SE464657B - Reglersystem foer reglering av en rotationskompressors inre volymfoerhaallande - Google Patents

Description

464 657 steglöst reglera det inre volymförhållandet krävs oftast ett mycket komplicerat reglersystem. Ett sådant system för reglering av det inre volymförhållandet kan innefatta ett hydraulsystem med magnetventiler och någon typ av beräkningsenhet exempelvis en processor, som med hänsyn till rådande tryckförhållande i kompressorn styr magnetventilerna. I hydraul- systemet öppnas eller stängs då magnetventilerna för att ge olika trycknivåer tillträde till en hydraulmotor förbunden med exempelvis en ställbar slid för dess lägesinställning och därmed reglering av det inre volymförhållandet.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN För att kunna reglera det inre volymförhållandet i en rotationskompressor utan yttre kontrollorgan, har ett reglersystem anordnats som beroende av kompressorns olika trycknivåer styr läget hos en eller flera ventilkroppar på avloppssidan. Genom att använda ett mellantryck från kompressorn och låta detta tillsammans med ett fjädertryck balanseras mot en trycknivå från kompressorns högtrycksida i en kontrolldel kan läget anpassas hos ventilkroppen för lämpligt inre volymförhållande med en till kontrolldelen förbunden manöverdel.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 visar ett reglersystem för reglering av en rotationskompressors inre volymförhållande.

Figur 2 visar principiellt totalverkningsgradskurvor för en skruv- kompressor med olika inre volymförhållande Vi.

Figur 3 visar principiellt ett omkopplingsområde i ett P1/P2-diagram.

Figurerna 4-7 visar olika reglertillstànd hos reglersystemet.

Figur 8 visar ett med rotationskompressorn integrerat reglersystem för reglering av det inre volymförhållandet. 4s4 657' BESKRIVNING AV ETT UTFÖRINGSEXEMPEL Reglersystemet för reglering av en rotationskompressors inre volym- förhållande enligt uppfinningen består huvudsakligen av en kontrolldel 1 och en manöverdel 2 förbundna med en ventilkropp 3 för reglering av det inre volymförhållandet i rotationskompressorn 5. Kontrolldelen 1 består av ett cylindriskt utrymme 7 med en axiellt rörlig kolv 6, som kan påverkas av en fjäderkraft och fluidtryck. Vid kolvens 6 rörelse i det cylindriska utrymmet 7 kommer en del av kolvens pereferiyta 15 att frilägga eller stänga för öppningar 11, 11' i det cylindriska utrymmets 7 vägg. På kolvens ena ändyta verkar en fjäderkraft och ett fluidtryck, vilket motsvaras av ett mellantryck härrörande från rotationskompressorns arbetskammare 9. Nämnda fluidtryck tillförs genom en öppning i väggen till det cylindriska utrymmet vid dess ändyta på fjädersidan. På kolvens andra ändyta verkar ett fluidtryck härrörande från rotationskompressorns högtrycksida 19, där fluidtrycket tillförs det cylindriska utrymmet 7 genom en öppning 10 i det cylindriska utrymmets ändyta motsatt fjäder- sidan. Kolven har utformats med ett centralt parti 16 med mindre diameter än motsvarande diameter hos omgivande änddelar 15, 15' hos kolven 6. I det cylindriska utrymmets vägg är centralt anordnat en öppning för fluidtill- träde från rotationskompressorns lågtrycksida 17 till utrymmet mellan det cylindriska utrymmets vägg och kolvens centrala avsmalnande midjeparti 16. Öppningarna 11, 11' i det cylindriska utrymmets vägg är belägna åtskilda och mellan den centrala öppningen 12 och ändytan med öppningen 10.

Avståndet mellan öppningarna 11 och 11' och längden på kolvens änddel 15 är så vald att kolven bara samtidigt kan frilägga en och stänga för en annan av öppningarna 11 och 11'. Eventuellt kan öppningarna 11 ocvh 11' utgöras av endast en anslutning, men uppdelningen i två axiellt förskjutbara öppningar ger möjlighet till en längre tätningsyta 15 på kolven 6. Öppningarna 11, 11' är förbundna med manöverdelens 2 kolv- cylinderanordning. Manöverdelen 2 består av en kolvcylinderanordning, där kolvens 4 kolvstång är förbunden med Ventilkroppen 3 för reglering av det inre volymförhållandet i rotationskompressorn 5. Det cylindriska utrymmet på kolvstångssidan 14 är anslutet till rotationskompressorns lågtrycksida 17. Det oylindriska utrymmet är på den motsatta sidan 13 förbundet alter- nativt med den ena av de två öppningarna 11, 11' i det tidigare nämnda cylindriska utrymmet 17. Ventilkroppen 3 kan vara utformad med ett väsent- ligen trianguläret tvärsnitt med en ändyta som vid helt inskjutet läge ansluter med minimalt spel mot rotationskompressorns rotorer. Ventil- 464 657 kroppen kan även vara utformad som en del av kolven. Med en liknande utformning är det möjligt att anordna regleringen med flera ventilkroppar.

En rotationskompressor arbetar optimalt när tryck- och volymförhållandet står i en viss bestämd relation till varandra: P1/P2 = Vin. Vid varierande driftförhàllanden är det betydelsefullt att det inre volymförhållandet Vi kan anpassas till rådande driftförhållanden. Detta kan ske steglöst eller i steg, där stegreglering är avsevärt enklare att utföra än den steglösa regleringen. Stegreglering kan ändå oftast ge en sådan god anpassning att den kontinurliga steglösa reglerfunktionen normalt inte kan anses vara motiverad med hänsyn till effekten och dess komplicerade konstruktion.

Vid stegreglering måste det bestämmas vid vilket tryckförhållande om- koppling skall ske mellan de olika inre volymförhållandena. I figur 2 visas principiellt totalverkningsgradskurvor för en skruvkompressor med olika inre volymförhållande (Vi). Omkoppling bör ske inom ett område "A" för att få bästa verkningsgrad, därför att för driftförhållande inom detta område är skillnaderna i verkningsgrad små mellan olika inre volym- förhållanden. I figur 3 visas principiellt motsvarande omkopplingsområde i ett P1/P2-diagram. Genom att på lämpligt sätt välja mellantrycket 9 (Pm = f(P2)) och fjäderkraften F får man en omkopplingsgräns, som väl överensstämmer med området "A". Av figur 3 framgår också att det är möjligt att genom att ändra fjäderkraften F, t ex med brickor parallell- förflytta gränslinjen. Lutningen kan för att ytterligare optimera processen inom aktulla driftgränser ändras genom att ändra Pm men det är praktiskt betydligt svårare.

I figurerna 4-7 visas hur reglersystemet fungerar vid olika driftför- hållanden. När trycket P från systemet i öppningen 10 är lägre än mellantrycket Pm och fjädertrycket P < Pm + F såsom i figur 4, kommer kolven 6 att ställa sig i ett läge som stänger för öppningen 11 och frilägger öppningen 11', varvid öppningen 11' blir förbunden med lågtrycksidan genom öppningen 12. Kompressorns avloppstryck i 18 trycker då in ventilkroppen 3 med kolven 4 mot ett yttre läge, vilket motsvarar ett lågt inre volymförhållande. När P1 ökar och/eller P2 minskar, vilket motsvarar ett högre P1/P2, trycket på högtrycksidan 19 ökar, kommer kolven 6 att tryckas enligt figur 5 åt vänster, och öppningen 11' stängs för och Cl 464 6547 öppningen 11 frilägges. Högtrycket från 19 tillförs då cylinderrummet 13, varvid kolven 4 trycks åt höger. Den till kolven 4 förbundna ventilkroppen 3 kommer att föras mot ett stängt läge. I figur 6 har kolven 4 nått sitt ändläge och ventilkroppen 3 har då nått ett läge för högt inre volymför- hållande. I figur 7 visas en återgång mot lågt inre volymförhållande, då trycket på högtrycksidan sjunker. Mellantrycket och fjädertrycket blir då större än trycket från högtrycksidan. Kolven rör sig åt vänster. Cylinder- rummet 13 i kolvcylinderanordningen förbinds med lågtrycksidan 17, varvid kolven 4 med ventilkroppen 3 rör sig åt vänster mot ett lågt inre volym- förhållande.

Vid dellast kommer mellantrycket 9 att bli lägre än vid fullast, vilket kan motsvaras av förhållandena enligt figurerna 5 och 6. Kolven 6 har då förts åt vänster, vilket ger fluidtillflöde till cylinderrummet 13.

Ventilkroppen 3 förs då mot ett läge som motsvarar ett högt inre volym- förhållande, vilket är synnerligen önskvärt för att anpassa det inre volymförhållandet till tillståndet för dellast.

När kompressorn stoppas kommer trycken att utjämnas och fjädern trycker då kolven 6 mot höger enligt figur 4. Cylindern 13 i manöverdelen förbinds då med kompressorns lågtrycksida 17. Vid en påföljande start befinner sig ventilkroppen 3 i ett läge för lågt inre volymförhållande. Detta medför att kompressorn alltid kommer att starta i ett läge som kräver lägsta startmoment.

Kontrolldelen 1 i det beskrivna reglersystemet styr således manöverdelen till önskat läge i såväl fullast som dellast som vid stopp och start utan yttre kontrollorgan.

I en alternativ utföringsform enligt figur 8 har kontrolldelen och manöverdelen med ventilkropp integrerats med kompressorhuset för att få en mer kompakt konstruktion. Kontrolldelens 1 kolv 6 har där anordnats direkt ovanför i anslutning till manöverdelens kolvcylinderanordning, vilken i sig är anordnad i direkt anslutning till kompressorhusets avloppssida.

Claims (3)

464 657 PATENTKRAV

1. Reglersystem för reglering av en rotationskompressors inre volym- förhållande med en eller flera ventilkroppar innefattande en kontrolldel och en manöverdel, k ä n n e t e c k n a t av att kontrolldelen (1) består av en i en cylinder (7) anordnad fjäderpåverkad kolv (6) med ett avsmalnat midjeparti (16) mellan till cylinderns vägg anslutande kolvytor (15, 15'), att manöverdelen (2) består av en i en cylinder anordnad kolv (Ä) med kolvstång förbunden till ventilkroppen (3) alternativt ventil- kropparna, att kontrolldelens kolv (6) är anordnad att påverkas av en fjäderkraft och ett mellantryck från kompressorn mot verkan av ett hög- tryck från kompressorn, att i anslutning till kolvens (6) midjeparti (16) är i cylinderväggen anordnad en öppning (12) förbunden till ett tryck lägre än ovan nämnda mellantryck, att i anslutning till kolvens (6) ena ände (15) är i cylinderväggen anordnad minst en öppning (11, 11') för- bunden med manöverdelens (2) drivsida (13), varvid beroende på trycktill- stånd i kompressorn nämnda öppning förbinda med högtrycksidan eller med nämnda lägre trycknivà för lägesinställning av manöverdelens kolv och till denna förbundna ventilkroppen (3) alternativt ventilkropparna.

2. Reglersystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att ventilkroppen (3) är utformad som en del av kolven (4).

3. Reglersystem enligt något av föregânde patentkrav, k ä n n e - t e c k n a t av att kontrolldelen (1) och manöverdelen (2) med ventil- kroppen är sammanförda bildande med rotationskompressorn en integrerad enhet.