[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schraubenverdichters umfassend
ein Gehäuse mit einer Läuferkammer, zwei in der Läuferkammer angeordnete Schraubenläufer,
welche in dem Gehäuse um ihre jeweiligen Drehachsen drehbar gelagert sind und welche
miteinander kämmend antreibbar sind, um ein zu verdichtendes Medium von einem Sauggaseinlaß
des Gehäuses zu einem Druckgasauslaß des Gehäuses zu fördern und dabei zu verdichten,
einen in Richtung der Läuferachsen bewegbaren und an die Läuferkammer angrenzenden
Schieber zur Leistungssteuerung über die wirdsame Länge der Schraubenläufer, eine
Stelleinrichtung, umfassend einen durch ein Medium druckbeaufschlagten Zylinder, gebildet
durch eine Zylinderkammer und einen mit dem Schieber gekoppelten Kolben, eine in der
Zylinderkammer vorgesehene und eine Minimalstellung festlegende Rückflußöffnung, mindestens
eine in der Zylinderkammer vorgesehene und mindestens eine Zwischenstellung festlegende
Zwischenrückflußöffnung, wobei gemäß dem Verfahren in einem stufigen Steuermodus entweder
die Rückflussöffnung geöffnet wird, um den Kolben aus jeder Stellung zwischen einer
Maximalstellung und der Minimalstellung zur Minimalstellung zurückzufahren und/oder
mindestens eine Zwischenrückflussöffnung geöffnet wird, um den Kolben bis zu dieser
Zwischenstellung zu verfahren, und/oder ein Zulaufventil geöffnet wird, um den Kolben
in Richtung einer Maximalstellung zu verfahren.
[0002] Aus dem PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 512 (M-1679), 27. September 1994
(1994-09-27) & JP 06 173872 A (HITACHI LTD), 21. Juni 1994 (1994-06-21) ist ein derartiges
Verfahren bekannt. Bei diesem Verfahren werden beim stufigen Steuermodus die Ölleitungen
durch Ventile geschaltet, während die Versorgung über eine Kapillare erfolgt. Im stufenlosen
Steuermodus, werden weitere Ventile geschaltet und die Versorgung erfolgt über weitere
Kapillaren, während ein Ölrückfluß über eine weitere Leitung erfolgt.
[0003] Diese Lösungen sehen jeweils Verschlußplatten für die entsprechenden Öffnungen vor,
um beim stufigen Steuermodus die Öffnungen für den stufenlosen Steuermodus zu verschließen
und beim stufenlosen Steuermodus die Öffnungen für den stufigen Steuermodus zu verschließen.
[0004] Ferner zeigt eine weitere Ausführungsform eine Kombination der Betriebsweise, bei
welcher lediglich durch Öffnen und Schließen von Ventilen ein Umschalten von einem
stufigen Steuermodus in den stufenlosen Steuermodus erfolgen kann, wobei die im Zusammenhang
mit dem stufigen und dem stufenlosen Steuermodus beschriebenen Leitungen und Ventile
kombiniert sind.
[0005] Damit die Steuereinrichtung eines derartigen Schraubenverdichters zuverlässig arbeitet,
ist es jedoch erforderlich, die Position des Kolbens der Steuereinrichtung erkennen
zu können, um den Schraubenverdichter in den gemischten Steuerbereichen zuverlässig
betreiben zu können.
[0006] Aus dem Grund ist bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Schraubenverdichter
eine Positionserkennung für den Kolben und/oder den Schieber erforderlich, die aufwendig
ist.
[0007] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen
Art derart zu verbessern, daß dieses bei konstruktiv möglichst einfachem Aufbau zuverlässig
arbeitet.
[0008] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß in einem stufenlosen Steuermodus zur stufenlosen Steuerung der
Kolbenstellungen in einem Teilsteuerbereich zwischen der Zwischenstellung und der
Minimalstellung die Rückflußöffnung aktiviert wird und zur stufenlosen Steuerung von
Kolbenstellungen außerhalb des Teilsteuerbereichs zwischen der Zwischenstellung und
der Minimalstellung die entsprechende Zwischenrückflußöffnung aktiviert wird, und
zum Halten einer gewünschten Stellung des Kolbens das Zulaufventil und die Rückflußöffnung
sowie die Zwischenrückflußöffnung geschlossen werden.
[0009] Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu sehen, daß die Möglichkeit
besteht, den Schraubenverdichter in konstruktiv einfacher Konzeption zu betreiben
und außerdem durch Festlegen des Rückflusses des den Kolben betätigenden Mediums über
die Zwischenrückflußöffnung den Kolben lediglich in einem gewünschten Teilsteuerbereich
zu betreiben und somit eine zuverlässige Information dahingehend zur Verfügung zu
stellen, daß unerwünschte Teilsteuerbereiche, beispielsweise der Teilsteuerbereich
zwischen der Zwischenstellung und der Minimalstellung, für die stufenlose Steuerung
des Kolbens ausgeschlossen werden können.
[0010] Damit besteht die Möglichkeit, daß eine Positionsüberwachung des Kolbens und/oder
des Schiebers, entfallen kann und trotzdem ist eine Steuerung mit der erforderlichen
Zuverlässigkeit möglich, wobei die Steuerzustände entweder direkt durch die Art der
Ansteuerung oder durch Erfassen der Art der Ansteuerung erkennbar sind.
[0011] Prinzipiell ist die erfindungsgemäße Lösung mit einer einzigen Zwischenrückflußöffnung
voll funktionsfähig.
[0012] Besonders günstig ist es jedoch, wenn das Verfahren mit mehreren jeweils andere Teilsteuerbereiche
festlegende Zwischenrückflußöffnungen arbeitet, und wenn die die minimal zulässige
Stellung des Kolbens in dem jeweiligen Teilsteuerbereich durch die jeweils aktivierte
Zwischenrückflußöffnung festgelegt ist.
[0013] Das heißt, daß bei dieser Lösung die Möglichkeit besteht, mehrere Teilsteuerbereiche
mit jeweils minimal zulässiger Stellung des Kolbens durch Aktivierung unterschiedlicher
Zwischenrückflußöffnungen festzulegen.
[0014] Ein besonders vorteilhafter Steuermodus sieht vor, daß der Kolben dadurch ausschließlich
in außerhalb des Teilsteuerbereichs zwischen der Zwischenstellung und der Minimalstellung
liegenden Teilsteuerbereichen betrieben wird, daß nur die entsprechende Zwischenrückflußöffnung
aktiviert wird und nicht zusätzlich die Rückflußöffnung aktiviert wird, so daß bereits
konstruktionsbedingt die Möglichkeit besteht, den unerwünschten Teilsteuerbereich,
beispielsweise den zwischen der Zwischenstellung und der Minimalstellung liegenden
Teilsteuerbereich, auszuschließen.
[0015] Um eine exakte stufenlose Steuerung vornehmen zu können, ist es erforderlich, daß
die Stellung des Kolbens erkennbar ist. Aus diesem Grund ist vorzugsweise vorgesehen,
daß die Stellung des Kolbens ausgehend von der der aktivierten Zwischenrückflußöffnung
entsprechenden Zwischenstellung als Referenzposition ermittelt wird und das Verfahren
somit in der Lage ist, ausgehend von dieser Referenzposition, beispielsweise durch
Integration der Zuflußzeiten und Rückflußzeiten, die Position des Kolbens zumindest
näherungsweise zu ermitteln, wobei eine exakte Neuerfassung der Stellung des Kolbens
stets dann möglich ist, wenn dieser wieder zur jeweiligen Zwischenstellung zurückgefahren
ist, zu welcher dann ausgehend wieder erneut die Stellung des Kolbens ermittelt werden
kann.
[0016] Um die Rückflußöffnung und die Zwischenrückflußöffnungen durch die Steuereinrichtung
aktivieren zu können, wären beispielsweise komplexe Ventile denkbar. Eine einfache
Möglichkeit sieht vor, daß jede der Rückflußöffnungen und Zwischenrückflußöffnungen
durch ein zugeordnetes steuerbares Ventil gesteuert wird.
[0017] Die Ventile könnten beispielsweise so ausgebildet sein, daß mit diesen auch eine
Mengensteuerung möglich ist. Um die Steuerung jedoch besonders einfach gestalten zu
können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß jedes Ventil ein nur zwischen einer Durchflußstellung
und einer Sperrstellung schaltbares Ventil ist und somit nur zwei Schaltzustände aufweist.
[0018] Hinsichtlich der Ausbildung der Stelleinrichtung, insbesondere zum Erreichen der
Minimalstellung sind die unterschiedlichsten Varianten denkbar. So wäre es beispielsweise
denkbar, den Kolben zweiseitig mit einem Medium zu beaufschlagen, wobei das eine Medium
die Kraft zum Bewegen des Kolbens von der Minimalstellung in die Maximalstellung erzeugt
und das andere Medium die Rückstellkraft zum Zurückbewegen des Kolbens in Richtung
der Minimalstellung bei Aktivierung der Rückflußöffnungen oder Zwischenrückflußöffnungen
erzeugt.
[0019] Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es jedoch besonders einfach, wenn der Kolben
in Richtung seiner Minimalstellung durch einen elastischen Kraftspeicher, beispielsweise
eine Feder beaufschlagt wird, welcher stets dafür sorgt, daß der Kolben bei Aktivieren
mindestens einer Rückflußöffnung oder Zwischenrückflußöffnung sich in Richtung der
Minimalstellung bewegt, sofern diese Rückflußöffnung oder Zwischenrückflußöffnung
noch in das zwischen Kolben und Zylinderkammer eingeschlossene Zylindervolumen mündet.
[0020] Hinsichtlich der Kopplung zwischen dem Kolben und dem Schieber wäre es beispielsweise
noch denkbar, eine mechanische Übersetzung oder eine flexible Kopplung vorzusehen.
Besonders einfach ist es jedoch, wenn der Schieber über eine Betätigungsstange mit
dem Kolben verbunden ist.
[0021] Vorzugsweise ist dabei der Schieber mit dem Kolben starr verbunden. .
[0022] Erfindungsgemäß ist dabei der durch Aktivierung der Rückflußöffnung oder der Zwischenrückflußöffnung
mögliche Rückfluß des den Kolben beaufschlagenden Mediums stets größer als der Zufluß,
durch den der Kolben in Richtung der Minimalstellung bewegbar ist.
[0023] Besonders günstig ist es dabei, wenn in dem stufigen Steuermodus den Zufluß getaktet
aktiviert wird, da dadurch insbesondere das Zurücklaufen des Kolbens vorteilhaft eingeleitet
wird, da Zeiten zur Verfügung stehen, in welchen kein Zufluß des den Kolben beaufschlagenden
Mediums erfolgt und somit der Rückfluß und die Zurückbewegung des Kolbens in Richtung
der Minimalstellung in vorteilhafter Weise einsetzen können. Somit wird das Ansprechverhalten
der Leistungssteuerung verbessert.
[0024] Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Zufluß in einem festlegbaren Takt aktiviert
wird.
[0025] Ferner ist es von Vorteil, wenn der Zufluß in dem festen Takt für eine festgelegte
Zeitdauer aktiviert wird, wobei der festlegbare Takt und die festlegbare Zeitdauer
nicht über die gesamten Betriebszeiten des Schraubenverdichters auf dieselben Werte
festgelegt sein müssen, sondern entsprechend sich ändernden Umständen, beispielsweise
sich ändernder Betriebstemperatur, neu eingestellt werden können, um beispielsweise
bei Öl als Medium zum Beaufschlagen des Kolbens eine Anpassung an die Viskosität desselben
vorzunehmen.
[0026] Vorzugsweise erfolgt auch in dem stufenlosen Steuermodus ein Takten des Zuflusses
und insbesondere auch ein Takten des Rückflusses.
[0027] Weitere Merkmale und Vorteile sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie
der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
[0028] Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eine für das erfindungsgemäße Verfahren
geeigneten Schraubenverdichters mit einem schematischen Längsschnitt durch ein Gehäuse
desselben.
[0029] Ein Ausführungsbeispiel eines für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Schraubenverdichters,
dargestellt in Fig. 1, umfaßt ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Gehäuse, welches
eine Läuferkammer 12 bildet, in der zwei parallel zueinander ausgerichtete und miteinander
kämmende Schraubenläufer 14 um ihre jeweiligen Drehachsen 16 drehbar gelagert sind,
wobei die Lagerung der Schraubenläufer 14 vorzugsweise durch beiderseits derselben
angeordnete Wellenstummel 18 und 20 in im Gehäuse 10 vorgesehenen Lagern 22 bzw. 24
erfolgt.
[0030] In dem Gehäuse 10 ist ferner ein saugseitig der Schraubenläufer 14 angeordneter Sauggaseinlaß
26 angeordnet sowie ein druckseitig derselben liegender Druckgasauslaß 28, wobei die
Schraubenläufer 14 ein zu verdichtendes Medium vom Saugeinlaß 26 bis zum Druckgasauslaß
28 fördern und dabei verdichten.
[0031] Zur Einstellung der Verdichterleistung ist ein Schieber 30 vorgesehen, welcher in
dem Gehäuse 10 in einer Richtung 32 parallel zur Drehachse 16 der Schraubenläufer
14 verschiebbar gelagert ist und ausgehend vom Druckgasauslaß 28 sich in Richtung
des Sauggaseinlasses 26 erstreckt, dabei mit seiner Schieberoberseite 34 an die Schraubenläufer
14 angrenzt und mit einer vorderen Schieberkante 36 den Ort festlegt, ab welchem eine
Verdichtung des zu verdichtenden Mediums durch die beiden ineinandergreifenden Schraubenläufer
14 erfolgt.
[0032] Der Schieber 30 ist fest mit einer Betätigungsstange 38 verbunden, mit welcher über
eine als Ganzes mit 40 bezeichnete Stelleinrichtung der Schieber 30 in Richtung 32
verstellbar ist.
[0033] Die Stelleinrichtung 40 umfaßt ein Zylindergehäuse 42, welches eine Zylinderkammer
44 umschließt, in der ein Kolben 46 verfahrbar ist, der fest mit der Betätigungsstange
38 verbunden ist, wobei die Betätigungsstange 38 vorzugsweise eine Kolbenstange des
Kolbens 46 bildet.
[0034] Dabei ist der Kolben 46 ebenfalls parallel zur Richtung 32 in der Zylinderkammer
44 verfahrbar und zwar von einer Minimalstellung Mi, die beispielsweise einer Leistung
in der Größenordnung von 25% der Maximalleistung des Verdichters entspricht, bis zu
einer Maximalstellung Ma, welche der Maximalleistung des Verdichters entspricht, und
Zwischenstellungen Z1 und Z2, welche nachfolgend noch im einzelnen erläutert werden.
[0035] Dabei entspricht die Minimalstellung Mi des Kolbens einem minimalen zwischen Zylinderkammer
44 und Kolben 46 eingeschlossenen Zylindervolumen und die Stellung Ma einem maximal
zwischen dem Kolben 46 und der Zylinderkammer 44 eingeschlossenen Zylindervolumen,
während die Zwischenstellungen Z1 und Z2 Zylindervolumina entsprechen, die zwischen
dem minimalen Zylindervolumen und dem maximalen Zylindervolumen liegen.
[0036] Die Stelleinrichtung 40 ist zum Verstellen des Kolbens 46 mit unter Druck stehendem
Öl beaufschlagbar, welches beispielsweise durch eine Öldruckpumpe 50 oder ein mit
Enddruck des zu verdichtenden Mediums beaufschlagtes Reservoir auf einem für die Beaufschlagung
des Kolbens erforderlichen Druck gehalten wird. Von der Öldruckpumpe 50 strömt das
Öl durch eine Zufuhrleitung 52 über eine Drossel 54, beispielsweise ausgebildet als
Kapillare zu einer Versorgungsleitung 56, welche mit einer Rückflußöffnung 58 in die
Zylinderkammer 44 mündet. Die Versorgungsleitung 56 ist ferner mit einer Rücklaufleitung
60 verbunden, die zum Sauggaseinlaß 26 des Gehäuses 10 führt.
[0037] Zur Steuerung einzelner Stellungen des Kolbens 46 in der Zylinderkammer 44 ist in
der Zulaufleitung 52 ein Zulaufventil 62 vorgesehen und in der Rücklaufleitung 60
ein Rücklaufventil 64, welche beide vorzugsweise elektromagnetisch über eine als Ganzes
mit 66 bezeichnete Steuereinrichtung steuerbar sind.
[0038] Zum Verschieben des Kolbens 46 von der Minimalstellung Mi in eine andere Stellung
zwischen der Minimalstellung Mi und der Maximalstellung Ma wird das Zulaufventil 62
durch die Steuerung 66 geöffnet, wobei die Öldruckpumpe 50 Öl über die Zufuhrleitung
52, die Versorgungsleitung 56 und die Rückflußöffnung 58 in die Zylinderkammer 44
pumpt und damit unter Vergrößerung des Zylindervolumens den Kolben 46 beaufschlagt,
so lange, bis die gewünschte Stellung des Kolbens 46 erreicht ist. Dann wird das Zulaufventil
62 geschlossen. Damit läßt sich der Schieber 30 vorzugsweise in eine Stellung bewegen,
in welcher die Verdichterleistung zwischen dem Minimalwert und dem Maximalwert liegt,
wobei der Minimalstellung Mi des Kolbens 46 vorzugsweise die Stellung minimaler Leistung
des Schiebers 30 zugeordnet ist und der Maximalstellung Ma des Kolbens 46 die Stellung
maximaler Leistung des Schiebers 30.
[0039] Zum Verschieben des Kolbens 46 aus einer Stellung zwischen der Minimalstellung Mi
und der Maximalstellung Ma in Richtung der Minimalstellung Mi wird das Rücklaufventil
64 von der Steuerung 66 geöffnet, so daß Öl aus dem von der Zylinderkammer 44 und
dem Kolben 46 eingeschlossenen Zylindervolumen über die Rücklaufleitung 60 abströmen
kann und dabei vorzugsweise zum Sauggaseinlaß 26 strömt, so daß sich der Kolben 46
so lange in Richtung der Minimalstellung verschiebt, solange das Rücklaufventil 64
von der Steuereinrichtung 66 geöffnet gehalten wird.
[0040] Nach Schließen des Rücklaufventils 64 bleibt der Kolben 46 in der erreichten Stellung
stehen.
[0041] Vorzugsweise ist, um sämtliche Stellungen zwischen der Minimalstellung Mi und der
Maximalstellung Ma einstellen zu können, die Rücklußöffnung 58 einem Kolbenboden 68
zugewandt in einem Zylindergehäuseboden 70 des Zylindergehäuses 42 angeordnet.
[0042] Ferner sind in einem Zylindergehäusemantel 72 Zwischenrücklauföffnungen 74 und 76
in unterschiedlichem Abstand von der Minimalstellung Mi des Kolbens 46 angeordnet,
die mit Zwischenrücklaufleitungen 78 bzw. 80 verbunden sind, welche ihrerseits in
die Rücklaufleitung 60 zwischen dem Rücklaufventil 64 und dem Sauggaseinlaß 26 münden.
Jede der Zwischenrücklaufleitungen 78 und 80 ist mit einem Zwischenrücklaufventil
82 bzw. 84 versehen, mit welchem die jeweilige Zwischenrücklaufleitung 78 und 80 verschließbar
ist.
[0043] Durch die Lage der Zwischenrücklauföffnungen 74 und 76 im Abstand von der Minimalstellung
Mi des Kolbens 46 ist die Lage von diesen zugeordneten Zwischenstellungen Z1 bzw.
Z2 des Kolbens 46 festgelegt, wobei bei einem stufenlosen Steuermodus die Zwischenstellungen
Z1 und Z2 so liegen, daß der in diesen stehende Kolben 46 vor den Zwischenrücklauföffnungen
74 bzw. 76 steht.
[0044] Durch Ansteuerung der Zwischenrücklaufventile 82 und 84 mittels der Steuereinrichtung
66 besteht nun die Möglichkeit, über die Zwischenrücklauföffnungen 74 oder 76 Öl aus
der Zylinderkammer 44 abströmen zu lassen, sofern sich das jeweilige Zylindervolumen
bis zu den Zwischenrücklauföffnungen 74 bzw. 76 oder über diese hinaus erstreckt.
[0045] Vorzugsweise liegen die Zwischenstellungen Z1 und Z2 so, daß die Zwischenstellung
Z1 einer Stellung des Schiebers 30 entspricht, bei welcher der Schraubenverdichter
in einem mittleren Leistungsbereich, das heißt beispielsweise in der Größenordnung
von 50% arbeitet. Ferner ist die Zwischenstellung Z2 beispielsweise so definiert,
daß diese einer Stellung des Schiebers 30 entspricht, in welcher der Schraubenverdichter
mit einer Leistung in der Größenordnung von 70% bis 80% arbeitet.
[0046] Es sind aber auch in erfindungsgemäßer Weise andere Festlegungen der Zwischenstellungen
Z1 und Z2 möglich. Ferner ist es erfindungsgemäß auch möglich, noch mehr als zwei
Zwischenstellungen Z1 und Z2 vorzusehen.
[0047] Außerdem ist der Kolben 46 oder der Schieber 30 vorzugsweise noch mit einem elastischen
Kraftspeicher, das heißt beispielsweise einer Feder 90, derart beaufschlagt, daß sowohl
der Kolben 46 als auch der Schieber 30 die Tendenz haben, das Zylindervolumen zu verkleinern
, das heißt ohne Öldruckbeaufschlagung des Zylindervolumens zwischen Kolben 46 und
Zylinderkammer 44 in die Minimalstellung Mi des Kolbens 46 und somit die Stellung
minimaler Leistung des Schraubenverdichters überzugehen.
[0048] Der erfindungsgemäße Schraubenverdichter läßt sich nun wie folgt in dem stufenlosen
Steuermodus betreiben:
[0049] Beim Anfahren des Schraubenverdichters ist aufgrund des elastischen Kraftspeichers
90 der Kolben 46 und eines gegebenenfalls vorausgehenden Öffnens des Rücklaufventils
64 und somit auch der Schieber 30 in der Minimalstellung, das heißt der Schraubenverdichter
fährt mit minimaler Leistung an. Soll nun der Schraubenverdichter mit einer höheren
Leistung betrieben werden, so wird das Zulaufventil 62 in der Zulaufleitung 52 geöffnet
und folglich fördert die Ölpumpe 50 Öl über die Zulaufleitung 52 in die Versorgungsleitung
56 und somit über die Rückflußöffnung 58 in das von dem Kolben 46 und der Zylinderkammer
44 begrenzte Zylindervolumen, wodurch dieses vergrößert wird und der Kolben 46 sich
von der Minimalstellung Mi in Richtung der Maximalstellung bewegt.
[0050] Dieses Steigern der Leistung des Schraubenverdichters kann bis zu einer beliebigen
möglichen Stellung des Kolbens 46 erfolgen.
[0051] Wird dabei eine Stellung des Kolbens 46 zwischen der Minimalstellung Mi und der Zwischenstellung
Z1 erreicht, so kann durch Sperren des Zulaufventils 62 diese Stellung aufrecht erhalten
oder durch Öffnen des Rücklaufventils 64 diese Stellung wieder in Richtung der Minimalstellung
Mi verändert werden, wobei die Minimalstellung Mi bei geschlossenem Zulaufventil 62
schnell angefahren werden kann und bei geöffnetem Zulaufventil 62 langsam angefahren
werden kann, sofern durch das Rücklaufventil 64 mehr Öl abströmt als durch das Zulaufventil
62 zuströmt.
[0052] Üblicherweise besteht jedoch das Bestreben, Schraubenverdichter in einem oberen Leistungsbereich,
das heißt in einem Leistungsbereich oberhalb eines Mindestwerts in der Größenordnung
von 50% zu betreiben.
[0053] Aus diesem Grund wird üblicherweise durch Öffnen des Zulaufventils 62 in der Zulaufleitung
52 der Kolben 46 so weit bewegt, daß er die Zwischenstellung Z1 erreicht oder sich
über diese hinaus in Richtung der Maximalstellung Ma bewegt.
[0054] Um nun den erfindungsgemäßen Schraubenverdichter in dem oberen Leistungsbereich zu
betreiben und dabei sicher sein zu können, daß ohne Überwachung der Stellung des Kolbens
46 und/oder des Schiebers 30 verhindert werden kann, daß diese so weit zurückgefahren
werden, daß sie wieder den unteren Leistungsbereich zwischen der Zwischenstellung
Z1 und der Minimalstellung erreichen, arbeitet die Steuereinrichtung 66 im oberen
Leistungsbereich dergestalt, daß sie zum Verfahren des Kolbens 46 in Richtung der
Maximalstellung Ma das Zulaufventil 62 öffnet und somit über die Zulaufleitung 52
und die Versorgungsleitung 54 Öl in das vom Kolben 46 und der Zylinderkammer 44 eingeschlossene
Zylindervolumen eintreten lassen.
[0055] Allerdings wird zum Zurückfahren des Kolbens 46 in Richtung der Minimalstellung nicht
das Rücklaufventil 64 geöffnet, sondern das zwischenrücklaufventil 82 in der Zwischenrücklaufleitung
78. Dies hat zur Folge, daß damit der Kolben 46 nur so weit in Richtung der Minimalstellung
verfahren kann, bis er die Zwischenstellung Z1 erreicht, in welcher der Kolben 46
vor der Zwischenrücklauföffnung 74 steht und somit bei weiterem Bewegen in Richtung
der Minimalstellung die Zwischenrücklauföffnung 74 selbsttätig versperrt und somit
auch das Rücklaufen von Öl aus dem Zylindervolumen in die Zwischenrücklaufleitung
78 verhindert.
[0056] Das Verfahren des Kolbens 46 zur Zwischenstellung Z1 kann bei ausschließlichem Öffnen
des Zwischenrücklaufventils 82 schnell und bei zusätzlichem Öffnen des Zulaufventils
62 langsam erfolgen, sofern durch das Zwischenrücklaufventil 82 mehr Öl abströmt als
durch das Zulaufventil 62 zuströmt.
[0057] Damit ist zwangsläufig sichergestellt, daß der Kolben 46 in Richtung der Minimalstellung
nicht über die Zwischenstellung Z1 hinaus bewegt wird. Damit ist auch für die Steuerung
66 ohne Überwachung der Stellung des Kolbens 46 und/oder des Schiebers 30 erkennbar,
daß der Kolben 46 in einer Stellung steht, welche mindestens einer Leistung des Verdichters
in der Größenordnung von 50% entspricht, jedoch keinesfalls unter diesem Wert liegt.
Somit ist lediglich dadurch, daß die Steuereinrichtung 66 nur das Zulaufventil 62
und das Zwischenrücklaufventil 82 betätigt, ein Steuer- oder Regelbereich für den
Kolben vorgegeben, der den gewünschten Wert von in der Größenordnung 50% nicht unterschreitet,
sondern zwischen der Zwischenstellung Z1 und der Maximalstellung Ma liegt.
[0058] Soll der Steuer- und Regelbereich für den Kolben 46 auf noch höhere Werte eingegrenzt
werden, so erfolgt nach Verstellen des Kolbens 46 bis mindestens zur Zwischenstellung
Z2 durch die Steuereinrichtung 66 lediglich eine Betätigung des Zulaufventils 62 und
des der Zwischenrücklaufleitung 80 zugeordneten Zwischenrücklaufventils 84, so daß
der Kolben 46 bei seiner Bewegung in Richtung der Minimalstellung lediglich die Zwischenstellung
Z2 erreichen kann, die beispielsweise in der Größenordnung zwischen 70% und 80% der
Leistung des Verdichters liegt, und diese Zwischenstellung Z2 wird - in gleicher Weise
wie im Zusammenhang mit der Zwischenstellung Z1 beschrieben - bei einer derartigen
Betätigung des Zwischenrücklaufventils 84 und das Halten des Rücklaufventils 64 und
des Zwischenrücklaufventils 82 in der geschlossenen Stellung aufgrund der konstruktiven
Anordnung der Zwischenrücklauföffnung 76 nicht unterschritten, ohne daß hier eine
Überwachung der Stellung des Kolbens 46 erforderlich ist.
[0059] Die Steuereinrichtung 66 kann bei dem erfindungsgemäßen Schraubenverdichter jedoch
nicht nur in dem beschriebenen stufenlosen Steuermodus arbeiten, in welchem letztlich
eine stufenlose Positionierung des Kolbens zwischen der Minimalstellung Mi und der
Maximalstellung Ma möglich ist.
[0060] Alternativ dazu kann die erfindungsgemäße Steuereinrichtung auch in einem stufigen
Steuermodus arbeiten, in welchem lediglich die Zwischenstellung Z1, die Zwischenstellung
Z2 und die Maximalstellung Ma neben der Minimalstellung Mi anfahrbar sind.
[0061] Hierzu wird das Zulaufventil 62 erfindungsgemäß in einem festen Takt für jeweils
ein fest definiertes Zeitintervall geöffnet, so daß das unter Druck stehende Öl in
das durch den Kolben 46 und die Zylinderkammer 44 umschlossene Zylindervolumen eintritt.
Sind sowohl das Rücklaufventil 64 als auch die Zwischenrücklaufventile 82 und 84 geschlossen,
so wird dadurch der Kolben 46 bei jedem Zuführen von dem unter Druck stehenden Öl
in Richtung der Maximalstellung Ma bewegt, so daß nach einem durch die Zeitintervalle
für das Zuführen des Öls festgelegten Gesamtintervall die Maximalstellung Ma erreicht
wird.
[0062] Soll dagegen nur die Zwischenstellung Z1 erreicht werden, so wird das Zwischenrücklaufventil
82 geöffnet, was dazu führt, daß dann, wenn der Kolben in der Zwischenstellung Z1
steht, ein geringfügiges Weiterbewegen des Kolbens 46 über die Zwischenstellung Z1
hinaus dazu führt, daß der Kolben 46 die Zwischenrücklauföffnung 74 freigibt und somit
das über die Versorgungsöffnung 48 dem Zylindervolumen zugeführte Öl wiederum über
die Zwischenrücklauföffnung 74 und die Zwischenleitung 78 abfließt, so daß sich der
Kolben 46 stets geringfügig um die Zwischenstellung Z1 herum bewegt und somit in dieser
definiert festgehalten werden kann.
[0063] In gleicher Weise besteht die Möglichkeit, den Kolben 46 auch in der Zwischenstellung
Z2 durch Öffnen des Zwischenrücklaufventils 84 und Geschlossenhalten des Rücklaufventils
64 und des Zwischenrücklaufventils 82 festzuhalten.
[0064] Schließlich besteht auch noch die Möglichkeit, die Minimalstellung Mi dadurch zu
erreichen, daß das Rücklaufventil 64 geöffnet wird und somit mehr Öl aus dem Zylindervolumen
abströmen kann, als über das Zulaufventil 62 und die Drossel 54 zufließt.
[0065] Vorzugsweise wird auch beim Abschalten und vor dem Anschalten das Rücklaufventil
64 geöffnet.
[0066] Das Funktionieren des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters in dem stufigen oder
gestuften Steuermodus setzt voraus, daß stets mindestens genauso viel Öl über die
jeweiligen Rücklaufventile 64, 82 und 84 abfließen kann als über das Zulaufventil
62 zufließen kann. Vorzugsweise wird die zufließende Ölmenge so eingestellt werden,
daß sie stets geringer ist als die über die Rücklaufventile 64, 82 und 84 bei Aktivierung
derselben zurücklaufende Ölmenge.
[0067] Ferner schafft der getaktete Betrieb des Zulaufventils 62 noch die Möglichkeit, durch
Änderung der Taktfrequenz oder der jeweils geöffneten Zeitspanne des Zulaufventils
62 die zugeführte Ölmenge zu variieren, beispielsweise bei sich ändernder Öltemperatur
oder sich ändernden sonstigen Bedingungen, die sich auf das Strömungsverhalten des
Öls, insbesondere beim Durchströmen der Drossel 54 auswirken.
1. Verfahren zum Betreiben eines Schraubenverdichters umfassend ein Gehäuse mit einer
Läuferkammer (12), zwei in der Läuferkammer angeordnete Schraubenläufer (14), welche
in dem Gehäuse (10) um ihre jeweiligen Drehachsen (16) drehbar gelagert sind und welche
miteinander kämmend antreibbar sind, um ein zu verdichtendes Medium von einem Sauggaseinlaß
(26) des Gehäuses (10) zu einem Druckgasauslaß (28) des Gehäuses (10) zu fördern und
dabei zu verdichten, einen in Richtung der Läuferachsen (16) bewegbaren und an die
Läuferkammer (12) angrenzenden Schieber (30) zur Leistungssteuerung über die wirksame
Länge der Schraubenläufer (14), eine Stelleinrichtung (40), umfassend einen durch
ein Medium druckbeaufschlagten Zylinder, gebildet durch eine Zylinderkammer (44) und
einen mit dem Schieber (30) gekoppelten Kolben (46), eine in der Zylinderkammer (44)
vorgesehene und eine Minimalstellung (Mi) festlegende Rückflußöffnung (58), mindestens
eine in der Zylinderkammer (44) vorgesehene und mindestens eine Zwischenstellung (Z1,
Z2) festlegende Zwischenrückflußöffnung (74, 76), wobei gemäß dem Verfahren in einem
stufigen Steuermodus entweder die Rückflussöffnung (58) geöffnet wird, um den Kolben
(46) aus jeder Stellung zwischen einer Maximalstellung (Ma) und der Minimalstellung
(Mi) zur Minimalstellung (Mi) zurückzufahren und/oder mindestens eine Zwischenrückflussöffnung
(74, 76) geöffnet wird, um den Kolben (46) bis zu dieser Zwischenstellung (Z1, Z2)
zu verfahren, und/oder ein Zulaufventil (62) geöffnet wird, um den Kolben (46) in
Richtung einer Maximalstellung (Ma) zu verfahren,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem stufenlosen Steuermodus zur stufenlosen Steuerung der Kolbenstellungen in
einem Teilsteuerbereich zwischen der Zwischenstellung (Z1, Z2) und der Minimalstellung
(Mi) die Rückflußöffnung (58) aktiviert wird und
daß zur stufenlosen Steuerung von Kolbenstellungen außerhalb des Teilsteuerbereichs zwischen
der Zwischenstellung (Z1, Z2) und der Minimalstellung (Mi) die entsprechende Zwischenrückflußöffnung
(74, 76) aktiviert wird, und
daß zum Halten einer gewünschten Stellung des Kolbens (46) das Zulaufventil (62) und
die Rückflußöffnung (58) sowie die Zwischenrückflußöffnung (74, 76) geschlossen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die minimal zulässige Stellung des Kolbens (46) in dem jeweiligen Teilsteuerbereich
durch die jeweils aktivierte Zwischenrückflußöffnung (74, 76) von mehreren Zwischenrückflußöffnungen
(74, 76) festlegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (46) dadurch ausschließlich in außerhalb des Teilsteuerbereichs zwischen
der Zwischenstellung (Z1, Z2) und der Minimalstellung (Mi) liegenden Teilsteuerbereichen
betrieben wird, daß nur die entsprechende Zwischenrückflußöffnung (74, 76) zur Steuerung
aktiviert wird.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des Kolbens (46) ausgehend von der der aktivierten Zwischenrückflußöffnung
(74, 76) entsprechenden Zwischenstellung als Referenzposition ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Rückflußöffnungen und Zwischenrückflußöffnungen (58, 74, 76) durch ein zugeordnetes
steuerbares Ventil (64, 82, 84) gesteuert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (64, 82, 84) ein nur zwischen einer Durchflußstellung und einer Sperrstellung
geschaltet ist.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (46) in Richtung seiner Minimalstellung (Mi) durch einen elastischen Kraftspeicher
(90) beaufschlagt wird.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem stufigen Steuermodus bei zeitlich gemittelt ungefähr konstantem Zufluß nur
die Rückflußöffnung (58) oder eine der Zwischenrückflußöffnungen (74, 76) aktiviert
wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem stufigen Steuermodus der Zufluß getaktet aktiviert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufluß in einem festlegbaren Takt aktiviert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufluß in dem festlegbaren Takt für eine festlegbare Zeitdauer aktiviert wird.
1. Method of operating a screw compressor comprising a housing with a rotor chamber (12),
two screw rotors (14) arranged in the rotor chamber, said screw rotors being mounted
in the housing (10) for rotation about their respective axes of rotation (16) and
being intermeshingly drivable in order to convey a medium to be compressed from a
suction gas inlet (26) of the housing (10) to a pressure gas outlet (28) of the housing
(10) and thereby compress the medium to be compressed, a slide (30) movable in the
direction of the rotor axes (16) and adjoining the rotor chamber (12) for controlling
the capacity via the effective length of the screw rotors (14), an adjusting device
(40), comprising a cylinder to which pressure is applied by a medium, said cylinder
being formed by a cylinder chamber (44) and a piston (46) coupled with the slide (30),
a return flow opening (58) provided in the cylinder chamber (44) and defining a minimum
position (Mi), and at least one intermediate return flow opening (74, 76) provided
in the cylinder chamber (44) and defining at least one intermediate position (Z1,
Z2), wherein, in accordance with the method, in a stepwise control mode, either the
return flow opening (58) is opened in order to return the piston (46) from any position
between a maximum position (Ma) and the minimum position (Mi) to the minimum position
(Mi), and/or at least one intermediate return flow opening (74, 76) is opened in order
to displace the piston (46) as far as this intermediate position (Z1, Z2), and/or
a feed valve (62) is opened in order to displace the piston (46) in the direction
of a maximum position (Ma),
characterized in that t in a continuous control mode the return flow opening (58) is activated for the
continuous control of the piston positions in a partial control range between the
intermediate position (Z1, Z2) and the minimum position (Mi), and in that the corresponding intermediate return flow opening (74, 76) is activated for the
continuous control of piston positions outside of the partial control range between
the intermediate position (Z1, Z2) and the minimum position (Mi), and in that the feed valve (62) and the return flow opening (58) as well as the intermediate
return flow opening (74, 76) are closed for holding a desired position of the piston
(46).
2. Method as defined in claim 1, characterized in that the minimum permissible position of the piston (46) in the respective partial control
range is defined by the respectively activated intermediate return flow opening (74,
76) of several intermediate return flow openings (74, 76).
3. Method as defined in claim 1 or 2, characterized in that the piston (46) is exclusively operated in partial control ranges lying outside of
the partial control range between the intermediate position (Z1, Z2) and the minimum
position (Mi) by only the corresponding intermediate return flow opening (74, 76)
for the control being activated.
4. Method as defined in any one of the preceding claims, characterized in that the position of the piston (46) is determined on the basis of the intermediate position
corresponding to the activated intermediate return flow opening (74, 76) as reference
position.
5. Method as defined in any one of the preceding claims, characterized in that each of the return flow openings and intermediate return flow openings (58, 74, 76)
is controlled by an associated controllable valve (64, 82, 84).
6. Method as defined in claim 5, characterized in that the valve (64, 82, 84) is only switched between a flow-through position and a shut-off
position.
7. Method as defined in any one of the preceding claims, characterized in that the piston (46) is acted upon by an elastic energy storing device (90) in the direction
of its minimum position (Mi).
8. Method as defined in any one of the preceding claims, characterized in that in the stepwise control mode with an inflow which, when averaged over time, is approximately
constant, only the return flow opening (58) or one of the intermediate return flow
openings (74, 76) is activated.
9. Method as defined in claim 8, characterized in that the inflow is activated in cycles in the stepwise control mode.
10. Method as defined in claim 9, characterized in that the inflow is activated in a fixable cycle.
11. Method as defined in claim 9 or 10, characterized in that the inflow is activated in the fixable cycle for a fixable length of time.
1. Procédé de commande d'un compresseur à vis comprenant un logement ayant une chambre
de rotors (12), deux rotors à vis (14) agencés dans la chambre de rotors qui sont
montés en rotation autour de leurs axes de rotation respectifs (16) dans le logement
(10) et qui peuvent être entraînés de façon à s'engrener l'un dans l'autre, afin de
transporter une substance à comprimer d'une entrée d'aspiration (26) du logement (10)
à une sortie à gaz comprimé (28) du logement (10) et, ce faisant, de le comprimer,
une coulisse (30) mobile dans le sens des axes des rotors (16) et adjacente à la chambre
de rotors (12) pour la commande de puissance au moyen de la longueur active des rotors
à vis (14), un dispositif de réglage (40) comprenant un cylindre mis en pression par
une substance, formé par une chambre de cylindre (44) et un piston (46) couplé à la
coulisse (30), une ouverture de reflux (58) prévue dans la chambre de cylindre (44)
et déterminant un réglage minimal (Mi), et au moins une ouverture de reflux intermédiaire
(74, 76) prévue dans la chambre de cylindre (44) et déterminant au moins un réglage
intermédiaire (Z1, Z2), où selon le procédé, dans un mode de commande à paliers, l'ouverture
de reflux (58) est ouverte afin de ramener le piston (46) depuis toute position entre
un réglage maximal (Ma) et le réglage minimal (Mi) vers le réglage minimal (Mi), et/ou
au moins une ouverture de reflux intermédiaire (74, 76) est ouverte afin d'amener
le piston (46) jusqu'à ce réglage intermédiaire (Z1, Z2), et/ou une soupape d'amenée
(62) est ouverte afin de déplacer le piston (46) dans le sens d'un réglage maximal
(Ma),
caractérisé en ce que, dans un mode de commande continu, l'ouverture de reflux (58) est activée pour la
commande continue des réglages du piston dans une zone de commande partielle entre
le réglage intermédiaire (Z1, Z2) et le réglage minimal (Mi), en ce que l'ouverture de reflux intermédiaire correspondante (74, 76) est activée pour la commande
continue des réglages du piston à l'extérieur de la zone de commande partielle entre
le réglage intermédiaire (Z1, Z2) et le réglage minimal (Mi), et en ce que la soupape d'amenée (62) et l'ouverture de reflux (58), ainsi que l'ouverture de
reflux intermédiaire (74, 76), sont fermées pour le maintien d'un réglage souhaité
du piston (46).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réglage autorisé au minimum du piston (46) dans la zone de commande partielle
respective est déterminé par l'ouverture de reflux intermédiaire respectivement activée
(74, 76) parmi plusieurs ouvertures de reflux intermédiaires (74, 76).
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le piston (46) est uniquement commandé dans des zones de commande partielles situées
à l'extériéur de la zone de commande partielle entre le réglage intermédiaire (Z1,
Z2) et le réglage minimal (Mi) par le fait que seule l'ouverture de reflux intermédiaire
correspondante (74, 76) est activée pour la commande.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réglage du piston (46) est calculé comme position de référence à partir du réglage
intermédiaire correspondant à l'ouverture de reflux intermédiaire activée (74, 76).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune des ouvertures de reflux et des ouvertures de reflux intermédiaires (58,
74, 76) est commandée par une soupape réglable lui afférente (64, 82, 84).
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la soupape (64, 82, 84) est uniquement déplacée entre une position de circulation
et une position de verrouillage.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston (46) est alimenté par un accumulateur d'énergie élastique (90) dans le
sens de son réglage minimal (Mi).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans le mode de commande à paliers, seule l'ouverture de reflux (58) ou l'une des
ouvertures de reflux intermédiaires (74, 76) est activée pour une arrivée approximativement
constante dans une moyenne temporelle.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que, dans le mode de commande à paliers, l'arrivée est activée par cycles.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'arrivée est activée dans un cycle pouvant être déterminé.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que l'arrivée dans le cycle pouvant être déterminé est activée pour une durée pouvant
être déterminée.