EP0828941B1 - Variable-displacement screw-type compressor - Google Patents
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- EP0828941B1 EP0828941B1 EP96916080A EP96916080A EP0828941B1 EP 0828941 B1 EP0828941 B1 EP 0828941B1 EP 96916080 A EP96916080 A EP 96916080A EP 96916080 A EP96916080 A EP 96916080A EP 0828941 B1 EP0828941 B1 EP 0828941B1
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- rotors
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
- F04C28/10—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
- F04C28/12—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using sliding valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04C18/08—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
- F04C18/12—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
- 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
Definitions
- the invention relates to a screw compressor an adjustable delivery volume.
- screw compressors have been developed where the one supplied by the screw compressor Feed rate over the compression ratio of the Screw compressor is adjustable.
- DE-OS 25 26 175 shows a screw compressor adjustable volumetric capacity, in which two intermeshing rotors are arranged in a housing.
- This screw compressor runs parallel to the Rotor axes of the screw compressor a return flow channel, of the closable openings with the interior of the housing is connectable.
- the openings in the axial direction the rotors are spaced from each other, if they are open, a backflow of the to be compressed Medium through the return flow channel to Suction side of the screw compressor.
- the openings, their overflow side Ends can be closed by means of a control piston are, but are also in their closed state open to the inside of the housing and thereby form overflow pockets, which is a backflow of the medium to be compressed cause even with 100% delivery.
- the Screw compressors therefore have poor efficiency.
- DE-PS 35 16 636 shows another screw compressor with adjustable delivery volume.
- the medium to be compressed is with this screw compressor from an inlet channel conveyed to an outlet channel, the inlet channel two housing segments that can be moved along the rotor axes having.
- the housing segments extend in the housing over the entire rotor length and are cantilevered at one end.
- the across Longitudinal extent of the housing segments occurring Pressures recorded via guideways however, lead to bending stress on the housing segments.
- In operation is by moving the housing segments towards the outlet duct channel wall delimiting the inlet channel so displaced that the inlet duct is extended and the compression starts later. By later use compression becomes the compression ratio and thus changing the feed rate of the screw compressor.
- the one-sided cantilever required for this Storage of the housing segments has the Disadvantage of a high manufacturing effort. Furthermore are the tax segments that are characterized by the Extend the pressure side of the screw compressor, due to the on the pressure side of the screw compressor prevailing high pulsating pressures Vibrations stimulated, which lead to a deflection of the Guide guideways. Another disadvantage is finally, that the housing segments have a great length of the screw compressor and at the Pressure side of the screw compressor the constructive Restrict creative freedom.
- the invention has for its object a screw compressor with adjustable delivery volume to be operated with low wear can, has a good efficiency and simple can be produced.
- At least one housing segment is in the housing across the rotor axes in one Slidably guided shaft. Because of that on every housing segment acting pressure a resulting compressive force has the result that is approximately parallel to the direction of displacement of the housing segment, the Bearing of the housing segment only to a small extent charged. This not only leads to wear of the screw compressor is reduced, but also to make it easier to manufacture because of a elaborate storage of the housing segment is dispensed with can be. Because each housing segment on its the rotors sealing side facing the course of the envelope the rotor has the following geometry and since these sealing sides can always be positioned precisely, the screw compressor has a high efficiency on.
- Slidable Housing segments can thus be particularly well use with double screw compressors.
- Control cams provided on a common Camshaft can be arranged and the housing segments move.
- the adjustment by means of control cams is not only inexpensive, but also guarantees also that the location of all housing segments, that determine the geometry of the inlet duct, precisely is coordinated adjustable. Allow the control cams it also, at least one of the housing segments into one Position to move in as it is in the intake port arranged throttle acts.
- each housing segment in Axial direction of the rotors arranged one behind the other.
- the rotor has a length that corresponds to the axial distance of the Points of contact between two engaged tooth pairs corresponds. Since the compression only starts anyway, if one of the tooth flanks and the inner Housing wall defined compression chamber closed is a finer and due to an increased manufacturing effort smaller gradation with housing segments not mandatory. Nevertheless, fine adjustments can be made the funding rate in such a way Achieve housing segments in that a housing segment is moved more or less so that the Intake channel regardless of its effective length Throttle effect shows.
- each housing segment is transverse to the axial direction the rotor is dimensioned such that the through caused the displacement of each housing segment Volume change of the inlet channel to the volume of a compression chamber delimited by two tooth flanks of the rotors corresponds to one setting the feed rate according to the discrete gradations of the rotor avoid throttling effects that lead to a unfavorable efficiency.
- the housing segments with each two stop surfaces that indicate the movability of the housing segments limit towards the rotors and the preferably on two parallel to the shaft Abutment surfaces can be achieved that the distance of the housing segments to the rotors is precise can be met. Precise compliance with the Distance between the housing segments and the rotors ensures high efficiency.
- FIG. 1 shows a housing jacket 10 of a housing 12 a first embodiment of an inventive Screw compressor 14.
- the housing jacket 10 has one essentially cylindrical in cross-section two parallel enveloping circular cylinders Circumferential wall 16 on the suction end of the screw compressor 14 one with the peripheral wall 16 integrally cast housing cover 18 is provided.
- the housing jacket 10 has a housing inner wall 20 on whose course the envelope of two in the housing 12 rotors to be arranged follows.
- the in Figs. 1-7 rotors, not shown, are in the housing on the suction side stored by means of a plain bearing each arranged in bearing receptacles 22, 24 of the housing cover 18 is.
- the rotors point when installed an installation position, which is shown in the drawings by the Position of the longitudinal axes 26, 28 of the main or secondary rotor is specified.
- the housing jacket has on its pressure side End of the housing cover 18 facing away from a flange 30, in which threaded holes 32 are provided, which allow the housing jacket 10 on a (not shown) to determine the pressure-side connection block.
- the connection block can also be used as a connection block for a total of four Double screw compressor with rotors his.
- the housing jacket 10, which holds the main and of the secondary rotor is pot-shaped on its underside a base 34, which itself parallel to the longitudinal axis 26 of the main rotor rotor and the longitudinal axis 28 of the secondary rotor.
- the inner cross section is wider than the diameter of the envelope of the rotors.
- the annular groove 56 only extends about a quarter of the length of the rotors and points below the rotors a control edge 58, which the Area of the inner wall sealingly enclosing the rotors delimited from the annular groove 56.
- the Housing segments 38, 40, 42, 44 in the shaft 46 in the direction the double arrow B (Fig. 2) are moved. If all housing segments 38, 40, 42, 44 in their upper stop position are (Fig. 5) through a feed channel provided with an inlet connection 60 and the annular groove 56 forms an inlet channel 62 (Fig. 2), which allows air to be supplied to the rotors. If all housing segments 38,40,42,44 themselves are in their upper stop position, the begins Compression as soon as a tooth of a rotor passes the control edge 58 runs over. However, if a housing segment, for example, the housing segment 38 is lowered (Fig.
- the housing segments 38, 40, 42, 44 are each plate-like Bodies with guide blocks on their narrow sides 68,70 have, each on the housing enclose firmly arranged guide cylinder 72.74 and are slidably mounted on it.
- the Guide blocks 68, 70 each have an upper stop surface 76.78 with which the housing segment in its upper stop position on abutment surfaces 80,82 of the housing 12 abuts.
- the abutment surfaces 80.82 each extend in the direction of the rotor axes across the width of the four housing segments 38.40.42.44.
- Each housing segment 38, 40, 42, 44 according to the first embodiment is through a first and second Spiral spring 84.86, each the associated guide cylinder 72.74 surrounding, are arranged in their upper stop position pressed.
- one camshaft 96 provided with control cams 88,90,92,94 provided parallel to the longitudinal axis of the Main rotor rotor and the secondary rotor rotor extends 26.28 and by means of a stepping motor for relocation the housing segments 38, 40, 42, 44 in their open position is rotatable according to arrow D in FIG. 5.
- To one Force application of the control cams 88, 90, 92, 94 to the housing segments 38.40.42.44 to enable the Housing segments 38, 40, 42, 44 each have a cutout 98 in which one on the respective control cam 88.90, 92,94 adjacent control pin 100 protrudes.
- the Control pin 100 is on the side facing away from the rotors Side of cutout 98 of each housing segment 38, 40, 42,44 arranged so that rotation of the camshaft 96 with a control cam 88.90, 92.94 Control pin a shift of the respective housing segment 38,40,42,44 against the bias of the respective causes first and second coil spring 72,74.
- FIGS and 7 differs from that shown in Figures 1 to 5 Embodiment only through the design of the actuator for the housing segments.
- reference numerals are used, which correspond to the corresponding Reference numerals of the first embodiment around 100 are increased. To avoid repetitions on the description of the corresponding parts in the referred to the first embodiment.
- first and second coil springs 84,86 the housing segments in their Press the closed position, press the corresponding first and second coil springs 184 ', 186' in the second embodiment the respective housing segment 138 'in its Open position. It is accordingly in those provided in the second embodiment Control cam 188 in contrast to the first embodiment around locking cams, one on the respective housing segment 138 'provided in a cutout 198' Control pin when the camshaft 196 rotates in this way release that the corresponding housing segment in shifted to its open position shown in Figure 6 becomes.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schraubenverdichter mit einem einstellbaren Fördervolumen.The invention relates to a screw compressor an adjustable delivery volume.
Bei Anlagen, in denen als Druckgas ein verdichtetes Medium eingesetzt wird, ist es häufig erforderlich, den in der Anlage herrschenden Druck zu regulieren. Dies geschieht entweder dadurch, daß aus der Anlage eine bestimmte Druckmenge abgelassen oder im Bypass zurückgeführt wird oder dadurch, daß die Zuführrate des Druckgases verändert wird.In systems in which a compressed gas is used Medium is used, it is often necessary regulate the pressure in the system. This happens either by the fact that a certain amount of pressure drained or returned in the bypass or by the fact that the feed rate of Compressed gas is changed.
Wenn in einer solchen Anlage als Verdichter ein Schraubenverdichter verwendet wird, kann die Zuführrate durch Veränderung der Drehzahl des Schraubenverdichters eingestellt werden. Diese Einstellbarkeit hat jedoch da ihre Grenze, wo durch zu geringe Drehzahlen des Schraubenverdichters der Wirkungsgrad des Schraubenverdichters unter einen vertretbaren Wert absinken würde.If in such a system as a compressor a screw compressor the feed rate can be used by Change in the speed of the screw compressor set become. However, this adjustability is there their limit where due to low screw compressor speeds the efficiency of the screw compressor would fall below a reasonable level.
Da das Ablassen und die Bypass-Führung des Druckgases ohnehin zu einem unvertretbaren Energieverbrauch führen, und andererseits ein weiter Einstellbereich unerläßlich ist, sind Schraubenverdichter entwickelt worden, bei denen die von dem Schraubenverdichter gelieferte Zuführrate über das Verdichtungsverhältnis des Schraubenverdichters einstellbar ist.Because the discharge and bypassing the compressed gas to an unacceptable energy consumption anyway lead, and on the other hand a wide adjustment range is essential, screw compressors have been developed where the one supplied by the screw compressor Feed rate over the compression ratio of the Screw compressor is adjustable.
DE-OS 25 26 175 zeigt einen Schraubenverdichter mit einstellbarer volumetrischer Kapazität, bei dem in einem Gehäuse zwei kämmende Rotoren angeordnet sind. Bei diesem Schraubenverdichter verläuft parallel zu den Rotorachsen des Schraubenverdichters ein Rückströmkanal, der über verschließbare Öffnungen mit dem Gehäuseinnern verbindbar ist. Die Öffnungen, die in Achsrichtung der Rotore voneinander beabstandet sind, erlauben, wenn sie geöffnet sind, ein Rückströmen des zu verdichtenden Mediums durch den Rückströmkanal hindurch zur Saugseite des Schraubenverdichters. Dadurch setzt die Verdichtung des zwischen den Schrauben und der inneren Gehäusewand eingeströmten Mediums je nach Öffnungszustand der Öffnungen früher oder später ein, so daß die von diesem Schraubenverdichter gelieferte Zuführrate einstellbar ist. Die Öffnungen, deren Überströmkanalseitige Enden mittels eines Steuerkolbens verschließbar sind, sind jedoch auch in ihrem verschlossenen Zustand zum Gehäuseinnern offen und bilden dadurch Überströmtaschen, die ein Rückströmen des zu verdichtenden Mediums auch bei 100 % Fördermenge verursachen. Der Schraubenverdichter hat daher einen schlechten Wirkungsgrad.DE-OS 25 26 175 shows a screw compressor adjustable volumetric capacity, in which two intermeshing rotors are arranged in a housing. This screw compressor runs parallel to the Rotor axes of the screw compressor a return flow channel, of the closable openings with the interior of the housing is connectable. The openings in the axial direction the rotors are spaced from each other, if they are open, a backflow of the to be compressed Medium through the return flow channel to Suction side of the screw compressor. This sets the Compression of the between the screws and the inner Medium flowing into the housing wall, depending on the state of opening of the openings sooner or later, so that the feed rate supplied by this screw compressor is adjustable. The openings, their overflow side Ends can be closed by means of a control piston are, but are also in their closed state open to the inside of the housing and thereby form overflow pockets, which is a backflow of the medium to be compressed cause even with 100% delivery. The Screw compressors therefore have poor efficiency.
DE-PS 35 16 636 zeigt einen weiteren Schraubenverdichter mit einstellbarem Fördervolumen. Bei diesem sind in einem gemeinsamen Gehäuse ein Haupt- und ein Nebenläuferrotor angeordnet. Das zu verdichtende Medium wird bei diesem Schraubenverdichter von einem Einlaßkanal zu einem Auslaßkanal gefördert, wobei der Einlaßkanal zwei längs der Rotorachsen verschiebbare Gehäusesegmente aufweist. Die Gehäusesegmente erstrecken sich in dem Gehäuse jeweils über die gesamte Rotorlänge und sind an einem Ende freikragend gelagert. Die quer zur Längserstreckung der Gehäusesegmente auftretenden Drücke, die über Führungsbahnen aufgenommen werden, führen jedoch zu einer Biegebelastung der Gehäusesegmente. Im Betrieb wird durch Verschieben der Gehäusesegmente in Richtung auf den Auslaßkanal hin eine den Einlaßkanal begrenzende Kanalwand derart verschoben, daß der Einlaßkanal verlängert wird und die Verdichtung später einsetzt. Durch den späteren Einsatz der Verdichtung wird das Verdichtungsverhältnis und damit die Zuführrate des Schraubenverdichters verändert.DE-PS 35 16 636 shows another screw compressor with adjustable delivery volume. With this are a main and a in a common housing Secondary rotor arranged. The medium to be compressed is with this screw compressor from an inlet channel conveyed to an outlet channel, the inlet channel two housing segments that can be moved along the rotor axes having. The housing segments extend in the housing over the entire rotor length and are cantilevered at one end. The across Longitudinal extent of the housing segments occurring Pressures recorded via guideways however, lead to bending stress on the housing segments. In operation is by moving the housing segments towards the outlet duct channel wall delimiting the inlet channel so displaced that the inlet duct is extended and the compression starts later. By later use compression becomes the compression ratio and thus changing the feed rate of the screw compressor.
Um selbst kleine Änderungen des Fördervolumens durchzuführen, ist es erforderlich, jeweils das gesamte sich über die volle Rotorlänge erstreckende Gehäusesegment zu verschieben. Die dazu erforderliche einseitig freikragende Lagerung der Gehäusesegmente hat jedoch den Nachteil eines hohen Fertigungsaufwandes. Darüberhinaus werden die Steuersegmente, die sich durch die Druckseite des Schraubenverdichters hindurch erstrecken, aufgrund der an der Druckseite des Schraubenverdichters herrschenden hohen pulsierenden Drücke zu Schwingungen angeregt, die zu einem Ausschlagen der Führungsbahnen führen. Ein weiterer Nachteil ist schließlich, daß die Gehäusesegmente eine große Baulänge des Schraubenverdichters verursachen und an der Druckseite des Schraubenverdichters die konstruktiven Gestaltungsfreiheiten einschränken.In order to make even small changes in the funding volume, it is necessary to look at the whole yourself Housing segment extending over the full rotor length to postpone. The one-sided cantilever required for this Storage of the housing segments has the Disadvantage of a high manufacturing effort. Furthermore are the tax segments that are characterized by the Extend the pressure side of the screw compressor, due to the on the pressure side of the screw compressor prevailing high pulsating pressures Vibrations stimulated, which lead to a deflection of the Guide guideways. Another disadvantage is finally, that the housing segments have a great length of the screw compressor and at the Pressure side of the screw compressor the constructive Restrict creative freedom.
Aus US-A-3 151 806, von der der Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht, ist ein Schraubenverdichter mit einstellbarem Fördervolumen bekannt, wobei der Einlaßkanal durch mehrere in dem Gehäuse verschiebbar angeordnete Gehäusesegmente begrenzt ist, welche an ihren den Rotoren zugewandten Dichtseiten dem Verlauf der Einhüllenden der Rotore folgt. Die Gehäusesegmente sind quer zu den Rotorachsen in Schächten verschiebbar geführt. Auch aus EP-A-0 484 885 ist ein Schraubenverdichter bekannt, bei dem durch ein verschiebbares Gehäusesegment der Einlaßkanalquerschnitt veränderbar ist. From US-A-3 151 806, of which the preamble of claim 1 is a screw compressor with an adjustable delivery volume known, the inlet channel through several in the housing slidably arranged housing segments is limited, which the course on their sealing sides facing the rotors follows the envelope of the rotors. The housing segments are slidably guided in shafts across the rotor axes. Also a screw compressor is known from EP-A-0 484 885, in which through a displaceable housing segment the inlet duct cross section is changeable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schraubenverdichter mit einstellbarem Fördervolumen zur Verfügung zu stellen, der verschleißarm betrieben werden kann, einen guten Wirkungsgrad aufweist und einfach herstellbar ist.The invention has for its object a screw compressor with adjustable delivery volume to be operated with low wear can, has a good efficiency and simple can be produced.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved with the invention the features of claim 1.
Mindestens ein Gehäusesegment ist in dem Gehäuse quer zu den Rotorachsen in einem Schacht verschiebbar geführt. Da der auf jedes Gehäusesegment wirkende Druck eine resultierende Druckkraft zur Folge hat, die in etwa parallel zu der Verschiebungsrichtung des Gehäusesegmentes verläuft, werden die Lager des Gehäusesegments nur in einem geringen Umfang belastet. Dies führt nicht nur dazu, daß der Verschleiß des Schraubenverdichters reduziert ist, sondern auch dazu, daß seine Herstellung leichter wird, da auf eine aufwendige Lagerung des Gehäusesegments verzichtet werden kann. Da jedes Gehäusesegment an seiner den Rotoren zugewandten Dichtseite eine dem Verlauf der Einhüllenden der Rotore folgenden Geometrie aufweist und da diese Dichtseiten stets präsize positionierbar sind, weist der Schraubenverdichter einen hohen Wirkungsgrad auf.At least one housing segment is in the housing across the rotor axes in one Slidably guided shaft. Because of that on every housing segment acting pressure a resulting compressive force has the result that is approximately parallel to the direction of displacement of the housing segment, the Bearing of the housing segment only to a small extent charged. This not only leads to wear of the screw compressor is reduced, but also to make it easier to manufacture because of a elaborate storage of the housing segment is dispensed with can be. Because each housing segment on its the rotors sealing side facing the course of the envelope the rotor has the following geometry and since these sealing sides can always be positioned precisely, the screw compressor has a high efficiency on.
Durch die Verschiebbarkeit des Gehäusesegments quer zu den Rotorachsen wird auch eine kurze Baulänge erreicht und die Freiheit bei der Konstruktion der stirnseitigen Enden von Schraubenverdichtern erhöht. Quer verschiebbare Gehäusesegmente lassen sich damit besonders gut bei Doppelschraubenverdichtern einsetzen.Due to the displaceability of the housing segment across the rotor axes also have a short overall length and freedom in the construction of the front Screw compressor ends raised. Slidable Housing segments can thus be particularly well use with double screw compressors.
Zum Verstellen der Gehäusesegmente sind einfach wirkende (in einer Richtung wirkende) Steuernocken vorgesehen, die auf einer gemeinsamen Nockenwelle angeordnet sein können und die die Gehäusesegmente verschieben. Die Verstellung mittels Steuernocken ist nicht nur preisgünstig, sondern gewährleistet darüber hinaus auch, daß die Lage sämtlicher Gehäusesegmente, die die Geometrie des Einlaßkanals bestimmen, präzise koordiniert einstellbar ist. Die Steuernocken erlauben es auch, mindestens eines der Gehäusesegmente in eine Position zu bewegen, in der es als eine in dem Einlaßkanal angeordnete Drossel wirkt.For adjusting the housing segments are single-acting (unidirectional) Control cams provided on a common Camshaft can be arranged and the housing segments move. The adjustment by means of control cams is not only inexpensive, but also guarantees also that the location of all housing segments, that determine the geometry of the inlet duct, precisely is coordinated adjustable. Allow the control cams it also, at least one of the housing segments into one Position to move in as it is in the intake port arranged throttle acts.
Wenn Federn derart vorgespannt sind, daß sie die Gehäusesegmente in ihre angehobene, den Zuführkanal begrenzende Stellung drücken, ist die präsize Einhaltung der Schließstellung der Gehäusesegmente vom Verschleiß der Steuernocken unabhängig. Darüber hinaus wirken bei dieser Ausgestaltung die Vorspannkräfte von Vorspann-Federn den Druckkräften des Druckgases entgegen, so daß die jeweils von den Steuernocken zum Bewegen der Gehäusesegmente erforderliche Kraft gering ist. If feathers like that are biased that they the housing segments in their raised position limiting the feed channel press is the precise maintenance of the closed position of the housing segments from the wear of the control cams independently. In addition, work with this configuration the preload forces of preload springs are the compressive forces of the Compressed gas opposed, so that each of the control cam required to move the housing segments Force is low.
Um eine mehrfach gestufte Einstellung der Zuführrate einstellen zu können, werden mehrere Gehäusesegmente in Achsrichtung der Rotore hintereinander angeordnet. Vorzugsweise weist jedes Gehäusesegment in Achsrichtung der Rotore eine Länge auf, die dem axialen Abstand der Berührungspunkte zweier in Eingriff kommender Zahnpaare entspricht. Da die Verdichtung ohnehin erst dann beginnt, wenn eine von den Zahnflanken und der inneren Gehäusewand definierte Verdichtungskammer geschlossen ist, ist eine feinere und aufgrund eines erhöhten Fertigungsaufwands kleinere Abstufung mit Gehäusesegmenten nicht erforderlich. Dennoch lassen sich Feineinstellungen der Förderrate bei solchermaßen ausgestalteten Gehäusesegmenten dadurch erzielen, daß ein Gehäusesegment mehr oder weniger verschoben wird, so daß der Einlaßkanal unabhängig von seiner wirksamen Länge einen Drosseleffekt zeigt.To set the feed rate several times to be able to adjust, several housing segments in Axial direction of the rotors arranged one behind the other. Preferably points each housing segment in the axial direction the rotor has a length that corresponds to the axial distance of the Points of contact between two engaged tooth pairs corresponds. Since the compression only starts anyway, if one of the tooth flanks and the inner Housing wall defined compression chamber closed is a finer and due to an increased manufacturing effort smaller gradation with housing segments not mandatory. Nevertheless, fine adjustments can be made the funding rate in such a way Achieve housing segments in that a housing segment is moved more or less so that the Intake channel regardless of its effective length Throttle effect shows.
Wenn die Breite jedes Gehäusesegments quer zur Achsrichtung der Rotore derart bemessen ist, daß die durch die Verschiebung eines jeden Gehäusesegments verursachte Volumenänderung des Einlaßkanals dem Volumen einer durch zwei Zahnflanken der Rotore begrenzten Verdichtungskammer entspricht, lassen sich bei einer Einstellung der Zuführrate entsprechend den diskreten Stufungen des Rotors Drosseleffekte vermeiden, die zu einem ungünstigen Wirkungsgrad führen. Zwar können, wie oben ausgeführt, Drosseleffekte zur Erzielung einer kontinuierlichen Bandbreite von Zuführraten erwünscht sein, jedoch sollen diese nur dann auftreten, wenn sie ausdrücklich eingestellt werden. If the width of each housing segment is transverse to the axial direction the rotor is dimensioned such that the through caused the displacement of each housing segment Volume change of the inlet channel to the volume of a compression chamber delimited by two tooth flanks of the rotors corresponds to one setting the feed rate according to the discrete gradations of the rotor avoid throttling effects that lead to a unfavorable efficiency. Although how explained above, throttling effects to achieve a continuous range of feed rates desired , but they should only occur if they be expressly discontinued.
Durch die Ausgestaltung der Gehäusesegmente mit jeweils zwei Anschlagflächen, die die Bewegbarkeit der Gehäusesegmente in Richtung auf die Rotore begrenzen und die vorzugsweise an zwei parallel zu dem Schacht verlaufenden Widerlagerflächen anschlagen können, wird erreicht, daß der Abstand der Gehäusesegmente zu den Rotoren präzise eingehalten werden kann. Das präzise Einhalten des Abstands zwischen den Gehäusesegmenten und den Rotoren gewährleistet einen hohen Wirkungsgrad. By designing the housing segments with each two stop surfaces that indicate the movability of the housing segments limit towards the rotors and the preferably on two parallel to the shaft Abutment surfaces can be achieved that the distance of the housing segments to the rotors is precise can be met. Precise compliance with the Distance between the housing segments and the rotors ensures high efficiency.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausführungsformen beschrieben.Further advantageous refinements and developments the invention emerge from the subclaims as well as from the description in connection with the Drawing. The invention is described below with reference to two described preferred embodiments.
Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Gehäuse einer ersten Ausführungsform eines Schraubenverdichters in einem durch die Rotorachsen eines Haupt- und eines Nebenläuferrotors definierten Schnitt,
- Fig. 2
- einen Schnitt durch das Gehäuse in Fig. 1 gemäß der Linie II-II in Fig. 1,
- Fig. 3
- einen Schnitt durch das Gehäuse in Fig. 1 gemäß der Linie III-III in Fig. 1,
- Fig. 4
- einen Schnitt durch das Gehäuse in Fig. 1 gemäß der Linie IV-IV in Fig. 1,
- Fig. 5
- einen Schnitt durch das Gehäuse in Fig. 1 gemäß der Linie V-V in Fig. 1,
- Fig. 6
- einen Schnitt durch ein Gehäuse einer zweiten Ausführungsform eines Schraubenverdichters entsprechend dem Schnitt in Fig. 2 und
- Fig. 7
- das Gehäuse in Fig. 6 mit einem durch Verdrehung einer Nockenwelle gegenüber dem Zustand in Fig. 6 verlagerten Gehäusesegment.
- Fig. 1
- a housing of a first embodiment of a screw compressor in a section defined by the rotor axes of a main and a secondary rotor,
- Fig. 2
- 2 shows a section through the housing in FIG. 1 along the line II-II in FIG. 1,
- Fig. 3
- 2 shows a section through the housing in FIG. 1 along the line III-III in FIG. 1,
- Fig. 4
- 2 shows a section through the housing in FIG. 1 along the line IV-IV in FIG. 1,
- Fig. 5
- 2 shows a section through the housing in FIG. 1 along the line VV in FIG. 1,
- Fig. 6
- a section through a housing of a second embodiment of a screw compressor according to the section in Fig. 2 and
- Fig. 7
- the housing in Fig. 6 with a by shifting a camshaft relative to the state in Fig. 6 housing segment.
Fig. 1 zeigt einen Gehäusemantel 10 eines Gehäuses 12
einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Schraubenverdichters 14. Der Gehäusemantel 10 weist
eine im wesentlichen zylinderförmige im Querschnitt zwei
parallele einander durchdringende Kreiszylinder einhüllende
Umfangswand 16 auf, die am saugseitigen Ende
des Schraubenverdichters 14 einen mit der Umfangswand
16 einstückig gegossenen Gehäusedeckel 18 versehen ist.
Der Gehäusemantel 10 weist eine Gehäuseinnenwand 20
auf, deren Verlauf der Einhüllenden zweier in dem Gehäuse
12 anzuordnender Rotoren folgt. Die in den Fign.
1-7 nicht gezeigten Rotoren werden in dem Gehäuse saugseitig
mittels jeweils einem Gleitlager gelagert, das
in Lageraufnahmen 22,24 des Gehäusedeckels 18 angeordnet
ist. Die Rotoren weisen im eingebauten Zustand
eine Einbaulage auf, die in den Zeichnungen durch die
Lage der Längsachsen 26,28 des Haupt- bzw. Nebenläuferrotors
angegeben ist.1 shows a
Der Gehäusemantel weist an seinem druckseitigen dem
Gehäusedeckel 18 abgewandten Ende einen Flansch 30 auf,
in dem Gewindebohrungen 32 vorgesehen sind, die es erlauben,
den Gehäusemantel 10 an einem (nicht gezeigten)
druckseitigen Anschlußblock festzulegen. Der Anschlußblock
kann auch als Anschlußblock eines ingesamt vier
Rotoren aufweisenden Doppelschraubenkompressors ausgeführt
sein. The housing jacket has on its pressure side
End of the
Der Gehäusemantel 10, der zur Aufnahme des Haupt- und
des Nebenläuferrotors topfartig ausgebildet ist, weist
an seiner Unterseite einen Sockel 34 auf, der sich
parallel zu der Längsachse 26 des Hauptläuferrotors
und der Längsachse 28 des Nebenläuferrotors erstreckt.The
Um in dem Schraubenverdichter 14 Druckgas zu erzeugen,
definieren die Zahnflanken der nicht gezeigten Rotoren
mit der Gehäuseinnenwand 20 jeweils Verdichtungskammern.
Da die Gehäuseinnenwand 20 dem Verlauf der Einhüllenden
entlang der Schnittlinie zweier Zylinder der
Rotoren folgt, sind zwischen den Rotoren zwei in deren
Längsrichtung verlaufende Dichtkanten 36 (Fig. 2) ausgebildet.In order to generate
An der dem Sockel 34 zugewandten Unterseite des Gehäusemantels
10 sind im Bereich des Sockels 34 Gehäusesegmente
38,40,42,44 in einem Schacht 46 angeordnet.
Die Gehäusesesgmente 38,40,42,44, die in Figur 1 in
einer Ansicht von oben gezeigt sind, weisen an ihren
den Rotoren zugewandten Oberseiten 48,50,52,54 einen
Verlauf auf, der den Verlauf der Einhüllenden der Rotoren
abbildet (Fig. 2), so daß die Gehäuseinnenwand 20
zusammen mit den Oberseiten 48,50,52,54 der Gehäusesegmente
38,40,42,44 zwei miteinander kämmende Rotoren
umfangsmäßig außerhalb ihres Eingriffsbereiches abdichtend
einschließt. Lediglich am saugseitigen Ende des
Gehäusemantels 10 ist eine im Gehäuseinnern umlaufende
Ringnut 56 (Fig. 4) vorgesehen, deren innerer Querschnitt
weiter ist als der Durchmesser der Einhüllenden
der Rotoren. Die Ringnut 56 erstreckt sich jedoch nur
über etwa ein Viertel der Länge der Rotoren und weist
unterhalb der Rotoren eine Steuerkante 58 auf, die den
Bereich der die Rotoren abdichtend einschließenden Innenwand
gegenüber der Ringnut 56 abgrenzt. Sobald ein
Zahn eines Rotors mit seinem Zahnkopf die Steuerkante
58 passiert hat, besteht eine Abdichtung zwischen der
Gehäuseinnenwand 20 und den jeweiligen Zahnflanken, so
daß ein Rückströmen von Druckgas verhindert wird.On the underside of the housing shell facing the base 34
10 are 34 housing segments in the region of the
Bei dem gezeigten Schraubenverdichter 14 können die
Gehäusesegmente 38,40,42,44 in dem Schacht 46 in Richtung
des Doppelpfeils B (Fig. 2) verschoben werden.
Wenn sich sämtliche Gehäusesegmente 38,40,42,44 in
ihrer oberen Anschlagsposition befinden (Fig. 5), wird
durch einen mit einem Einlaßstutzen 60 versehenen Zuführkanal
und die Ringnut 56 ein Einlaßkanal 62 gebildet
(Fig. 2), der die Luftzufuhr zu den Rotoren erlaubt.
Wenn sämtliche Gehäusesegmente 38,40,42,44 sich
in ihrer oberen Anschlagsposition befinden, beginnt die
Verdichtung, sobald ein Zahn eines Rotors die Steuerkante
58 überfährt. Wenn jedoch ein Gehäusesegment,
beispielsweise das Gehäusessegment 38 abgesenkt ist
(Fig. 2), beginnt die Verdichtung erst, wenn ein Zahn
die Kante 64 des Gehäusesegments 38 überquert hat, da
im abgesenkten Zustand der Einlaßkanal 62 stromabwärts
der Ringnut 56 zusätzlich mit einem zwischen den Rotoren
und der Oberseite 48 des Gehäusesegments 38 gebildeten
Rückströmkanals 66 gebildet wird.In the
Wenn sich sämtliche Gehäusesegmente 38,40,42,44
zwischen ihrer oberen Anschlagsposition befinden, fördert
der Schraubenverdichter mit seinem konstruktionsbedingten
maximalen inneren Verdichtungsverhältnis
(inneren Druckverhältnis). Wenn jedoch das erste Gehäusesegment
38 vollständig abgesenkt ist, reduziert
dies das innere Verdichtungsverhältnis um 15 %. Wenn
dann nacheinander die Gehäusesegmente 40,42 und 44 abgesenkt
werden und dadurch den Einlaßkanal 62 verlängern,
reduziert sich das innere Verdichtungsverhältnis
und damit das Fördervolumen entsprechend.If all
Die Gehäusesegmente 38,40,42,44 sind jeweils plattenartige
Körper, die an ihren Schmalseiten Führungsblöcke
68,70 aufweisen, die jeweils einen am Gehäuse
fest angeordneten Führungszylinder 72,74 umschließen
und an diesem verschiebbar gelagert sind. Die
Führungsblöcke 68,70 weisen jeweils eine obere Anschlagfläche
76,78 auf, mit denen das Gehäusesegment in
seiner oberen Anschlagposition an Widerlagerflächen
80,82 des Gehäuses 12 anliegt. Die Widerlagerflächen
80,82 erstrecken sich in Richtung der Rotorachsen jeweils
über die Breite der vier Gehäusessegmente
38,40,42,44. Jedes Gehäusesegment 38,40,42,44 gemäß der
ersten Ausführungsform wird durch eine erste und zweite
Spiralfeder 84,86, die jeweils den zugehörigen Führungszylinder
72,74 umgebend, angeordnet sind, in ihre
obere Anschlagposition gedrückt.The
Um die Gehäusesegmente 38,40,42,44 zu bewegen, ist eine
mit Steuernocken 88,90,92,94 versehene Nockenwelle 96
vorgesehen, die sich parallel zu der Längsachse des
Hauptläuferrotors und des Nebenläuferrotors 26,28 erstreckt
und mittels eines Schrittmotors zur Verlagerung
der Gehäusesegmente 38,40,42,44 in ihre Öffnungsstellung
gemäß dem Pfeil D in Figur 5 drehbar ist. Um einen
Kraftangriff der Steuernocken 88,90,92,94 an den Gehäusesegmenten
38,40,42,44 zu ermöglichen, weisen die
Gehäusesegmente 38,40,42,44 jeweils einen Ausschnitt 98
auf, in den ein an dem jeweiligen Steuernocken 88,90,
92,94 anliegender Steuerstift 100 hineinragt. Der
Steuerstift 100 ist auf der den Rotoren abgewandten
Seite des Ausschnitts 98 jedes Gehäusesegments 38,40,
42,44 angeordnet, so daß eine Drehung der Nockenwelle
96 bei an einem Steuernocken 88,90,92,94 anliegenden
Steuerstift eine Verlagerung des jeweiligen Gehäusesegments
38,40,42,44 entgegen der Vorspannung der jeweiligen
ersten und zweiten Spiralfeder 72,74 bewirkt.To move the
Die in den Figuren 6 und 7 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Ausführungsform lediglich durch die Gestaltung des Stellantriebs für die Gehäusesegmente. Zur Vereinfachung werden daher für die Beschreibung der Figuren 6 und 7 Bezugszeichen verwendet, die gegenüber den entsprechenden Bezugszeichen der ersten Ausführungsform um 100 erhöht sind. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die Beschreibung der entsprechenden Teile bei der ersten Ausführungsform verwiesen.The embodiment shown in Figures 6 and 7 differs from that shown in Figures 1 to 5 Embodiment only through the design of the actuator for the housing segments. For simplification are therefore used for the description of FIGS and 7 reference numerals are used, which correspond to the corresponding Reference numerals of the first embodiment around 100 are increased. To avoid repetitions on the description of the corresponding parts in the referred to the first embodiment.
Während bei der ersten Ausführungsform die ersten und
zweiten Spiralfedern 84,86 die Gehäusesegmente in ihre
Schließstellung drücken, drücken entsprechende erste
und zweite Spiralfedern 184',186' bei der zweiten Ausführungsform
das jeweilige Gehäusesegment 138' in seine
Öffnungsstellung. Dementsprechend handelt es sich auch
bei den bei der zweiten Ausführungsform vorgesehenen
Steuernocken 188 im Gegensatz zur ersten Ausführungsform
um Schließnocken, die einen an dem jeweiligen Gehäusesegment
138' in einem Ausschnitt 198' vorgesehene
Steuerstift bei einer Drehung der Nockenwelle 196 derart
freigeben, daß das entsprechende Gehäusesegment in
seine in Figur 6 gezeigte Öffnungsstellung verlagert
wird.While in the first embodiment, the first and
second coil springs 84,86 the housing segments in their
Press the closed position, press the corresponding first
and second coil springs 184 ', 186' in the second embodiment
the respective housing segment 138 'in its
Open position. It is accordingly
in those provided in the second
Claims (8)
- A variable displacement screw-type compressor comprising at least one primary rotor and at least one secondary rotor that are arranged in a common housing (12), mesh with each other and convey a medium to be compressed from an inlet channel (62) to an outlet channel, the inlet channel (62) being delimited by at least one housing segment (38, 40, 42, 44) slidable in the housing (12), the sealing side of the segment facing the rotors following the course of the envelope of the rotors, the at least one housing segment (38, 40, 42, 44) being guided and slidable in a well (46) transversely to the rotor axes (26, 28),
characterized in
that control cams (88, 90, 92, 94) are provided for displacing the at least one housing element (38, 40, 42, 44). - The screw-type compressor of claim 1, characterized in that each housing segment (38, 40, 42, 44) has a length in the axial direction of the rotors that corresponds to the axial distance between two contact points of two meshing pairs of teeth.
- The screw-type compressor of one of claims 1 or 2, characterized in that at least two housing segments (38, 40, 42, 44) are provided that are arranged successively and adjoining in the axial direction of the rotors.
- The screw-type compressor of one of claims 1 to 3, characterized in that each housing segment has two stop surfaces (76, 78) limiting the movability of the housing segment (38, 40, 42, 44) towards the rotors.
- The screw-type compressor of one of claims 1 to 4, characterized in that the housing is provided with two abutment surfaces (80, 82) extending vertical to the displacement direction (B) of the housing segment (38, 40, 42, 44).
- The screw-type compressor of one of claims 1 to 5, characterized in that the housing segment (38, 40, 42, 44) is biased by springs (84, 86).
- The screw-type compressor of one of claims 1 - 6, characterized in that a plurality of control cams (88, 90, 92, 94) for a plurality of housing segments are arranged on a common cam shaft (96).
- The screw-type compressor of one of claims 1 - 7, characterized in that each control cam (88, 90, 92, 94) presses the corresponding housing segment (38, 40, 42, 44) into its opening position against the bias of the spring (84, 86).
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