DE3422573A1

DE3422573A1 - Mikroprozessor-regelung des verdichtungsverhaeltnisses bei vollast in einem schrauben-rotationskompressor entsprechend dem antriebsmotorstrom

Info

Publication number: DE3422573A1
Application number: DE19843422573
Authority: DE
Inventors: David A. Chambersburg Pa. Murphy; Peter C. Hagerstown Spellar, Md.
Original assignee: Frick Co Inc
Current assignee: Frick Co Inc
Priority date: 1982-09-10
Filing date: 1984-06-18
Publication date: 1985-12-19
Also published as: US4519748A; GB8413888D0; GB2159980B; GB2159980A

Description

Patentanwälte · European Patent Attorneys W. Abitz

Dr-It»

D.F. Morf

Dr. Dipl.-Chem. M. Gritschneder

Dipl.-Phyv

* ?- A. Frhr. von Wittgenstein

Abi». Morf. GrinchncJer. von Wilnemlein. Poilfach 86 Ol 09,8000 München 86 Dr, Dipl.-Chem.

Postanschrift/Postal Address Postfach 86 01 09 - Ί" - D-8000 München 86

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Beschreibung:

Mikroprozessor-Regelung des Verdichtungsverhältnisses bei Vollast in einem Schrauben-Rotationskompressor entsprechend dem Antriebsmotorstrom.

Die Erfindung betrifft Schraubenkompressoren mit axialer Fluidströmung, bei welcher eine Einrichtung vorgesehen ist zur Regelung des inneren Kompressionsverhältnisses im Kompressor bei Vollast entsprechend einer Variablen des Kompressorbetriebs.

Zum Stand der Technik sind zu erwähnen:

Haugsted 2 418 835 mißt dem Antriebsmotor-Eingangsstrom zur Testung des Pumpens der Kreiselpumpe und sorgt für den notwendigen zusätzlichen Gaseingangs- oder niedrigeren Austrittsdrucks, um ein Pumpen zu verhindern.

Drummond 3 380 650 beschreibt Mittel zur Verhinderung des Pumpens in

München-Bogenhausen, Poschingerstraße 6 · Telegramm: Chemindus München · Telefon: (089) 98 32 22 ■ Telex: 5 23 992 (abitt d)

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einer Kreiselpumpe durch Messung des Druckes in der Austrittsleitung und Herabsetzung des Austrittsvolumens.

Jednacz 3 535 053 beschreibt das Verhindern der überlastung eines Motors, der eine Kreiselpumpe antreibt/ durch die Messung des Stromeingangs zum Motor und Betätigen der Entlastungsmittel zur Herabsetzung des Stromeingangs zum Motor.

Richardson 3 648 479 zeigt das Ausgleichen des Eingangsstroms für zwei Motoren, welche Kreiselpumpen antreiben, die mit der gleichen Last verbunden sind, und verhindern eine Motorüberlastung durch Messen des Motoreingangsstroms.

Hutchins 3 855 515 beschreibt Mittel, die dazu dienen, die Stromspitzen auf ein Mindestmaß herabzusetzen und Resonanzwirkungen bei einem Schrittmotor herabzusetzen.

Szymaszek 4 080 110 mißt den Motorstrom und den Gaseinlaßdruck bzw. die Temperatur oder den Gasauslaßdruck bzw. die Temperatur und stellt die Kapazitätsregelung so ein, daß ein bestimmter Motoreingangsstrom aufrechterhalten wird.

Shaw 4 249 866 und Kountz et al. 4 351 160 sind ferner informierend über den Stand der Technik.

Die Erfindung ist auf eine Regeleinrichtung gerichtet zur Veränderung des inneren Kompressionsverhältnisses im Kompressor, wenn er unter Vollastbedingungen betrieben wird, und gleichzeitig zur Messung des Kompressorantriebsmotorstroms. Das Kompressionsverhaltnis wird verändert durch Bewegen eines zusammengesetzten Ventils, welches mit den Kreiselpumpenlaufrädern zusammenwirkt. Das zusammengesetzte Ventil wird in der einen Richtung bewegt, wenn es durch ein zugeordnetes Rechnerprogramm bestimmt wird, solange der gemessene Strom ab-

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nimmt. Wenn der Strom zuzunehmen beginnt, wird die Richtung umgekehrt usw.. Falls ein Saugdruckabfall unter einen bestimmten "Einstellwert" abfällt, werden die Ventilabschnitte getrennt, damit der Kompressor mit weniger als der vollen Belastung arbeiten kann.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht im waagrechten Schnitt eines erfindungsgemäßen Schraubenkompressors, wobei Teile der Übersichtlichkeit halber weggebrochen sind;

Fig. 2 eine Ansicht eines Teils des Kompressors im Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, welche den Schieber und die Gleitsperre in Stellungen zeigt, die von denjenigen in Fig. 1 abweichen;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Steuerschaltung; Fig. 5 eine Ansicht ähnlicher Art einer Abänderungsform;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Steuerschaltung der Abänderungsform nach Fig. 5.

In Fig. 1 bis 4 ist ein Schrauben-Rotationskompressor 10 dargestellt mit einem mittigen Laufradgehäuse 11, einem Einlaßgehäuse 12 und einem Auslaßgehäuse 13, die miteinander dichtend verbunden sind. Das Laufradgehäuse weist sich überschneidende Bohrungen 15 und 16 auf, die den Arbeitsraum für die miteinander in Eingriff stehenden Laufräder 18 und 19 bilden, welche zur Drehung um ihre parallelen Achsen durch geeignete Lager gelagert sind.

Das Laufrad 18 ist zur Drehung auf einer Welle 20 gelagert,

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die in einem (nicht gezeigten) Lager im Auslaßgehäuse 13 und in einem im Einlaßgehäuse 12 getragenen Lager 22 getragen wird, Die Welle 20 erstreckt sich vom Auslaßgehäuse nach außen zur Verbindung mit einem Motor (nicht gezeigt) über eine geeignete Kupplung (nicht gezeigt).

Der Kompressor besitzt einen Einlaßkanal 25 im Einlaßgehäuse 12, der mit dem Arbeitsraum durch die öffnung 26 in Verbindung steht. Der Auslaßkanal 28 im Auslaßgehäuse 13 steht mit dem Arbeitsraum durch eine öffnung 29 in Verbindung (die sich zumindest teilweise innerhalb des Auslaßgehäuses 13 befindet).

Bei der dargestellten Ausführungsform liegt/ wie ersichtlich, bei einer waagrecht angeordneten Maschine die Einlaßöffnung hauptsächlich oberhalb einer horizontalen Ebene, welche durch die Achsen der Laufräder verläuft, und die Auslaßöffnung liegt hauptsächlich unterhalb dieser Ebene.

Mittig unter den Bohrungen 15 und 16 und mit einer parallelen Achse ist eine sich in der Längsrichtung erstreckende zylindrische Ausnehmung 30 angeordnet, die sowohl mit der Einlaß- als auch mit der Auslaßöffnung in Verbindung steht.

Zur gleitenden Bewegung in der Ausnehmung 30 ist ein zusammengesetztes Ventilorgan aus einem Schieber 32 und einem zusammenwirkenden Element bzw.einer Gleitsperre 33 angeordnet. Die Innenfläche 35 des Schiebers und die Innenfläche der Gleitsperre befinden sich gegenüber den Außenumfängen der Laufräder 18 und 19 innerhalb des Laufradgehäuses 11.

Das rechte Ende des Schiebers (gesehen in Fig. 1) weist einen offenen Teil 38 auf seiner Oberseite auf, der eine radiale öffnung bildet, welche mit dem Auslaßkanal 29 in Verbindung steht. Das linke Ende 39 kann flach oder in der gewünschten Weise so geformt werden, daß es einen Sitz gegen das rechte

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Ende 40 der Gleitsperre erhält, damit die Anlage der beiden benachbarten Enden des Schiebers und der Gleitsperre die Ausnehmung 30 gegen die Bohrungen 15 und 16 abdichtet.

Der Schieber besitzt eine Innenbohrung 42 und einen Kopf 43 an dem einen Ende. Eine Stange 44 ist durch Befestigungsmittel 45 an dem einen Ende mit dem Kopf verbunden, durch welchen sie sich erstreckt, und an ihrem anderen Ende mit einem Kolben 46. Der Kolben ist zur Hin- und Herbewegung in dem Hohlraum 47 des Zylinders 48 angeordnet, der mit dem Einlaßgehäuse 12 verbunden ist und sich von diesem axial erstreckt. Ein Deckel bzw. eine Endplatte 50 ist über dem äußeren Ende des Zylinders 48 angeordnet. Das Einlaßgehäuse 12 ist mit dem Zylinder 48 durch einen Einlaßdeckel 51 verbunden, der einen Endteil 52 von verringertem Durchmesser des Zylinders 48 aufnimmt.

Im Einlaßdeckel ist eine Hülse 54 angeordnet, die einen Trennwandteil 55 an einem Ende hat und sich in der Längsrichtung zum Laufradgehäuse erstreckt. Die Gleitsperre 33 besitzt einen Kopfteil 56, der in dem Ende 40 endet, und der Kopfteil weist einen geneigten Schlitz 57 an seiner Unterseite auf, der von links nach rechts, gesehen in der Zeichnung, schräg verläuft. Die axiale Länge des Schlitzes ist angemessen, um die maximal gewünschte Bewegung der Gleitsperre zu ermöglichen. Vom Kopfteil hat die Gleitsperre einen Hauptteil 58, der in der Hülse 54 gleitbar ist. An ihrem anderen Ende ist die Gleitsperre mit einem Kolben 60 versehen, der durch geeignete Befestigungsmittel 61 befestigt ist.

Eine stationäre Trennwand 62 ist im Zylinder 48 zwischen seinen Enden befestigt und trennt das Innere in ein äußeres Abteil 64, in welchem sich der Kolben 46 bewegt und in ein inneres Abteil 66, in welchem sich der Kolben 60 bewegt. Der Zylinder 48 weist Fluidkanäle 67 und 68 eng benachbart jeder Seite der Trennwand 62 auf, welche mit den Abteilen 64 und 66 in Verbindung stehen. Am äußeren Ende des Zylinders 48 ist

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ein Fluidkanal 70 vorgesehen, der mit dem Abteil 64, jedoch auf der entgegengesetzten Seite des Kolbens 46, in Verbindung steht. An seinem inneren Ende ist der Zylinder 48 mit einem Kanal 72 versehen, der mit einer Ausnehmung 73 in der äußeren Endfläche des Trennwandteils 55 der Hülse 54 in Verbindung steht zur Einleitung und Ableitung von Fluid aus dem Abteil 66, jedoch auf der dem Kanal 68 entgegengesetzten Seite des Kolbens 60.

Die Gleitsperre ist mit einer Innenbohrung 74 versehen, deren Durchmesser demjenigen der Bohrung 42 im Schieber 32 entspricht und mit dieser Bohrung in Verbindung steht. An ihrem anderen Ende besitzt die Gleitsperre einen Kopf 75, der den Kolben 60 trägt.

In den gleichachsigen Bohrungen 74 und 42 ist um die Stange herum eine sich selbst entspannende Schraubenfeder 76 angeordnet, die das Bestreben hat, den Schieber 32 in die Schließstellung zu belasten und die Gleitsperre in Anlage an die Trennwand 62. In dieser Stellung haben der Schieber und die Gleitsperre einen maximalen Abstand voneinander.

Im Betrieb tritt das Arbeitsmedium, beispielsweise ein Kältemittelgas, in den Kompressor durch den Einlaß 25 und den Kanal 26 in die Nuten der Laufräder 18 und 19 ein. Die Drehung der Laufräder bildet chevronförmige Kompressionskammern, welche das Gas aufnehmen und fortschreitend im Volumen abnehmen, wenn die Kompressionskammern sich zur Innenfläche des Auslaßgehäuses 13 bewegen. Das Fluid wird abgeleitet, wenn die Spitzen der Laufradkanten, welche den vorderen Rand einer Kompressionskammer begrenzen, sich am Rand der öffnung 38 vorbeibewegen, die mit dem Auslaß 28 in Verbindung steht. Durch die Verschiebung des Schiebers 32 weg von dem Auslaßgehäuse 13 wird das Kompressionsverhältnis durch die Erweiterung der End-Kompressionskammer herabgesetzt.

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Die Verbringung zum Auslaßgehäuse, wenn der Schieber und die Gleitsperre beieinander sind, hat die entgegengesetzte Wirkung. Daher verändert die Bewegung des Schiebers das Kompressionsverhältnis und den Druck des aus dem Kompressor austretenden Gases.

Der Kompressor und seine Steuerung wird so betrieben, daß kontinuierlich verändert und gesucht wird das optimale Kompressionsverhältnis bezogen auf den schwächsten Strom, der für den Antrieb des Kompressormotors unter Vollastbedingungen erforderlich ist. Daher können, wie nachstehend beschrieben, der Schieber und die Gleitsperre als eine zusammengesetzte Einheit gesteuert werden, um das innere Kompressionsverhältnis im Kompressor zu verändern, wenn der Motorstrom gemessen wird, um die Stellung zu finden, welche den geringstmöglichen Strom ergibt. Sollte ein Erfordernis zur Entlastung eintreten, werden der Schieber und die Gleitsperre auseinanderbewegt, wie in Fig. 3 dargestellt. Der dazwischenliegende Raum steht dann mit den in Eingriff befindlichen Laufrädern 18 und 19 in Verbindung, um zu ermöglichen, daß das Arbeitsfluid in einer Kompressionskammer zwischen den Laufrädern unter Einlaßdruck in Verbindung mit dem Einlaß durch den Schlitz 78 bleibt und ein Kanal (nicht gezeigt) dem Gehäuse 11 dadurch das Volumen des Fluids verringert, das verdichtet wird, und zur Folge hat, daß der Kompressor mit weniger als Vollast arbeitet.

Das Steuerungssystem

Die Erfindung umfaßt ein Steuerungssystem zum Bewegen des Schiebers und der Gleitsperre entsprechend einem bestimmten Programm, um die vorerwähnten Ziele zu erreichen. Für diesen Zweck werden vier Variable aus dem Kompressor ständig gemessen und einer elektrischen Schaltung zugeführt. Das Auslaßgehäuse 13 hat eine

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Stopföffnung 80, welche durch eine Leitung 81 mit dem Austrittsdruck-Meßwandler 82 in Verbindung steht. Das Einlaßgehäuse 12 hat eine Stopföffnung 84, welche durch eine Leitung 05 mit einem Saugdruck-Meßwandler 86 verbunden ist. Das Potentiometer 90 hat sein bewegliches Element 91 sich durch die Wand des Laufradgehäuses 11 erstreckend und in Eingriff mit dem geneigten Schlitz 57 in der Gleitsperre 33 und wirkt als Pl zur Steuerung der Spannungsteilerschaltung 92. Das Poteniometer 94 erstreckt sich mit seinem beweglichen Element 95 durch den Zylinderdeckel 50 in Anlage an der Stange 44 des Schiebers 32 und wirkt als P2 zur Steuerung der Spannungsteilerschaltung 96. Die Spannungsteilerschaltung 92 besitzt Eichwiderstände R1 und R2 und überträgt ein 1-5 Gleichstromsignal zum Analogeingangsmodul 98 durch Leitungen 100 und 101. In ähnlicher Weise besitzt die Spannungsteilerschaltung 96 Eichwiderstände R3 und R4 und liefert ein 1-5 Gleichstromsignal zum Analogeingangsmodul 98 über Leitungen 102 und 103.

Der Austrittsdruck-Meßwandler 82 und der Saugdruck-Meßwandler 86 umwandelt jedes empfangene Signal zu einem 1-5 Volt-Gleichstromsignal und sendet es über Leitungen 104-107 an das Analog-Eingangssignal 98.

Das Modul 98 wandelt die empfangenen Signale zu digitalen Signalen um und überträgt diese auf den Mikrocomputer 110. Der Mikrocomputer 110 hat ein Programm 112 von bestimmter Art, so daß der Computerausgang die gewünschte Steuerung des Schiebers 32 und der Gleitsperre 33 bewirkt. Ein geeigneter Ausleser oder Anzeiger 114 ist mit dem Computer 110 verbunden zur Anzeige der Stellungen des Schiebers und der Gleitsperre beruhend auf den Signalen, die von den Rückkopplungs-Potentiometern 90 und 94 empfangen werden.

Vom Computer 110 werden vier Steuersignale über die Ausgänge 116, 117, 118 und 119 geliefert. Daher werden die beiden Sig-' nale aus den Spannungsteilerschaltungen 92 und 96, welche der

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Gleitsperren-und der Schieberstellung entsprechen, und die beiden Signale aus den Auslaß- und Saugdruckwandlern 82 und 86 über den Analogeingang mit dem Mikrocomputer gekoppelt und dadurch verarbeitet, um entsprechende Ausgänge 116 bis 119 zu liefern. Die Ausgänge 116 und 117 sind mit Solenoiden 120 und 121 über Leitungen 122 und 123 verbunden. Die Ausgänge 118 und 119 sind mit Solenoiden 125 und 126 über Leitungen 127 und 128 verbunden.

Die Solenoide 120 und 121 steuern Hydraulikkreise über ein Steuerventil 130, wodurch die Gleitsperre 33 eingestellt wird. Die Solenoide 125 und 126 steuern hydraulische Ströme über das Steuerventil 131, wodurch der Schieber 32 eingestellt wird.

Das Steuerventil 130 ist über eine Leitung 134 mit einer Quelle aus öl oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit unter Druck aus dem unter Druck stehenden Schmiersystem des Kompressors verbunden. Die Leitung 135 verbindet das Ventil 130 mit dem Fluidkanal 72 und die Leitung 136 verbindet das Ventil mit dem Fluidkanal 68. Eine Ableitung 137 ist mit dem Einlaßbereich des Kompressors verbunden.

Das Steuerventil 131 ist über eine Leitung 134 mit der Druckölquelle verbunden und über die Leitung 137 mit der Ableitung. Die Leitung 138 verbindet das Ventil 131 mit dem Fluidkanal 67 und eine Leitung 139 verbindet das Ventil 131 mit dem Fluidkanal 70.

Im Betrieb bringt das Erregersolenoid 120 des Ventils 130 dieses in eine solche Stellung, daß die Strömung der schematischen Darstellung auf der linken_Seite des Ventils entspricht, wobei die Strömung von "P" zu "B" ist, so daß Öldruck über die Leitung 136 gegen die linke Seite des Kolbens 60 ausgeübt wird und gleichzeitig Öl von der entgegengesetzten Seite des Kolbens über die Leitung 135 abgeleitet wird und im Ventil

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von "A" nach "T" zur ölableitung. Dies belastet den Kolben und die zugeordnete Gleitsperre nach rechts, wie in der Zeichnung dargestellt.

Das Erregersolenoid 121 des Ventils 130 verstellt das Ventil so, daß die Strömung der schematischen Darstellung auf der rechten Seite des Ventils entspricht, welche Strömung von "P" nach "A" ist, so daß Öldruck über die Leitung 135 gegen die rechte Seite des Kolbens 60 ausgeübt wird, um ihn nach links zu belasten und gleichzeitig öl von der entgegengesetzten Seite des Kolbens über die Leitung 136 und im Ventil von "B" nach "T" zur ölableitung abgeleitet wird.

In ähnlicher Weise bringt das Erregersolenoid 125 des Ventils 131 das Ventil von "P" nach "B" zur Druckausübung über den Fluidkanal 70 und Ableitung durch den Fluidkanal 67 von "A" nach "T", um den Schieber nach rechts zu bewegen, wie in der Zeichnung dargestellt. Das Erregersolenoid 126 des Ventils bringt das Ventil von "P" nach "A" zur Druckausübung über den Fluidkanal 67 und Ableitung über den Fluidkanal 70 von "B" nach "T", um den Schieber nach links zu bewegen.

Wenn der Kompressor in einer Kühlanlage verwendet wird, wird normalerweise gewünscht, seinen Schieber zu bewegen, um einen gewissen Saugdruck aufrecht zu erhalten, der gewöhnlich als der "Einstellwert" bezeichnet wird. Wahlweise können andere Parameter, beispielsweise die Temperatur des Produkts, das in einer mit dem Kompressor ausgestatteten Kühlanlage behandelt wird, als "Faktoren"verwendet werden, welche die Position des Schiebers und damit die Kapazität des Kompressors beeinflussen. Das erfindungsgemäße System sieht vor, das Eingeben eines gewünschten Einstellwertes in den Mikrocomputer 110 durch geeignete Schalter, die mit einem Bedienungsfeld (nicht gezeigt) verbunden sind, das der Sichtanzeige 114 zugeordnet ist. Das Bedienungsfeld kann ferner vorsehen die Regelung der Arbeitsweise, beispielsweise automatisch oder von Hand, und die Ar-

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beitsweise der Gleitsperre, des Schiebers und des Kompressors. Die Sichtanzeige 114 vom Mikrocomputer 110 beruht auf den von ihm empfangenen Signalen. Die notwendigen elektrischen Verbindungen werden hergestellt zwischen dem Bedienungsfeld und dem Mikrocomputer 110, um die gewünschte Funktion in an sich bekannter Weise auszuführen.

Zum Erreichen der erfindungsgemäßen Zwecke kann eine andere Zustandsgröße verwendet werden, beispielsweise wird der Kompressormotorstrom ebenfalls gemessen und der Schaltung zugeführt. Beispielsweise ist ein Motorstrom-Meßwandler 140 mit dem Motor (nicht gezeigt) verbunden. Der Meßwandler 140 ist durch Leitungen 141 und 142 mit dem Analogeingangsmodul 98 verbunden, der mit dem Mikrocomputer 110 verbunden ist. Der Mikrocomputer wird programmiert, um den Kompressor zu entlasten, wenn der Motorstrom einen bestimmten Wert überschreitet. Dies wird dadurch erreicht, daß eine geeignete Trennung des Schiebers und der Gleitsperre herbeigeführt wird.

Wenn der Mikrocomputer Vollastbetrieb feststellt, bewirkt sein Programm, daß sich Schieber und Gleitsperre gemeinsam als Einheit um einen Teil- bzw. inkrementalen Betrag in einer Richtung bewegen, wie durch das Programm bestimmt. Wenn eine solche Bewegung beim Betrieb mit voller Last zur Folge hat, daß der gemessene Motorstrom abfällt, bewirkt das Computerprogramm eine weitere inkremental bzw. zusätzliche Bewegung in der gleichen Richtung. Dies setzt sich fort, bis der Strom seinen niedrigsten Wert erreicht und anzusteigen beginnt. Das Programm kehrt dann die Bewegungsrichtung um, um wiederum die Position zu suchen,bei welcher der Strom einen Minimalwert hat. Falls die anfängliche Bewegung des zusammengesetzten Ventils einen Anstieg im Strom zur Folge hat, bewirkt das Programm die Umkehrung der Richtung und die Weiterführung in dieser Richtung, bis ein Mindeststromzustand durchschritten wird.

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Die Rückführungen von den Potentiometern sowohl für die Gleitsperre als auch für den Schieber werden verwendet zur Bestimmung ob ein Konflikt oder eine Überlappung zwischen der gewünschten mechanischen Stellung der Gleitsperre und der tatsächlichen mechanischen Stellung des Schiebers besteht. Wenn ein Konflikt besteht, wird der Schieber zeitweilig nachgestellt, so daß die Einstellung der Gleitsperre vorausgeht.

Das System hat ferner Einrichtungen, durch welche geeignete Steuerungen, die auf dem Bedienungsfeld angegeben sind, betätigt werden können, um eine Handeinstellung sowohl des Schiebers als auch der Gleitsperre zu ermöglichen.

Obwohl hydraulische Mittel zum Bewegen der Gleitsperre und des Schiebers beschrieben wurden, können natürlich auch andere dem Fachmann bekannte Mittel verwendet werden. Beispielsweise können elektrische Schrittmotoren oder ein hydraulisch betriebener Schrittmotor, falls gewünscht, verwendet werden.

Beschreibung der Abänderungsform nach Fig. 5 und 6

Fig. 5 und 6 zeigen eine Abänderung der vorangehend beschriebenen Ausführungsform. Statt daß die Feder 76 das Bestreben hat, den Schieber und die Gleitsperre auseinanderzubewegen, wie in Fig. 1 bis 4, ist die Feder 76' nur um die Welle 44 innerhalb der Bohrung 74' der Gleitsperre angeordnet, wobei ihr linkes Ende sich durch die Gleitsperre in Abstützung an der Trennwand 62 erstreckt und ihr rechtes Ende gegen das rechte Ende der Bohrung 74' anliegt. Daher unterstützt die Feder die Bewegung der Gleitsperre nach rechts, gesehen in Fig. 5, und wirkt deren Bewegung nach links entgegen. Die erweiterte Bohrung 42 innerhalb des Schiebers, wie in Fig. 1 gezeigt, ist weggelassen, wie sich aus Fig. 5 ergibt.

Eine weitere Änderung ist der Zusatz von Ausgängen 5 und 6, die

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mit 148 und 143 bezeichnet und mit dem Mikrocomputer 110 verbunden sind. Der Ausgang 5 ist durch eine Leitung 144 mit dem Solenoid 145 verbunden, welches die Strömung durch die Umgehungsleitung 146 zwischen den Leitungen 136 und 135 regelt. Ferner ist in der Leitung 146 ein Einwegventil 147 vorgesehen. Der Ausgang 6 ist durch die Leitung 150 mit dem Solenoid 151 verbunden, welches die Strömung durch die Umgehung 152 zwischen den Leitungen 139 und 138 regelt, wobei die Umgehung 152 ebenfalls ein Einwegventil 153 enthält.

Im Betrieb der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6, wenn festgestellt wird, daß die Maschine auf Vollast ist, bewegt das Programm den Schieber und die Gleitsperre gemeinsam um einen bestimmten zusätzlichen Betrag, wie er durch das Programm bestimmt wird. Die Bewegung des Schiebers und der Gleitsperre gemeinsam nach rechts, gesehen in Fig. 5 und 6, geschieht als Folge der Erregung Sol.A, 125, sodaß hydraulischer Druck auf den Kolben 60 diesen nach rechts bewegt. Gleichzeitig ermöglicht das Solenoid 151 in der Umgehungsleitung 139 zu 138 eine ölumleitung von der rechten Seite des Kolbens 46 zur linken Seite des Kolbens 46.

Wenn die Bewegung der Kombination nach rechts unter Beibehaltung der Vollast zur Folge hat, daß der Strom abfällt, würde das Programm diese Kombination um einen weiteren Schritt nach rechts bewegen. Dies dauert an, bis der Strom seinen niedrigsten Wert erreicht und anzusteigen beginnt. Das Programm bewegt dann den Schieber und die Gleitsperre zurück in der Richtung des abnehmenden Stroms unter Aufsuchung eines Null-Wertes.

Die Bewegung des Schiebers und der Gleitsperre gemeinsam nach links geschieht durch die Erregung von Sol. B, 126, was ermöglicht, daß Öldruck auf der rechten Seite des Kolbens 46 eintritt und das Nebenwegsolenoid 145 erregt, so daß öl auf der linken Seite des Kolbens 60 zur rechten Seite des Kolbens 60 fließen kann.
Ende der Beschreibung

Claims

Patentansprüche

Durch einen Elektromotor angetriebener Schraubenkompressor mit ineinandergreifenden schraubenförmigen Laufrädern (18, 19) auf parallelen Achsen und gelagert in einem Gehäuse (11) mit sich überschneidenden, zylinderischen Bohrungen (15, 16), einer Hochdruck-Endwand an dem einen Ende des Gehäuses und einer Niederdruck-Endwand am anderen Ende desselben, wobei die Niederdruck-Endwand eine Einlaßöffnung aufweist und die Hochdruck-Endwand eine Auslaßöffnung, eine sich axial erstreckende Ausnehmung (30) in dem Gehäuse in offener Verbindung mit den erwähnten Bohrungen steht, ein Gleitorgan zur axialen Bewegung in der Ausnehmung gelagert ist, welches Gleitorgan

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ein Gegenflächen-Dichtungsverhältnis mit den Laufrädern (18, 19) hat, das Gleitorgan an seinem einen Ende eine Austrittsfläche aufweist, welche der Hochdruck-Endwand benachbart ist, so daß eine Bewegung des Gleitorgans eine Änderung des Kompressionsverhältnisses bewirkt, gekennzeichnet durch ein Organ zur Ermittlung der Größe des Stroms zu dem Elektromotor, ein Organ zur Erkennung, wenn der Kompressor mit Volllast arbeitet, ein Organ zur inkrementalen Bewegung des Gleit organs in jeder Richtung, und ein Organ, das auf den Volllastbetrieb anspricht, damit sich das Gleitorgan in der einen Richtung bewegt, wenn der Motorstrom,abnimmt zur Änderung zur anderen Richtung bei einer Zunahme des Motorstroms zur Weiterführung der Bewegung in der erwähnten anderen Richtung, wenn der Motorstrom abnimmt, und zur Rückschaltung zu der erwähnten einen Richtung bei einer Zunahme des Motorstroms.
2. Erfindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitorgan durch einen Schieber (32) und eine Gleitsperre (33) gebildet wird, welcher Schieber eine Rückseite an seinem von seiner Austrittsfläche entfernten Ende hat, die Gleitsperre eine Vorderseite besitzt, welche an der Rückseite des Schiebers zur Anlage gebracht werden kann, um ein kontinuierliches zusammengesetztes Organ zu bilden, wobei der Schieber und die Gleitsperre auseinanderbeweglich sind, um eine öffnung dazwischen von veränderlicher gewählter Größe und axialer Stellung zu erhalten, die mit der Einlaßöffnung in Verbindung steht, um eine wahlweise Entlastung des Kompressors (10) zu ermöglichen, ein Organ zur Ermittlung des Druckes an der erwähnten Einlaßöffnung sowie ein Organ, welches dazu dient, die Auseinanderbewegung des Schiebers und der Gleitsperre herbeizuführen, wenn der Einlaßdruck unter einen bestimmten Einstellwert abfällt.

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3. Erfindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitorgan durch einen Schieber (32) und eine Gleitsperre (33) gebildet wird, der Schieber an seinem Ende, das von seiner Austrittsfläche entfernt ist, eine Rückseite aufweist, welche Gleitsperre eine Vorderseite besitzt, die an der Schieberrückseite zur Anlage gebracht werden kann, um ein kontinuierliches zusammengesetztes Organ zu bilden, welcher Schieber und welche Gleitsperre auseinanderbeweglich sind, um eine Öffnung zwischen beiden von veränderlicher gewählter Größe und axialer Stellung zu bilden, die mit der Einlaßöffnung in Verbindung steht, um ein wahlweises Entlasten des Kompressors zu ermöglichen, ein erstes Organ zur Ermittlung des Druckes an der Austrittsöffnung, ein zweites Organ zur Ermittlung des Druckes an der Einlaßöffnung, ein drittes Organ zur Ermittlung der Stellung der Gleitsperre (33) , ein viertes Organ zur Ermittlung der Stellung des Schiebers (32) , eine Einrichtung, die auf das erste, zweite, dritte und vierte Organ anspricht und dazu dient, diesen proportionale elektrische Ausgänge zu liefern, Mittel zur Verbindung der erwähnten elektrischen Ausgänge mit einem Mikrocomputer HO, welcher programmiert wird entsprechend bestimmten Parametern und dazu dient, die Regelung des Schiebers und der Gleitsperre zu steuern.
4. Erfindung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel (76) zur kontinuierlichen Belastung der Gleitsperre (33) zum Schieber (32) hin.
5. Erfindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitsperre (33) durch eine erste Stange (56) mit einem ersten Kolben (60) verbunden ist, der Schieber (32) durch eine zweite Stange (44) mit einem zweiten Kolben (46) , wobei der erste und der zweite Kolben längs der gleichen Achse beweglich sind, eine Trennwand (62) den Kolben zur Bewegung innerhalb einer ersten bzw. zweiten isolierten Kammer

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trennt, eine Einrichtung zum Einleiten und Entfernen von Fluid in die erwähnten Kammern bzw. aus diesen auf jeder Seite des ersten und des zweiten Kolbens zur Steuerung der Bewegung derselben, welche erste Stange eine axiale Bohrung aufweist, die zweite Stange sich durch die Gleitsperre, die Bohrung, den ersten Kolben und die Trennwand erstreckt, und ein zusammendrückbares Element (76) in der erwähnten Bohrung um die zweite Stang* herum und sich abstützend gegen die Gleitsperre und die Trennwand, welches Element das Bestreben hat, die Gleitsperre in Richtung zum Schieber zu belasten.
6. Erfindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,· daß die erwähnte Einrichtung zum Einleiten und Entfernen von Fluid in die und aus den erwähnten Kammern auf jeder Seite des ersten und des zweiten Kolbens aufweist ein erstes Organ, das dazu dient, den ersten Kolben in' der einen Richtung zu treiben, ein zweites Organ, mit dem das Fluid im zweiten Kolben von der einen Seite des zweiten Kolbens zu dessen anderen Seite umgeleitet werden kann, eine dritte Einrichtung für den Antrieb des zweiten Kolbens in der anderen Richtung, und eine vierte Einrichtung mit der Aufgabe, die Umleitung von Fluid in der ersten Kammer von der einen Seite des ersten Kolbens zur anderen Seite desselben zu ermöglichen.
7. Durch einen Elektromotor angetriebener Schraubenkompressor mit ineinandergreifenden schraubenförmigen Laufrädern auf parallelen Achsen und in einem Gehäuse gelagert, das sich überschneidende zylindrische Bohrungen aufweist, eine Hochdruck-Endwand an dem einen Ende des Gehäuses und eine Niederdruck-Endwand an dessen anderem Ende, wobei die Niederdruck-Endwand eine Einlaßöffnung aufweist und die Hochdruck-Endwand eine Auslaßöffnung, und eine Einrichtung zur wahlweisen und inkrementalen Erhöhung bzw. Herabsetzung des inneren Kompressionsverhältnisses des Kompressors, gekennzeichnet durch ein Organ zur Ermittlung der Größe des Stroms zum Elektromotor,

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ein Organ zur Bewirkung, daß die Kompressionsverhältnis-Erhöhungs- und Herabsetzungseinrichtung in der einen Weise arbeitet, wenn der Motorstrom abnimmt, und zu der anderen Weise verändert wird bei einer Zunahme des Motorstroms, zur Fortsetzung der Arbeitsweise in der erwähnten anderen Weise während der Motorstrom abnimmt, und zur Rückführung zu der erwähnten einen Weise bei einer Zunahme des Motorstroms.
8. Durch einen Elektromotor angetriebener Schraubenkompressor mit ineinandergreifenden schraubenförmigen Laufrädern auf parallelen Achsen, gelagert in einem Gehäuse mit sich überschneidenden zylindrischen Bohrungen, eine Hochdruckendwand an dem einen Ende des Gehäuses und eine Niederdruck-Endwand am anderen Ende, wobei die Niederdruck-Endwand eine Einlaßöffnung aufweist und die Hochdruck-Endwand eine Auslaßöffnung, eine sich axial erstreckende Ausnehmung im Gehäuse in offener Verbindung mit den erwähnten Bohrungen, gekennzeichnet durch einen Schieber (32), der zur axialen Bewegung in der Ausnehmung (30) gelagert ist, welcher Schieber ein gegenflächiges Dichtungsverhältnis mit den Laufrädern hat, der Schieber eine Austrittsfläche an seinem einen Ende aufweist, die der Hochdruck-Endwand benachbart ist, und eine hintere Fläche an seinem entfernten Ende, eine Gleitsperre (33) mit einer vorderen Fläche, die an der Rückseite des Schiebers zur Anlage gebracht werden kann, um ein kontinuierliches zusammengesetztes Glied zu bilden, wobei der Schieber und die Gleitsperre auseinanderbeweglich sind, um eine öffnung zwischen sich von veränderlicher gewählter Größe und axialer Stellung zu erhalten, die mit der Einlaßöffnung in Verbindung steht, um eine wahlweise Entlastung des Kompressors zu ermöglichen, ein erstes Organ zur Ermittlung des Drucks an der Auslaßöffnung, ein zweites Organ zur Ermittlung des Drucks an der Einlaßöffnung, ein drittes Organ zur Ermittlung der Stellung der Gleitsperre, ein viertes Organ zur Ermittlung der Stellung des Schiebers, ein fünftes Organ zur Er-

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mittlung der Größe des Stroms zum Motor, einen Druckmeßwertwandler, der auf das erste und das zweite Organ anspricht und dazu dient, diesen proportionale elektrische Ausgänge zu liefern, eine elektrische Schaltung, die auf das dritte, vierte und fünfte Organ anspricht und dazu dient, diesen proportionale elektrische Ausgänge zu liefern, eine Einrichtung zur Lieferung der Ausgänge zu einem Mikrocomputer, welcher entsprechend bestimmter Parameter programmiert ist und dazu dient, die Bewegung der Gleitsperre und des Schiebers zu steuern, welche Mikrocomputersteuerung dazu dient, den Schieber und die Gleitsperre inkremental in jeder Richtung zu bewegen, welcher Mikrocomputer auf Vollastbetrieb programmiert ist, um den Schieber und die Gleitsperre als zusammengesetztes Glied in der einen Richtung zu bewegen, wenn der Motorstrom abnimmt, und zur Veränderung zur anderen Richtung bei einer Zunahme im Motorstrom, zur Fortsetzung der Bewegung in der erwähnten anderen Richtung, wenn der Motorstrom abnimmt, und zu der erwähnten einen Richtung bei einer Zunahme im Motorstrom zurückzuschalten.

Verfahren für den Betrieb eines durch einen Elektromotor angetriebenen Kompressors von der Art mit ineinandergreifenden spiraligen Laufrädern, eine Einrichtung zur wahlweisen Belastung und Entlastung, ein Gleitglied, das zur axialen Bewegung gelagert ist und dessen Stellung das Kompressionsverhältnis bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressorantriebsmotorstrom ermittelt wird, der Vollastbetri< ermittelt wird, während des Vollastbetriebs das Gleitglied inkremental in der einen Richtung bewegt wird, wenn der Antriebsmotorstrom abnimmt, bis der Antriebsmotorstrom zuzunehmen beginnt, das Gleitglied inkremental in der anderen Richtung bewegt wird, wenn der Antriebsmotorstrom abnimmt, und kontinuierlich ein Nullpunkt des erwähnten Stroms durch die Bewegung des Gleitgliedes gesucht wird.