EP1567770A1 - Schraubenverdichter - Google Patents

Schraubenverdichter

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EP1567770A1
EP1567770A1 EP03789078A EP03789078A EP1567770A1 EP 1567770 A1 EP1567770 A1 EP 1567770A1 EP 03789078 A EP03789078 A EP 03789078A EP 03789078 A EP03789078 A EP 03789078A EP 1567770 A1 EP1567770 A1 EP 1567770A1
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EP
European Patent Office
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inlet
screw
refrigerant
screw compressor
compressor according
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EP03789078A
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EP1567770B1 (de
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Klaus Hossner
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Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
Original Assignee
Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
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Publication date
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Application filed by Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG filed Critical Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
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Publication of EP1567770B1 publication Critical patent/EP1567770B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/10—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
    • F04C28/12—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using sliding valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0007—Injection of a fluid in the working chamber for sealing, cooling and lubricating
    • F04C29/0014—Injection of a fluid in the working chamber for sealing, cooling and lubricating with control systems for the injection of the fluid

Definitions

  • the invention relates to a screw compressor comprising two screw rotors arranged in a compressor housing in screw rotor bores, which compress a refrigerant entering a refrigerant inlet and let it exit at a refrigerant outlet, and an inlet provided in the compressor housing for from a refrigerant injection via supplied refrigerant for additional cooling of the screw compressor. sealer, the inlet being arranged such that it opens into compression spaces enclosed by the screw rotors and the screw rotor bores.
  • Screw compressors of this type are known from the prior art, in which case the inlet is provided as the inlet for the refrigerant injection, which inlet is also provided for the use of a supercooling circuit.
  • the invention is therefore based on the object of providing a screw compressor in which the pressure vibrations occurring at the inlet do not propagate as far as possible or only in a damped form into the pipeline system for the refrigerant injection.
  • This object is achieved according to the invention in a screw compressor of the type described in the introduction in that the inlet is preceded by a first inlet duct section running in the compressor housing, into which an injection opening for the refrigerant supplied by the refrigerant injection opens, and in that a cross-sectional area of the injection opening is opposite a cross-sectional area of the first Inlet port section is smaller by more than a factor of approximately four.
  • the provision of the injection opening, through which the refrigerant is injected into the inlet duct section in the compressor housing, makes it possible to prevent the spreading of pressure fluctuations or pulsations beyond the first inlet duct section and thus to avoid noise in the pipeline system of the refrigerant injection, since this is due to the reduction of the cross section of the injection opening, an undamped propagation of pressure vibrations or pulsations beyond the first inlet duct section is avoided.
  • the injection opening has a cross-sectional area which is smaller than the cross-sectional area of the first inlet duct section by more than a factor of approximately 10, better approximately 80, even better approximately 100.
  • a wide variety of possibilities are conceivable with regard to the arrangement of the injection opening.
  • the compressor housing such that the injection opening itself or a receptacle for the injection opening is provided directly therein, the injection opening at the entrance of the first inlet duct section being able to be located to the side of the first inlet duct section.
  • a structurally particularly simple solution which is particularly suitable for converting screw compressors with an inlet channel for a conventional supercooling circuit, provides that the injection opening is provided in an insert part which is inserted into the inlet channel in a second inlet channel section of the compressor housing which adjoins the first inlet channel section is used.
  • the feed channel has a larger cross-sectional area than the injection opening, so that the feed channel represents a flow resistance which is negligible compared to the injection opening.
  • a control valve is arranged in the line system of the refrigerant injection in order to control the refrigerant to be injected via the injection opening.
  • Such a control valve is preferably designed as a pure control valve, which in particular has no additional expansion functions and is therefore far more cost-effective than an expansion valve, in particular a controlled expansion valve.
  • Such a determination of the temperature can take place in a wide variety of ways.
  • the temperature of the compressor housing to be detected, for example in the region of the refrigerant outlet, by means of a sensor.
  • Another possibility is to record the temperature of the compressed refrigerant after the refrigerant outlet, for example by measuring the temperature of the piping system connected to the screw compressor or the temperature of the compressed refrigerant itself.
  • the line system of the refrigerant injection leads liquid refrigerant to the injection opening, so that essentially no targeted evaporation of the liquid refrigerant takes place before the injection opening.
  • this object is achieved according to the invention in a screw compressor of the type described in the introduction in that an injection opening arranged in the compressor housing has a throttle point with a diameter in the range from approximately 1 mm to approximately 4 mm, even better about 3 mm.
  • an expansion nozzle could also be provided before or after the injection opening.
  • This solution is particularly advantageous because it means that the expansion of the refrigerant already takes place within the compressor housing, namely essentially in the first inlet duct section, and thus also that Cooling effect of the refrigerant occurs only within the compressor housing and thus as close as possible to the compression spaces in which the refrigerant is compressed in its usual way through the screw compressor, so that the additional refrigerant entering the compression spaces via the inlet then leads to optimal cooling of the in the Compressed spaces contained refrigerant leads.
  • the expansion of the refrigerant in the region of the first inlet duct section also leads to efficient cooling of the regions of the compressor housing which are close to the screw rotor bores and thus also to efficient cooling of the regions of the compressor housing which are subjected to high thermal loads.
  • the solution according to the invention can also be used, in particular, for screw compressors with a regulating slide, provided that the inlet is then arranged in the regulating slide so that it can be displaced with it, so that the refrigerant used in addition for cooling the screw compressor is essentially without reducing the power for Screw compressor is conveyed by the screw rotor.
  • the inlet in the control slide is connected to the injection opening via a variable-length section of the first inlet channel section, so that the control slide can be adjusted in a simple manner.
  • variable-length section of the first inlet duct section is designed telescopically.
  • Such a telescopic realization of the inlet duct section can be achieved in particular in that the variable-length section of the first inlet duct section is formed by a connecting tube which can be inserted into a receiving duct.
  • Fig. 3 shows a section enlarged section accordingly
  • Fig. 4 is an enlarged fragmentary representation of a in
  • Compressor housing insert insert that can be inserted from an external connection and has an injection opening.
  • a first exemplary embodiment of a screw compressor according to the invention shown in FIG. 1, comprises a compressor housing, designated as a whole as 10, on which a suction connection 12 and a pressure connection 14 are provided, with refrigerant being sucked in at the suction connection 12 and compressed refrigerant being discharged at the pressure connection 14.
  • the compressed refrigerant discharged at the pressure connection 14 is first fed to a condenser 16 in a cooling circuit 18 and passes from the condenser 16 as a liquid refrigerant to a branch 20, from which the cooling circuit 18 leads further to a solenoid valve 22 and to a downstream expansion valve 24, and then to an evaporator 26, from which the refrigerant evaporated in the evaporator 26 is then fed back to the suction connection.
  • a refrigerant injection 30 is provided, which branches off from the cooling circuit 18 at the branch 20 and leads with a line system 32 to a control valve 34, which can be controlled by a controller 36, the controller 36 as a control variable a temperature in the range of the pressure connection 14 of the compressor housing, for example measures the temperature of the compressed refrigerant emerging from the pressure connection 14 immediately after the pressure connection 14.
  • the line system 32 leads from the control valve 34 to a connection 40 provided on the compressor housing 10 for the refrigerant injection 30.
  • a first exemplary embodiment of a screw compressor according to the invention comprises, as shown in FIGS. 2 and 3 in detail, screw rotor bores 48 provided in a screw rotor housing 42 of the compressor housing 10, in which intermeshing screw rotor 50 are rotatably arranged, the screw rotor bores 48 being one
  • the suction-side refrigerant inlet 52 extends to a pressure-side refrigerant outlet 54 of the screw rotor housing 42 and the intermeshing screw rotors 50 suck in the refrigerant in the area of the refrigerant inlet 52, compress it in the course of the way to the refrigerant outlet 54 and discharge it as compressed refrigerant at the refrigerant outlet 54.
  • a recess 56 is provided in the compressor housing 10, in which a control slide 58 can be moved in a direction 60 which runs parallel to an axis of rotation 62 of the screw rotor 50.
  • the inlet opening 82 is preferably such that it opens into the first compression space 72, which is closed off by the screw combs 84 with respect to the refrigerant inlet 82.
  • the inlet 80 is connected to a central receiving channel 90 which extends in the direction 60 in the control slide 58 and which has an opening 92 on one side, via which an opening 92 is held in the compressor housing 10
  • the injection opening 122 serves as the actual throttle for the liquid refrigerant to be evaporated for cooling in the compressor housing 10, it is sufficient to provide in the line system 78 for switching on and off only the control valve 34 in the form of a solenoid valve controlled by the control 36 , so that an expansion valve in the line system 78 can preferably be omitted in order to allow the liquid refrigerant to expand as directly as possible at the place where it is to have its cooling effect, namely in the compressor housing 10.

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Abstract

Um einen Schraubenverdichter umfassend zwei in einem Verdichtergehäuse in Schraubenläuferbohrungen angeordnete Schraubenläufer, welche ein an einem Kältemitteleinlass eintretendes Kältemittel verdichten und an einem Kältemittelauslass austreten lassen, und einen in dem Verdichtergehäuse vorgesehenen Einlass für von einer Kältemitteleinspritzung über ein Leitungssystem zugeführtes Kältemittel zur zusätzlichen Kühlung des Schraubenverdichters, wobei der Einlass derart angeordnet ist, dass er in von den Schraubenläufern und den Schraubenläuferbohrungen umschlossene Verdichtungsräume mündet, zu schaffen, bei welchem die an dem Einlass auftretenden Druckschwingungen sich möglichst nicht oder nur in gedämpfter Form in das Rohrleitungssystem für die Kältemitteleinspritzung fortpflanzen, wird vorgeschlagen, dass dem Einlass ein im Verdichtergehäuse verlaufender erster Einlasskanalabschnitt vorgeschaltet ist, in welchen eine Einspritzöffnung für das von der Kältemitteleinspritzung zugeführte Kältemittel mündet, und dass eine Querschnittsfläche der Einspritzöffnung gegenüber einer Querschnittsfläche des ersten Einlasskanalabschnitts um mehr als einen Faktor von ungefähr vier kleiner ist.

Description

Schraubenverdichter
Die Erfindung betrifft einen Schraubenverdichter umfassend zwei in einem Verdichtergehäuse in Schraubenläuferbohrungen angeordnete Schraubenläufer, welche ein an einem Kältemitteleinlaß eintretendes Kältemittel verdichten und an einem Kältemittelauslaß austreten lassen, und einen in dem Verdichtergehäuse vorgesehenen Einlaß für von einer Kältemitteleinspritzung über zugeführtes Kältemittel zur zusätzlichen Kühlung des Schraubenver- dichters, wobei der Einlaß derart angeordnet ist, daß er in von den Schraubenläufern und den Schraubenläuferbohrungen umschlossene Verdichtungsräume mündet.
Derartige Schraubenverdichter sind aus dem Stand der Technik bekannt, wobei bei diesen als Einlaß für die Kältemitteleinspritzung der Einlaß vorgesehen ist, welcher auch konstruktiv für den Einsatz eines Unterkühlungskreislaufs vorgesehen ist.
Bei derartigen Schraubenverdichtern besteht das Problem, daß dadurch, daß die von den Schraubenläufern und Schraubenläuferbohrungen umschlossenen Verdichtungsräume sich an dem Einlaß vorbeibewegen, Druckschwingungen oder Pulsationen auftreten, die sich in das Rohrleitungssystem der Kältemitteleinspritzung fortpflanzen und zu Geräuschen, im schlechtesten Fall sogar zu Beschädigungen oder Abdichtungsproblemen führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schraubenverdichter zu schaffen, bei welchem die an dem Einlaß auftretenden Druckschwingungen sich möglichst nicht oder nur in gedämpfter Form in das Rohrleitungssystem für die Kältemitteleinspritzung fortpflanzen. Diese Aufgabe wird bei einem Schraubenverdichter der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Einlaß ein im Verdichtergehäuse verlaufender erster Einlaßkanalabschnitt vorgeschaltet ist, in welchen eine Einspritzöffnung für das von der Kältemitteleinspritzung zugeführte Kältemittel mündet, und daß eine Querschnittsfläche der Einspritzöffnung gegenüber einer Querschnittsfläche des ersten Einlaßkanalabschnitts um mehr als einen Faktor von ungefähr vier kleiner ist.
Durch das Vorsehen der Einspritzöffnung, über welche das Kältemittel in den Einlaßkanalabschnitt im Verdichtergehäuse eingespritzt wird, besteht die Möglichkeit, die Ausbreitung von Druckschwingen oder Pulsationen über den ersten Einlaßkanalabschnitt hinaus zu verhindern und somit eine Geräuschentwicklung im Rohrleitungssystem der Kältemitteleinspritzung zu vermeiden, da über die Reduzierung des Querschnitts der Einspritzöffnung eine ungedämpfte Ausbreitung von Druckschwingungen oder Pulsationen über den ersten Einlaßkanalabschnitt hinaus vermieden wird.
Noch günstiger ist es, wenn die Einspritzöffnung eine Querschnittsfläche auf- weist, die um mehr als einen Faktor von ungefähr 10, besser ungefähr achtzig, noch besser ungefähr einhundert, kleiner ist als die Querschnittsfläche des ersten Einlaßkanalabschnitts.
Hinsichtlich der Anordnung der Einspritzöffnung sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar. Beispielsweise wäre es denkbar, das Verdichtergehäuse so auszubilden, daß in dieses unmittelbar die Einspritzöffnung selbst oder eine Aufnahme für die Einspritzöffnung vorgesehen ist, wobei die Einspritzöffnung eingangs des ersten Einlaßkanalabschnitts seitlich des ersten Einlaßkanalabschnitt liegen kann. Eine konstruktiv besonders einfache Lösung, die sich insbesondere zum Umbau von Schraubenverdichtern mit einem Einlaßkanal für einen konventionellen Unterkühlungskreislauf eignet, sieht vor, daß die Einspritzöffnung in einem Einsatzteil vorgesehen ist, das in den Einlaßkanal in einen sich an den ersten Einlaßkanalabschnitt anschließenden zweiten Einlaßkanalabschnitt des Verdichtergehäuses eingesetzt ist.
Durch dieses Einsatzteil läßt sich somit in einfacher Weise eine Einspritz- Öffnung in den konventionell aufgebauten Schraubenverdichtern realisieren.
Zweckmäßigerweise ist dabei das Einsatzteil so ausgebildet, daß es einen zur Einspritzöffnung führenden Zufuhrkanal aufweist, so daß im einfachsten Fall das durch die Einspritzöffnung hindurchtretende Kältemittel über den Zufuhr- kanal der Einspritzöffnung zuführbar ist.
Auch in diesem Fall ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Zufuhrkanal eine größere Querschnittsfläche aufweist als die Einspritzöffnung, so daß der Zufuhrkanal einen gegenüber der Einspritzöffnung vernachlässigbaren Strömungswiderstand darstellt.
Hinsichtlich der Positionierung des Einsatzteils in dem Einlaßkanalabschnitt hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn das Einsatzteil in dem zweiten Einlaßkanalabschnitt fixiert ist.
Dabei könnte das Einsatzteil in den zweiten Einlaßkanalabschnitt durch unterschiedlichste Haltemittel, wie beispielsweise eine Klebung oder ein formschlüssiges Fixierelement, wie beispielsweise einen Sicherungsring oder ein Gewinde, fixiert sein. Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht dabei vor, daß sich das Einsatzteil von einem äußeren Anschluß am Verdichtergehäuse in den zweiten Einlaßkanalabschnitt hineinerstreckt.
Damit besteht die Möglichkeit, in einfacher Weise das Einsatzteil im Bereich des äußeren Anschlusses zu fixieren.
Vorzugsweise verläuft dabei auch der Zufuhrkanal von dem äußeren Anschluß ausgehend im Einsatzteil bis zur Einspritzöffnung.
Hinsichtlich der Anordnung des ersten Einlaßkanalabschnitts in dem Verdichtergehäuse sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar. So könnten verschiedene Gehäuseabschnitte des Verdichtergehäuses zur Aus- bildung des ersten Einlaßkanalabschnitts herangezogen werden. Eine besonders hinsichtlich der Geräuschdämmung günstige Lösung sieht vor, daß der erste Einlaßkanalabschnitt in einen die Schraubenläuferbohrungen aufnehmenden Gehäuseabschnitt eingeformt ist.
Von Vorteil ist es auch, wenn der zweite Einlaßkanalabschnitt in dem die
Schraubenläuferbohrungen aufweisenden Gehäuseabschnitt eingeformt ist, so daß verhindert wird, daß sich die Druckschwingungen oder Pulsationen über den die Schraubenläuferbohrungen aufnehmenden Gehäuseabschnitt hinaus erstrecken und somit die Pulsationen wirkungsvoll auf den Bereich ihres Ent- Stehens begrenzt werden können.
Hinsichtlich der Steuerung des über die Kältemitteleinspritzung zuzuführenden Kältemittels sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar. So wäre es beispielsweise denkbar, zur Regelung der Kältemitteleinspritzung ein aus dem Stand der Technik bekanntes Expansionsventil extern des Verdichtergehäuses einzusetzen, mit welchem nicht nur die Menge des einzuspritzenden Kältemittels steuerbar ist, sondern gleichzeitig auch eine Expansion des einzuspritzenden Kältemittels durchführbar ist.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn zur Steuerung des über die Einspritzöffnung einzuspritzenden Kältemittels in dem Leitungssystem der Kältemitteleinspritzung ein Steuerventil angeordnet ist.
Ein derartiges Steuerventil ist dabei vorzugsweise als reines Steuerventil ausgebildet, das insbesondere keine zusätzlichen Expansionsfunktionen hat und somit weit kostengünstiger ist als ein Expansionsventil, insbesondere ein gesteuertes Expansionsventil.
Hinsichtlich der Ansteuerung des Steuerventils hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn eine Steuerung vorgesehen ist, welche die Temperatur des Schraubenverdichters ermittelt und bei Überschreiten einer Temperaturschwelle das Steuerventil öffnet.
Eine derartige Ermittlung der Temperatur kann in unterschiedlichster Art und Weise erfolgen.
Bei einer Möglichkeit ist vorgesehen, die Temperatur des Verdichtergehäuses beispielsweise im Bereich des Kältemittelauslasses durch einen Fühler zu erfassen. Eine andere Möglichkeit ist die, die Temperatur des verdichteten Kältemittels nach dem Kältemittelauslaß zu erfassen, beispielsweise durch Messung der Temperatur des sich an den Schraubenverdichter anschließenden Rohrleitungssystems oder der Temperatur des verdichteten Kältemittels selbst.
In all den Fällen, in welchen außerhalb des Schraubenverdichters kein Expansionsventil vorgesehen ist, ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Leitungssystem der Kältemitteleinspritzung flüssiges Kältemittel bis zur Einspritzöffnung führt, so daß vor der Einspritzöffnung im wesentlichen kein gezieltes Verdampfen des flüssigen Kältemittels stattfindet.
Diese Aufgabe wird darüber hinaus ergänzend oder alternativ zu den voranstehend beschriebenen Lösungen bei einem Schraubenverdichter der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine im Verdichter- gehäuse angeordnete Einspritzöffnung eine Drosselstelle mit einem Durchmesser im Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 4 mm, noch besser ungefähr 3 mm, bildet.
Grundsätzlich könnte dabei vor oder nach der Einspritzöffnung noch eine Expansionsdüse vorgesehen sein.
Für die Lösung der eingangs genannten Aufgabe ist es alternativ oder ergänzend zu den voranstehend beschriebenen Lösungen besonders günstig, wenn die Einspritzöffnung selbst als Expansionsdüse für das flüssige Kälte- mittel wirkt.
Diese Lösung ist deshalb besonders vorteilhaft, da damit die Expansion des Kältemittels bereits innerhalb des Verdichtergehäuses, und zwar im wesentlichen in dem ersten Einlaßkanalabschnitt erfolgt und somit auch die Kühlwirkung des Kältemittels erst innerhalb des Verdichtergehäuses und damit möglichst nahe der Verdichtungsräume, in welchen das Kältemittel auf seinem üblichen Weg durch den Schraubenverdichter verdichtet wird, eintritt, so daß dann das in die Verdichtungsräume über den Einlaß eintretende zusätzliche Kältemittel zu einer optimalen Kühlung des in den Verdichtungsräumen enthaltenen Kältemittels führt.
Ferner führt die Expansion des Kältemittels im Bereich des ersten Einlaßkanalabschnitts außerdem gleich zu einer effizienten Kühlung der Bereiche des Ver- dichtergehäuses, welche nahe der Schraubenläuferbohrungen liegen und somit auch zu einer effizienten Kühlung der thermisch stark belasteten Bereiche des Verdichtergehäuses.
Die erfindungsgemäße Lösung läßt sich insbesondere auch bei Schraubenver- dichtem mit einem Regelschieber einsetzen, sofern der Einlaß dann so in dem Regelschieber angeordnet ist, daß er mit diesem verschiebbar ist, so daß das zusätzlich zur Kühlung des Schraubenverdichters eingesetzte Kältemittel im wesentlichen ohne Leistungsminderung für den Schraubenverdichter durch die Schraubenläufer mitgefördert wird.
Zweckmäßigerweise ist dabei vorgesehen, daß der Einlaß im Regelschieber über einen längenvariablen Abschnitt des ersten Einlaßkanalabschnitts mit der Einspritzöffnung verbunden ist, so daß sich der Regelschieber in einfacher Weise verstellen läßt.
Dies läßt sich besonders günstig dann realisieren, wenn der längenvariable Abschnitt des ersten Einlaßkanalabschnitts teleskopartig ausgebildet ist. Eine derartige teleskopartige Realisierung des Einlaßkanalabschnitts läßt sich besonders dadurch erreichen, daß der längenvariable Abschnitt des ersten Einlaßkanalabschnitts durch ein in einen Aufnahmekanal einschiebbares Verbindungsrohr gebildet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters eingebaut in einen Kühlkreislauf und versehen mit einer Kältemitteleinspritzung;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Schraubenverdichter;
Fig. 3 einen ausschnittsweise vergrößerten Schnitt entsprechend
Fig. 2 im Bereich von Regelschieber und Schraubenläufern und
Fig. 4 eine vergrößerte ausschnittsweise Darstellung eines in ein
Verdichtergehäuse von einem äußeren Anschluß ausgehend einsetzbaren Einsatzteils mit einer Einspritzöffnung.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters, dargestellt in Fig. 1, umfaßt ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Verdichtergehäuse, an welchem ein Sauganschluß 12 und ein Druckanschluß 14 vorgesehen sind, wobei am Sauganschluß 12 Kältemittel angesaugt und am Druckanschluß 14 verdichtetes Kältemittel abgegeben wird. Das am Druckanschluß 14 abgegebene verdichtete Kältemittel wird zunächst einem Verflüssiger 16 in einem Kühlkreislauf 18 zugeführt und gelangt vom Verflüssiger 16 als flüssiges Kältemittel zu einer Abzweigung 20, von welcher der Kühlkreislauf 18 weiter zu einem Magnetventil 22 und zu einem nach- geordneten Expansionsventil 24 führt und anschließend zu einem Verdampfer 26, von welchem das im Verdampfer 26 verdampfte Kältemittel dann wieder zurück zu dem Sauganschluß geführt wird.
Zusätzlich zu dem Kühlkreislauf 20 ist eine Kältemitteleinspritzung 30 vorgesehen, welche von dem Kühlkreislauf 18 an der Abzweigung 20 abzweigt und mit einem Leitungssystem 32 zu einem Steuerventil 34 führt, welches durch eine Steuerung 36 steuerbar ist, wobei die Steuerung 36 als Steuergröße eine Temperatur im Bereich des Druckanschlusses 14 des Verdichter- gehäuses heranzieht, beispielsweise die Temperatur des aus dem Druckanschluß 14 austretenden verdichteten Kältemittels unmittelbar nach dem Druckanschluß 14 mißt.
Von dem Steuerventil 34 führt das Leitungssystem 32 zu einem am Ver- dichtergehäuse 10 vorgesehenen Anschluß 40 für die Kältemitteleinspritzung 30.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters umfaßt, wie in Fig. 2 und 3 im einzelnen dargestellt, in einem Schrauben- läufergehäuse 42 des Verdichtergehäuses 10 vorgesehene Schraubenläuferbohrungen 48, in welchen ineinandergreifende Schraubenläufer 50 drehbar angeordnet sind, wobei sich die Schraubenläuferbohrungen 48 von einem saugseitigen Kältemitteleinlaß 52 bis zu einem druckseitigen Kältemittelauslaß 54 des Schraubenläufergehäuses 42 erstrecken und die ineinandergreifenden Schraubenläufer 50 das Kältemittel im Bereich des Kältemitteleinlasses 52 ansaugen, im Verlauf des Weges bis zum Kältemittelauslaß 54 verdichten und als verdichtetes Kältemittel am Kältemittelauslaß 54 abgeben. Ferner ist in dem Verdichtergehäuse 10 eine Ausnehmung 56 vorgesehen, in welcher ein Regelschieber 58 in einer Richtung 60 bewegbar ist, welche parallel zu einer Rotationsachse 62 der Schraubenläufer 50 verläuft.
Der Regelschieber 58 bildet mit einer den Schraubenläufern 50 zugewandten Schieberwand 64 eine Wandseite der Schraubenläuferbohrungen 48, welche durch die Verschiebbarkeit in der Richtung 60 die Möglichkeit schafft, die durch die Schraubenläufer 50 erreichbare Verdichtung zu regeln. Bei der in Fig. 2 dargestellten Stellung, erstreckt sich die gesamte Schieberwand 64 längs der Schraubenläufer 50, und schafft die Möglichkeit, daß die Schraubenläufer 50 über ihre gesamte Länge in Richtung ihrer Rotationsachse 62 zur Verdichtung des Kältemittels beitragen, während bei der in Fig. 3 dargestellten Stellung des Regelschiebers 58 dieser soweit verschoben ist, daß lediglich ein Teilbereich der Schieberwand 64 an die Schraubenläufer 50 angrenzt und somit die Schraubenläufer 50 lediglich über einen Teil ihrer Länge zur Verdichtung des Kältemittels beitragen, nämlich mit dem Teil, welcher an die Schieberwand 64 angrenzt, während sich durch die Verschiebung des Regelschiebers 58 im Anschluß an den Kältemitteleinlaß 52 ein Freiraum 66 zwischen diesem und einer saugseitigen Kante 68 des Regelschiebers 58 bildet, welcher den an den Freiraum 66 angrenzenden Bereich der Schraubenläufer 50 hinsichtlich der Verdichtung des Kältemittels unwirksam macht. Der Regelschieber 58 ist dabei mittels einer Stelleinrichtung 70 ansteuerbar, welche beispielsweise so ausgebildet sein kann, wie in der europäischen Patentanmeldung 1 072 796 beschrieben.
Die Stelleinrichtung 70 kann aber auch andersartig ausgebildet sein und beispielsweise extern kontinuierlich ansteuerbar sein.
Um die Kältemitteleinspritzung 30 in allen Stellungen des Regelschiebers 58 wirksam betreiben zu können, ist es erforderlich, daß bei allen Stellungen des Regelschiebers 58 das aus dem Unterkühlungskreislauf 30 kommende und durch den Schraubenverdichter anzusaugende Kältemittel einem von den Schraubenläufern 50 und den Schraubenläuferbohrungen 48 sowie der Schieberwand 64 begrenzten Verdichtungsraum 72 zugeführt wird, in welchem das Kältemittel auf einem Druckniveau vorliegt, das höher ist als das Druck- niveau im Kältemitteleinlaß 52 und niedriger als das Druckniveau im Kältemittelauslaß 54.
Aus diesem Grund ist in dem Regelschieber 58 ein Einlaß 80 für das aus der Kältemitteleinspritzung 30 über ein Leitungssystem 78 derselben zur Kühlung zugeführte Kältemittel in Form einer die Schieberwand 64 durchsetzenden Bohrung vorgesehen, wobei eine in den Verdichtungsraum 72 mündende Einlaßöffnung 82 stets so liegt, daß über dieser stets ein gegenüber dem Kältemitteleinlaß 52 und dem Kältemittelauslaß 54 abgeschlossener Verdichtungsraum 72 steht oder die Einlaßöffnung 82 durch einen Schrauben- kämm 84x verschlossen ist.
Wie in Fig. 3 dargestellt, verschließt in der in Fig. 3 gezeichneten Stellung der Schraubenläufer 50 der Schraubenkamm 84x gerade die Einlaßöffnung 82, während sich bereits ein zunächst noch zum Kältemitteleinlaß 52 offener zukünftiger Raum 72' bildet, der bei Weiterdrehung der Schraubenläufer 50 gegenüber dem Kältemitteleinlaß 80 durch den nächstfolgenden Schraubenkamm 84x-ι verschlossen wird und dann über der Einlaßöffnung 82 zum Liegen kommt, so daß dann zwischen dem Einlaß 80 und diesem dann geschlossenen Verdichtungsraum eine Verbindung besteht und über den Einlaß 80 Kältemittel in diesen Verdichtungsraum einströmen kann.
Vorzugsweise liegt die Einlaßöffnung 82 so, daß diese in den ersten von den Schraubenkämmen 84 gegenüber dem Kältemitteleinlaß 82 abgeschlossenen Verdichtungsraum 72 mündet.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel steht der Einlaß 80 in Verbindung mit einem sich in der Richtung 60 im Regelschieber 58 erstreckenden zentralen Aufnahmekanal 90, welcher auf einer Seite eine Öffnung 92 aufweist, über welche in diesen ein am Verdichtergehäuse 10 gehaltenes
Verbindungsrohr 94 hineinragt, wobei zwischen dem zentralen Aufnahmekanal 90 und dem Verbindungsrohr 94 eine Abdichtung 96 vorgesehen ist und das Verbindungsrohr 94 eine derartige Länge aufweist, daß dieses in jeder Stellung des Regelschiebers 58 durch die Abdichtung 96 abgedichtet in den zentralen Aufnahmekanal 90 hineinragt, ohne die Verschiebbarkeit des Regelschiebers 58 zwischen den vorgesehenen Stellungen zur Regelung zu behindern.
Das Verbindungsrohr 94 ist mit einem im Verdichtergehäuse 10 verlaufenden Gehäusekanal 98 verbunden, welcher zum Anschluß 40 am Verdichtergehäuse 10 geführt ist.
Ein im Verdichtergehäuse 10 verlaufender Einlaßkanal 100 zwischen dem Anschluß 40 und dem Einlaß 80 im Verdichtergehäuse 10 wird somit gebildet durch den Gehäusekanal 98, einen im Verbindungsrohr 94 verlaufenden Kanal 102 und den zentralen Aufnahmekanal 90 in dem Regelschieber 58, von welchem der Einlaß 80 abzweigt, wobei das Verbindungsrohr 94 und der Aufnahmekanal 90 einen längenvariablen Abschnitt 104 des Einlaßkanals 100 bilden.
Da - wie bereits beschrieben - über die Einlaßöffnung 82 stets die Schraubenkämme 84 der Schraubenläufer 52 hinweglaufen und damit stets wieder ein neu gebildeter Verdichtungsraum 72 mit dem Einlaß 80 verbunden wird, entstehen im Einlaßkanal 100 Druckschwingungen oder Pulsationen mit einer Grundfrequenz, die sich aus der Drehzahl der von einem Motor 110 angetriebenen Schraubenläufer 50 multipliziert mit der Zahl der Schraubenkämme 84 der Schraubenläufer 50 ergibt.
Der Einlaßkanal 100 ist in einen ersten Einlaßkanalabschnitt 114, welcher einen Teil des Gehäusekanals 98 sowie den im Verbindungsrohr 94 verlaufenden Kanal 102 und den zentralen Aufnahmekanal 90 in dem Regelschieber 58 umfaßt, und einen zweiten Einlaßkanalabschnitt 116 unterteilt, welcher von dem am Verdichtergehäuse 10 versehenen Anschluß 40 ausgehend im Verdichtergehäuse 10 verläuft und in den ersten Kanalabschnitt 114 übergeht, beispielsweise im Bereich einer Umlenkung 118.
Um zu verhindern, daß sich die beschriebenen Druckschwingungen oder Pulsationen außerhalb des Verdichtergehäuses 10 verlaufende Leitungssystem 78 der Kältemitteleinspritzung 30 fortpflanzen, ist in den zweiten Einlaßkanal- abschnitt 116 ein Einsatzteil 120 eingesetzt, welcher sich von dem Anschluß 40 ausgehend über den zweiten Einlaßkanalabschnitt 116 erstreckt und eine dem ersten Kanalabschnitt 114 zugewandt angeordnete Einspritzöffnung 122 aufweist, deren Querschnittsfläche QE weniger als ungefähr ein Hundertstel einer Querschnittsfläche QK, beträgt, wobei die Querschnittfläche QE beispielsweise im Bereich von ungefähr 4 mm bis 3 mm, noch besser ungefähr 1 mm bis ungefähr 3 mm oder 2 mm liegt.
Die Einspritzöffnung 122 ist vorzugsweise kapilarähnlich ausgebildet und wirkt insbesondere als Düse, mit welcher eine Expansion von der Einspritzöffnung 122 zugeführtem flüssigem Kältemittel im nachfolgenden ersten Kanalabschnitt 114 erreichbar ist, um im ersten Kanalabschnitt 114 bereits das Schraubenläufergehäuse 42 zu kühlen.
Das expandierte und somit gekühlte Kältemittel tritt dann über den ersten Kanalabschnitt 114 und den Einlaß 80 in die sich bildenden Verdichtungsräume 72 ein und kühlt somit auch unmittelbar das in diesen Verdichtungsräumen 72 vom Kältemitteleinlaß 52 zum Kältemittelauslaß 54 geförderte Kältemittel und außerdem auch die Schraubenläufer 50.
Vorzugsweise wird das flüssige Kältemittel der Einspritzöffnung 122 über einen Zufuhrkanal 124 im Einsatzteil 120 zugeführt, dessen Querschnittsfläche QZ ebenfalls ein Vielfaches der Querschnittsfläche QE der Einspritzöffnung 122 entspricht, so daß die Einspritzöffnung 122 die eigentliche Drosselstelle bei der Zufuhr von flüssigem Kältemittel darstellt, nach welcher eine Expansion des flüssigen Kältemittels erfolgt, so daß das expandierte Kältemittel Wärme aufnehmen kann.
In dem Zufuhrkanal 124 tritt dabei das flüssige Kältemittel von Seiten des Leitungssystems 78 der Kältemitteleinspritzung 30 im Bereich des am Verdichtergehäuse 10 vorgesehenen Anschlusses 40 ein. Vorzugsweise ist dabei das Einsatzteil 120 selbst fest mit einem Anschlußflansch 130 für das Leitungssystem 78 verbunden, wobei der Anschlußflansch 130 am Verdichtergehäuse 10 montiert ist, so daß sich das Einsatzteil 120 von dem Anschlußflansch 130 in den zweiten Einlaßkanalabschnitt 116 hinein- erstreckt und über den Anschlußflansch 130 in diesem fixiert gehalten ist.
Aufgrund der Tatsache, daß die Einspritzöffnung 122 als eigentliche Drossel für das zur Kühlung im Verdichtergehäuse 10 zu verdampfende flüssige Kältemittel dient, ist es ausreichend in dem Leitungssystem 78 zum Ein- und Ausschalten lediglich das Steuerventil 34 in Form eines von der Steuerung 36 angesteuerten Magnetventils vorzusehen, so daß ein Expansionsventil in dem Leitungssystem 78 vorzugsweise entfallen kann, um das flüssige Kältemittel möglichst unmittelbar an dem Ort, an dem es seine Kühlwirkung entfalten soll, nämlich in dem Verdichtergehäuse 10, expandieren zu lassen.

Claims

PATENTAN SPRUCHE
1. Schraubenverdichter umfassend zwei in einem Verdichtergehäuse (10) in Schraubenläuferbohrungen (48) angeordnete Schraubenläufer (50), welche ein an einem Kältemitteleinlaß (52) eintretendes Kältemittel verdichten und an einem Kältemittelauslaß (54) austreten lassen, und einen in dem Verdichtergehäuse (10) vorgesehenen Einlaß (80) für von einer Kältemitteleinspritzung (30) über ein Leitungssystem (78) zugeführtes Kältemittel zur zusätzlichen Kühlung des Schraubenverdichters, wobei der Einlaß (80) derart angeordnet ist, daß er in von den Schraubenläufern (50) und den Schraubenläuferbohrungen (48) umschlossene Verdichtungsräume (72) mündet, dad urch geken nzeich net, daß dem Einlaß (80) ein im Verdichtergehäuse (10) verlaufender erster Einlaßkanalabschnitt (114) vorgeschaltet ist, in welchen eine Einspritzöffnung (122) für das von der Kältemitteleinspritzung (30) zugeführte Kältemittel mündet, und daß eine Querschnittsfläche (QE) der Einspritzöffnung gegenüber einer Querschnittsfläche (OK) des ersten Einlaßkanalabschnitts (114) um mehr als einen Faktor von ungefähr vier kleiner ist.
2. Schraubenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzöffnung (122) eine Querschnittsfläche (QE) aufweist, die um mehr als einen Faktor von ungefähr zehn kleiner ist als die Querschnittsfläche (OK) des ersten Einlaßkanalabschnitts (114).
3. Schraubenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzöffnung (122) in einem sich an den ersten Einlaßkanalabschnitt (114) anschließenden zweiten Einlaßkanalabschnitt (116) des Verdichtergehäuses (10) eingesetzten Einsatzteil (120) ausgebildet ist.
4. Schraubenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzteil (120) einen zur Einspritzöffnung (122) führenden Zufuhrkänal (124) aufweist.
5. Schraubenverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrkanal (124) eine größere Querschnittsfläche (QZ) aufweist als die Einspritzöffnung (122).
6. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzteil (120) in dem zweiten Einlaßkanalabschnitt (116) fixiert ist.
7. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Einsatzteil (120) von einem äußeren Anschluß (40) am Verdichtergehäuse (10) in dem zweiten Einlaßkanalabschnitt (116) hinein erstreckt.
8. Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einlaßkanalabschnitt (114) in einen die Schraubenläuferbohrungen (48) aufnehmenden Gehäuseabschnitt (42) eingeformt ist.
9. Schraubenverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Einlaßkanalabschnitt (116) in den die Schraubenläuferbohrungen (48) aufweisenden Gehäuseabschnitt (42) eingeformt ist.
10. Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des über die Einspritzöffnung (122) einzuspritzenden Kältemittels in dem Leitungssystem (78) der Kältemitteleinspritzung (30) ein Steuerventil (34) angeordnet ist.
11. Schraubenverdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (34) durch eine Steuerung (36) angesteuert ist, welche eine Temperatur des Schraubenverdichters ermittelt und bei Überschreiten einer Temperaturschwelle das Steuerventil (34) öffnet.
12. Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem (78) der Kältemitteleinspritzung (30) im wesentlichen flüssiges Kältemittel bis zur Einspritzöffnung (122) führt.
13. Schraubenverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Verdichtergehäuse (10) angeordnete Einspritzöffnung (122) einen Drosselsteller mit einem Durchmesser im Bereich von ungefähr 4 mm bildet.
14. Schraubenverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzöffnung (122) als Expansionsdüse für das flüssige Kältemittel wirkt.
15. Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtergehäuse (10) einen Regelschieber (58) umfaßt und daß der Einlaß (80) in dem Regelschieber (58) angeordnet und mit diesem verschiebbar ist.
16. Schraubenverdichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (80) im Regelschieber (58) über einen längenvariablen Abschnitt (104) des ersten Einlaßkanalabschnitts (114) mit der Einspritzöffnung (122) verbunden ist.
17. Schraubenverdichter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der längenvariable Abschnitt (104) des ersten Einlaßkanalabschnitts (114) teleskopartig ausgebildet ist.
18. Schraubenverdichter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der längenvariable Abschnitt (104) des ersten Einlaßkanalabschnitts (114) durch ein in einen Aufnahmekanal (90) einschiebbares Verbindungsrohr (94) gebildet ist.
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