SE509701C2

SE509701C2 - Device for controlling the capacity of a screw compressor

Info

Publication number: SE509701C2
Application number: SE9702095A
Authority: SE
Inventors: Roland Pamlin; Leif Eriksson
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner Ab
Priority date: 1997-06-02
Filing date: 1997-06-02
Publication date: 1999-03-01
Also published as: SE9702095L; SE9702095D0; WO1998055768A1

Abstract

The invention relates to an arrangement for regulating the capacity of a screw compressor with the aid of at least one valve slide (11) that can move axially against the action of a spring force in a cylindrical chamber (7) that includes a series of connection openings (10) to the working chamber of the compressor. These connection openings are covered successively by the valve slide (11) at increasing capacities. With the intention of eliminating the static friction of the valve slide, the valve slide (11) is caused to vibrate by a pressure fluid, to control the valve slide, and the pressure fluid is pulsated by means of an arrangement (18, 19; 28).

Description

10 OÖÜ" 0 9 7 0 'l . Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en enkel och effektiv anordning av det inledningsvis angivna slaget vid vilken de båda ovannänmda nackdelarna är helt eller till huvudsaklig del undanröjda. _ i Detta har enligt uppfinningen åstadkommits därigenom, att anordningen har erhållit de i kravet 1 angivna kännetecknen. i Uppﬁnningen är närmare tydliggjord i det följande under hänvisning till bifogade ritning, som schematiskt visar ett utföringsexempel på en anordning enligt uppﬁnningen och . på vilken ﬁg. 1 är en tvärsektion genom en kapacitetsreglerad skruvkompressor, ﬁg. 2 är kretsschema visande en reläanordning för styrning av en magnetventil, ﬁg. 3 visar styrpulser, som magnetventilen vid olika kapacitetsförhållanden och ﬁg. 4 visar en alternativ pulsgenererande anordning. 10 OÖÜ " 0 9 7 0 'l. The object of the invention is to provide a simple and efficient device of the initially indicated kind in which the two above-mentioned disadvantages are complete or to main part eliminated. _ i This has been achieved according to the invention in that the device has obtained them the characteristics specified in claim 1. in The invention is further elucidated in the following with reference to the appended drawing, which schematically shows an embodiment of a device according to the invention and . on which ﬁ g. 1 is a cross section through a capacity controlled screw compressor, ﬁ g. 2 is a circuit diagram showing a relay device for controlling a solenoid valve, ﬁ g. 3 shows control pulses, such as the solenoid valve at different capacitance conditions and ﬁ g. 4 shows an alternative pulse generating device.

Den visade kompressorn är av det slag som visas US 4,042,310 och omfattar ett hus 1, i vilket två skruvrotorer 2 är roterbart lagrade. Huset är försett med en inloppskanal 3 och en avloppskanal 4, som står i förbindelse med en inloppsport 5 respektive en utloppsport 6.The compressor shown is of the type shown in US 4,042,310 and comprises a housing 1, in which two screw rotors 2 are rotatably mounted. The house is equipped with an inlet duct 3 and a drain channel 4, which is connected to an inlet port 5 and an outlet port 6, respectively.

Större delen av inloppsporten 5 är belägen på ena sidan om ett plan genom rotorernas 2 axlar medan utloppsporten 6 är belägen på den andra sidan om närnnda plan.Most of the inlet port 5 is located on one side of a plane through the axes of the rotors 2 while the outlet port 6 is located on the other side of said plane.

Huset 1 är vidare försett med två ventilbonningar 7 rakt under respektive rotor, av vilka den ena rotom och ventilborrningen är skymda på ritningen av den visade rotom och ventilborrningen. Ventilborrningarna 7 är skilda från kompressorhusets 1 inre och parallella med rotoraxlarna, samt är vid sina inre ändar i öppen kommunikation med inloppskanalen 3 och vid sina yttre ändar belägna på var sin sida om kompressor-ns avloppskanal 4 utan att stå i förbindelse med denna. En ej visad tvärgående kanal förbinder ventilbonningarrias 7 yttre ändar och kommunicerar med en rörledningsanslutning 9.The housing 1 is further provided with two valve bearings 7 directly below the respective rotor, off which one rotor and the valve bore are obscured in the drawing of the rotor shown and the valve bore. The valve bores 7 are separated from the interior and parallel of the compressor housing 1 with the rotor shafts, and is at its inner ends in open communication with the inlet channel 3 and at their outer ends located on each side of the compressor drain channel 4 without standing in connection with this. A transverse channel (not shown) connects the exterior of the valve housing 7 ends and communicates with a pipeline connection 9.

Två rader av ett antal axiellt åtskilda förbindelseöppningar 10 är anordnade i komp- ressorhusets mantelvägg och sträcker sig till vardera av de två ventilbormingarna 7 för att åstadkomma kommunikation mellan kompressorhusets inre och inloppskanalen 3 framför en 4 axiellt förskjutbart lagrad, cylindrisk ventilslid 11 i vardera bormingen 7. Vardera ventilsliden 1 1 är utformad som ett vid inre änden slutet rör, vilket verkar som en inåt mot verkan av en dragfjäder 12 förskjutbar kolv, vilken fjäder är fastsatt med ena änden i ventilsliden ll och andra änden i huset 1. Vardera ventilslidens 11 slutna ände är försedd med ett genom- strömningshål 13, genom vilket ett till ventilbormingarna 7 från röranslutningen 9 inmatat iïsnø 7o1 ﬂuidum kan läcka över till rummet 14 ﬁamför respektive ventilsid l 1, vilket rum 14 kommu- nicerar med inloppskanalen 3. ' Till röransluntingen 9 är en rörledning 15 ansluten 'igenom vilken ﬂuidet, i detta fall ' olja matas, ﬁrån en tryckoljekälla 16 via en reglerventil 17 till ventilborrningarna 7 för .förskjutning av ventilsliderna 11 mot verkan av fjädrarna 12 ﬁån ett viloläge där alla förbindelseöppningarna 10 är frilagda - minimikapacitet - till ett i beroende av oljetrycket bestämt läge där några eller alla förbindelseöppningarna 10 är övertäckta av ventilsliderna 11 - maximikapacitet. ' Ventilen 17 styrs av en reläanordning 18, som vid tillslag sänder en ström genom en till ventilen hörande magnetbindning 19, som bringar ventilen till öppetläge. Reläanordningen i sin tur styrs av en tryckavkännande sensor 20 i avloppskanalen 4. Sensorn 20 avger en signal till en signalomvandlare 21, som tillför reläanordningen 18 en mot avloppstrycket svarande signal U. _ Normalt brukar en sådan signal anordnas för att styra en ventils öppningsläge i be- roende av signalens amplitud. I ett sådant fall uppstår den inledningsvis beskrivna olägen- heten med ventilsliden 11, som har en tendens att iä en stor viloﬁiktion. För att undvika detta används enligt uppﬁnningen signalen U för att styra den som en enklippsrnultivibrator utförda reläanordningen 18, som triggas av korta pulser från en pulsgivare 22 med en frekvens av ca Hz. ' i Varje puls bringar reläanordningen att slå till, varvid ventilen 17 öppnas helt tills den av sensorn 20 initierade signalen U bringar reläanordningen 18 att slåiﬁ-ån efter en av det avkända trycket i avloppsledningen beroende tid. Om det av sensom 20 avkända trycket svarar mot en minimikapacitet sker frànslaget omedelbart, och varje till ventilsliderna ll och _ hålen 13 begynnande oljeström upphör genast och uppfattas vid slidventilema 11 endast som en rad tryckstötar, som snabbt avklingar genom oljeläckaget genom hålen 13.Two rows of a number of axially spaced connection openings 10 are arranged in comp. the jacket wall of the resource housing and extends to each of the two valve bores 7 to provide communication between the interior of the compressor housing and the inlet duct 3 in front of one 4 axially displaceably mounted, cylindrical valve slide 11 in each bore 7. Each valve slide 1 1 is designed as a tube closed at the inner end, which acts as an inwardly against the action of one pull spring 12 displaceable piston, which spring is fixed with one end in the valve slide 11 and the other end of the housing 1. The closed end of each valve slide 11 is provided with a flow hole 13, through which one is fed to the valve bores 7 from the pipe connection 9 iïsnø 7o1 ﬂ uidum can leak over to room 14 ﬁ in front of the respective valve side l 1, which room 14 communicates nicers with the inlet duct 3. ' A pipeline 15 is connected to the pipe connection 9 through which ﬂ uidet, in this case 'oil is fed, ån a pressure oil source 16 via a control valve 17 to the valve bores 7 for displacement of the valve slides 11 against the action of the springs 12 ﬁ from a rest position where all the connection openings 10 are exposed - minimum capacity - to one depending on the oil pressure determined position where some or all of the connection openings 10 are covered by the valve slides 11 - maximum capacity. ' The valve 17 is controlled by a relay device 18, which upon switching on sends a current through one magnet binding 19 belonging to the valve, which brings the valve to the open position. The relay device in turn is controlled by a pressure sensing sensor 20 in the drain channel 4. The sensor 20 emits a signal to a signal converter 21, which supplies the relay device 18 with a response corresponding to the drain pressure signal U. _ Normally such a signal is usually arranged to control the opening position of a valve in depending on the amplitude of the signal. In such a case, the inconvenience initially described arises. with the valve slide 11, which tends to have a large rest ﬁ tion. To avoid this according to the invention, the signal U is used to control it as a single-clip multivibrator the relay device 18, which is triggered by short pulses from a pulse generator 22 with a frequency of approx. Hz. 'i Each pulse causes the relay device to turn on, with the valve 17 fully opened until it signal U initiated by the sensor 20 causes the relay device 18 to turn on after one of the sensed the pressure in the drain line depending time. About the pressure sensed by the sensor 20 corresponds to a minimum capacity, the disconnection takes place immediately, and each to the valve slides ll and the oil flow beginning with the holes 13 ceases immediately and is perceived at the shutter valves 11 only as a series of pressure surges which rapidly dissipate through the oil leakage through the holes 13.

Om sensom 20 avkänner ett mot maximikapacitet svarande tryck i avloppskanalen 4 tillförs reläanordningen 18 en signal, som fördröjer reläanordningens 18 ﬁånslag till eller i det närmaste ända till påföljande puls från pulsgivaren 22 uppträder. Ventilsliderria 11 tillförs då en jämn ström av olja genom den öppna ventilen 17, vilken olja läcker sakta ut genom hålen 13. Eventuellt hinner en ytterst kortvarig stängning av ventilen 17 ske omedelbart innan en triggningsptils avges av pulsgivaren 22 för öppning av ventilen 17. Oljeströmmen till ventil- slidema 11 är tillräcklig för att förskjuta dessa tills samtliga iörbindelseöppningar 10 är över- 509 '701 ' 4 täckta av sliderna I 1, som här är stoppade genom anliggning mot stopp 23. Vid varje läge mellan maxirni- och minirnilägena hos ventilslidema 11 är dessa utsatta för en vibration som gör, att ventilsliderna ll kommer att förskjutas i noga överensstämmelse med en ökande eller minskande oljeström genom ventilen 17.If the sensor 20 senses a pressure corresponding to the maximum capacity in the drain channel 4 a signal is applied to the relay device 18, which delays the switching on of the relay device 18 to or in the closest to the subsequent pulse from the encoder 22 occurs. Valve slider 11 is then supplied a steady stream of oil through the open valve 17, which oil leaks slowly through the holes 13. An extremely short-term closure of the valve 17 may take place immediately before one triggers are emitted by the encoder 22 to open the valve 17. The oil flow to the valve the slides 11 are sufficient to displace them until all the connection openings 10 are covered 509 '701' 4 covered by the slides I 1, which here are stopped by abutment against stop 23. At each position between the maximum and minimum positions of the valve slides 11, these are subjected to a vibration which means that the valve slides ll will be displaced in strict accordance with an increasing or decreasing oil flow through the valve 17.

En lämplig krets för styrning av ventilen 17 visas i ﬁg. 2. Reläanordningen 18 med pulsgivaren 22 är anordnade att med frekvensen 10 Hz sluta en kontakt 24, som ansluter en spänning dels till ventilens 17 lindning 19, så att ventilen 17 öppnas, dels till ett relä 25 vars kontakt 26 slår till och håller reläanordningen 18 tillslagen tills reläet 25 slår iﬁ-ån, vilket sker efter en av den till reläet matade spänningen U hos signalen ﬁ-ån sensom 20 beroende tid. Vid en mot minimikapacitet svarande spänning sker frånslaget omedelbart efter tillslaget och vid en mot maximikapacitet svarande spänning sker ﬁånslaget väsentligen samtidigt som en ny puls från pulsgivaren 22 inkommer till reläanordningen 18, d.v.s. om det hinner bli ett ﬁånslag så blir det omedelbart innan ett tillslag sker. Dessa förlopp av som exempel valda 50 % och 25 % kapacitet visas i ﬁg. 3, av vilka det framgår att ventilsliderna ll alltid, eller möjligtvis med undantag för vid maxirni- och rninimikapacitet, är utsatta för en stötvis tillförd ström av tryckolja, som förhindrar att ventilsliderna ll bromsas på gnmd av viloﬁiktion.A suitable circuit for controlling the valve 17 is shown in ﬁ g. 2. The relay device 18 with the encoder 22 is arranged to close a contact 24 at the frequency 10 Hz, which connects one voltage partly to the winding 19 of the valve 17, so that the valve 17 is opened, partly to a relay 25 whose contact 26 switches on and keeps the relay device 18 switched on until the relay 25 switches on after one of the voltage U supplied to the relay by the signal ﬁ- depending on the sensor 20 time. At a voltage corresponding to the minimum capacity is switched off immediately after switching on and off a voltage corresponding to the maximum capacity occurs ﬁ the connection takes place substantially at the same time as a new one pulse from the encoder 22 enters the relay device 18, i.e. if it has time to become one ﬁ attack, it will be immediately before an attack takes place. These processes of 50 selected as examples % and 25% capacity are shown in ﬁ g. 3, from which it appears that the valve slides ll always, or possibly with the exception of at maximum and minimum capacity, are exposed to a shock-supplied flow of pressure oil, which prevents the valve slides ll be braked due to rest ﬁ iktion.

Det väsentligt nya med uppﬁnningen består ﬁämst i vibreringen av ventilsliderna 1 l, vilket kan ske på många sätt utöver det ovan visade, exempelvis såsom visas i ﬁg. 4 med en vibrator 28 inkopplad i trycktillförselledningen, företrädesvis mellan tryckkällan och regler- ventilen, så att ventilslidemas vibrering upphör när kompressom inställs på minimikapacitet.The essential new feature of the invention consists in the vibration of the valve slides 1 l, which can happen in many ways in addition to what is shown above, for example as shown in ﬁ g. 4 with one vibrator 28 connected in the pressure supply line, preferably between the pressure source and the the valve, so that the vibration of the valve slides stops when the compressor is set to minimum capacity.

Viktigt är även den kontinuerliga dräneringen av tryckoljan förbi ventilsliderna, vilken till- försäkrar anordningen en noggrann följsamhet.Also important is the continuous drainage of the pressure oil past the valve slides, which ensures the device an accurate compliance.

Dräneringens storlek är beroende av läckaget av gas och olja ﬁån rotorgängorna lik- som av oljeviskositeten. Storleken mäste vara tillräcklig för erforderlig dränering vid minirní- kapacitet, d.v.s. när ventilanordningen 17 är stängd, utan att trycket blir så stort att dragﬁ ädern 12 inte orkar draga ventilsliden ll till läget för minimikapacitet. Samtidigt måste dräneringen vara tillräckligt liten för att reducera mängden dränerad olja vid fullast. En mera avancerad lösning kan bestå i att alternativt anordna en dräneringskanal 29 ﬁ-ån ventilborrningen 7 till en stängd gänga 27 hos kompressom (vid ca Vi = 1.05) varvid avkokning vid trycksänkning undvikes.The size of the drainage depends on the leakage of gas and oil from the rotor threads as well. as of the oil viscosity. The size must be sufficient for the required drainage at the minimum capacity, i.e. when the valve device 17 is closed, without the pressure becoming so great as to pull the spring 12 is unable to pull the valve slide 11 to the minimum capacity position. At the same time must drainage be small enough to reduce the amount of drained oil at full load. A more advanced solution may consist of alternatively arranging a drainage channel 29 ﬁ- from the valve bore 7 to a closed thread 27 of the compressor (at approx. Vi = 1.05) whereby decoction at pressure drop avoided.

Med stängd gänga avses här ett vid båda ändar av kompressorhusets l båda gavelplan stängt utrymme mellan två på varandra följande kammar hos rotorema, vilket utrymme successivt avtar vid rotorernas rotationBy closed thread is meant here one at both ends of the compressor housing 1 both end faces closed space between two successive cams of the rotors, which space gradually decreases with the rotation of the rotors

Claims

- ->: «" soø 7o1

A device for controlling the capacity of a screw compressor comprising a housing (1) with a working space designed as two intersecting cylindrical grooves with parallel shafts, in which grooves male and female rotors (2) are arranged, wherein the working space at one end is provided with a low pressure end and an inlet duct and at its other end a high pressure end and a drain channel (4), and at least one cylindrical space (7) parallel to the working space is connected to the working space through a number of axially distributed connection openings. (10) but is completely closed ﬁ from the drain channel (4) and is in open communication with the inlet channel (3), in which cylindrical space (7) a valve slide (11) is arranged to be under the influence of a pressure controlled by a valve device (17). medium from a pressure source (16) is displaced against the action of a resilient member (12) and successively covers an adjustable number of the axially distributed connection openings ingarna (10), k ä n n e t e c k n a d a v a device (18, 19; 28) to impart a vibrating movement by pulsing the pressure medium (1 1).

Device according to claim 1, characterized in that the valve device (17) included in the valve supply line (15) for the pressure medium to the valve slide (1 1) is provided with an actuating device (18, 22) for influencing the valve device (17) with a certain ﬁ sequence. ) in the opening direction and after a controllable time period determined by the desired capacity after each opening pulse actuate the valve device (17) in the closing direction. 25

Device according to claim 1 or 2, characterized by a deliberately arranged, limited leakage through and / or past the valve slide (11).

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in a flow hole (13) for the pressure vessel arranged in the valve slide (11). 30 509 701

Device according to claim 2 or 3, characterized in that the valve slide (17) is mounted with a clearance in the cylindrical space (7) allowing a limited bypass flow of the pressure.

Device according to any one of claims 1-5, characterized in that the drainage channel 10 (29) is arranged from a part of the cylindrical space (7) closed from the drain channel (4) to a thread (27) closed by both end faces of the compressor housing (1). in the compressor working room with a pressure slightly higher than the inlet pressure.