatur, wird von der Druckquelle P.S. aus der Zylinder 36 mit einem pneumatischen oder hydraulischen Druck beaufschlagt, um den Ventilschieber 34 nach rechts zu bewegen, so daß die Absperrstellung auf der Saugseite derart verändert wird, daß sich, das Volumen der Verdiohtungskammern verkleinert, um die angesaugte Gasmenge zu verringern. Gleichzeitig wird auch der Regler 24 für die zuzuführende Flüssigkeitsmenge betätigt, um die Flüssigkeitsmenge, die in die Verdichtungskammern eingespritzt wird, in Abhängigkeit von der Verringerung der. angesaugten Gasmenge zu verringern· Geht der Bedarf an ver- , dichtetem Gas weiter zurück, oder nimmt der Druck in dem Behälter 17 weiter zu, oder erreicht das Gas in dem Behälter, 17 eine vorbestimmte Temperatur, braucht der Verdichter zunächst kein Gas mehr zu verdichten. Wird dieser Betriebszustand nachgewiesen, wird daher das Entlastungsventil 7 geschlossen, um die Zufuhr von Gas vollständig zu unterbinden, das Rückschlagventil 11 wird ebenfalls geschlossen, und der Regler 24 für die einzuspritzende Flüssigkeitsmenge wird welter verstellt, um die Flüssigkeitsmenge auf diejenige Menge zu verringern, welche nur zum Schmieren der Haschine benötigt wird.

Somit wird die an die FSrderkammer abgegebene Flüssigkeit ständig über den Flüssigkeitsablauf 13 abgeleitet, der tiefer

7527262 11.917g

liegt als der Oasauslaß 12, und zwar auch dann, wenn beim Betrieb des Verdichters die angesaugte Gasmenge geregelt wird, bzw. während des Betriebs mit Entlastung, so daß sich keine. Flüssigkeit in der Förderkammer 10 oder den Verdichtungskammern 1 ansammelt, und daß daher die Gefahr des Auftretens von Flüeeigkeltsschlägen ausgeschaltet ist. Da das in der FÖrderkammer 10 vorhandene verdiohtete Gas beim Betrieb mit Entlastung ebenfalls zusammen mit der Flüssigkeit abgeführt wird, um Can Druck des Gases bis unterhalb des Drucks der Atmosphäre herabzusetzen, bietet die Erfindung bezüglich der Energieersparnis Vorteile Im Vergleich zu dem bekannten Verfahren, gemäß welchem die Förderleitung dadurch von dem Druck entlastet wird, daß man sie in Verbindung mit der Atmosphäre bringt.

Der Leistungsbedarf beim Betrieb mit Entlastung läßt sich in. einem erheblichen Ausmaß verringern, wenn man das erfindungsgemäße Verfahren zum Beeinflussen der Flüssigkeit bei flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichtern anwendet.

Um die Konstruktion zu vereinfachen, kann man die Flüssigkeitsabsaugpumpe 15 fortlassen, doch führt diese Maßnahme zu einer gewissen Verringerung des Wirkungsgrades und der Stabilität.

Im folgenden wird eine fünfte Ausführungsform beschrieben, bei der die Erfindung bei einem flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichter angewendet wird, bei dem keine Pumpen vorhanden sind»

In Pig· 6 ist die Anwendung der Erfindung bei einem als Beispiel gewählten flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichter der Senneckenbauart dargestellt, doch ist zu bemerken, daß sich . die Erfindung unschwer auch bei Verdichtern der Brehkolbenbauart, der Schraubenbauart, der exzentrischen Bauart oder bei. Schleuderverdichtern anwenden läßt, wenn es sich um flüssigkeitsgekühlte Verdichter handelt.

7527262 11.0176

Fig. 6 zeigt den Verdichter für den Fall des normalen Verdichtungsbetriebs. Die allgemeine Wirkungsweise dieses Verdichters der Schneckenbauart ist die gleiche wie diejenige, des Verdichters nach Fig. 3* so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigen dürfte.

Das über die Ansaugöffnung 6 angesaugte Gas wird in den Verdichtungskammern 1 verdichtet, und die über die Einspritzdüse 25 eingespritzte Flüssigkeit wird zusammen mit dem verdichteten Gas an die Förderkammer 10 abgegeben, wo der größte Teil der Flüssigkeit von dem Gas getrennt wird. Das Gas * Ird dem Behälter 17 über das Rückschlagventil 11, den GasauslL.ß. 12 und die Rohrleitung 26 zugeführt, während die in der Förr derkammer 10. von dem Gas getrennte Flüssigkeit über eine Abr lauföffnung 13 abgeführt wird, die tiefer liegt als der Gasauslaß 12; die Flüssigkeit wird der Flüssigkeitskamner 18 in dem Behälter 17 durch Rohrleitungen 14 und 16 zugeführt. Hierauf wird die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitskammer 18 dem , Kühler 20 über die Rohrleitungen 19 und 7^ zugeführt, um gekühlt zu werden, und danach wird sie durch eine Rohrleitung. 21 dem Regler 24 zugeführt, mittels dessen die Flüsslgkeltsmenge geregelt wird, die in die Verdichtungskammern 1 mit Hilfe der Düse 25 eingespritzt wird. Danach gelangt die Flüssigkeit zusammen mit dem verdichteten Gas wieder zu der Förderkammer 10, woraufhin die Flüssigkeit einen vollständigen Kreislauf durchlaufen hat. Die Zirkulation der Flüssigkeit wird durch den Druckunterschied zwischen der verdichteten Luft in dem Behälter 17 und an der Einspritzdüse 25 herbeigeführt.

Während des Betriebs mit Entlastung, wobei das Entlastungsventil 7 geschlossen 1st und der Förderkammer 10 kein Gau, son- , dem nur Flüssigkeit zugeführt wird, und wobei das Rückschlagventil 11 ebenfalls geschlossen 1st, muß das Ansammeln von, Flüssigkeit in der Förderkammer 10 und den Verdichtungskammern 1 verhindert werden, damit keine Flüssigkeitsschläge

75?7262 11.03.76

auftreten können. Zu diesem Zweck muß die Zirkulation der , Flüssigkeit geregelt werden, und zwar entweder durch Umwälzen der Flüssigkeit längs des gleichen Strömungsweges wie während des normalen Verdichtungsbetriebs oder mit Hilfe eines zusätzlichen Umschaltventils 75j das in den Strömungsweg eingeschaltet ist, zu welchem die Rohrleitungen 14, 16 und die Rohrleitungen 19, 74 gehören, so daß sich der Strömungsweg mit den Rohrleitungen 16 und 19 absperren läßt, während der, Strömungsweg mit den Rohrleitungen 14 und 74 während des Betriebs mit Entlastung offen ist, damit Flüssigkeit durch diß Förderkammer 10, die Flüssigkeitsablauföffnung Ο, die Rohrleitung 14, das Umschaltventil 75, die Rohrleitung 74, den Kühler 20, die Rohrleitung 21, den Regler 24 für die zuzuführende Flüssigkeitsmenge, die Einspritzdüse 25» die Verdichtungskammern 1 und die Förderkammer 10 zirkulierfc, wobei die Flüssigkeit durch den Kühler 20 immer wieder gekühlt wird·

Die Zirkulation der Flüssigkeit wird durch den Druckunterschied zwischen der Förderkammer 10 und der Einspritzdüse herbeigeführt. Zur Regelung der Menge der ständig umzuwälzenden Flüssigkeit kann gegebenenfalls das Umschaltventil 75 dienen.

Bei dieser Anordnung ist es möglich, ein Ansammeln von Flüssigkeit in der Förderkammer 10 und den Verdichtungskammern 1 wirkungsvoll zu verhindern, zusätzlich kann die umzuwälzende , Flüssigkeitsmenge geregelt werden, und die ständig zirkulierende Flüssigkeit wird kontinuierlich gekühlt. Auf diese Weise kann das Auftreten von Flüssigkeitsschlägen vermieden werden, es werden Einsparungen an Antriebsenergie erzielt, und der '/erdichter kann einwandfiei geschmiert und gekühlt werden, um ihn gegen Beschädigungen zu schützen.

Im vorstehenden wurde die Erfindung"anhand von fünf Ausführungsbeispielen in ihrer Anwendung bei verschiedenen Arten von Verdichtern beschrieben, und zwar bei einem flüsslgkeitsgekühlten

7537262 11.03.76

Ill .1 · J .'

• ·> ίΐιι { ;

lit i I *"—*

> I 1 ' ■ I

- 31 -

Rotationsverdichter der Drehkolbenbauart, einem flüssigkeitsgekühltem Rotationsverdichter der Schneekenbauart, einem flüssigkeitsgekiihlten Rotationsverdi ch'ter der Schraubenbauart, einem flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichter der Schraubenbauart mit einem Schieberventil und bei einem flüssigkeitsgekühlten Rotationsverdichter der Schneckenbauart, bei der keine Pumpe vorhanden ist. Bei jedem dieser Verdichter läßt sich die Erfindung dadurch anwenden, daß man die Form der normalerweise vorhandenen Förderkammer 10 so abändert, daß sich die Flüssigkeit .Leicht von dem Gas trennen kann, daß man ferner eine Flüssigkeitsablauföffnung 13 vorsieht, die tiefer liegt als der Gasauslaß 12, daß man eine Flüssigkeitsabsaugpumpe 15« . die gegebenenfalls auch fortgelassen worden könnte, so anordnet« daß sie Flüssigkeit kontinuierlich dem Behälter 17 oder einem druckfesten Flüssigkeitsabscheider zuführt, oder daß man eine Einrichtung vorsieht, die es ermöglicht, die Flüssigkeit, unmittelbar durch den Kühler 20 zu leiten, ohne sie dem Behälter 17 zuzuführer, und daß man einen Regler vorsieht, mittels dessen die Flüssigkeitsmenge geregelt wird, die dem zu der Flüssigkeitseinspritzdüse 25 führenden Strömungsweg zugeführt wird. Aus der vorstehenden Beschreibung 1st ersichtlich, daß, die Erfindung im Vergleich zu den bis jetzt bekannten Verfahren zum Verringern des Leistungsbedarfs eines Rotationsverdiohters insofern Vorteile bietet, als sie es ermöglicht, einen höheren Wirkungsgrad zu erzielen und den mechanischen Aufbau der Verdichter zu verbessern.

Zur Verdeutlichung der grundlegenden Unterschiede zwischen der Erfindung und dem Stand der Technik in Theorie und Praxis wird im folgenden die Erfindung mit derjenigen Erfindung verglichen« welohe In der Japanischen Auslegesohrift 16 664/1967 beschrieben 1st, die der US-Patentschrift 3 260 444 entspricht. Diesß bekannte Vorrichtung ist in Fig. 7 bis 11 dargestellt, wo Jedoch andere Bezugszahlen verwendet sind als in der genannten Japanischen Auslegungsschrift.

75?7262 11.03.76

Fig. 7 zeigt eine schematische Gesamtansicht der Vorrichtung nach der genannten japanische Auslegeschrift, während Fig. 8 und 9 zur Erläuterung des Verlaufs von Strömungswegen dienen; Fig. 8 zeigt den Verdichter für den Fall des normalen Verdichtungsbetriebs und Fig. 9 für den Fall des Betriebs mit , Entlastung. Hierbei bezeichnen gestrichelte Pfeile die Strömungswege für Gas, während ausgezogene P_eile die Strömungswege für Flüssigkeit bezeichnen.

Zunächst wird im folgenden der Verdichtungsbetrieb anhand . von Fig. 7 und 8 beschrieben· Der flüssigkeitsgekühlte Rotationsverdichter 40 wird durch einen Motor 59 angetrieben und saugt Gas über ein Ansaugfilter ²M und eine Ansaugventilbaugruppe 42 an, woraufhin das angesaugte G.;s verdichtet wird. Das verdichtete Gas wird zusammen mit dem im vorliegenden Fall zum Kühlen, Schmieren und Abdichten dienenden öl über einen Auslaß 45, eine Förderleitung 44 und ein Rückschlagventil 45 einem Behälter 46 zugeführt. Das öl wird von dem Gas in dem Behälter 46 getrennt, so daß es sich im unteren Teil dieses Behälters sammeln, während das Gas dem Verbraucher üfeir eine Rohrleitung 47 zugeführt wird. Im Vergleich zu der in Fig. 4 dargestellten Ausfühvungsform der vorliegenden Erfindung weist der Verdichter nach Fig. 8 keine Förderkammer zum Trennen der Flüssigkeit von dem Gas auf, so da3 das Gemisch aus Gas und Flüssigkeit dem Behälter 46 auf direktem Wege über die Förderleitung 44 und das Rückschlagventil 45 von dem Förderauslaß 45 aus zugeführt wird· Im Gegensatz hierzu wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. 4 Flüssigkeit sofort von dem Gas getrennt, nachdem das Gemisch die Verdichtungskammern ι verlassen hat, und das verdichtete Gas wird über das Rückschlagventil 11 dem Behälter 17 zugeführt, während die von dem Gas getrennce Flüssigkeit durch die Pumpe 15 von dem Flüssigkeitsablauf 15 aus zu dem Behälter 17 gefördert wird. Diese Anordnung"entspricht dem Grundgedanken der Erfindung, der darin besteht, daß Stoffe, die sich

75*7262 11.03.76

bezüglich ihrer Eigenschaften unterscheiden, sofort voneinander getrennt werden müssen, nachdem sie ihre Aufgabe erfüllt haben· Gemäß Pig. 7 und 8, wo eine Ausführungsform der Erfindung nach der genannten Japanischen Auslegeschrift dargestellt ist, wird das Gemisch aus Gas und Flüssigkeit dem Behälter 46 auf bekannte Weise unmittelbar zugeführt. Gerade in diesem Punkt, unterscheidet sich die vorliegende Erfindung von der Anordnung nach Fig. 7·

Zweitens wird gemäß der vorliegenden Erfindung in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise Flüssigkeit, die sich im unteren Teil des Behälters 17 ansammelt, der Rohrleitung 19, dem Kühler 20, der Rohrleitung 21, der Einspritzpumpe 22, der Rohrleitung 23 und. dem Regler 24 zugeführt, welch letzterer dazu dient, die Flüssigkeitsmenge zu regeln, die den Verdichtungskammern 1 über die Einspritzdüse 25 zugeführt werden soll, wie es in Fig. 4 mit Vollinien dargestellt und durch ausgezogene Pfeile angedeutet ist. Im Gegensatz hierzu weist die Vorrichtung nach der genannten Japanischen Auslegeschrift eine Einrichtung auf, bei der Flüssigkeit durch den Behälter 46, die Rohrleitung 50, den Ölkühler 51* die Rohrleitung 52, das Umschaltventil 53* die Rohrleitung 54, die ölpumpe 55, die Rohrleitung 56, das Umschaltventil 57 und die Rohrleitung 58 zu einer ölkararaer geleitet wird, mit der ein Deckel 59 des Verdichters versehen ist, und von der aus das öl den Verdiehtungskammern und den Lagern zugeführt wird. Vergleicht man die Anordnung nach Fig· 8 mit der erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. 4, ist er-, sichtlich, daß man bei der Anordnung nach der genannter .1apanischen Auslegeschrift zwei zusätzliche Umschaltventile 5JJ und öl benötigt, die gemäß Flg. 10 von sehr komplizierter . Konstruktion sind. Dies bedeutet, daß in der genannten japanischen Auslegeschrift nicht die Maßnahmen getroffen worden sind, die gemäß der vorliegenden Erfindung auf der Basis der Theorie der Hydrodynamik angewendet werden. Beispielsweise sollen alle Kanäle für Flude mit hoher Viskosität möglichst

7527262 11.03.76

• * * t 11

* * ist ϊ ι

weitgehend vereinfacht werden, um das Auftreten von Gasschlägßn zu verhindern, den dem Strömen der Flüssigkeit entgegenwirkenden Widerstand zu verringern und die Störungsanfälligkeit zu vermindern.

Die in Fig. 11 dargestellte Düse oder Drossel 63, die bei der Anordnung nach Fig. 7 bis 9 vorhanden ist, führt zu einem Leistungsverlust, da diese Drossel eine Verbindung zwischen der Ansaugseite der Rohrleitung 52 und der Förderseite der Rohrleitung 58 herstellt, wie es aus Fig. 8 ersichtlich ist, so daß Flüssigkeit in der Gegenrichtung von der unter höherem Druck stehenden Rohrleitung 58 aus zu der unter niedrigerem. Druck stehenden Rohrleitung 52 strömt. Die vorstehend behandelten Unterschiede zwischen der vorliegenden Erfindung und der Erfindung nach der genannten japanische Auslegeschrift gelten für den normalen Verdichtungsbetrieb des Verdichters.

Wird der Verdichter beim Betrieb entlastet, tritt kein Gasstrom auf, d.h. es wird nur Flüssigkeit umgewälzt. Bei diesem Betriebszustand ist gemäß der genannten japanischen Auslegeschrift und wie aus Fig. 9 ersichtlich, ein anderer Strömungsverlauf vorhanden, während bei der erfindungsgemäßen Anord,-nung nach Fig. 4 ein Strömungsweg entsprechend den ausgezo-, genen Pfeilen vorhanden ist. Somit zirkuliert gemäß der vorliegenden Erfindung die Flüssigkeit beim Betrieb mit Entlastung durch genau den gleichen Strömungsweg wie bei dem normalen Verdichtungsbetrieb, und der Regler 24 für die zuzu- . führende Flüssigkeitsmenge verringert die umgewälzte Flüssigkeitsmenge auf einen zweckmäßigen Wert, der sich nach dem jeweils zu verdichtenden Gasvolumen richtet. Dieser Regler 24 wird unmittelbar durch das Entlastungsventil 7 betätigt und ist von einfacher Konstruktion. Im Gegensatz hierzu ist bei der Anordnung nach der genannten japanischen Auslegeschrift; eine Einrichtung vorhanden7 bei der Flüssigkeit zwei Umschaltventile 53 und 57 durchströmen muß. Außerdem wird die

7527262 11.e3.7s

- 35 -

Zufuhr von öl zu dem Verdichter durch die enge Bohrung 73 der ¹XlSe 635 gedrosselt bzw. eingeschränkt. Allerdings läßt sich diese Menge nicht verändern. Wenn sich die enge Bohrung 75 z.B. mit Verunreiniglangen zusetzt, ist es unmöglich, dem Verdichter 40 öl zuzuführen, so daß Fresserscheinungen und andere Störungen auftreten können.

Natürlich 1st es unzweckmäßig, eine solche komplizierte Konstruktion in einen Strömungsweg einzuschalten, bei dem der Strömungswiderstand niedrig gehalten werden soll. Schon aus dieser Tatsache ist ersichtlich, daß sich der Grundgedanke der Erfindung von den den bekannten Verfahren zugrundeliegenden Gedanken unterscheidet.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung beruht die Erfindung, auf dem Grundgedanken, daß Flüssigkeiten und Gase, die unterschiedliche Eigenschaften haben, voneinander getrennt werden , müssen, sobald die Flüssigkeit ihr«- Aufgabe zum Kühlen, Schmieren und Abdichten erfüllt hat, und daß das Gas und die Flüsr slgkeit auf unterschiedliche Weise mit Hilfe voneinander unabhängiger Strömunpr'iwege gehandhabt werden müssen, deren , Strömungswiderstand möglichst gering ist. Gemäß der Erfindung werden somit die Flüssigkeit und das Gas voneinander getrennt gehandhabt, nachdem diese Stoffe die Verdichtungskam,- »asm eines Verdichters verlassen haben. Diese getrennte Handhabung von Flüssigkeit und Gas wird gemäß der Erfindung kontinuierlich und ohne Rücksicht darauf durchgeführt, ob der Verdichter im normalen Verdichtungsbetrieb bzw. unter Last oder aber mit Entlastung betrieben wird.

Ferner 1st ersichtlich, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren zum Handhaben der Flüssigkeit mit Hilfe einer einfachen Anordnung durchführen ISBt, zu der eine gegebenenfalls fortzulassende Flüsslgkeitsabsau^pumpe~15 sowie Rohrleitungen und 16 gehören, welche die Förderkammer 10 des betreffenden

7527262 ii.ei76

- 26 -

Verdichters mit dem Behälter 17 zum Aufnehmen des verdichteten Gases und der Flüssigkeit verbinden, so daß man In die Rohrleitungen keine Ventile oder dergleichen einzuschalten braucht, die zu Betriebsstörungen Anlaß geben könnten. Weiterhin ist ersichtlich, daß die Flüssigkeitsabsaugpumpe 15 immer dann arbsitet, wenn sich der Verdichter in Betrieb befindet, so . daß man keine Einrichtung zum Ingangsetzen bzw. zum Stillsetzen dieser Pumpe benötigt, und daß sich daher eine einfache Konstruktion mit geringem Strömungswiderstand ergibt, die es gestattet, einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen.

Außerdem ist es gemäß der Erfindung möglich, den Leistungsbedarf eines Verdichters dadurch zu verringern, daß man einen, Regler 24 vorsieht, um die Menge der dem Verdichter zuzuführenden Flüssigkeit zu regeln, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, so daß es möglich ist, in den Verdichter kontinuierlich und entsprechend derr. jeweils zu verdichtenden Gasvoiumen eine Flüssigkeitsmenge einzuspritzen, die zum Kühlen, Schmieren und Abdichten ausreicht.

Schließlich geht aus der Beschreibung hervor, daß durch die Erfindung ein neuartiges Verfahren geschaffen worden ist, das es ermöglicht, den Leistungsbedarf eines flUssigkeitsgekühlten Rotationsverdichters durch eine entsprechende Regelung der Flüssigkeitszufuhr zu verringern.

Ansprüche;

7527262 11.03.76

Claims (2)

1. Flüssigkeitsgekühlter Rotationsverdichter mit einem Gehäuse, das eine Ansaugöffnung und eine Einspritzdüse zum Zuführen von Flüssigkeit in die Rotorkammer aufweist, mit einem in dem Gehäuse laufenden Rotor, wobei zwischen Gehäuseinnenwandung und Rotor mindestens eine Verdichtungskammer gebildet ist, and mit einer mit der Verdichtungskammer in Verbindung stehenden Förderkammer, dadurch gekennzeichnet^, daß die Förderkammer (1o) zur Trennung von komprimiertem Gas und Flüssigkeit mit einem höher gelegenen Auslaß (11, 12) für das komprimierte Gas und im Bereich ihres 3odews mit einem Auslaß (13) für die Flüssigkeit versehen ist.

2. Rotationsverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die zur Einspritzdüse (25) führende Leitung (23) ein Regler (24) zum Einstellen der zuzuführenden Flüssigkeitsmenge entsprechend dem jeweiligen Belastungszustand angeordnet ist.

Rotationsverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (13) der Förderkammer (1o) für die Flüssigkeit durch eine Leitung (14, 16) mit einem Behälter (27) verbunden ist, in dem eine Kammer (18) für die Flüssigkeit vorgesehen ist, daß die Kammer (18) durch Leitungen (19, 21, 23) mit der Einspritzdüse (25) verbunden ist und daß der flüssigkeitsfreie Raum des Behälters (17) über eine Leitung (26)

7527262 11.O3.76

i : t j ι >

mit dem Auslaß (11, 12) für das komprimierte Gas der Förderkammer (1o) in Verbindung steht.

7527262 11.03.76