EP3859159B1 - Schraubenverdichter - Google Patents
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- EP3859159B1 EP3859159B1 EP21163537.0A EP21163537A EP3859159B1 EP 3859159 B1 EP3859159 B1 EP 3859159B1 EP 21163537 A EP21163537 A EP 21163537A EP 3859159 B1 EP3859159 B1 EP 3859159B1
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- 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 comprising a compressor housing with a screw rotor space arranged therein, two screw rotors arranged in the screw rotor space and each rotatably mounted on the compressor housing about a screw rotor axis, which interlock with their screw contours and each interact with compression wall surfaces adjacent to and partially surrounding them in order to receive 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 adjacent thereto with a suction volume at low pressure and compressed to a final volume at high pressure is, as well as two control slides arranged one behind the other in a slide channel of the compressor housing in a displacement direction running parallel to the screw rotor axes and adjacent to both screw rotors with slide compression wall surfaces, which are movable in the displacement direction, a first control slide being arranged to influence the final volume and a second control
- Such screw compressors are from the prior art, such as US4516914 and JPH09-317676 , known.
- control slides are designed at their mutually facing end regions in such a way that during a transition from the connected position to the separated position, a first throttle gap with a gap width running transversely to the direction of displacement is formed in a first transition position following the connected position and that the first throttle gap is arranged offset in the displacement direction relative to the mutually facing end faces of the control slides.
- Such a first throttle gap creates the possibility for the medium exiting the compression chamber to enter the space between the control slides in a throttled manner and the possibility of forming the throttle gap independently of the gap forming between the end faces.
- the first throttle gap in the first transition position has a smaller gap width than the gap that forms between the end faces of the control slides, so that the outflow of the medium can be defined exclusively by the throttle gap and thus the possibility is created in which defined the first transitional position To provide flow conditions for the outflowing medium.
- the first throttle gap with its gap width is present over a path in the displacement direction that is larger than the gap width of the throttle gap, so that the first transition position can be realized over a significant, defined distance in the displacement direction.
- the first throttle gap can be designed in a wide variety of ways.
- the first throttle gap is delimited by two wall surfaces, one of which is arranged at the end region of the first control slide and the other at the end region of the second control slide.
- the wall surfaces are preferably located such that the wall surface formed by the end region of the first control slide runs adjacent to the end face of the first control slide.
- the wall surface arranged at the end region of the second control slide runs adjacent to the end face of the second control slide.
- An advantageous solution provides that at least one of the wall surfaces runs essentially parallel to the direction of displacement.
- a substantially parallel course to the direction of displacement is understood to mean that the deviation from a parallel course is a maximum of ⁇ 20°.
- both wall surfaces run essentially parallel to the displacement direction, so that the gap width does not vary during a movement in the displacement direction in the first transition position.
- control slides are designed at their mutually facing end regions in such a way that in a second transition position lying between the first transition position and the separation position, a second throttle gap is formed with a gap width that runs transversely to the direction of displacement and is larger than that Gap width of the first throttle gap.
- the second throttle gap is arranged so that it is delimited by at least one wall surface, which is arranged on a side of the wall surface delimiting the first throttle gap facing away from the end face.
- this wall surface is set back from the wall surface of this control body delimiting the first throttle gap in order to achieve a larger gap width.
- the second throttle gap is delimited by a wall surface which also delimits the first throttle gap.
- a further advantageous embodiment provides that at least one of the end faces of the control slides has a sealing edge surface adjacent to the slide compression wall surfaces and, on a side of the sealing edge surface opposite the slide compression wall surfaces, an inner surface which is adjacent to the sealing edge surface and is recessed or lowered relative to the sealing edge surface in the direction parallel to the displacement direction.
- This solution has the advantage that, firstly, the sealing edge surface of one end face can form a seal with the other end face in the connected position and, on the other hand, the recessed or lowered inner surface is available to build up a force which helps to move the control slides apart.
- the sealing edge surface extends so far in the direction of the slide channel that it still adjoins a partial surface of the guide circumferential surface of the respective control slide, so that a reliable seal is achieved by the sealing edge surface with the opposite end face of the other control slide is guaranteed.
- the inner surface set back from the sealing edge surface forms a gap space with the opposite end face in the connected position of the control slides, which is connected to an inflow space delimited by the control slides in the connected position and is at the same pressure level as the inflow space, so that a force that is already effective in the connected position can be generated, which supports the control slides moving apart.
- the inflow space is at low pressure in the connected position of the control slides.
- 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 engage with one another with their screw contours 32 and 34 and cooperate with compression wall surfaces 36 and 38 of the screw rotor space 18 adjacent to them on the circumference, in order to receive a gaseous medium supplied to a low-pressure space 42 adjacent to the screw contours 32, 34 on the suction side, to compress it and to release it into a high-pressure space 44 in the compressor housing 12 at high pressure.
- the gaseous medium in particular refrigerant, is enclosed in a suction volume at low pressure in compression chambers formed between the screw contours 32, 34 and the compression wall surfaces 36, 38 adjacent to them and is compressed to a final 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 final volume pushed out, and on the other hand with regard to the compressor performance, which indicates the proportion of the volume flow actually compressed by the screw compressor based on the maximum volume flow that can be compressed by the screw compressor 10.
- a first control slide 52 and a second control slide 54 are 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 in the area of their guide peripheral surface 58 that is not adjacent to the screw rotors 26, 28 in a displacement direction 72 defined by the slide channel 56.
- the first control slide 52 faces the high-pressure chamber 44 and is therefore 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 adjacent to the screw rotor 26 and a slide compression wall surface 64 adjacent to the screw rotor 28, which represent partial areas of the compression wall surfaces 36 and 38, and housing compression wall surfaces 66 and 68 formed by the compressor housing 12, which also Partial surfaces of the compression wall surfaces 36 and 38 represent the compression wall surfaces 36 and 38, which together with the screw contours 32 and 34 contribute to the formation of the compression chambers.
- the first control slide 52 and the second control slide 54 are, as in Fig. 2 to 15 shown, designed so that they are identical insofar as they form the slide compression wall surfaces 62 and 64 as well as the guide peripheral surface 58 and thus they can be guided displaceably in the slide channel 56 of the compressor housing 12 in a single displacement direction 72 running parallel to the screw rotor axes 22, 24 .
- the first control slide 52 forms an outlet edge 82 that faces the high-pressure chamber 44 and defines the end volume of the compression chambers Compression chambers and thus the volume ratio are determined.
- first control slide 52 and the second control slide 54 have end faces 86 and 88 which adjoin the slide compression wall surfaces 62, 64 and run transversely thereto and face one another, with which these, as for example in Fig. 4 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 the second control slide 54 merge into one another.
- a compression spring 104 is preferably provided, 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 establishes a connection to the first control slide 52, for example with an in Fig. 2 and Fig. 4 shown extension 122 of the first control slide 52, which is arranged, for example, on a side of the same opposite the end face 86.
- 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 a 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 as a continuation of the slide channel 56 in a low-pressure side housing section 142, in which, for example, drive-side bearing units for the screw rotors 26 and 28 are arranged, which can be driven, for example, via a drive shaft 143.
- a cylinder arrangement 132 which comprises a piston 136 movable in a cylinder chamber 134, the cylinder chamber 134 extending in particular as a continuation of the slide channel 56 in a low-pressure side housing section 142, in which, for example, drive-side bearing units for the screw rotors 26 and 28 are arranged, which can be driven, for example, via a drive shaft 143.
- the piston 136 is integrally formed on the second control slide 54 and has a piston surface that corresponds at least to the cross-sectional area of the second control slide 54.
- the low-pressure side housing section 142 which accommodates the cylinder chamber 134 for the cylinder arrangement 132 for moving the second control slide 54, lies in an area of the compressor housing 12 which is arranged opposite the high-pressure side housing section 124 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 to such an extent that the end faces 86 and 88 rest against one another in a connected position, and the two control slides 52, 54 can also be pushed together like a single control slide in the connected position move, which extends from the suction-side end surface 126 in the direction of the pressure-side end surface 84 and whose outlet edge 82 contributes to determining the volume ratio, whereby, as in Fig. 4 and Fig. 6 shown, the screw compressor 10 always promotes the maximum volume flow in this composite position.
- the volume ratio can be adjusted, starting from that in the position according to Fig. 4 present minimum value with increasingly smaller distance the outlet edge 82 rises from the end surface 84 and reaches its maximum value when the outlet edge 82 has the smallest distance from the end surface 84 required to minimize the final volume, as for example in Fig. 6 shown.
- the second control slide 54 is ineffective, since the medium to be compressed flows from the compression chamber above the end faces 86 and 88 between the control slides 52, 54 in the direction of the slide channel 56, which is connected to the low-pressure chamber 42 on the side of the slide channel 56 in the compressor housing 12 arranged outflow openings 144 ( Fig. 2 ) and adjoining channels in the compressor housing 12 are connected.
- Opposite outflow openings 144 are preferably arranged on opposite longitudinal sides of the slide channel 56.
- the outflow openings 144 extend in particular over a region of the slide channel 12, which extends from the suction-side end surface 126 in the direction of the pressure-side end surface 84.
- the position of the end face 86 of the first control slide 52 determines the initial volume.
- the outlet edge 82 is not in a position in which it specifies the minimum possible final volume, the relation of the initial volume, determined by the end face 86, to the final volume, determined 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 retracted into the housing section 142 in particular by means of the cylinder arrangement 132, the cylinder chamber 134 being dimensioned such that it simultaneously includes an retraction 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 by either resting with its end face 88 on the end face 86 of the first control slide 52 to form the connected position of the control slides 52, 54 and thus maximizing 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.
- control slides 52, 54 are stepped at their mutually facing end regions 152, 154, the second control slide 54 having an extension 164 which carries the slide compression wall surfaces 62, 64 and the end face 88 and thus adjoins the screw contours 32, 34, while the first control slide 52 has an extension 162 which projects beyond the end face 86 in the direction of the second control slide 54 and which in particular lies essentially in the slide channel 56.
- the extensions 164 and 162 are preferably designed so that in the in Fig. 4 and Fig. 6 In the illustrated composite position, the extension 164 engages over the extension 162 in such a way that the end faces 88 and 86 of the control slides 54 and 52 rest against one another in a sealing manner and the slide compression wall surfaces 62, 64 merge into one another.
- extension 164 in particular is designed in such a way that it still includes partial surfaces 172 of the guide peripheral surface 58 of the second control slide 54 which adjoin the slide compression wall surfaces 62, 64 and the end face 68, so that the extension 164 in turn is also guided in the slide channel 56 ( Fig. 9 ).
- extension 162 in turn forms a partial surface 174 that supplements the partial surfaces 172 in the circumferential direction to the peripheral surface 58.
- the extension 162 further comprises a cylindrical extension 176, which, for example, in Fig. 4 and 6 shown, forms a receptacle 178 for the compression spring 104, which extends from this receptacle 178 to a support flange 182 of a central recess 184 provided in the second control slide 54 and with a force acting on the control slides 52 that moves the control slides 52, 54 away from each other , 54 acts.
- a cylindrical extension 176 which, for example, in Fig. 4 and 6 shown, forms a receptacle 178 for the compression spring 104, which extends from this receptacle 178 to a support flange 182 of a central recess 184 provided in the second control slide 54 and with a force acting on the control slides 52 that moves the control slides 52, 54 away from each other , 54 acts.
- first throttle gap 196 in a first transition position that occurs during the transition from the connected position to the separated position a first gap width SB1 running transversely to the displacement direction 72, which, as in Fig. 7 and particularly Fig. 8 shown, an inflow of the medium to be compressed into an inflow space 198 throttles, which forms the central recess 184 in the second control slide 54 and a transverse by moving from the connected position towards the separation position already in the first transition position between the control slides 52, 54 includes space 202 limited to the direction of displacement by the slide channel 56.
- the second control slide 54 is provided with outflow outlets 212, in particular outflow windows 212, in the area of its side walls 214 forming the guide peripheral surfaces 58, which are in the central recess 184 delimiting side walls 214 of the second control slide 54 are arranged ( Fig. 7 , 9 to 11 ), wherein the outflow outlets 212 are positioned so that they are arranged to overlap with the side outflow openings 144 in the first transition position.
- the extent of the gap 202 in the displacement direction 72 is so small that it does not overlap with the outflow openings 144 or to a significant extent.
- the first throttle gap 196 is decisive for throttling the outflowing medium.
- first throttle gap 196 formed between the first wall surfaces 192 and 194 of the extensions 162, 164 is ineffective, and a second throttle gap 222 is formed with a second gap width SB2 running transversely to the displacement direction 72 and with a larger cross section than the first throttle gap 196 between the wall surface 194 of the extension 164 and a wall surface 224 of the first extension 162 that is set back from the wall surface 192.
- the outflow outlets 212 are arranged to overlap with the outflow openings 144, so that the second throttle gap 222 is decisive for throttling the outflowing medium.
- the end face 88 is provided with a sealing edge surface 232 adjacent to the slide compression wall surfaces 62, 64 and the partial surface 172 of the guide peripheral surface 58, relative to which an inner surface 234 runs set back or lowered, so that between this inner surface 234 and the end face 86 creates a gap space 236 in which medium under low pressure is present even in the connected position of the control slides 52, 54, so that the inner surface 234 acted upon by the low pressure and the partial area of the end face 86 facing it counteract the cylinder arrangements 112 and 132 forces that promote the transition from the connected position to the separated position and thus make it more reliable ( Fig. 9 to 11 ).
- a position detection device designated as a whole 252 which comprises a detector element 254 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 capable of detecting the positions of position indicator elements 256 and 258.
- the position display element 256 is firmly coupled to the first control slide 52, namely with the extension 162 of the first control slide 52, and the position display element 258 is coupled to the second control slide 54, namely with the one in the slide channel 56 and the first control slide 52 facing end region 154 of the same, as in particular in Fig. 15 shown.
- each of these position display elements 256 and 258 comprises a fork body, designated as a whole by 274, which, with its two fork legs 276 and 278, delimits an intermediate space 282 between them, through which the elongated detector element 254 runs.
- Each of these fork bodies 274 is coupled to the corresponding control slide 52, 54 via a connecting body 272 connected to the extension 162 or the end region 154 ( Fig. 15 ).
- the connecting bodies 272 which are held on the respective control slides 52, 54, pass through an elongated, slot-shaped passage 294, which is formed into a housing wall 296 forming the slide channel 56 and has a length which allows the second control slide 54 to be completely retracted in the disconnected position into the retraction space 148 and a position of the first control slide 52 at a minimum initial volume and a position of the first control slide 52 at a minimum volume ratio, that is to say a maximum distance of the outlet edge 82 from the pressure-side end surface 84, and also in the connected position a position of the second control slide 54 with the first control slide 52 at maximum volume ratio and minimum volume ratio.
- the passage 294 is always kept at the pressure in the low-pressure chamber 42 and thus also serves to keep the control slides 52, 54 with their guide peripheral surface 58 in contact with the slide channel 56, so that the control slides 52, 54 do not slip between the slide channel 56 and the guide peripheral surface 58 forming high pressure with the slide compression wall surfaces 62, 64 can press against the screw rotors 26, 28.
- the passage 294 is sealed against higher pressures, in particular high pressure, by the narrowly tolerable gap between the slide channel 56 and the guide peripheral surface 58 of the control slides 52, 54.
- a controller 318 is provided, which, through the connection to the position detection device 252, is able to determine the actual positions of the control slides 52, 54.
- the cylinder arrangements 112 and 132 can be controlled with the control 318 in order to position the control slides 52, 54.
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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 ineinander greifen 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 in einer parallel zu den Schraubenläuferachsen verlaufenden Verschieberichtung hintereinanderliegend angeordnete und an beide Schraubenläufer mit Schieberverdichtungswandflächen angrenzende Steuerschieber, welche in der Verschieberichtung bewegbar sind, wobei ein erster Steuerschieber das Endvolumen beeinflussend und ein zweiter Steuerschieber das Anfangsvolumen beeinflussend angeordnet ist, wobei der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber in einer Verbundstellung miteinander zugewandten Stirnseiten dicht miteinander abschließend und gemeinsam in der Verschieberichtung bewegbar sind und in einer Trennstellung im Abstand von einander unter Bildung eines Zwischenraums positionierbar sind.
- Derartige Schraubenverdichter sind aus dem Stand der Technik , wie
US4516914 undJPH09-317676 - Bei diesen besteht das Problem, den Übergang der Steuerschieber von der Verbundstellung in die Trennstellung ausgehend von verschiedenen Verbundstellungen längs des Schieberkanals möglichst zuverlässig realisieren zu können.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Steuerschieber an ihren einander zugewandten Endbereichen so ausgebildet sind, dass bei einem Übergang von der Verbundstellung in die Trennstellung sich in einer auf die Verbundstellung nächstfolgenden ersten Übergangsstellung ein erster Drosselspalt mit einer quer zur Verschieberichtung verlaufenden Spaltbreite ausbildet und dass der erste Drosselspalt relativ zu den einander zugewandten Stirnseiten der Steuerschieber in der Verschieberichtung versetzt angeordnet ist.
- Ein derartiger erster Drosselspalt schafft die Möglichkeit, dass das aus der Verdichtungskammer austretende Medium gedrosselt in den Zwischenraum zwischen den Steuerschiebern eintritt, und die Möglichkeit, den Drosselspalt unabhängig von dem sich zwischen den Stirnseiten bildenden Spalt auszubilden.
- Ferner ist es besonders vorteilhaft, wenn der erste Drosselspalt in der ersten Übergangstellung eine geringere Spaltbreite aufweist als der sich zwischen den Stirnseiten der Steuerschieber ausbildende Spalt, so dass das Ausströmen des Mediums ausschließlich durch den Drosselspalt definierbar ist und somit die Möglichkeit geschaffen ist, in der ersten Übergangsstellung definierte Strömungsverhältnisse für das ausströmende Medium bereitzustellen.
- Vorzugsweise ist dabei ferner vorgesehen, dass der erste Drosselspalt mit seiner Spaltbreite über einen Weg in der Verschieberichtung vorliegt, der größer ist als die Spaltbreite des Drosselspalts, so dass die erste Übergangsstellung über eine nennenswerte definierte Wegstrecke in der Verschieberichtung realisierbar ist.
- Der erste Drosselspalt kann dabei in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein.
- So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass der erste Drosselspalt durch zwei Wandflächen begrenzt ist, von denen die eine am Endbereich des ersten Steuerschiebers und die andere am Endbereich des zweiten Steuerschiebers angeordnet ist.
- Vorzugsweise liegen dabei die Wandflächen so, dass die von dem Endbereich des ersten Steuerschiebers gebildete Wandfläche an die Stirnseite des ersten Steuerschiebers angrenzend verläuft.
- Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die am Endbereich des zweiten Steuerschiebers angeordnete Wandfläche an die Stirnseite des zweiten Steuerschiebers angrenzend verläuft.
- Hinsichtlich der Ausrichtung der Wandflächen wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
- So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass mindestens eine der Wandflächen im Wesentlichen parallel zu der Verschieberichtung verläuft.
- Unter einem im Wesentlichen parallelen Verlauf zu der Verschieberichtung ist dabei zu verstehen, dass die Abweichung von einem parallelen Verlauf maximal ± 20° beträgt.
- Vorzugsweise ist vorgesehen, dass beide Wandflächen im Wesentlichen parallel zu der Verschieberichtung verlaufen, so dass die Spaltbreite bei einer Bewegung in der Verschieberichtung in der ersten Übergangsstellung nicht variiert.
- Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Steuerschieber an ihren einander zugewandten Endbereichen so ausgebildet sind, dass sich in einer zwischen der ersten Übergangsstellung und der Trennstellung liegenden zweiten Übergangsstellung ein zweiter Drosselspalt mit einer quer zur Verschieberichtung verlaufenden Spaltbreite ausbildet, die größer ist als die Spaltbreite des ersten Drosselspalts.
- Somit besteht die Möglichkeit, nach der ersten Übergangsstellung in eine zweite Übergangsstellung überzugehen, in welcher ebenfalls definierte Verhältnisse für das aus der Verdichtungskammer ausströmende und in den Zwischenraum zwischen den Steuerschiebern und somit auch insbesondere in den Einströmraum eintretende Medium bestehen.
- Vorzugsweise ist dabei der zweite Drosselspalt so angeordnet, dass er von mindestens einer Wandfläche begrenzt ist, die auf einer der Stirnseite abgewandten Seite der den ersten Drosselspalt begrenzenden Wandfläche angeordnet ist.
- Vorzugsweise ist diese Wandfläche gegenüber der den ersten Drosselspalt begrenzenden Wandfläche dieses Steuerkörpers zurückgesetzt, um eine größere Spaltbreite zu erzielen.
- Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass der zweite Drosselspalt von einer Wandfläche begrenzt ist, die auch den ersten Drosselspalt begrenzt.
- Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass mindestens eine der Stirnseiten der Steuerschieber eine an die Schieberverdichtungswandflächen angrenzende Dichtrandfläche und auf einer den Schieberverdichtungswandflächen gegenüberliegenden Seite der Dichtrandfläche an diese angrenzende und gegenüber der Dichtrandfläche in Richtung parallel zur Verschieberichtung zurückgesetzte oder abgesenkte Innenfläche aufweist.
- Diese Lösung hat den Vorteil, dass erstens die Dichtrandfläche der einen Stirnseite mit der anderen Stirnseite in der Verbundstellung dichtend abschließen kann und andererseits aber die zurückgesetzte oder abgesenkte Innenfläche zum Aufbau einer Kraft zur Verfügung steht, die dazu beiträgt, die Steuerschieber auseinanderzubewegen.
- Um eine ausreichende Abdichtung zu erhalten ist dabei vorgesehen, dass sich die Dichtrandfläche so weit in Richtung des Schieberkanals erstreckt, dass diese noch an eine Teilfläche der Führungsumfangsfläche des jeweiligen Steuerschiebers angrenzt, so dass eine zuverlässige Abdichtung durch die Dichtrandfläche mit der gegenüberliegenden Stirnseite des anderen Steuerschiebers gewährleistet ist.
- Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die gegenüber der Dichtrandfläche zurückgesetzte Innenfläche mit der gegenüberliegenden Stirnseite in der Verbundstellung der Steuerschieber einen Spaltraum bildet, der mit einem von den Steuerschiebern in der Verbundstellung begrenzten Einströmraum in Verbindung steht und auf dem gleichen Druckniveau wie der Einströmraum liegt, so dass dadurch eine auch bereits in der Verbundstellung wirksame Kraft erzeugt werden kann, die ein Auseinanderbewegen der Steuerschieber unterstützt.
- Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der Einströmraum in der Verbundstellung der Steuerschieber auf Niederdruck liegt.
- Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Einströmraum in der Verbundstellung der Steuerschieber mit dem Niederdruckraum des Verdichtergehäuses dadurch in Verbindung steht, dass in der Verbundstellung ein Abströmauslass in einem der Steuerschieber mit der Abströmöffnung am Schieberkanal überlappend angeordnet ist.
- 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 Steuerschieber bei maximaler Leistung und kleinstem Volumenverhältnis; - Fig. 5
- einen Schnitt längs Linie 5-5 in
Fig. 3 ; - Fig. 6
- eine Darstellung ähnlich
Fig. 4 bei maximalem Fördervolumen und größtem Volumenverhältnis; - Fig. 7
- eine Darstellung ähnlich
Fig. 4 in einer ersten Übergangsstellung; - Fig. 8
- eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs A in
Fig. 7 ; - Fig. 9
- eine perspektivische Darstellung des ersten und zweiten Steuerschiebers;
- Fig. 10
- eine perspektivische Darstellung des zweiten Steuerschiebers;
- Fig. 11
- eine gegenüber der
Fig. 10 gedrehte perspektivische Darstellung des zweiten Steuerschiebers; - Fig. 12
- einen Schnitt längs Linie 12-12 in
Fig. 7 ; - Fig. 13
- eine Darstellung ähnlich
Fig. 7 in einer zweiten Übergangsstellung; - Fig. 14
- eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs B in
Fig. 13 und - Fig. 15
- eine Darstellung der Steuerschieber mit einer Positionserfassungseinrichtung ähnlich
Fig. 4 in einer Trennstellung. - 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 in einer durch den Schieberkanal 56 definierten Verschieberichtung 72 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 bis 15 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 einzigen 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 15 dargestellt, weisen der erste Steuerschieber 52 und der zweite Steuerschieber 54 an die Schieberverdichtungswandflächen 62, 64 anschließende, quer zu diesen verlaufende sowie einander zugewandte Stirnseiten 86 beziehungsweise 88 auf, mit denen diese, wie beispielsweise inFig. 4 dargestellt, so aneinander anlegbar sind, dass die Schieberverdichtungswandflächen 62 und 64 des ersten Steuerschiebers 52 und des zweiten Steuerschiebers 54 ineinander übergehen. - Ferner ist vorzugsweise noch 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. 5 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 inFig. 2 undFig. 4 dargestellten Fortsatz 122 des ersten Steuerschiebers 52, welcher zum Beispiel auf einer der Stirnseite 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 beispielsweise auch antriebsseitige Lagereinheiten für die Schraubenläufer 26 und 28 angeordnet sind, die beispielsweise über eine Antriebswelle 143 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 Stirnseiten 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 undFig. 6 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 ausgehend von dem in der Stellung gemäß
Fig. 4 vorliegenden Minimalwert 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 inFig. 6 dargestellt. - Soll nun die Verdichterleistung, d.h. der tatsächlich geförderte Volumenstrom, zusätzlich variieren, so erfolgt, wie beispielsweise in
Fig. 7 bis Fig. 15 dargestellt, ein Trennen der Stirnseiten 86 und 88 durch Auseinanderbewegen der Steuerschieber 52 und 54 in eine Trennstellung, insbesondere durch Bewegen des zweiten Steuerschiebers 54 in Richtung des niederdruckseitigen Gehäuseabschnitts 142. - In der Trennstellung ist der zweite Steuerschieber 54 wirkungslos, da das zu verdichtende Medium aus der über den Stirnseiten 86 und 88 stehenden Verdichtungskammer zwischen den Steuerschiebern 52, 54 in Richtung des Schieberkanals 56 strömt, der mit dem Niederdruckraum 42 über seitlich am Schieberkanal 56 im Verdichtergehäuse 12 angeordnete Abströmöffnungen 144 (
Fig. 2 ) und sich an diese anschließende Kanäle im Verdichtergehäuse 12 verbunden ist. - Vorzugsweise sind an einander gegenüberliegenden Längsseiten des Schieberkanals 56 einander gegenüberliegende Abströmöffnungen 144 angeordnet.
- Die Abströmöffnungen 144 erstrecken sich insbesondere über einen Bereich des Schieberkanals 12, der sich von der saugseitigen Abschlussfläche 126 in Richtung der druckseitigen Abschlussfläche 84 ausdehnt.
- Somit legt in der Trennstellung die Lage der Stirnseite 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 Stirnseite 86, zum Endvolumen, vorgegeben durch die Auslasskante 82, nicht variabel.
- Wenn jedoch der erste Steuerschieber 52, wie in
Fig. 15 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 Stirnseite 88 an der Stirnseite 86 des ersten Steuerschiebers 52 anliegt und somit das Anfangsvolumen maximiert oder mit seiner eigenen Stirnseite 88 so weit von der Stirnseite 86 des ersten Steuerschiebers 52 weg bewegt werden kann, dass keinerlei Beeinflussung des Anfangsvolumens durch den zweiten Steuerschieber 54 mehr erfolgt.
- Wie in den
Fig. 2 ,4 ,6 bis 8 sowie in denFig. 9 bis 11 perspektivisch dargestellt, sind die Steuerschieber 52, 54 an ihren einander zugewandten Endbereichen 152, 154 gestuft ausgebildet, wobei der zweite Steuerschieber 54 einen die Schieberverdichtungswandflächen 62, 64 und die Stirnseite 88 tragenden und damit an die Schraubenkonturen 32, 34 angrenzenden Fortsatz 164 aufweist, während der erste Steuerschieber 52 einen in Richtung des zweiten Steuerschiebers 54 über die Stirnseite 86 überstehenden Fortsatz 162 aufweist, der insbesondere im Wesentlichen in dem Schieberkanal 56 liegt. - Die Fortsätze 164 und 162 sind vorzugsweise so ausgebildet, dass in der in
Fig. 4 undFig. 6 dargestellten Verbundstellung der Fortsatz 164 den Fortsatz 162 übergreift und zwar so, dass die Stirnseiten 88 und 86 der Steuerschieber 54 beziehungsweise 52 aneinander abdichtend anliegen und die Schieberverdichtungswandflächen 62, 64 ineinander übergehen. - Ferner ist insbesondere der Fortsatz 164 so ausgebildet, dass dieser noch an die Schieberverdichtungswandflächen 62, 64 und die Stirnseite 68 angrenzende Teilflächen 172 der Führungsumfangsfläche 58 des zweiten Steuerschiebers 54 umfasst, so dass der Fortsatz 164 seinerseits auch noch in dem Schieberkanal 56 geführt ist (
Fig. 9 ). - Ferner bildet der Fortsatz 162 seinerseits noch eine die Teilflächen 172 in Umfangsrichtung zu der Umfangsfläche 58 ergänzende Teilfläche 174.
- Der Fortsatz 162 umfasst ferner einen zylindrischen Ansatz 176, der, wie beispielsweise in
Fig. 4 und6 dargestellt, eine Aufnahme 178 für die Druckfeder 104 bildet, die sich ausgehend von dieser Aufnahme 178 bis zu einem Stützflansch 182 einer im zweiten Steuerschieber 54 vorgesehenen zentralen Ausnehmung 184 erstreckt und mit einer die Steuerschieber 52, 54 voneinander weg bewegend wirkenden Kraft auf die Steuerschieber 52, 54 einwirkt. - Mit ihren in der Verbundstellung (
Fig. 4 undFig. 6 ) einander zugewandten ersten Wandflächen 192 und 194, die sich ausgehend von den Stirnseiten 86, 88 ungefähr parallel zu der Verschieberichtung 72 erstrecken, bilden die Fortsätze 164, 162 in einer beim Übergang von der Verbundstellung in die Trennstellung auftretenden ersten Übergangsstellung einen ersten Drosselspalt 196 mit einer quer zur Verschieberichtung 72 verlaufenden ersten Spaltbreite SB1, der, wie inFig. 7 und insbesondereFig. 8 dargestellt, ein Einströmen des zu verdichtenden Mediums in einen Einströmraum 198 drosselt, der die zentrale Ausnehmung 184 im zweiten Steuerschieber 54 und einen sich durch das Bewegen von der Verbundstellung in Richtung der Trennstellung bereits in der ersten Übergangsstellung zwischen den Steuerschiebern 52, 54 bildenden und quer zur Verschiebungsrichtung von dem Schieberkanal 56 begrenzten Zwischenraum 202 umfasst. - Dies führt zu einem durch den Drosselspalt 196 definierten Abströmen des Mediums aus der über einem zwischen den Stirnseiten 86, 88 gebildeten Zwischenraum 204 stehenden Verdichtungskammer.
- Um in dieser ersten Übergangsstellung ein optimales Abströmen des Mediums aus dem Einströmraum 198 in den Niederdruckraum 42 zu erlauben, ist der zweite Steuerschieber 54 im Bereich seiner die Führungsumfangsflächen 58 bildenden Seitenwände 214 mit Abströmauslässen 212, insbesondere Abströmfenstern 212, versehen die in den die zentrale Ausnehmung 184 begrenzenden Seitenwänden 214 des zweiten Steuerschiebers 54 angeordnet sind (
Fig. 7 ,9 bis 11 ), wobei die Abströmauslässe 212 so positioniert sind, dass sie in der ersten Übergangsstellung überlappend mit den seitlichen Abströmöffnungen 144 angeordnet sind. Insbesondere ist die Ausdehnung des Zwischenraums 202 in der Verschieberichtung 72 so gering, dass dieser nicht oder in wesentlichem Maße mit den Abströmöffnungen 144 überlappt. - Somit ist in der ersten Übergangsstellung durch die derart ausgebildeten Strömungswege der erste Drosselspalt 196 für die Drosselung des abströmenden Mediums maßgebend.
- Erfolgt ausgehend von der ersten Übergangsstellung (dargestellt in
Fig. 7 ) ein Übergang in eine zweite Übergangsstellung (dargestellt inFig. 13 und14 ), so ist der zwischen den ersten Wandflächen 192 und 194 der Fortsätze 162, 164 gebildete erste Drosselspalt 196 unwirksam, und es bildet sich ein zweiter Drosselspalt 222 mit einer quer zur Verschieberichtung 72 verlaufenden zweiten Spaltbreite SB2 und mit einem größeren Querschnitt als der erste Drosselspalt 196 zwischen der Wandfläche 194 des Fortsatzes 164 und einer gegenüber der Wandfläche 192 zurückgesetzten Wandfläche 224 des ersten Fortsatzes 162. - Auch in der zweiten Übergangsstellung (
Fig. 13 und14 ) sind die Abströmauslässe 212 mit den Abströmöffnungen 144 überlappend angeordnet, so dass für die Drosselung des abströmenden Mediums der zweite Drosselspalt 222 maßgebend ist. - Ausgehend von der zweiten Übergangsstellung erfolgt ein Übergang in die Trennstellung (
Fig. 15 ) in welcher der Zwischenraum 202 eine derartige Ausdehnung in der Verschieberichtung 72 aufweist, dass das Medium direkt vom Zwischenraum 202 über die Abströmöffnungen 144 in den Niederdruckraum 42 strömen kann. - Um außerdem bereits in der Verbundstellung mindestens eine Teilfläche der Stirnseiten 86, 88 der Steuerschieber 52, 54 als mit Niederdruck beaufschlagte Flächen zur Verfügung zu haben, die der Kraftwirkung der Zylinderanordnungen 112 und 132 entgegenwirkende Kräfte zur Folge haben, ist eine der Stirnseiten 86, 88, beispielsweise wie in
Fig. 10 und 11 dargestellt die Stirnseite 88, mit einer an die Schieberverdichtungswandflächen 62, 64 und die Teilfläche 172 der Führungsumfangsfläche 58 angrenzenden Dichtrandfläche 232 versehen, relativ zu welcher eine Innenfläche 234 zurückgesetzt oder abgesenkt verläuft, so dass zwischen dieser Innenfläche 234 und der Stirnseite 86 ein Spaltraum 236 entsteht, in dem auch in der Verbundstellung der Steuerschieber 52, 54 unter Niederdruck stehendes Medium vorliegt, so dass die durch den Niederdruck beaufschlagte Innenfläche 234 und der dieser zugewandte Teilbereich der Stirnseite 86 zu den den Zylinderanordnungen 112 und 132 entgegenwirkenden Kräften führen, die den Übergang von der Verbundstellung in die Trennstellung befördern und somit funktionssicherer machen (Fig. 9 bis 11 ). - Zur Erfassung der Positionen des ersten Steuerschiebers 52 und des zweiten Steuerschiebers 54 ist eine als Ganzes mit 252 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 254 umfasst, welches in der Lage ist, die Positionen von Positionsanzeigeelementen 256 und 258 zu erfassen.
- Dabei ist das Positionsanzeigeelement 256 fest mit dem ersten Steuerschieber 52 gekoppelt, und zwar mit dem Fortsatz 162 des ersten Steuerschiebers 52, und das Positionsanzeigeelement 258 ist mit dem zweiten Steuerschieber 54 gekoppelt, und zwar mit dem in dem Schieberkanal 56 liegenden und dem ersten Steuerschieber 52 zugewandten Endbereich 154 desselben, wie insbesondere in
Fig. 15 dargestellt. - Wie in
Fig. 12 dargestellt, umfasst jedes dieser Positionsanzeigeelemente 256 bzw. 258 einen als Ganzes mit 274 bezeichneten Gabelkörper, der mit seinen zwei Gabelschenkeln 276 und 278 einen zwischen diesen liegenden Zwischenraum 282 begrenzt, durch welchen das langgestreckte Detektorelement 254 verläuft. Jeder dieser Gabelkörper 274 ist über einen mit dem Fortsatz 162 bzw. dem Endbereich 154 verbundenen Verbindungskörper 272 mit dem entsprechenden Steuerschieber 52, 54 gekoppelt (Fig. 15 ). - Die Verbindungskörper 272, die an den jeweiligen Steuerschiebern 52, 54 gehalten sind, durchgreifen einen langgestreckten, schlitzförmigen Durchlass 294, der in eine den Schieberkanal 56 bildende Gehäusewand 296 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 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 Steuerschieber 52 bzw. 54 verbundene Verbindungskörper 272 bildet zusammen mit dem schlitzförmigen Durchlass 294 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 (
Fig. 12 und15 ). - Der Durchlass 294 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 294 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.
- Zum Bewegen der Steuerschieber 52 und 54 in die für diese vorgesehenen Positionen ist, wie in
Fig. 1 dargestellt, eine Steuerung 318 vorgesehen, die durch die Verbindung mit der Positionserfassungseinrichtung 252 in der Lage ist, die tatsächlichen Positionen der Steuerschieber 52, 54 zu ermitteln. - Mit der Steuerung 318 sind die Zylinderanordnungen 112 und 132 ansteuerbar, um die Steuerschieber 52, 54 zu positionieren.
Claims (15)
- 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) in einer parallel zu den Schraubenläuferachsen (22, 24) verlaufenden Verschieberichtung (72) hintereinander liegend angeordnete und an beide Schraubenläufer (26, 28) mit Schieberverdichtungswandflächen (62, 64) angrenzende Steuerschieber (52, 54), welche in der Verschieberichtung (72) bewegbar sind, wobei ein erster Steuerschieber (52) das Endvolumen beeinflussend und ein zweiter Steuerschieber (54) das Anfangsvolumen beeinflussend angeordnet ist, wobei der erste Steuerschieber (52) und der zweite Steuerschieber (54) in einer Verbundstellung mit einander zugewandten Stirnseiten (86, 88) dicht miteinander abschließend und gemeinsam in der Verschieberichtung (72) bewegbar sind und in einer Trennstellung im Abstand voneinander unter Bildung eines Zwischenraums (202) positionierbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschieber (52, 54) an ihren einander zugewandten Endbereichen (152, 154) so ausgebildet sind, dass bei einem Übergang von der Verbundstellung in die Trennstellung sich in einer auf die Verbundstellung nächstfolgenden ersten Übergangsstellung ein erster Drosselspalt (196) mit einer quer zur Verschieberichtung (72) verlaufenden Spaltbreite ausbildet und dass der erste Drosselspalt (196) relativ zu den einander zugewandten Stirnseiten (86, 88) der Steuerschieber (52, 54) in der Verschieberichtung (72) versetzt angeordnet ist. - Schraubenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drosselspalt (196) in der ersten Übergangsstellung eine geringere Spaltbreite aufweist als der sich zwischen den Stirnseiten (86, 88) der Steuerschieber (52, 54) ausbildende Spalt.
- Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drosselspalt (196) mit seiner Spaltbreite über einen Weg in der Verschieberichtung (72) vorliegt, der größer ist als die Spaltbreite des ersten Drosselspalts (196).
- Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drosselspalt (196) durch zwei Wandflächen (192, 194) begrenzt ist, von denen eine (192) am Endbereich (152) des ersten Steuerschiebers (54) und eine andere (194) am Endbereich (154) des zweiten Steuerschiebers (54) angeordnet ist.
- Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Endbereich (152) des ersten Steuerschiebers (52) gebildete Wandfläche (192) an die Stirnseite (86) des ersten Steuerschiebers (52) angrenzend verläuft.
- Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die am Endbereich (152) des zweiten Steuerschiebers (54) angeordnete Wandfläche (194) an die Stirnseite (88) des zweiten Steuerschiebers (54) angrenzend verläuft.
- Schraubenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Wandflächen (192, 194) im Wesentlichen parallel zur Verschieberichtung (72) verläuft.
- Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschieber (52, 54) an ihren einander zugewandten Endbereichen (152, 154) so ausgebildet sind, dass sich in einer zwischen der ersten Übergangsstellung und der Trennstellung liegenden zweiten Übergangsstellung ein zweiter Drosselspalt (222) mit einer quer zu der Verschieberichtung (72) verlaufenden Spaltbreite ausbildet, die größer ist als die Spaltbreite des ersten Drosselspalts (196).
- Schraubenverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Drosselspalt (222) von mindestens einer Wandfläche begrenzt ist, die auf einer der Stirnseite (86) abgewandten Seite der den ersten Drosselspalt (196) begrenzenden Wandfläche (192) angeordnet ist.
- Schraubenverdichter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Drosselspalt (222) von einer Wandfläche (194) begrenzt ist, die auch den ersten Drosselspalt (196) begrenzt.
- Schraubenverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Stirnseiten (86, 88) der Steuerschieber (52, 54) eine an die Schieberverdichtungswandflächen (62, 64) angrenzende Dichtrandfläche (232) und auf einer den Schieberverdichtungswandflächen (62, 64) gegenüberliegenden Seite der Dichtrandfläche (232) an diese angrenzende und gegenüber der Dichtrandfläche (232) zurückgesetzte Innenfläche (234) aufweist.
- Schraubenverdichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichtrandfläche (232) so weit in Richtung des Schieberkanals (56) erstreckt, dass diese noch an eine Teilfläche der Führungsumfangsfläche (58) des jeweiligen Steuerschiebers (54) angrenzt.
- Schraubenverdichter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüber der Dichtrandfläche (232) zurückgesetzte Innenfläche (234) mit der gegenüberliegenden Stirnseite (236) in der Verbundstellung der Steuerschieber (52, 54) einen Spaltraum (236) bildet, der mit einem von den Steuerschiebern (52, 54) in der Verbundstellung begrenzten Einströmraum (198) in Verbindung steht und auf dem gleichen Druckniveau wie der Einströmraum (198) liegt.
- Schraubenverdichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Einströmraum (198) in der Verbundstellung der Steuerschieber (52, 54) auf Niederdruck liegt.
- Schraubenverdichter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Einströmraum (198) in der Verbundstellung der Steuerschieber (52, 54) mit dem Niederdruckraum (42) des Verdichtergehäuses (12) dadurch in Verbindung steht, dass in der Verbundstellung ein Abströmauslass (212) in einem der Steuerschieber (52, 54) mit der Abströmöffnung (144) am Schieberkanal (56) überlappend angeordnet ist.
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