DE3400545C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Steuern von Schraubenverdichtern, insbesondere beim Anfahren und zur Leerlaufregelung, mit einem in die Saugleitung des Schraubenverdichters eingebauten Drosselventil zur Regelung der Fördermenge und einem Bypaßventil, das in eine das Drossel­ ventil umgehende Bypaßleitung eingebaut ist.

Bei der Regelung der Fördermenge von Schraubenver­ dichtern durch ein in die Saugleitung eingebautes Drosselventil ist es erforderlich, das Drosselventil beim Anfahren geschlossen zu halten, um eine Überlastung der Verdichteranlage und insbesondere auch des Antriebsmotors zu vermeiden. Es muß hingegen ein Durchgangsquerschnitt bestimmter Größe geöffnet oder offengehalten werden, damit sich rasch ein Druck aufbauen kann, der für die Kühlung durch Flüssigkeitseinspritzung und auch für die Verstellung des Drosselventils notwendig ist.

Um bei geschlossenem Drosselventil den erforderlichen Durchgangsquerschnitt offenzuhalten, ist es bekannt, das Drosselventil undicht auszubilden, z. B. durch Anordnung einer verstellbaren Anschlagschraube für das Verschlußstück des Drosselventils, insbesondere für die Drosselklappe, oder einer kleinen Durchgangsöffnung in der Drosselklappe selbst. Diese Maßnahmen können jedoch bei Verdichteranlagen, die dauernd unter Netzdruck stehen, bei denen also das die Rück­ strömung des verdichteten Mediums verhindernde Rückschlag­ ventil in der Saugleitung und nicht hinter dem Verdichter in der Druckleitung angeordnet ist, nicht angewendet werden, weil bei diesem die Saugleitung bei stehendem Verdichter dicht abgeschlossen sein muß. Weiterhin ist nachteilig, daß der Durchgangsquerschnitt dieser Durchgangsöffnungen an unterschiedliche Betriebszustände des Verdichters nicht angepaßt werden kann.

Ähnliche Nachteile weist auch die weiterhin bekannte Anordnung auf, bei der als Bypassventil ein Magnetventil vorgesehen ist, das während des Anlaufens des Schraubenver­ dichters geöffnet und nach dem Anlaufen geschlossen wird. Außerdem sind bei dieser Anordnung für die Steuerung des Magnetventils zusätzliche elektrische Einrichtung erfor­ derlich.

Bei einer offenkundig vorbenutzten Steueranordnung der eingangs angeführten Bauart, die in der AT- PS 3 77 336 beschrieben ist, ist eine das Drosselventil umgehende Bypass­ leitung mit einem Bypassventil vorgesehen. Bei dieser Anord­ nung ist es zwar möglich, die Bypassleitung abzusperren, ihr Durchgangsquerschnitt kann aber nicht an sich ändernde Be­ triebszustände angepaßt werden.

Der DE 29 44 053 A1 und der nicht vorveröffentlichten älteren DE 32 10 790 A1 ist jeweils ein kombiniertes Regel- und Rückschlagventil zu entnehmen, das in die Saugleitung eines Schraubenverdichters eingebaut ist und diese steuert. Eine Bypassleitung ist dabei aber nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Anordnungen zum Steuern von Schraubenverdichtern so zu ver­ bessern, daß bei stehendem Verdichter die Saugleitung sicher abgeschlossen ist, beim Anfahren und im Leerlaufbetrieb hingegen unterschiedlich große Durchgangsquerschnitte durch das Bypassventil freigegeben werden.

Mit der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Durchgangsquerschnitt des Bypaßventils in wenigstens zwei Stufen verstellbar ist und in die Bypaßleitung ein Rück­ schlagventil eingebaut ist, das eine Rückströmung des Mediums durch die Bypaßleitung gegen die Ansaugrichtung sperrt. Durch die Verwendung eines so ausgebildeten Bypaßventils wird auf ein­ fache Weise erreicht, daß bei durch das zur Regelung der Förder­ menge dienende Drosselventil dicht abgeschlossener Saugleitung über die Bypaßleitung beim Anfahren des Verdichters ein verhält­ nismäßig großer Durchgangsquerschnitt freigegeben werden kann, der einen raschen Druckaufbau ermöglicht, und daß im Leerlauf­ betrieb durch Verkleinerung des Durchgangsquerschnittes eine ausreichende Drosselwirkung erzielt wird, um einen Unterdruck und eine damit verbundene kleine Leistungsaufnahme durch den Antriebsmotor zu erreichen, Das in die Bypaßleitung eingebaute Rückschlagventil verhindert ein Rückströmen des verdichteten Mediums in die Saugleitung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Bypaßventil zugleich als Rückschlagventil ausgebildet sein. Es ist dann lediglich ein einziges Ventil in der Bypaßleitung erforderlich, das die gewünschte Aufgabe erfüllen kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Bypaßventil einen vorzugsweise aus einer Kugel bestehenden Verschlußkörper auf, der durch eine Rückstellfeder auf seinen Ventilsitz gedrückt ist, dem ein in Öffnungsrichtung des Verschlußkörpers verstellbarer Hubanschlag gegenüberliegt. Es handelt sich hier um eine einfache Ventilbauart, die praktisch nur aus Drehteilen besteht und alle Anforderungen im Rahmen der erfindungsgemäßen Anordnung vorteilhaft erfüllen kann. Der Hubanschlag kann hiebei aus einem im Ventilgehäuse ver­ schiebbar geführten Stößel bestehen, der in Öffnungsrichtung des Verschlußkörpers durch eine Feder und gegen die Kraft der Feder über eine Membrane oder einen Kolben durch ein Druckmittel verstellbar ist. Dadurch ist auch eine einfache Betätigung des Bypaßventils möglich.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann weiter dadurch ausgestaltet werden, daß der Durchgangsquerschnitt des Bypaß­ ventils durch eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dem hinter dem Verdichter herrschenden Netzdruck verstellbar ist, wobei für den Anfahrvorgang des Verdichters ein größerer Durch­ gangsquerschnitt und für den Leerlaufbetrieb ein kleinerer, vor­ zugweise einstellbarer Durchgangsquerschnitt wählbar ist. Dabei wird bei einer Änderung des Betriebszustandes des Verdichters selbsttätig auch das Bypaßventil auf den für den jeweiligen Be­ triebszustand, z. B. für das Anfahren oder für den Leerlaufbe­ trieb, erforderlichen Durchgangsquerschnitt umgeschaltet. Zu­ sätzlich zu dieser Umschaltung kann auch noch eine Einstellmög­ lichkeit für den Durchgangsquerschnitt vorgesehen sein, z. B. durch gegenseitiges Verschrauben von Abschnitten des Ventilge­ häuses.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. Fig. 1 zeigt das sche­ matische Schaltbild einer Verdichteranlage, die mit der erfin­ dungsgemäßen Anordnung zum Steuern versehen ist. Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bypaßventils in verschiedenen Schaltstellungen im axialen Mittelschnitt.

Die in Fig. 1 dargestellte Verdichteranlage besteht aus einem Schraubenverdichter 1, dessen Saugleitung mit 2 und dessen Druckleitung mit 3 bezeichnet ist. In die Saugleitung 2 ist ein Drosselventil 4 eingebaut, das zur Regelung der Förder­ menge dient und von einer Regeleinrichtung 5 verstellt wird, der über eine Regelleitung 6 der Druck des verdichteten Mediums als Regelgröße zugeführt wird. In die Druckleitung 3 ist hinter dem Verdichter zunächst ein Ölbehälter 7 eingesetzt, von dem eine Öleinspritzleitung 8 zum Verdichter 1 zurückführt. Außerdem ist in die Druckleitung 3 ein Druckbehälter 9 eingesetzt, von dem die Verbraucherleitung 10 wegführt.

Das Drosselventil 4 und ein in die Saugleitung 2 noch eingesetztes Rückschlagventil 11 sind durch eine Bypaßleitung 12 überbrückt, in die gleichfalls ein Rückschlagventil 13 und ein - Bypaßventil 14 eingebaut sind. Das Bypaßventil 14 ist mittels einer Steuereinrichtung 15 verstellbar, die in eine Steuerleitung 16 eingeschaltet ist, welche vom Druckbehälter 9 zum Bypaßventil 14 geführt ist.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Bypaßventiles 14. Dieses besitzt ein aus zwei Gehäuseabschnitten 17 und 18 bestehendes Ventilgehäuse, die durch ein Gewinde 19 miteinander verschraubt sind. Im unteren Gehäuseabschnitt 18 befindet sich ein Ventilsitz 20 mit einem Durchgangskanal 21, der von einer Kugel 22 als Ventilverschlußkörper gesteuert ist. Seitlich ist im unteren Gehäuseabschnitt 18 ein Ausgangskanal 23 angeordnet. Die Kugel 22 ist durch eine schwache Rückstellfeder 24 belastet, die sie auf den Ventilsitz 20 drückt. Der Öffnungs­ hub der Kugel 22 ist durch einen Stößel 25 begrenzt, der im oberen Gehäuseabschnitt 17 gegen die Kraft einer Feder 26 verschiebbar geführt ist und mit einem verbrei­ terten Kopfteil 27 an einer Membran 28 anliegt. Durch Zuführung von Druckmittel durch einen Steuerkanal 29 kann die Membran 28 nach unten gegen den Stößel 25 verstellt werden, bis der Kopf­ teil 27 an einem Anschlag 30 im oberen Gehäuseabschnitt 17 an­ schlägt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Beim Anfahren des in Fig. 1 gezeigten Schraubenver­ dichters 1 ist das Drosselventil 4 zunächst geschlossen. Bei druckloser Verdichteranlage, z. B. beim erstmaligen Anfahren oder nach längerem Stillstand, kann das Drosselventil 4 auch nicht geöffnet werden, weil im Druckbehälter 9 der erforderliche Mediumsdruck für die Betätigung des Drosselventils 4 über die Regeleinrichtung 5 nicht vorhanden ist. Trotzdem ist es erforder­ lich, rasch einen ausreichend großen Durchgangsquerschnitt in der Saugleitung zu öffnen, damit sich ein Betätigungsdruck auf­ bauen kann und auch die Schmierung des Verdichters 1 aus dem Öl­ behälter 7 über die Öleinspritzleitung 8 sichergestellt wird. Zu diesem Zweck ist die Bypaßleitung 12 vorgesehen. Das in diese eingebaute Bypaßventil 14 ist dauernd offen, so daß der erforder­ liche Durchgangsquerschnitt für das Anfahren zur Verfügung steht.

Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, ist der Öffnungs­ hub der Ventilkugel 22 des Bypaßventiles 14 in zwei Stufen ver­ stellbar. Wenn durch den Steuerkanal 29 kein Druckmedium zuge­ führt wird, befindet sich der Stößel 25 in seiner oberen End­ lage, so daß die Ventilkugel 22 ihren vollen Hub ausführen kann und das Bypaßventil 14 einen entsprechend großen Durchgangsquer­ schnitt freigibt. Wird hingegen durch den Steuerkanal 29 Druck­ medium zugeführt, dann verschiebt sich der Stößel 25 gemäß Fig. 3 nach unten, wodurch der Hub der Ventilkugel 22 und mit diesem auch der Durchgangsquerschnitt durch das Bypaßventil 14 verringert wird. Die beschriebene Verstellung des Durchgangs­ querschnittes des Bypaßventiles 14 erfolgt bei der Anordnung nach Fig. 1 durch die Steuereinrichtung 15 in Abhängigkeit vom jeweiligen Druck im Druckbehälter 9.

Wenn der Druckbehälter 9 drucklos ist oder einen ver­ hältnismäßig geringen Druck aufweist, ist auch der Steuerkanal 29 des Bypaßventiles 14 drucklos, so daß dieses den größeren Durch­ gangsquerschnitt freigibt. Diese Stellung nimmt das Bypaßventil 14 ein, wenn der Verdichter 1 stillsteht oder gerade anfahren soll. Das Bypaßventil 14 gibt dann während des Anfahrvorganges, solange das Drosselventil 4 noch geschlossen ist, einen aus­ reichend großen Durchgangsquerschnitt frei, um einen raschen Druckaufbau und eine ausreichende Schmierung des Verdichters 1 sicherzustellen. Wenn bei steigendem Druck im Druckbehälter 9 der gewünschte Höchstdruck erreicht ist, wird der Verdichter 1 auf Leerlauf geschaltet. Im Leerlaufbetrieb ist das Drossel­ ventil 4 geschlossen. Es darf aber dir Saugleitung 2 nicht zur Gänze abgeschlossen werden, da sonst keine ausreichende Schmierung des Verdichters 1 erfolgen würde. Der verbleibende Ansaugquerschnitt soll jedoch möglichst klein, jedenfalls aber kleiner als der Ansaugquerschnitt während des Anlaufens der Verdichteranlage sein. Um dies zu erreichen, wird das Bypaßventil 14 durch die Steuereinrichtung 15 in die in Fig. 3 gezeigte Stel­ lung umgeschaltet, in der sich der Stößel 25 in seiner unteren Endlage befindet und der Hub der Ventilkugel 22 entsprechend verringert ist. Die genaue Größe des gewünschten Durchgangs­ querschnittes durch das Bypaßventil 14 kann durch gegenseitiges Verschrauben der Gehäuseabschnitte 17 und 18 mit Hilfe des Gewindes 19 genau eingestellt werden.

Das angesaugte Medium strömt sowohl beim Anfahren als auch im Leerlaufbetrieb in Richtung der in den Fig. 2 und 3 eingezeichneten Pfeile durch das Bypaßventil 14. Da die Ven­ tilkugel 22 durch die Rückstellfeder 24 gegen den Ventilsitz 20 belastet ist, wirkt das Bypaßventil 14 zugleich als Rückschlag­ ventil, das die Zurückströmung des Mediums durch die Bypaßlei­ tung 12 verhindert. Das gemäß den Fig. 2 und 3 ausgebildete Bypaßventil 14 ersetzt somit das in Fig. 1 in der Bypaßleitung 12 eingezeichnete Rückschlagventil 13, so daß dieses entfallen kann.

Claims (5)

1. Anordnung zum Steuern von Schraubenverdichtern, insbesondere beim Anfahren und zur Leerlaufregelung, mit einem in die Saug­ leitung des Schraubenverdichters eingebauten Drosselventil zur Regelung der Fördermenge und einem Bypaßventil, das in eine das Drosselventil umgehende Bypaßleitung eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgangsquerschnitt des Bypaßventils (14) in wenigstens zwei Stufen verstellbar ist und in die Bypaßleitung (12) ein Rückschlagventil (13) ein­ gebaut ist, das eine Rückströmung des Mediums durch die Bypaßleitung (12) gegen die Ansaugrichtung sperrt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypaßventil (14) zugleich als Rückschlagventil ausgebildet ist (Fig. 2 u.3).

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypaßventil (14) einen vorzugsweise aus einer Kugel (22) bestehenden Verschlußkörper aufweist, der durch eine Rückstell­ feder (24) auf seinen Ventilsitz (20) gedrückt ist, dem ein in Öffnungsrichtung des Verschlußkörpers verstellbarer Hub­ anschlag (25) gegenüberliegt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubanschlag aus einem im Ventilgehäuse (17, 18) verschiebbar geführten Stößel (25) besteht, der in Öffnungsrichtung des Verschlußkörpers (22) durch eine Feder (26) und gegen die Kraft der Feder (26) über eine Membrane (28) oder einen Kolben durch ein Druckmittel verstellbar ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchgangsquerschnitt des Bypaßventils (14) durch eine Steuereinrichtung (15) in Abhängigkeit von dem hinter dem Verdichter (1) herrschenden Netzdruck verstellbar ist, wobei für den Anfahrvorgang des Verdichters (1) ein größerer Durchgangsquerschnitt (Fig. 2) und für den Leerlauf­ betrieb ein kleinerer, vorzugsweise einstellbarer Durchgangs­ querschnitt (Fig. 3) wählbar ist.