DE60304555T2

DE60304555T2 - Verfahren zur steuerung der ölrückführung in einem öleingespritzten schraubenverdichter und verdichter nach diesem verfahren

Info

Publication number: DE60304555T2
Application number: DE60304555T
Authority: DE
Inventors: Louis Francois TRUYENS; Alice Ivan NOUKENS
Original assignee: Atlas Copco Airpower NV
Current assignee: Atlas Copco Airpower NV
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: JP2005517125A; US20050089432A1; ES2262969T3; KR20040077667A; PL369791A1; WO2003067092A1; JP4067494B2; CN1602391A; DE60304555D1; BE1014611A3; EP1472460B1; BR0307323A; BR0307323B1; CN100362241C; US7204678B2; PL201115B1; KR100758569B1; EP1472460A1; AU2003203065A1; ATE323229T1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Ölrückführung in einem öleingespritzten Schraubenverdichter, der ein Verdichterelement umfasst, damit verbunden eine Einlassleitung und eine Druckleitung, einen Ölabscheider in besagter Druckleitung, eine Ölrückführleitung zwischen besagtem Ölabscheider und dem Verdichterelement, in welcher Rückführleitung ein Ölkühler installiert ist, und eine Nebenleitung, die den Ölkühler in der Rückführleitung überbrückt, welche Steuerung mittels eines Thermostatventils durchgeführt wird, das ein Ventilelement aufweist, das mittels eines temperaturempfindlichen Elements bewegt werden kann, wobei das temperaturempfindliche Element die Temperatur des rücklaufenden Öls misst und das Ventilelement, wenn diese Temperatur unter einem bestimmten Wert liegt, die Nebenleitung öffnet, sodass das abgeschiedene Öl aus dem Ölabscheider direkt zu dem Verdichterelement fließen kann, ohne über den Ölkühler fließen zu müssen, und, wenn die Temperatur des Öls über einem bestimmten Wert liegt, der höher als oder gleich dem vorgenannten Wert ist, das Ventilelement die Nebenleitung abschließt. Das Dokument US-A-4431390 offenbart einen Verdichter mit einem gleichartigen Steuerungsverfahren.
Gemäß den bekannten Verfahren befindet sich das Ventilelement des Thermostatventils sich in der Position, worin es die Nebenleitung öffnet, wenn das Öl kalt ist, und dies sowohl, wenn der Verdichter ohne Last ist, als auch, wenn der Verdichter von dem unbelasteten in den belasteten Zustand wechselt.
Wenn das Öl wärmer ist als eine bestimmte Temperatur, so befindet sich das Ventilelement in derjenigen Position, worin es die Nebenleitung abschließt, wodurch das Öl aus dem Ölabscheider gezwungen wird, über den Ölkühler zu fließen, bevor es wieder in das Verdichterelement eingespritzt wird.
Wenn der Verdichter ohne Last läuft und somit keine Luft in das Verdichterelement gesaugt wird, wird der Druck in dem Ölabscheider, welcher letztere auch als Druckgefäß dient, so niedrig wie möglich gehalten, um den unbelasteten Energieverbrauch einzuschränken.
Beim Übergang in den belasteten Arbeitszustand, und somit beim Öffnen des Einlassventils, saugt das Schraubenverdichterelement maximal Luft an, die dann verdichtet wird. Aufgrund des niedrigen Drucks in dem Ölabscheider ist der Öldruck zu Anfang des Übergangs ebenfalls niedrig.
Wenn die Öltemperatur hoch is, wird somit die Nebenleitung geschlossen, sodass das Öl über den Ölkühler fließt, was außerdem einen Druckabfall hervorruft, sodass der Öleinspritzdruck zeitweilig besonders niedrig ist.
Demzufolge können bei diesen bekannten Verfahren hohe Temperaturspitzen am Auslass des Verdichterelements erzeugt werden.
Der Druck in dem Ölabscheider während des unbelasteten Betriebs des Verdichterelements und somit die verbrauchte Eingangsleistung können nicht optimal niedrig gewählt werden, um das Auftreten der besagten Temperaturspitzen zu verhindern.
Die Erfindung bezweckt ein Verfahren zur Steuerung der Ölrückführung, wobei der Druck in dem Ölabscheider, wenn das Verdichterelement ohne Last arbeitet, niedriger gehalten werden kann, ohne das Risiko von Temperaturspitzen am Auslass dieses Verdichterelements während des Übergangs vom unbelasteten zum belasteten Betrieb.
Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck während des Übergangs von dem unbelasteten zu dem belasteten Zustand des Schraubenverdichters der Einfluss des temperaturempfindlichen Elements zeitweilig zumindest teilweise abgeschaltet, sodass das Ventilelement zeitweilig eine Position einnimmt, worin, ungeachtet der Temperatur des Öls, zumindest die Nebenleitung offen ist und somit die Rückführung des Öls von dem Ölabscheider zu dem Verdichterelement zeitweilig zumindest mittels dieser Nebenleitung stattfindet.
Somit wird der zusätzliche Druckabfall in dem Ölkühler zeitweilig abgeschaltet, sodass, trotz des niedrigen Öldrucks, noch stets ein ausreichender Einspritzdruck vorliegt, um Temperaturspitzen am Auslass des Verdichterelements zu vermeiden.
Dieses Abschalten des Einflusses des temperaturempfindlichen Elements ist nur von kurzer Dauer, in Anbetracht der Tatsache, dass, unter Last, der Druck in dem Ölabscheider rasch ansteigt.
Beim Übergang von unbelastet zu belastet nimmt das Ventilelement vorzugsweise eine Position ein, wobei sowohl die Nebenleitung als auch die Rückführleitung offen sind, sodass das Öl zeitweilig sowohl durch die Nebenleitung als auch durch den Ölkühler zurück zu dem Verdichterelement fließen kann, ungeachtet der Temperatur des Öls.
Das zeitweilige zumindest teilweise Abschalten der Wirkung des temperaturempfindlichen Elements kann stattfinden, indem ein Teil der Wand des Thermostatventils, gegen das das temperaturempfindliche Element normalerweise gelegen ist, als ein Kolben eines pneumatisch steuerbaren Kolbenmechanismus verwirklicht ist, wobei das temperaturempfindliche Element sich ausdehnen kann, ohne das Ventilelement zu bewegen, beispielsweise durch Wegdrücken dieses Kolbens, und wobei beispielsweise der Druck in dem Ölabscheider und der Steuerdruck zum Bedienen eines gesteuerten Einlassventils in der Einlassleitung als Steuerdrücke verwendet werden.
Die Erfindung betrifft auch einen öleingespritzten Schraubenverdichter, der zur Steuerung gemäß dem vorangehend beschriebenen Verfahren geeignet ist.
Somit betrifft die Erfindung auch einen öleingespritzten Schraubenverdichter, der ein Schraubenverdichterelement umfasst, damit verbunden eine Einlassleitung und eine Druckleitung, einen Ölabscheider in besagter Druckleitung, eine Ölrückführleitung zwischen besagtem Ölabscheider und dem Verdichterelement, in welcher Rückführleitung ein Ölkühler angeordnet ist, und eine Nebenleitung, die den Ölkühler in der Rückführleitung überbrückt und die mittels eines Ventilelements eines Thermostatventils mit einem Ventilelement, das durch ein in der Rückführleitung befindliches temperaturempfindliches Element bewegt werden kann, abgeschlossen werden kann, und mit dem Merkmal, dass der Schraubenverdichter ein Steuersystem umfasst, das, beim Übergang von dem unbelasteten in den belasteten Zustand, zeitweilig die Wirkung des temperaturempfindlichen Elements auf das Ventilelement des Thermostatventils zumindest teilweise abschaltet, sodass, während dieses Übergangs, das Ventilelement sich in einer Position befindet, wobei zumindest die Nebenleitung offen ist, ungeachtet der Temperatur des Öls.
Die Nebenleitung kann auf einen Durchgang zwischen einem Teil der Rückführleitung, der zwischen dem Ölabscheider und dem Ölkühler gelegen ist, und einem Teil der Rückführleitung, der zwischen dem Ölkühler und dem Verdichterelement gelegen ist, beschränkt werden.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung befindet sich das Ventilelement des Thermostatventils sowohl in der Nebenleitung, als auch in der Rückführleitung stromaufwärts von der Nebenleitung, sodass es, in einer Position, gleichzeitig die Nebenleitung öffnet und den Teil der Rückführleitung, der zwischen dem Auslass des Ölkühlers und der Nebenleitung gelegen ist, abschließt, in einer anderen Position gleichzeitig die Nebenleitung abschließt und weiter den vorgenannten Teil der Rückführleitung öffnet, und vorzugsweise in der erstgenannten Position und/oder in einer Zwischenposition sowohl die Nebenleitung öffnet, als auch den vorgenannten Teil der Rückführleitung öffnet.
Das Ventilelement nimmt die erstgenannte Position ein, unter anderem, wenn, während des Übergangs von dem unbelasteten zu dem belasteten Zustand, die Funktion des Thermostatventils zumindest teilweise abgeschaltet wird.
Das vorgenannte Steuersystem kann einen Kolbenmechanismus umfassen, dessen Kolben in einer bestimmten Position einen Anschlag für das temperaturempfindliche Element bildet. Wenn dieser Kolben frei bewegbar ist, dann kann das temperaturempfindliche Element des Thermostatventils seine Länge frei ändern und wird somit die Wirkung dieses Thermostatventils zumindest teilweise abgeschaltet.
Mit der Absicht, die Merkmale der Erfindung besser darzustellen, ist hiernach, als Beispiel ohne jeden einschränkenden Charakter, eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung der Ölrückführung in einem öleingespritzten Schraubenverdichter und eines auf diese Weise gesteuerten Schraubenverdichters gemäß der Erfindung beschrieben, unter Verweis auf die begleitenden Zeichnungen, worin:
1 schematisch einen erfindungsgemäßen Schraubenverdichter während des Kaltstartens darstellt;
2, im Querschnitt und in einem größeren Maßstab, eine praktische Ausführungsform des in 1 durch F2 angedeuteten Teils darstellt;
3 den Schraubenverdichter von 1, jedoch während des Normalbetriebs, entweder belastet oder unbelastet, wenn das Öl warm ist, darstellt;
4, im Querschnitt und in einem größeren Maßstab, eine praktische Ausführung analog zu der von 2, des in 3 durch F4 angedeuteten Teils darstellt;
5 den Schraubenverdichter während des Übergangs von dem unbelasteten zu dem belasteten Betrieb, wenn das Öl noch warm ist, darstellt;
6, im Querschnitt und in einem größeren Maßstab, eine praktische Ausführungsform analog zu der der 2 und 4, des in Figur durch F6 angedeuteten Teils darstellt;
7 einen Querschnitt analog zu dem von 2, 4 und 6 darstellt, jedoch unter Bezug auf einen anderen Status des Schraubenverdichters.
Der in den Figuren dargestellte Schraubenverdichter umfasst ein Verdichterelement 1, das ein Gehäuse 2 umfasst, welches eine Rotorkammer 3 umgibt, worin zwei miteinander zusammenwirkende schraubenförmige Rotoren 4 installiert sind. Das Verdichterelement 1 wird von einem in den Figuren nicht dargestellten Motor angetrieben.
An der Einlassseite mündet eine Einlassleitung 5 in die Rotorkammer 3, in welcher Leitung 5 Luftfilter 6 und ein gesteuertes Einlassventil 7 vorgesehen sind, während an der Auslassseite eine Druckleitung 8, mittels eines Auslassventils 9, das beispielsweise ein Ablaufventil ist, an die Rotorkammer 3 anschließt.
In der Druckleitung 8 sind aufeinanderfolgend ein Ölabscheider 10, ein Luftkühler 11 und ein Wasserabscheider 12 angeordnet.
In dem Ölabscheider 10 befindet sich ein Gefäß 13, das oben mit einem Auslass 14 versehen ist. Gegenüber dem Auslass 14 ist ein Filter 15 in dem Gefäß 13 installiert, und ein Mindestdruckventil 16 ist in dem Auslass 14 installiert.
Der Großteil des Öls wird in dem unteren Teil des Gefäßes 13 gesammelt, und die Unterseite des Gefäßes 13 ist mittels einer Rückführleitung 17 an einen Einspritzpunkt des Verdichterelements 1 angeschlossen.
In dieser Rückführleitung 17 für das Öl sind aufeinanderfolgend ein Ölkühler 18, ein Ölfilter 19 und ein gesteuertes Ölventil 20 vorgesehen.
Zur Steuerung steht das Ölventil 20 mittels einer Steuerleitung 21 mit dem Auslass des Verdichterelements 1 in Verbindung.
Mittels einer Leitung 22 steht das Innere des Filters 15 mit dem Inneren der Rotorkammer 3 in Verbindung, um das am Boden des Filters 15 gesammelte Öl rückzuführen.
Der Ölkühler 18 und der Luftkühler 11 werden von einem gemeinsamen Ventilator gekühlt und weisen Radiatoren auf, die zu einem einzigen Block vereint sind.
Der Ölfilter 19 ist an dem Gehäuse 23 eines Thermostatventils 24 vorgesehen. Dieses Ventil 24 umfasst einen Raum 25, worin sich ein Ventilelement 26 befindet, und einen durch eine Trennwand 27 davon getrennten Raum 28.
Der Raum 25 steht mit dem Einlass eines an dem Gehäuse 23 plazierten Ölfilters 19 in Verbindung und befindet sich somit in der Rückführleitung 17. Dieser Raum 25 bildet die Verbindung zwischen besagtem Ölfilter 19 und dem Teil 17B der Rückführleitung 17, der sich zwischen dem Auslass des Ölkühlers 18 und dem Gehäuse 23 befindet. Die Verbindung des Teils 17B zu dem Raum 25 bildet einen Durchgang 29, der durch das Ventilelement 26 abgeschlossen werden kann.
Eine Nebenleitung in Form eines Durchgangs 30 von dem Teil 17C der Rückführleitung 17, der sich zwischen dem Ölabscheider 10 und dem Einlass des Ölkühlers 18 befindet, zu dem Raum 25 mündet in den Raum 25. Auch dieser Durchgang 30 kann durch das Ventilelement 26 abgeschlossen werden.
Die Nebenleitung für das Öl überbrückt den Ölkühler 18, und durch diese Nebenleitung oder diesen Durchgang 30 kann Öl direkt von dem Ölabscheider 10 zu dem Ölfilter 19 und weiter zu dem Verdichterelement 1 fließen, ohne durch den Ölkühler 18 zu passieren.
Wenn das Ventilelement 26 den Durchgang 30 und somit die Nebenleitung abschließt, öffnet es den Durchgang 29, und umgekehrt, wenn das Ventilelement 26 den Durchgang 30 öffnet, schließt es den Durchgang 29 ab. In einer Zwischenposition lässt das Ventilelement 26 beide Durchgänge 29 und 30 offen.
Der Raum 28 steht in Verbindung mit, einerseits, dem Auslass des Filterelements des Ölfilters 19, und andererseits dem Teil 17A der Rückführleitung 17, der zwischen dem Ölfilter 19 und dem Ölventil 20 gelegen ist.
Wie detaillierter in den 2, 4, 6 und 7 dargestellt ist, kann das Thermostatventil 24 wie folgt zusammengesetzt sein:
Das Ventilelement 26 ist eine Buchse, die axial in einer Bohrung 25A bewegbar ist, welche einen Teil des Raums 26 bildet und in die ringförmige Kammern 31 und 32 münden, die jeweils einen Teil der Durchgänge 29 und 30 bilden, an die die Leitungsteile 17B und 17C anschließen.
Das Ventilelement 26 ist mit einem Schlitz 33 versehen, der sich über einen Teil des Umfangs parallel zu den Kammern 31 und 32 erstreckt und kleiner ist als die Breite der Kammern 31 und 32 in axialer Richtung.
Ein temperaturempfindliches Element 34 ist axial in dem Ventilelement 26 installiert, wobei besagtes Element 34 eine Basis 35 und einen Finger 36 aufweist, der sich aus dieser herausbewegt, wenn die Temperatur ansteigt.
Normalerweise wirkt der Finger 36 mit einem Anschlag zusammen, der bewegbar ist und der in dem dargestellten Beispiel von einem Kolben 37 gebildet wird, der sich in der Verlängerung der Bohrung 25A befindet.
Dieser Kolben 37 bildet einen Teil eines Steuersystems 38, das nachfolgend beschrieben wird.
Die Basis 35 ist an dem Ventilelement 26 durch das Dazwischentreten eines Scheibenrings 39 befestigt.
Eine Feder 40, die zwischen besagtem Scheibenring 39 und einem Kragen 25B der Wand der Bohrung 25A vorgesehen ist, drückt das Ventilelement 26 in die Richtung des Gehäuses 41 des Steuersystems 38.
Besagter Kolben 37 besteht aus einem Stößel 37A, der in eine Öffnung 42 in dem Gehäuse 41 passt, und einem Kopf 37B mit größerem Durchmesser, der sich in einer Kammer 43 in dem Gehäuse 41 befindet.
An der Stößelseite des Kopfs 37B steht die Kammer 43 mittels einer Rohrleitung 44 mit der Atmosphäre in Verbindung.
An der anderen Seite des Kopfs 37B schließt die Kammer 43 mittels einer Rohrleitung 45 an eine Leitung 46 an, die in dem Gefäß 13 endet.
Diese Rohrleitung 45 kann mittels einer zusätzlichen Steuerung, die von einem Entlastungsventil 47 gebildet wird, mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt werden. Besagtes Entlastungsventil 47 umfasst einen Ventilkörper 48, der in seiner Wand ein mit radialen Öffnungen 49 versehenes hohles Teil aufweist, das, für eine Position dieses Ventilkörpers 48, die Rohrleitung 45, durch das Innere dieses letztgenannten Ventilkörpers 48, mit der Atmosphäre verbindet.
Ein Teil der Rohrleitung 45 bildet eine ringförmige Rohrleitung 45A um die Bohrung 50 für diesen Ventilkörper 48, und für besagte Position des Ventilkörpers 48 münden die Öffnungen 49 in diese ringförmige Rohrleitung 45A.
Während das Innere des Ventilkörpers 48 an einem Ende, mittels einer Kammer 51 und einer Rohrleitung 52 in dem Gehäuse 41, mit der Atmosphäre in Verbindung steht, ist der hohle Ventilkörper 48 an dem anderen Ende abgeschlossen und hat einen kolbenbildenden Teil 48A, der in einer zylinderbildenden Kammer 53 bewegbar ist.
Das am meisten nach außen gelegene Ende dieser Kammer 53 schließt mittels einer Rohrleitung 54 an eine Steuerleitung 55 an, die mit der Steuerleitung 55A in Verbindung steht, um den Steuerdruck P1 dem Einlassventil 7 zuzuführen. Mittels einer nicht dargestellten Rohrleitung steht das andere Ende der Kammer 53 mit der Atmosphäre in Verbindung.
In der Kammer 51 sind zwei Federn 56 und 57 angeordnet, die der Bewegung des Ventilkörpers 48 unter dem Einfluss dieses Steuerdrucks P1 entgegenwirken, nämlich eine relativ schwache Feder 56 zwischen diesem Ventilkörper 48 und dem Ende eines röhrenförmigen Elements 58, und einer stärkeren Feder 57, die zwischen einem Kragen des röhrenförmigen Elements 58 und dem Ende der Kammer 51 um das röhrenförmige Element 58 herum angebracht ist.
Die Steuerung der Ölrückführung von dem Gefäß 13 zu dem Verdichterelement 1 findet wie folgt statt:
Wenn der Schraubenverdichter in Ruhe ist, so ist das Einlassventil 7 geschlossen und liegt kein Steuerdruck P1 vor. Der Teil 48A des Ventilkörpers 48 befindet sich gegen das Ende der Kammer 53, und die Öffnungen 49 sind durch das Gehäuse 41 verschlossen.
Der Druck P1 in dem Ölabscheider 10 befindet sich mindestens 0,6 bar über dem Atmosphärendruck, sodass der Kolben 37 in eingefahrene Position gedrückt wird, wobei seine einen Anschlag für den Finger 36 bildende Endfläche sich in der Ebene des Endes der Bohrung 25A befindet, wie in den 2 und 4 dargestellt.
Wenn das aus dem Ölabscheider 10 zurück zu dem Kompressorelement 1 fließende Öl eine Temperatur hat, die niedriger als ein bestimmter Wert ist, wie beispielsweise bei einem Aufstarten, bevor der Verdichter belastet wird, dann ist der Finger 36 maximal in die Basis 35 eingefahren, das heißt, bis das verbreiterte Ende des Fingers 36 gegen die Basis 35 anliegt, wie in 2 dargestellt. Hierbei befindet sich das Ventilelement 26 in der Position, worin der Durchgang 29 abgeschlossen und der Durchgang 30 offen ist.
Das Öl fließt von dem Ölabscheider 10 durch den Durchgang 30, und somit ohne in dem Ölkühler 18 gekühlt zu werden, zu dem Verdichterelement 1, wie durch Pfeile in den 1 und 2 dargestellt.
Wenn die Öltemperatur ansteigt, dann wird das temperaturempfindliche Element 34 länger und wird der Finger 36 aus der Basis 35 herausgedrückt, was bedeutet, dass, unter Berücksichtigung dessen, dass der Kolben 37 durch den Druck P1 nicht seine Position verändert, die Basis 35 von dem Kolben 37 weg bewegt wird. Mittels des Scheibenrings 39 bewegt sich die Basis 36 entlang dem Ventilelement 26, gegen die Wirkung der Feder 40. In einem bestimmten Augenblick wird dieses Ventilelement 26 beide Durchgänge 29 und 30 offen lassen.
Sobald das Öl seine normale Betriebstemperatur erreicht hat, wird der Finger 36 maximal ausgefahren und wird der in den 3 und 4 dargestellte Zustand erhalten. Das Ventilelement 26 schließt den Durchgang 30 vollständig ab, während der Durchgang 29 maximal offen ist. Das gesamte Öl fließt durch den Ölkühler 18 zurück, wie durch Pfeile in den 3 und 4 dargestellt.
In dem Augenblick, in dem die Steuerung des Verdichters ein Signal für den Übergang vom unbelasteten in den belasteten Zustand gibt, mit anderen Worten, wenn Druckluft geliefert werden muss, wird der in dem Ölabscheider 10 herrschende Druck P2 mittels der Steuerleitung 55A unmittelbar als Steuerdruck P1 des Einlassventils 7 verwendet. In der Kammer 53 herrscht somit ein Steuerdruck P1, der gleich dem Druck P2 in dem Ölabscheider 10 ist. Dieser Steuerdruck P1 ist hoch genug, um den Ventilkörper 48 gegen die Kraft der schwächsten Feder 56 zu bewegen, ist jedoch nicht ausreichend, um gleichermaßen die stärkere Feder 57 zusammenzudrücken. Dadurch nimmt der Ventilkörper 48 eine Position ein, wie in 6 dargestellt, wobei die Öffnungen 49 in die Rohrleitung 45 münden.
Demzufolge steht die Kammer 43 zeitweilig mit der Atmosphäre in Verbindung und ist der Kolben 37 tatsächlich frei und kann das temperaturempfindliche Element 34 den Kolben 37 wegdrücken. Unter dem Einfluss der Feder 40 wird das Ventilelement 26, wie in 6 dargestellt, gegen das Ende der Bohrung 25A gedrückt, wodurch sowohl der Durchgang 29 als auch der Durchgang 30 offen sind und das Öl damit sowohl durch den Ölkühler 18 als auch durch die Nebenleitung oder den Durchgang 30 fließen kann. In diesem Augenblick ist das Einlassventil 7 noch geschlossen.
Aus 6 ist deutlich, dass das Ventilelement 26 besagte Position einnimmt, ungeachtet dessen, ob das Öl kalt oder warm ist. Wenn das temperaturempfindliche Element 34, infolge des warmen Öls, eine maximale Länge hat, so drückt es einfach den Kolben 37 weiter in die Kammer 43, wie in 6 dargestellt.
Der Druck P2 in dem Ölabscheider 10 steigt kontinuierlich an, bis er hoch genug ist, um das Einlassventil 7 zu öffnen. In diesem Stadium ist das Risiko am größten, dass, aufgrund unzureichender Ölschmierung infolge eines zu niedrigen Öldrucks P2, Temperaturspitzen in dem Verdichterelement 1 auftreten. Aufgrund der Tatsache, dass das Öl, wie durch Pfeile in 6 dargestellt, durch den Durchgang 30 und die Kammer 25 direkt zu dem Verdichterelement 1 fließen können, wird der Druckabfall in dem Ölkühler 18 vermieden, wodurch ein höherer Druck am Einlass des Ölventils 20 erhalten wird und wodurch somit eine bessere Ölschmierung während besagten Übergangsstadiums vom unbelasteten zum belasteten Betrieb des Schraubenverdichters erhalten wird.
Nach dem Öffnen des Einlassventils 7 steigt der Druck P2 in dem Ölabscheider 10 und somit auch der Steuerdruck P2 rascher an. Wenn der Steuerdruck P1 hoch genug ist, so wird der Ventilkörper 48, gegen die Wirkung der stärkeren Feder 57, weiter bis in die in 7 dargestellte Position bewegt. Die Durchgänge 49 werden dann durch das Gehäuse 41 abgeschlossen.
Der Teil der Kammer 43, in den die Rohrleitung 45 mündet, steht dann nicht mehr mit der Atmosphäre in Verbindung, sondern ist auf dem Druck P2.
Dadurch wird der Kolben 37 in seine in 7 dargestellte Position gedrückt, wodurch der Stößel 37A die Öffnung 42 füllt und einen Anschlag in der Ebene des Endes der Bohrung 25A bildet.
Der Druck des Öls in der Kammer 25 ist jedoch ebenfalls annähernd gleich P2, obwohl dieser Druck auf eine kleinere Oberfläche ausgeübt wird, nämlich die des Stößels 37A, als die Oberfläche des Kopfs 37B.
Da das Öl auf Betriebstemperatur ist, wird der Finger 36 des temperaturempfindlichen Elements 34 maximal ausgeschoben, wodurch das Ventilelement 26, gegen die Wirkung der Feder 40, in die in 7 dargestellte Position gebracht wird.
Dieses Ventilelement 26 schließt dann den Durchgang 30 ab, während der Durchgang 29 offen ist. Das Öl fließt so, wie durch Pfeile in den 3 und 7 dargestellt, das heißt, durch das Teil 17C der Leitung 17 zu dem Ölkühler 18 und von dort durch den Teil 17B und durch den Durchgang 29 zu dem Filter 29.
Wenn die Last des Verdichters, der jetzt aufgewärmt ist, stoppt, dann wird zuerst das Einlassventil 7 geschlossen und fällt der Steuerdruck P1 unter besagten Mindestwert, wodurch der Ventilkörper 48, durch die Federn 56 und 57, in die in den 3 und 4 dargestellte Position zurückgedrückt wird.
Der Druck P2 in dem Ölabscheider und somit auch der Druck des Öls, der auf den Kolben 37 wirkt, fällt auf einen Mindestwert ab, der trotzdem noch ausreichend ist, um den Kolben 37 eingeschoben zu halten, sodass der Zustand von 4 erhalten wird und das warme Öl, wie in 3 dargestellt, durch den Ölkühler 18 fließen muss.
Wenn der Verdichter wieder von dem unbelasteten in den belasteten Zustand wechselt, wird der hierin vorangehend in Zusammenhang mit solchem Übergang beschriebene Vorgang wiederholt.
Das bedeutet somit, dass bei jedem Übergang von dem unbelasteten in den belasteten Zustand des Verdichters, wenn der Öldruck niedrig ist, der Durchgang 30, wie in 6 dargestellt, zeitweilig geöffnet wird und somit das Öl im Wesentlichen durch die von diesem Durchgang 30 gebildete Nebenleitung direkt von dem Ölabscheider 10 zu dem Filter 19 und von dort zu dem Ölventil 20 fließen kann, wodurch ein zusätzlicher Druckabfall über den Ölkühler 18 vermieden wird.
Dadurch, dass während des Übergangs, wie ebenfalls in 6 dargestellt, auch der Durchgang 29 offen ist, wird das Öl teilweise, wenn auch in geringerem Umfang, auch durch den Ölkühler 18 fließen, wodurch am Ende besagter Übergangsphase, wenn der Durchgang 30 plötzlich abgeschlossen wird und die maximale Öldurchflussmenge durch den Ölkühler 18 fließen muss, die Öldurchflussmenge durch diesen Ölkühler 18 weniger abrupt ansteigen und wird der Übergang somit etwas stetiger verlaufen.
Da bei jedem Übergang von einem unbelasteten zu einem belasteten Zustand der Ölkühler 18 jedesmal umgangen wird, ist der Druckabfall in dem Öl geringer, wodurch das Öl auf einem höheren Druck in das Verdichterelement 1 eingespritzt wird und demzufolge eine bessere Schmierung erhalten wird, sodass das Risiko von Temperaturspitzen am Auslass des Verdichterelements 1 sich verringert.
Gemäß derselben Argumentation kann festgestellt werden, dass während des unbelasteten Betriebs der Öldruck in dem Ölabscheider 10 tiefer sinken kann als in einem klassischen Verdichter ohne erfindungsgemäßes Steuersystem 38, ohne das Risiko solcher beschädigender Temperaturspitzen.
Die Erfindung ist keineswegs auf die vorangehend beschriebene und in den begleitenden Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschränkt, vielmehr können ein solches Verfahren zur Steuerung der Ölrückführung in einem öleingespritzen Schraubenverdichter und solcher gesteuerter Schraubenverdichter in verschiedenen Varianten verwirklicht werden, ohne die Reichweite der Erfindung, wie durch die begleitenden Ansprüche definiert, zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Steuerung der Ölrückführung in einem öleingespritzten Schraubenverdichter, der ein Verdichterelement (1) umfasst, damit verbunden eine Einlassleitung (5) und eine Druckleitung (8), einen Ölabscheider (10) in besagter Druckleitung (8), eine Ölrückführleitung (17) zwischen besagtem Ölabscheider (10) und dem Verdichterelement (1), in welcher Rückführleitung (17) ein Ölkühler (18) installiert ist, und ein Durchgang oder eine Nebenleitung (30), die den Ölkühler (18) in der Rückführleitung (17) überbrückt, welche Steuerung mittels eines Thermostatventils (24) durchgeführt wird, das ein Ventilelement (26) aufweist, das mittels eines temperaturempfindlichen Elements (34) bewegt werden kann, wobei das temperaturempfindliche Element (34) die Temperatur des rücklaufenden Öls misst und das Ventilelement (26), wenn diese Temperatur unter einem bestimmten Wert liegt, die Nebenleitung (30) öffnet, sodass das abgeschiedene Öl aus dem Ölabscheider (10) direkt zu dem Verdichterelement (1) fließen kann, ohne über den Ölkühler (18) fließen zu müssen, und, wenn die Temperatur des Öls über einem bestimmten Wert liegt, der höher als oder gleich dem vorgenannten Wert ist, das Ventilelement (26) die Nebenleitung (30) abschließt, dadurch gekennzeichnet, dass während des Übergangs des Schraubenverdichters von dem unbelasteten in den belasteten Zustand die Wirkung des temperaturempfindlichen Elements (34) zeitweilig zumindest teilweise abgeschaltet wird, sodass das Ventilelement (26) zeitweilig eine Position einnimmt, worin, ungeachtet der Temperatur des Öls, zumindest die Nebenleitung (30) offen ist und somit die Rückführung des Öls von dem Ölabscheider (10) zu dem Verdichterelement (1) zeitweilig zumindest durch diese Nebenleitung (30) stattfindet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Übergangs von unbelastet zu belastet das Ventilelement (26) zeitweilig eine Position einnimmt, wobei sowohl die Nebenleitung (30) als auch die Rückführleitung (17) offen sind, sodass das Öl zeitweilig sowohl durch die Nebenleitung (30) als auch durh den Ölkühler (18) zurück zu dem Verdichterelement (1) fließen kann, ungeachtet der Temperatur des Öls.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zeitweilige Abschalten der Wirkung des temperaturempfindlichen Elements (34) stattfindet, indem ein Teil der Wand des Thermostatventils (24), gegen das das temperaturempfindliche Element (34) normalerweise gelegen ist, als ein Kolben (37) eines pneumatisch steuerbaren Kolbenmechanismus verwirklicht ist.
Verfahren gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, als Steuerdrücke, der Druck (P2) in dem Ölabscheider (10) und der Steuerdruck (P1) zum Bedienen eines gesteuerten Einlassventils (7) in der Einlassleitung (5) verwendet werden.
Verfahren gemäß Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Ölabscheider (10) herrschende Druck (P2) auf einen Kopf (37B) des Kolbens (37) ausgeübt wird, während der Öldruck selbst auf ein Ende des Kolbens (37) mit einer kleineren Oberfläche ausgeübt wird, wobei besagtes Ende einen Stößel (37A) bildet, und die Seite, entlang welcher der erstgenannte Druck (P2) ausgeübt wird, mittels eines Auslasses (52), der durch einen Ventilkörper (48) gesteuert wird, der seinerseits durch den Steuerdruck (P1) eines gesteuerten Einlassventils (7) gesteuert wird, mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht werden kann.
Öleingespritzter Schraubenverdichter, der ein Schraubenverdichterelement (1) umfasst, damit verbunden eine Einlassleitung (5) und eine Druckleitung (8), einen Ölabscheider (10) in besagter Druckleitung (8), eine Ölrückführleitung (17) zwischen besagtem Ölabscheider (10) und dem Verdichterelement (1), in welcher Rückführleitung (18) ein Ölkühler (18) installiert ist, und eine Nebenleitung (30), die den Ölkühler (18) in der Rückführleitung (17) überbrückt und die mittels des Ventilelements (26) eines Thermostatventils (24) mit einem Ventilelement (26), das mittels eines in der Rückführleitung (17) befindlichen temperaturempfindlichen Elements (34) bewegt werden kann, abgeschlossen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenverdichter ein Steuersystem (38) umfasst, das, beim Übergang von dem unbelasteten in den belasteten Zustand, zeitweilig die Wirkung des temperaturempfindlichen Elements (34) auf das Ventilelement (36) des Thermostatventils (24) zumindest teilweise abschaltet, sodass, während dieses Übergangs, das Ventilelement (26) sich in einer Position befindet, wobei zumindest die Nebenleitung (30) offen ist, ungeachtet der Temperatur des Öls.
Schraubenverdichter gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenleitung (30) auf einen Durchgang (30) zwischen einem Teil (17C) der Rückführleitung (17), der zwischen dem Ölabscheider (10) und dem Ölkühler (18) gelegen ist, und einem Teil (17B) der Rückführleitung (17), der zwischen dem Ölkühler (18) und dem Verdichterelement (1) gelegen ist, beschränkt ist.
Schraubenverdichter gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (26) des Thermostatventils (24) sich sowohl in der Nebenleitung (30) als auch in der Rückführleitung (17) stromaufwärts von der Nebenleitung (30) befindet, sodass es, in einer Position, gleichzeitig die Nebenleitung (30) öffnet und den Teil (17B) der Rückführleitung (17), der zwischen dem Auslass des Ölkühlers (18) und der Nebenleitung (30) gelegen ist, abschließt, und in einer anderen Position gleichzeitig die Nebenleitung (30) abschließt und besagten Teil (17B) der Rückführleitung (17) öffnet.
Schraubenverdichter gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (26) in einer Zwischenposition sowohl die Nebenleitung (30) als auch besagten Teil (17B) der Rückführleitung (17) öffnet.
Schraubenverdichter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermostatventil (24) ein Gehäuse (23) mit einem Raum (25) darin umfasst, in welchem Raum ein Ventilelement (26) bewegbar ist, und dass der Durchgang (30) eine Öffnung ist, die in diesen Raum (25) mündet.
Schraubenverdichter gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Ölfilter (19) umfasst, der in der Rückführleitung (17), zwischen der Nebenleitung (30) und dem Verdichterelement (1), installiert ist, und der Raum (25) mit dem Einlass des Ölfilters (19) in Verbindung steht.
Schraubenverdichter gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem (38) einen Kolben (37) umfasst, der in einer Kammer (43) bewegbar ist und in einer Position einen Anschlag für ein temperaturempfindliches Element (34) des Thermostatventils (24) bildet.
Schraubenverdichter gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (43), an einer Seite des Kolbens (37), mit dem Ölabscheider (10) in Verbindung steht, sodass der Kolben (37) durch den Druck (P2) in diesem Ölabscheider (10) in besagter Position gehalten werden kann, und dass das Steuersystem (38) eine zusätzliche Steuerung in Form eines Entlastungsventils (47) umfasst, das die Kammer (43) an dieser Seite mit der Atmosphäre verbindet, wenn ein Steuerdruck (P1) zwischen zwei bestimmten Werten liegt.
Schraubenverdichter gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlastungsventil (47) durch den Steuerdruck (P1) des Einlassventils (7) gesteuert wird.
Schraubenverdichter gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlastungsventil (47) einen Ventilkörper (48) mit einem hohlen Teil umfasst, das in die Atmosphäre mündet, und der in seiner Wand mit zumindest einer Öffnung (49) versehen ist, die, für eine bestimmte Position des Ventilkörpers (48), in eine Rohrleitung (45) mündet, wodurch die Kammer (43) mit dem Ölabscheider (10) in Verbindung steht.
Schraubenverdichter gemäß Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (48) an einem Ende ein kolbenbildendes Teil (48A) aufweist, das in einer Kammer (53) bewegbar ist, die mit einem Teil des Verdichters in Verbindung steht, wo der Steuerdruck (P1) zum Öffnen des Einlassventils (7) herrscht.
Schraubenverdichter gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende des Ventilkörpers (48) mit zwei Federn (56, 57) zusammenwirkt, wobei die eine (57) davon stärker als die andere ist und nur durch den Ventilkörper (48) zusammengedrückt werden kann, nachdem die andere (56) teilweise zusammengedrückt worden ist.