DK166417B1 - Fremgangsmaade til regulering af en skruerotorkompressor - Google Patents

Description

i DK 166417 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til regulering af en skruerotorkompressor, især til køle- og varmepumpeanlæg, med mindst én gennemstrømningsport, der kan indstilles for regulering af kapaciteten og med mindst én afløbsport, der kan indstilles for regulering 5 af det indbyggede volumenforhold.

Kapaciteten af skruerotorkompressorer eller andre rotationskompresso rer af forskellige typer reguleres almindeligvis ved hjælp af en aksi-alt eller tangentialt forskydelig gi ideventil, som udmunder i en eller 10 flere tilbagestrømningskanaler mellem arbejdskammeret og kompressorens å indløbsside. En sådan udførelsesform er vist i den medfølgende tegnings fig. 1, som illustrerer en skruekompressor af såkaldt SRM type, der også er kendt som en Lysholm- eller Twin-screw kompressor. Principielt anvendes samme reguleringsarrangement i den såkaldte Globoid 15 kompressor.

US patentskrift nr. 3.088.658 beskriver en skruerotorkompressor, som er forsynet med gennemstrømningsporte til regulering af kapaciteten og afløbsporte til regulering af det indbyggede vol umenforhold. Portenes 20 åbning og lukning reguleres af roterende ventiler. Denne konstruktion er mekanisk meget kompliceret og kræver avancerede og kostbare styresystemer til regulering af ventilernes rotationsbevægelse.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at anvise en meget 25 enkel og sikker fremgangsmåde til kapacitetsregulering af en skruerotorkompressor med løfteventiler for tilbagestrømningsporte og af-løbsporte, hvilken regulering sker ved, at disse ventiler åbnes og lukkes på en sådan måde, at det indbyggede volumenforhold afpasses til kapacitetsreguleringen, og hvilken kompressors ventiler samtidig er 30 enkle.

Dette opnås ifølge den foreliggende opfindelse med en fremgangsmåde af den indledningsvis nævnte type til styring af kompressorer med løfteventiler, der er rettet radialt i forhold til arbejdskammeret, og som 35 er særpræget ved, at reduktion af kapaciteten foretages via åbning af en gennemstømningsport ved åbning af en første løfteventil og, for afpasning af det indbyggede volumenforhold til kapacitetsreguleringen, ved samtidig lukning af en afløbsport ved hjælp af en anden løfteventil for forøgelse af det indbyggede volumenforhold.

2 DK 166417 B1

i O

Opfindelsen er således begrænset til en fremgangsmåde til regulering af en kompressor med radiale ventiler, hvilket er enkelt at tilvejebringe i forhold til aksiale trykbegrænsningsventiler, der kendes i de såkaldte Lysholmkompressorer. De aksiale løfteventiler kan let bibrin-5 ges en hensigtsmæssig form og et nødvendigt areal, hvilket er væsentligt i køle- og varmepumpeanlæg med høj densitet i arbejdsmediet for at nedbringe trykfald og -tab.

Med ventilerne ifølge opfindelsen bliver det endvidere muligt at opnå 10 en meget enkel og effektiv styring. Således kan et enkelt binært til-/frasignal give fuldstændig styring af en løfteventil. En kontinuerlig stillingsregulering af en sådan ventil behøves ikke, og der kræves heller ikke noget tilbageføringssystem mod et anslag eller lignende til definering af en fast stilling. Den enkle styring, som er mulig 15 ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, gør det muligt, at der med et meget enkelt styresystem opnås en stort set momentan funktion i ventilerne.

Opfindelsen vil herefter forklares nærmere under henvisning til den 20 medfølgende tegning, hvor fig. 1 viser et snit gennem en rotationskompressor, fig. 2a et billede til illustration af volumenvariationen aksialt i rotati onskompressoren, 25 fig. 2b,c billeder til illustration af reguleringsgliderens stilling med helt lukket tilbagestrømningskanal og med reguleringsglideren forskudt mod afløbsplanet, fig. 3 et billede til illustration af trykvolumensammenhængen i rotati onskompressoren, 30 fig. 4 et snit gennem en rotationskompressor med løfteventiler, og fig. 5 et billede til illustration af hvorledes flere løfteventiler er arrangeret mellem indløbssiden og afløbssiden.

Den i fig. 1 viste rotationskompressor omfatter et arbejdskammer 1 med 35 rotorer, en aksialt forskydelig reguleringsglider 2, der også danner en afløbsport 6, kompressorens indløbsside 3, kompressorens afløbsside 4, en gennemstrømningsport 5, hvis størrelse bestemmes af reguleringsglideren 2's forskydning, og som står i forbindelse med kompressorens indløbsside 3.

3 DK 166417 B1

Rotationskompressorer af nævnte typer er deplacementskompressorer uden arbejdsventiler i indløbs- og afløbsporte. For den bedste virkningsgrad sker en intern kompression i arbejdskammeret, efter indløbet er lukket og inden afløbsporten åbner. Fig. 2a,b og c viser den aksielle 5 indbyggede volumenvariation og reguleringsgliderens stilling med lukket tilbagestrømningskanal og med forskudt stilling mod afløbsplanet.

For optimal virkningsgrad gælder følgende sammenhæng: “ . A' , se fig. 3.

10 PI V2 P2 er afløbstrykket, PI er indløbstrykket, VI er maksimal indsugningsvolumen, V2 er arbejdsvol umen umiddelbart før afløbsporten åbnes, og n er arbejdsmediets polytropiske eksponent.

15

Betegnelserne ifølge ovenstående gælder fuld belastningstilfældet ifølge fig. 2b, det vil sige, når tilbagestrømningskanalen er helt lukket. Når kapacitetsbehovet bliver mindre, forskydes reguleringsglideren mod afløbsplanet, fig. 2c, og for et optimalt driftstilfælde 20 er målsætningen tilsvarende P2 V3 n PI V4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Af fig. 2c ses det, at når reguleringsglideren forskydes mod afløbs 2 planet, bliver afløbsporten mindre, hvilket i dette tilfælde indbærer, 3 at volumenet V4 < V2 og afsugningsvol urnenet V3 < VI. Der opnås således 4 en sammenhæng mellem volumenerne og ovenståendee optimale sammenhæng 5 mellem tryk og volumen.

6 7 I fig. 4 vises et snit gennem en rotationskompressor ifølge opfindel 8 sen med en løfteventil 7 for kapacitetsregulering i åben stilling og 9 en løfteventil 8 for variation af det indre volumenforhold gennem re 10 gulering af afløbsportens åbning i åben stilling.

11 Løfteventilerne giver en trinformet regulering. Ved at anvende flere løfteventiler til regulering hver for sig af både kapaciteten for rotationskompressoren og for variation af det indre volumenforhold for rotationskompressoren, bliver reguleringstrinnene relativt små, og 4 DK 166417 B1 reguleringen kan sidestilles med tilsvarende trinvis regulering i en flercylindret stempel kompressor. Løfteventi lerne kan være udformet som cylindriske stempler med trinform, som adskiller stemplets forskellige diametre. Løfteventilerne virker mod åbninger/porte i rotorernes ar-5 bejdsrum.

Løfteventilerne 7,9,10 for kapacitetsreguleringen kan med fordel kombineres med løfteventilen 8 til regulering af det indbyggede volumenforhold. Denne kombination gør det muligt at tilpasse det indbyggede 10 volumenforhold efter det aktuelle kapacitetskrav i lighed med tilsvarende regulering med en reguleringsglider ifølge ovenstående. Samtidig med at en løfteventil 7 åbnes for mindsket kapacitet, lukkes en løfteventil 8 og dermed øges det indbyggede volumenforhold i forhold til den situation, hvor afløbsporten har været fast, hvilket svarer til, 15 at afløbsporten ikke har kunnet lukkes. Ved at anvende flere løfteventiler ved både gennemstrømningsporte og afløbsporte kan kapacitetsreguleringen forfines og det indbyggede volumenforhold kan bedre afpasses, når løfteventilerne åbnes og lukkes hver for sig i rækkefølge.

20 25 1 35

Claims (2)

1. Fremgangsmåde til regulering af en skruerotorkompressor, især til køle- og varmepumpeanlæg, med mindst én gennemstrømningsport, der kan 5 indstilles for regulering af kapaciteten og med mindst én afløbsport, der kan indstilles for regulering af det indbyggede volumenforhold, kendetegnet ved, at reduktion af kapaciteten foretages via åbning af en gennemstømningsport ved åbning af en første løfteventil (7) og, for afpasning af det indbyggede volumenforhold til kapacitets-10 reguleringen, ved samtidig lukning af en afløbsport ved hjælp af en anden løfteventil (8) for forøgelse af det indbyggede volumenforhold.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til regulering af en skruerotorkompressor ved hjælp af gennemstrømningsporte, der er anordnet i forskellig 15 afstand fra kompressorens indløbsplan, og som kan reguleres ved hjælp af løfteventiler (7,9,10) for at regulere kapaciteten, kendetegnet ved, at, når den første løfteventil (7), regnet fra indløbsplanet, til regulering af kapaciteten åbnes for mindsket kapacitet, så lukkes den første løfteventil (8), regnet fra indløbsplanet, 20 til regulering af volumenforholdet, hvilket svarer til det laveste indbyggede volumenforhold, således at det indbyggede volumenforhold øges i sammenligning med den situation hvor sidstnævnte løfteventil (8) har været åben, og derefter åbnes hver af løfteventilerne (9,10) til kapacitetsregulering en efter en i rækkefølge regnet fra indløbs- 25 siden for mindsket kapacitet, samtidig med at hver af de øvrige løfteventiler til regulering af volumenforholdet lukkes en efter en i rækkefølge regnet fra indløbssiden for øget indbygget volumenforhold. 1 35