EP3204648B1 - Schraubenverdichter - Google Patents
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- EP3204648B1 EP3204648B1 EP15771988.1A EP15771988A EP3204648B1 EP 3204648 B1 EP3204648 B1 EP 3204648B1 EP 15771988 A EP15771988 A EP 15771988A EP 3204648 B1 EP3204648 B1 EP 3204648B1
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- F04C28/20—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by varying the volume of the working chamber by changing the form of the inner or outer contour of the working chamber
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Definitions
- the invention relates to a screw compressor comprising a compressor housing with a screw rotor space arranged in it, two screw rotors arranged in the screw rotor space and each rotatably mounted on the compressor housing about a screw rotor axis, which mesh with their screw contours and each interact with compression wall surfaces adjoining them and partially enclosing them, in order to take in gaseous medium supplied via a low-pressure chamber arranged in the compressor housing and to release it in the area of a high-pressure chamber arranged in the compressor housing, the gaseous medium being enclosed in compression chambers formed between the screw contours and compression wall surfaces adjoining them at low pressure with a suction volume and compressed to a final volume at high pressure , as well as two arranged in a slide channel of the compressor housing and on both screw rotors with slide valve Control slide adjacent to the wall surfaces, which can be moved in a displacement direction parallel to the screw rotor axes, a first control slide influencing the end volume and a second control slide being designed to influence
- a position detection device is provided for the two control slides, which comprises a first position indicator element coupled to the first control slide and a second position indicator element coupled to the second control slide, that both position indicator elements interact with a common detector element which extends parallel to the direction of displacement of the control slide and along which the position indicator elements can be moved when the control slide is moved, and that the detector element is coupled to an evaluation device which detects the respective positions of the first position indicator element and of the second position indicator element along the detector element.
- This solution has the great advantage that it is possible, even with two control slides, to detect their positions precisely and in particular simultaneously with a single detector element.
- the detector element is arranged in a detector channel running parallel to the displacement direction inside the compressor housing, so that the detector element is optimally protected from outside influences by the detector channel inside the compressor housing.
- the detector channel is closed by a cover so that easy access to the detector channel is possible via the cover.
- the detector channel is formed by a groove-like recess in a housing base body, which the cover engages over.
- the cover itself has a groove-like depression that contributes to the detector channel.
- an advantageous solution provides that the detector element runs within the recess of the cover so that the detector element together with the cover can be removed and, if necessary, exchanged.
- the at least one position indicator element is arranged in the detector channel and can be moved in the direction of displacement therein.
- the coupling between the position indicator element and the control slide could thus take place in a contactless manner.
- the at least one position display element is mechanically coupled to the respective control slide via a connecting body and thus the position display element is rigidly carried along with the respective control slide.
- the respective connection body extends through an elongated passage between the detector channel and a slide channel accommodating the at least one control slide.
- a particularly advantageous solution provides that the respective position display element interacts without contact with the detector element, so that the position of the position display elements can be recorded without wear.
- the detector element is preferably made of a magnetostrictive material and the position indicator element generates a local magnetic flow through the detector element at its location, which can then be detected via the evaluation circuit in the detector element.
- a particularly favorable solution provides a control which controls a slide drive for the respective control slide and detects a movement of the respective control slide by means of the position detection unit.
- the control is thus able not only to move the respective control slide with the slide drive, but also to precisely follow the movement that has been carried out.
- the slide drive is implemented as a cylinder arrangement that can be acted upon by a medium.
- the control can be used particularly advantageously when the control positions the respective control slide in a position-regulated manner.
- controller controls the slide drive on the one hand and, by detecting the position of the respective control slide, on the other hand, can detect whether the desired position has been reached or not and can then also approach this position precisely by activating the slide drive accordingly and, for example, hold it permanently.
- control takes into account at least one or more of the parameters, such as pressure level at low pressure, pressure level at high pressure, temperature of the gaseous medium at high pressure and low pressure, speed of the screw rotors, power consumption of a drive motor, parameters of the gaseous medium , in particular of the refrigerant, and application limit values of the screw compressor, the positions of the control spool are determined.
- the parameters such as pressure level at low pressure, pressure level at high pressure, temperature of the gaseous medium at high pressure and low pressure, speed of the screw rotors, power consumption of a drive motor, parameters of the gaseous medium , in particular of the refrigerant, and application limit values of the screw compressor, the positions of the control spool are determined.
- first control slide and the second control slide are arranged one behind the other in the direction of displacement of the same.
- first control slide and the second control slide have an identical outer contour.
- two control slides lying one behind the other can be used in such a way that the first control slide and the second control slide can be positioned directly adjacent to one another in a composite position and can be moved together in the direction of displacement.
- first and the second control slide can be positioned in a separated position at a distance from one another with the formation of an intermediate space.
- a further advantageous solution provides that the first control slide has slide compression wall surfaces that are directly adjacent to one another, one of which faces one of the screw rotors and that the second control slide has compression wall surface areas arranged at a distance from one another, one of which in each case adjoins one of the screw rotors and between which the slide compressor wall surfaces of the first control slide are located.
- the first control slide is mounted on the second control slide.
- the first control slide is preferably mounted in a slide channel of the second control slide.
- the slide compression wall surfaces of the first control slide and the slide compression wall surfaces of the second control slide adjoin one another.
- the solution according to the invention also has the task of reducing the development of noise in a screw compressor of the type described at the outset.
- a telescopic guide of the first control slide in addition to the guide of the first control slide in the slide channel provided for this reduces the mobility of the second control slide during operation of the screw compressor according to the invention, in particular during the occurrence of pressure pulsations, and thereby also reduces the noise generated by the first control slide due to Pressure pulsations reduced.
- the telescopic guide has less play transversely to the direction of displacement than the guide of the first control slide through a slide channel accommodating it.
- the mobility of the first control slide can be further restricted and thus also the noise generated by it in the event of pressure pulsations.
- the telescopic guide has a guide body rigidly connected to the second control slide, on which the first control slide is movably guided in the displacement direction by means of a guide bush.
- Such a design of the telescopic guide creates the possibility of reducing the mobility of the first control slide relative to the slide channel in a particularly simple manner.
- Another advantageous solution provides that the first control slide is guided on the guide body exclusively by means of the guide bush.
- the guide bush is arranged on an end of the first control slide facing the second control slide.
- a particularly expedient solution provides that the guide bushing is arranged in the inner guide receptacle for the guide body provided in the first control slide.
- the first control slide is rigidly connected to a piston rod, which leads to a cylinder arrangement for moving the first control slide and that the first control slide by means of a piston rod which can be moved in the displacement direction Guide bushing is guided relative to the compressor housing.
- Such a solution creates a further supplementary guidance of the first control slide relative to the compressor housing, which additionally reduces the movement of the first control slide relative to the compressor housing and in particular to the slide channel.
- the piston rod is arranged on a side of the first control slide opposite the second control slide.
- the piston rod preferably extends parallel to the direction of displacement.
- a play between the guide bushing and the piston rod transversely to the displacement direction is less than the play of the control slide guided in the slide channel transversely to the displacement direction.
- first control slide and the second control slide have an identical outer contour.
- the two control slides lying one behind the other are advantageously used in such a way that the first control slide and the second control slide can be positioned directly adjacent to one another in a composite position and can be moved together in the direction of displacement.
- first and the second control slide can be positioned in a separated position at a distance from one another with the formation of an intermediate space.
- FIG. 1 An in Fig. 1
- the illustrated embodiment of a screw compressor 10 according to the invention comprises a compressor housing designated as a whole with 12, which has a suction connection 14, via which a gaseous medium to be sucked in, in particular refrigerant, is sucked in, and a pressure connection 16 via which the gaseous medium compressed to high pressure, in particular the refrigerant, is released, has.
- two screw rotors 26, 28 are provided in a screw rotor space 18 of the compressor housing 12, each rotatable about a screw rotor axis 22, 24, which mesh with their screw contours 32 and 34 and cooperate with compression wall surfaces 36 and 38 of the screw rotor space 18 adjoining them on the circumferential side, in order to receive a gaseous medium supplied to a low-pressure chamber 42 adjoining the screw contours 32, 34 on the suction side, to compress it and to release it into a high-pressure chamber 44 in the compressor housing 12 at high pressure.
- the gaseous medium in particular refrigerant, is enclosed in compression chambers formed between the screw contours 32, 34 and the compression wall surfaces 36, 38 adjoining them at low pressure in a suction volume and compressed to an end volume at high pressure.
- the operating state of the screw compressor 10 is adapted on the one hand with regard to the volume ratio, which indicates the relationship between the maximum enclosed suction volume and the pushed-out end volume, and on the other hand with regard to the compressor output, which indicates the proportion of the volume flow actually compressed by the screw compressor in relation to the maximum volume flow that can be compressed by the screw compressor 10.
- a first control slide 52 and a second control slide 54 arranged one behind the other in a slide channel 56 provided in the compressor housing 12, the slide channel 56 running parallel to the screw rotor axes 22, 24 and the first control slide 52 and the second control slide 54 not in their area the screw runner 26, 28 guides adjacent guide circumferential surface 58.
- the first control slide 52 faces the high-pressure chamber 44 and is thus arranged on the high-pressure side, and the second control slide 54 is arranged on the low-pressure side relative to the first control slide 52.
- Each of the two control slides 52 and 54 also has a slide compression wall surface 62 adjoining the screw rotor 26 and a slide compression wall surface 64 adjoining the screw rotor 28, which represent partial surfaces of the compression wall surfaces 36 and 38, and housing compression wall surfaces 66 and 68 formed by the compressor housing 12, which also Represent partial areas of the compression panels 36 and 38, complement the compression panels 36 and 38, which together with the screw contours 32 and 34 contribute to the formation of the compression chambers.
- the first spool 52 and the second spool 54 are as in FIG Fig. 2 4 to 8, designed so that they are identical to the extent that they form the slide compression wall surfaces 62 and 64 as well as the guide circumferential surface 58 and thus they can be displaced in a displacement direction 72 running parallel to the screw rotor axes 22, 24 in the slide channel 56 of the compressor housing 12 are performed.
- the first control slide 52 forms an outlet edge 82 facing the high pressure chamber 44 and defining the end volume of the compression chambers, which can be displaced in the displacement direction 72 by moving the first control slide 52 and, due to its position relative to a high-pressure end face 84 of the screw rotor chamber 18, the end volume of the formed Compression chambers and thus the volume ratio co-determined.
- the first control slide 52 and the second control slide 54 have mutually facing end faces 86 and 88, with which these, as for example in FIG Fig. 4 and Fig. 5 shown, can be placed against one another in such a way that the slide compression wall surfaces 62 and 64 of the first control slide 52 and of the second control slide 54 merge into one another.
- first control slide 52 and the second control slide 54 are guided relative to one another by a telescopic guide 92, which has an inner guide body 94 and a guide receptacle 96, the guide receptacle 96 being provided in the first control slide 52 and the guide body 94 on the second control slide 54 and protrudes beyond its end face 88 so that it can engage in the guide receptacle 96 in the first control slide 52.
- a compression spring 104 is preferably also provided in an interior 102 of the second control slide 54 surrounding the guide body 94, which serves to act on the first control slide 52 relative to the second control slide 54 so that the end faces 86 and 88 can be moved away from one another.
- a cylinder arrangement 112 which comprises a cylinder chamber 114 and a piston 116, the piston 116 being connected to a piston rod 118 which connects to the first control slide 52, for example with an extension 122 of the first control slide 52, which is used for Example is arranged on one of the end face 86 opposite side thereof.
- the cylinder arrangement 112 lies in particular on a side of the first control slide 52 opposite the second control slide 54, preferably in a high-pressure-side housing section 124 of the compressor housing 12, which is connected to the slide channel 56 and connected to the high-pressure chamber 44 and thus on one of the low-pressure chamber 42 opposite side of the compressor housing 12 is arranged.
- the second control slide 54 is displaceable by a cylinder arrangement 132 which comprises a piston 136 movable in a cylinder chamber 134, the cylinder chamber 134 extending in particular in continuation of the slide channel 56 in a low-pressure side housing section 142 in which the drive-side bearing units for the screw rotors 26 and 28 are arranged, which can be driven via a drive shaft 144, for example.
- a cylinder arrangement 132 which comprises a piston 136 movable in a cylinder chamber 134, the cylinder chamber 134 extending in particular in continuation of the slide channel 56 in a low-pressure side housing section 142 in which the drive-side bearing units for the screw rotors 26 and 28 are arranged, which can be driven via a drive shaft 144, for example.
- the piston 136 is integrally formed on the second control slide 54 and has a piston area which corresponds at least to the cross-sectional area of the second control slide 54.
- the housing section 142 on the low pressure side which receives the cylinder chamber 134 for the cylinder arrangement 132 for moving the second control slide 54, is located in an area of the compressor housing 12 which is arranged opposite the housing section 124 on the high pressure side for receiving the cylinder chamber 114 for the cylinder arrangement 112.
- the first control slide 52 and the second control slide 54 can be pushed together by the cylinder arrangements 112 and 132 so that the end faces 86 and 88 rest against one another in a composite position, and the two control slides 52, 54 can also be combined in the composite position like a single control slide move, which extends from the suction-side closing surface 126 in the direction of the pressure-side closing surface 84 and whose outlet edge 82 contributes to the definition of the volume ratio, wherein, as in FIG Fig. 4 shown, the screw compressor 10 in this composite position always promotes the maximum volume flow.
- the volume ratio can be adjusted, which increases as the distance between the outlet edge 82 and the end surface 84 decreases and reaches its maximum value when the outlet edge 82 reaches the smallest distance of required to minimize the end volume of the end face 84, for example in FIG Fig. 5 shown.
- the outlet edge 82 is not in a position in which it specifies the minimum possible end volume, the relation of the initial volume, specified by the end face 86, to the end volume, specified by the outlet edge 82, is not variable.
- the second control slide 54 In order to eliminate the effect of the second control slide 54 in the disconnected position, it is moved into the housing section 142 in particular by means of the cylinder arrangement 132, the cylinder chamber 134 being dimensioned so that it at the same time includes an entry space 148 for the second control slide 54 and thus the possibility manages to move the second control slide 54 so far away from the first control slide 52 that the end face 88 no longer influences the initial volume.
- the second control slide 54 thus allows the initial volume to be influenced in that it either rests with its end face 88 on the end face 86 of the first control slide 52 to form the composite position of the control slides 52, 54 and thus maximizes the initial volume or with its own end face 88 can be moved far away from the end face 86 of the first control slide 52 so that the initial volume is no longer influenced by the second control slide 54.
- a position detection device designated as a whole by 152 which comprises a detector element 154 extending parallel to the displacement direction 72 of the control slides 52, 54 and thus parallel to the screw rotor axes 22, 24, which is able to detect the positions of position indicators 156 and 158.
- the position indicator element 156 is fixedly coupled to the first control slide 52, namely with an end region 162 of the first control slide 52 that adjoins the end face 86, and the position indicator element 158 is coupled to the second control slide 54, namely with one attached to the end face 88 adjoining end region 164 of the same, as in particular in FIG Fig. 9 shown.
- each of these position indicator elements 156 and 158 comprises a fork body designated as a whole by 174, which with its two fork legs 176 and 178 delimits an intermediate space 182 lying between them, through which the elongated detector element 154 extends.
- Each of these fork bodies 174 is coupled to the corresponding control slide 52, 54 via a connecting body 172 connected to the respective end region 162 or 164.
- the fork legs 176 and 178 preferably carry magnets 184 and 186, the magnetic field of which flows through the detector element 154 at the location of the magnets 184, 186.
- the detector element 154 is formed from a magnetostrictive material so that the respective location 188 of the magnetic flow through the detector element 154 by the magnets 184, 186 can be determined by means of an evaluation device designated as a whole as 192, the evaluation device 192, for example, in the magnetostrictive detector element 154 Sound waves are generated that pass through the magnetic fields of the Magnets 184, 186 flooded locations 188 experience a back reflection, so that the evaluation device 192 can determine the position of the locations 188 in which the magnetic flooding of the magnetostrictive detector element 154 takes place, based on the transit time of the reflected sound waves.
- the connecting bodies 172 which are held at the respective end regions 162, 164 of the control slide 52, 54, pass through an elongated, slot-shaped passage 194 which is molded into a housing wall 196 forming the slide channel 56 and has a length that is complete in the disconnected position Retraction of the second control slide 54 into the entry space 148 and a position of the first control slide 52 with a minimum initial volume, that is to say a corresponding position Fig. 8 , and a position of the first control slide 52 at the minimum volume ratio, i.e. the maximum distance between the outlet edge 82 and the pressure-side closing surface 84, and also allows a position of the second control slide 54 with the first control slide 52 at maximum volume ratio and minimum volume ratio in the composite position.
- the passage 194 is always kept at the pressure in the low-pressure chamber 42 and thus also serves to keep the control slide 52, 54 with their circumferential guide surface 58 in contact with the slide channel 56, so that the control slide 52, 54 does not get through between the slide channel 56 and high pressure forming the circumferential guide surface 58 with the slide compression wall surfaces 62, 64 against the screw rotors 26, 28.
- the passage 194 is sealed against higher pressures, in particular also high pressure, through the narrowly tolerable gap between the slide channel 56 and the circumferential guide surface 58 of the control slide 52, 54.
- a recess 204 is provided on a side of a wall 196 of a housing base body 198 opposite the slide channel 56, which is covered with a cover 212, which in turn has a recess 214 facing the recess 204 so that add the recesses 204 and 214 together and thereby form, for example, an elongated detector channel 216 running parallel to the displacement direction 72, in which the detector element 154 extends on the one hand and in which the fork bodies 174 are movable on the other hand, which with their fork legs 176, 178 the detector element 154 on both sides reach around and position the magnets 184, 186 such that their magnetic field flows through the detector element 154 at a specific location 188 in each case.
- the cover 212 is preferably designed in such a way that the detector element 154 lies in its recess 214, so that the detector element 154 together with the evaluation device 192 is held exclusively on the cover 212 and can be removed with it, while the fork body 174 is in the detector channel 216, in particular both in the recess 214 as well as in the recess 204 extend.
- a controller 218 is provided which, through the connection with the position detection device 152, is able to determine the actual positions of the control slides 52, 54.
- the cylinder arrangements 112 and 132 controllable in order to position the control slide 52, 54.
- solenoid valves ML1 and ML2 can be controlled in order to control the cylinder arrangement 112, and solenoid valves MV1 and MV2 can be activated in order to control the cylinder arrangement 132.
- Such a compressor control program runs, for example, on a superordinate compressor control.
- this compressor control program is integrated into the controller 218, with the application limits of the screw compressor 10 and the parameters of the gaseous medium, i.e. in particular the refrigerant, being known and recorded, for example, via a pressure sensor SPN ( Fig. 2 ) the low pressure, via a pressure sensor SPH ( Fig. 1 ) the high pressure, and via a temperature sensor STH the temperature of the gaseous medium on the high pressure side ( Fig. 2 ) and the temperature of the gaseous medium on the low-pressure side via a temperature sensor STN.
- controller 218 can also detect operating parameters of a drive motor (not shown), in particular an electric drive motor, with regard to speed, power consumption, voltage and temperature.
- a drive motor not shown
- an electric drive motor with regard to speed, power consumption, voltage and temperature.
- controller 218 can in particular also detect a lubricant pressure, a lubricant flow, a lubricant level and a lubricant temperature.
- the required compressor output for example for the refrigeration system in which the screw compressor 10 is operating, is also given to the controller 218 in particular by an external signal.
- the Control 218 with the compressor control program for the respective operating state an optimal position of the control slide 52, 54 can be determined and set in a position-regulated manner.
- the second control slide 54 'lies in the slide channel 56 and is guided in this with its circumferential guide surface 58'. Further, the second control slide forms 54 'outer slider compression wall surfaces 62' 2 and 64 '2, which directly adjoin the housing compression wall surfaces 66 and 68, wherein said slider compression wall surface 62' 2 adjacent to the screw rotor 26, the slider compression panel and 64 '2 to the screw rotor 28th
- the second control slide 54 ' has a crescent-shaped cross section, so that it in turn forms a slide channel 236 in which the first control slide 52' is guided with a circumferential guide surface 238.
- the first control valve 52 ' in turn forms valve compression wall surfaces 62' 1 and 64 ' 1 , which lie between the valve compression wall surfaces 62' 2 and 64 ' 2 and directly connect into the valve compression wall surfaces 62' 2 and 64 ' 2 , so that the valve compression wall surface 62' 1 to the screw rotor 26 and the slider compression wall surface 64 '1 to the screw rotors 28 adjacent
- the slider compression wall surfaces 62 '2 and 64' 2 complement of the second control slide 54 'and the sliding compression wall surfaces 62' 1 and 64 '1 of the first control slide 52', the housing compression wall panels 66 and 68 to the compression wall surfaces 36 and 38, which the screws contours 32 and 34 are arranged enclosing.
- the first control slide 52 ' also forms the outlet edge 82', which is arranged facing the high-pressure chamber 44 and which defines the end volume by its distance from the closing surface 84 in a manner comparable to that in the first exemplary embodiment.
- the second control slide 54 ′ influences the initial volume, specifically through the position of inlet edges 242 of the slide compression wall surfaces 62 ′ 2 and 64 ′ 2 , in particular their spacing from the closing surface 126 on the low pressure side.
- the first control slide 52 ' can be controlled by a cylinder arrangement 132', in particular arranged on the suction side, the piston 136 'in this case being integrally formed on the first control slide 52' and movable in the cylinder chamber 134 ', while the second control slide 54' can be controlled by a cylinder arrangement 112 'arranged in particular on the pressure side.
- the positions of the first control slide 52 'and of the second control slide 54' can be detected by the position detection device 152, with position display elements 156 and 158 also being coupled to the first control slide 52 'and the second control slide 54', and via connecting bodies 172 firmly connected to these control slides 52 'and 54', which pass through the passage 194 in the same way as in the first exemplary embodiment, so that the position display elements 156 and 158 can be moved in the detector channel 216 along the detector element 154 and in the same way as In the first exemplary embodiment, the positions of the position indicator elements 156 and 158 can be detected via the evaluation device 192.
- Position display elements 156 and 158 are preferably designed as fork bodies 174 in the same way as in the first exemplary embodiment and are provided with magnets 184 and 186.
- the effective between the first control slide 52 and the second control slide 54 telescopic guide 92 ′′ is designed so that the inner guide body 94 ′′ is firmly connected to the second control slide 54, in particular is screwed with a threaded pin 222 into a threaded bore 224 of the piston 136, and extends parallel to the displacement direction 72.
- the inner guide body 94 ′′ is thus arranged rigidly relative to the piston 136 and, with its peripheral surfaces 226, forms a guide for the first control slide 52 that is oriented parallel to the displacement direction 72.
- the first control slide 52 is provided in the area of the guide receptacle 96 "for the guide body 94" with a guide bushing designated as a whole as 232, which is precisely located on the circumferential surface 226 of the guide body 94 " is led.
- the guide bush 232 is preferably arranged on an end 234 of the guide body 94 ′′ facing the piston 136 of the second control slide 54, so that the guide bush 232 is guided as close as possible to the piston 136 in all positions of the first control slide 52 relative to the second control slide 54 .
- the guide bush 232 extends only over a portion of the extension of the guide receptacle 96 ′′ parallel to the displacement direction 72, preferably only over less than half, even better less than a quarter, of the extension of the guide receptacle 96 ′′ in the displacement direction 72.
- the precise guidance of the first control slide 52 relative to the second control slide 54 thus takes place exclusively via the inner guide body 94 ′′ and the guide bush 232 sliding on its circumferential surface 226, so that as in FIG Fig. 18 shown, for example, in the part load position 25%, the first control slide 52 is still supported by the inner guide body 94 " and the guide bush 232 is guided precisely relative to the second control slide 54, which in turn is guided precisely by the guide of the piston 136 in the entry space 148 relative to the housing section 142.
- first spool 52 is, as in FIG Fig. 15 , 16 and 18th shown, preferably rigidly connected to the piston rod 118, which also engages in a threaded bore 244 in the first control slide 52, for example by means of a threaded pin 242, so that the piston rod 118 is also rigidly fixed relative to the first control slide 52.
- the threaded bore 244 for the threaded pin 242 is seated in the extension 122 of the first control slide 52.
- the piston rod 118 is provided with a circumferential surface 246 running parallel to the displacement direction 72, which is slidably guided in a guide bushing 252, which in turn sits in a guide bushing receptacle 254, which is firmly connected to the housing section 142 on the low-pressure side and the housing section 124 on the high-pressure side.
- the guide bushing 252 represents the sole precise guidance of the piston rod 118 relative to the housing sections 142 and 124 and thus a precise guidance of the first control slide 52 relative to the housing sections 142, 124, which takes place in addition to the guidance of the first control slide 52 in the slide channel 56 .
- the first control slide 52 guided with play in the slide channel 56 is thus additionally guided by the telescopic guide 92 ′′, formed by the guide bush 232 and the inner guide body 94 ′′ rigidly connected to the second control slide 54, and also by the precise guide the piston rod 118 is guided relative to the housing sections 142 and 124 by means of the guide bushing 252, so that a through the play of the guide of the first control slide 52 in the slide channel 56 possibly possible noise generation, in particular a rattling, can be avoided during operation of the screw compressor according to the invention, since the telescopic guide 92 "and the guide of the piston rod 118 by means of the guide bush 252 have less play than that of the have the first control slide 52 in the slide channel 56, and thereby improve the guidance of the first control slide 52.
- the guide receptacle 96 is provided with a ventilation channel 262, which opens into the guide receptacle 96" for example near the guide bush 232 and, starting from the guide receptacle 96 "in the direction of the guide circumferential surface 58 facing away from the slide compression wall surfaces 62, 64, for example in the direction of the slot-shaped passage 194, so that an unimpeded gas exchange between the guide receptacle 96 ′′ and the high pressure space for receiving the position detection device 152 can advantageously take place.
- the ventilation duct 262 is preferably also provided with an inserted throttle 264, which allows the gas exchange between the guide receptacle 96 ′′ and the space for receiving the position detection device 152 to be controlled in order to dampen the movements of the first control slide 52 relative to the guide body 94 ′′ .
- the ventilation channel 262 preferably opens into a section 266 of the guide body receptacle 96 ′′, which lies between the guide bush 232 and an end wall 268 of the guide receptacle 96 ′′.
- the first control slide 52 is provided in the region of its end 274 opposite the end 234 with a bore 276 which enables access to the guide receptacle 96 ′′ and which is preferably coaxial to the Guide receptacle 96 ′′ is arranged, but is closed gas-tight during operation by a closure 278, for example a plug screwed into the bore 276.
- the bore 276 allows a tool to engage with a tool from the end 274 and with an end of the guide body opposite the threaded pin 222 94 ′′ arranged form-fit element 282 to rotate the guide body 94 ′′ in order to screw the threaded pin 222 into the threaded bore 224.
- the bore 276 is then closed by the closure 278.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Schraubenverdichter umfassend ein Verdichtergehäuse mit einem in diesem angeordneten Schraubenläuferraum, zwei in dem Schraubenläuferraum angeordnete und an dem Verdichtergehäuse jeweils um eine Schraubenläuferachse drehbar gelagerte Schraubenläufer, die mit ihren Schraubenkonturen ineinandergreifen und jeweils mit an diese angrenzenden und diese teilweise umschließenden Verdichtungswandflächen zusammenwirken, um über einen im Verdichtergehäuse angeordneten Niederdruckraum zugeführtes gasförmiges Medium aufzunehmen und im Bereich eines im Verdichtergehäuse angeordneten Hochdruckraums abzugeben, wobei das gasförmige Medium in zwischen den Schraubenkonturen und an diesen angrenzenden Verdichtungswandflächen gebildeten Verdichtungskammern bei Niederdruck mit einem Ansaugvolumen eingeschlossen und auf ein Endvolumen bei Hochdruck komprimiert wird, sowie zwei in einem Schieberkanal des Verdichtergehäuses angeordnete und an beide Schraubenläufer mit Schieberverdichtungswandflächen angrenzende Steuerschieber, welche in einer Verschieberichtung parallel zu den Schraubenläuferachsen bewegbar sind, wobei ein erster Steuerschieber das Endvolumen beeinflussend und ein zweiter Steuerschieber das Anfangsvolumen beeinflussend ausgebildet ist. Derartige Schraubenverdichter sind aus der
DE 34 22 573 A1 bekannt. - Bei diesen Schraubenverdichtern besteht das Problem, die Position des Steuerschiebers exakt zu erfassen.
- Diese Aufgabe wird bei einem Schraubenverdichter der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Positionserfassungseinrichtung für die beiden Steuerschieber vorgesehen ist, welche ein mit dem ersten Steuerschieber gekoppeltes erstes Positionsanzeigeelement und ein mit dem zweiten Steuerschieber gekoppeltes zweites Positionsanzeigeelement umfasst, dass beide Positionsanzeigeelemente mit einem gemeinsamen Detektorelement zusammenwirken, das sich parallel zur Verschieberichtung der Steuerschieber erstreckt und längs welchem die Positionsanzeigeelemente beim Bewegen der Steuerschieber bewegbar sind, und dass das Detektorelement mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt ist, die die jeweiligen Positionen des ersten Positionsanzeigeelements und des zweiten Positionsanzeigeelements längs des Detektorelements erfasst.
- Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist insbesondere darin zu sehen, dass diese bei einfachem Aufbau eine sehr präzise Positionsbestimmung ermöglicht.
- Diese Lösung hat den großen Vorteil, dass mit dieser die Möglichkeit besteht, auch bei zwei Steuerschiebern deren Positionen insbesondere mit einem einzigen Detektorelement exakt und insbesondere gleichzeitig zu erfassen.
- Dabei wurden hinsichtlich der Anordnung des Detektorelements bislang keine näheren Angaben gemacht.
- So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass das Detektorelement in einem innerhalb des Verdichtergehäuses parallel zur Verschieberichtung verlaufenden Detektorkanal angeordnet ist, so dass das Detektorelement durch den Detektorkanal innerhalb des Verdichtergehäuses durch Einflüsse von außen optimal geschützt ist.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Detektorkanal durch einen Deckel verschlossen ist, so dass über den Deckel ein einfacher Zugang zu dem Detektorkanal möglich ist.
- Hinsichtlich der Ausbildung des Detektorkanals wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
- So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass der Detektorkanal durch eine nutähnlich ausgebildete Vertiefung in einem Gehäusegrundkörper gebildet ist, die der Deckel übergreift.
- Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Deckel selbst eine zum Detektorkanal beitragende nutähnliche Vertiefung aufweist.
- Um das Detektorelement mit dem Deckel einfach montieren zu können, sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass das Detektorelement innerhalb der Vertiefung des Deckels verläuft, so dass das Detektorelement mitsamt dem Deckel abnehmbar und gegebenenfalls austauschbar ist.
- Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass das mindestens eine Positionsanzeigeelement in dem Detektorkanal angeordnet ist und in diesem in der Verschieberichtung bewegbar ist.
- Hinsichtlich der Kopplung des mindestens einen Positionsanzeigeelements mit dem mindestens einen Steuerschieber wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
- So könnte theoretisch die Kopplung zwischen dem Positionsanzeigeelement und dem Steuerschieber berührungslos erfolgen.
- Zur sicheren Positionsanzeige des mindestens einen Steuerschiebers ist es jedoch von Vorteil, wenn das mindestens eine Positionsanzeigeelement über einen Verbindungskörper mit dem jeweiligen Steuerschieber mechanisch gekoppelt ist und somit das Positionsanzeigeelement mit dem jeweiligen Steuerschieber starr mitgeführt ist.
- Um die Verbindung zwischen dem in dem Detektorkanal bewegbaren jeweiligen Positionsanzeigeelement und dem Steuerschieber herzustellen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der jeweilige Verbindungskörper einen langgestreckten Durchlass zwischen dem Detektorkanal und einem den mindestens einen Steuerschieber aufnehmenden Schieberkanal durchgreift.
- Besonders günstig ist es, wenn der jeweilige Verbindungskörper und der Durchlass zusammen den jeweiligen Steuerschieber verdrehfest in der Verschieberichtung führen, so dass damit gleichzeitig eine verdrehfeste Führung der Steuerschieber realisierbar ist, ohne dass eine separate Führung durch eine Nut im Steuerschieber und einen Nutenstein im Verdichtergehäuse erforderlich ist.
- Das Zusammenwirken zwischen dem mindestens einen Positionsanzeigeelement und dem Detektorelement wurde bislang nicht näher spezifiziert.
- So sieht eine besonders vorteilhafte Lösung vor, dass das jeweilige Positionsanzeigeelement berührungslos mit dem Detektorelement zusammenwirkt, so dass die Positionserfassung der Positionsanzeigeelemente verschleißfrei erfolgen kann.
- Vorzugsweise ist dabei das Detektorelement aus einem magnetostriktiven Material hergestellt und das Positionsanzeigeelement erzeugt an seinem Ort eine lokale magnetische Durchflutung des Detektorelements, die dann über die Auswerteschaltung im Detektorelement erfasst werden kann.
- Eine besonders günstige Lösung sieht eine Steuerung vor, welche einen Schieberantrieb für den jeweiligen Steuerschieber steuert und mittels der Positionserfassungseinheit eine Bewegung des jeweiligen Steuerschiebers erfasst.
- Damit ist die Steuerung in der Lage, nicht nur den jeweiligen Steuerschieber mit dem Schieberantrieb zu bewegen, sondern auch die ausgeführte Bewegung exakt zu verfolgen.
- Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn der Schieberantrieb als eine durch ein Medium beaufschlagbare Zylinderanordnung realisiert ist.
- Die Steuerung lässt sich besonders vorteilhaft dann einsetzen, wenn die Steuerung den jeweiligen Steuerschieber lagegeregelt positioniert.
- Das heißt, dass die Steuerung einerseits den Schieberantrieb ansteuert und andererseits durch Erfassen der Position des jeweiligen Steuerschiebers erfassen kann, ob die gewünschte Position erreicht ist oder nicht und diese Position dann auch durch entsprechende Ansteuerung des Schieberantriebs genau anfahren und beispielsweise dauerhaft halten kann.
- Somit besteht die Möglichkeit, mittels eines Verdichtersteuerungsprogramms der Steuerung oder einer übergeordneten Steuerung einzelne Positionen des jeweiligen Steuerschiebers oder gegebenenfalls mehrerer Steuerschieber vorzugeben und diese dann mit der Steuerung lagegeregelt anzufahren und zu halten, so dass beliebige Zwischenstellungen zwischen den Extremstellungen möglich sind, um den Schraubenverdichter optimal zu betreiben.
- Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Steuerung unter Berücksichtigung von mindestens einem oder mehreren der Parameter, wie Druckniveau bei Niederdruck, Druckniveau bei Hochdruck, Temperatur des gasförmigen Mediums bei Hochdruck und Niederdruck, Drehzahl der Schraubenläufer, Leistungsaufnahme eines Antriebsmotors, Parameter des gasförmigen Mediums, insbesondere des Kältemittels, und Einsatzgrenzwerte des Schraubenverdichters, die Positionen der Steuerschieber ermittelt.
- Hinsichtlich der Anordnung von zwei Steuerschiebern relativ zueinander wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
- So ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber in der Verschieberichtung derselben hintereinanderliegend angeordnet sind.
- Im Fall der zwei hintereinanderliegend angeordneten Steuerschieber ist insbesondere vorgesehen, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber eine identische Außenkontur aufweisen.
- Vorzugsweise sind zwei hintereinanderliegende Steuerschieber so einsetzbar, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber in einer Verbundstellung unmittelbar aneinander anschließend positionierbar und gemeinsam in der Verschieberichtung bewegbar sind.
- Alternativ dazu ist es bei zwei hintereinanderliegenden Steuerschiebern möglich, dass der erste und der zweite Steuerschieber in einer Trennstellung im Abstand voneinander unter Bildung eines Zwischenraums positionierbar sind.
- Alternativ zum Vorsehen zweier hintereinander liegender Steuerschieber sieht eine weitere vorteilhafte Lösung vor, dass der erste Steuerschieber aneinander unmittelbar angrenzende Schieberverdichtungswandflächen aufweist, von denen jeweils eine einem der Schraubenläufer zugewandt ist und dass der zweite Steuerschieber im Abstand voneinander angeordnete Verdichtungswandflächenbereiche aufweist, von denen jeweils eine an einen der Schraubenläufer angrenzt und zwischen denen die Schieberverdichterwandflächen des ersten Steuerschiebers liegen.
- Bei einer derartigen Anordnung zweier Steuerschieber ist es möglich, mit dem ersten Steuerschieber vorzugsweise das Endvolumen zu beeinflussen und mit dem zweiten Steuerschieber über die im Abstand voneinander angeordneten Schieberverdichtungswandflächen das Anfangsvolumen zu beeinflussen.
- Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der erste Steuerschieber an dem zweiten Steuerschieber gelagert ist.
- Vorzugsweise ist dabei der erste Steuerschieber in einem Schieberkanal des zweiten Steuerschiebers gelagert.
- Darüber hinaus ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Schieberverdichtungswandflächen des ersten Steuerschiebers und die Schieberverdichtungswandflächen des zweiten Steuerschiebers aneinander anschließen.
- Die erfindungsgemäße Lösung stellt sich ferner die Aufgabe, bei einem Schraubenverdichter der eingangs beschriebenen Art die Geräuschentwicklung zu reduzieren.
- Diese Aufgabe wird bei einem Schraubenverdichter der eingangs beschriebenen Art oder einem Schraubenverdichter gemäß einem der voranstehenden Merkmale erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber in der Verschieberichtung derselben hintereinander angeordnet sind, dass der erste Steuerschieber auf einer dem Hochdruckraum zugewandten Seite des zweiten Steuerschiebers angeordnet ist und dass der erste Steuerschieber relativ zum zweiten Steuerschieber durch eine Teleskopführung geführt ist.
- Durch eine Teleskopführung des ersten Steuerschiebers ergänzend zu der Führung des ersten Steuerschiebers in dem für diesen vorgesehenen Schieberkanal wird die Bewegbarkeit des zweiten Steuerschiebers während des Betriebs des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters, insbesondere während des Auftretens von Druckpulsationen reduziert und dadurch auch die Geräuschbildung durch den ersten Steuerschieber aufgrund von Druckpulsationen reduziert.
- Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Teleskopführung ein geringeres Spiel quer zur Verschieberichtung aufweist als die Führung des ersten Steuerschiebers durch einen diesen aufnehmenden Schieberkanal.
- Dadurch lässt sich die Bewegbarkeit des ersten Steuerschiebers weiter einschränken und somit auch die durch diesen bei Druckpulsationen bedingte Geräuschbildung.
- Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn die Teleskopführung einen starr mit dem zweiten Steuerschieber verbundenen Führungskörper aufweist, an welchem der erste Steuerschieber mittels einer Führungsbüchse in der Verschieberichtung bewegbar geführt ist.
- Eine derartige Ausbildung der Teleskopführung schafft in besonders einfacher Weise die Möglichkeit, die Bewegbarkeit des ersten Steuerschiebers relativ zum Schieberkanal zu reduzieren.
- Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der erste Steuerschieber an dem Führungskörper ausschließlich mittels der Führungsbüchse geführt ist.
- Durch eine derartige Lösung lässt sich die Führung des ersten Steuerschiebers relativ zum zweiten Steuerschieber noch präziser gestalten, ohne die Bewegbarkeit des ersten Steuerschiebers in der Verschieberichtung zu behindern.
- Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Führungsbüchse an einem dem zweiten Steuerschieber zugewandten Ende des ersten Steuerschiebers angeordnet ist.
- Hinsichtlich der Anordnung der Führungsbüchse sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar.
- Beispielsweise wäre es denkbar, die Führungsbüchse endseitig des ersten Steuerschiebers anzuordnen.
- Eine besonders zweckmäßige Lösung sieht jedoch vor, dass die Führungsbüchse in der in dem ersten Steuerschieber vorgesehenen inneren Führungsaufnahme für den Führungskörper angeordnet ist.
- Um weiterhin die Geräuschbildung bei einem erfindungsgemäßen Schraubenverdichter zu reduzieren ist ferner vorzugsweise vorgesehen, dass der erste Steuerschieber starr mit einer Kolbenstange verbunden ist, die zu einer Zylinderanordnung zur Bewegung des ersten Steuerschiebers führt und dass der erste Steuerschieber mittels einer die Kolbenstange in der Verschieberichtung bewegbar aufnehmenden Führungsbüchse relativ zu dem Verdichtergehäuse geführt ist.
- Durch eine derartige Lösung wird eine weitere ergänzende Führung des ersten Steuerschiebers relativ zum Verdichtergehäuse geschaffen, die zusätzlich noch die Bewegung des ersten Steuerschiebers relativ zum Verdichtergehäuse und insbesondere zum Schieberkanal reduziert.
- Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Kolbenstange an einer dem zweiten Steuerschieber gegenüberliegenden Seite des ersten Steuerschiebers angeordnet ist.
- Vorzugsweise erstreckt sich dabei die Kolbenstange parallel zur Verschieberichtung.
- Hinsichtlich der Anordnung der Führungsbüchse ist es besonders vorteilhaft, wenn diese fest am Verdichtergehäuse gehalten ist.
- Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein Spiel zwischen der Führungsbüchse und der Kolbenstange quer zur Verschieberichtung geringer ist als das Spiel des in dem Schieberkanal geführten Steuerschiebers quer zur Verschieberichtung.
- Insbesondere ist bei den zweien hintereinander liegend angeordneten Steuerschiebern vorgesehen, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber eine identische Außenkontur aufweisen.
- Eine derartige Lösung erlaubt es in besonders einfacher Weise die beiden Steuerschieber in einem gemeinsamen Schieberkanal zu führen.
- Ferner sind die zwei hintereinander liegenden Steuerschieber vorteilhafter Weise so einzusetzen, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber in einer Verbundstellung unmittelbar aneinander anschließend positionierbar und gemeinsam in der Verschieberichtung bewegbar sind.
- Ferner ist bei den zwei hintereinanderliegenden Steuerschiebern vorgesehen, dass der erste und der zweite Steuerschieber in einer Trennstellung im Abstand voneinander unter Bildung eines Zwischenraums positionierbar sind.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
- In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters;
- Fig. 2
- einen Schnitt längs Linie 2-2 in
Fig. 1 ; - Fig. 3
- einen Schnitt längs Linie 3-3 im Bereich einer Positionserfassungseinrichtung;
- Fig. 4
- einen vergrößerten Schnitt ähnlich
Fig. 2 im Bereich der Positionserfassungseinrichtung und der Steuerschieber bei maximaler Leistung und kleinstem Volumenverhältnis; - Fig. 5
- eine Darstellung ähnlich
Fig. 4 bei maximalem Fördervolumen und größtem Volumenverhältnis; - Fig. 6
- eine Darstellung ähnlich
Fig. 4 bei ungefähr drei Viertel der Leistung; - Fig. 7
- eine Darstellung ähnlich
Fig. 4 bei ungefähr der halben Leistung; - Fig. 8
- eine Darstellung ähnlich
Fig. 4 bei ungefähr einem Viertel der Leistung; - Fig. 9
- eine vergrößerte Darstellung der Positionserfassungseinheit und der Positionsanzeigeelemente in Verbindung mit dem Steuerschieber;
- Fig. 10
- eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Positionsanzeigeelements der Positionserfassungseinrichtung;
- Fig. 11
- einen Schnitt ähnlich
Fig. 3 durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters mit ineinander angeordneten Steuerschiebern; - Fig. 12
- eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters mit ineinander angeordneten Steuerschiebern ähnlich
Fig. 4 bei größtem Volumenverhältnis und größter Leistung; - Fig. 13
- eine Darstellung ähnlich
Fig. 12 bei größtem Volumenverhältnis und geringster Leistung; - Fig. 14
- eine Darstellung ähnlich
Fig. 12 bei geringstem Volumenverhältnis und größter Leistung; - Fig. 15
- einen Schnitt ähnlich
Fig. 2 durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters; - Fig. 16
- einen Schnitt ähnlich
Fig. 4 durch das dritte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters; - Fig. 17
- eine vergrößerte Darstellung des ersten und zweiten Steuerschiebers gemäß
Fig. 16 und - Fig. 18
- einen Schnitt ähnlich
Fig. 8 durch das dritte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuerschiebers. - Ein in
Fig. 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters 10 umfasst ein als Ganzes mit 12 bezeichnetes Verdichtergehäuse, welches einen Sauganschluss 14, über welchen ein anzusaugendes gasförmiges Medium, insbesondere Kältemittel, angesaugt wird und einen Druckanschluss 16, über welchen das auf Hochdruck verdichtete gasförmige Medium, insbesondere das Kältemittel, abgegeben wird, aufweist. - Wie in
Fig. 2 und3 dargestellt, sind in einem Schraubenläuferraum 18 des Verdichtergehäuses 12 zwei jeweils um eine Schraubenläuferachse 22, 24 drehbare Schraubenläufer 26, 28 vorgesehen, die mit ihren Schraubenkonturen 32 und 34 ineinander greifen und mit an diese umfangsseitig angrenzenden Verdichtungswandflächen 36 bzw. 38 des Schraubenläuferraums 18 zusammenwirken, um einem an die Schraubenkonturen 32, 34 saugseitig angrenzenden Niederdruckraum 42 zugeführtes gasförmiges Medium aufzunehmen, zu verdichten und in einen Hochdruckraum 44 im Verdichtergehäuse 12 bei Hochdruck abzugeben. - Dabei wird das gasförmige Medium, insbesondere Kältemittel, in zwischen den Schraubenkonturen 32, 34 und den an diesen angrenzenden Verdichtungswandflächen 36, 38 gebildeten Verdichtungskammern bei Niederdruck in einem Ansaugvolumen eingeschlossen und auf ein Endvolumen bei Hochdruck verdichtet.
- Zur Anpassung des Schraubenverdichters 10, beispielsweise an die in einem Kältemittelkreislauf geforderten Betriebsbedingungen, erfolgt eine Anpassung des Betriebszustandes des Schraubenverdichters 10 zum einen hinsichtlich des Volumenverhältnisses, welches die Relation zwischen dem maximal eingeschlossenen Ansaugvolumen und dem ausgeschobenen Endvolumen angibt, und zum anderen hinsichtlich der Verdichterleistung, welche den Anteil des von dem Schraubenverdichter tatsächlich verdichteten Volumenstroms bezogen auf den maximal durch den Schraubenverdichter 10 verdichtbaren Volumenstrom angibt.
- Zur Anpassung des Betriebszustandes sind bei einem ersten, in den
Fig. 2 bis Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel, ein erster Steuerschieber 52 und ein zweiter Steuerschieber 54 in einem im Verdichtergehäuse 12 vorgesehenen Schieberkanal 56 hintereinanderliegend angeordnet, wobei der Schieberkanal 56 parallel zu den Schraubenläuferachsen 22, 24 verläuft und den ersten Steuerschieber 52 und den zweiten Steuerschieber 54 im Bereich ihrer nicht an die Schraubenläufer 26, 28 angrenzenden Führungsumfangsfläche 58 führt. - Der erste Steuerschieber 52 ist dem Hochdruckraum 44 zugewandt und somit hochdruckseitig angeordnet und der zweite Steuerschieber 54 ist relativ zum ersten Steuerschieber 52 niederdruckseitig angeordnet.
- Jeder der beiden Steuerschieber 52 und 54 weist ferner noch eine an den Schraubenläufer 26 angrenzende Schieberverdichtungswandfläche 62 und eine an den Schraubenläufer 28 angrenzende Schieberverdichtungswandfläche 64 auf, welche Teilflächen der Verdichtungswandflächen 36 und 38 darstellen, und vom Verdichtergehäuse 12 gebildete Gehäuseverdichtungswandflächen 66 und 68, die ebenfalls Teilflächen der Verdichtungswandflächen 36 und 38 darstellen, zu den Verdichtungswandflächen 36 und 38 ergänzen, die zusammen mit den Schraubenkonturen 32 und 34 zur Bildung der Verdichtungskammern beitragen.
- Der erste Steuerschieber 52 und der zweite Steuerschieber 54 sind, wie in
Fig. 2 sowie 4 bis 8 dargestellt, so ausgebildet, dass sie insoweit, als sie die Schieberverdichtungswandflächen 62 und 64 sowie die Führungsumfangsfläche 58 bilden, identisch sind und somit können sie in einer parallel zu den Schraubenläuferachsen 22, 24 verlaufenden Verschieberichtung 72 verschiebbar im Schieberkanal 56 des Verdichtergehäuses 12 geführt werden. - Dabei bildet der erste Steuerschieber 52 eine dem Hochdruckraum 44 zugewandte, das Endvolumen der Verdichtungskammern festlegende Auslasskante 82, die durch Verschieben des ersten Steuerschiebers 52 in der Verschieberichtung 72 verschiebbar ist und durch ihre Lage relativ zu einer hochdruckseitigen Abschlussfläche 84 des Schraubenläuferraums 18 das Endvolumen der gebildeten Verdichtungskammern und somit das Volumenverhältnis mitbestimmt.
- Dieses Prinzip der Schieberanordnung ist bekannt und beispielsweise in der
WO 93/18307 - Wie in den
Fig. 2 und4 bis 8 dargestellt, weisen der erste Steuerschieber 52 und der zweite Steuerschieber 54 einander zugewandte Stirnflächen 86 und 88 auf, mit denen diese, wie beispielsweise inFig. 4 undFig. 5 dargestellt, so aneinander anlegbar sind, dass die Schieberverdichtungswandflächen 62 und 64 des ersten Steuerschiebers 52 und des zweiten Steuerschiebers 54 ineinander übergehen. - Ferner sind der erste Steuerschieber 52 und der zweite Steuerschieber 54 zusätzlich zum Schieberkanal 56 relativ zueinander durch eine Teleskopführung 92 geführt, welche einen inneren Führungskörper 94 und eine Führungsaufnahme 96 aufweist, wobei die Führungsaufnahme 96 in dem ersten Steuerschieber 52 vorgesehen ist und der Führungskörper 94 an dem zweiten Steuerschieber 54 gehalten ist und über dessen Stirnfläche 88 übersteht, so dass dieser in die Führungsaufnahme 96 im ersten Steuerschieber 52 eingreifen kann.
- Ferner ist vorzugsweise noch in einem den Führungskörper 94 umgebenden Innenraum 102 des zweiten Steuerschiebers 54 eine Druckfeder 104 vorgesehen, welche dazu dient, den ersten Steuerschieber 52 relativ zum zweiten Steuerschieber 54 so zu beaufschlagen, dass die Stirnflächen 86 und 88 voneinander weg bewegbar sind.
- Zum Verschieben des ersten Steuerschiebers 52 ist, wie in
Fig. 2 dargestellt, eine Zylinderanordnung 112 vorgesehen, die eine Zylinderkammer 114 und einen Kolben 116 umfasst, wobei der Kolben 116 mit einer Kolbenstange 118 verbunden ist, welche eine Verbindung zum ersten Steuerschieber 52 herstellt und zwar beispielsweise mit einem Fortsatz 122 des ersten Steuerschiebers 52, welcher zum Beispiel auf einer der Stirnfläche 86 gegenüberliegenden Seite desselben angeordnet ist. - Ferner liegt die Zylinderanordnung 112 insbesondere auf einer dem zweiten Steuerschieber 54 gegenüberliegenden Seite des ersten Steuerschiebers 52, vorzugsweise in einem hochdruckseitigen Gehäuseabschnitt 124 des Verdichtergehäuses 12, welcher im Anschluss an den Schieberkanal 56 und im Anschluss an den Hochdruckraum 44 und somit auf einer dem Niederdruckraum 42 gegenüberliegenden Seite des Verdichtergehäuses 12 angeordnet ist.
- Der zweite Steuerschieber 54 ist durch eine Zylinderanordnung 132 verschiebbar, welche einen in einer Zylinderkammer 134 bewegbaren Kolben 136 umfasst, wobei die Zylinderkammer 134 sich insbesondere in Fortsetzung des Schieberkanals 56 in einem niederdruckseitigen Gehäuseabschnitt 142 erstreckt, in welchem antriebsseitige Lagereinheiten für die Schraubenläufer 26 und 28 angeordnet sind, die beispielsweise über eine Antriebswelle 144 antreibbar sind.
- Insbesondere ist der Kolben 136 einstückig an den zweiten Steuerschieber 54 angeformt und weist eine Kolbenfläche auf, die mindestens der Querschnittsfläche des zweiten Steuerschiebers 54 entspricht.
- Der niederdruckseitige Gehäuseabschnitt 142, welcher die Zylinderkammer 134 für die Zylinderanordnung 132 zum Bewegen des zweiten Steuerschiebers 54 aufnimmt, liegt in einem Bereich des Verdichtergehäuses 12, der dem hochdruckseitigen Gehäuseabschnitt 124 zur Aufnahme der Zylinderkammer 114 für die Zylinderanordnung 112 gegenüberliegend angeordnet ist.
- Der erste Steuerschieber 52 und der zweite Steuerschieber 54 lassen sich durch die Zylinderanordnungen 112 und 132 soweit zusammenschieben, dass die Stirnflächen 86 und 88 in einer Verbundstellung aneinander anliegen, und die beiden Steuerschieber 52, 54 lassen sich auch in der Verbundstellung gemeinsam wie ein einziger Steuerschieber bewegen, welcher sich von der saugseitigen Abschlussfläche 126 in Richtung der druckseitigen Abschlussfläche 84 erstreckt und dessen Auslasskante 82 zur Festlegung des Volumenverhältnisses beiträgt, wobei, wie in
Fig. 4 dargestellt, der Schraubenverdichter 10 in dieser Verbundstellung stets den maximalen Volumenstrom fördert. - Je nach Lage der Auslasskante 82 relativ zur Abschlussfläche 84 lässt sich das Volumenverhältnis anpassen, das mit zunehmend geringer werdendem Abstand der Auslasskante 82 von der Abschlussfläche 84 ansteigt und seinen Maximalwert dann erreicht, wenn die Auslasskante 82 den für die Minimierung des Endvolumens erforderlichen geringsten Abstand von der Abschlussfläche 84 aufweist, wie beispielsweise in
Fig. 5 dargestellt. - Soll nun die Verdichterleistung, d.h. der tatsächlich geförderte Volumenstrom, zusätzlich variieren, so erfolgt, wie beispielsweise in
Fig. 6 dargestellt, ein Trennen der Stirnflächen 86 und 88 durch Auseinanderbewegen der Steuerschieber 52 und 54 in eine Trennstellung. In der Trennstellung ist der zweite Steuerschieber 54 wirkungslos und somit legt in der Trennstellung die Lage der Stirnfläche 86 des ersten Steuerschiebers 52 das Anfangsvolumen fest. - Solange die Auslasskante 82 nicht in einer Stellung steht, in welcher diese das minimal mögliche Endvolumen vorgibt, ist jedoch die Relation des Anfangsvolumens, vorgegeben durch die Stirnfläche 86, zum Endvolumen, vorgegeben durch die Auslasskante 82, nicht variabel.
- Wenn jedoch der erste Steuerschieber 52, wie in
Fig. 7 dargestellt, so weit in Richtung des Hochdruckraums 44 verschoben wird, dass die Auslasskante 82 den minimalen Abstand von der Abschlussfläche 84 aufweist oder sogar über diese hinaus in einen vom Hochdruckraum 44 umfassten Einfahrraum 146 für den ersten Steuerschieber 52 verschoben wird, ist eine Variation des Anfangsvolumens 86 möglich, ohne dass sich das Endvolumen verändert, da dieses dann stets minimal bleibt. - Um die Wirkung des zweiten Steuerschiebers 54 in der Trennstellung zu eliminieren, wird dieser insbesondere mittels der Zylinderanordnung 132 in den Gehäuseabschnitt 142 eingefahren, wobei die Zylinderkammer 134 so dimensioniert ist, dass diese gleichzeitig einen Einfahrraum 148 für den zweiten Steuerschieber 54 umfasst und somit die Möglichkeit schafft, den zweiten Steuerschieber 54 so weit von dem ersten Steuerschieber 52 wegzubewegen, dass die Stirnfläche 88 das Anfangsvolumen nicht mehr beeinflusst.
- Der zweite Steuerschieber 54 erlaubt somit, das Anfangsvolumen dadurch zu beeinflussen, dass dieser entweder zur Bildung der Verbundstellung der Steuerschieber 52, 54 mit seiner Stirnfläche 88 an der Stirnfläche 86 des ersten Steuerschiebers 52 anliegt und somit das Anfangsvolumen maximiert oder mit seiner eigenen Stirnfläche 88 so weit von der Stirnfläche 86 des ersten Steuerschiebers 52 weg bewegt werden kann, dass keinerlei Beeinflussung des Anfangsvolumens durch den zweiten Steuerschieber 54 mehr erfolgt.
- Zur Erfassung der Positionen des ersten Steuerschiebers 52 und des zweiten Steuerschiebers 54 ist eine als Ganzes mit 152 bezeichnete Positionserfassungseinrichtung vorgesehen, welche ein sich parallel zur Verschieberichtung 72 der Steuerschieber 52, 54 und somit parallel zu den Schraubenläuferachsen 22, 24 sich erstreckendes Detektorelement 154 umfasst, welches in der Lage ist, die Positionen von Positionsanzeigeelementen 156 und 158 zu erfassen.
- Dabei ist das Positionsanzeigeelement 156 fest mit dem ersten Steuerschieber 52 gekoppelt, und zwar mit einem sich an die Stirnfläche 86 anschließenden Endbereich 162 des ersten Steuerschiebers 52, und das Positionsanzeigeelement 158 ist mit dem zweiten Steuerschieber 54 gekoppelt, und zwar mit einem sich an die Stirnfläche 88 anschließenden Endbereich 164 desselben, wie insbesondere in
Fig. 9 dargestellt. - Wie in
Fig. 10 dargestellt, umfasst jedes dieser Positionsanzeigeelemente 156 bzw. 158 einen als Ganzes mit 174 bezeichneten Gabelkörper, der mit seinen zwei Gabelschenkeln 176 und 178 einen zwischen diesen liegenden Zwischenraum 182 begrenzt, durch welchen das langgestreckte Detektorelement 154 verläuft. Jeder dieser Gabelkörper 174 ist über einen mit dem jeweiligen Endbereich 162 bzw. 164 verbundenen Verbindungskörper 172 mit dem entsprechenden Steuerschieber 52, 54 gekoppelt. - Vorzugsweise tragen die Gabelschenkel 176 und 178 Magnete 184 bzw. 186, deren Magnetfeld das Detektorelement 154 am Ort der Magnete 184, 186 durchflutet.
- Das Detektorelement 154 ist dabei aus einem magnetostriktiven Material gebildet, so dass der jeweilige Ort 188 der magnetischen Durchflutung des Detektorelements 154 durch die Magnete 184, 186 mittels einer als Ganzes mit 192 bezeichneten Auswerteeinrichtung ermittelbar ist, wobei die Auswerteeinrichtung 192 beispielsweise in dem magnetostriktiven Detektorelement 154 Schallwellen erzeugt, die an den durch die Magnetfelder der Magnete 184, 186 durchfluteten Orten 188 eine Rückreflexion erfahren, so dass die Auswerteeinrichtung 192 die Lage der Orte 188 in denen die magnetische Durchflutung des magnetostriktiven Detektorelements 154 erfolgt, aufgrund der Laufzeit der reflektierten Schallwellen ermitteln kann.
- Die Verbindungskörper 172, die an den jeweiligen Endbereichen 162, 164 der Steuerschieber 52, 54 gehalten sind, durchgreifen einen langgestreckten, schlitzförmigen Durchlass 194, der in eine den Schieberkanal 56 bildende Gehäusewand 196 eingeformt ist und eine Länge aufweist, die in der Trennstellung ein vollständiges Einfahren des zweiten Steuerschiebers 54 in den Einfahrraum 148 und eine Position des ersten Steuerschiebers 52 bei minimalem Anfangsvolumen, also eine Position entsprechend
Fig. 8 , und eine Position des ersten Steuerschiebers 52 bei minimalem Volumenverhältnis, das heißt maximalem Abstand der Auslasskante 82 von der druckseitigen Abschlussfläche 84, zulässt und außerdem in der Verbundstellung eine Position des zweiten Steuerschiebers 54 mit dem ersten Steuerschieber 52 bei maximalem Volumenverhältnis und minimalem Volumenverhältnis zulässt. - Jeder mit dem jeweiligen Endbereich 162 und 164 des entsprechenden Steuerschiebers 52 bzw. 54 verbundene Verbindungskörper 172 bildet zusammen mit dem schlitzförmigen Durchlass 194 eine Verdrehsicherung für den jeweiligen Steuerschieber 52, 54 ähnlich einer Führung durch einen Nutenstein und eine Nut, so dass damit die Notwendigkeit entfällt, in den Steuerschiebern 52, 54 Nuten vorzusehen, die mit in den Schieberkanal 56 hineinragenden Nutensteinen zusammenwirken.
- Der Durchlass 194 ist stets auf dem Druck im Niederdruckraum 42 gehalten und dient somit auch dazu, die Steuerschieber 52, 54 mit ihrer Führungsumfangsfläche 58 in Anlage an dem Schieberkanal 56 zu halten, so dass die Steuerschieber 52, 54 nicht durch sich zwischen dem Schieberkanal 56 und der Führungsumfangsfläche 58 ausbildenden Hochdruck mit den Schieberverdichtungswandflächen 62, 64 gegen die Schraubenläufer 26, 28 drücken können.
- Eine Abdichtung des Durchlasses 194 gegen höhere Drücke, insbesondere auch Hochdruck, erfolgt dabei durch den eng tolerierbaren Spalt zwischen dem Schieberkanal 56 und der Führungsumfangsfläche 58 der Steuerschieber 52, 54.
- Zur Aufnahme der Gabelkörper 174 und des Detektorelements 154 ist auf einer dem Schieberkanal 56 gegenüberliegenden Seite einer Wand 196 eines Gehäusegrundkörpers 198 eine Vertiefung 204 vorgesehen, die mit einem Deckel 212 abgedeckt ist, der seinerseits eine der Vertiefung 204 zugewandte Vertiefung 214 aufweist, so dass sich die Vertiefungen 204 und 214 zusammen ergänzen und beispielsweise dadurch einen parallel zur Verschieberichtung 72 verlaufenden langgestreckten Detektorkanal 216 bilden, in welchem sich einerseits das Detektorelement 154 erstreckt und in welchem andererseits die Gabelkörper 174 bewegbar sind, die mit ihren Gabelschenkeln 176, 178 das Detektorelement 154 beiderseits umgreifen und die Magnete 184, 186 derart positionieren, dass deren Magnetfeld das Detektorelement 154 an jeweils einem bestimmten Ort 188 durchflutet.
- Vorzugsweise ist der Deckel 212 so ausgebildet, dass in dessen Vertiefung 214 das Detektorelement 154 liegt, so dass das Detektorelement 154 mitsamt der Auswerteeinrichtung 192 ausschließlich am Deckel 212 gehalten und mit diesem abnehmbar ist, während sich die Gabelkörper 174 im Detektorkanal 216, insbesondere sowohl in der Vertiefung 214 als auch in der Vertiefung 204, erstrecken.
- Zum Bewegen der Steuerschieber 52 und 54 in die für diese vorgesehenen Positionen ist, wie in
Fig. 2 dargestellt, eine Steuerung 218 vorgesehen, die durch die Verbindung mit der Positionserfassungseinrichtung 152 in der Lage ist, die tatsächlichen Positionen der Steuerschieber 52, 54 zu ermitteln. - Mit der Steuerung 218 sind, wie in
Fig. 1 und2 dargestellt, die Zylinderanordnungen 112 und 132 ansteuerbar, um die Steuerschieber 52, 54 zu positionieren. - Hierzu sind beispielsweise Magnetventile ML1 und ML2 ansteuerbar, um die Zylinderanordnung 112 anzusteuern, und Magnetventile MV1 und MV2 ansteuerbar, um die Zylinderanordnung 132 anzusteuern.
- Somit besteht die Möglichkeit, die Steuerschieber 52, 54 mit der Steuerung 218 lagegeregelt zu positionieren, das heißt die beispielsweise von einem Verdichtersteuerungsprogramm vorgegebenen Positionen der Steuerschieber 52, 54 exakt anzufahren und zu halten.
- Ein derartiges Verdichtersteuerungsprogramm läuft beispielsweise auf einer übergeordneten Verdichtersteuerung.
- Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Verdichtersteuerungsprogramm in die Steuerung 218 integriert, wobei insbesondere die Einsatzgrenzen des Schraubenverdichters 10 und die Parameter des gasförmigen Mediums, das heißt insbesondere des Kältemittels, bekannt sind, und erfasst zum Beispiel über einen Drucksensor SPN (
Fig. 2 ) den Niederdruck, über einen Drucksensor SPH (Fig. 1 ) den Hochdruck, und über einen Temperatursensor STH die Temperatur des gasförmigen Mediums auf der Hochdruckseite (Fig. 2 ) sowie über einen Temperatursensor STN die Temperatur des gasförmigen Mediums auf der Niederdruckseite. - Darüber hinaus kann insbesondere auch noch durch die Steuerung 218 eine Erfassung von Betriebsparametern eines nicht dargestellten insbesondere elektrischen Antriebsmotors hinsichtlich Drehzahl, Leistungsaufnahme, Spannung und Temperatur erfolgen.
- Darüber hinaus kann die Steuerung 218 insbesondere auch einen Schmiermitteldruck, einen Schmiermittelfluss, einen Schmiermittelstand und eine Schmiermitteltemperatur erfassen.
- Ferner wird insbesondere auch der Steuerung 218 durch ein externes Signal die geforderte Verdichterleistung, beispielsweise für die Kälteanlage, in welcher der Schraubenverdichter 10 arbeitet, vorgegeben.
- Aus einigen ausgewählten dieser Werte, insbesondere aus den Informationen über das gasförmige Medium, z.B. über das Kältemittel, über Druck und Temperatur auf der Hochdruckseite und der Niederdruckseite sowie über die Drehzahl der Schraubenläufer 26, 28, oder aus weiteren dieser vorstehend erwähnten Werte kann durch die Steuerung 218 mit dem Verdichtersteuerungsprogramm für den jeweiligen Betriebszustand eine optimale Position der Steuerschieber 52, 54 ermittelt und lagegeregelt eingestellt werden.
- Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters sind, wie in
Fig. 11 bis 14 dargestellt, die Steuerschieber 52 und 54 anders ausgebildet. - Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt der zweite Steuerschieber 54' in dem Schieberkanal 56 und ist in diesem mit seiner Führungsumfangsfläche 58' geführt. Ferner bildet der zweite Steuerschieber 54' äußere Schieberverdichtungswandflächen 62'2 und 64'2, die sich an die Gehäuseverdichtungswandflächen 66 und 68 unmittelbar anschließen, wobei die Schieberverdichtungswandfläche 62'2 an den Schraubenläufer 26 und die Schieberverdichtungswandfläche 64'2 an den Schraubenläufer 28 angrenzt.
- Der zweite Steuerschieber 54' ist dabei im Querschnitt halbmondförmig ausgebildet, so dass dieser seinerseits einen Schieberkanal 236 bildet, in welchem der erste Steuerschieber 52' mit einer Führungsumfangsfläche 238 geführt ist.
- Der erste Steuerschieber 52' bildet seinerseits Schieberverdichtungswandflächen 62'1 und 64'1, die zwischen den Schieberverdichtungswandflächen 62'2 und 64'2 liegen und unmittelbar in die Schieberverdichtungswandflächen 62'2 und 64'2 anschließen, so dass die Schieberverdichtungswandfläche 62'1 an den Schraubenläufer 26 und die Schieberverdichtungswandfläche 64'1 an den Schraubenläufer 28 angrenzt
- Somit ergänzen die Schieberverdichtungswandflächen 62'2 und 64'2 des zweiten Steuerschiebers 54' und die Schieberverdichtungswandflächen 62'1 und 64'1 des ersten Steuerschiebers 52' die Gehäuseverdichtungswandflächen 66 und 68 zu den Verdichtungswandflächen 36 und 38, welche die Schraubenkonturen 32 bzw. 34 umschließend angeordnet sind.
- Der erste Steuerschieber 52' bildet ferner die Auslasskante 82', die dem Hochdruckraum 44 zugewandt angeordnet ist und die das Endvolumen durch ihren Abstand von der Abschlussfläche 84 festlegt in vergleichbarer Weise wie dies bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
- Der zweite Steuerschieber 54' beeinflusst das Anfangsvolumen, und zwar durch die Position von Einlasskanten 242 der Schieberverdichtungswandflächen 62'2 und 64'2 und zwar insbesondere deren Abstand von der niederdruckseitigen Abschlussfläche 126.
- Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Steuerschieber 52' durch eine insbesondere saugseitig angeordnete Zylinderanordnung 132' steuerbar, wobei der Kolben 136' in diesem Fall einstückig an den ersten Steuerschieber 52' angeformt und in der Zylinderkammer 134' beweglich ist, während der zweite Steuerschieber 54' durch eine insbesondere druckseitig angeordnete Zylinderanordnung 112' steuerbar ist.
- Eine derartige Schieberanordnung ist bekannt und beispielsweise in der
DE 32 21 849 A1 beschrieben, auf welche hinsichtlich der Beschreibung des Funktionsprinzips verwiesen wird. - In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind die Positionen des ersten Steuerschiebers 52' und des zweiten Steuerschiebers 54' durch die Positionserfassungseinrichtung 152 erfassbar, wobei ebenfalls Positionsanzeigeelemente 156 und 158 mit dem ersten Steuerschieber 52' bzw. dem zweiten Steuerschieber 54' gekoppelt sind, und zwar über mit diesen Steuerschiebern 52' und 54' fest verbundenen Verbindungskörpern 172, die in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel den Durchlass 194 durchgreifen, so dass die Positionsanzeigeelemente 156 und 158 in dem Detektorkanal 216 längs des Detektorelements 154 bewegbar sind und in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel eine Erfassung der Positionen der Positionsanzeigeelemente 156 und 158 über die Auswerteeinrichtung 192 erfolgen kann.
- Dabei sind vorzugsweise die Positionsanzeigeelemente 156 und 158 in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel als Gabelkörper 174 ausgebildet und mit Magneten 184 und 186 versehen.
- Im Übrigen sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel all diejenigen Elemente, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.
- Bei einem dritten Ausführungsbeispiel, welches vom Grundprinzip her eine Variante des ersten Ausführungsbeispiels darstellt und in den
Fig. 15 bis 18 dargestellt ist, ist die zwischen dem ersten Steuerschieber 52 und dem zweiten Steuerschieber 54 wirksame Teleskopführung 92" so ausgebildet, dass der innere Führungskörper 94" fest mit dem zweiten Steuerschieber 54 verbunden ist, insbesondere mit einem Gewindezapfen 222 in eine Gewindebohrung 224 des Kolbens 136 eingeschraubt ist, und sich parallel zur Verschieberichtung 72 erstreckt. - Insbesondere ist der innere Führungskörper 94" dadurch starr relativ zum Kolben 136 angeordnet und bildet mit seinen Umfangsflächen 226 eine parallel zur Verschieberichtung 72 ausgerichtete Führung für den ersten Steuerschieber 52.
- Um den ersten Steuerschieber 52 relativ zum zweiten Steuerschieber 54 präzise zu führen, ist der erste Steuerschieber 52 im Bereich der Führungsaufnahme 96" für den Führungskörper 94" mit einer als Ganzes mit 232 bezeichneten Führungsbüchse versehen, welche an der Umfangsfläche 226 des Führungskörpers 94" präzise geführt ist.
- Vorzugsweise ist dabei die Führungsbüchse 232 an einem dem Kolben 136 des zweiten Steuerschiebers 54 zugewandten Ende 234 des Führungskörpers 94" angeordnet, so dass die Führungsbüchse 232 in allen Stellungen des ersten Steuerschiebers 52 relativ zum zweiten Steuerschieber 54 in möglichst geringer Entfernung vom Kolben 136 geführt ist.
- Insbesondere erstreckt sich die Führungsbüchse 232 lediglich über einen Teilabschnitt der Erstreckung der Führungsaufnahme 96" parallel zur Verschieberichtung 72, vorzugsweise lediglich über weniger als die Hälfte, noch besser weniger als ein Viertel, der Erstreckung der Führungsaufnahme 96" in der Verschieberichtung 72.
- Damit erfolgt die präzise Führung des ersten Steuerschiebers 52 relativ zum zweiten Steuerschieber 54 ausschließlich über den inneren Führungskörper 94" und die an dessen Umfangsfläche 226 gleitende Führungsbüchse 232, so dass wie in
Fig. 18 dargestellt, beispielsweise in der Teillastposition 25 % der erste Steuerschieber 52 nach wie vor durch den inneren Führungskörper 94" und die Führungsbüchse 232 präzise relativ zum zweiten Steuerschieber 54 geführt ist, der seinerseits eine präzise Führung durch die Führung des Kolbens 136 im Einfahrraum 148 relativ zu dem Gehäuseabschnitt 142 erfährt. - Außerdem ist der erste Steuerschieber 52, wie in
Fig. 15 ,16 und18 dargestellt, vorzugsweise starr mit der Kolbenstange 118 verbunden, die ebenfalls beispielsweise mittels eines Gewindezapfens 242 in einer Gewindebohrung 244 im ersten Steuerschieber 52 eingreift, so dass dadurch ebenfalls eine starre Fixierung der Kolbenstange 118 relativ zu dem ersten Steuerschieber 52 erfolgt. - Insbesondere sitzt die Gewindebohrung 244 für den Gewindezapfen 242 in dem Fortsatz 122 des ersten Steuerschiebers 52.
- Ferner ist die Kolbenstange 118 mit einer sich parallel zur Verschieberichtung 72 verlaufenden Umfangsfläche 246 versehen, welche gleitend in einer Führungsbüchse 252 geführt ist, die ihrerseits wiederum in einer Führungsbüchsenaufnahme 254 sitzt, welche fest mit dem niederdruckseitigen Gehäuseabschnitt 142 und dem hochdruckseitigen Gehäuseabschnitt 124 verbunden ist.
- Die Führungsbüchse 252 stellt dabei die alleinige präzise Führung der Kolbenstange 118 relativ zu den Gehäuseabschnitten 142 und 124 dar und somit eine präzise Führung des ersten Steuerschiebers 52 relativ zu den Gehäuseabschnitten 142, 124, die zusätzlich zu der Führung des ersten Steuerschiebers 52 im Schieberkanal 56 erfolgt.
- Insgesamt ist somit der mit Spiel in dem Schieberkanal 56 geführte erste Steuerschieber 52 somit noch zusätzlich durch die Teleskopführung 92", gebildet durch die Führungsbuchse 232 und den starr mit dem zweiten Steuerschieber 54 verbundenen inneren Führungskörper 94", geführt, und außerdem durch die präzise Führung der Kolbenstange 118 mittels der Führungsbüchse 252 relativ zu den Gehäuseabschnitten 142 und 124 geführt, so dass ein durch das Spiel der Führung des ersten Steuerschiebers 52 in dem Schieberkanal 56 eventuell mögliche Geräuschbildung, insbesondere ein Rattern, beim Betrieb des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters vermieden werden kann, da die Teleskopführung 92" und die Führung der Kolbenstange 118 mittels der Führungsbüchse 252 ein geringeres Spiel als das des ersten Steuerschiebers 52 im Schieberkanal 56 aufweisen, und dadurch die Führung des ersten Steuerschiebers 52 verbessern.
- Da die Führungsbüchse 232 eng toleriert auf der Umfangsfläche 226 des inneren Führungskörpers 94" gleitet, ist es erforderlich, die Führungsaufnahme 96" zu belüften.
- Aus diesem Grund ist, wie in
Fig. 17 dargestellt, die Führungsaufnahme 96" mit einem Belüftungskanal 262 versehen, welcher in die Führungsaufnahme 96" beispielsweise nahe der Führungsbüchse 232 einmündet und sich ausgehend von der Führungsaufnahme 96" in Richtung der den Schieberverdichtungswandflächen 62, 64 abgewandten Führungsumfangsfläche 58, beispielsweise in Richtung des schlitzförmigen Durchlasses 194, erstreckt, so dass vorteilhafterweise ein ungehinderter Gasaustausch zwischen der Führungsaufnahme 96" und dem unter Hochdruck stehenden Raum zur Aufnahme der Positionserfassungseinrichtung 152 erfolgen kann. - Vorzugsweise ist der Belüftungskanal 262 noch mit einer eingesetzten Drossel 264 versehen, welche es erlaubt, den Gasaustausch zwischen der Führungsaufnahme 96" und dem Raum zur Aufnahme der Positionserfassungseinrichtung 152 zu steuern, um somit die Bewegungen des ersten Steuerschiebers 52 relativ zum Führungskörper 94" zu dämpfen.
- Dabei mündet der Belüftungskanal 262 vorzugsweise in einen Abschnitt 266 der Führungskörperaufnahme 96", welcher zwischen der Führungsbüchse 232 und einer Abschlusswand 268 der Führungsaufnahme 96" liegt.
- Zur einfachen Montage des Führungskörpers 94", insbesondere zum Einschrauben des Gewindezapfens 222 in die Gewindebohrung 224 ist der erste Steuerschieber 52 im Bereich seines dem Ende 234 gegenüberliegenden Endes 274 mit einer einen Zugang zu der Führungsaufnahme 96" ermöglichenden Bohrung 276 versehen, die vorzugsweise koaxial zur Führungsaufnahme 96" angeordnet ist, jedoch im Betrieb durch einen Verschluss 278, beispielsweise einen in die Bohrung 276 eingeschraubten Stopfen, gasdicht verschlossen ist.
- Die Bohrung 276 erlaubt jedoch bei der Montage des Führungskörpers 94", insbesondere beim Einschrauben des Gewindezapfens 222 in die Gewindebohrung 224 in die Führungsaufnahme 96" mit einem Werkzeug von Seiten des Endes 274 ausgehend einzugreifen und mit einem an einem dem Gewindezapfen 222 gegenüberliegenden Ende des Führungskörpers 94" angeordneten Formschlusselement 282 den Führungskörper 94" zu drehen, um den Gewindezapfen 222 in die Gewindebohrung 224 einzuschrauben. Nachfolgend erfolgt dann ein Verschließen der Bohrung 276 durch den Verschluß 278.
- Im Übrigen sind all diejenigen Elemente, die mit denen der voranstehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass hinsichtlich deren Beschreibung vollinhaltlich auf die Ausführungen zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen Bezug genommen werden kann.
Claims (14)
- Schraubenverdichter (10) umfassend ein Verdichtergehäuse (12) mit einem in diesem angeordneten Schraubenläuferraum (18), zwei in dem Schraubenläuferraum (18) angeordnete und an dem Verdichtergehäuse (12) jeweils um eine Schraubenläuferachse (22, 24) drehbar gelagerte Schraubenläufer (26, 28), die mit ihren Schraubenkonturen (32, 34) ineinandergreifen und jeweils mit an diese angrenzenden und diese teilweise umschließenden Verdichtungswandflächen (36, 38) zusammenwirken, um über einen im Verdichtergehäuse (12) angeordneten Niederdruckraum (42) zugeführtes gasförmiges Medium aufzunehmen und im Bereich eines im Verdichtergehäuse (12) angeordneten Hochdruckraums (44) abzugeben, wobei das gasförmige Medium in zwischen den Schraubenkonturen (32, 34) und an diesen angrenzenden Verdichtungswandflächen (36, 38) gebildeten Verdichtungskammern bei Niederdruck mit einem Ansaugvolumen eingeschlossen und auf ein Endvolumen bei Hochdruck komprimiert wird, sowie zwei in einem Schieberkanal (56) des Verdichtergehäuses (12) angeordnete und an beide Schraubenläufer (26, 28) mit Schieberverdichtungswandflächen (62, 64) angrenzende Steuerschieber (52, 54), welche in einer Verschieberichtung (72) parallel zu den Schraubenläuferachsen (22, 24) bewegbar sind, wobei ein erster Steuerschieber (52) das Endvolumen beeinflussend und ein zweiter Steuerschieber (54) das Anfangsvolumen beeinflussend ausgebildet ist, und wobei eine Positionserfassungseinrichtung (152) für mindestens einen Steuerschieber (52, 54) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet , dass eine Positionserfassungseinrichtung (152) für die beiden Steuerschieber (52, 54) vorgesehen ist, welche ein mit dem ersten Steuerschieber (52) gekoppeltes erstes Positionsanzeigeelement (156) und ein mit dem zweiten Steuerschieber (54) gekoppeltes zweites Positionsanzeigeelement (158) umfasst, dass beide Positionsanzeigeelemente (156, 158) mit einem gemeinsamen Detektorelement (154) zusammenwirken, das sich parallel zu der Verschieberichtung (72) der Steuerschieber (52, 54) erstreckt und längs welchem die Positionsanzeigeelemente (156, 158) beim Bewegen der Steuerschieber (52, 54) bewegbar sind, und dass das Detektorelement (154) mit einer Auswerteeinrichtung (192) gekoppelt ist, die die jeweiligen Positionen der Positionsanzeigeelemente (156, 158) längs des Detektorelements (154) erfasst.
- Schraubenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektorelement (154) in einem innerhalb des Verdichtergehäuses (12) parallel zur Verschieberichtung (72) verlaufenden Detektorkanal (216) angeordnet ist, und insbesondere, dass der Detektorkanal (216) durch eine nutähnlich ausgebildete Vertiefung (204) in einem Gehäusegrundkörper (198) gebildet ist, die der Deckel (212) übergreift.
- Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektorkanal (216) durch einen Deckel (212) verschlossen ist, und dass der Deckel (212) selbst eine zum Detektorkanal (216) beitragende nutähnlich ausgebildete Vertiefung (214) aufweist.
- Schraubenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektorelement (154) nur innerhalb der Vertiefung (214) des Deckels (212) verläuft.
- Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Positionsanzeigeelement (156, 158) in dem Detektorkanal (216) angeordnet ist.
- Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Positionsanzeigeelement (156, 158) über einen Verbindungskörper (172) mit dem jeweiligen Steuerschieber (52, 54) mechanisch gekoppelt ist.
- Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Verbindungskörper (172) einen langgestreckten Durchlass (194) zwischen dem Detektorkanal (216) und dem die zwei Steuerschieber (52, 54) aufnehmenden Schieberkanal (56) durchgreift.
- Schraubenverdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Verbindungskörper (172) und der Durchlass (194) zusammen den jeweiligen Steuerschieber (52, 54) verdrehfest in der Verschieberichtung (72) führen.
- Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Positionsanzeigeelement (156, 158) berührungslos mit dem Detektorelement (154) zusammenwirkt.
- Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung (218) vorgesehen ist, welche einen Schieberantrieb (112, 132) für den jeweiligen Steuerschieber (52, 54) ansteuert und mittels der Positionserfassungseinheit (152) die Bewegung des jeweiligen Steuerschiebers (52, 54) erfasst.
- Schraubenverdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (218) den jeweiligen Steuerschieber (52, 54) lagegeregelt positioniert.
- Schraubenverdichter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (218) unter Berücksichtigung von mindestens einem oder mehreren der Parameter: Druckniveau bei Niederdruck, Druckniveau bei Hochdruck, Temperatur des gasförmigen Mediums bei Hochdruck und Niederdruck, Drehzahl der Schraubenläufer, Leistungsaufnahme eines Antriebsmotors, Parameter des gasförmigen Mediums, insbesondere des Kältemittels, und Einsatzgrenzwerte des Schraubenverdichters, die Positionen der Steuerschieber (52, 54) ermittelt.
- Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerschieber (52) und der zweite Steuerschieber (54) in der Verschieberichtung (72) derselben hintereinanderliegend angeordnet sind, insbesondere, dass der erste Steuerschieber (52) und der zweite Steuerschieber (54) eine identische Außenkontur aufweisen, insbesondere, dass der erste Steuerschieber (52) und der zweite Steuerschieber (54) in einer Verbundstellung unmittelbar aneinander anschließend positionierbar und gemeinsam in der Verschieberichtung (72) bewegbar sind und insbesondere, dass der erste und der zweite Steuerschieber (52, 54) in einer Trennstellung im Abstand voneinander unter Bildung eines Zwischenraums positionierbar sind.
- Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerschieber (52') aneinander unmittelbar angrenzende Schieberverdichtungswandflächen (62'1, 64'1) aufweist, von denen jeweils eine an einen der Schraubenläufer (26, 28) angrenzt, und dass der zweite Steuerschieber (54') im Abstand voneinander angeordnete Schieberverdichtungswandflächen (62'2, 64'2) aufweist, von denen jeweils eine an einen der Schraubenläufer angrenzt, insbesondere, dass der erste Steuerschieber (52') an dem zweiten Steuerschieber (54') gelagert ist, und insbesondere, dass Schieberverdichtungswandflächen (62, 64) des ersten Steuerschiebers (52') und des zweiten Steuerschiebers (54') aneinander anschließen.
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