DE2501451A1 - Leistungsgeregelter schraubenverdichter - Google Patents

Description

Anmelder: VEB Kühlautonat; 1197 Berlin Berlin, den 2.11,74 Erfinder: Dieter Moseraain; Berxia. 1*97 Peter Kolberg ;Berlin 1017 9 ζ Π Z.-Bevollmächtigtι Pat.-Ing» Ullrich Scheffler Leistungsgeregelter Schraubenverdichter

Sie Erfindung betrifft einen Schraubenverdichter, insbesondere einen ölüberfluteten Schraubenverdichter, mit innerer Verdichtung, mit mindestens zwei paarweise ineinander greifenden parallel angeordneten Schraubenrotoren, die Kämme und Hüten aufweisen, ait einem Gehäuse, das aus einer Mantelwand und aus Stirnwänden mit von den Kammkanten der Rotoren steuerbaren Ein- und Auslässen für das Arbeitsmedium, denen sich Saugraum und Druckraum anschließen, besteht und «it einer vor oder im Saugraum angeordneten Drosselregeleinrichtung zur RJrderstromregulierung oder mit einer Regelein- , richtung, deren Ventilkörper in der Umfangewandung oder in den Stirnwänden des Gehäuses angeordnet ist und über Kanäle eine Verbindung zwischen Ventilöffnung und Saugraum besteht» Hantelwand und Stirnwände umschließen einen Arbeitsraum, der durch mindestens zwei parallele einander schneidende Gehäusebohrungen, in denen die Schraubenrotoren angeordnet sind, gebildet wird»

Bei solchen Verdichtern bilden die Kämme und Nuten der Rotoren v-förmige Arbeitskammern, die sich bei Drehbewegung der Rotoren auf der mit dem Saugraua in Verbindung stehenden Seite von der die Rotordrehachsen enthaltenen Ebene vergrößern, wodurch Arbeitsmedium in diese Zahnlücken vom Saugraum über die Einlasse einströmt· Auf der anderen Seite dieser Ebene verkleinern sich bei Drehbewegung die v-förmigen Arbeitskammern, so daß eine Verdichtung stattfindet* Je nach der Lage der in der druckseitigen Gehäuse stirnwand festgelegten Auslaßsteuerkanten, die den Öffnungsbeginn einer v-förmigen Arbeitskammer zum Druckraum hin festlegt, wir* sich bei den sonst gleichen Bedingungen ein Tom Zustand des AnsaugmediuBS abhängiger Druck des Arbeitsmediums in der

-2* 509835/0268

250U51

v-förmigen Arbeitskammer zum Öffnungszeitpunkt dieser ergeben, der unabhängig vom Druck im Druckraum ist, größer, gleich oder kleiner als dieser sein kann.

Die Regeleinrichtung ist bei Verdichtern mit in der ümf angswandung des Arbeitsraumes angeordnetem Ventilkörper sehr häufig so ausgeführt, daß das Ventilglied, ein axial verschiebbarer Regelschieber, parallel zu den Rotordrehachsen im Gehäuse angeordnet ist und die Umfangewandung des Regelschiebers einerseits durch eine zu den Rotordrehachsen parallele Bohrung und andererseits durch die sich überschneidenden die Rotoren aufnehmenden Gehäusebohrungen gebildet wird und dessen der Saugseite des Verdichters zugewandte Stirnfläche der Gehäusewandung angepaßt ist«

Durch, Verschieben des Regelschiebers in Richtung Druckraum wird die wirksame ununterbrochene Länge der v-förmigen Arbeitskammern verkürzt, da die Lage der saugseitigen Regelschieberkante bei Teillastbetrieb den Verdichtungsbeginn festlegt, wodurch der geometrische Förderstrom verkleinert wird und eine öffnung in der Mantelwand des Gehäuses freigegeben wird, durch die das Arbeitsmedium nach dem Prinzip des inneren Bypasses über Kanäle im Gehäuse zur Saugseite zurückströmt. Somit erfolgt die Festlegung des geometrischen Förderstromes im Seillast betrieb durch Verkürzung des effektiven Verdichtungshubes.

Nachteilig ist an solchen Verdichtern, daß sich das durch innere Verdichtung erreichbare Druckverhältnis mit zunehmender Verkleinerung des geometrischen Fördervolumens durch Betätigen der Regeleinrichtung verkleinert.

Sowohl bei dem Regelungsprinzip durch Hubverkürzung als auch bei Saug-Drossel-Regelung strömt im allgemeinen Arbeitsmedium durch die sich infolge der Rotordrehung öffnenden Auslaßschlitze vom Druckraum in die v-förmige Arbeitskammer, wenn der Schraubenverdichter in der Nähe der Minimum-(MI2f)F8iiderung und einem seiner Vollast angepaßten äußeren DruckverhältniB betrieben wird. Das vom Druckraum eingeströmte Arbeits-

- 3 S09835/0268

medium wird durch die mit weiterer Rotordrehung fortschreitende Volumenverkleinerung der v-förmigen Arbeitskammer sofort wieder ausgeschoben· Dieser hin- und hergehende mit der Zahnfrequenz erfolgende Massentransport stellt eine starke Erregung für erzwungene Gasschwingungen in den sich dem Druckraum anschließenden Rohrleitungen dar·

Besonders bei großen äußeren Druckverhältnissen (ίι^> 10 in Kältemittel Verdichtern nit R 22 und MH₃) und Regelschiebereteilungen in der Kähe der Uli-Förderung treten infolge der großen Druckunterschiede zwischen v-fSrmiger Arbeitskammer und Druckraum Gasschwingungen in der Druckleitung auf, die die Betriebssicherheit des Verdichters und der Anlage gefährden, da nach kurzer Zeit mechanische Schäden auftreten·^N .

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen und durch eine Torrichtung diese die Betriebssicherheit gefährdenden GasBchwingungen zu unterbinden»

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß mindestens ein gesteuerter Entlastungskanal zwischen Druckraum und Arbeitskammer und/oder Saugraum im Gehäuse und/oder im Regelorgan oder außerhalb des Verdichters angeordnet ist und daß der Kanal nur dann geöffnet ist, wenn der Schraubenverdichter in der Hähe der MIN-Förderung oder bei HIH-Förderung arbeitet·

1st der Entlastungskanal so angeordnet, daß er bei Regelschieberstellungen, die einer Seilförderung in der Kähe der MIN-Pörderung und bei HIH-Pörderung entsprechend, Druckraum und v-förmige Arbeitskammer verbindet, und ist der Öffnungezeitpunkt des Entlastungskanals derart festgelegt, daß der Kanal kurz vor dem öffnen des durch die Kammkanten der Rotoren gesteuerten Auslaßschlitze öffnet, strömt aus dem unter Gegendruck stehenden Druckraum Arbeitsmedium durch den Entlastungskanal in die sich infolge der Rotordrehung weiter verkleinernde v-förmige Ar-

$09835/0268

250H51

beitskammer, so daß diese vor Öffnen der Auslaßschlitze nachgefüllt wird, wodurch bei Öffnen der v-förmigen Arbeitskammer das Druckverhältnis zwischen der mit dem Druckraum in Verbindung stehenden v-förmigen Arbeitskammer und den Druckraum verkleinert wird, weniger Arbeitsmedium vom Druckraum in die Arbeitskammer einströmt und demzufolge die Erregung einer erzwungenen Gasschwingung unterbunden wird.

Die Steuerung des.Entlastungskanales durch den Begelschieber erfolgt vorzugsweise so, daß in der HIH-Stellung des Regelschiebers die Arbeitskammer sowohl über die vom Regelschieber freigegebene Rückströmfläche in der Mantelwanöung des Arbeitsraumes mit dem Saugraum verbunden ist als auch über den Sntlastungskanal eine Verbindung zwischen Arbeitekammer und Druckraum in der HIK-Stellung besteht, so daß ein völlig entlasteter Anlauf des Schraubenverdichters möglich wird und der Schraubenverdichter eine günstige Hochlaufcharakteristik aufweist.

Verbindet der Entlastungskanal den Druckraum und den Saugraum, führt das ebenfalls zu einer Verkleinerung des Drulücverhältnisses zwischen v-förmiger Arbeitskammer und Druckraum sum Öffnungszeitpunkt der vförmigen Arbeitskammer, da der Saugdruck bei Vorhandensein eines saugseitigen RUckschlagventiles ansteigt und der Druck im Druckraum infolge der Gasströmung über den Entlastungekanal zur Saugseite abfällt, wodurch die Schwingungserregung stark gemindert wird und erzwungene Gaaschwingungen mit die Betriebssicherheit gefährdenden Druck-•chwingungen unterbunden werden.

Bei Saugdrosselregelung strömt das Arbeitsmedium vorzugsweise über •inen äußeren Kanal, der Druckraum und Arbeitsraum oder Saugraum verbindet, «it einen in Abhängigkeit von der Stellung des Regelventilkörper · gesteuerten Ventil, so daß ebenfalls der Druckunterschied zwischen Druckraua und v-föreiger Arbeitskammer zum öffnungizeitpunkt des Auslasse· verkleinert wird, wodurch in der Hähe der MXlf-Törderung oaer bei ΜΙΙ-förderung erawungene Gasschwingungen unterbunden werden·

SQ9835/"o268

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, doch soll sie nicht darauf beschränkt sein«

Fig, 1 Einen Längsschnitt einer Yerdichterausführung gemäß der Erfindung

Fig. 2 Einen Querschnitt einer anderen Yerdichterausführung gemäß der Erfindung

Fig. 3 Einen Querschnitt des Verdichters τοη fig· 1 längs

der Linie A-A . . ■

Fig. 4 Einen Schnitt durch Fig. 3 längs der Linie C-C Fig. 5 Einen Schnitt durch Fig. 2 längs der Linie B-B Fig. 6 Einen Längsschnitt einer weiteren Yerdichterausführung

Gemäß Fig. 1,3 und 4 besitzt der Verdichter ein dreigeteiltes Gehäuse, das aus aaugseitigem Gehäuseteil 1, Rotorgehäuseteil 2 und druckseitigem Gehäuseteil 3 besteht. Das Gehäuseteil 1 umschließt einen Saugraum 4, der über einen Einlaß 9 mit dem Arbeitsraum 6 verbunden ist. Bas Gehäuseteil 3 umschließt einen Bruckraum 5, der über einen Auslaß TO mit dem Arbeitsraum 6 verbunden ist· Im Arbeitsraum 6 sind ein Hauptrotor 7 und ein Hebenrotor 8 in koaxialer Lage ihrer Drehachsen zu den Bohrungsachsen angeordnet. Der Haupt·* rotor 7 hat vier längs von Schraubenlinien angeordnete Kämme mit dazwischen liegenden Zahnnuten, die im wesentlichen außerhalb des Teilkreises liegen und einen ümschlingungswinkel von-,ca. 300 aufweisen. Der Ifebenrotor 8 hat sechs schraubenförmig angeordnete Kämme mit dezwischen liegenden Nuten, die im wesentlichen innerhalb des Teilkreises liegen und einen Umschlingungswinkel von ca* 200 aufweisen. Unterhalb der Rotoren 7» 8 ist ein axial verschieblicher Regelschieber 11 angeordnet, der über eine Solbenstange 12 mit einem Kolben 13 verbunden ist, wobei die ümfangswandung 17 des Regelschiebers 11 im wesentlichen dichtend in der den Regelschieber aufnehmenden Bohrung, die sich im Rotorgehäuseteil 2 und in einer Konsole 18 befindet. IiB Regelschieber 11 sind Kanalteile 19 vorhanden, die zum Arbeitsraum 6 führen und in der dargestellten Lage des Regelschiebers 11 (MH-Stellung) mit den Kanalteilen 20 in der Konsole 18 verbunden sind»

S0983~5⁶/Ö268

250U51

Bei Drehbewegung der Rotoren vergrößern sich, die mit dem Saugraum Ib Verbindung stehenden v-förmigen Arbeitskammern, wodurch Arbeitsmedium, in diese Zahnlücken vom Saugraum über den Einlaß 9 strömt» Auf der anderen Seite von der die Rotordrehachsen, enthaltenen Ebene verkleinern, sich, bei Drehbewegung die v-förmigen Arbeitskammern, so da* eine Verdichtung stattfindet, wobei der Yerdichtungsbeginn im Teillastbetrieb durch die Lage der Regelschieberkante 15 festgelegt wird und sich durch Verschieben des Regelschiebers 11 in Richtung Druckraum 5 die wirksame ununterbrochene Hublänge der miteinander im Eingriff stehenden Haupt- und Nebenrotor-Zahnkämme und -nuten verkürzt* Dadurch wird der geometrische Fördervolumenstrom verkleinert* Durch die in der Mantelwand vorhandene Rückströmöffnung 14 strömt das von der Lage des Regelschiebers 11 abhängige Ansaugvolumen nach dem Prinzip des inneren Bypasses über Kanal 16 zum Saugraum 4 zurück, und es findet in einer betrachteten v-förmigen Arbeitskammer keine nennenswerte Drucksteigerung statt*

In Regelschieberstellungen, die ffilN-Förderung entsprechen, und in Regelschieberstellungen bei Seillastbetrieb in der Bähe der Minimum-Förderung strömt über die Kanalteile 20 und 19 Arbeitsmedium vom Druckraum 5 in die v-förmige Arbeitskammer, so daß sich der Druck in dieser Kammer erhöht, bevor durch den Auslaß 10, der durch die vorauseilenden kammkanten des druckseitigen Rotorstirnschnittes geöffnet wird, eine Verbindung zwischen Druckraum 5 und betrachteter v-förmiger Arbeitskammer hergestellt wird« Dadurch verkleinert sich zum Zeitpunkt des öffnens des Auslasses 10 der Druckunterschied zwischen Druckraum und Arbeitskammer» wodurch, die Erregung von erzwungenen Gasschwingungen unterbunden wird· Die Steuerung der «irksamen Öffnungsfläche zwischen den Kanalteilen 19 und 20 erfolgt durch Verschieben des Regelschiebers 11. Wird der Regelschieber 11 in Richtung Maximal-Förderung verstellt, verschließen sich die Kanalteile 19 und 20 selbsttätig, da sie durch ümfangewandung 1? des Regelschiebers 11. bzw· der Wandung der Regelschieberbohrung abgedeckt werden* Beim ölüberfluteten Verdichter füllen sich die Kanäle 19 mit Öl, sobald sie sich verschließen, da das öl durch, die sich drehenden Rotoren 7, 8 nach außen zentrifugiert wird« Bei Betreiben des Schraubenverdichters in der 100 ^-Stellung liegen die arbeitsraumseitigen Öffnungen der Kanäle 19 im Bereich niederer Drücke, so daß sich die Kanäle 19 nicht nachteilig auf den Liefergrad und den Leistungsbedarf des Verdichters auswirken·

5098 35/0268

250 U51

In Fig. 2 und 5 ist eine Ausführung dargestellt, die im wesentlichen den gleichen Aufbau beinhaltet, wie der Verdichter nach Pig· 1, ;}©-- doch sind Kanalteile 22 im Rotorgehäuseteil 2 angeordnet und soweit in Richtung Saugseite des Verdichters verlegt, daß die Kanalteile 23 im Regelschieber 11 eine axiale Erstreckung aufweisen, die so groß ist, wie die axiale Erstreckung der arbeitsraumseitigen Offnungen der Kanalteile 23·

Pig» 6 zeigt einen Verdichter, der im wesentlichen den gleichen Aufbau besitzt wie der Verdichter nach Pig· 1, jedoch mündet ein Kanal 19 mit seiner axialen Verlängerung 24 im Regelschieber 11 in Gehäuseteilen, die mit dem nicht dargestellten Saugraum in Verbindung stehen, so daß bei Betreiben des Schraubenverdichters in MIIf-Stellung des Regelschiebere 11 eine Verbindung zwischen Druckraum 5 und Saugraum besteht· Ist der Querschnitt der Kanäle 19, 20 und 24 so bemessen, daß der bei großen Druckverhältnissen in der Nähe der MIN-Pörderung geförderte Volunenstrom zur Saugseite zurückströmen kann und ist auf der Saugseite oder auf der Druckseite ein Rückschlagventil vor- bzw· nachgeschaltet, fällt das Druckverhältnis bei dieser Hullförderung in der MIH-Stellung ab, so daß die Erregung von erzwungenen Gasschwingungen unterbunden wird·

509835/0268

Claims (6)

1·/ Schraubenverdichter, insbesondere ölüberfluteter Schraubenverdichter, mit innerer Verdichtung, mit mindestens zwei paarweise ineinander greifenden parallel angeordneten Schraubenrotoren, die Kämme und Nuten aufweisen, mit einem Gehäuse, das aus einer Hantelwand und Stirnwänden mit von Kammkanten der Rotoren steuerbaren Bin- und Auslässen für das Arbeitsmedium, denen sich Saugraum und Druckraum anschließen, besteht und Mantelwand und Stirnwände einen Arbeitsraum umschließen, der durch mindestens zwei parallele einander schneidende Gehäusebohrungen, in denen die Schraubenrotoren angeordnet sind, gebildet wird und mit einer vor oder im Saugraum angeordneten Drossel-Regeleinrichtung zur Förderstromregulierung oder mit einer Förderstrom-Regeleinrichtung, deren Ventilkörper in der Umfangswandung oder in den Stirnwänden des Gehäuses angeordnet ist und über Kanäle eine Verbindung zwischen Ventilöffnung und Saugraum besteht, die vorzugsweise so ausgeführt ist, daß das Ventilglied ein axial verschiebbarer Regelschieber ist, der parallel zu den Rotordrehachsen im Gehäuse angeordnet ist, und die Umfangswandung dieses Regelschiebers einerseits durch eine zu den Rotordrehachsen parallele Bohrung und andererseits durch die sich überschneidenden die Rotoren aufnehmenden Gehäusebohrungen gebildet wird, mit einer Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein gesteuerter Entlastungskanal zwischen Druckraum (5) und Arbeitsraum (6), zwischen Druckraum (5), Arbeitsraum (6) und Saugraum (4) oder zwischen Druckraum (5) und Saugraum (4) im Gehäuse und/oder im Regelorgan oder außerhalb des Verdichters angeordnet ist und dieser Entlastungskanal durch die Regeleinrichtung derart gesteuert ist, daß er nur dann geöffnet ist, wenn der Ventilkörper der Regeleinrichtung solche Öffnungsstellungen einnimmt, die dem MIN- ?örderrolumenstrom oder einem Teilvolumenstrom des geometrischen Pördervolumena in der Mähe desUN-Fördervolumenstromes entspricht·

509835/0268

2. Schraubenverdichter nach Anspruch 1 mit einem axial verschiebbaren Regelschieber, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskanal (20, 19» 22, 23) zwischen Druckraum (5) und Arbeitsraum (6) angeordnet ist und daß der zum Arbeitsraum (6) führende Teil (19, 23) des Entlastungskanales (20, 19, 22,.23) im Regelschieber (11) angeordnet ist und der zum Druckraum (5) führende feil (20, 22) des Entlastungskanales (20, 19, 22, 23) in den Regelschieber (11) umschließenden Gehäuseteil (2, 18) angeordnet ist» . .

3· Schraubenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an der !Brennfläche zwischen Regelschieber (11) und Gehäuseteil (2, φ) vorhandenen Kanalöffnungen als Steuerkanten des Entlastungskanales (20, 19, 22, 23) ausgebildet sind»

4· Schraubenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die arbeitsraumseitige Kanalaustrittsöffnung der Kanalteile (19, 23) so im Regelschieber (11) angeordnet ist, daß die Arbeitskammer noch teilweise über die vom Regelschieber (11) freigegebene Bückströmöffnung (14) mit dem Saugraum in Verbindung steht*

5» Schraubenverdichter nach Anspruch 1 mit einem axial verschiebbaren Segelschieber, dadurch gekennzeichnet,' daß mindestens ein Entlastungskanal Druckraum und Saugraum verbindet und daß der zum Saugraum (4) führende Teil (19» 24) des Entlastungskanales (19, 20, 24) im Regelschieber (11) angeordnet ist und der zum Druckraum (5) führende Teil (20) des Entlaetungskanales (19* 20, 24) in den Regelschieber (11) umschließenden Gehäuseteil (18) angeordnet ist·

- 3 509835/0 2 68

250U51'

6. Schraubenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet _t daß der Entlastungskanal so angeordnet ist, daß er zu öffnen beginnt, wenn der Ventilkörper der Hegeleinrichtung in einer Stellung steht, die einem Teillastvolumenstrom von ca· 40 $ des Nennförderstromes entspricht.

509835/0268