EP1669606B1 - Screw compressor - Google Patents
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Definitions
- the internal lubricant line system 80 can also be guided to other bearings of the screw rotors 44, 46 and the drive motor 48.
- the outflow space 104 also passes through a valve body 102 carrying the valve stem 106 which leads from the valve body 102 to a valve piston 108 which separates two arranged in a cylinder housing 110 cylinder chambers 112 and 114 from each other, wherein the cylinder housing 110 also in the lid body 94 of the valve housing 84 is integrated.
- the position sensor 132 is formed for example by a so-called reed relay 134 and the reed relay 134 triggering magnetic body 136, which in turn is moved with the valve piston 108 in the cylinder housing 110.
- the differential pressure sensing element 130 now provides not only the ability for the compressor controller 140 to detect whether the lubricant stop valve 92 has opened, but also the ability to detect whether the screw rotors 44, 46 are driven by the drive motor 48 in the correct direction of rotation and thus the intended Build up pressure P2 in outlet channel 72. In the wrong direction of rotation of the screw rotor 44, 46 no pressure is built up in the outlet channel.
- This pressure in the outlet channel which corresponds to the pressure P2 in the cylinder chamber 112, according to the invention is not absolutely detected, but in relation to the reference pressures P1 and P3, by the pressure in the high pressure section 16, 20 of the refrigerant circuit 10, in particular the pressure in the lubricant separator 18th influenced, preferably proportional to this pressure.
- the first differential pressure sensing element 130 it is possible to determine whether the pressure P2 in the outlet passage 72 is greater than the pressures P1 and P3 and to determine whether the pressure P2 is so high that refrigerant compressed to high pressure through the check valve 74 into the High-pressure line system 16 is promoted.
- the time window is set to last a maximum of one second.
- the time window can also be made even shorter, for example, half a second.
- the first cylinder chamber 156 is acted upon by the pressure P1, which also corresponds approximately to the pressure in the first cylinder chamber 112, while the second cylinder chamber 158 is acted upon by a pressure P4, the pressure of the lubricant in the interior space 86 of the filter housing 84 before passing through the Filter body 88 corresponds.
- the piston 154 now moves according to the difference of the pressures P1 and P4, the piston 154 in addition in the direction of his in the Fig. 4 and 5 That is, the sum of the forces exerted on the piston 154 by the spring 160 and the pressure P1 is greater than the force exerted on the piston 154 by the pressure P4.
Description
Die Erfindung betrifft einen Schraubenverdichter zum Verdichten von Kältemittel in einem Kältemittelkreislauf, umfassend ein Verdichtergehäuse, in welchem eine Schraubenläuferaufnahme und einen Einlasskanal sowie ein Auslasskanal für das zu verdichtende Kältemittel vorgesehen sind, mindestens einen in der Schraubenläuferaufnahme angeordneten Schraubenläufer, einen Antrieb für den mindestens einen Schraubenläufer und eine Schmiermittelversorgung, welche aus einem druckbeaufschlagten Schmiermittelreservoir über ein Leitungssystem mindestens dem mindestens einen Schraubenverdichter im Betrieb Schmiermittel zuführt.The invention relates to a screw compressor for compressing refrigerant in a refrigerant circuit, comprising a compressor housing, in which a screw rotor receptacle and an inlet channel and an outlet channel for the refrigerant to be compressed are provided, at least one arranged in the screw rotor receiving screw rotor, a drive for the at least one screw rotor and a lubricant supply which supplies lubricant from a pressurized lubricant reservoir via a line system to at least the at least one screw compressor during operation.
Derartige Schraubenverdichter sind beispielsweise aus der
Aus der
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schraubenverdichter der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, dass der Betrieb und die Überwachung des Schraubenverdichters zuverlässiger erfolgen.The invention has for its object to improve a screw compressor of the generic type such that the operation and monitoring of the screw compressor made more reliable.
Bei einem Schraubenverdichter der eingangs beschriebenen Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass dieser ein erstes Differenzdruckerfassungselement umfasst, welches eine Druckdifferenz zwischen dem Druck im Auslasskanal und einem durch einen Druck im Kältemittelkreislauf beeinflussten Referenzdruck erfasst und dass der Schraubenverdichter eine Verdichtersteuerung umfasst, welche dann, wenn die Druckdifferenz nach einer Anlaufphase des Antriebs nicht in einem durch Verdichten des Kältemittels festgelegten Betriebsdruckbereich liegt, den Antrieb für den mindestens einen Schraubenläufer abschaltet.In a screw compressor of the type described above, the invention provides that it comprises a first differential pressure sensing element, which detects a pressure difference between the pressure in the outlet channel and a reference pressure influenced by a pressure in the refrigerant circuit reference pressure and that the screw compressor comprises a compressor control, which, if the pressure difference after a start-up phase of the drive is not in an established by compressing the refrigerant operating pressure range, the drive for the at least one screw rotor off.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass damit die Möglichkeit besteht, zu überwachen, ob der Schraubenverdichter im Sinne eines Verdichtens des Kältemittels arbeitet und wenn dies nicht der Fall sein sollte, beispielsweise wenn der Antrieb mit der falschen Drehrichtung läuft, den Antrieb abschaltet.The advantage of the solution according to the invention is to be seen in the fact that it is possible to monitor whether the screw compressor works in the sense of compressing the refrigerant and if this should not be the case, for example if the drive is running in the wrong direction, the drive off.
Dabei ist es vorteilhaft, dass keine absolute Erfassung des Drucks im Auslasskanal erfolgt, sondern die Druckdifferenz zu einem Referenzdruck im Kältemittelkreislauf ermittelt wird, so dass dadurch die Abhängigkeit von dem absoluten Druckniveau im Auslasskanal nicht gegeben ist, sondern der gesamte Kältemittelkreislauf und somit auch der Schraubenverdichter auf unterschiedlichen absoluten Druckniveaus arbeiten können.It is advantageous that no absolute detection of the pressure in the outlet channel takes place, but the pressure difference is determined to a reference pressure in the refrigerant circuit, so that thereby the dependence on the absolute pressure level in the outlet channel is not given, but the entire refrigerant circuit and thus also the screw compressor can work at different absolute pressure levels.
Besonders günstig ist es dabei, wenn der Referenzdruck durch einen Druck im Hochdruckabschnitt des Kältemittelkreislaufs beeinflusst ist, so dass dadurch ein Referenzdruck vorliegt, welcher in derselben Größenordnung liegt wie der Druck im Auslasskanal, so dass in einfacher Weise die Ermittlung des Differenzdrucks erfolgen kann.It is particularly advantageous if the reference pressure is influenced by a pressure in the high pressure section of the refrigerant circuit, so that thereby there is a reference pressure which is of the same order of magnitude as the pressure in the outlet channel, so that the differential pressure can be determined in a simple manner.
Noch besser ist es, wenn der Referenzdruck von einem Druck im Hochdruckabschnitt des Kältemittelkreislaufs abgeleitet, vorzugsweise proportional zu diesem ist.It is even better if the reference pressure is derived from, preferably proportional to, a pressure in the high-pressure section of the refrigerant circuit.
Prinzipiell könnte der Referenzdruck durch eine separate Druckleitung zwischen dem Differenzdruckerfassungselement und dem jeweiligen Abschnitt des Kältemittelkreislaufs dem Differenzdruckerfassungselement zugeführt werden.In principle, the reference pressure could be supplied to the differential pressure sensing element through a separate pressure line between the differential pressure sensing element and the respective section of the refrigerant circuit.
Eine besonders einfache Lösung sieht jedoch vor, dass der Referenzdruck durch den von der Schmiermittelversorgung übertragenen und auf das Schmiermittelreservoir wirkenden Druck im Kältemittelkreislauf beeinflusst ist.However, a particularly simple solution provides that the reference pressure is influenced by the pressure in the refrigerant circuit transmitted by the lubricant supply and acting on the lubricant reservoir.
Prinzipiell wäre es denkbar, das erste Differenzdruckerfassungselement völlig unabhängig von dem Ventil in der Schmiermittelversorgung auszubilden.In principle, it would be conceivable to design the first differential pressure sensing element completely independently of the valve in the lubricant supply.
Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, dass das Differenzdruckerfassungselement eine Betätigungseinrichtung für das Ventil in der Schmiermittelversorgung sowie einen Betätigungsstellungen desselben erfassenden Sensor umfasst.However, a particularly favorable solution provides that the differential pressure sensing element comprises an actuating device for the valve in the lubricant supply and an actuating positions of the same detecting sensor.
Damit kann das Ventil unmittelbar dazu eingesetzt werden, entsprechend dem Differenzdruck zu reagieren und es können dann dessen Stellungen zur Erfassung des Differenzdrucks herangezogen werden.Thus, the valve can be used directly to respond according to the differential pressure and then its positions can be used to detect the differential pressure.
Beispielsweise wäre es denkbar, beliebige Elemente des Ventils in ihre verschiedenen Betätigungsstellungen zu erfassen.For example, it would be conceivable to detect any elements of the valve in their different operating positions.
Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, dass der Sensor Kolbenstellungen der Betätigungseinrichtung erfasst.However, a particularly favorable solution provides that the sensor detects piston positions of the actuating device.
Das Erfassen der Kolbenstellungen kann auf unterschiedlichste Art und Weise erfolgen, beispielsweise können hierzu induktive oder auf Magnetfelder reagierende Sensoren eingesetzt werden, wenn der Kolben mit einem Magnet versehen wird, dessen Position dann durch den Sensor detektiert wird.The detection of the piston positions can be done in various ways, for example, this inductive or magnetic field-responsive sensors can be used when the piston is provided with a magnet whose position is then detected by the sensor.
Im Zusammenhang mit der bisher beschriebenen Ausführungsform und der erfindungsgemäßen Lösung wurde nicht näher darauf eingegangen, wie die Anlaufphase erfasst und festgelegt werden soll.In connection with the previously described embodiment and the solution according to the invention, no further details were given as to how the start-up phase should be recorded and determined.
So wäre es beispielsweise denkbar, die Anlaufphase des Antriebs durch die Anzahl der nach dem Einschalten des Antriebs erfolgenden Umdrehungen festzulegen.For example, it would be conceivable to set the startup phase of the drive by the number of revolutions occurring after the drive was switched on.
Besonders einfach ist es jedoch, wenn die Verdichtersteuerung die Anlaufphase des Antriebs durch ein Zeitfenster festlegt, das eine bestimmte Zeitdauer nach dem Einschalten des Antriebs definiert.However, it is particularly simple if the compressor control determines the start-up phase of the drive through a time window which defines a certain period of time after the drive has been switched on.
Vorzugsweise arbeitet dabei die Verdichtersteuerung so, dass diese überprüft, ob während der Anlaufphase der Betriebsdruckbereich erreicht wird, das heißt, dass die Verdichtersteuerung spätestens bei Ablauf der Anlaufphase das den Betriebsdruckbereich anzeigende Signal erhalten muss.Preferably, the compressor control works in such a way that it checks whether the operating pressure range is reached during the start-up phase, that is to say that the compressor control must receive the signal indicating the operating pressure range at the latest at the end of the start-up phase.
Im einfachsten Fall wird dabei der Betriebsdruckbereich dadurch definiert, dass das Ventil seine Schließstellung verlassen hat.In the simplest case, the operating pressure range is defined by the fact that the valve has left its closed position.
Alternativ oder ergänzend zu den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen sieht ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, dass ein zweites Differenzdruckerfassungselement vorgesehen ist, welches eine sich an dem Schmiermittelfilter ausbildende Druckdifferenz erfasst und dass die Verdichtersteuerung dann, wenn die Druckdifferenz einen Schwellwert überschreitet, den Antrieb abschaltet.Alternatively or in addition to the exemplary embodiments described so far, a further advantageous embodiment provides that a second differential pressure sensing element is provided, which detects a pressure difference forming on the lubricant filter and that the compressor control switches off the drive when the pressure difference exceeds a threshold value.
Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass damit überwacht werden kann, ob der Schraubenverdichter ausreichend mit Schmiermittel versorgt wird, da die Druckdifferenz repräsentativ für den Fluss des Schmiermittels durch das Schmiermittelfilter ist, wobei an dem Schmiermittelfilter ein geringer Druckabfall entsteht, der sich in der Druckdifferenz niederschlägt.The advantage of this solution is that it can be used to monitor whether the screw compressor is sufficiently supplied with lubricant, since the pressure difference is representative of the flow of the lubricant through the lubricant filter, resulting in a low pressure drop across the lubricant filter the pressure difference is reflected.
Eine besonders einfache Lösung sieht vor, dass das Differenzdruckerfassungselement den Druck des Schmiermittels im Leitungssystem vor einem Filterkörper und nach dem Filterkörper des Schmiermittelfilters erfasst.A particularly simple solution provides that the differential pressure sensing element detects the pressure of the lubricant in the line system in front of a filter body and after the filter body of the lubricant filter.
Günstigstenfalls ist das Differenzdruckerfassungselement so ausgebildet, dass dieses einen Kolben umfasst, welcher einerseits von Schmiermittel vor Durchlaufen des Filterkörpers und andererseits von Schmiermittel nach Durchlaufen des Filterkörpers des Schmiermittelfilters beaufschlagt ist und sich somit der Kolben entsprechend der Druckdifferenz einstellt.At best, the differential pressure sensing element is formed so that it comprises a piston which is acted on the one hand by lubricant before passing through the filter body and on the other hand by lubricant after passing through the filter body of the lubricant filter and thus adjusts the piston according to the pressure difference.
Um nun die einzelnen Positionen des Kolbens erfassen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Differenzdruckerfassungselement einen Sensor zum Erfassen von mindestens einer Stellung des Kolbens umfasst.In order to be able to detect the individual positions of the piston, it is preferably provided that the differential pressure detection element comprises a sensor for detecting at least one position of the piston.
Eine besonders kompakte Lösung sieht vor, dass das Differenzdruckerfassungselement in das Verdichtergehäuse integriert ist, das heißt so an dieses angebaut ist, dass es Teil eines Gesamtgehäuses für den Schraubenverdichter darstellt.A particularly compact solution provides that the differential pressure sensing element is integrated into the compressor housing, that is, is mounted on this, that it forms part of an overall housing for the screw compressor.
Die eingangs genannte Aufgabe wird bei einem Schraubenverdichter der eingangs beschriebenen Art auch dadurch gelöst, dass in dem Leitungssystem der Schmiermittelversorgung ein Ventil vorgesehen ist, welches durch eine Druckdifferenz zwischen dem Druck im Auslasskanal und einem durch einen Druck im Kältemittelkreislauf beeinflussten Referenzdruck steuerbar ist und bei Kältemittel verdichtendem Schraubenläufer öffnet, sowie bei Kältemittel nicht verdichtendem Schraubenläufer schließt.The aforementioned object is also achieved in a screw compressor of the type described above in that a valve is provided in the line system of the lubricant supply, which is controllable by a pressure difference between the pressure in the outlet channel and influenced by a pressure in the refrigerant circuit reference pressure and refrigerant Compressive screw rotor opens, as well as closes at refrigerant non-compressing screw rotor.
Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass damit die Möglichkeit besteht, in direkter Korrelation zum Verdichten des Kältemittels durch den Schraubenläufer die Schmiermittelversorgung herzustellen oder zu unterbrechen.The advantage of this solution is to be seen in the fact that there is the possibility to produce or interrupt the lubricant supply in direct correlation to the compression of the refrigerant by the screw rotor.
Darüber hinaus ist ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung darin zu sehen, dass das Ventil nicht aufgrund eines Absolutdrucks arbeitet, sondern eine Druckdifferenz zwischen dem Druck im Auslasskanal, das heißt dem Druck des verdichteten Kältemittels, und einem Referenzdruck herstellt, der durch einen Druck im Kältemittelkreislauf beeinflusst ist. Das heißt, dass dadurch die Möglichkeit besteht, unabhängig vom absoluten Druckniveau, bei welchem der Schraubenverdichter und der Kältemittelkreislauf arbeiten, eine einwandfreie Funktion der Schraubenläufer zu erfassen.In addition, a significant advantage of the solution according to the invention is the fact that the valve does not operate on the basis of an absolute pressure, but rather establishes a pressure difference between the pressure in the outlet channel, that is to say the pressure of the compressed refrigerant, and a reference pressure resulting from a pressure in the refrigerant circuit is affected. This means that this makes it possible, regardless of the absolute pressure level at which the screw compressor and the refrigerant circuit work, to detect a proper function of the screw rotor.
Grundsätzlich kann dabei der Referenzdruck durch einen beliebigen Druck im Kältemittelkreislauf beeinflusst sein.Basically, the reference pressure can be influenced by any pressure in the refrigerant circuit.
Eine besonders einfache Lösung sieht vor, dass der Referenzdruck durch einen Druck im Hochdruckabschnitt des Kältemittelkreislaufs beeinflusst ist, so dass der Referenzdruck bereits ein Druckniveau aufweist, welches sich nicht sehr stark von dem Druckniveau des verdichteten Kältemittels im Auslasskanal unterscheidet. Damit kann die Steuerung des Ventils besonders einfach ausgelegt werden.A particularly simple solution provides that the reference pressure is influenced by a pressure in the high-pressure section of the refrigerant circuit, so that the reference pressure already has a pressure level which is not very different from the pressure level of the compressed refrigerant in the outlet channel. Thus, the control of the valve can be designed particularly simple.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Referenzdruck von einem Druck im Hochdruckabschnitt des Kältemittelkreislaufs abgeleitet ist, das heißt vorzugsweise im Wesentlichen proportional zu dem Druck im Hochdruckabschnitt des Kältemittelkreislaufs ist.It is particularly advantageous if the reference pressure is derived from a pressure in the high-pressure section of the refrigerant circuit, that is to say is preferably substantially proportional to the pressure in the high-pressure section of the refrigerant circuit.
Prinzipiell wäre es denkbar, eine Leitung vorzusehen, über welche der Druck im Hochdruckabschnitt des Kältemittelkreislaufs dem Ventil zur Ermittlung der Druckdifferenz zugeführt wird.In principle, it would be conceivable to provide a line via which the pressure in the high-pressure section of the refrigerant circuit is supplied to the valve for determining the pressure difference.
Eine besonders einfache Lösung sieht jedoch vor, dass der Referenzdruck durch den von der Schmiermittelversorgung übertragenen, auf das Schmiermittelreservoir wirkenden Druck im Kältemittelkreislauf beeinflusst ist.However, a particularly simple solution provides that the reference pressure is influenced by the pressure in the refrigerant circuit which is transmitted from the lubricant supply and acts on the lubricant reservoir.
Besonders einfach lässt sich das Ventil dann ausbilden, wenn das Ventil durch einen Kolben steuerbar ist, auf welchen einerseits unter dem Druck im Auslasskanal stehendes Kältemittel und andererseits der Referenzdruck wirken.The valve can be formed particularly easily if the valve can be controlled by a piston, on which, on the one hand, refrigerant under the pressure in the outlet channel and, on the other hand, the reference pressure act.
Besonders vorteilhaft lässt sich dies dadurch realisieren, dass der Kolben des Ventils auf der für die Einwirkung des Referenzdrucks vorgesehenen Seite durch aus dem Schmiermittelreservoir kommendes Schmiermittel beaufschlagbar und in Richtung seiner Schließstellung bewegbar ist.This can be realized in a particularly advantageous manner in that the piston of the valve can be acted upon by lubricant coming from the lubricant reservoir on the side intended for the action of the reference pressure and can be moved in the direction of its closed position.
Das heißt, dass das aus dem Schmiermittelreservoir kommende Schmiermittel den Kolben in seine Schließstellung bewegt, sofern der Druck des verdichteten Kältemittels im Auslasskanal niedriger ist als der Referenzdruck.This means that the lubricant coming from the lubricant reservoir moves the piston into its closed position, provided that the pressure of the compressed refrigerant in the outlet channel is lower than the reference pressure.
Um das durch den in Schließstellung bewegten Kolben geschlossene Ventil in der geschlossenen Stellung zu halten, ist vorzugsweise das Ventil so ausgebildet, dass dieses eine einen Ventilsitz und einen Ventilkörper umfassende Ventilanordnung aufweist, die so ausgebildet ist, dass bei auf dem Ventilsitz aufsitzendem Ventilkörper der auf den Ventilkörper einwirkende Druck des Schmiermittels eine Kraft in Richtung der geschlossenen Stellung des Ventilkörpers bewirkt.In order to keep the valve closed in the closed position by the closed valve in the closed position, the valve is preferably formed so that it has a valve seat and a valve body comprising valve assembly which is formed so that when seated on the valve seat on the valve body the valve body acting pressure of the lubricant causes a force in the direction of the closed position of the valve body.
Ferner ist es günstig, wenn der Ventilkörper durch einen elastischen Kraftspeicher, zum Beispiel eine Feder, beaufschlagt ist, die bei einem Druckausgleich am Kolben, das Ventil in seine geschlossene Stellung überführt und in dieser hält.Furthermore, it is favorable if the valve body is acted upon by an elastic force store, for example a spring, which transfers the valve to its closed position during a pressure compensation on the piston and holds it in this position.
Um den Schraubenverdichter möglichst als eine Einheit in den jeweiligen Kältemittelkreislauf einbauen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Ventil in dem Verdichtergehäuse des Schraubenverdichters integriert ist.In order to install the screw compressor as possible as a unit in the respective refrigerant circuit, it is preferably provided that the valve is integrated in the compressor housing of the screw compressor.
Dadurch entfallen insbesondere aufwändige Einbauten in die Schmiermittelleitung zum Verdichter.This eliminates in particular costly installations in the lubricant line to the compressor.
Ferner ist zur Aufbereitung des Schmiermittels vorzugsweise in dem Leitungssystem für das Schmiermittel ein Schmiermittelfilter angeordnet.Furthermore, a lubricant filter is preferably arranged in the line system for the lubricant for the preparation of the lubricant.
Auch das Schmiermittelfilter ist vorzugsweise in das Verdichtergehäuse des Schraubenverdichters integriert, um eine kompakte Einheit zu erhalten.Also, the lubricant filter is preferably integrated in the compressor housing of the screw compressor to obtain a compact unit.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels:Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of an embodiment:
In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs mit mehreren Verdichtern;
- Fig. 2
- einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, in dem Kältemittelkreislauf gemäß
Fig. 1 eingesetzten Verdichter; - Fig. 3
- eine schematisierte Darstellung des Verdichters in
Fig. 2 mit verschiedenen Komponenten desselben im Zusammenwirken mit einem Schmiermittelreservoir im Kältemittelkreislauf; - Fig. 4
- eine ausschnittsweise Darstellung eines Teilbereichs eines Verdichtergehäuses mit einem Schnitt durch ein Schmiermittelfilter, ein Ventil in der Schmiermittelversorgung und einem ersten Differenzdruckerfassungselement und einem zweiten Differenzdruckerfassungselement, die alle in das Verdichtergehäuse integriert sind in einer geöffneten Stellung des Ventils, einer aus der Schließstellung heraus bewegten Stellung des ersten Differenzdruckerfassungselements und einer einen korrekten Schmiermittelfluss anzeigenden Stellung des zweiten Differenzdruckerfassungselements;
- Fig. 5
- einen Schnitt ähnlich
Fig. 4 mit einer geschlossenen Stellung des Ventils bei einem in Schließstellung stehenden ersten Differenzdruckerfassungselement und einem unmittelbar nach Schließen des Ventils noch einen korrekten Schmiermittelfluss anzeigenden zweiten Differenzdruckerfassungselement; - Fig. 6
- einen Schnitt ähnlich
Fig. 4 mit einem in der geschlossenen Stellung stehendem Ventil, einem in Schließstellung stehenden ersten Differenzdruckerfassungselement und einem einen nicht korrekten Schmiermittelfluss anzeigenden zweiten Differenzdruckerfassungselements und - Fig. 7
- einen Schnitt ähnlich
Fig. 4 mit einem in der geöffneten Stellung stehenden Ventil, einem aus der geschlossenen Stellung herausbewegten ersten Differenzdruckerfassungselement und einem einen nicht korrekten Schmiermittelfluss anzeigenden Differenzdruckerfassungselement;
- Fig. 1
- a schematic representation of a refrigerant circuit according to the invention with a plurality of compressors;
- Fig. 2
- a longitudinal section through an embodiment of an inventive, in the refrigerant circuit according to
Fig. 1 used compressor; - Fig. 3
- a schematic representation of the compressor in
Fig. 2 with various components thereof in cooperation with a lubricant reservoir in the refrigerant circuit; - Fig. 4
- a partial view of a portion of a compressor housing with a section through a lubricant filter, a valve in the lubricant supply and a first differential pressure sensing element and a second differential pressure sensing element, which are all integrated into the compressor housing in an open position of the valve, a moved out of the closed position position of the first differential pressure sensing element and a correct lubricant flow indicating position of the second differential pressure sensing element;
- Fig. 5
- similar to a cut
Fig. 4 with a closed position of the valve at a first differential pressure detecting element in the closed position and a second differential pressure sensing element still indicating a correct lubricant flow immediately after closing the valve; - Fig. 6
- similar to a cut
Fig. 4 with a standing in the closed position valve, a standing in the closed position first differential pressure sensing element and an incorrect lubricant flow indicating second differential pressure sensing element and - Fig. 7
- similar to a cut
Fig. 4 a valve in the open position, a first differential pressure sensing element moved out of the closed position, and a differential pressure sensing element indicating improper lubricant flow;
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs, in
Von dem Schmiermittelabscheider 18 führt eine Hochdruckleitung 20 durch einen Wärmetauscher 22, welcher das verdichtete Kältemittel kühlt, und dann zu einem Expansionsventil 24, welches dazu dient, durch Entspannen des Kältemittels dessen Temperatur abzusenken, so dass das expandierte Kältemittel in einem Wärmetauscher 26 die Möglichkeit hat, wieder Wärme aufzugeben.From the
Das expandierte Kältemittel wird dabei durch eine Niederdruckleitung 28 zu Niederdruckanschlüssen 30a bis c der Verdichter 12a bis c geführt.The expanded refrigerant is passed through a
Die Verdichter 12a, 12b und 12c sind parallel geschaltet in dem Kältemittelkreislauf 10 angeordnet, können jedoch einzeln zu oder abgeschaltet werden, je nach angeforderter Kälteleistung.The
Ferner erfolgt eine Versorgung der parallel geschalteten Verdichter 12a, 12b und 12c mit Schmiermittel aus einem sich im Schmiermittelabscheider 18 bildenden Schmiermittelreservoir 32 und einen von dem Schmiermittelreservoir 32 ausgehenden externen Leitungssystem 34, welches zu einem Schmiermittelversorgungsanschluss 36a, 36b und 36c des jeweiligen Verdichters 12a bis 12c führt.Furthermore, a supply of the parallel-
Ein Beispiel für einen derartigen Verdichter 12 ist in
Die Schraubenläufer 44, 46 greifen zum Verdichten des Kältemittels ineinander, wobei einer der Schraubenläufer, beispielsweise der Schraubenläufer 46 durch einen als Ganzes mit 48 bezeichneten Antriebsmotor, der ebenfalls im Verdichtergehäuse 40 angeordnet ist, angetrieben wird.The screw rotors 44, 46 engage in each other for compressing the refrigerant, wherein one of the screw rotors, for example the
Der Antriebsmotor 48 treibt dabei eine Antriebswelle 50, auf weicher der Schraubenläufer 46 sowie ein Rotor 52 des Antriebsmotors sitzen und der in dem Verdichtergehäuse 40 um eine Rotorachse 54 drehbar gelagert ist.The
Der Rotor 52 des Antriebsmotors 48 durch das Zusammenwirken mit einem in dem Verdichtergehäuse 42 ebenfalls angeordneten Stator 56 angetrieben.The
Vorzugsweise ist der Schraubenverdichter vom Grundprinzip her so aufgebaut, wie dies in der europäischen Patentanmeldung
Das Verdichtergehäuse 40 umfasst auf einer dem Antriebsmotor 48 gegenüberliegenden Seite ein Lagergehäuse 58, in welchem Lagereinheiten 60 und 62 für die Lagerung der Schraubenläufer 44, 46 angeordnet sind.The
Ein derartiger Schraubenverdichter ist nochmals schematisiert in
Ferner führt, wie in
In dem Verdichtergehäuse 40 selbst ist ein internes Schmiermittelleitungssystem 80 vorgesehen, welches ausgehend von dem Schmiermittelversorgungsanschluss 36 durch ein Schmiermittelfilter 82 gefiltertes Schmiermittel einerseits den Lagereinheiten 60, 62 für die Schraubenläufer und andererseits den Schraubenläufern 44, 46 zuführt, um diese beim Lauf zu schmieren. Außerdem kann damit die Vorrichtung zur Leistungsregelung des Schraubenverdichters mit unter Druck stehendem Schmiermittel versorgt werden.In the
Das interne Schmiermittelleitungssystem 80 kann aber auch zu weiteren Lagern der Schraubenläufer 44, 46 und des Antriebsmotors 48 geführt sein.The internal
Der Schmiermittelfilter 82 wird, wie in
Der Deckelkörper 94 umfasst einen zum Raum 90 hin offene Eintrittsöffnung 96 für das Schmiermittel, an welches sich ein bis zu einem Ventilsitz 98 führender Aufnahmeraum 100 für einen Ventilkörper 102 des Schmiermittelstoppventils 92 anschließt.The
Auf einer dem Aufnahmeraum 100 gegenüberliegenden Seite des Ventilsitzes 98 ist ein Abströmkanal 104 für das gefilterte und den Ventilsitz 98 durchströmende Schmiermittel vorgesehen, wobei sich vom Abströmraum 104 ausgehend das weitere interne Schmiermittelleitungssystem 80 fortsetzt.On a side opposite the receiving
Den Abströmraum 104 durchsetzt außerdem ein den Ventilkörper 102 tragender Ventilstößel 106, welcher von dem Ventilkörper 102 zu einem Ventilkolben 108 führt, der zwei in einem Zylindergehäuse 110 angeordnete Zylinderkammern 112 und 114 von einander trennt, wobei das Zylindergehäuse 110 ebenfalls in den Deckelkörper 94 des Ventilgehäuses 84 integriert ist.The
Die Zylinderkammer 112 liegt auf einer dem Ventilkörper 102 zugewandten Seite und ist über einen Stichkanal 116 mit dem Abströmkanal 104 des internen Schmiermittelleitungssystems 80 verbunden, so dass der Ventilkolben 108 durch in der Zylinderkammer 112 mit einem Druck P1 vorliegendes Schmiermittel beaufschlagbar ist.The
Die Zylinderkammer 114 ist über einen in dem Verdichtergehäuse 40 geführten Kanal 118 mit dem Auslasskanal 72 des Schraubenverdichters 12 verbunden, so dass der Ventilkolben 108 andererseits von unter dem Druck P2 im Auslasskanal 72 stehendem Kältemittel beaufschlagt ist.The
Zusätzlich ist in dem Zylindergehäuse 110 noch eine den Ventilkolben 108 beaufschlagende Feder 120 vorgesehen, welche auf den Ventilkolben 108 in Richtung einer Schließstellung einwirkt, in welcher der Venilkolben 108 dafür sorgt, dass der Ventilkörper 102 auf dem Ventilsitz 98 dichtend aufliegt und insbesondere bei Druckausgleich am Ventilkolben 108 das Ventil geschlossen hält.In addition, in the
Das Öffnen und Schließen des Schmiermittelstoppventils 92 erfolgt somit durch Bewegen des Ventilkolbens 108 entsprechend der Druckdifferenz zwischen dem Druck P1 in der Zylinderkammer 112 und dem Druck P2 in der Zylinderkammer 114.The opening and closing of the
Ist der Druck P2 in der Zylinderkammer 114 höher als der Druck P1 in der Zylinderkammer 112 so öffnet das Schmiermittelstoppventil 92 dadurch, dass sich der Ventilkolben 108 in die Öffnungsstellung entgegen der Kraftwirkung der Feder 120 bewegt und damit bewirkt, dass der Ventilkörper 102 vom Ventilsitz 98 abhebt, so dass Schmiermittel aus dem Raum 90 in den Abströmkanal 104 und von diesem in das weiterführende interne Schmiermittelleitungssystem 80 eintreten kann.If the pressure P2 in the
Dieser Zustand wird dann erreicht, wenn der Schraubenverdichter arbeitet, das heißt die beiden Schraubenläufer 44 und 46 das Kältemittel derart zu verdichten, dass in dem Auslasskanal 72 auf Hochdruck P2 verdichtetes Kältemittel vorliegt, so dass der Druck P2 in der Zylinderkammer 114 dem auf Hochdruck verdichteten Kältemittel entspricht.This condition is reached when the screw compressor is operating, that is, the two
Da die wirksame und die Zylinderkammer 114 begrenzende Querschnittsfläche des Ventilkolbens 108 größer ist als die wirksame Querschnittsfläche des auf dem Ventilsitz 98 sitzenden Ventilkörpers 102 auf welchen in der Schließstellung der Druck P3 das Schmiermittel im Raum 90 wirkt, führt der bei Kältemittelverdichtung in dem Auslasskanal 72 erzeugte Hochdruck P2 dazu, dass der Ventilkolben 108 den Ventilkörper 92 von dem Ventilsitz 98 abhebt und somit in seine, in
Somit erfolgt eine Schmiermittelversorgung des Schraubenverdichters über das interne Schmiermittelleitungssystem 80 mit dem sich in dem Raum 90 des Filterkörpers 88 sammelnden und unter dem Druck P3 stehenden Schmiermittel, der ungefähr proportional zu einem Druck in dem Hochdruckleitungssystem 16 und somit zum Druck im Schmiermittelabscheider 18 ist.Thus, a supply of lubricant to the screw compressor via the internal
Kommen der Antriebsmotor 48 und somit auch die Schraubenläufer 44 und 46 zum Stillstand, so bricht der Druck des verdichteten Kältemittels im Auslasskanal 72 zusammen und somit fällt auch der Druck P2 in der Zylinderkammer 114 ab. Dies führt dazu, dass der Druck P1 in der Zylinderkammer 112 den Ventilkolben 108 in Richtung seiner Schließstellung bewegt, die in
In dieser Schließstellung bricht dann auch der Druck P1 in der Zylinderkammer 112 zusammen, andererseits bewirkt aber der Druck P3 im Raum 90, welcher auf den Ventilkörper 102 einwirkt, dass der Ventilkörper 102 in seiner auf dem Ventilsitz 98 aufsitzenden Stellung verbleibt und somit die Versorgung des weiteren internen Schmiermittelleitungssystems 80 und mit Schmiermittel aus dem Raum 90 unterbricht, so dass dadurch verhindert wird, dass ständig Schmiermittel aus dem Schmiermittelreservoir 32 nachläuft und sich somit in dem Schraubenverdichter, beispielsweise der Schraubenläuferaufnahme 42 desselben sammelt.In this closed position then breaks the pressure P1 in the
Das Schmiermittelstoppventil 92 hat jedoch nicht nur die Aufgabe, beim Abschalten des Antriebsmotors 48 und somit der Bewegung der Schraubenläufer 44 und 46 den Schmiermittelfluss aus dem Raum 90 des Schmiermittelfilters 82 in das weitere interne Schmiermittelleitungssystem 80 zu unterbrechen, sondern ist außerdem Teil eines ersten Druckdifferenzerfassungselements 130, das zusätzlich noch einen Positionssensor 132 für die Stellungen des Ventilkolbens 108 umfasst.However, the
Der Positionssensor 132 ist beispielsweise gebildet durch ein sogenanntes Reed-Relais 134 und einen das Reed-Relais 134 auslösenden Magnetkörper 136, der seinerseits mit dem Ventilkolben 108 in dem Zylindergehäuse 110 mitbewegt wird.The
Sobald der Magnetkörper 136 in Höhe des Reed-Relais 134 steht, löst dieses einen Kontakt aus, so dass der Positionssensor 132 beispielsweise bei entsprechender Anordnung nahe der Schließstellung des Ventilkolbens 108 in der Lage ist, den Ventilkolben 108 in dieser Schließstellung zu erfassen.As soon as the
Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit zu erfassen, ob der Ventilkolben 108 die Schließstellung verlassen hat und somit der Ventilkörper 102 vom Ventilsitz 98 abgehoben hat und die Zufuhr von Schmiermittel zu dem weiteren internen Schmiermittelleitungssystem 80 freigibt, wie dies in
Das Signal des Positionssensors 132 wird an eine Verdichtersteuerung 140 weitergegeben, mit welcher auch der Antriebsmotor 48 steuerbar ist.The signal of the
Das Differenzdruckerfassungselement 130 schafft nun nicht nur die Möglichkeit für die Verdichtersteuerung 140 zu erkennen, ob das Schmiermittelstoppventil 92 geöffnet hat, sondern auch die Möglichkeit, zu erkennen, ob die Schraubenläufer 44, 46 vom Antriebsmotor 48 in der richtigen Drehrichtung angetrieben sind und somit den vorgesehenen Druck P2 im Auslasskanal 72 aufbauen. Bei falscher Drehrichtung der Schraubenläufer 44, 46 wird im Auslasskanal kein Druck aufgebaut.The differential
Dieser Druck im Auslasskanal, der dem Druck P2 in der Zylinderkammer 112 entspricht, wird erfindungsgemäß nicht absolut erfasst, sondern in Relation zu den Referenzdrücken P1 und P3, die durch den Druck im Hochdruckabschnitt 16, 20 des Kältemittelkreislaufs 10, insbesondere den Druck im Schmiermittelabscheider 18 beeinflusst, vorzugsweise zu diesem Druck proportional sind. Somit besteht mit dem ersten Differenzdruckerfassungselement 130 die Möglichkeit, festzustellen, ob der Druck P2 im Auslasskanal 72 größer ist als die Drücke P1 und P3 und damit festzustellen, ob der Druck P2 so groß ist, dass auf Hochdruck verdichtetes Kältemittel durch das Rückschlagventil 74 in das Hochdruckleitungssystem 16 gefördert wird.This pressure in the outlet channel, which corresponds to the pressure P2 in the
In diesem Fall ist davon auszugehen, dass sich die Schraubenläufer 44 und 46 in der richtigen Richtung drehen und somit können Beschädigungen durch falsche Drehrichtung der Schraubenläufer 44, 46 verhindert werden.In this case, it is considered that the
Die Verdichtersteuerung 140 ist dabei vorzugsweise so ausgelegt, dass diese nach Einschalten des Antriebsmotors 48 innerhalb eines Zeitfensters den Positionssensor 132 beobachtet und prüft, ob der Ventilkolben 108 die Schließstellung verlassen hat.The
Das Zeitfenster wird beispielsweise so gesetzt, dass dieses maximal eine Sekunde dauert. Das Zeitfenster kann aber auch noch kürzer bemessen werden, beispielsweise eine halbe Sekunde.For example, the time window is set to last a maximum of one second. The time window can also be made even shorter, for example, half a second.
Wird innerhalb des Zeitfensters von der Verdichtersteuerung 140 erkannt, dass der Ventilkolben 108 die Schließstellung nicht verlassen hat, so geht die Verdichtersteuerung 140 davon aus, dass die Schraubenläufer 44, 46 entweder in der falschen Richtung drehen oder andere Beschädigungen vorliegen, was zur Abschaltung des Antriebsmotors 48 führt.If, within the time window, it is detected by the
Zusätzlich zu dem ersten Differenzdruckerfassungselement 130, welches primär die einwandfreie Funktion der Schraubenläufer 44, 46 nach Anlaufen des Antriebsmotors 48 erfasst, ist ein zweites Differenzdruckerfassungselement 150 vorgesehen, welches wie in den
Die erste Zylinderkammer 156 ist durch den Druck P1 beaufschlagt, der auch ungefähr dem Druck in der ersten Zylinderkammer 112 entspricht, während die zweite Zylinderkammer 158 durch einen Druck P4 beaufschlagt ist, der dem Druck des Schmiermittels im Innenraum 86 des Filtergehäuses 84 vor dem Durchsetzen des Filterkörpers 88 entspricht.The
Der Kolben 154 bewegt sich nun entsprechend der Differenz der Drücke P1 und P4, wobei der Kolben 154 zusätzlich in Richtung seiner in den
Diese korrekten Schmiermittelfluss anzeigende Stellung des Kolbens 154 wird dann eingenommen, wenn der Ventilkörper 102 von dem Ventilsitz 98 abgehoben ist und somit der Druck P1 auf den Kolben 154 wirkt, andererseits aber der Druck P4 vor dem Filterkörper 88 nicht wesentlich größer als der Druck P1 ist, was dann der Fall ist, wenn der Filterkörper 88 für das Schmiermittel nicht durch Schmutz zugesetzt ist (
Die den korrekten Schmiermittelfluss anzeigende Stellung des Kolbens 154 ist somit von einer einwandfreien Funktion des Filterkörpers 88 abhängig und außerdem davon abhängig, dass überhaupt das Schmiermittelstoppventil 92 geöffnet ist.The correct lubricant flow indicating position of the
Wird das Schmiermittelstoppventil 92 geschlossen, so bleibt der Kolben 154, solange, solange der Druck P1 nicht zusammengebrochen ist, in seiner korrekten Schmiermittelfluss anzeigenden Stellung (
Ist dagegen das Schmiermittelstoppventil 92 geöffnet, wie in
Damit ist mit dem zweiten Differenzdruckerfassungselement 150 die Möglichkeit gegeben, den korrekten Schmiermittelfluss teilweise redundant zum Schmiermittelstoppventil 92 zu überprüfen und zu überwachen.Thus, with the second differential
Dies erfolgt mittels eines zweiten Positionssensors 162, welcher ebenfalls als Reed-Kontakt 164 ausgebildet ist und die Position eines durch den Kolben 154 mitgeführten Magneten 166 dann erfasst, wenn der Kolben 154 in seiner den korrekten Ölfluss anzeigenden Stellung steht.This is done by means of a
Auch der Positionssensor 162 ist mit der Verdichtersteuerung 140 verbunden, so dass diese über den das zweite Differenzdruckerfassungselement 150 in der Lage ist, den korrekten Fluss von Schmiermittel zu überprüfen und gegebenenfalls bei nicht korrektem Schmiermittelfluss den Antriebsmotor abzuschalten, um Beschädigungen aufgrund von Mangelschmierung der Schraubenläufer 44, 46 oder der Lager 60, 62 zu vermeiden.Also, the
Claims (21)
- Screw compressor (12) for compressing refrigerant in a refrigerant circuit (10), comprising a compressor housing (40) in which a screw rotor receiving means (42) and an inlet channel (70) as well as an outlet channel (72) for the refrigerant to be compressed are provided, at least one screw rotor (44, 46) arranged in the screw rotor receiving means, a drive (48) for the at least one screw rotor (44, 46) and
a lubricant supply which conveys lubricant from a lubricant reservoir (32) acted upon by pressure via a line system (34, 80) at least to the at least one screw rotor (44, 46) during operation,
characterized in that this comprises a first differential pressure detection element (130) which detects a difference in pressure between the pressure (P2) in the outlet channel (72) and a reference pressure (P1, P3) influenced by a pressure in the refrigerant circuit (10), and in that the screw compressor (12) comprises a compressor control (140) which switches off the drive (48) for the at least one screw rotor (44, 46) when the difference in pressure following a starting phase of the drive (48) is not in an operating pressure range determined by compression of the refrigerant. - Screw compressor in accordance with claim 1, characterized in that the reference pressure (P1, P3) is influenced by a pressure in the high pressure section (16, 20) of the refrigerant circuit (10).
- Screw compressor in accordance with claim 1 or 2, characterized in that the reference pressure (P1, P3) is influenced by the pressure in the refrigerant circuit (10) transferred by the lubricant supply (34, 80) and acting on the lubricant reservoir (32).
- Screw compressor in accordance with any one of the preceding claims, characterized in that the first differential pressure detection element (130) comprises an actuating device (110, 108) for the valve (92) in the lubricant supply as well as a sensor (132) detecting actuating positions thereof.
- Screw compressor in accordance with claim 4, characterized in that the sensor (132) detects piston positions of the actuating device (110, 108).
- Screw compressor in accordance with any one of claims 1 to 5, characterized in that the compressor control (140) determines the starting phase of the drive (48) by means of a time frame.
- Screw compressor in accordance with claim 6, characterized in that the compressor control (140) checks whether the operating pressure range is reached during the starting phase.
- Screw compressor in accordance with any one of the preceding claims, characterized in that a second differential pressure detection element (150) is provided, which detects a difference in pressure forming at the lubricant filter (82), and in that the compressor control (140) switches off the drive (48) when the difference in pressure exceeds a threshold value.
- Screw compressor in accordance with claim 8, characterized in that the second differential pressure detection element (150) detects the pressure of the lubricant in the line system (34, 80) in front of a filter member (88) of the lubricant filter (82) and behind the filter member (88) of the lubricant filter (82).
- Screw compressor in accordance with claim 9, characterized in that the differential pressure detection element (150) comprises a piston (154), which is acted upon, on the one hand, by lubricant prior to passing through the filter member (88) and, on the other hand, by lubricant after passing through the filter member (88).
- Screw compressor in accordance with claim 9 or 10, characterized in that the differential pressure detection element comprises a sensor (162) for detecting at least one position of the piston (154).
- Screw compressor in accordance with any one of claims 8 to 11, characterized in that the differential pressure detection element (150) is integrated in the compressor housing (140).
- Screw compressor in accordance with any one of the preceding claims, characterized in that a valve (92), which is controllable by way of a difference in pressure between the pressure (P2) in the outlet channel (72) and a reference pressure (P1, P3) influenced by a pressure in the refrigerant circuit (10) and which opens when the screw rotor (44, 46) is compressing refrigerant and closes when the screw rotor (44, 46) is not compressing refrigerant, is provided in the line system (34, 80) of the lubricant supply.
- Screw compressor in accordance with claim 1, characterized in that the reference pressure (P1, P3) is influenced by the pressure in the refrigerant circuit (10) acting on the lubricant reservoir (32) and transferred by the lubricant supply.
- Screw compressor in accordance with claim 13 or 14, characterized in that the valve (92) is controllable by a valve piston (108) on which refrigerant subject to the pressure (P2) in the outlet channel (72), on the one hand, and the reference pressure (P1, P3), on the other hand, act.
- Screw compressor in accordance with claim 15, characterized in that the valve piston (108) of the valve (92) can be acted upon on the side provided for the action of the reference pressure (P1, P3) by lubricant coming from the lubricant reservoir (32) and is movable in the direction of its closing position.
- Screw compressor in accordance with any one of claims 13 to 16, characterized in that the valve (92) has a valve assembly which comprises a valve seat (98) and a valve member (102) and is constructed such that the pressure (P3) of the lubricant acting on the valve member (102) when the valve member (102) is seated on the valve seat (98) results in a force in the direction of the closed position of the valve member (102).
- Screw compressor in accordance with any one of claims 13 to 17, characterized in that the valve (92) is integrated in the compressor housing (40) of the screw compressor (12).
- Screw compressor in accordance with any one of claims 13 to 18, characterized in that a lubricant filter (82) is arranged in the line system (34, 80) for the lubricant.
- Screw compressor in accordance with claim 19, characterized in that the lubricant filter (82) is integrated in the compressor housing (40) of the screw compressor (12).
- Screw compressor in accordance with claim 19 or 20, characterized in that the valve (92) is integrated in a cover member (94) of a lubricant filter housing (84).
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