SE469348B - Mikroprocessorstyrning av ett roerligt slidanslag och en roerlig slidventil i en skruvkompressor med en ekonomiser inloppsport - Google Patents

Description

469 548 10 15 20 25 30 35 2 Shaw försöker att åstadkomma detta medelst en "closed thread sensingport 72 which opens up to the closed thread and permits sampling of the pressure of the compressed working fluid at that point in the compression cycle and just prior of discharge“. (Shaw, spalt 5, rad 58-51). Shaw konstaterar att han använder det avkända trycket för att styra arbetssättet av en pilotventil som i sin tur styr slidventilens läge (spalt 5, rad 40 till spalt 6, rad 62).

Föreliggande uppfinning har till uppgift att optimalt lokalisera en tryckavkänningsport i en rotorskruvkompres- sor av det inledningsvis avsedda slaget. Uppfinningen an- vänder med de i patentkravets l kännetecknande del angivna medlen tryckavkänningen för att bestämma trycktoppen för det totala innehållet i mellanrummet mellan gängorna för att styra läget av den radiella utmatningsporten och uppnå effektiv kompressordrift genom att undvika underkompres- sion eller överkompression. Fördelaktiga vidareutveck- lingar och utföringsformer anges i kraven 2 - 8.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare i anslutning till bifogade ritningar. Därvid visar fig 1 ett horisontalsnitt genom en skruvkompressor sådan den visas i den inledningsvis nämnda äldre US- patentansökan och med modifikationer enligt föreliggande uppfinning fig 2 en partiell bottenvy av kompressorn enligt fig l, som visar rotorskruvarna fig. 3 är ett snitt genom en del av kompressorn utmed linjen 3-3 i fig 2 fig 4 är en schematisk vy som illustrerar styrkrets- arna och innefattar ritningen enligt fig 4 i den ovan- nämnda äldre US-patentansökan 659 038, modifierad genom att styrorgan enligt föreliggande uppfinning tillkommit och att motorströmomvandlaren 140 utelämnats, och fig 5 ett tryck/volymdiagram, som illustrerar det 10 15 20 25 30 35 469 348 3 arbete som kan sparas i en kompressor, som har en sido- lastinloppsport, genom att styra den radiella utmatnings- portens läge.

Närmast skall nu det relevanta innehållet i ovan- nämnda äldre US-patentansökan 659 038 beskrivas.

Såsom framgår av ritningarna har en skruvkompres- sor 10 ett centralt rotorhus ll, ett intagshus 12 och ett uttagshus 13, vilka är tätat förbundna med varandra.

Rotorhuset har i varandra övergående urborrningar 15 och 16 som bildar arbetsrummet för i varandra ingripande han- och hon-skruvrotorer eller -snäckor 18 och 19, som är anordnade att rotera kring sina inbördes parallella axlar i lämpliga lager.

Rotorn 18 är roterbart anordnad på en i ett icke återgivet lager i uttagshuset 13 lagrad drivaxel 20 samt i ett lager 22 som sitter i intagshuset 12. Axeln 20 sträcker sig utanför uttagshuset för att kopplas till en icke återgiven motor medelst en inte heller återgiven lämplig koppling- Kompressorn har en intagspassage 25 i intagshuset l2 som kommunicerar med arbetsrummet genom en port 26.

En utmatningspassage 28 i uttagshuset 13 står i förbindelse med arbetsrummet via porten 29 (som åtminstone delvis ligger i uttagshuset 13).

Såsom framgår av den återgivna utföringsformen ligger vid horisontellt anordnad maskin inloppsporten 26 i huvudsak ovanför ett horisontalplan genom rotor- axlarna, och utloppsporten 29 ligger i huvudsak under nämnda plan.

Centralt under urborrningarna 15 och 16 ligger en sig med parallell axel i längdriktningen sträckande cylindrisk urtagning 30, som kommunicerar både med inlopps- och utloppsporten.

Ett förskjutbart ventilorgan sitter i den cylind- riska urtagningen 30 och innefattar en slidventil 32 och ett därmed samverkande organ eller slidanslag 33.

Slidventilens insida 35 och slidanslagets insida 36 469 348 10 15 20 25 30 35 4 ligger mittemot skruvrotorernas 18 och l9 ytterperiferi i rotorhuset ll.

Slidventilens högra ände har, såsom visas i fig l, en öppen del 38, som på sin översida bildar en radial- port som kommunicerar med utloppsporten 29. Den vänstra änden 39 må vara rak eller formas som önskas för att passa till den högra änden 40 på ventilanslaget 33 för att slidventilens och slidanslagets båda mittför varandra belägna ändar skall täta urtagningen 30 mot rotorcylind- rarna 15 och 16.

Slidventilen har en invändig urborrning 42 och ett huvud 43 i ena änden. En stång 44 är medelst fäst- organ 45 vid ena ände fastsatt vid huvudet, genom vilket den sträcker sig, och i sin andra ände är den fastsatt vid en kolv 46. Kolven är anordnad att röra sig fram och tillbaka i cylinderns 48 lopp 47, som sträcker sig axiellt från intagshuset 12 och är förbundet därmed.

På cylinderns 48 yttre ände sitter ett lock eller en gavel 50. Intagshuset 12 är förbundet med cylindern 48 medelst ett inloppslock 51, vilket upptager cylinderns 48 änddel 52 med avsvarvad diameter.

Monterad i inloppslocket 5l sitter en hylsa 54 med en fläns 55 i ena änden och sträcker sig i längd- riktning mot rotorhuset. Slidanslaget 33 har en framdel 56 som slutar med ändytan 40. Vidare har framdelen en lutande slits 59 på sin undersida, vars botten på ritningen stiger från vänster till höger. Den axiella slitslängden är så avpassad att den tillåter slidanslaget 33 maximal önskad rörelse. Från slidanslagets framdel sträcker sig en huvuddel 58 som sitter förskjutbart i hylsan 54. Slidanslaget har vid sin vänstra ände en kolv 60, som fasthålles medelst en lämplig fästanordning 61.

En stationär mellanvägg 62 är fastsatt i cylindern 48 mellan dess ändar och delar upp dess inre i en yttre kammare 64, i vilken kolven 46 rör sig, och en inre kammare 66, där kolven 60 rör sig. Cylindern 48 har fluidportar 67 och 68 tätt intill varje sida om mellan- väggen 62, vilka kommunicerar med kamrarna 64 resp 66. 10 15 20 25 30 35 469 348 5 Vid cylinderns 48 yttre ände sitter en fluidport 70 som står i förbindelse med kammaren 64, dock på kolvens 46 andra (=vänstra) sida. Vid sin inåtvända ände har cylindern 48 en port 72, som kommunicerar med ett urtag 73 i flänsens 55 yttre gavelsida, för att tillföra respektive avleda fluid till och från kammaren 66, dock på andra (=högra) sidan om kolven 60, sett från porten 68.

Slidanslaget har en inre urborrning 74 med mot urborrningens 42 innerdiameter i slidventilens 32 svarande diameter, som står i förbindelse med denna urborrning.

Slidanslaget har på sin vänstra sida en avsats 75 mot vilken kolven 60 kommer till anliggning.

I de koaxiella urborrningarna 74 och 42 sitter kring stången 44 en självavlastande skruvfjäder 76 och tenderar att dels tvinga slidventilen 32 till stängt läge mot utloppsporten 29 och dels tvinga slidanslaget till att stöta mot mellanväggen 62. I ett sådant läge är slidventilen och slidanslaget åtskilda från varandra med maximalt avstånd däremellan.

Under arbete inströmmar arbetsfluiden, t ex en köldgas, till kompressorn via inloppet 25 och porten 26 till skruvrotorerna 18 och 19. När skruvrotorerna roterar bildas V-formade kompressionskamrar som upptar gasen och vilka progressivt minskar sin volym i och med att kompress- sionskamrarna rör sig mot uttagshusets 13 insida. Fluiden utmatas när topparna på rotorgängorna, som bildar en kompressionskammares framkant, passerar kanten på den port 38 som står i förbindelse med utloppet 28. Positione- ring av slidventilen 32 längre åt vänster, dvs bort från utloppshuset 13 sänker kompressionsförhållandet genom att flytta fram öppningen för de inneslutna fickorna mot ut- matningsporten. Positionering i riktning mot utloppshuset när slidventilen och slidanslaget är i anliggning mot varandra, har motsatt verkan. Sålunda ändrar slidventilens rörelser det interna kompressionsförhållandet och styr det maximala tryck som uppnås i den inneslutna fickan innan den öppnar sig mot utloppsporten 29. Kompressorn är konstruerad att åstadkomma en kontrollerad variation av dess volymetriska 469 548 10 15 20 25 30 35 6 kapacitet samtidigt som dess kompressionsförhållande styres. Sålunda kommer, såsom beskrives längre fram, slidventilen och slidanslaget att styras så att de anpassar det interna kompressionsförhållandet i kompressorn till systemkompressionsförhållandet i den mån som den volymet- riska kapaciteten styres. När slidventilen och slidanslaget föres isär, kommunicerar mellanrummet däremellan med de i ingrepp med varandra stående skruvrotorerna 18 och 19 och medger att arbetsfluid i en kompressionskammare mellan rotorerna vid inloppstryck förblir i förbindelse med inloppet genom en slits 78 och en icke återgiven kanal i huset ll, varigenom den komprimerade fluidens volym avtar.

På detta sätt erhålles maximal kapacitet med slidventi- len och slidstoppet i anliggning mot varandra. Ju närmare utloppshuset ll mellanrummet mellan slidventilen och slidanslaget placeras, desto större är kapacitetsminsk- ningen från ett maximum.

För att förskjuta slidventilen och slidanslaget i enlighet med ett i förväg givet program för att åstad- komma ovannämnda syften har anordnats ett styrsystem.

För att åstadkomma detta avkännes kontinuerligt fyra variabler i kompressorn och tillföres en elektrisk krets.

Sålunda har uttagshuset 13 en anslutningsöppning 80 som via en ledning 81 är förbunden med en utgångstryck- omvandlare 82. Inloppshuset 12 har en anslutningsöppning 84 som är medelst en förbindelseledning 85 förbunden med en insugningstryckomvandlare 86. Potentiometerns 90 rörliga uttag 91 sträcker sig genom rotorhusets ll vägg och är i ingrepp med den lutande slitsens 57 botten i sidanslaget 33 och fungerar som Pl för att styra en spän- ningsdelarkrets 92. Potentiometerns 94 rörliga element 95 sträcker sig in i cylindergaveln 50 och står i ingrepp med slidventilens 32 ventilstång 44 och fungerar som P2 för att styra en spänningsdelarkrets 96. Spänningsdelar- kretsen 92 innefattar kalibreringsmotstånd Rl och R2 och avger en 1-5 V likströmssignal till den analoga ingångsmodulen 98 via ledningar 100 och 101. På liknande sätt innefattar spänningsdelarkretsen 96 kalibreringsmot- 10 15 20 25 30 35 469 348 7 stånd R3 och R4 och matar en 1-5 V signal till den analoga ingångsmodulen 98 över ledningar 102 och 103.

Utgångstryckomvandlaren 82 och insugstryckomvandla- ren 86 omvandlar var och en sina mottagna signaler till en 1-5 V likströmssignal och sänder denzvia ledningar 104-107 till den analoga ingångsmodulen 98.

Modulen 98 konverterar mottagna signaler till digitala signaler och sänder dem till mikrodatorn 110. Mikrodatorn 110 har ett program 112 av i förväg bestämt slag så att datorutgången åstadkommer slidventilens 32 och slidanslagets 33 avsedda styrning. En lämplig bildskärm eller display 114 är ansluten till datorn 110 för att indikera slidventilens och slidanslagets aktuella lägen på basis av de från potentiometrarna 90 och 94 mottagna signalerna.

Datorn 110 avger fyra styrsignaler via utgångarna 116, 117, 118 och 119. De båda mot slidanslagets respek- tive slidventilens läge svarande signalerna från spän- ningsdelarkretsarna 92 och 96 och de båda signalerna från utmatnings- och insugningstryckomvandlarna 82 och 86 kopplas genom analogingången till mikrodatorn och bearbetas där så, att lämpliga utgângssignaler 116-119 avges. Utgångarna 116 och 117 är förbundna med elektro- magneter 120, 121 via ledningarna 122 och 123. Utgångarna 118 och 119 är förbundna med elektromagneter 125 och 126 medelst ledningar 127 och 128.

Elektromagneterna 120 och 121 styr hydrauliska kretsar via en styrventil 130 som positionerar slidanslaget 33. Elektromagneterna 125 och 126 styr hydraulkretsarna som positionerar slidventilen 32. är via en ledning 134 förbunden via en styrventil 131 Styrventilen 130 med en tryckoljekälla eller någon annan lämplig tryckvätska från kompressorns trycksatta smörjsystem. Ledningen 135 förbinder ventilen 130 med fluidporten 72 och ledningen 136 förbinder ventilen 130 med fluidporten 68. En oljeretur- ledning 137 är förbunden med kompressorns inloppsarea.

Styrventilen 131 är genom en ledning 134 förbunden med oljetryckkällan och via en ledning 137 med oljeretur- 469 348 10 15 20 25 30 35 8 ledningen. Ledningen 138 förbinder ventilen 131 med fluidporten 67 och ledningen 139 förbinder ventilen 131 med fluidporten 70.

Aktivering av ventilens 130 elektromagnet 120 posi- tionerar ventilen så att flödet går i enlighet med den schematiska återgivningen på ventilens vänstra sida, dvs flödet går från "P till B" och påför på detta sätt oäztryck via ledningen 136 till kolvens 60 vänstra sida samtidigt som olja avledes från kolvens motsatta sida via ledningen 135 och i ventilen från "A" till "T" till oljereturen. Detta tvingar kolven och dess tillhörande slidanslag åt höger såsom visas på ritningen.

Aktivering av ventilens 130 elektromagnet 121 överför ventilen i sådant läge att flödet sker i enlighet med den schematiska återgivningen på ventilens högra sida.

Flödet går således från "P" till "A" och påför på detta sätt oljetryck via ledningen 135 till kolvens 60 högra sida och tvingar kolven åt vänster, samtidigt som olja avledes från kolvens motsatta sida via ledningen 136 och i ventilen från "B" till "T" och till oljereturen.

På liknande sätt medför aktivering av ventilens 131 elektromagnet 125 att ventilen öppnar från positionen "P" till "B" för att påföra tryck via fluidporten 70 samt frige fluidavledning via porten 67 från "A" till "T" för att försk-juta slidventilen åt höger såsom visas på ritningen.

Aktivering av ventilens 131 elektromagnet 126 för- flyttar ventilen till läget från "P" till "A" för att tillföra tryck genom fluidporten 67 och avleda fluid genom fluidporten 70 från "B" till "T" för att förskjuta slidventilen åt vänster.

Användes kompressorn i ett kylsystem, önskas normalt förskjutning av dess slidventil så att man upprätthål- ler ett visst undertryck, som vanligen betecknas som "bör-" eller "inställningsvärde". Även andra parametrar, såsom temperaturen av den produkt som behandlas i ett kylsystem som är förbundet med kompressorn, kan användas 10 15 20 25 30 35 469 348 9 såsom faktorer som inverkar på slidventilens läge och Systemet syftar till i datorn 110 medelst förbundna med en icke därmed kompressorns kapacitet. att inmata ett önskat börvärde lämpliga strömställare, som är återgiven styrpanel som står i förbindelse med displayen 114. Styrpanelen kan också innefatta anordningar för att styra arbetssättet, dvs automatiskt eller för hand, samt slidanslagets, slidventilens och kompressorns arbets- sätt. Mikrodatorns 110 indikation på displayen 114 byg- ger på de mottagna signalerna. De nödvändiga elektriska förbindningarna sker mellan styrpanelen och mikrodatorn 110 för att med för fackmannen välkända medel åstadkomma önskad funktion.

Det med mikrodatorn 110 samverkande programmet 112 är sådant att det väljer lämpligt läge för slidanslaget 33 på basis av de från utmatningsstryckomvandlaren 82 och insugstryckomvandlaren 86 erhållna informationerna samt de för kylanordningen och kompressorn karakteris- tiska data. Programmet utformas så att det styr slidven- tilens 32 läge på basis av undertryckomvandlaren 86 eller annan lämplig kapacitetsindikation.

Pâ detta sätt åstadkommer styrsystemet ständig av- känning av de fyra variablerna, dvs utmatningstryck, insugningstryck samt slidanslagets och slidventilens läge, och vid behov förflyttas slidanslaget och slidventilen i erforderlig riktning till dess att de från mikrodatorn llO mottagna signalerna är i jämvikt med slidanslagets och slidventilens läge sådana de föreskrives av program- met 112.

Slidventilen 32 manövreras enligt s k flygande styrning.

Ventilen förflyttas i tryckökande eller tryckavlastande riktning i enlighet med en kapacitetsstyrsignal, dvs en från undertrycksomformaren 86 härledd signal, men ventilen positioneras inte i ett preciserat läge rela- tivt någon annan signal eller styrning. Medan kapacitets- styrsignalen vanligen baseras på undertrycket kan den innefatta andra parametrar såsom produkttemperaturen, Åfâ? 543 lO 15 20 25 30 35 10 såsom nämnts ovan. Utgångssignalerna avseende belastnings- ökning och avlastning pulsas normalt tidsproportionellt för att variera slidventilens känslighet i enlighet med kapacitetsstyrsignalens felmarginaler.

Signalen från potentiometern 90 i samverkan med slidventilen användes inte för att styra dess position.

Emellertid användes den för att indikera dess position, och denna positionsindikering användes för andra ändamål inklusive igångkörning av kompressorn i helt avlastat skick och om så är möjligt vid multikompressorns sekvens- styrning.

I motsatts därtill omstyres slidanslaget till ett exakt läge, såsom ovan nämnts. Kvitteringen från dess potentiometer 94 användes för att avgöra när slidstoppet befinner sig i önskat läge. Återkopplingssignalerna från potentiometrarna både för slidanslaget och slidventilen användas för att avgöra om avvikelser eller överensstämmel- se föreligger mellan önskat mekaniskt läge för slidstoppet och aktuellt mekaniskt läge för slidventilen. Föreligger avvikelse, återföres slidventilen temporärt så att slid- anslagets positionering får företräde.

Systemet har också en anordning medelst vilken på kontrollpanelen indikerade lämpliga styrmanövrer kan manövreras så att de tillåter manuell positionering av både slidventilen och slidanslaget.

Positionering av slidventilen och slidanslaget relativt rotorhuset och relativt varandra medger önskade variationer i kompressionsförhållandet så att kompressorn kan "belastas" eller “av1astas" enligt önskemål genom olika parametrar. Även om hydrauliska organ beskrivits för att förskjuta slidanslaget och slidventilen, är det uppenbart att även andra för fackmannen välbekanta medel kan användas därtill. Exempelvis kan elektriska stegmotorer eller stegmotorstyrda hydraulorgan användas om så önskas.

I anslutning till ritningen skall nu beskrivas en föredragen utföringsform av uppfinningen. Såsom ovan nämnts skall föreliggande uppfinning tillämpas vid före- 10 15 20 25 30 35 469 548 ll målet för amerikanska patentansökan 659 038.

Uppfinningen kommer att beskrivas för tillämpning med en konventionell rotorprofil som har fyra hanryggar 18 coh sex honryggar 19. Hanryggarna har 300° omslutnings- vinkel med 90° vinkel mellan ryggarna. Honryggarna har 200° omslutningsvinkel med 60° vinkel mellan ryggarna.

Hanryggarna har gängtoppar l8', åtskilda av ßsamt gäng- bottnar l8". Honryggarna har gängtoppar l9', åtskilda medelst<;samt generellt med 19" betecknade spårbottnar.

Enligt återgivningen i fig 2 representerar det heldraget rutmönstrade området 150 belägenheten av den radiella utloppsporten för den tidigast eller maximala öppningen av utloppsporten till den inneslutna fickan eller volymen mellan gängorna, dvs det lägsta volymför- hållandet Vi, vid vilken maskinen kan arbeta. Detta korre- sponderar med det läget, i vilket de främre kanterna på han- och hongängtopparna, numrerade "2", når utlopps- portens kant i dess fullt öppna läge, såsom definieras genom porten 29 och den högra änden 38 på slidventilen 32 (se fig 1).

Det streckat rutmönstrade området 152 presenterar föredragna lägen för den tidigaste öppningen av avkän- ningsporten 153. Fickareans 152 läge måste vara åtminstone vinkeln Q bakom utloppsportens öppning på hon-sidan och vinkeln ß bakom utloppsporten på han-sidan, i vilket vinkeln d definieras som 360° delad genom antalet ryggar på honskruvrotorn, och vinkeln B definieras som 360° delad genom antalet ryggar på hanrotorn. I en konventionell kompressor, såsom ovan beskrivits, blir vinkeln d 60° och vinkeln ß blir 90°. Sålunda följer fickarean 152 omedelbart den ficka som ligger närmast intill utlopps- porten men vilken ännu inte står i förbindelse med utlopps- porten. I fig 2 kommer fickans 4 främre kant på honrotorn till öppen exposition av avkänningsporten 153 och medger därigenom tryckavkänningen i fickan tills honrotorns rotation låter denna fickas bakre kant passera porten.

En möjlig lokalisering för avkänning anges i fig 2.

Sidolastinjektionsporten 154 har en belägenhet 469 348 10 15 20 25 30 35 12 enligt för fackmannen på området välkänd praxis. Företrädes- vis ligger den så att den ger en föredragen relation med insugningstrycket, vilket resulterar i den bästa specifika effekten och förbättrar verkningsgraden. I vanliga fall kan den ligga var som helst mellan men inte i förbindelse med insugnings- och utmatningsportarna.

Ett möjligt läge visas i fig 2. Avkänningsporten 153 emellertid ligger företrädesvis senare i kompressionen än injektionsporten 154 för att undvika inflytande från tryckfallet i injektionsporten själv, vilket eljest skulle leda till att det uppmätta trycket måste korrigeras uppåt.

Således är injektionsportens 154 föredragna belägenhet framför avkänningsporten 153.

För att avkänna trycket har ett kapillärrör 160 medelst en lämplig armatur 161 förbundits med avkännings- porten som ligger i huset. Kapillärrörets andra ände är förbunden med en dämpningskammare 162 till vilken anslutits en tryckomvandlare 164 som har lämpliga ledningar 165 till den analoga ingångsmodulen 98.

Betraktas strukturen och arbetssättet i en ficka mellan kompressorns gängor inses lätt att det genom röret 160 överförda trycket är ett minimum när den främre rotorspetsen passerar över porten och att det växer till ett maximum när den bakre rotortoppen passerar över avkänningsporten. Således skall i en fyrgängad hanrotor, där varje enskild gängrygg är på 90° avstånd från intillliggande, såsom angivits ovan, således omvandlaren vara minst 90° bakom den tidigast möjliga öppningen av den radiella utmatningsporten. Omvandlaren exponeras annars direkt för systemets utmatningstryck och skulle då inte ge en relevant tryckindikation i den slutna fickan.

Vad som angivits ovan visar en viss överensstämmelse med Shaw-patentet Re 29 203. I detsamma beskrives avkän- ningsporten 72 som avkänningsorgan för arbetsmediets tryck i den inneslutna volymen precis innan den slutna gängan öppnas mot utmatningsporten. För att hindra denna port från att i en innesluten volym öppnas mot systemets utmatnings- port när den främre kanten öppnar mot utmatningen, måste vid är 10 15 20 25 30 35 469 348 13 föreliggande uppfinning avkänningsporten åtminstone ligga 90 omkretsgrader längre bakom honrotorn från utmatningen.

Eftersom den totala omslutningen är 300° och avkännings- porten måste ligga minst 90° från radialporten, visar detta att det måste vara åtminstone ungefär 1/3 av rotorns längd bakom radialporten. Shaw-patentet visar en avkän- ningsport som är mycket närmare radialutmatningsporten än detta. Under kompressorns arbete skulle denna port endast avkänna linjetrycket större delen av tiden och skulle inte avge någon meningsfull information angående det interna utmatningstrycket.

Vidare skulle det alstrade trycket i varje port i en skruvkompressor stiga och falla fyra gånger per honrotorvarv. Vid en normal 60 Hz tvåpolig motorhastighet på 3600 r/m skulle tryckpulsen stiga och falla 240 ggr/s.

Om tryckavkänningsporten vid Shaw-patentet var placerad åtminstone 90° bakom radialporten skulle i motsats till vad som anges i Shaw-patentet det förefalla osannolikt att en magnetventil sådan den beskrives i Shaw-patentet direkt kan styras genom denna signal. Antagligen skulle denna magnetspole antingen harmoniskt magnetiseras med en frekvens av 240 Hz tills den förstöres eller signalen skulle anslagsdämpas för att åstadkomma ett genomsnittligt tryck. Hur som helst skulle användning av detta tryck direkt innebära att använda ett genomsnittstryck, vilket inte önskas. Det som behövs är en indikation av topp- trycket för att undvika överkompression eller underkompres- sion.

Enligt föreliggande uppfinning resulterar konstruk- tionen i mätning av trycket i den inneslutna fickan i ett känt läge i skruvgängorna. Detta tryck mätes genom tryckavkänningsanordningar, som dämpar fluktuationerna i signalnivån till ett genomsnittsvärde. En sådan tryck- nivådelväg genom kompressionen användes sedan för att bestämma det maximala trycket i de slutna gängorna innan öppning sker till radialutmatningsporten, baserad på ett konventionellt förhållande eller en model av en kompressionsprocess (isentropisk, isotermisk, polytropisk 469 348 10 15 20 25 30 35 14 etc) och den radiella utmatningsporten positionerar sedan genom förskjutning av slidventilen för att undvika överkompression eller underkompression. Detta åstadkommes i ett mikrodatorstyrt system, som i den tidigare refere- rade US-patentansökan 659 038, för att ge kompressorn a ett internt volymförhållande som är avstämt på systemets tryckförhållanden.

Fig 5 ger en indikation om det arbete som kan sparas genom att omjustera utmatningsportens läge på basis av tryckavkänning senare under kompressionen än i den på sidan liggande inloppsporten, och därför av hela inne- hållet i volymen mellan gängryggarna.

I den inledningsvis omnämnda US-patentansökan 659 038 föreslås att åstadkomma volymförhállandejusteringen genom att mäta insugnings- och utmatningstrycket externt relativt kompressorn. Baserad på en efterbildning eller analysering av kompressionen på något sätt bestämmes det interna utmatningstrycket i den punkt där den slutna fickan öppnas mot utmatningsporten. Olika analyserings- förfaranden kan användas för att bestämma det interna utmatningstrycket vid den punkt där öppning sker mot utmatningsporten. T ex, gg s volymförhållandet och k är det specifika värmeförhållan- = Vik, varvid Vi är det interna det - detta visar kompressionen vara isentrop. Som ett alternativ kan kompressionen återbildas som polytrop Pa P s (Se även exempel på isentropa och polytropa analyser i ASHRAE Handbook, 1983 Equipment, 12.21-22).

Dessa analyser arbetar tämligen bra, förutsatt med = Vin, varvid n är den polytropa exponenten. att den enda gas som kommer in i kompressorn kommer É in genom insugningsporten. Emellertid kan ytterligare gas injiceras eller sidoladdas i skruvgängorna senare under g kompressionsprocessen, såsom angivits ovan. Exempel på dylika arbetssätt förekommer om en mellantrycksport tillföres sköljgas från en ekonomiser-panna eller extragas från en sidobelastning. När denna extragas injiceras i den slutna kompressionsarean höjes trycket i denna 10 l5 20 25 30 35 469 548 15 punkt över den nivå som skulle ha resulterat enbart av den insugna gasens kompression. För att undvika över- kompression vid utmatningen skall volymförhállandet ned- justera på basis av (a) trycknivân vid mellanporten och (b) portens belägenhet i kompressionsprocessen. n Fig 5 utgör ett tryck/volymdiagram, i vilken gas- kompressionen avbildas först i en kompressor med standard- skruv, sedan i en skruvkompressor med ånginjektion vid ett mellantryck.

Först avbildas standardkompressionen medelst kurvan P-P S - Pd . Förutsatt att P1 1 P = 18,8 och P = s d 1 är kompressionsförhållandet Pd system P/S eller 150/18,80 7,98:l, och det idealiska volymförhàllandet skulle då vara 150 tryckenheter cR1/k v. = = 7,98 l 1/1,29 = således en kompressionsexponent på 1,29. Volymförhål- landet kan hittas i fig S genom att ta 20% volym vid utmatning, jämfört med 100% volym vid insugning för att erhålla I--' O C) o\° N CD o\° i Sålunda är kompressionen i detta fall idealiskt, dvs det interna utmatningstrycket från den komprimerade fickan öppnar till utmatningsporten när trycken har blivit lika, med varken över- eller underkompression.

Den övre kurvan i fig 5 illustrerar kompressions- - P modellen med gassidoinjektion (kurva Ps - Pp p _ o 2 Kompressionen av den insugna gasen kan återges (i detta exempel en o isentrop kompression). Från Pp på något sätt från Ps till Pp till Pp är kompressions- o 2 469 348 10 l5 20 25 30 35 16 fickan öppen till sidoporten och gas strömmar in till den slutna fickan och höjer ficktrycket med 36 tryckenheter till P P2 Från Ppz till Pdz följer kompressionen åter en isentrop kompressionsmodell, varvid kompressionen upphör när vid den tidpunkt fickan slutes relativt porten. fickan öppnar till den radiella utmatningsporten i slid- ventilen, förutsatt att den radiella porten fortfarande ligger vid Vi = 5 från insugningen.

För att spara det arbete som ufiättas vid kompression över Pd-system är det nödvändigt att på nytt lokalisera den radiella utmatningsporten i en position som ger en volym av 28% så att kompressionen upphör vid Fd 3 och gasen stötes ut av kompressorn vid 150 tryckenheter. . _ _ 100 vi vid 28% volym uppgar till -55% = 3,57, räknat på insugningen.

De erforderliga beräkningarna för att omplacera den radiella utmatningsporten kräver avkänning av det tryck som följer efter sidolastinjektionen P , och 2 i utmatningslinjen från kompressorn, Pd-system. (Sist- nämnda avkänning finns i US-ansökan 659 038). Dessa avläsningar tillföres analoginmatningsmodulen, analog/ digitalomvandlaren 98 och till mikrodatorn 110. 2 och Pä och det idealiska kompressionsförhållandet beräknas P medelst CR =íÉ . Exempelvis i fig 4 skulle detta bli P2 1,875 CR. För att undvika överkompression Således mätes två trycknivåer P -system, 150 : 80 = måste kompressorns inre kompressionsförhållande från det att sidoslastporten slutes till utmatningen bli lika med det idealiska CR.

Eftersom den inneslutna volymen när porten stänges i detta exempel är 45%, kan den idealiska utmatnings- volymen beräknas enligt följande: = innesluten volym vid portstängningen = 45% V ppz av insugen volym 10 15 20 469 548 17 CR = 1,875 idealisk volymförhállandeportstängning till utmatning = V.. 11 idealisk CRl/k V..= ii 1/1,29 = 1,875 1,628.

Sålunda torde den idealiska volymen vid öppnande mot utmatningsporten vara V ppz V11 Va 1,628 _ êâ d vd = 27,6% Genom att referera till en tabell i mikrodatorn med aktuell volym vid utmatning för varje radialportläge, kan det rörliga slidanslaget och slidventilen justeras till korrekt utmatningsvolym för att ge ett minimum av kraftförbrukning.

Claims (8)

469 348 10 15 20 25 30 35 18 PATENTKRAV

1. l. Rotorskruvkompressor (10) med ett hus (ll) med ett primärt inlopp (25,26) och ett utlopp (28,29) samt två samverkande rotorer (l8,l9) samt en med rotorerna (l8,l9) och huset samverkande slidventil (32) för reg- lering av kompressorns kapacitet och volymförhållande, varvid rotorerna och slidventilen med huset bildar en sekvens av oberoende av varandra slutna fickor, vilkas volym varierar från ett maximum, i fickan intill det primära inloppet (25,26), till ett minimum, i fickan näst intill utloppet (28,29), omedelbart innan den förbin- des med utloppet (28,29), k ä n n e t e c k n a d att ett organ (160-165) är anordnat för att avkänna aV trycket i den ficka (152), som omedelbart följer fickan näst intill utloppet (28,29), och att det tryckavkännande organet (160-165) kommunicerar med den tryckavkända fickan (152) via en port (153) i huset (ll), samt att medel är anordnade för att medelst det avkända trycket styra slidventilens (32) rörelser.

2. Rotorskruvkompressor (10) enligt patentkravet l, varvid ett sekundärt inlopp (154) för gas är anordnat och står i förbindelse med en ficka, vars volym ligger mellan den maximala och minimala volymen, k ä n n e - t e c k n a d av att organet (l60-165) för att avkänna trycket i den ficka (152), som omedelbart följer fickan näst intill utloppet (28,29) är anordnat i ett läge (153) inte tidigare under kompression än det sekundära inloppets (154) läge.

3. Rotorskruvkompressor enligt patentkravet l eller 2, innefattande en hon-rotor (18) som uppvisar ett flertal ryggar (l8') med ett inbördes vinkelavstånd av a° och en han-rotor (19) som uppvisar ett flertal ryggar (l9') med ett inbördes vinkelavstånd av B°, k ä n n e t e c k - n a d av att organet (160-165) för att avkänna trycket i fickan (152) ligger åtminstone d° före utloppet på honsidan och åtminstone ß° före utloppet på hansidan. 10 15 20 25 -l 46938 19

4. Rotorskruvkompressor enligt patentkravet l, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att tryckavkännings- organet (160-165) ligger senare under kompressionen (154) läge.

5. Rotorskruvkompressor enligt något eller några än det sekundära inloppets av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av organ (80,8l,82) för avkänning av trycket vid utlop- pet (28,29), organ (32,33) för att förändra utloppets läge och därmed det interna volymförhàllandet samt organ (l30,l3l) för styrning av utloppets läge i motsvarighet till nämnda avkända tryck.

6. Rotorskruvkompressor enligt något eller nâgra av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att vinkelavståndet a uppgår till ca 60° och vinkel- avståndet B uppgår till ca 90°.

7. Rotorskruvkompressor enligt något eller några av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att tryckavkänningsorganet (160-165) innefattar ett kapillärrör (160), som är förbundet med en dämpnings- kammare (162), samt en tryckomvandlare (164), som är anordnad att avkänna trycket i dämpningskammaren (162).

8. Rotorskruvkompressor enligt något eller några av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att tryckomvandlaren (164) avger en analog utgångs- spänning och är förbunden med en analog/digitalomvandlare för att övervaka utloppets (150) i relation till de avkända trycken.