WO2016055412A1 - Schraubenverdichter - Google Patents

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WO2016055412A1
WO2016055412A1 PCT/EP2015/072934 EP2015072934W WO2016055412A1 WO 2016055412 A1 WO2016055412 A1 WO 2016055412A1 EP 2015072934 W EP2015072934 W EP 2015072934W WO 2016055412 A1 WO2016055412 A1 WO 2016055412A1
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WO
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spool
screw compressor
compressor according
screw
control slide
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PCT/EP2015/072934
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English (en)
French (fr)
Inventor
Roni LÖRCH
Klaus Feller
Tihomir Mikulic
Original Assignee
Bitzer Kühlmaschinenbau Gmbh
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Publication date
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Priority to CN201580054579.2A priority patent/CN106795884B/zh
Priority to EP15771988.1A priority patent/EP3204648B1/de
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Priority to US15/482,021 priority patent/US10794382B2/en

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    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by varying the volume of the working chamber
    • F04C28/20—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by varying the volume of the working chamber by changing the form of the inner or outer contour of the working chamber
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    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
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    • F04C2240/80—Other components
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Definitions

  • the invention relates to a screw compressor comprising a compressor housing with a screw runner chamber arranged therein, two screw runners arranged in the screw runner space and rotatably mounted on the compressor housing about a screw rotor axis, which engage with their screw contours and cooperate respectively with compression walls adjoining and partially surrounding the same.
  • a position detection device for the at least one spool, that the position detection means comprises a coupled to the at least one spool position indicator that the at least one position indicating element with a detector element cooperates, which extends parallel to the direction of displacement of the spool and along which the position indicator is movable when moving the at least one spool, and that the detector element is coupled to an evaluation device which detects the respective position of the position indicator along the detector element.
  • a Positionser linears- device is provided for the two spool, which one with the first spool coupled first position indicator and coupled to the second spool second position indicator comprises that both position indicators cooperate with a common detector element which extends parallel to the direction of displacement of the spool and along which the position indicators are movable when moving the spool, and that the detector element with an evaluation coupled, which is the respective
  • the detector element is arranged in a running within the compressor housing parallel to the direction of displacement detector channel, so that the detector element by the
  • Detector channel inside the compressor housing is optimally protected by external influences.
  • the detector channel is closed by a lid, so that over the lid easy access to the
  • the detector channel is formed by a groove-like recess formed in a housing base body, which engages over the lid.
  • Another advantageous solution provides that the cover itself has a groove-like depression contributing to the detector channel.
  • an advantageous solution provides that the detector element can be located within the
  • Deepening of the lid extends, so that the detector element is removable together with the lid and optionally interchangeable.
  • the at least one position indicator element is arranged in the detector channel and is movable in the latter in the displacement direction.
  • the at least one position indicator is mechanically coupled via a connecting body with the respective control slide and thus the position indicator is rigidly carried along with the respective control slide.
  • the respective connecting body has an elongate passage between the detector channel and a nozzle
  • the respective position indicator element cooperates contactlessly with the detector element, so that the position detection of the position indicator elements can take place wear-free.
  • the detector element is made of a magnetostrictive material and the position indicator generates at its location a local magnetic flux of the detector element, which can then be detected via the evaluation circuit in the detector element.
  • a particularly favorable solution provides for a control which controls a slide drive for the respective control slide and detects a movement of the respective control slide by means of the position detection unit.
  • the controller is able to move not only the respective spool with the slider drive, but also the executed
  • the slide drive is realized as a cylinder arrangement that can be acted upon by a medium.
  • the control can be used particularly advantageously when the controller positions the respective control slide in a position-controlled manner.
  • the controller on the one hand controls the slide drive and on the other hand can detect by detecting the position of the respective spool, whether the desired position is reached or not and then accurately approach this position by appropriate control of the slide drive and, for example, hold permanently.
  • Screw rotor Power consumption of a drive motor, parameters of the gaseous medium, in particular of the refrigerant, and operating limits of the screw compressor, the positions of the spool determined.
  • first spool and the second spool are arranged in the same direction one behind the other lying.
  • two successive control spool are used so that the first spool and the second spool are in a composite position immediately adjacent to each other positionable and movable together in the direction of displacement.
  • first and the second spool can be positioned in a release position at a distance from each other to form a gap.
  • first spool valve to have adjoining spool compression wall surfaces, one of which faces one of the screw rotors and the second spool valve has spaced-apart compaction wall surface areas, of which, in each case one to one of
  • the first spool is mounted on the second spool.
  • the first spool is mounted in a slide channel of the second spool.
  • the Schieberverdichtungs- wall surfaces of the first spool and the Schieberverdichtungswand- surfaces of the second spool connect to each other.
  • the solution according to the invention also sets itself the task in a
  • Screw compressor of the type described above to reduce the noise.
  • This object is achieved in a screw compressor of the type described above or a screw compressor according to one of the preceding features according to the invention that the first spool and the second spool are arranged in the same direction one behind the other, that the first spool on a high-pressure chamber side facing the second Spool is arranged and that the first spool is guided relative to the second spool by a telescopic guide.
  • Slider channel is the mobility of the second spool during operation of the screw compressor according to the invention, in particular reduced during the occurrence of pressure pulsations and thereby reduces the noise formation by the first spool due to pressure pulsations.
  • the telescopic guide has a lesser play transversely to the displacement direction than the leadership of the first spool by a receiving this slide channel.
  • the mobility of the first spool can be further limited and thus also caused by this in pressure pulsations noise.
  • the telescopic guide has a rigidly connected to the second control slide guide body on which the first spool is guided by a guide bush in the direction of displacement movable.
  • Such a design of the telescopic guide creates in a particularly simple manner, the possibility of reducing the mobility of the first spool relative to the slide channel.
  • a further advantageous solution provides that the first control slide is guided on the guide body exclusively by means of the guide bush.
  • the leadership of the first spool can be made more precise relative to the second spool, without the
  • Mobility of the first spool to hinder in the direction of displacement Mobility of the first spool to hinder in the direction of displacement.
  • the guide bush is arranged on a second spool facing the end of the first spool.
  • a particularly expedient solution provides, however, that the guide bush is arranged in the provided in the first spool inner guide receptacle for the guide body.
  • the first spool is rigidly connected to a piston rod, which leads to a cylinder assembly for movement of the first spool and that the first spool by means of a piston rod in the direction of displacement movably receiving Guide bush is guided relative to the compressor housing.
  • a further complementary guidance of the first spool is provided relative to the compressor housing, which additionally reduces the movement of the first spool relative to the compressor housing and in particular to the slide channel.
  • the piston rod is arranged on a side opposite the second spool side of the first spool.
  • the piston rod extends parallel to the displacement direction.
  • a clearance between the guide bush and the piston rod transverse to the direction of displacement is less than the play of the guided in the slide valve spool transverse to
  • first control spool and the second control spool have an identical outer contour.
  • the two successive control slide advantageously be used so that the first spool and the second spool are in a composite position immediately adjacent to each other positionable and movable together in the direction of displacement. Further, it is provided in the two successive spools, that the first and the second spool can be positioned in a release position at a distance from each other to form a gap.
  • Fig. 1 is a perspective view of a first embodiment of a screw compressor according to the invention
  • Fig. 2 is a section along line 2-2 in Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a section along line 3-3 in the region of a position detecting device
  • Fig. 4 is an enlarged section similar to FIG. 2 in the region of
  • FIG. 5 shows a representation similar to FIG. 4 at maximum delivery volume and largest volume ratio
  • FIG. 6 is a view similar to FIG. 4 at about three quarters of the
  • FIG. 7 is a view similar to FIG. 4 at about half
  • Fig. 8 is a view similar to Fig. 4 at approximately a quarter of power; an enlarged view of the position detection unit and the position indicators in conjunction with the spool valve; an enlarged perspective view of a position indicating element of the position detecting device; a section similar to FIG. 3 through a second embodiment of a screw compressor according to the invention with mutually arranged spools; a schematic representation of the second embodiment of the screw compressor according to the invention with mutually arranged spools similar to FIG. 4 at the highest volume ratio and highest performance; a representation similar to FIG. 12 at the highest volume ratio and lowest power; a representation similar to FIG. 12 at the lowest volume ratio and highest performance; a section similar to Figure 2 through a third embodiment of a screw compressor according to the invention.
  • FIG. 16 and FIG. 18 are sections similar to FIG. 8 through the third embodiment of the spool according to the invention.
  • FIG. 1 illustrated embodiment of a screw compressor 10 according to the invention comprises a designated as a whole with 12
  • Compressor housing which a suction port 14, via which a to be sucked gaseous medium, in particular refrigerant, is sucked in and a pressure port 16, via which the high pressure
  • compressed gaseous medium in particular the refrigerant is discharged, has.
  • a screw rotor axis 22, 24 rotatable screw rotor 26, 28 are provided in a screw rotor chamber 18 of the screw contours 32 and 34 engage with each other and with circumferentially adjacent compression walls 36 and 38 of the screw rotor - Collaborate space 18 to receive a supplied to the screw contours 32, 34 adjacent low pressure chamber 42 gaseous medium to compress and deliver it into a high pressure chamber 44 in the compressor housing 12 at high pressure.
  • the gaseous medium in particular refrigerant, enclosed in between the screw contours 32, 34 and the compression walls formed at these adjacent Verdichtungswand vom 36, 38 compression chambers at low pressure in a suction and compressed to a final volume at high pressure.
  • an adaptation of the operating state of the screw compressor 10 takes place on the one hand with regard to the volume ratio, which indicates the relation between the maximum enclosed intake volume and the ejected final volume. and second, with regard to the compressor capacity, which indicates the proportion of the volume flow actually compressed by the screw compressor relative to the maximum volume flow which can be compressed by the screw compressor 10.
  • a first spool 52 and a second spool 54 are arranged one after the other in a spool passage 56 provided in the compressor housing 12, the spool passage 56 being parallel to the screw spindles 22, 24 and the first spool 52 and the second spool 54 in the region of their not on the screw rotor 26, 28 adjacent judgess originatedsfizze 58 leads.
  • the first spool 52 is facing the high pressure chamber 44 and thus arranged high pressure side and the second spool 54 is disposed relative to the first spool 52 on the low pressure side.
  • Each of the two spools 52 and 54 further includes a spool valve wall 62 contiguous with the screw rotor 26 and a spool valve wall 64 contiguous with the screw rotor 28, which are partial surfaces of the compression panels 36 and 38, and casing compression panels 66 and 68 formed by the compressor housing 12 also Represent sub-areas of the Verdichtungswand inhabit 36 and 38, supplementing the Verdichtungswandx 36 and 38, the
  • the first spool 52 and the second spool 54 are, as shown in FIGS. 2 and 4 to 8, configured to be identical insofar as they form the spool compression wall surfaces 62 and 64 and the guide peripheral surface 58, and thus they can be in one parallel to the
  • the first spool 52 forms a high pressure chamber 44 facing the final volume of the compression chambers defining outlet edge 82, which by moving the first spool 52 in the
  • Displacement direction 72 is displaceable and co-determined by their position relative to a high-pressure side end face 84 of the screw rotor chamber 18, the final volume of the compression chambers formed and thus the volume ratio.
  • the first spool 52 and the second spool 54 have facing end surfaces 86 and 88, with which these, as shown for example in FIG. 4 and Fig. 5, are so applied to each other, that the Schieberverdichtungswand vom 62 and 64 of the first spool 52 and the second spool 54 merge into each other.
  • first spool 52 and the second spool 54 are guided in addition to the slide channel 56 relative to each other by a telescopic guide 92, which has an inner guide body 94 and a
  • Guide receptacle 96 wherein the guide receptacle 96 is provided in the first spool 52 and the guide body 94 is held on the second spool 54 and projects beyond its end face 88 so that it can engage in the guide receptacle 96 in the first spool 52. Further, preferably in a surrounding the guide body 94 interior 102 of the second spool 54 is a compression spring 104th
  • a cylinder assembly 112 which comprises a cylinder chamber 114 and a piston 116, wherein the piston 116 is connected to a piston rod 118 which connects to the first spool 52 and produces Although, for example, with an extension 122 of the first spool 52, which is the same, for example, on one of the end face 86 thereof.
  • the cylinder arrangement 112 lies in particular on a side of the first control slide 52 opposite the second control slide 54, preferably in a high-pressure-side housing section 124 of FIG
  • Compressor housing 12 which is arranged following the slide channel 56 and subsequent to the high-pressure chamber 44 and thus on a side opposite the low-pressure chamber 42 side of the compressor housing 12.
  • the second spool 54 is through a cylinder assembly 132nd
  • the piston 136 is integrally formed on the second spool 54 and has a piston surface which corresponds at least to the cross-sectional area of the second spool 54.
  • the low-pressure side housing portion 142 which receives the cylinder chamber 134 for the cylinder assembly 132 for moving the second spool 54, is located in a region of the compressor housing 12, which is the high-pressure side housing portion 124 arranged to receive the cylinder chamber 114 for the cylinder assembly 112 opposite.
  • the first spool 52 and the second spool 54 can be pushed together by the cylinder assemblies 112 and 132 so far that the end faces 86 and 88 abut each other in a composite position, and the two spools 52, 54 can be in the compound position together as a single spool move, which extends from the suction-side end surface 126 in the direction of the pressure-side end surface 84 and the outlet edge 82 contributes to the determination of the volume ratio, wherein, as shown in Fig. 4, the screw compressor 10 always promotes the maximum volume flow in this composite position.
  • the volume ratio can be adjusted, which becomes progressively smaller
  • the compressor performance ie. the volume flow actually conveyed, in addition vary, takes place, as shown for example in FIG. 6, separating the end faces 86 and 88 by moving the spools 52 and 54 apart into a release position.
  • the disconnected position of the second spool 54 is ineffective and thus sets in the disconnected position, the position of the end face 86 of the first spool 52, the initial volume.
  • the outlet edge 82 is not in a position in which this specifies the minimum possible final volume, however, the relation of the initial volume, given by the end face 86, to the final volume, defined by the outlet edge 82, is not variable.
  • the outlet edge 82 has the minimum distance from the end surface 84 or even beyond this into a retraction space 146 for the high-pressure space 44 the first spool 52 is shifted, a variation of the initial volume 86 is possible without changing the final volume, since this then always remains minimal.
  • the second spool 54 thus allows to influence the initial volume by either abutting the end face 88 of the first spool 52 with its end face 88, either to form the composite position of spools 52, 54, thus maximizing the initial volume or with its own end face 88 can be moved far away from the end face 86 of the first spool 52, that no
  • position detecting means is provided, which is parallel to the displacement direction 72 of the spool 52, 54 and thus parallel to the screw rotor axes 22, 24 extending Detector element 154, which is able to detect the positions of position indicators 156 and 158.
  • the position indicator member 156 is fixedly coupled to the first spool 52, with an adjoining the end face 86 end portion 162 of the first spool 52, and the position indicator 158 is coupled to the second spool 54, with a to the end face 88 subsequent end portion 164 thereof, as shown in particular in Fig. 9.
  • each of these position indicators 156 and 158 includes a fork body, generally designated 174, which has its two fork legs 176 and 178 located therebetween
  • Each of these fork bodies 174 is coupled to the corresponding control slide 52, 54 via a connecting body 172 connected to the respective end region 162 or 164.
  • the fork legs 176 and 178 carry magnets 184 and 186, whose magnetic field flows through the detector element 154 at the location of the magnets 184, 186.
  • the detector element 154 is formed from a magnetostrictive material, so that the respective location 188 of the magnetic flux of the detector element 154 can be determined by the magnets 184, 186 by means of an evaluation device designated as a whole by 192, wherein the
  • Evaluation device 192 for example, in the magnetostrictive detector element 154 generates sound waves which are connected to the magnetic fields of the Magnets 184, 186 flooded places 188 undergo a back reflection, so that the evaluation device 192, the position of the locations 188 in which the magnetic flux of the magnetostrictive detector element 154 takes place, due to the duration of the reflected sound waves can determine.
  • the connecting bodies 172 which are held at the respective end portions 162, 164 of the spools 52, 54, pass through an elongate, slit-shaped passage 194, which is formed in a housing wall 196 forming the slide channel 56 and has a length which is complete in the disconnected position Retraction of the second spool 54 in the retraction 148 and a position of the first spool 52 at a minimum initial volume, ie a position corresponding to FIG. 8, and a position of the first spool 52 at minimum volume ratio, that is maximum distance of the outlet edge 82 of the pressure side
  • End face 84 and also allows in the compound position, a position of the second spool 54 with the first spool 52 at maximum volume ratio and minimum volume ratio.
  • Spool valve 52 or 54 connected connecting body 172 forms together with the slot-shaped passage 194 a rotation for the respective spool 52, 54 similar to a guide by a sliding block and a groove, so that eliminates the need to provide in the spools 52, 54 grooves, which cooperate with protruding into the slide channel 56 nuts.
  • the passage 194 is always maintained at the pressure in the low-pressure chamber 42 and thus also serves to hold the spool 52, 54 with its guide circumferential surface 58 in abutment with the slide channel 56, so that the spool 52, 54 not by itself between the Slider channel 56 and the guide peripheral surface 58 forming high pressure with the Schieber- compacting panels 62, 64 can press against the screw rotor 26, 28.
  • a sealing of the passage 194 against higher pressures, in particular also high pressure, takes place through the narrow tolerable gap between the slide channel 56 and the guide circumferential surface 58 of the spool 52, 54th
  • a depression 204 is provided on a side of a wall 196 of a housing base 198 opposite the slide channel 56, which is covered with a cover 212, which in turn has a recess 214 facing the depression 204, so that the recesses 204 and 214
  • Displacement direction 72 extending elongated detector channel 216 form, in which on the one hand, the detector element 154 extends and in which the fork body 174 are movable on the other hand, with their fork legs 176, 178 surround the detector element 154 on both sides and the magnets 184, 186 position such that their magnetic field the detector element 154 is flooded at a particular location 188.
  • the lid 212 is formed so that in the recess 214, the detector element 154 is located so that the detector element 154 together with the evaluation 192 held exclusively on the cover 212 and is removable with this, while the fork body 174 in the detector channel 216, in particular both in the recess 198 and in the recess 204, extend.
  • a controller 218 is provided which, through the connection with the position detecting means 152, is able to detect the actual positions of the spools 52, 54 , With the controller 218, as shown in FIG. 1 and 2, the cylinder assemblies 112 and 132 are controllable to position the spools 52, 54.
  • solenoid valves ML1 and ML2 are controlled to control the cylinder assembly 112, and solenoid valves MV1 and MV2 controllable to drive the cylinder assembly 132.
  • Such a compressor control program runs, for example, on a superordinate compressor control.
  • this compressor control program is integrated into the controller 218, wherein in particular the application limits of the screw compressor 10 and the parameters of the gaseous medium, that is in particular of the refrigerant, are known, and detects, for example via a pressure sensor SPN (FIG. 2) the low pressure 1, the temperature of the gaseous medium on the high-pressure side (FIG. 2) via a pressure sensor SPH (FIG. 1) and the temperature of the gaseous medium on the low-pressure side via a temperature sensor STN.
  • a pressure sensor SPN FIG. 2
  • SPH pressure sensor
  • controller 2128 a detection of operating parameters of a not shown in particular electric drive motor with respect to speed, power consumption, voltage and temperature.
  • the controller 218 may also detect, in particular, a lubricant pressure, a lubricant flow, a lubricant level, and a lubricant temperature.
  • the controller 218 by an external signal, the required compressor power, for example, for the refrigeration system in which the screw compressor 10 operates specified.
  • the second spool 54 ' is in the spool passage 56 and is guided in this with its guide peripheral surface 58'. Further, the second spool 54 'forms outer spool compression wall surfaces 62' 2 and 64 ' 2 that immediately adjoin the casing compression walls 66 and 68, with the spool compression wall surface 62' 2 attached to the screw rotor 26 and the spool compression wall surface 64 ' 2 adjacent to the screw rotor 28.
  • the second control slide 54 ' is designed in cross-section crescent-shaped, so that in turn forms a slide channel 236, in which the first spool 52' is guided with a guide circumferential surface 238.
  • the spool compression wall surfaces 62 ' 2 and 64' 2 of the second spool 54 'and the spool compression wall surfaces 62 ⁇ and 64 ⁇ of the first spool 52' complement the casing compression panels 66 and 68 to the compression panels 36 and 38 surrounding the screw contours 32 and 34, respectively.
  • the first spool 52 'further defines the outlet edge 82' which faces the high pressure space 44 and defines the end volume by its distance from the end surface 84 in a manner comparable to that of the first embodiment.
  • the second spool 54 affects the initial volume by the position of inlet edges 242 of the spool compression wall surfaces 62 2 and 64 2, and more particularly their distance from the low pressure side end surface 126.
  • the first spool 52 ' is controllable by a cylinder arrangement 132' arranged in particular on the suction side, in which case the piston 136 'is formed in one piece on the first spool 52' and movable in the cylinder chamber 134 ', while the second spool 54' can be controlled by a cylinder arrangement 112 'arranged in particular on the pressure side.
  • a slide arrangement is known and described for example in DE 32 21 849 AI, to which reference is made to soft with respect to the description of the principle of operation.
  • the positions of the first spool 52 'and the second spool 54' are detectable by the position detecting means 152, and also position indicators 156 and 158 are coupled to the first spool 52 'and the second spool 54', respectively although by means of these control slides 52 'and 54' firmly connected connecting members 172, which pass through the passage 194 in the same manner as in the first embodiment, so that the position indicators 156 and 158 in the detector channel 216 along the detector element 154 are movable and in the same way
  • a detection of the positions of the position indicator elements 156 and 158 can take place via the evaluation device 192.
  • the position indicators 156 and 158 are preferably formed in the same manner as in the first embodiment as a fork body 174 and provided with magnets 184 and 186.
  • a third embodiment which represents a basic version of a variant of the first embodiment and in FIGS. 15 to 18, the effective between the first spool 52 and the second spool 54 telescopic guide 92 "is formed so that the inner guide body 94 "is fixedly connected to the second spool 54, in particular with a threaded pin 222 is screwed into a threaded bore 224 of the piston 136, and parallel to
  • Displacement direction 72 extends.
  • the inner guide body 94 is thereby arranged rigidly relative to the piston 136 and, with its circumferential surfaces 226, forms a guide, aligned parallel to the displacement direction 72, for the first control slide 52.
  • the first spool 52 is provided in the region of the guide receptacle 96 "for the guide body 94" with a generally designated 232 guide bushing, which on the peripheral surface 226 of the guide body 94 "precise is guided.
  • the guide bush 232 is arranged on a piston 136 of the second spool 54 facing the end 234 of the guide body 94 ", so that the guide bush 232 is guided in all positions of the first spool 52 relative to the second spool 54 at the shortest possible distance from the piston 136 ,
  • the guide bush 232 extends only over a portion of the extension of the guide receptacle 96 "parallel to the displacement direction 72, preferably only less than half, even better less than a quarter, the extension of the guide receptacle 94 in the direction of displacement 72nd
  • Piston 136 experiences in the retraction 148 relative to the housing portion 142.
  • piston rod 118 preferably rigidly connected to the piston rod 118, which also engages, for example by means of a threaded pin 242 in a threaded bore 244 in the first spool 52 so that thereby also a rigid fixation of the piston rod 118 takes place relative to the first spool 52.
  • the threaded bore 244 is seated for the threaded pin 242 in the extension 122 of the first spool 52nd
  • piston rod 118 is provided with a parallel to the direction of displacement 72 extending peripheral surface 246 which slidably in a
  • Guide sleeve 252 is guided, which in turn sits in a guide bush receptacle 254, which is fixed to the low-pressure side
  • Housing portion 142 and the high-pressure side housing portion 124 is connected.
  • the guide bushing 252 represents the sole precise guidance of the piston rod 118 relative to the housing sections 142 and 124 and thus a precise guidance of the first spool 52 relative to the housing sections 142, 124, which takes place in addition to the guidance of the first spool 52 in the slide channel 56 ,
  • first spool 52 thus additionally by the telescopic guide 92 ", formed by the guide bushing 232 and the rigidly connected to the second spool 54 inner guide body 94" out, and also by the precise guidance the piston rod 118 is guided by means of the guide bushing 252 relative to the housing sections 142 and 124, so that a through the game of the leadership of the first spool 52 in the slide channel 56 possibly possible noise, especially chatter, can be avoided during operation of the screw compressor according to the invention, since the telescopic guide 92 "and the guide of the piston rod 118 by means of the guide bushing 252 a lesser game than that of first spool 52 in the slide channel 56, thereby improving the guidance of the first spool 52.
  • the guide receptacle 96 "provided with a ventilation channel 262, which opens into the guide receptacle 96", for example, near the guide bush 32 and
  • the ventilation channel 262 is still provided with an inserted throttle 264, which allows to control the gas exchange between the guide receptacle 96 "and the space for receiving the position detecting means 152 so as to dampen the movements of the first spool 52 relative to the guide body 94" ,
  • the ventilation duct 262 preferably opens into a section 266 of the guide body receptacle 96 ", which lies between the guide bush 232 and an end wall 268 of the guide body receptacle 96".
  • Screwing the threaded pin 232 into the threaded bore 224 is the first spool 52 in the region of its end 234 opposite end 274 with an access to the guide receptacle 96 "
  • Guide receptacle 96 is arranged, but in operation by a
  • the bore 276 allows during assembly of the guide body 94 ", in particular when screwing the threaded pin 222 into the threaded bore 224 in the guide receptacle 96" with a tool from the side of the end 274 starting to intervene and with a on a the
  • Threaded pin 222 opposite end of the guide body 94 "arranged positive locking element 282 the guide body 94" to rotate to screw the threaded pin 222 in the threaded bore 224. Subsequently, then closes the bore 276 through the closure 278th

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Abstract

Schraubenverdichter umfassend ein Verdichtergehäuse (12) mit einem in diesem angeordneten Schraubenläuferraum (18), zwei in dem Schraubenläuferraum angeordnete und an dem Verdichtergehäuse sowie mindestens einen in einem Schieberkanal des Verdichtergehäuses angeordneten und an beide Schraubenläufer (26,28) mit Schieberverdichtungswandflächen angrenzenden Steuerschieber (52,54), welcher in einer Verschieberichtung parallel zu den Schraubenläuferachsen bewegbar ist, eine Positionserfassungseinrichtung (152) für den mindestens einen Steuerschieber, die ein mit dem mindestens einen Steuerschieber gekoppeltes Positionsanzeigeelement (156,158) aufweist, wobei das mindestens eine Positionsanzeigeelement mit einem Detektorelement (154) zusammenwirkt, das sich parallel zu der Verschieberichtung des mindestens einen Steuerschiebers (52,54) erstreckt und längs welchem das Positionsanzeigeelement (156,158) bewegbar ist und dass das Detektorelement (154) mit einer Auswerteeinrichtung (192) gekoppelt ist, die die Positionen des Positionsanzeigeelements (156,158) längs des Detektorelements (154) erfasst.

Description

SCHRAUBENVERDICHTER
Die Erfindung betrifft einen Schraubenverdichter umfassend ein Verdichtergehäuse mit einem in diesem angeordneten Schraubenläuferraum, zwei in dem Schraubenläuferraum angeordnete und an dem Verdichtergehäuse jeweils um eine Schraubeniäuferachse drehbar gelagerte Schraubenläufer, die mit ihren Schraubenkonturen ineinandergreifen und jeweils mit an diese angrenzenden und diese teilweise umschließenden Verdichtungswandflächen zusammenwirken, um über einen im Verdichtergehäuse angeordneten Niederdruckraum zugeführtes gasförmiges Medium aufzunehmen und im Bereich eines im Verdichtergehäuse angeordneten Hochdruckraums abzugeben, wobei das gasförmige Medium in zwischen den Schraubenkonturen und an diesen angrenzenden Verdichtungswandflächen gebildeten Verdichtungswandflächen gebildeten Verdichtungskammern bei Niederdruck mit einem Ansaugvolumen eingeschlossen und auf ein Endvolumen bei Hochdruck komprimiert wird, sowie mindestens einen in einem Schieberkanal des Verdichtergehäuses angeordneten und an beide Schraubenläufer mit Schieberverdichtungswand- flächen angrenzendem Steuerschieber, welcher in einer Verschieberichtung parallel zu den Schraubenläuferachsen bewegbar ist und das Endvolumen und/oder das Anfangsvolumen beeinflussend ausgebildet ist.
Derartige Schraubenverdichter sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Bei diesen Schraubenverdichtern besteht das Problem, die Position des
Steuerschiebers exakt zu erfassen.
Diese Aufgabe wird bei einem Schraubenverdichter der eingangs
beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Positions- erfassungseinrichtung für den mindestens einen Steuerschieber vorgesehen ist, dass die Positionserfassungseinrichtung ein mit dem mindestens einen Steuerschieber gekoppeltes Positionsanzeigeelement aufweist, dass das mindestens eine Positionsanzeigeelement mit einem Detektorelement zusammenwirkt, das sich parallel zur Verschieberichtung des Steuerschiebers erstreckt und längs welchem das Positionsanzeigeelement beim Bewegen des mindestens einen Steuerschiebers bewegbar ist, und dass das Detektorelement mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt ist, die die jeweilige Position des Positionsanzeigeelements längs des Detektorelements erfasst.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist insbesondere darin zu sehen, dass diese bei einfachem Aufbau eine sehr präzise Positionsbestimmung ermöglicht.
Insbesondere ist bei einem Schraubenverdichter, welcher zwei Steuerschieber aufweist, wobei ein erster Steuerschieber mindestens das Endvolumen beeinflussend und ein zweiter Steuerschieber mindestens das Anfangsvolumen beeinflussend ausgebildet ist, vorgesehen, dass eine Positionserfassungs- einrichtung für die beiden Steuerschieber vorgesehen ist, welche ein mit dem ersten Steuerschieber gekoppeltes erstes Positionsanzeigeelement und ein mit dem zweiten Steuerschieber gekoppeltes zweites Positionsanzeigeelement umfasst, dass beide Positionsanzeigeelemente mit einem gemeinsamen Detektorelement zusammenwirken, das sich parallel zur Verschieberichtung der Steuerschieber erstreckt und längs welchem die Positionsanzeigeelemente beim Bewegen der Steuerschieber bewegbar sind, und dass das Detektorelement mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt ist, die die jeweiligen
Positionen des ersten Positionsanzeigeelements und des zweiten Positionsanzeigeelements längs des Detektorelements erfasst.
Diese Lösung hat den großen Vorteil, dass mit dieser die Möglichkeit besteht, auch bei zwei Steuerschiebern deren Positionen insbesondere mit einem einzigen Detektorelement exakt und insbesondere gleichzeitig zu erfassen.
Dabei wurden hinsichtlich der Anordnung des Detektorelements bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass das Detektorelement in einem innerhalb des Verdichtergehäuses parallel zur Verschieberichtung verlaufenden Detektorkanal angeordnet ist, so dass das Detektorelement durch den
Detektorkanal innerhalb des Verdichtergehäuses durch Einflüsse von außen optimal geschützt ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Detektorkanal durch einen Deckel verschlossen ist, so dass über den Deckel ein einfacher Zugang zu dem
Detektorkanal möglich ist.
Hinsichtlich der Ausbildung des Detektorkanals wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass der Detektorkanal durch eine nutähnlich ausgebildete Vertiefung in einem Gehäusegrundkörper gebildet ist, die der Deckel übergreift.
Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Deckel selbst eine zum Detektorkanal beitragende nutähnliche Vertiefung aufweist.
Um das Detektorelement mit dem Deckel einfach montieren zu können, sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass das Detektorelement innerhalb der
Vertiefung des Deckels verläuft, so dass das Detektorelement mitsamt dem Deckel abnehmbar und gegebenenfalls austauschbar ist.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass das mindestens eine Positionsanzeigeelement in dem Detektorkanal angeordnet ist und in diesem in der Verschieberichtung bewegbar ist.
Hinsichtlich der Kopplung des mindestens einen Positionsanzeigeelements mit dem mindestens einen Steuerschieber wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So könnte theoretisch die Kopplung zwischen dem Positionsanzeigeelement und dem Steuerschieber berührungslos erfolgen.
Zur sicheren Positionsanzeige des mindestens einen Steuerschiebers ist es jedoch von Vorteil, wenn das mindestens eine Positionsanzeigeelement über einen Verbindungskörper mit dem jeweiligen Steuerschieber mechanisch gekoppelt ist und somit das Positionsanzeigeelement mit dem jeweiligen Steuerschieber starr mitgeführt ist.
Um die Verbindung zwischen dem in dem Detektorkanal bewegbaren jeweiligen Positionsanzeigeelement und dem Steuerschieber herzustellen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der jeweilige Verbindungskörper einen langgestreckten Durchlass zwischen dem Detektorkanal und einem den
mindestens einen Steuerschieber aufnehmenden Schieberkanal durchgreift.
Besonders günstig ist es, wenn der jeweilige Verbindungskörper und der Durchlass zusammen den jeweiligen Steuerschieber verdrehfest in der Verschieberichtung führen, so dass damit gleichzeitig eine verdrehfeste Führung der Steuerschieber realisierbar ist, ohne dass eine separate Führung durch eine Nut im Steuerschieber und einen Nutenstein im Verdichtergehäuse erforderlich ist.
Das Zusammenwirken zwischen dem mindestens einen Positionsanzeigeelement und dem Detektorelement wurde bislang nicht näher spezifiziert.
So sieht eine besonders vorteilhafte Lösung vor, dass das jeweilige Positionsanzeigeelement berührungslos mit dem Detektorelement zusammenwirkt, so dass die Positionserfassung der Positionsanzeigeelemente verschleißfrei erfolgen kann. Vorzugsweise ist dabei das Detektorelement aus einem magnetostriktiven Material hergestellt und das Positionsanzeigeelement erzeugt an seinem Ort eine lokale magnetische Durchflutung des Detektorelements, die dann über die Auswerteschaltung im Detektorelement erfasst werden kann .
Eine besonders günstige Lösung sieht eine Steuerung vor, welche einen Schieberantrieb für den jeweiligen Steuerschieber steuert und mittels der Positionserfassungseinheit eine Bewegung des jeweiligen Steuerschiebers erfasst.
Damit ist die Steuerung in der Lage, nicht nur den jeweiligen Steuerschieber mit dem Schieberantrieb zu bewegen, sondern auch die ausgeführte
Bewegung exakt zu verfolgen.
Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn der Schieberantrieb als eine durch ein Medium beaufschlagbare Zylinderanordnung realisiert ist.
Die Steuerung lässt sich besonders vorteilhaft dann einsetzen, wenn die Steuerung den jeweiligen Steuerschieber lagegeregelt positioniert.
Das heißt, dass die Steuerung einerseits den Schieberantrieb ansteuert und andererseits durch Erfassen der Position des jeweiligen Steuerschiebers erfassen kann, ob die gewünschte Position erreicht ist oder nicht und diese Position dann auch durch entsprechende Ansteuerung des Schieberantriebs genau anfahren und beispielsweise dauerhaft halten kann .
Somit besteht die Möglichkeit, mittels eines Verdichtersteuerungsprogramms der Steuerung oder einer übergeordneten Steuerung einzelne Positionen des jeweiligen Steuerschiebers oder gegebenenfalls mehrerer Steuerschieber vorzugeben und diese dann mit der Steuerung lagegeregelt anzufahren und zu halten, so dass beliebige Zwischenstellungen zwischen den Extremstellungen möglich sind, um den Schraubenverdichter optimal zu betreiben. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Steuerung die Steuerschieber unter Berücksichtigung von mindestens einem oder mehreren der Parameter, wie Druckniveau bei Niederdruck, Druckniveau bei Hochdruck, Temperatur des gasförmigen Mediums bei Hochdruck und Niederdruck, Drehzahl der
Schraubenläufer, Leistungsaufnahme eines Antriebsmotors, Parameter des gasförmigen Mediums, insbesondere des Kältemittels, und Einsatzgrenzwerte des Schraubenverdichters, die Positionen der Steuerschieber ermittelt.
Hinsichtlich der Anordnung von zwei Steuerschiebern relativ zueinander wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber in der Verschieberichtung derselben hintereinander- liegend angeordnet sind.
Im Fall der zwei hintereinanderliegend angeordneten Steuerschieber ist insbesondere vorgesehen, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber eine identische Außenkontur aufweisen.
Vorzugsweise sind zwei hintereinanderliegende Steuerschieber so einsetzbar, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber in einer Verbundstellung unmittelbar aneinander anschließend positionierbar und gemeinsam in der Verschieberichtung bewegbar sind.
Alternativ dazu ist es bei zwei hintereinanderliegenden Steuerschiebern möglich, dass der erste und der zweite Steuerschieber in einer Trennstellung im Abstand voneinander unter Bildung eines Zwischenraums positionierbar sind . Alternativ zum Vorsehen zweier hintereinander liegender Steuerschieber sieht eine weitere vorteilhafte Lösung vor, dass der erste Steuerschieber aneinander unmittelbar angrenzende Schieberverdichtungswandflächen aufweist, von denen jeweils eine einem der Schraubenläufer zugewandt ist und dass der zweite Steuerschieber im Abstand voneinander angeordnete Verdichtungs- wandflächenbereiche aufweist, von denen jeweils eine an einen der
Schraubenläufer angrenzt und zwischen denen die Schieberverdichterwandflächen des ersten Steuerschiebers liegen.
Bei einer derartigen Anordnung zweier Steuerschieber ist es möglich, mit dem ersten Steuerschieber vorzugsweise das Endvolumen zu beeinflussen und mit dem zweiten Steuerschieber über die im Abstand voneinander angeordneten Schieberverdichtungswandflächen das Anfangsvolumen zu beeinflussen.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der erste Steuerschieber an dem zweiten Steuerschieber gelagert ist.
Vorzugsweise ist dabei der erste Steuerschieber in einem Schieberkanal des zweiten Steuerschiebers gelagert.
Darüber hinaus ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Schieberverdichtungs- wandflächen des ersten Steuerschiebers und die Schieberverdichtungswand- flächen des zweiten Steuerschiebers aneinander anschließen.
Die erfindungsgemäße Lösung stellt sich ferner die Aufgabe, bei einem
Schraubenverdichter der eingangs beschriebenen Art die Geräuschentwicklung zu reduzieren. Diese Aufgabe wird bei einem Schraubenverdichter der eingangs beschriebenen Art oder einem Schraubenverdichter gemäß einem der voranstehenden Merkmale erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber in der Verschieberichtung derselben hintereinander angeordnet sind, dass der erste Steuerschieber auf einer dem Hochdruckraum zugewandten Seite des zweiten Steuerschiebers angeordnet ist und dass der erste Steuerschieber relativ zum zweiten Steuerschieber durch eine Teleskopführung geführt ist.
Durch eine Teleskopführung des ersten Steuerschiebers ergänzend zu der Führung des ersten Steuerschiebers in dem für diesen vorgesehenen
Schieberkanal wird die Bewegbarkeit des zweiten Steuerschiebers während des Betriebs des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters, insbesondere während des Auftretens von Druckpulsationen reduziert und dadurch auch die Geräuschbildung durch den ersten Steuerschieber aufgrund von Druckpulsationen reduziert.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Teleskopführung ein geringeres Spiel quer zur Verschieberichtung aufweist als die Führung des ersten Steuerschiebers durch einen diesen aufnehmenden Schieberkanal.
Dadurch lässt sich die Bewegbarkeit des ersten Steuerschiebers weiter einschränken und somit auch die durch diesen bei Druckpulsationen bedingte Geräuschbildung .
Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn die Teleskopführung einen starr mit dem zweiten Steuerschieber verbundenen Führungskörper aufweist, an welchem der erste Steuerschieber mittels einer Führungsbüchse in der Verschieberichtung bewegbar geführt ist. Eine derartige Ausbildung der Teleskopführung schafft in besonders einfacher Weise die Möglichkeit, die Bewegbarkeit des ersten Steuerschiebers relativ zum Schieberkanal zu reduzieren.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der erste Steuerschieber an dem Führungskörper ausschließlich mittels der Führungsbüchse geführt ist.
Durch eine derartige Lösung lässt sich die Führung des ersten Steuerschiebers relativ zum zweiten Steuerschieber noch präziser gestalten, ohne die
Bewegbarkeit des ersten Steuerschiebers in der Verschieberichtung zu behindern.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Führungsbüchse an einem dem zweiten Steuerschieber zugewandten Ende des ersten Steuerschiebers angeordnet ist.
Hinsichtlich der Anordnung der Führungsbüchse sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar.
Beispielsweise wäre es denkbar, die Führungsbüchse endseitig des ersten Steuerschiebers anzuordnen.
Eine besonders zweckmäßige Lösung sieht jedoch vor, dass die Führungsbüchse in der in dem ersten Steuerschieber vorgesehenen inneren Führungsaufnahme für den Führungskörper angeordnet ist.
Um weiterhin die Geräuschbildung bei einem erfindungsgemäßen Schraubenverdichter zu reduzieren ist ferner vorzugsweise vorgesehen, dass der erste Steuerschieber starr mit einer Kolbenstange verbunden ist, die zu einer Zylinderanordnung zur Bewegung des ersten Steuerschiebers führt und dass der erste Steuerschieber mittels einer die Kolbenstange in der Verschieberichtung bewegbar aufnehmenden Führungsbüchse relativ zu dem Verdichtergehäuse geführt ist. Durch eine derartige Lösung wird eine weitere ergänzende Führung des ersten Steuerschiebers relativ zum Verdichtergehäuse geschaffen, die zusätzlich noch die Bewegung des ersten Steuerschiebers relativ zum Verdichtergehäuse und insbesondere zum Schieberkanal reduziert.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Kolbenstange an einer dem zweiten Steuerschieber gegenüberliegenden Seite des ersten Steuerschiebers angeordnet ist.
Vorzugsweise erstreckt sich dabei die Kolbenstange parallel zur Verschieberichtung .
Hinsichtlich der Anordnung der Führungsbüchse ist es besonders vorteilhaft, wenn diese fest am Verdichtergehäuse gehalten ist.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein Spiel zwischen der Führungsbüchse und der Kolbenstange quer zur Verschieberichtung geringer ist als das Spiel des in dem Schieberkanal geführten Steuerschiebers quer zur
Verschieberichtung .
Insbesondere ist bei den zweien hintereinander liegend angeordneten Steuerschiebern vorgesehen, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber eine identische Außenkontur aufweisen.
Eine derartige Lösung erlaubt es in besonders einfacher Weise die beiden Steuerschieber in einem gemeinsamen Schieberkanal zu führen .
Ferner sind die zwei hintereinander liegenden Steuerschieber vorteilhafter Weise so einzusetzen, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber in einer Verbundstellung unmittelbar aneinander anschließend positionierbar und gemeinsam in der Verschieberichtung bewegbar sind . Ferner ist bei den zwei hintereinanderliegenden Steuerschiebern vorgesehen, dass der erste und der zweite Steuerschieber in einer Trennstellung im Abstand voneinander unter Bildung eines Zwischenraums positionierbar sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger
Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen :
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters;
Fig. 2 einen Schnitt längs Linie 2-2 in Fig . 1;
Fig. 3 einen Schnitt längs Linie 3-3 im Bereich einer Positions- erfassungseinrichtung;
Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt ähnlich Fig. 2 im Bereich der
Positionserfassungseinrichtung und der Steuerschieber bei maximaler Leistung und kleinstem Volumenverhältnis;
Fig. 5 eine Darstellung ähnlich Fig. 4 bei maximalem Fördervolumen und größtem Volumenverhältnis;
Fig. 6 eine Darstellung ähnlich Fig . 4 bei ungefähr drei Viertel der
Leistung;
Fig. 7 eine Darstellung ähnlich Fig . 4 bei ungefähr der halben
Leistung;
Fig. 8 eine Darstellung ähnlich Fig. 4 bei ungefähr einem Viertel der Leistung; eine vergrößerte Darstellung der Positionserfassungseinheit und der Positionsanzeigeelemente in Verbindung mit dem Steuerschieber; eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Positions anzeigeelements der Positionserfassungseinrichtung; einen Schnitt ähnlich Fig . 3 durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters mit ineinander angeordneten Steuerschiebern; eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters mit ineinander angeordneten Steuerschiebern ähnlich Fig . 4 bei größtem Volumenverhältnis und größter Leistung; eine Darstellung ähnlich Fig . 12 bei größtem Volumenverhältnis und geringster Leistung; eine Darstellung ähnlich Fig . 12 bei geringstem Volumenverhältnis und größter Leistung; einen Schnitt ähnlich Fig. 2 durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters; einen Schnitt ähnlich Fig . 4 durch das dritte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters; eine vergrößerte Darstellung des ersten und zweiten Steuerschiebers gemäß Fig. 16 und Fig. 18 einen Schnitt ähnlich Fig . 8 durch das dritte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuerschiebers.
Ein in Fig . 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters 10 umfasst ein als Ganzes mit 12 bezeichnetes
Verdichtergehäuse, welches einen Sauganschluss 14, über welchen ein anzusaugendes gasförmiges Medium, insbesondere Kältemittel, angesaugt wird und einen Druckanschluss 16, über welchen das auf Hochdruck
verdichtete gasförmige Medium, insbesondere das Kältemittel, abgegeben wird, aufweist.
Wie in Fig . 2 und 3 dargestellt, sind in einem Schraubenläuferraum 18 des Verdichtergehäuses 12 zwei jeweils um eine Schraubenläuferachse 22, 24 drehbare Schraubenläufer 26, 28 vorgesehen, die mit ihren Schraubenkonturen 32 und 34 ineinander greifen und mit an diese umfangsseitig angrenzenden Verdichtungswandflächen 36 bzw. 38 des Schraubenläufer- raums 18 zusammenwirken, um einem an die Schraubenkonturen 32, 34 saugseitig angrenzenden Niederdruckraum 42 zugeführtes gasförmiges Medium aufzunehmen, zu verdichten und in einen Hochdruckraum 44 im Verdichtergehäuse 12 bei Hochdruck abzugeben.
Dabei wird das gasförmige Medium, insbesondere Kältemittel, in zwischen den Schraubenkonturen 32, 34 und den an diesen angrenzenden Verdichtungswandflächen 36, 38 gebildeten Verdichtungskammern bei Niederdruck in einem Ansaugvolumen eingeschlossen und auf ein Endvolumen bei Hochdruck verdichtet.
Zur Anpassung des Schraubenverdichters 10, beispielsweise an die in einem Kältemittelkreislauf geforderten Betriebsbedingungen, erfolgt eine Anpassung des Betriebszustandes des Schraubenverdichters 10 zum einen hinsichtlich des Volumenverhältnisses, welches die Relation zwischen dem maximal eingeschlossenen Ansaugvolumen und dem ausgeschobenen Endvolumen angibt, und zum anderen hinsichtlich der Verdichterleistung, welche den Anteil des von dem Schraubenverdichter tatsächlich verdichteten Volumenstroms bezogen auf den maximal durch den Schraubenverdichter 10 verdichtbaren Volumenstrom angibt.
Zur Anpassung des Betriebszustandes sind bei einem ersten, in den Fig . 2 bis Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel, ein erster Steuerschieber 52 und ein zweiter Steuerschieber 54 in einem im Verdichtergehäuse 12 vorgesehenen Schieberkanal 56 hintereinanderliegend angeordnet, wobei der Schieberkanal 56 parallel zu den Schraubenläuferachsen 22, 24 verläuft und den ersten Steuerschieber 52 und den zweiten Steuerschieber 54 im Bereich ihrer nicht an die Schraubenläufer 26, 28 angrenzenden Führungsumfangsfiäche 58 führt.
Der erste Steuerschieber 52 ist dem Hochdruckraum 44 zugewandt und somit hochdruckseitig angeordnet und der zweite Steuerschieber 54 ist relativ zum ersten Steuerschieber 52 niederdruckseitig angeordnet.
Jeder der beiden Steuerschieber 52 und 54 weist ferner noch eine an den Schraubenläufer 26 angrenzende Schieberverdichtungswandfläche 62 und eine an den Schraubenläufer 28 angrenzende Schieberverdichtungswandfläche 64 auf, welche Teilflächen der Verdichtungswandflächen 36 und 38 darstellen, und vom Verdichtergehäuse 12 gebildete Gehäuseverdichtungswandflächen 66 und 68, die ebenfalls Teilflächen der Verdichtungswandflächen 36 und 38 darstellen, zu den Verdichtungswandflächen 36 und 38 ergänzen, die
zusammen mit den Schraubenkonturen 32 und 34 zur Bildung der
Verdichtungskammern beitragen.
Der erste Steuerschieber 52 und der zweite Steuerschieber 54 sind, wie in Fig. 2 sowie 4 bis 8 dargestellt, so ausgebildet, dass sie insoweit, als sie die Schieberverdichtungswandflächen 62 und 64 sowie die Führungsumfangsfiäche 58 bilden, identisch sind und somit können sie in einer parallel zu den
Schraubenläuferachsen 22, 24 verlaufenden Verschieberichtung 72
verschiebbar im Schieberkanal 56 des Verdichtergehäuses 12 geführt werden. Dabei bildet der erste Steuerschieber 52 eine dem Hochdruckraum 44 zugewandte, das Endvolumen der Verdichtungskammern festlegende Auslasskante 82, die durch Verschieben des ersten Steuerschiebers 52 in der
Verschieberichtung 72 verschiebbar ist und durch ihre Lage relativ zu einer hochdruckseitigen Abschlussfläche 84 des Schraubenläuferraums 18 das Endvolumen der gebildeten Verdichtungskammern und somit das Volumenverhältnis mitbestimmt.
Dieses Prinzip der Schieberanordnung ist bekannt und beispielsweise in der WO 93/18307 beschrieben, auf weiche hinsichtlich der Beschreibung des Funktionsprinzips verwiesen wird.
Wie in den Fig. 2 und 4 bis 8 dargestellt, weisen der erste Steuerschieber 52 und der zweite Steuerschieber 54 einander zugewandte Stirnflächen 86 und 88 auf, mit denen diese, wie beispielsweise in Fig . 4 und Fig. 5 dargestellt, so aneinander anlegbar sind, dass die Schieberverdichtungswandflächen 62 und 64 des ersten Steuerschiebers 52 und des zweiten Steuerschiebers 54 ineinander übergehen.
Ferner sind der erste Steuerschieber 52 und der zweite Steuerschieber 54 zusätzlich zum Schieberkanal 56 relativ zueinander durch eine Teleskopführung 92 geführt, welche einen inneren Führungskörper 94 und eine
Führungsaufnahme 96 aufweist, wobei die Führungsaufnahme 96 in dem ersten Steuerschieber 52 vorgesehen ist und der Führungskörper 94 an dem zweiten Steuerschieber 54 gehalten ist und über dessen Stirnfläche 88 übersteht, so dass dieser in die Führungsaufnahme 96 im ersten Steuerschieber 52 eingreifen kann. Ferner ist vorzugsweise noch in einem den Führungskörper 94 umgebenden Innenraum 102 des zweiten Steuerschiebers 54 eine Druckfeder 104
vorgesehen, welche dazu dient, den ersten Steuerschieber 52 relativ zum zweiten Steuerschieber 54 so zu beaufschlagen, dass die Stirnflächen 86 und 88 voneinander weg bewegbar sind.
Zum Verschieben des ersten Steuerschiebers 52 ist, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Zylinderanordnung 112 vorgesehen, die eine Zylinderkammer 114 und einen Kolben 116 umfasst, wobei der Kolben 116 mit einer Kolbenstange 118 verbunden ist, welche eine Verbindung zum ersten Steuerschieber 52 herstellt und zwar beispielsweise mit einem Fortsatz 122 des ersten Steuerschiebers 52, welcher zum Beispiel auf einer der Stirnfläche 86 gegenüberliegenden Seite desselben angeordnet ist.
Ferner liegt die Zylinderanordnung 112 insbesondere auf einer dem zweiten Steuerschieber 54 gegenüberliegenden Seite des ersten Steuerschiebers 52, vorzugsweise in einem hochdruckseitigen Gehäuseabschnitt 124 des
Verdichtergehäuses 12, welcher im Anschluss an den Schieberkanal 56 und im Anschluss an den Hochdruckraum 44 und somit auf einer dem Niederdruckraum 42 gegenüberliegenden Seite des Verdichtergehäuses 12 angeordnet ist.
Der zweite Steuerschieber 54 ist durch eine Zylinderanordnung 132
verschiebbar, welche einen in einer Zylinderkammer 134 bewegbaren Kolben 136 umfasst, wobei die Zylinderkammer 134 sich insbesondere in Fortsetzung des Schieberkanals 56 in einem niederdruckseitigen Gehäuseabschnitt 142 erstreckt, in welchem antriebsseitige Lagereinheiten für die Schraubenläufer 26 und 28 angeordnet sind, die beispielsweise über eine Antriebswelle 144 antreibbar sind .
Insbesondere ist der Kolben 136 einstückig an den zweiten Steuerschieber 54 angeformt und weist eine Kolbenfläche auf, die mindestens der Querschnittsfläche des zweiten Steuerschiebers 54 entspricht. Der niederdruckseitige Gehäuseabschnitt 142, welcher die Zylinderkammer 134 für die Zylinderanordnung 132 zum Bewegen des zweiten Steuerschiebers 54 aufnimmt, liegt in einem Bereich des Verdichtergehäuses 12, der dem hochdruckseitigen Gehäuseabschnitt 124 zur Aufnahme der Zylinderkammer 114 für die Zylinderanordnung 112 gegenüberliegend angeordnet ist.
Der erste Steuerschieber 52 und der zweite Steuerschieber 54 lassen sich durch die Zylinderanordnungen 112 und 132 soweit zusammenschieben, dass die Stirnflächen 86 und 88 in einer Verbundstellung aneinander anliegen, und die beiden Steuerschieber 52, 54 lassen sich auch in der Verbundstellung gemeinsam wie ein einziger Steuerschieber bewegen, welcher sich von der saugseitigen Abschlussfläche 126 in Richtung der druckseitigen Abschlussfläche 84 erstreckt und dessen Auslasskante 82 zur Festlegung des Volumenverhältnisses beiträgt, wobei, wie in Fig. 4 dargestellt, der Schraubenverdichter 10 in dieser Verbundstellung stets den maximalen Volumenstrom fördert.
Je nach Lage der Auslasskante 82 relativ zur Abschlussfläche 84 lässt sich das Volumenverhältnis anpassen, das mit zunehmend geringer werdendem
Abstand der Auslasskante 82 von der Abschlussfläche 84 ansteigt und seinen Maximalwert dann erreicht, wenn die Abschlusskante 82 den für die
Minimierung des Endvolumens erforderlichen geringsten Abstand von der Abschlussfläche 84 aufweist, wie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt.
Soll nun die Verdichterleistung, d .h. der tatsächlich geförderte Volumenstrom, zusätzlich variieren, so erfolgt, wie beispielsweise in Fig . 6 dargestellt, ein Trennen der Stirnflächen 86 und 88 durch Auseinanderbewegen der Steuerschieber 52 und 54 in eine Trennstellung . In der Trennstellung ist der zweite Steuerschieber 54 wirkungslos und somit legt in der Trennstellung die Lage der Stirnfläche 86 des ersten Steuerschiebers 52 das Anfangsvolumen fest. Solange die Auslasskante 82 nicht in einer Stellung steht, in welcher diese das minimal mögliche Endvolumen vorgibt, ist jedoch die Relation des Anfangsvolumens, vorgegeben durch die Stirnfläche 86, zum Endvolumen, vorgegeben durch die Auslasskante 82, nicht variabel.
Wenn jedoch der erste Steuerschieber 52, wie in Fig. 7 dargestellt, so weit in Richtung des Hochdruckraums 44 verschoben wird, dass die Auslasskante 82 den minimalen Abstand von der Abschlussfläche 84 aufweist oder sogar über diese hinaus in einen vom Hochdruckraum 44 umfassten Einfahrraum 146 für den ersten Steuerschieber 52 verschoben wird, ist eine Variation des Anfangsvolumens 86 möglich, ohne dass sich das Endvolumen verändert, da dieses dann stets minimal bleibt.
Um die Wirkung des zweiten Steuerschiebers 54 in der Trennstellung zu eliminieren, wird dieser insbesondere mittels der Zylinderanordnung 132 in den Gehäuseabschnitt 142 eingefahren, wobei die Zylinderkammer 134 so dimensioniert ist, dass diese gleichzeitig einen Einfahrraum 148 für den zweiten Steuerschieber 54 umfasst und somit die Möglichkeit schafft, den zweiten Steuerschieber 54 so weit von dem ersten Steuerschieber 52 wegzubewegen, dass die Stirnfläche 88 das Anfangsvolumen nicht mehr beeinflusst.
Der zweite Steuerschieber 54 erlaubt somit, das Anfangsvolumen dadurch zu beeinflussen, dass dieser entweder zur Bildung der Verbundstellung der Steuerschieber 52, 54 mit seiner Stirnfläche 88 an der Stirnfläche 86 des ersten Steuerschiebers 52 anliegt und somit das Anfangsvolumen maximiert oder mit seiner eigenen Stirnfläche 88 so weit von der Stirnfläche 86 des ersten Steuerschiebers 52 weg bewegt werden kann, dass keinerlei
Beeinflussung des Anfangsvolumens durch den zweiten Steuerschieber 54 mehr erfolgt. Zur Erfassung der Positionen des ersten Steuerschiebers 52 und des zweiten Steuerschiebers 54 ist eine als Ganzes mit 152 bezeichnete Positions- erfassungseinrichtung vorgesehen, welche ein sich parallel zur Verschieberichtung 72 der Steuerschieber 52, 54 und somit parallel zu den Schrauben- läuferachsen 22, 24 sich erstreckendes Detektorelement 154 umfasst, welches in der Lage ist, die Positionen von Positionsanzeigeelementen 156 und 158 zu erfassen.
Dabei ist das Positionsanzeigeelement 156 fest mit dem ersten Steuerschieber 52 gekoppelt, und zwar mit einem sich an die Stirnfläche 86 anschließenden Endbereich 162 des ersten Steuerschiebers 52, und das Positionsanzeigeelement 158 ist mit dem zweiten Steuerschieber 54 gekoppelt, und zwar mit einem sich an die Stirnfläche 88 anschließenden Endbereich 164 desselben, wie insbesondere in Fig. 9 dargestellt.
Wie in Fig. 10 dargestellt, umfasst jedes dieser Positionsanzeigeelemente 156 bzw. 158 einen als Ganzes mit 174 bezeichneten Gabelkörper, der mit seinen zwei Gabelschenkeln 176 und 178 einen zwischen diesen liegenden
Zwischenraum 182 begrenzt, durch welchen das langgestreckte Detektorelement 154 verläuft. Jeder dieser Gabelkörper 174 ist über einen mit dem jeweiligen Endbereich 162 bzw. 164 verbundenen Verbindungskörper 172 mit dem entsprechenden Steuerschieber 52, 54 gekoppelt.
Vorzugsweise tragen die Gabelschenkel 176 und 178 Magnete 184 bzw. 186, deren Magnetfeld das Detektorelement 154 am Ort der Magnete 184, 186 durchflutet.
Das Detektorelement 154 ist dabei aus einem magnetostriktiven Material gebildet, so dass der jeweilige Ort 188 der magnetischen Durchflutung des Detektorelements 154 durch die Magnete 184, 186 mittels einer als Ganzes mit 192 bezeichneten Auswerteeinrichtung ermittelbar ist, wobei die
Auswerteeinrichtung 192 beispielsweise in dem magnetostriktiven Detektorelement 154 Schallwellen erzeugt, die an den durch die Magnetfelder der Magnete 184, 186 durchfluteten Orten 188 eine Rückreflexion erfahren, so dass die Auswerteeinrichtung 192 die Lage der Orte 188 in denen die magnetische Durchflutung des magnetostriktiven Detektorelements 154 erfolgt, aufgrund der Laufzeit der reflektierten Schallwellen ermitteln kann.
Die Verbindungskörper 172, die an den jeweiligen Endbereichen 162, 164 der Steuerschieber 52, 54 gehalten sind, durchgreifen einen langgestreckten, schlitzförmigen Durchlass 194, der in eine den Schieberkanal 56 bildende Gehäusewand 196 eingeformt ist und eine Länge aufweist, die in der Trennstellung ein vollständiges Einfahren des zweiten Steuerschiebers 54 in den Einfahrraum 148 und eine Position des ersten Steuerschiebers 52 bei minimalem Anfangsvolumen, also eine Position entsprechend Fig. 8, und eine Position des ersten Steuerschiebers 52 bei minimalem Volumenverhältnis, das heißt maximalem Abstand der Auslasskante 82 von der druckseitigen
Abschlussfläche 84, zulässt und außerdem in der Verbundstellung eine Position des zweiten Steuerschiebers 54 mit dem ersten Steuerschieber 52 bei maximalem Volumenverhältnis und minimalem Volumenverhältnis zulässt.
Jeder mit dem jeweiligen Endbereich 162 und 164 des entsprechenden
Steuerschiebers 52 bzw. 54 verbundene Verbindungskörper 172 bildet zusammen mit dem schlitzförmigen Durchlass 194 eine Verdrehsicherung für den jeweiligen Steuerschieber 52, 54 ähnlich einer Führung durch einen Nutenstein und eine Nut, so dass damit die Notwendigkeit entfällt, in den Steuerschiebern 52, 54 Nuten vorzusehen, die mit in den Schieberkanal 56 hineinragenden Nutensteinen zusammenwirken.
Der Durchlass 194 ist stets auf dem Druck im Niederdruckraum 42 gehalten und dient somit auch dazu, die Steuerschieber 52, 54 mit ihrer Führungs- umfangsfläche 58 in Anlage an dem Schieberkanal 56 zu halten, so dass die Steuerschieber 52, 54 nicht durch sich zwischen dem Schieberkanal 56 und der Führungsumfangsfläche 58 ausbildenden Hochdruck mit den Schieber- verdichtungswandflächen 62, 64 gegen die Schraubenläufer 26, 28 drücken können. Eine Abdichtung des Durchlasses 194 gegen höhere Drücke, insbesondere auch Hochdruck, erfolgt dabei durch den eng tolerierbaren Spalt zwischen dem Schieberkanal 56 und der Führungsumfangsfläche 58 der Steuerschieber 52, 54.
Zur Aufnahme der Gabelkörper 174 und des Detektorelements 154 ist auf einer dem Schieberkanal 56 gegenüberliegenden Seite einer Wand 196 eines Gehäusegrundkörpers 198 eine Vertiefung 204 vorgesehen, die mit einem Deckel 212 abgedeckt ist, der seinerseits eine der Vertiefung 204 zugewandte Vertiefung 214 aufweist, so dass sich die Vertiefungen 204 und 214
zusammen ergänzen und beispielsweise dadurch einen parallel zur
Verschieberichtung 72 verlaufenden langgestreckten Detektorkanal 216 bilden, in welchem sich einerseits das Detektorelement 154 erstreckt und in welchem andererseits die Gabelkörper 174 bewegbar sind, die mit ihren Gabelschenkeln 176, 178 das Detektorelement 154 beiderseits umgreifen und die Magnete 184, 186 derart positionieren, dass deren Magnetfeld das Detektorelement 154 an jeweils einem bestimmten Ort 188 durchflutet.
Vorzugsweise ist der Deckel 212 so ausgebildet, dass in dessen Vertiefung 214 das Detektorelement 154 liegt, so dass das Detektorelement 154 mitsamt der Auswerteeinrichtung 192 ausschließlich am Deckel 212 gehalten und mit diesem abnehmbar ist, während sich die Gabelkörper 174 im Detektorkanal 216, insbesondere sowohl in der Vertiefung 198 als auch in der Vertiefung 204, erstrecken.
Zum Bewegen der Steuerschieber 52 und 54 in die für diese vorgesehenen Positionen ist, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Steuerung 218 vorgesehen, die durch die Verbindung mit der Positionserfassungseinrichtung 152 in der Lage ist, die tatsächlichen Positionen der Steuerschieber 52, 54 zu ermitteln. Mit der Steuerung 218 sind, wie in Fig . 1 und 2 dargestellt, die Zylinderanordnungen 112 und 132 ansteuerbar, um die Steuerschieber 52, 54 zu positionieren.
Hierzu sind beispielsweise Magnetventile ML1 und ML2 ansteuerbar, um die Zylinderanordnung 112 anzusteuern, und Magnetventile MV1 und MV2 ansteuerbar, um die Zylinderanordnung 132 anzusteuern.
Somit besteht die Möglichkeit, die Steuerschieber 52, 54 mit der Steuerung 218 lagegeregelt zu positionieren, das heißt die beispielsweise von einem Verdichtersteuerungsprogramm vorgegebenen Positionen der Steuerschieber 52, 54 exakt anzufahren und zu halten.
Ein derartiges Verdichtersteuerungsprogramm läuft beispielsweise auf einer übergeordneten Verdichtersteuerung.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Verdichtersteuerungsprogramm in die Steuerung 218 integriert, wobei insbesondere die Einsatzgrenzen des Schraubenverdichters 10 und die Parameter des gasförmigen Mediums, das heißt insbesondere des Kältemittels, bekannt sind, und erfasst zum Beispiel über einen Drucksensor SPN (Fig . 2) den Niederdruck, über einen Drucksensor SPH (Fig. 1) den Hochdruck, und über einen Temperatursensor STH die Temperatur des gasförmigen Mediums auf der Hochdruckseite (Fig . 2) sowie über einen Temperatursensor STN die Temperatur des gasförmigen Mediums auf der Niederdruckseite.
Darüber hinaus kann insbesondere auch noch durch die Steuerung 218 eine Erfassung von Betriebsparametern eines nicht dargestellten insbesondere elektrischen Antriebsmotors hinsichtlich Drehzahl, Leistungsaufnahme, Spannung und Temperatur erfolgen. Darüber hinaus kann die Steuerung 218 insbesondere auch einen Schmiermitteldruck, einen Schmiermittelfluss, einen Schmiermittelstand und eine Schmiermitteltemperatur erfassen.
Ferner wird insbesondere auch der Steuerung 218 durch ein externes Signal die geforderte Verdichterleistung, beispielsweise für die Kälteanlage, in welcher der Schraubenverdichter 10 arbeitet, vorgegeben.
Aus einigen ausgewählten dieser Werte, insbesondere aus den Informationen über das gasförmige Medium, z. B. über das Kältemittel, über Druck und Temperatur auf der Hochdruckseite und der Niederdruckseite sowie über die Drehzahl der Schraubenläufer 26, 28, oder aus weiteren dieser vorstehend erwähnten Werte kann durch die Steuerung 218 mit dem Verdichtersteuerungsprogramm für den jeweiligen Betriebszustand eine optimale Position der Steuerschieber 52, 54 ermittelt und lagegeregelt eingestellt werden.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters sind, wie in Fig . 11 bis 14 dargestellt, die Steuerschieber 52 und 54 anders ausgebildet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt der zweite Steuerschieber 54' in dem Schieberkanal 56 und ist in diesem mit seiner Führungsumfangsfläche 58' geführt. Ferner bildet der zweite Steuerschieber 54' äußere Schieber- verdichtungswandflächen 62'2 und 64'2, die sich an die Gehäuseverdichtungs- wandflächen 66 und 68 unmittelbar anschließen, wobei die Schieber- verdichtungswandfläche 62'2 an den Schraubenläufer 26 und die Schieber- verdichtungswandfläche 64'2 an den Schraubenläufer 28 angrenzt.
Der zweite Steuerschieber 54' ist dabei im Querschnitt halbmondförmig ausgebildet, so dass dieser seinerseits einen Schieberkanal 236 bildet, in welchem der erste Steuerschieber 52' mit einer Führungsumfangsfläche 238 geführt ist. Der erste Steuerschieber 52' bildet seinerseits Schieberverdichtungswand- flächen 62Ί und 64Ί, die zwischen den Schieberverdichtungswandflächen 62'2 und 64'2 liegen und unmittelbar in die Schieberverdichtungswandflächen 62'2 und 64'2 anschließen, so dass die Schieberverdichtungswandfläche 62Ί an den Schraubenläufer 26 und die Schieberverdichtungswandfläche 64Ί an den Schraubenläufer 28 angrenzt
Somit ergänzen die Schieberverdichtungswandflächen 62'2 und 64'2 des zweiten Steuerschiebers 54' und die Schieberverdichtungswandflächen 62Ί und 64Ί des ersten Steuerschiebers 52' die Gehäuseverdichtungswandflächen 66 und 68 zu den Verdichtungswandflächen 36 und 38, welche die Schraubenkonturen 32 bzw. 34 umschließend angeordnet sind.
Der erste Steuerschieber 52' bildet ferner die Auslasskante 82', die dem Hochdruckraum 44 zugewandt angeordnet ist und die das Endvolumen durch ihren Abstand von der Abschlussfläche 84 festlegt in vergleichbarer Weise wie dies bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
Der zweite Steuerschieber 54' beeinflusst das Anfangsvolumen, und zwar durch die Position von Einlasskanten 242 der Schieberverdichtungswand- flächen 622 und 642 und zwar insbesondere deren Abstand von der nieder- druckseitigen Abschlussfläche 126.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Steuerschieber 52' durch eine insbesondere saugseitig angeordnete Zylinderanordnung 132' steuerbar, wobei der Kolben 136' in diesem Fall einstückig an den ersten Steuerschieber 52' angeformt und in der Zylinderkammer 134' beweglich ist, während der zweite Steuerschieber 54' durch eine insbesondere druckseitig angeordnete Zylinderanordnung 112' steuerbar ist. Eine derartige Schieberanordnung ist bekannt und beispielsweise in der DE 32 21 849 AI beschrieben, auf weiche hinsichtlich der Beschreibung des Funktionsprinzips verwiesen wird.
In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind die Positionen des ersten Steuerschiebers 52' und des zweiten Steuerschiebers 54' durch die Positionserfassungseinrichtung 152 erfassbar, wobei ebenfalls Positionsanzeigeelemente 156 und 158 mit dem ersten Steuerschieber 52' bzw. dem zweiten Steuerschieber 54' gekoppelt sind, und zwar über mit diesen Steuerschiebern 52' und 54' fest verbundenen Verbindungskörpern 172, die in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel den Durchlass 194 durchgreifen, so dass die Positionsanzeigeelemente 156 und 158 in dem Detektorkanal 216 längs des Detektorelements 154 bewegbar sind und in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel eine Erfassung der Positionen der Positionsanzeigeelemente 156 und 158 über die Auswerteeinrichtung 192 erfolgen kann.
Dabei sind vorzugsweise die Positionsanzeigeelemente 156 und 158 in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel als Gabelkörper 174 ausgebildet und mit Magneten 184 und 186 versehen.
Im Übrigen sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel all diejenigen Elemente, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel, welches vom Grundprinzip her eine Variante des ersten Ausführungsbeispiels darstellt und in den Fig . 15 bis 18 dargestellt ist, ist die zwischen dem ersten Steuerschieber 52 und dem zweiten Steuerschieber 54 wirksame Teleskopführung 92" so ausgebildet, dass der innere Führungskörper 94" fest mit dem zweiten Steuerschieber 54 verbunden ist, insbesondere mit einem Gewindezapfen 222 in eine Gewindebohrung 224 des Kolbens 136 eingeschraubt ist, und sich parallel zur
Verschieberichtung 72 erstreckt.
Insbesondere ist der innere Führungskörper 94" dadurch starr relativ zum Kolben 136 angeordnet und bildet mit seinen Umfangsflächen 226 eine parallel zur Verschieberichtung 72 ausgerichtete Führung für den ersten Steuerschieber 52.
Um den ersten Steuerschieber 52 relativ zum zweiten Steuerschieber 54 präzise zu führen, ist der erste Steuerschieber 52 im Bereich der Führungsaufnahme 96" für den Führungskörper 94" mit einer als Ganzes mit 232 bezeichneten Führungsbüchse versehen, welche an der Umfangsfläche 226 des Führungskörpers 94" präzise geführt ist.
Vorzugsweise ist dabei die Führungsbüchse 232 an einem dem Kolben 136 des zweiten Steuerschiebers 54 zugewandten Ende 234 des Führungskörpers 94" angeordnet, so dass die Führungsbüchse 232 in allen Stellungen des ersten Steuerschiebers 52 relativ zum zweiten Steuerschieber 54 in möglichst geringer Entfernung vom Kolben 136 geführt ist.
Insbesondere erstreckt sich die Führungsbüchse 232 lediglich über einen Teilabschnitt der Erstreckung der Führungsaufnahme 96" parallel zur Verschieberichtung 72, vorzugsweise lediglich über weniger als die Hälfte, noch besser weniger als ein Viertel, der Erstreckung der Führungsaufnahme 94 in der Verschieberichtung 72.
Damit erfolgt die präzise Führung des ersten Steuerschiebers 52 relativ zum zweiten Steuerschieber 54 ausschließlich über den inneren Führungskörper 94" und die an dessen Umfangsfläche 226 gleitende Führungsbüchse 232, so dass wie in Fig. 18 dargestellt, beispielsweise in der Teillastposition 25 % der erste Steuerschieber 52 nach wie vor durch den inneren Führungskörper 94" und die Führungsbüchse 232 präzise relativ zum zweiten Steuerschieber 54 geführt ist, der seinerseits eine präzise Führung durch die Führung des
Kolbens 136 im Einfahrraum 148 relativ zu dem Gehäuseabschnitt 142 erfährt.
Außerdem ist der erste Steuerschieber 52, wie in Fig . 15, 16 und 18
dargestellt, vorzugsweise starr mit der Kolbenstange 118 verbunden, die ebenfalls beispielsweise mittels eines Gewindezapfens 242 in einer Gewindebohrung 244 im ersten Steuerschieber 52 eingreift, so dass dadurch ebenfalls eine starre Fixierung der Kolbenstange 118 relativ zu dem ersten Steuerschieber 52 erfolgt.
Insbesondere sitzt die Gewindebohrung 244 für den Gewindezapfen 242 in dem Fortsatz 122 des ersten Steuerschiebers 52.
Ferner ist die Kolbenstange 118 mit einer sich parallel zur Verschieberichtung 72 verlaufenden Umfangsfläche 246 versehen, welche gleitend in einer
Führungsbüchse 252 geführt ist, die ihrerseits wiederum in einer Führungsbüchsenaufnahme 254 sitzt, welche fest mit dem niederdruckseitigen
Gehäuseabschnitt 142 und dem hochdruckseitigen Gehäuseabschnitt 124 verbunden ist.
Die Führungsbüchse 252 stellt dabei die alleinige präzise Führung der Kolbenstange 118 relativ zu den Gehäuseabschnitten 142 und 124 dar und somit eine präzise Führung des ersten Steuerschiebers 52 relativ zu den Gehäuseabschnitten 142, 124, die zusätzlich zu der Führung des ersten Steuerschiebers 52 im Schieberkanal 56 erfolgt.
Insgesamt ist somit der mit Spiel in dem Schieberkanal 56 geführte erste Steuerschieber 52 somit noch zusätzlich durch die Teleskopführung 92", gebildet durch die Führungsbuchse 232 und den starr mit dem zweiten Steuerschieber 54 verbundenen inneren Führungskörper 94", geführt, und außerdem durch die präzise Führung der Kolbenstange 118 mittels der Führungsbüchse 252 relativ zu den Gehäuseabschnitten 142 und 124 geführt, so dass ein durch das Spiel der Führung des ersten Steuerschiebers 52 in dem Schieberkanal 56 eventuell mögliche Geräuschbildung, insbesondere ein Rattern, beim Betrieb des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters vermieden werden kann, da die Teleskopführung 92" und die Führung der Kolbenstange 118 mittels der Führungsbüchse 252 ein geringeres Spiel als das des ersten Steuerschiebers 52 im Schieberkanal 56 aufweisen, und dadurch die Führung des ersten Steuerschiebers 52 verbessern.
Da die Führungsbüchse 232 eng toleriert auf der Umfangsfläche 226 des inneren Führungskörpers 94" gleitet, ist es erforderlich, die Führungsaufnahme 96" zu belüften.
Aus diesem Grund ist, wie in Fig . 17 dargestellt, die Führungsaufnahme 96" mit einem Belüftungskanal 262 versehen, welcher in die Führungsaufnahme 96" beispielsweise nahe der Führungsbüchse 32 einmündet und sich
ausgehend von der Führungsaufnahme 96" in Richtung der den Schieber- verdichtungswandflächen 62, 64 abgewandten Führungsumfangsfläche 58, beispielsweise in Richtung des schlitzförmigen Durchlasses 194, erstreckt, so dass vorteilhafterweise ein ungehinderter Gasaustausch zwischen der
Führungsaufnahme 96" und dem unter Hochdruck stehenden Raum zur Aufnahme der Positionserfassungseinrichtung 152 erfolgen kann.
Vorzugsweise ist der Belüftungskanal 262 noch mit einer eingesetzten Drossel 264 versehen, welche es erlaubt, den Gasaustausch zwischen der Führungsaufnahme 96" und dem Raum zur Aufnahme der Positionserfassungseinrichtung 152 zu steuern, um somit die Bewegungen des ersten Steuerschiebers 52 relativ zum Führungskörper 94" zu dämpfen.
Dabei mündet der Belüftungskanal 262 vorzugsweise in einen Abschnitt 266 der Führungskörperaufnahme 96", welcher zwischen der Führungsbüchse 232 und einer Abschlusswand 268 der Führungskörperaufnahme 96" liegt. Zur einfachen Montage des Führungskörpers 94", insbesondere zum
Einschrauben des Gewindezapfens 232 in die Gewindebohrung 224 ist der erste Steuerschieber 52 im Bereich seines dem Ende 234 gegenüberliegenden Endes 274 mit einer einen Zugang zu der Führungsaufnahme 96"
ermöglichenden Bohrung 274 versehen, die vorzugsweise koaxial zur
Führungsaufnahme 96" angeordnet ist, jedoch im Betrieb durch einen
Verschluss 278, beispielsweise einen in die Bohrung 276 eingeschraubten Stopfen, gasdicht verschlossen ist.
Die Bohrung 276 erlaubt jedoch bei der Montage des Führungskörpers 94", insbesondere beim Einschrauben des Gewindezapfens 222 in die Gewindebohrung 224 in die Führungsaufnahme 96" mit einem Werkzeug von Seiten des Endes 274 ausgehend einzugreifen und mit einem an einem dem
Gewindezapfen 222 gegenüberliegenden Ende des Führungskörpers 94" angeordneten Formschlusselement 282 den Führungskörper 94" zu drehen, um den Gewindezapfen 222 in die Gewindebohrung 224 einzuschrauben. Nachfolgend erfolgt dann ein Verschließen der Bohrung 276 durch den Verschluß 278.
Im Übrigen sind all diejenigen Elemente, die mit denen der voranstehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass hinsichtlich deren Beschreibung vollinhaltlich auf die Ausführungen zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen Bezug genommen werden kann.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Schraubenverdichter (10) umfassend ein Verdichtergehäuse (12) mit einem in diesem angeordneten Schraubeniäuferraum (18), zwei in dem Schraubeniäuferraum (18) angeordnete und an dem Verdichtergehäuse (12) jeweils um eine Schraubenläuferachse (22, 24) drehbar gelagerte Schraubenläufer (26, 28), die mit ihren Schraubenkonturen (32, 34) ineinandergreifen und jeweils mit an diese angrenzenden und diese teilweise umschließenden Verdichtungswandflächen (36, 38) zusammenwirken, um über einen im Verdichtergehäuse (12) angeordneten Niederdruckraum (42) zugeführtes gasförmiges Medium aufzunehmen und im Bereich eines im Verdichtergehäuse (12) angeordneten Hochdruckraums (44) abzugeben, wobei das gasförmige Medium in zwischen den Schraubenkonturen (32, 34) und an diesen angrenzenden Verdichtungswandflächen (36, 38) gebildeten
Verdichtungskammern bei Niederdruck mit einem Ansaugvolumen eingeschlossen und auf ein Endvolumen bei Hochdruck komprimiert wird, sowie mindestens einen in einem Schieberkanal (56) des
Verdichtergehäuses (12) angeordneten und an beide Schraubenläufer (26, 28) mit Schieberverdichtungswandflächen (62, 64) angrenzenden Steuerschieber (52, 54), welcher in einer Verschieberichtung (72) parallel zu den Schraubenläuferachsen (22, 24) bewegbar ist, und das Endvolumen und/oder das Anfangsvolumen beeinflussend ausgebildet sind,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Positionserfassungseinrichtung (152) für den mindestens einen Steuerschieber (52, 54) vorgesehen ist, dass die Positionserfassungseinrichtung (152) ein mit dem mindestens einen Steuerschieber (52, 54) gekoppeltes Positionsanzeigeelement (156, 158) aufweist, dass das mindestens eine Positionsanzeigeelement (156, 158) mit einem Detektorelement (154) zusammenwirkt, das sich parallel zu der Verschieberichtung (72) des mindestens einen Steuerschiebers (52, 54) erstreckt und längs welchem das Positionsanzeigeelement (156, 158) bewegbar ist, und dass das Detektorelement (154) mit einer Auswerteeinrichtung (192) gekoppelt ist, die die Positionen der Positionsanzeigeelements (156, 158) längs des Detektorelements (154) erfasst.
Schraubenverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenverdichter (10) zwei Steuerschieber (52, 54) aufweist, wobei ein erster Steuerschieber (52) das Endvolumen beeinflussend und ein zweiter Steuerschieber (54) das Anfangsvolumen beeinflussend ausgebildet ist, dass eine Positions- erfassungseinrichtung (152) für die beiden Steuerschieber (52, 54) vorgesehen ist, welche ein mit dem ersten Steuerschieber (52) gekoppeltes erstes Positionsanzeigeelement (156) und ein mit dem zweiten Steuerschieber (54) gekoppeltes zweites Positionsanzeigeelement (158) umfasst, dass beide Positionsanzeigeelemente (156, 158) mit einem gemeinsamen Detektorelement (154) zusammenwirken, das sich parallel zu der Verschieberichtung (72) der Steuerschieber (52, 54) erstreckt und längs welchem die Positionsanzeigeelemente (156, 158) beim Bewegen der Steuerschieber (52, 54) bewegbar sind, und dass das Detektorelement(154) mit einer Auswerteeinrichtung (192) gekoppelt ist, die die jeweiligen Positionen der Positionsanzeigeelemente (156, 158) längs des Detektorelements (154) erfasst.
Schraubenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektorelement (154) in einem innerhalb des Verdichtergehäuses (12) parallel zur Verschieberichtung (72) verlaufenden Detektorkanal (216) angeordnet ist.
4. Schraubenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektorkanal (216) durch einen Deckel (212) verschlossen ist.
5. Schraubenverdichter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektorkanal (216) durch eine nutähnlich ausgebildete Vertiefung (204) in einem Gehäusegrundkörper (198) gebildet ist, die der Deckel (212) übergreift.
6. Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (212) selbst eine zum Detektorkanal (216) beitragende nutähnlich ausgebildete Vertiefung (214) aufweist.
7. Schraubenverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektorelement (154) nur innerhalb der Vertiefung (214) des Deckels (212) verläuft.
8. Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Positionsanzeigeelement (156, 158) in dem Detektorkanal (216) angeordnet ist.
9. Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Positionsanzeigeelement (156, 158) über einen Verbindungskörper (172) mit dem jeweiligen Steuerschieber (52, 54) mechanisch gekoppelt ist.
10. Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Verbindungskörper (172) einen langgestreckten Durchlass (194) zwischen dem Detektorkanal (216) und einem den mindestens einen Steuerschieber (52, 54) aufnehmenden Schieberkanal (56) durchgreift.
11. Schraubenverdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Verbindungskörper (172) und der Durchlass (194) zusammen den jeweiligen Steuerschieber (52, 54) verdrehfest in der Verschieberichtung (72) führen.
12. Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Positionsanzeigeelement (156, 158) berührungslos mit dem Detektorelement (154) zusammenwirkt.
13. Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung (218) vorgesehen ist, welche einen Schieberantrieb (112, 132) für den jeweiligen Steuerschieber (52, 54) ansteuert und mittels der Positionserfassungseinheit (152) die Bewegung des jeweiligen Steuerschiebers (52, 54) erfasst.
14. Schraubenverdichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (218) den jeweiligen Steuerschieber (52, 54) lagegeregelt positioniert.
15. Schraubenverdichter nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (218) die Steuerschieber (52, 54) unter Berücksichtigung von mindestens einem oder mehreren der Parameter, wie Druckniveau bei Niederdruck, Druckniveau bei Hochdruck,
Temperatur des gasförmigen Mediums bei Hochdruck und Niederdruck, Drehzahl der Schraubenläufer, Leistungsaufnahme eines Antriebsmotors, Parameter des gasförmigen Mediums, insbesondere des Kältemittels, und Einsatzgrenzwerte des Schraubenverdichters, die Positionen der Steuerschieber (52, 54) ermittelt.
16. Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerschieber (52) und der zweite Steuerschieber (54) in der Verschieberichtung (72) derselben hintereinanderliegend angeordnet sind.
17. Schraubenverdichter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerschieber (52) und der zweite Steuerschieber (54) eine identischen Außenkontur aufweisen.
18. Schraubenverdichter nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerschieber (52) und der zweite Steuerschieber (54) in einer Verbundstellung unmittelbar aneinander anschließend positionierbar und gemeinsam in der Verschieberichtung (72) bewegbar sind.
19. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Steuerschieber (52, 54) in einer Trennstellung im Abstand voneinander unter Bildung eines Zwischenraums positionierbar sind.
20. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste Steuerschieber (52') aneinander unmittelbar angrenzende Schieberverdichtungswandflächen (62Ί, 64Ί) aufweist, von denen jeweils eine an einen der Schraubenläufer (26, 28) angrenzt, und dass der zweite Steuerschieber (54') im Abstand voneinander angeordnete Schieberverdichtungswandflächen (62'2, 64'2) aufweist, von denen jeweils eine an einen der Schraubenläufer angrenzt.
21. Schraubenverdichter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerschieber (52') an dem zweiten Steuerschieber (54') gelagert ist.
22. Schraubenverdichter nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass Schieberverdichtungswandflächen (62, 64) des ersten Steuerschiebers (52') und des zweiten Steuerschiebers (54')
aneinander anschließen.
23. Schraubenverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerschieber (52) und der zweite Steuerschieber (54) in der Verschieberichtung (72) derselben hintereinander liegend angeordnet sind, dass der erste Steuerschieber (52) auf einer dem Hochdruckraum (44) zugewandten Seite des zweiten Steuerschiebers (54) angeordnet ist und dass der erste Steuerschieber (52) relativ zum zweiten Steuerschieber (54) durch eine Teleskopführung (94") geführt ist.
24. Schraubenverdichter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Teleskopführung (92") ein geringeres Spiel quer zur Verschieberichtung (72) aufweist als die Führung des ersten Steuerschiebers (52) durch einen diesen aufnehmenden Schieberkanal (56).
25. Schraubenverdichter nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Teleskopführung (92") einen starr mit dem zweiten Steuerschieber (54) verbundenen Führungskörper (94") aufweist, an welchem der erste Steuerschieber (52) mittels einer Führungsbüchse (232) in der Verschieberichtung (72) bewegbar geführt ist.
26. Schraubenverdichter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerschieber (52) an dem Führungskörper (94")
ausschließlich mittels der Führungsbüchse (232) geführt ist.
27. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbüchse (232) an einem dem zweiten Steuerschieber (54) zugewandten Ende (234) des ersten Steuerschiebers (52) angeordnet ist.
28. Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerschieber (52) starr mit einer Kolbenstange (118) verbunden ist, die zu einer Zylinderanordnung (112) zur Bewegung des ersten Steuerschiebers (52) führt und dass der erste Steuerschieber (52) mittels einer die Kolbenstange (118) in der Verschieberichtung (72) bewegbar aufnehmenden Führungsbüchse (252) relativ zu dem Verdichtergehäuse (12) geführt ist.
29. Schraubenverdichter nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (118) an einer dem zweiten Steuerschieber (54) gegenüberliegenden Seite des ersten Steuerschiebers (52) angeordnet ist.
30. Schraubenverdichter nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbüchse (252) fest am Verdichtergehäuse (12) gehalten ist.
31. Schraubenverdichter nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spiel zwischen der Führungsbüchse (252) und der Kolbenstange (118) quer zur Verschieberichtung (72) geringer ist als das Spiel des in dem Schieberkanal (56) geführten ersten Steuerschiebers (52) quer zur Verschieberichtung (72).
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