NL193151C - Gascompressor met roterende schroef en dubbele schuifkleppen. - Google Patents

Description

1 193151

Gascompressor met roterende schroef en dubbele schuifkleppen

De uitvinding heeft betrekking op een roterende gascompressor omvattende een huis met een boring, een van schroeflijnvormige groeven voorziene hoofdrotor met een rotorhartlijn, welke hoofdrotor draaibaar in de 5 boring is gemonteerd, een paar stervormige schuifrotors die samenwerken met de hoofdrotor voor het vormen van meerdere zich langs de hoofdrotor uitstrekkende compressiekamers, een lagedrukgasinlaat-kanaal en een hogedrukuitlaatpoort die met de compressiekamers in verbinding staan, klepmiddelen die ten minste één schuifklepdeei omvatten dat is aangebracht in een uitsparing die zich in axiale richting uitstrekt langs en in verbinding staat met de boring, waarbij elk schuifklepdeei een vlak heeft dat complementair is 10 aan en zich aan de zijde bevindt van de hoofdrotor.

Een dergelijke roterende gascompressor is bekend uit GB-A-2.119.856. De gascompressor omvat hierbij een enkele hoofdrotor en een paar stervormige schuif- of sterrotors. Aan weerszijden van de hoofdrotor is een schuifklepsamenstel met een enkele schuif aangebracht.

Gascompressoren met roterende schroef die in koelsystemen worden gebruikt om het koelgas te 15 comprimeren zijn in twee types beschikbaar, namelijk die welke twee in elkaar grijpende, van schroeflijnvormige groeven voorziene hoofdrotors omvatten en die welke een enkele van schroeflijnvormige groeven voorziene rotor omvatten, waarvan de groeven in één of meer stervormige of van schoepen voorziene schuifrotors grijpen. In het laatstgenoemde type (compressor met "enkele schroef' genoemd) is de hoofdrotor draaibaar in een boring in een compressorhuis gemonteerd en door een elektromotor 20 aangedreven. De schuifrotors zijn eveneens in het compressorhuis gemonteerd en grijpen in de hoofdrotor. In een dergelijke compressor met enkele roterende schroef dient elke rotorgroef, wanneer deze in aangrijping is met een schoep van een schuifrotor, als een compressiekamer waarin niet-gecomprimeerd lagedruk gas dat afkomstig is van een aanzuigpoort in het huis, wordt gecomprimeerd en als gecomprimeerd hogedruk gas naar een uitlaatpoort in het huis wordt afgevoerd. De gasdruk bij de uitlaatpoort heeft 25 de neiging om aanzienlijk te variëren in reactie op de variaties in de omgevingstemperatuur, welke het gevolg zijn van veranderingen in de seizoens- en omgevingstemperatuur. Indien deze niet worden gecorrigeerd, kan het gas in bepaalde omstandigheden overgecomprimeerd worden en dit resulteert in extra vermogen voor de compressor en een ongewenst verlies aan toegevoerde elektrische energie nodig voor het bedrijven van de compressor. Dienovereenkomstig is het gebruikelijk om een schuifklep toe te passen 30 die verschuifbaar is, om de plaats waarbij de uitlaatpoort opent in te stellen. Daarbij is de voorkeursplaats die, waarbij de inwendige gasdruk in de compressorkamers op de rotor gelijk is aan de condensatiedruk in het koelsysteem waarin de compressor wordt toegepast. Kenmerkend is de schuifklep axiaal beweegbaar gemonteerd in een uitsparing die naast de rotorboring ligt en daarmee in verbinding staat. De schuifklep heeft een vlak dat complementair is met het rotoroppervlak en schuivend afdichtend er tegen aan ligt.

35 Er zijn middelen toegepast om de meest doelmatige stand van de schuifklep voor de volumeverhouding te bepalen en deze kunnen de vorm hebben van middelen voor het meten van deze twee druktoestanden, of voor het berekenen van standen, en het axiaal in de juiste richting over de juiste afstand verschuiven van de schuifklep tot dat de evenwichtsstand is bereikt. Aldus wordt, indien de uitlaatpoort op de schuif naar het uitlaateinde van de rotor en de compressor wordt bewogen, het gas gedurende een langere tijd in de 40 rotorgroeven opgesloten en wordt het volume ervan gereduceerd en de druk ervan verhoogd, dat wil zeggen de volumeverhouding wordt vergroot. Anderzijds wordt, als de uitlaatpoort op de schuifklep in tegengestelde richting wordt bewogen, de volumeverhouding verlaagd, dat wil zeggen de inwendige cilinderdruk bij het uitlaatpunt wordt verlaagd, waardoor gezorgd wordt dat de volumeverhouding van de compressor daalt.

45 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verbeterde gascompressor van het type met roterende schroef die in een koelsysteem wordt gebruikt en op verbeterde schuifklepmiddelen die daarin worden gebruikt om de compressorwerking te regelen. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op verbeterde schuifklepmiddelen, omvattende dubbele schuifklepdelen voor het regelen van zowel de compressor-capaciteit als de energietoevoer naar de compressor en op verbeterde regelmiddelen voor het onafhankelijk 50 positioneren van de dubbele schuifklepdelen.

De uitvinding betreft een roterende gascompressor zoals in de inleiding genoemd, waarbij de klepmiddelen ten minste één inlaatschuifklepdeel en één uitiaatschuifklepdeel omvatten die evenwijdig aan de rotorhartlijn beweegbaar zijn, waarbij het inlaatschuifklepdeel een gedeelte nabij het gasinlaatkanaal omvat dat daarmee samenwerkt, en het uitiaatschuifklepdeel een gedeelte nabij de uitlaatpoort omvat dat daarmee 55 samenwerkt, waarbij het inlaatschuifklepdeel beweegbaar is tussen een open en een gesloten stand ten opzichte van het gasinlaatkanaal om zo te functioneren als een aanzuigomloop voor het regelen van de compressorcapaciteit, en het uitiaatschuifklepdeel beweegbaar is tussen een open en een gesloten stand 193151 2 ten opzichte van de uitlaatpoort om zo de compressievolumeverhouding en de energietoevoer naar de compressor te regelen.

De uitvinding is in het bijzonder geschikt voor toepassing in een gascompressor met een roterende schroef, welke een huis met een cilindrische boring omvat, alsmede een door een motor aangedreven 5 enkele, van schroef lijnvormige groeven voorziene hoofdrotor, die draaibaar in de boring is gemonteerd en een paar stervormige schuifrotors, die draaibaar in het huis zijn gemonteerd en in de groeven in de hoofdrotor grijpen om een aantal compressiekamers te vormen, met één kamer in elke groef. Een inlaatkanaal laat lagedruk niet-gecomprimeerd koelgas in de compressiekamers toe. Een uitlaatpoort laat hogedruk gecomprimeerd koelgas uit de compressiekamers vrij.

10 De uitvinding biedt verschillende voordelen ten opzichte van de stand van de techniek. Het is bijvoorbeeld mogelijk om de volumeverhouding in te stellen en daardoor de toegevoerde energie en de compressorcapaciteit in een enkele schroef in te stellen, waardoor gewaarborgd wordt dat de compressor bij maximaal rendement werkt.

Opgemerkt wordt dat GB-A-2.119.446 een compressor openbaart met twee in axiale richting beweegbare 15 schuifkleppen, waarvan een binnenste klep schuifbaar is aangebracht in een buitenste klep. De functie van de binnenste klep is om continu de interne compressie in de compressor te regelen doordat de radiale openingsrand van de uitlaatpoort van de compressor in axiale richting wordt bewogen, teneinde de grootte van een volume te veranderen. Anderzijds heeft de buitenste schuifklep de functie om continu de capaciteit van de compressor te regelen, dat wil zeggen het gasvolume dat via de inlaat naar binnen wordt gezogen.

20 Verder wordt opgemerkt dat FR-A-2.562.167 een positieve verplaatsingsschroefinrichting openbaart met een schuifklep, waarin het schuifklephuis drie half-cirkelvormige wanden of flenzen omvat. De eindflenzen hiervan hebben echter dezelfde vorm als de middelste wand, en de eindflenzen vervullen geen afdichtende functie tussen de hoge- en de lagedruk.

Met voordeel zijn volgens de uitvinding het inlaatschuifklepdeel en het uitlaatschuifklepdeel naast elkaar 25 schuivend in een gemeenschappelijke uitsparing aangebracht. Hierdoor is een vereenvoudigd ontwerp van het compressorhuis bij lage kosten mogelijk.

Verdere voorkeursuitvoeringsvormen zijn vastgelegd in de conclusies 3 en 4.

Andere doelen en voordelen van de uitvinding zullen uit de hierna volgende beschrijving blijken.

30 Figuur 1 is een bovenaanzicht, gedeeltelijk in dwarsdoorsnede en met weggenomen gedeelten, van een roterende gascompressor met een enkele schroefrotor, een paar schuifrotors en met dubbele schuifkleppen (niet zichtbaar) volgens de onderhavige uitvinding, figuur 2 is een aanzicht in doorsnede op vergrote schaal volgens de lijn 2-2 in figuur 1 en geeft één stel dubbele schuifkleppen in dwarsdoorsnede weer, 35 figuur 3 is een eindaanzicht volgens de lijn 3-3 in figuur 1 en toont een mechanische verbinding tussen de twee stellen dubbele schuifkleppen, figuur 4 is een aanzicht in dwarsdoorsnede op vergrote schaal van een stel dubbele schuifkleppen volgens de lijn 4-4 in figuur 1 en toont de heen en weergaande stangen van de regelmiddelen die de schuifkleppen verplaatsen, 40 figuur 5 is een aanzicht in perspectief met uiteengenomen delen gezien vanaf de uitlaateinde van de compressor van een stel schuifkleppen en een gedeelte van de regelmiddelen daarvoor, figuur 6 is een zijaanzicht, gedeeltelijk in doorsnede, volgens de lijn 6-6 in figuur 2 en toont een stel schuifkleppen en de enkele schroefrotor apart, door het uitvouwen langs de lijn 6-6, om details van de binnenzijde te laten zien, 45 figuur 7 is een bovenaanzicht van de in figuren 1 en 2 weergegeven compressor en toont een schema van de daarbij gebruikte regelmiddelen, figuur 8 is een grafiek die het verband tussen het energieverbruik van de compressor en de compressorcapaciteit van een compressor volgens de uitvinding weergeeft, en figuur 9 is een grafiek die een kenmerkend druk-volumediagram van een compressor van het hierin 50 geopenbaarde type weergeeft.

In figuren 1 en 2 geeft het verwijzingscijfer 10 een gascompressor met roterende schroef volgens de uitvinding weer, die is ingericht voor het gebruik in een (niet weergegeven) koelsysteem of dergelijke. De compressor 10 omvat in het algemeen een compressorhuis 12, een enkele hoofdrotor 14 die draaibaar is in 55 het huis 12 en die wordt aangedreven door middel van een elektromotor M (figuur 7), een paar stervormige schuif- of sterrotors 16 en 18 die draaibaar zijn in een huis 12 en in aangrijping zijn met de hoofdrotor 14, en twee stellen dubbele schuifklepsamenstellen 20 en 22 (figuren 3 en 7) die in het huis 12 zijn gemonteerd 3 193151 en met de hoofdrotor 14 kunnen samenwerken om de gasstroom naar en uit de compressiekamers op de hoofdrotor 14 te regelen. Figuur 7 toont een op de bedrijfsomstandigheden van de compressor reagerend regelsysteem voor het bedienen van de twee stellen dubbele schuifklepsamenstellen 20 en 22.

Het compressorhuis 12 omvat een cilindrische boring 24 waarin de hoofdrotor 14 draaibaar is gemon-5 teerd. De boring 24 is aan het aanzuigeinde van de boring bij 27 open en aan het uitlaateinde van de boring afgesloten door een wand 29. De hoofdrotor 14, die in het algemeen cilindrisch is en waarin een aantal schroeflijnvormige groeven 25 gevormd zijn die de compressiekamers vormen, is voorzien van een rotoras 26 die aan de tegenover elkaar gelegen einden draaibaar is ondersteund op in het huis 12 gemonteerde lagersamenstellen 28.

10 Het compressorhuis 12 omvat ruimten 30 waarin de sterrotors 16 en 18 draaibaar gemonteerd zijn en de sterrotors 16 en 18 zijn aan tegenover elkaar gelegen zijden (180° uit elkaar) van de hoofdrotor 14 aangebracht. Elke sterrotor 16 en 18 heeft een aantal tandwieltanden 32 en is voorzien van een rotoras 34 die aan tegenover elkaar gelegen einden draaibaar is ondersteund op in het huis 12 gemonteerde lagersamenstellen 34a en 34b (figuur 2). Elke sterrotor 16 en 18 draait om een as die loodrecht staat op en 15 op afstand ligt van de rotatieas van de hoofdrotor 14 en de tanden 32 ervan strekken zich uit door een opening 36 die in verbinding staat met de boring 24. Elke tand 32 van elke sterrotor 16 en 18 grijpt achtereenvolgens in een groef 25 in de hoofdrotor 14 als de laatstgenoemde roterend wordt aangedreven door de motor M, en begrenst in samenwerking met de wand van de boring 24 en de eindwand 29 ervan een gascompressiekamer.

20 De twee stellen dubbele schuifklepsamenstellen 20 en 22 zijn aan tegenover elkaar gelegen zijden (180° uit elkaar) van de hoofdrotor 14 gelegen en zijn zodanig aangebracht dat zij (gezien in figuur 2) boven en beneden hun bijbehorende sterrotors 16 resp. 18 zijn gelegen. Aangezien de samenstellen 20 en 22 identiek aan elkaar zijn, met uitzondering van de plaats en het feit dat zij spiegelbeelden van elkaar zijn, is alleen het samenstel 20 hierna in detail beschreven.

25 Zoals figuren 2, 4, 5 (dat een aanzicht is vanaf het uitlaateinde van de compressor), 6 en 7 tonen, is het dubbele schuifklepsamenstel 20 in een opening 40 gelegen die gevormd is in een wand 13 van het huis 12, die de cilindrische boring 24 begrenst. De opening 40 strekt zich over de lengte van de boring 24 uit en is aan beide einden open. Zoals figuur 5 toont, is de opening 40 langs één rand begrensd door een deel 44A (zie eveneens figuur 2) en een glad oppervlak 44 en heeft een gebogen dwarsdoorsnedevorm. De opening 30 40 is verder aan zijn binnenzijde begrensd dor twee axiaal op afstand van elkaar gelegen gebogen oppervlakken 45 en 49. De ruimte tussen de vlakken 45 en 49 is een gasinlaatkanaal 70. De opening 40 is aan zijn uitlaateinde voorzien van een afgeschuimd of uitlopend gedeelte 41 (zie figuren 5 en 6) dat een gasinlaatpoort begrenst, zoals hierna wordt uiteengezet. Het samenstel 20 omvat een schuifklepslede 42 die door middel van drie montageschroeven 46 vast in de opening 40 is gemonteerd (zie figuur 5) en omvat 35 verder twee beweegbare schuifklepdelen, namelijk een inlaatschuifklepdeel 47 (het bovenste deel van het samenstel 20 in figuren 2, 4, 5 en 6) en een uitlaatschuifklepdeel 48, die verschuifbaar op de slede 42 zijn gemonteerd om in richtingen evenwijdig aan de as van de hoofdrotor 14 te bewegen.

Meer in het bijzonder, waarbij verwezen wordt naar figuur 5, omvat de slede 42 een rechthoekig plaatgedeelte 52 met een platte, gladde voorzijde 53 en met vier openingen 55, 56, 57 en 58 die zich 40 erdoor uitstrekken. Drie op afstand van elkaar gelegen halfcirkelvormige uitsteeksels 60, 61 en 62 strekken zich vanaf de achterzijde 64 van het plaatgedeelte 52 van de slede 42 uit. Het uitsteeksel 60 past op het gebogen oppervlak 44 en het gebogen vlak 45 dat de opening 40 begrenst, en is hieraan door een bevestigingsschroef 46 bevestigd. Het uitsteeksel 61 past op het gebogen oppervlak 44 en op het gebogen vlak 49 dat de opening 40 begrenst, en is hieraan door de tweede bevestigingsschroef 46 bevestigd.

45 Dergelijk in elkaar passende delen begrenzen een ruimte die een voortzetting is van het gasinlaatkanaal 70. Het uitsteeksel 62 past op het gebogen oppervlak 44 dat de opening 40 begrenst, maar het uitsteeksel 62 past niet op het vlak 49 (hoewel de derde schroef 46 hieraan is bevestigd), omdat het afgeschuinde gedeelte 41 een gasuitlaatkanaal 66 vormt (zie figuur 7). De twee openingen 55 en 56 in de slede 42 staan aldus direct in verbinding met het gasinlaatkanaal 70. De andere twee openingen 57 en 58 in de slede 42 50 staan in directe verbinding met het gasuitlaatkanaal 66.

De schuifklepdelen 47 en 48 hebben elk de vorm van een blok met een plat glad achtervlak 71, een gebogen glad voorvlak 72, een platte gladde binnenrand 74, een gebogen gladde buitenrand 76 en eindranden 78 en 79. De eindranden 79 zijn beide recht. De eindrand 78 van het aanzuigschuifklepdeel 47 is recht. De eindrand 78 van het uitlaatschuifklepdeel 48 loopt schuin. Zoals figuur 2 en 4 weergeven ligt het 55 achtervlak 71 tegenover de voorzijde 53 van het plaatgedeelte 52 van de slede 42 en schuift daarover. Het voorvlak 72 ligt tegen het cilindrische oppervlak van de hoofdrotor 14 aan. De binnenranden 74 van de schuifklepdelen 47 en 48 zijn verschuifbaar met elkaar in aangrijping. De buitenranden 76 van de 193151 4 schuifklepdelen liggen tegen de gebogen oppervlakken 44 aan nabij de opening 40 in de boring 24 en zijn daarmee verschuifbaar in aangrijping. De schuifklepdelen 47 en 48 zijn verschuifbaar bevestigd aan de slede 42 door klemdelen 81 resp. 82, die door middel van schroeven 84 (zie figuren 2 en 4) aan de schuifklepdelen zijn bevestigd. De klemdelen 81 en 82 hebben schachtgedeelten 85 resp. 86 die zich door 5 de openingen 56 resp. 57 in de drager 42 uitstrekken en tegen de achtervlakken 70 van de schuifklepdelen 47 resp. 48 aanliggen. De schroeven 84 strekken zich door de gaten 83 in de klemdelen 81 en 82 uit (figuur 2) en schroeven in schroefgaten 87 in de achterzijde van de schuifklepdelen 47 en 48. De klemdelen 81 en 82 hebben koppen of flenzen 89 die aangrijpen op de achterzijde 64 van het plaatgedeelte 52 van de drager 42.

10 Zoals figuur 3, 5 en 7 tonen, zijn middelen, zoals een verbindingssamenstel 120, aangebracht om de uitlaatschuifklepdelen 48 van de twee dubbele schuifklepsamenstellen 20 (rechterzijde van figuren 3 en 7) en 22 (linkerzijde van figuren 3 en 7) met elkaar te verbinden, zodat ze in overeenstemming met elkaar bewegen wanneer ze in de juiste standen schuiven als reactie op een axiale beweging (uitschuiven of intrekken) van een regelstand 194, welke deel uitmaakt van het hierna beschreven regelsysteem. In figuur 5 15 is aldus één einde van de regelstand 194 vast bevestigd aan een zuiger 134 en het andere einde aan de eindrand 79 van het uitlaatschuifklepdeel 48. Een andere stang 196, die aan één zijde heugeltanden 197 heeft, is aan één einde vast bevestigd aan de schuin lopende andere eindrand 78 van het uitlaatschuifklepdeel 48. In figuur 3 is een draaibare stand 199 draaibaar op een paar stangondersteuningsbeugels 202 gemonteerd, die vast bevestigd zijn aan de ondersteuningsplaat 29 die met bouten aan het huis 12 is 20 bevestigd. Aan de draaibare stang 199 zijn aan de tegenover elkaar liggende einden rondseltandwielen 206 en 207 vast bevestigd. Het rondseltandwiel 206 is in aangrijping met de heugeltanden 209 op een stang 296 die verbonden is met het andere uitlaatschuifklepdeel 48. Op de draaibare stand 199 is een torsie-schroefveer 214 aangebracht die tegen de werking van de regeistang 194 op beide uitlaatschuifklepdelen 48 drukt om een juiste positionering van de uitlaatschuifklepdelen 48 tijdens de uitstrek- en intrek- 25 bewegingen van de regelstand te waarborgen. Een einde van de torsieveer 214 is bij 216 verankerd aan de stangondersteuningsbeugel 202. Het andere einde van de torsieveer 214 is door een klem 121 verankerd aan de draaibare stang 199. Aldus wordt, als de stang 199 door de regelstand 194 in één richting wordt gedraaid, de torsieveer 214 gespannen om een kracht uit te oefenen die de neiging heeft om de stang 199 in de tegenovergestelde richting te draaien.

30 Zoals duidelijk is, is een met het verwijzingscijfer 90 aangegeven en op het hiervoor beschreven verbindingssamenstel 120 gelijkend verbindingssamenstel aangebracht om de inlaatschuifklepdelen 47 van de twee dubbele schuifklepsamenstellen 20 en 22 met elkaar te verbinden, zodat de inlaatschuifklepdelen 47 in overeenstemming met elkaar bewegen wanneer ze naar de juiste standen worden verschoven. Het verbindingssamenstel 90 omvat, waarbij in eerste instantie wordt verwezen naar de linkerzijde van figuur 7, 35 een regeistang 94 die verbonden is met de zuiger 133 en met het inlaatschuifklepdeel 47 van het samenstel 22, een heugelstang 96 die verbonden is met het ene inlaatschuifklepdeel 47 en voorzien is van heugeltanden 97, een draaibare stang 99 met daarop rondseltandwielen 106 en 107, een paar stangondersteuningsbeugels 102, een stang 112 die verbonden is met het andere inlaatschuifklepdeel 47 en voorzien is van heugeltanden 109, en een trekveer 114. Het rondseltandwiel 107 is in aangrijping met de 40 heugeltanden 109 aan de zijde van de schuifstand 112 die aan één einde vast bevestigd is aan de eindrand 78 van het inlaatschuifklepdeel 47 van het schuifklepsamenstel 20.

In figuren 5, 6 en 7 is het regelsysteem voor het teweegbrengen van de beweging van de schuifklepdelen 47 (aanzuiging) en 48 (uitlaat) te zien dat twee aandrijforganen 125 (aanzuiging) en 130 (uitlaat) omvat om een beweging van beide inlaatschuifklepdelen 47 resp. een onafhankelijke beweging van beide 45 uitlaatschuifklepdelen 48 te bewerkstelligen. De aandrijforganen 125 en 130 hebben de vorm van hydraulische aandrijforganen, die in het compressorhuis 12 gevormde cilinders 131 resp. 132 omvatten die daarin verschuifbaar gemonteerde zuigers 133 resp. 134 bevatten. De zuigers 133 en 134 zijn aan de andere zijde verbonden met de einden van de eerdergenoemde regelstangen 94 resp. 194. De zuigers 133 en 134 zijn aan de andere zijde verbonden met de einden van meetstangen 137 resp. 138, die zijn gekoppeld met 50 meetinrichtingen 139 resp. 140 die elektrische signalen verschaffen die de standen van de schuifklepdelen 47 resp. 48 aangeven en aldus bepaalde compressortoestanden weergeven of aangeven, zoals hierna is uiteengezet. De zuigers 133 en 134 bewegen als reactie op een door de mediumpoorten 144 resp. 145, vanaf een mediumbron 146, via elektromagnetische kleppen 152 resp. 153 toegevoerd of naar de bron 146, via elektromagnetische kleppen 147 resp. 148 teruggevoerd hydraulisch medium (olie). De elektromagneti-55 sche kleppen 152, 153 en 147, 148 worden gestuurd door elektrische uitgangssignalen van een elektronische regelaar 155, die elektrische ingangssignalen ontvangt van een motorregelaar 156 voor de motor M en van de meetinrichtingen 139 en 140, zoals hierna is uiteengezet.

5 193151

Tijdens bedrijf bewegen de twee inlaatschuifklepdelen 47 in overeenstemming met elkaar en bewegen de twee uitlaatschuifklepdelen 48 in overeenstemming met elkaar. Elk inlaatschuifklepdeel 47 is ten opzichte van de inlaatpoort 55 verschuifbaar (tussen een vollast en een deellast stand) om als regelaar te werken waar lagedruk niet-gecomprimeerd koelgas vanaf het gasinlaatkanaal 70 in de compressiekamers of 5 groeven 25 van de hoofdrotor 14 wordt toegelaten om daardoor te functioneren als een aanzuigomloop-leiding voor het regelen van de compressorcapaciteit. Elk uitlaatschuifklepdeel 48 is ten opzichte van de uitlaatpoort 58 verschuifbaar (tussen een minimum en een ingestelde volumeverhoudingsstand) om als regelaar te werken waar hogedruk gecomprimeerd koelgas langs de compressiekamers of groeven 25, uit de compressiekamers 25, via de uitlaatpoort 58, naar de gasuitlaat 66 wordt gedreven om daardoor 10 toegevoerde energie naar de compressor te regelen. De schuifklepdelen 47 en 48 zijn onafhankelijk beweegbaar door de hydraulische aandrijforganen 125 resp. 130 van het zuiger en cilindertype. Het regelmiddel of -systeem reageert op de compressorcapaciteit en de energietoevoer, die is gerelateerd aan de stand van de inlaatschuifklepdelen 47 en 48, en bedient de aandrijforganen om de inlaatschuifklepdelen 47 en 48 te positioneren om te zorgen dat de compressor bij een voorafbepaalde capaciteit en een 15 voorafbepaalde energietoevoer werkt. De schuifkleppen 47 zijn in staat om de capaciteit tussen ongeveer 100% en ongeveer 10% in te stellen. De uitlaatschuifklepdelen 48 zijn in staat om de toestand aan de uitlaat in te stellen, zodat de door de compressor vereiste energie om de gewenste capaciteit te handhaven, minimaal is. Het regelsysteem omvat meetorganen 139 en 140 om de positie van de schuifklepdelen 47 resp. 48 te detecteren.

20 Bij voorkeur hebben, zoals figuur 7 weergeeft, de meetorganen 139 en 140 elk de vorm van een in de handel verkrijgbaar apparaat, zoals een lineair variabele verschilomvormer (LVDT), waarin een beweegbare kern 142, die in axiale richting door zijn respectieve meetstang 137 of 138 wordt bewogen, het elektrische uitgangssignaal van een stationaire inductiespoel 144 beïnvloed en aldus een elektrisch uitgangssignaal naar de regelaar 155 afgeeft dat een maat is voor de positie van de respectieve schuifkleppen 147 en 148. 25 Alhoewel een (niet weergegeven) rheostaat zou kunnen worden toegepast in plaats van een LVDT, is de eerstgenoemde vanwege zijn met wrijving met elkaar in aangrijping zijnde onderdelen, aan slijtage en storing onderhevig, terwijl de LVDT weinig slijtage vertoont en voor de werking berust op de nabijheid en de stand van de onderdelen 142 en 144. De uitgangssignalen worden door de regelaar omgezet in elektrische regelsignalen die de elektromagnetische kleppen 153 en 152 (en 148 en 147) bedienen en aldus de 30 hydraulische mediumstroom bepalen voor het bedienen de aandrijforganen 130 resp. 125 om de schuifklepdelen 48 en 47 juist in de gewenste standen te plaatsen. Deze standen zijn eerst gekozen door het geven van een handmatig ingangssignaal, vanaf een schakelpaneel 150, door een persoon die verantwoordelijk is voor de werking van de compressor. De regelaar 155 omvat uitleesmiddelen 156 om visueel de gekozen en actuele bedrijfsomstandigheden aan te geven. Indien het de voorkeur verdient, zouden de standen van de 35 schuifklepdelen 47 en 48 kunnen worden vastgesteld door het detecteren van de druktoestanden op uitgekozen punten in de compressor 10 door middel van passende (niet weergegeven) drukmeetorganen in plaats van elektrische of elektronische meters zoals 139 en 140, en de signalen ervan zouden kunnen worden omgezet in elektrische signalen voor het bedienen van de aandrijforganen 125 en 130.

Ook zouden op verschillende punten in het systeem de compressorgassen zelf direct kunnen worden 40 gebruikt om de positionering van de schuifklepdelen 47 en 48 te bewerkstelligen, indien passende (niet weergegeven) constructies zijn aangebracht.

Wanneer, zoals in figuur 6, de compressor 10 op zijn maximale capaciteit of toestand is (belast), staat het inlaatschuifklepdeel 47 in de met getrokken lijnen weergegeven stand ten opzichte van de hoofdrotor 14, het huis 12 en de poorten 55 en 57.

45 Figuur 6 toont eveneens dat, wanneer de compressor 10 in zijn minimum capaciteitstoestand is (volledig onbelast), het inlaatschuifklepdeel 47 in de met onderbroken lijnen weergegeven stand ten opzichte van elkaar, de hoofdrotor 14, het huis 12 en de poort 55 staat.

Figuur 6 laat verder in getrokken lijnen de minimum volumestand voor het uitlaatschuifklepdeel 48 zien en in stippellijnen zijn maximum volumestand.

50 Zoals duidelijk zal zijn, heeft de gasdruk bij de uitlaatpoort van de compressor de neiging om aanzienlijk te variëren als reactie op variaties van de omgevingstemperatuur, die het gevolg zijn van veranderingen in de seizoens- en omgevingstemperatuur. Volgens het drukvolumediagram van figuur 9, kan indien het niet gecorrigeerd wordt, het gas in sommige situaties worden overgecomprimeerd, zoals wanneer de uitlaatpoort laat ten opzichte van een optimale openingspunt X opent, en dit heeft een overcompressie en extra energie 55 voor de compressor tot gevolg, met een daaruit volgend ongewenst verlies aan toegevoerde, voor de werking van de compressor benodigde elektrische energie, omdat het gas gedurende een langere tijd in de rotorgroeven wordt opgeslagen en volume ervan wordt gereduceerd terwijl de druk wordt verhoogd, d.w.z.

Claims (4)

193151 6 de volumeverhouding wordt vergroot. Omgekeerd, wanneer de uitlaatpoort vroeg ten opzichte van het optimale punt X opent, is er eveneens een energieverlies omdat de volumeverhouding (d.w.z. de verhouding van inlaatgasvolume ten opzichte van uitlaatgasvolume) wordt verlaagd, d.w.z. de inwendige cilinderdruk ter plaatse van de uitlaat wordt verlaagd, waardoor ervoor wordt gezorgd dat de compressorvolumeverhouding 5 lager wordt. De twee uitlaatschuifklepdelen 48 volgens de uitvinding zijn verplaatsbaar om de plaats in te stellen waarbij de uitlaatpoorten 58 openen, waarbij de voorkeursstand het punt X in figuur 9 is, waarbij de inwendige gasdruk in de compressorkamers op de rotor gelijk is aan de condensatiedruk in het koelsysteem waarin de compressor wordt toegepast. De lijn A in de grafiek van figuur 8 toont het verband tussen de compressorcapaciteit (uitgedrukt in 10 procenten) en de compressorenergie (uitgedrukt in procenten), dat met de schuifklepdelen 47 en 48 en de bijbehorende regelmiddelen volgens de onderhavige uitvinding wordt bereikt in vergelijking met de lijn B, die een kenmerkend verband toont dat gevonden wordt bij compressoren volgens de stand van de techniek. Lijn C toont het theoretisch optimale verband. Bij de onderhavige uitvinding zijn middelen aangebracht om de standen voor de schuifklepdelen 47 en 15 48, welke de meest doelmatige volumeverhouding zouden verschaffen, te bepalen. Deze middelen zouden bijvoorbeeld de vorm kunnen hebben van een (niet weergegeven) microprocessorcircuit in de regelaar dat wiskundig deze schuifklepstanden berekent, of van drukvoelers, zoals geopenbaard in de voorkeursuitvoeringsvorm. Zoals hierin is geopenbaard, worden middelen toegepast om deze twee (inlaat en uitlaat) druktoestanden te meten en het uitlaatschuifklepdeel 48 axiaal in de juiste richting over de juiste afstand te 20 verschuiven totdat het evenwichtspunt (punt X in figuur 9) is bereikt. De onderhavige uitvinding maakt het mogelijk dat een evenwicht wordt bereikt bij deellast-, alsmede vollasttoestanden, vanwege de onafhankelijke beweegbare dubbele schuifklepdelen 47 en 48. Eveneens moet worden opgemerkt, dat in de hierin geopenbaarde voorkeursuitvoeringsvorm de twee inlaatschuifklepdelen 47 (aan tegenover elkaar liggende zijden van de rotor) synchroon met elkaar worden 25 bewogen en de twee uitlaatschuifklepdelen 48 (aan tegenover elkaar liggende zijden van de rotor) synchroon met elkaar worden bewogen, teneinde voor een ’’symmetrische" ontlasting van de compressor te zorgen. Echter, elk schuifklepdeel in een paar kan onafhankelijk van het andere worden bewogen teneinde voor een "asymmetrische” ontlasting van de compressor te zorgen, indien passende (niet weergegeven) verbindingen worden aangebracht en indien het regelsysteem dienovereenkomstig op een passende wijze 30 wordt aangepast. Wanneer de compressor bij een lage capaciteit werkt, heeft dit ondoelmatigheid tot gevolg en het energieverlies stijgt aanzienlijk. De helft van een dergelijke ondoelmatigheid zou kunnen worden toegeschreven aan verliezen aan één zijde van de rotor. Daarom is het voordeel van een dergelijke onafhankelijke beweging van het klepdeel, zoals boven beschreven, dat het, wanneer de compressor wordt ontlast tot een 35 punt waar bijvoorbeeld ongeveer 50% van de totale compressorcapaciteit wordt bereikt, dan mogelijk zou zijn om doelmatig een zijde van de compressor ”af te sluiten" en alle met de "afgesloten” zijde van de compressor gekoppelde verliezen te elimineren. Hoewel dit in enige radiale belastingsonbalans op de rotor zou kunnen resulteren, zou dit onder bepaalde omstandigheden acceptabel zijn, of zouden voorzieningen kunnen worden getroffen om een dergelijke onbalans te compenseren. 40 Verder moet worden opgemerkt dat, wanneer het inlaatklepdeel 47 naar zijn volledig onbelaste stand wordt bewogen (met onderbroken lijnen aangegeven aanzicht in figuur 6), geen gas in de compressiekamer is opgesloten. Onder deze omstandigheden is de plaats van het ermee gekoppelde uitlaatschuifklepdeel 48 voor wat betreft de gasstroom, niet van direct belang, maar het zou de voorkeur kunnen verdienen om het naar de stand met de theoretisch minimumvolumeverhouding te bewegen teneinde de constructie en de 45 werking van het regelsysteem te vergemakkelijken.

1. Roterende gascompressor omvattende een huis met een boring, een van schroeflijnvormige groeven voorziene hoofdrotor met een rotorhartlijn, welke hoofdrotor draaibaar in de boring is gemonteerd, een paar stervormige schuifrotors die samenwerken met de hoofdrotor voor het vormen van meerdere zich langs de hoofdrotor uitstrekkende compressiekamers, een lagedrukgasinlaatkanaal en een hogedrukuitlaatpoort die met de compressiekamers in verbinding staan, klepmiddelen die ten minste één schuifklepdeel omvatten dat 55 is aangebracht in een uitsparing die zich in axiale richting uitstrekt langs en in verbinding staat met de boring, waarbij elk schuifklepdeel een vlak heeft dat complementair is aan en zich aan de zijde bevindt van de hoofdrotor, met het kenmerk, dat de klepmiddelen ten minste één inlaatschuifklepdeel (47) en één 7 193151 uitlaatschuifklepdeel (48) omvatten die evenwijdig aan de rotorhartlijn beweegbaar zijn, waarbij het inlaatschuifklepdeel (47) een gedeelte nabij het gasinlaatkanaai (70) omvat dat daarmee samenwerkt, en het uitlaatschuifklepdeel (48) een gedeelte nabij de uitlaatpoort (58) omvat dat daarmee samenwerkt, waarbij het inlaatschuifklepdeel (47) beweegbaar is tussen een open en een gesloten stand ten opzichte 5 van het gasinlaatkanaai (70) om zo te functioneren als een aanzuigomloop voor het regelen van de compressorcapaciteit, en het uitlaatschuifklepdeel (48) beweegbaar is tussen een open en een gesloten stand ten opzichte van de uitlaatpoort (58) om zo de compressievolumeverhouding en de energietoevoer naar de compressor te regelen.

2. Roterende gascompressor volgens clausule 1, met het kenmerk, dat het inlaatschuifklepdeel (47) en het 10 uitlaatschuifklepdeel (48) naast elkaar schuivend in een gemeenschappelijke uitsparing (40) zijn aangebracht.

3. Roterende gascompressor volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de schuifklepdelen (47, 48) onafhankelijk van elkaar beweegbaar zijn.

4. Roterende gascompressor volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de compressor (10) een paar 15 inlaatschuifklepdelen (47) en een paar uitlaatschuifklepdelen (48) omvat, waarbij een inlaatschuifklepdeel (47) en een uitlaatschuifklepdeel (48) aan één zijde van de hoofdrotor (14) zijn aangebracht en het andere inlaatschuifklepdeel (47) en het andere uitlaatschuifklepdeel (48) aan de andere zijde van de hoofdrotor (14) zijn aangebracht. Hierbij 7 bladen tekening