WO2017174131A1 - Verdichtereinheit und verfahren zum betreiben einer verdichtereinheit - Google Patents

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control
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Tihomir Mikulic
Roni LÖRCH
Klaus Feller
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Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
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Definitions

  • the invention relates to a compressor unit comprising a screw compressor with a compressor housing, with a screw runner space arranged in the compressor housing, at least one in the
  • Compressor housing arranged high-pressure chamber to a final volume compressed outputs, and at least one in a slide channel of the
  • Compressor housing arranged and adjacent to the screw rotor spool, which in a direction parallel to the
  • Screw rotor axis is movable and the end volume and / or the initial volume is formed influencing.
  • the invention is therefore based on the object to improve a compressor unit of the type described above such that it can be used with as little functional know-how regarding the functional relationships of the screw compressor.
  • This object is achieved in a compressor unit of the type described above according to the invention in that on the screw compressor a compressor operation control unit is provided, which is designed so that it performs at least one operation of the compressor unit supporting compressor operation function.
  • Compressor support that is, individual, take over the operation of the compressor important functions, so that the compressor unit can be used with less external effort in a plant.
  • compressor units are provided for compressing refrigerant in refrigeration circuits of refrigeration systems, wherein such refrigeration systems are usually provided with a complex control.
  • the present inventive solution thus simplifies and / or facilitates the installation of such refrigeration systems, since the manufacturer of refrigeration systems in the system control is no longer forced to realize the entire complex functional relationships for such a compressor unit, if the compressor unit already has such functional relationships by means of the compressor operation control unit realized.
  • the advantage of this solution is the fact that the detection of at least one or more of these functional parameters makes it possible to obtain sufficient information about the respective operating state of the screw compressor, so that the complex functional relationships in a screw compressor can be detected in a simple manner.
  • Function parameter is compared with at least one reference parameter and if a warning message and / or a shutdown of the screw compressor when exceeding or falling below the at least one reference parameter takes place.
  • a protective function has the advantage that thus the operation of the compressor unit can be performed safely without external
  • Units or external functional modules, for example in the plant control, are required to ensure the safe operation of the screw compressor.
  • Screw compressors to compare where the application limits of the deployment diagram are simultaneously reference values for pressure and / or temperature on the inlet side and the outlet side, so that for example it can be ensured that the screw compressor is operated within its operating limits.
  • the protective function for example, to detect the lubricant temperature and in particular to compare with one or an upper and a lower reference value in order to ensure adequate lubrication.
  • a further advantageous embodiment of the compressor unit according to the invention provides that the at least one compressor operating function is a control function and that in particular for performing the control function at least one of the units such as a spool drive for the spool, an engine control, a lubricant cooling, and an injection element for compressed Medium for additional cooling, is controlled.
  • the at least one compressor operating function is a control function and that in particular for performing the control function at least one of the units such as a spool drive for the spool, an engine control, a lubricant cooling, and an injection element for compressed Medium for additional cooling, is controlled.
  • a motor control can be controlled in order to specify in particular the speed of the screw rotor can.
  • control function could take place independently of the request signals and / or function parameters, for example only according to one or more specifications.
  • the at least one compressor operating function to be an operating state specification function in which an execution of a control function takes place on the basis of at least one request signal and / or at least one function parameter.
  • a further advantageous solution provides that the compressor operating function is an operating state monitoring function and that, in particular for carrying out the operating state monitoring function, a recording of the execution of at least one parameter detection function and / or at least one protective function and / or at least one control function takes place.
  • Such a recording of the compressor operating functions makes it possible to monitor their operating states during the entire operation of the compressor unit according to the invention and also to recognize short-term excesses of the respective permissible operating states or to detect overshoots of the respective limits in a deployment diagram.
  • the operating state monitoring function has the further advantage that in the case of faults there is an easy way of determining the cause of the fault on the basis of the recorded compressor operating functions.
  • the compressor operation control unit is provided with a communication unit for exchanging data with external devices.
  • Such an exchange of data with external devices would be, for example, an exchange of data with a system controller or an exchange of data with a visualization and / or operating unit, the
  • the communication unit is designed so that it exchanges the data wired and / or wireless, so that the data communication with the compressor operation control unit is simplified.
  • the Verêtr istungs- unit is provided with a visualization unit, which displays at least one execution state of at least one compressor operating function or its result, so that so that the compressor operating functions can be monitored in a simple manner.
  • a further advantageous solution provides that the screw compressor has a control housing in which the Ver Whyr ists Kunststoffungs- unit is arranged.
  • Compressor operation control unit must be made. It is particularly advantageous if the control housing on the
  • Compressor housing is arranged.
  • a screw compressor comprises a compressor housing having a screw runner space disposed therein, two in the
  • a position detection device is provided for the at least one spool that the position detection means comprises a coupled to the at least one spool position indicator that the at least one position indicator cooperates with a detector element, which extends parallel to the direction of displacement of the control slide and along which the position indicator is movable when moving the at least one control slide, and that the detector element is coupled to an evaluation device which detects the respective position of the position indicator along the detector element.
  • a Positionser linears- device is provided for the two spool, which one with the first spool coupled first position indicator and coupled to the second spool second position indicator comprises that both position indicators cooperate with a common detector element which extends parallel to the direction of displacement of the spool and along which the position indicators are movable when moving the spool, and that the detector element with an evaluation coupled, which is the respective
  • the detector element is arranged in a running within the compressor housing parallel to the direction of displacement detector channel, so that the detector element by the
  • Detector channel inside the compressor housing is optimally protected by external influences.
  • the detector channel is closed by a lid, so that over the lid easy access to the
  • the detector channel is formed by a groove-like recess formed in a housing base body, which engages over the lid.
  • Another advantageous solution provides that the cover itself has a groove-like depression contributing to the detector channel.
  • an advantageous solution provides that the detector element can be located within the
  • Deepening of the lid extends, so that the detector element is removable together with the lid and optionally interchangeable.
  • the at least one position indicator element is arranged in the detector channel and is movable in the latter in the displacement direction.
  • the at least one position indicator is mechanically coupled via a connecting body with the respective control slide and thus the position indicator is rigidly carried along with the respective control slide.
  • the respective connecting body has an elongate passage between the detector channel and a nozzle
  • the respective position indicator element cooperates contactlessly with the detector element, so that the position detection of the position indicator elements can take place wear-free.
  • the detector element is made of a magnetostrictive material and the position indicator generates at its location a local magnetic flux of the detector element, which can then be detected via the evaluation circuit in the detector element.
  • a particularly favorable solution provides a Ver Whyr ists intervieweds- unit, which controls a spool drive for the respective spool and detected by the position detection unit, a movement of the respective spool.
  • the compressor operation control unit is capable of not only moving the respective spool with the spool drive, but also accurately tracking the executed movement.
  • the spool drive is realized as a pressurizable by a medium cylinder arrangement.
  • the compressor operating control unit can be used particularly advantageous if it positions the respective control slide position-controlled.
  • the compressor operation control unit on the one hand controls the spool drive and on the other hand can detect by detecting the position of the respective spool, whether the desired position is reached or not and then accurately approach this position by appropriate further control of the spool drive and, for example, hold permanently.
  • the compressor operating control unit taking into account at least one or more of the parameters, such as: pressure level on the inlet side, especially at low pressure, pressure level on the outlet side, especially at high pressure, temperature of the gaseous medium on the inlet side, in particular at low pressure , Temperature of the gaseous medium on the outlet side, in particular at high pressure, speed of the screw rotor, power consumption of
  • first spool and the second spool are arranged in the same direction one behind the other lying.
  • two successive control spool are used so that the first spool and the second spool are in a composite position immediately adjacent to each other positionable and movable together in the direction of displacement.
  • the first and the second spool can be positioned in a release position at a distance from each other to form a gap.
  • first spool valve to have adjoining spool compression wall surfaces, one of which faces one of the screw rotors and the second spool valve has spaced-apart compaction wall surface areas, of which, in each case one to one of
  • the first spool is mounted on the second spool.
  • the first spool is mounted in a slide channel of the second spool.
  • the Schieberverdichtungs- wall surfaces of the first spool and the Schieberverdichtungswand- surfaces of the second spool connect to each other.
  • the first control spool and the second control spool have an identical outer contour.
  • the two successive control slide advantageously be used so that the first spool and the second spool in a composite position immediately following one another are positioned and movable together in the direction of displacement.
  • Distance apart from each other to form a gap can be positioned.
  • the invention relates to a compressor unit comprising a
  • Screw compressor with a compressor housing, with a in the
  • Compressor housing arranged screw runner space, at least one arranged in the screw rotor space and rotatably mounted on the compressor housing about a screw rotor axis screw rotor which receives via a arranged in the compressor housing low-pressure chamber supplied gaseous medium having an initial volume and in the region of a compressor housing arranged in the high-pressure chamber to a final volume compacts, and at least one arranged in a slide channel of the compressor housing and adjacent to the screw rotor spool, which in a direction parallel to the
  • Screw rotor axis is moved, and the final volume and / or the initial volume is affected, according to the invention on the screw compressor, a compressor operation control unit is provided, with which an operation of the compressor unit supporting compressor operating function is performed.
  • the at least one compressor operating function is a parameter detection function and that in particular for the execution of the parameter detection function at least one of the function parameters such as:
  • Lubricant level in at least one lubricant feed is Lubricant level in at least one lubricant feed
  • a further advantageous variant of the method provides that a further compressor operating function is a protective function, that at least one parameter detection function is performed to execute the protective function and the at least one function parameter is compared with at least one reference parameter and that when the at least one reference parameter is exceeded or undershot Warning message and / or a shutdown of the screw compressor takes place.
  • An expedient variant of the method provides that the at least one compressor operating function is a control function and that in particular for carrying out the control function at least one of the units such as: a spool drive,
  • the at least one compressor operating function is a Radiosvorgebe- function, in which on the basis of at least one request signal and / or at least one function parameter execution of a control function.
  • the compressor operating function is an operating state monitoring function and that, in particular for carrying out the operating state monitoring function, recording the execution of at least one parameter detection function and / or at least one protective function and / or at least one
  • a variant of the method is designed such that the recording of the at least one functional parameter and / or the
  • the compressor operation control unit is provided with a communication unit which exchanges data with external devices, wherein the communication unit exchanges the data in particular wired and / or wireless. Moreover, it is favorable in a variant of the method, if the
  • Compressor operation control unit with at least one visualization unit displays at least one execution state of at least one compressor operating function or its result.
  • Fig. 1 is a perspective view of a first embodiment of a screw compressor according to the invention
  • Fig. 2 is a section along line 2-2 in Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a section along line 3-3 in the region of a position detecting device
  • Fig. 4 is an enlarged section similar to FIG. 2 in the region of
  • FIG. 5 shows a representation similar to FIG. 4 at maximum delivery volume and largest volume ratio
  • FIG. 6 is a view similar to FIG. 4 at about three quarters of the
  • FIG. 4 Power; a representation similar to FIG. 4 at about half the power; a representation similar to Figure 4 at about a quarter of the power.
  • FIG. 12 at the highest volume ratio and lowest power
  • FIG. 12 representation similar to FIG.
  • FIG. 16 is a view similar to FIG. 15 a second Auscutin
  • FIG. 17 shows a representation similar to FIG. 15 of a third embodiment of a compressor unit.
  • FIG. 1 illustrated first embodiment of a screw compressor 10 according to the invention comprises a designated as a whole by 12
  • Compressor housing which has a suction port 14, via which a gaseous medium to be sucked, in particular refrigerant, is sucked in and a pressure port 16, via which the high-pressure compressed gaseous medium, in particular the refrigerant, is discharged.
  • a screw rotor axis 22, 24 rotatable screw rotor 26, 28 are provided in a screw rotor chamber 18 of the screw contours 32 and 34 engage with each other and with circumferentially adjacent compression walls 36 and 38 of the screw rotor - Collaborate space 18 to receive a supplied to the screw contours 32, 34 adjacent low pressure chamber 42 gaseous medium to compress and deliver it into a high pressure chamber 44 in the compressor housing 12 at high pressure.
  • an adaptation of the operating state of the screw compressor 10 takes place on the one hand with regard to the volume ratio, which indicates the relation between the maximum enclosed intake volume and the ejected final volume, and secondly with regard to the compressor capacity, which indicates the proportion of the volume flow actually compressed by the screw compressor relative to the maximum volume flow which can be compressed by the screw compressor 10.
  • a first spool 52 and a second spool 54 are arranged one after the other in a spool passage 56 provided in the compressor housing 12, the spool passage 56 being parallel to the screw spindles 22, 24 and the first spool 52 and the second spool 54 in the region of their not on the screw rotors 26, 28 adjacent guide circumferential surface 58 leads.
  • the first spool 52 is facing the high pressure chamber 44 and thus arranged high pressure side and the second spool 54 is disposed relative to the first spool 52 on the low pressure side.
  • Each of the two spools 52 and 54 further includes a spool valve wall 62 contiguous with the screw rotor 26 and a spool valve wall 64 contiguous with the screw rotor 28, which are partial surfaces of the compression panels 36 and 38, and casing compression panels 66 and 68 formed by the compressor housing 12 also Partial surfaces of the Verdichtungswanddon 36 and 38, supplementing the Verdichtungswanddon 36 and 38, which contribute together with the screw contours 32 and 34 to form the compression chambers.
  • the first spool 52 and the second spool 54 are formed so as to be identical insofar as they form the spool compression wall surfaces 62 and 64 and the guide peripheral surface 58, and thus they can be combined in one parallel to the
  • Screw rotor axes 22, 24 extending displacement direction 72 are slidably guided in the slide channel 56 of the compressor housing 12.
  • the first spool 52 forms a high pressure chamber 44 facing the final volume of the compression chambers defining outlet edge 82 which is displaced by moving the first spool 52 in the displacement direction 72 and by their position relative to a high pressure side end face 84 of the screw rotor chamber 18, the final volume the compaction chambers formed and thus determines the volume ratio.
  • the first spool 52 and the second spool 54 have facing end surfaces 86 and 88, with which these, as shown for example in FIG. 4 and Fig. 5, are so applied to each other, that the Schieberverdichtungswand vom 62 and 64 of the first spool 52 and the second spool 54 merge into each other.
  • first spool 52 and the second spool 54 are guided in addition to the slide channel 56 relative to each other by a telescopic guide 92, which has an inner guide body 94 and a
  • Guide receptacle 96 wherein the guide receptacle 96 in the first spool 52 is provided and the guide body 94 is held on the second spool 54 and protrudes beyond the end surface 88 so that it can engage in the guide receptacle 96 in the first spool 52.
  • a compression spring 104th preferably in a surrounding the guide body 94 interior 102 of the second spool 54 is a compression spring 104th
  • a spool drive for example, designed as a cylinder assembly 112
  • the cylinder assembly 112 comprises a cylinder chamber 114 and a piston 116 and wherein the piston 116 is connected to a piston rod 118, which makes a connection to the first spool 52, for example, with an extension 122 of the first spool 52, which is arranged, for example, on one of the end face 86 opposite side of the same.
  • the cylinder arrangement 112 lies in particular on a side of the first control slide 52 opposite the second control slide 54, preferably in a high-pressure-side housing section 124 of FIG
  • Compressor housing 12 which is arranged following the slide channel 56 and subsequent to the high-pressure chamber 44 and thus on a side opposite the low-pressure chamber 42 side of the compressor housing 12.
  • the second spool 54 is displaceable by a spool drive, for example formed as a cylinder assembly 132, wherein the
  • Cylinder assembly 132 includes a piston 136 movable in a cylinder chamber 134 and wherein the cylinder chamber 134 is in particular in Continuation of the slide channel 56 extends in a low-pressure side housing portion 142, in which drive-side bearing units for the screw rotors 26 and 28 are arranged, which are driven for example via a drive shaft 144.
  • the piston 136 is integrally formed on the second spool 54 and has a piston surface which corresponds at least to the cross-sectional area of the second spool 54.
  • the low-pressure side housing portion 142 which receives the cylinder chamber 134 for the cylinder assembly 132 for moving the second spool 54, is located in a region of the compressor housing 12, which is the high-pressure side housing portion 124 arranged to receive the cylinder chamber 114 for the cylinder assembly 112 opposite.
  • the first spool 52 and the second spool 54 can be pushed together by the cylinder assemblies 112 and 132 so far that the end faces 86 and 88 abut each other in a composite position, and the two spools 52, 54 can be in the compound position together as a single spool move, which extends from the suction-side end surface 126 in the direction of the pressure-side end surface 84 and the outlet edge 82 contributes to the determination of the volume ratio, wherein, as shown in Fig. 4, the screw compressor 10 always promotes the maximum volume flow in this composite position.
  • the volume ratio can be adjusted, which becomes progressively smaller
  • the outlet edge 82 has the minimum distance from the end surface 84 or even beyond this into a retraction space 146 for the high-pressure space 44 the first spool 52 is shifted, a variation of the initial volume 86 is possible without changing the final volume, since this then always remains minimal.
  • the second spool 54 thus allows to influence the initial volume by either abutting it with its end face 88 on the end face 86 of the first spool 52, either to form the composite position of the spool 52, and thus maximizing the initial volume or with its own end face 88 so far away from the end face 86 of the first spool 52 can be moved away that no
  • position detecting means For detecting the positions of the first spool 52 and the second spool 54 is a designated as a whole by 152 position detecting means is provided, which is parallel to the displacement direction 72 of the spool 52, 54 and thus parallel to the screw rotor axes 22, 24 extending Detector element 154, which is able to detect the positions of position indicators 156 and 158.
  • the position indicator member 156 is fixedly coupled to the first spool 52, with an adjoining the end face 86 end portion 162 of the first spool 52, and the position indicator 158 is coupled to the second spool 54, with a to the end face 88 subsequent end portion 164 thereof, as shown in particular in Fig. 9.
  • each of these position indicators 156 and 158 includes a fork body, generally designated 174, which has its two fork legs 176 and 178 located therebetween
  • Each of these fork bodies 174 is coupled to the corresponding control slide 52, 54 via a connecting body 172 connected to the respective end region 162 or 164.
  • the fork legs 176 and 178 carry magnets 184 and 186, whose magnetic field flows through the detector element 154 at the location of the magnets 184, 186.
  • the detector element 154 is formed from a magnetostrictive material, so that the respective location 188 of the magnetic flux of the detector element 154 can be determined by the magnets 184, 186 by means of an evaluation device designated as a whole by 192, the evaluation device 192 for example in the magnetostrictive detector element 154 Sound waves generated by the magnetic fields of the magnets 184, 186 flooded places 188 undergo a back reflection, so that the evaluation 192 can determine the location of the locations 188 in which the magnetic flux of the magnetostrictive detector element 154, due to the duration of the reflected sound waves ,
  • the evaluation device 192 can determine the position POS1 of the first control slide 52 and the position POS2 of the second control slide 54 in the displacement direction 72 in the slide channel 56.
  • the connecting bodies 172 which are held at the respective end portions 162, 164 of the spools 52, 54, pass through an elongate, slit-shaped passage 194, which is formed in a housing wall 196 forming the slide channel 56 and has a length which is complete in the disconnected position Retraction of the second spool 54 in the retraction 148 and a position of the first spool 52 at a minimum initial volume, ie a position corresponding to FIG. 8, and a position of the first spool 52 at minimum volume ratio, that is maximum distance of the outlet edge 82 of the pressure side
  • End face 84 and also allows in the compound position, a position of the second spool 54 with the first spool 52 at maximum volume ratio and minimum volume ratio.
  • Spool valve 52 and 54 connected connecting body 172 forms together with the slot-shaped passage 194 a rotation for the respective spool 52, 54 similar to a guide by a Sliding nut and a groove, so that eliminates the need to provide in the spools 52, 54 grooves, which cooperate with projecting into the slide channel 56 nuts.
  • the passage 194 is always maintained at the pressure in the low-pressure chamber 42 and thus also serves to hold the spool 52, 54 with its guide circumferential surface 58 in abutment with the slide channel 56, so that the spool 52, 54 not by itself between the Slider channel 56 and the guide peripheral surface 58 forming high pressure with the Schieber- compacting panels 62, 64 can press against the screw rotor 26, 28.
  • a depression 204 is provided on a side of a wall 196 of a housing base 198 opposite the slide channel 56, which is covered with a cover 212, which in turn has a recess 214 facing the depression 204, so that the recesses 204 and 214
  • Displacement direction 72 extending elongated detector channel 216 form, in which on the one hand, the detector element 154 extends and in which the fork body 174 are movable on the other hand, with their fork legs 176, 178 surround the detector element 154 on both sides and the magnets 184, 186 position such that their magnetic field the detector element 154 is flooded at a particular location 188.
  • the lid 212 is formed so that in the recess 214, the detector element 154 is located so that the detector element 154 together with the evaluation 192 held exclusively on the cover 212 and is removable with this, while the fork body 174 in the detector channel 216, in particular both in the recess 198 and in the recess 204, extend.
  • the second spool 54 ' is in the spool passage 56 and is guided in this with its guide peripheral surface 58'. Further, the second spool 54 'forms outer spool compression wall surfaces 62' 2 and 64 ' 2 that immediately adjoin the casing compression walls 66 and 68, with the spool compression wall surface 62' 2 attached to the screw rotor 26 and the spool compression wall surface 64 ' 2 adjacent to the screw rotor 28.
  • the second control slide 54 ' is designed in cross-section crescent-shaped, so that in turn forms a slide channel 236, in which the first spool 52' is guided with a guide circumferential surface 238.
  • the spool compression wall surfaces 62 ' 2 and 64' 2 of the second spool 54 'and the spool compression wall surfaces 62 ⁇ and 64 ⁇ of the first spool 52' complement the casing compression panels 66 and 68 to the compression panels 36 and 38 surrounding the screw contours 32 and 34, respectively.
  • the first spool 52 'further defines the outlet edge 82' which faces the high pressure space 44 and defines the end volume by its distance from the end surface 84 in a manner comparable to that of the first embodiment.
  • the second spool 54 affects the initial volume by the position of inlet edges 242 of the spool compression wall surfaces 62 2 and 64 2, and more particularly their distance from the low pressure side end surface 126.
  • the first spool 52 ' is controllable by a cylinder arrangement 132' arranged in particular on the suction side, in which case the piston 136 'is formed in one piece on the first spool 52' and movable in the cylinder chamber 134 ', while the second spool 54' can be controlled by a cylinder arrangement 112 'arranged in particular on the pressure side.
  • Such a slide arrangement is known and, for example in the
  • the positions of the first spool 52 'and the second spool 54' are detectable by the position detecting means 152, and also position indicators 156 and 158 are coupled to the first spool 52 'and the second spool 54', respectively admittedly via connection bodies 172 permanently connected to these control slides 52 'and 54', which pass through the passage 194 in the same way as in the first embodiment, so that the position indicator elements 156 and 158 in the detector channel 216 along the detector element 154 are movable and in the same manner as in the first embodiment, a detection of
  • Positions of the position indicator elements 156 and 158 can be made via the evaluation device 192.
  • the position indicators 156 and 158 are preferably formed in the same manner as in the first embodiment as a fork body 174 and provided with magnets 184 and 186.
  • the screw compressors further include a lubricant supply system 260 which deposits lubricant from a flow of high-pressure compressed medium MH through a lubricant separator 262 from the screw compressor 10 a lubricant cooler 264 cools, filters in a lubricant filter 266 and then a lubricant connection 268 on the compressor housing 12 schematically shown in FIG.
  • a lubricant supply system 260 which deposits lubricant from a flow of high-pressure compressed medium MH through a lubricant separator 262 from the screw compressor 10 a lubricant cooler 264 cools, filters in a lubricant filter 266 and then a lubricant connection 268 on the compressor housing 12 schematically shown in FIG.
  • the lubricant supply is controllable by a controllable valve 272 associated with the lubricant supply system 260.
  • a lubricant supply line 274 leads to a plurality of lubricant inlets 282, 284, 286, 288 the lubrication points of the screw compressor 10, for example formed by a shaft seal 292 of the drive shaft for the screw rotors 26, 28, low-pressure side bearings 294 for the screw rotors 26, 28, a Lubricant injection 296 for the screw rotors 26, 28 and high pressure side bearings 298.
  • lubricants for operating the cylinder arrangements 112 and 132 can also be branched off from the lubricant supply line 274, since the lubricant is under high pressure.
  • the lubricant supply system 260 is also characterized by a
  • Lubricant sensor SS monitors, for example, one of the lubricant inlets 282, 284, 286, 288, in this case associated with the lubricant inlet 282.
  • the lubricant sensor SS is designed as an optical lubricant presence sensor and detects the presence of lubricant, for example in the lubricant inlet 282 representative and for the remaining lubricant inlets 284, 286, 288th
  • a compressor operation function is a parameter detection function according to which, for example, the following function parameters by means of this
  • the compressor operation control unit 240 detects the pressure PN of the gaseous medium to be compressed on the inlet side or the low-pressure side or the temperature TN of the gaseous medium to be compressed on the inlet side or the low-pressure side of the gas to be compressed by means of sensors arranged on the inlet side or low-pressure side
  • the compressor operating control unit 240 detects the pressure PH of the compressed gaseous medium or the temperature TH of the compressed gaseous medium on the outlet side or the high-pressure side of the screw compressor 10 by means of sensors SPH and STH arranged on the exit side or on the high pressure side.
  • the presence of lubricant is detected by the lubricant presence signal SP of the lubricant sensor SS transmitted to the compressor operation control unit 240, which is indicative of the functioning lubricant supply.
  • the compressor operation controller 240 compares the function parameters detected in the parameter detection function with the
  • Compressor operation control unit 240 predetermined reference parameters to detect whether an overrun or underrun of at least one of the reference parameters and this may be required to have a shutdown of the screw compressor result.
  • the compressor operation control unit 240 compares the pressure PN and the temperature PN on the entrance side or the low pressure side and the pressure PH and the temperature TH on the exit side or the high pressure side with predetermined reference parameters, for example, reference limits defined by application limits of the screw compressor, and determines whether the screw compressor within the provided
  • the compressor operating control unit 240 checks whether the lubricant presence signal SP is present and thus provides a sufficient supply of lubricant to the screw compressor 10.
  • a movement of the spool 52, 54 to operate the screw compressor 10 in a certain operating condition in particular in a certain volume ratio and with a certain power to operate.
  • the compressor operation control unit 240 proceeds from those detected by the connection to the position detector 152 and the evaluator 192 as part of the parameter detection function actual positions POS1 and POS2 of the spools 52, 54 to, due to the knowledge of these positions POS1 and POS2, the spools 52, 54 to move and hold the positions defined by the desired operating state.
  • the cylinder assemblies 112 and 132 are controllable to position the spools 52, 54.
  • controllable solenoid valves ML1 and ML2 are provided by the compressor operation control unit 240 in order to control the cylinder arrangement 112, and controllable solenoid valves MV1 and MV2 are provided in order to actuate the cylinder arrangement 132.
  • control function As part of the control function as a compressor function controls the
  • Compressor operation control unit 240 also still the lubricant supply through the lubricant supply system 260 by means of the controllable valve 272nd
  • the compressor operation control unit 240 is also designed such that it can be connected to a control of a drive motor 300, in particular an electric motor, for driving the screw compressor 10 according to the invention, wherein the drive motor 300, for example, by a motor controller 302, comprising in particular a frequency converter is driven so that the drive motor 300 can not only be switched on and off but can be operated by the motor control 302 in a speed-controlled manner.
  • a drive motor 300 for example, by a motor controller 302 comprising in particular a frequency converter is driven so that the drive motor 300 can not only be switched on and off but can be operated by the motor control 302 in a speed-controlled manner.
  • the compressor unit according to the invention is operated by a system controller 310, which in particular in the case of the use of the screw compressor 10 according to the invention in a cooling circuit or refrigeration cycle the power demand of the compressor operation control unit 240 to the screw compressor 10 via a system controller 310, which in particular in the case of the use of the screw compressor 10 according to the invention in a cooling circuit or refrigeration cycle the power demand of the compressor operation control unit 240 to the screw compressor 10 via a
  • the power demand is defined on the part of the system controller 310 on the one hand by the state variables of the guided to the screw compressor 10 current of the medium MN at low pressure and the screw compressor away leading current of the medium MH at high pressure, wherein for example in the in FIG. 15, the system controller 310 detects the pressure of the flow of the medium MN to low pressure by the pressure sensor ASPN and the temperature of the flow of the medium MN to low pressure by the temperature sensor ASTN.
  • the plant controller 310 detects the pressure of the medium MH to high pressure by the pressure sensor ASPH and the temperature of the medium MH to high pressure by the temperature sensor ASTH.
  • the system controller 310 determines a request signal AS, which transmits them via the communication unit 312 of the compressor operation controller 240.
  • the compressor operation control unit 240 operates with another compressor operation function as the operation state setting function.
  • the request quantity AS and / or one or more of the function parameters detected in the context of the parameter acquisition function are used to determine operating states and to achieve and maintain these operating states by executing at least one of the control functions.
  • the compressor operation control unit 240 communicates with a visualization unit 322, which is, for example, able to display the functional parameters either as such or through graphical elements, such as bar or pie charts.
  • the visualization unit 322 is also capable of further compressor operating functions, in particular with their functions
  • Another compressor operating function is an operating state monitoring function in which the compressor operation control unit 240 records the execution of one or more compressor functions over time such that, for example, in the event of a failure, the detected function parameters and / or the executed protection functions and / or the executed control functions and / or or the operating conditions can be traced.
  • FIG. 16 a second embodiment of a compressor unit according to the invention, shown in FIG. 16, those elements which are identical to those of the first embodiment are given the same reference numerals, so that in this respect the description thereof can be fully incorporated by reference to the explanations on the first embodiment.
  • the vibration sensor SSW is not provided, and instead, the rotational speed signal DS is determined from the frequency at which the frequency converter of the motor controller 302 drives the drive motor 300.
  • the drive motor 300 is still a temperature sensor STM
  • phase angle of the drive motor 300 is also detected by the compressor operating control 240 '.
  • the lubricant supply means 260 ' is a sensor STSM
  • a flow sensor SSSM arranged, which detects the flow of the lubricant and generates a signal for the lubricant flow SSM, by means of which the lubricant flow in the lubricant supply means 260' of the
  • Compressor operation control unit 240 ' can be detected.
  • the sensor for the lubricant flow SSSM can also be designed as a differential pressure sensor.
  • the pressure sensor SPSM l and SPSM2 are associated with the lubricant filter 266, with which a pressure applied to the lubricant filter 266 differential pressure A PSM can be determined, the Ver whor memoris horrungs- unit 240 'also detects this differential pressure A PSM.
  • the lubricant cooling 264 is still controllable by a valve 332, which is also connected to the compressor operation control unit 240'.
  • the screw rotors 26, 28 also have an injection 334 for compressed, high-pressure medium which is controllable by a valve 336, the injection of compressed and high-pressure medium into the compressor volumes enclosed by the screw rotors additional cooling of the screw rotors 26, 28 allows.
  • the compressor operation controller 240 detects in addition to those associated with the first
  • Embodiment explained parameters also the speed DS of the frequency converter of the motor controller 302, the phase position PL of the drive motor 300 and also the temperature TM of the drive motor 300th
  • Compressor operation control 240 in particular also the temperature TSM of the lubricant in the lubricant supply means 260', the lubricant flow SSM, and the pressure drop A PSM on the lubricant filter 266 of the lubricant supply means 260 'detected.
  • TSM temperature of the lubricant in the lubricant supply means 260'
  • SSM lubricant flow SSM
  • PSM pressure drop A PSM on the lubricant filter 266 of the lubricant supply means 260 'detected.
  • Phase position PL of the drive motor 300 with the predetermined phase position that is the intended direction of rotation and a comparison of the temperature TM of the drive motor 300 with a reference value and, for example, in a deviation of the phase position PC of the predetermined phase position and / or when the reference value is exceeded by the temperature TM a shutdown of the drive motor 300 triggered by the motor controller 302.
  • the temperature TSM of the lubricant is monitored and compared with a reference value in order to be able to detect an excessively high temperature of the lubricant.
  • the lubricant flow SSM and / or the differential pressure APSM are detected at the lubricant filter 266 and compared with a reference value to detect, for example, whether the lubricant flow SSM is sufficient or too low and if, for example, the lubricant filter 266 is heavily contaminated, so that in this case a warning is given, for example displayed on the visualization unit 322.
  • the drive motor 300 ' is in the third embodiment of the compressor unit
  • Compressor housing 12 integralated and flows around, for example, for cooling of the input side stream of the medium MN at low pressure before it is compressed by the screw rotor 26, 28.
  • the frequency converter with the motor control 302 ' can be arranged in any way on the compressor housing 12'.
  • the frequency converter is integrated with the motor controller 302 'in the compressor housing 12' and thus constantly with the
  • Compressor operation control unit 240 "connected so that the compressor operation control unit 240" can communicate permanently with the frequency converter and, for example, the frequency not only the speed DS of the drive motor 300, the phase position PL but in particular also the voltage UM on the drive motor 300 and the current consumption of IM Drive motor 300 gets transmitted.
  • the compressor operation control unit 240 “functions in the same manner as described in connection with the above embodiments, particularly the first embodiment.

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Abstract

Verdichtereinheit umfassend einen Schraubenverdichter (10) mit einem Verdichtergehäuse (12), mit einem in dem Verdichtergehäuse angeordneten Schraubenläuferraum, zwei in dem Schraubenläuferraum angeordnete und an dem Verdichtergehäuse jeweils um eine Schraubenläuferachse drehbar gelagerte Schraubenläufer (26,28), sowie mindestens einen in einem Schieberkanal (56) des Verdichtergehäuses angeordneten und an beide Schraubenläufer angrenzenden Steuerschieber (52,54), welcher in einer Verschieberichtung parallel zu den Schraubenläuferachsen bewegbar ist, und das Endvolumen und/oder das Anfangsvolumen beeinflussend ausgebildet ist wobei an dem Schraubenverdichter eine Verdichterbetriebssteuerungseinheit (240) vorgesehen ist, welche so ausgebildet ist, dass sie eine mindestens einen Betrieb der Verdichtereinheit unterstützende Verdichterbetriebsfunktion ausführt.

Description

VERDICHTEREINHEIT UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER
VERDICHTEREINHEIT
Die Erfindung betrifft eine Verdichtereinheit umfassend einen Schraubenverdichter mit einem Verdichtergehäuse, mit einem in dem Verdichtergehäuse angeordneten Schraubenläuferraum, mindestens einen in dem
Schraubenläuferraum angeordneten und an dem Verdichtergehäuse um eine Schraubenläuferachse drehbar gelagerten Schraubenläufer, der über einen im Verdichtergehäuse angeordneten Niederdruckraum zugeführtes gasförmiges Medium mit einem Anfangsvolumen aufnimmt und im Bereich eines im
Verdichtergehäuse angeordneten Hochdruckraums auf ein Endvolumen verdichtet abgibt, sowie mindestens einen in einem Schieberkanal des
Verdichtergehäuses angeordneten und an den Schraubenläufer angrenzenden Steuerschieber, welcher in einer Verschieberichtung parallel zu der
Schraubenläuferachse bewegbar ist und das Endvolumen und/oder das Anfangsvolumen beeinflussend ausgebildet ist.
Derartige Verdichtereinheiten sind aus dem Stand der Technik bekannt, wobei Verdichtereinheiten mit Schraubenverdichtern aufgrund der Komplexität der Funktionszusammenhänge bei diesen Schraubenverdichtern ein erhebliches Know-how beim Einsatz derselben erfordern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verdichtereinheit der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, dass diese mit möglichst wenig Funktions-Know-how hinsichtlich der Funktionszusammenhänge des Schraubenverdichters einsetzbar ist. Diese Aufgabe wird bei einer Verdichtereinheit der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an dem Schraubenverdichter eine Verdichterbetriebssteuerungseinheit vorgesehen ist, welche so ausgebildet ist, dass sie mindestens eine einen Betrieb der Verdichtereinheit unterstützende Verdichterbetriebsfunktion ausführt.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu sehen, dass durch die Verdichterbetriebssteuerungseinheit die Möglichkeit besteht, mit dieser Verdichterbetriebsfunktionen auszuführen, die den Betrieb des
Verdichters unterstützen, das heißt, einzelne, für den Betrieb des Verdichters wichtige Funktionen übernehmen, so dass die Verdichtereinheit mit weniger externem Aufwand in einer Anlage eingesetzt werden kann .
Insbesondere sind derartige Verdichtereinheiten zum Verdichten von Kältemittel in Kältekreisläufen von Kälteanlagen vorgesehen, wobei derartige Kälteanlagen üblicherweise mit einer komplexen Steuerung versehen sind .
Mit der vorliegenden erfindungsgemäßen Lösung wird somit der Einbau derartiger Kälteanlagen vereinfacht und/oder erleichtert, da der Hersteller von Kälteanlagen in der Anlagensteuerung nicht mehr gezwungen ist, die gesamten komplexen Funktionszusammenhänge für eine derartige Verdichtereinheit zu realisieren, wenn die Verdichtereinheit bereits derartige Funktionszusammenhänge mittels der Verdichterbetriebssteuerungseinheit realisiert.
Das heißt, dass ein Kälteanlagenbauer, insbesondere die Steuerung der Kälteanlage darauf reduzieren kann, dass er der Verdichterbetriebsfunktionseinheit eines oder mehrere Anforderungssignale für den Betrieb der Verdichtereinheit übermittelt und diese Anforderungssignale dann von der Verdichterbetriebs- steuerungseinheit entsprechend den zu realisierenden Verdichterbetriebsfunktionen umgesetzt werden. Hinsichtlich der von der Verdichterbetriebssteuerungseinheit zu übernehmenden Verdichterbetriebsfunktion sind die unterschiedlichsten
Möglichkeiten denkbar.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die mindestens eine Verdichterbetriebsfunktion eine Parametererfassungsfunktion ist und dass insbesondere zur Ausführung der Parametererfassungsfunktion mindestens einer der Funktionsparameter wie:
Druck des Mediums auf der Eintrittsseite des Schraubenverdichters,
Temperatur des Mediums auf der Eintrittsseite des Schraubenverdichters, Druck des Mediums auf der Austrittsseite des Schraubenverdichters,
Temperatur des Mediums auf der Austrittsseite des Schraubenverdichters, Position des mindestens einen Steuerschiebers, Position aller Steuerschieber, Schmiermitteltemperatur, Schmiermittelströmung, Schmiermitteldifferenzdruck am Schmiermittelfilter, Schmiermittelniveau in mindestens einem Schmiermittelzulauf, Drehzahl des Antriebsmotors, Phasenlage des Antriebsmotors, Temperatur des Antriebsmotors, Spannung am Antriebsmotor, Stromaufnahme des Antriebsmotors, erfasst werden.
Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass durch die Erfassung mindestens eines oder mehrerer dieser Funktionsparameter die Möglichkeit besteht, ausreichenden Informationen über den jeweiligen Betriebszustand des Schraubenverdichters zu erhalten, so dass die komplexen Funktionszusammenhänge bei einem Schraubenverdichter in einfacher Weise erfasst werden können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine weitere Verdichterbetriebsfunktion eine Schutzfunktion ist, wenn zur Ausführung der Schutzfunktion mindestens eine Parametererfassungsfunktion ausgeführt wird und der mindestens eine
Funktionsparameter mit mindestens einem Referenzparameter verglichen wird und wenn bei Über- oder Unterschreiten des mindestens einen Referenzparameters eine Warnmeldung und/oder eine Abschaltung des Schraubenverdichters erfolgt. Eine derartige Schutzfunktion hat den Vorteil, dass damit der Betrieb der Verdichtereinheit sicher durchgeführt werden kann, ohne dass externe
Einheiten oder externe Funktionsmodule, beispielsweise in der Anlagensteuerung, erforderlich sind, um den sicheren Betrieb des Schraubenverdichters zu gewährleisten.
Insbesondere können bei einer derartigen Schutzfunktion alle für die jeweiligen Betriebszustände wesentlichen Funktionsparameter überprüft und mit Referenzparametern verglichen werden.
Beispielsweise ist es denkbar, die Parameter wie Druck und/oder Temperatur des Mediums auf der Eintrittsseite sowie Druck und/oder Temperatur des Mediums auf der Austrittsseite mit einem Einsatzdiagramm für den
Schraubenverdichter zu vergleichen, wobei die Einsatzgrenzen des Einsatzdiagramms gleichzeitig Referenzwerte für Druck und/oder Temperatur auf der Eintrittsseite und der Austrittsseite darstellen, so dass beispielsweise sichergestellt werden kann, dass der Schraubenverdichter innerhalb seiner Einsatzgrenzen betrieben wird.
Ferner ist es im Rahmen der Schutzfunktion beispielsweise denkbar, die Schmiermitteltemperatur zu erfassen und insbesondere mit einem oder einem oberen und einem unteren Referenzwert zu vergleichen, um eine ausreichende Schmierung sicherzustellen.
Ferner ist es beispielsweise im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung denkbar, die das Schmiermittelniveau in mindestens einem Schmiermittelzulauf zu erfassen und bei Ausbleiben von Schmiermittel in mindestens einem Schmiermittelzulauf den Schraubenverdichter abzuschalten um eine Beschädigung desselben zu vermeiden. Schließlich ist beispielsweise ebenfalls im Rahmen einer Schutzfunktion vorgesehen, die Temperatur des Antriebsmotors zu überwachen, um eine
Beschädigung desselben zu vermeiden.
Gleiches gilt beispielsweise aber auch für die Spannung und die Stromaufnahme des Antriebsmotors.
Darüber hinaus sieht eine weitere vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Verdichtereinheit vor, dass die mindestens eine Verdichterbetriebsfunktion eine Steuerungsfunktion ist und dass insbesondere zur Ausführung der Steuerungsfunktion mindestens eine der Einheiten wie : ein Steuerschieberantrieb für die Steuerschieber, eine Motorsteuerung, eine Schmiermittelkühlung, und ein Einspritzelement für verdichtetes Medium zur zusätzlichen Kühlung, angesteuert wird.
Der Vorteil einer derartigen als Steuerfunktion ausgebildeten Verdichterbetriebsfunktion besteht darin, dass damit die Verdichterbetriebssteuerungs- einheit in der Lage ist, beispielsweise auf der Basis einer oder mehrerer Vorgaben, den Schraubenverdichter in dem vorgesehenen Betriebszustand zu betreiben, insbesondere durch Ansteuerung der Steuerschieber das dem Betriebszustand entsprechende Volumenverhältnis und die dem Betriebszustand entsprechende Verdichterleistung einzustellen.
Darüber hinaus ist beispielsweise auch vorteilhaft, wenn eine Motorsteuerung ansteuerbar ist, um insbesondere die Drehzahl der Schraubenläufer vorgeben zu können.
Prinzipiell könnte die Steuerungsfunktion unabhängig von den Anforderungssignalen und/oder Funktionsparametern, beispielsweise lediglich entsprechend einer oder mehrerer Vorgaben erfolgen. Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht jedoch vor, wenn die mindestens eine Verdichterbetriebsfunktion eine Betriebszustandsvorgabefunktion ist, bei welcher auf der Basis mindestens eines Anforderungssignals und/oder mindestens eines Funktionsparameters eine Ausführung einer Steuerungsfunktion erfolgt.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Verdichterbetriebsfunktion eine Betriebszustandsüberwachungsfunktion ist und dass insbesondere zur Ausführung der Betriebszustandsüberwachungsfunktion eine Aufzeichnung der Ausführung mindestens einer Parametererfassungsfunktion und/oder mindestens einer Schutzfunktion und/oder mindestens einer Steuerungsfunktion erfolgt.
Durch eine derartige Aufzeichnung der Verdichterbetriebsfunktionen besteht die Möglichkeit, während des gesamten Betriebs der erfindungsgemäßen Verdichtereinheit deren Betriebszustände zu überwachen und auch kurzzeitige Überschreitungen der jeweiligen zulässigen Betriebszustände zu erkennen oder auch Überschreitungen der jeweiligen Grenzen in einem Einsatzdiagramm zu erkennen.
Darüber hinaus hat die Betriebszustandsüberwachungsfunktion noch den Vorteil, dass im Falle von Störungen eine einfache Möglichkeit besteht, die Ursache der Störung aufgrund der aufgezeichneten Verdichterbetriebsfunktionen zu ermitteln.
Besonders günstig ist es dabei, wenn die Aufzeichnung des mindestens einen Funktionsparameters und/oder die Ausführung mindestens einer Schutzfunktion und/oder die Ausführung der mindestens einen Steuerungsfunktion über der Zeit erfolgt, so dass dadurch eine zeitaufgelöste Analyse der
Betriebszustände in der Vergangenheit möglich ist, was insbesondere im Fall von Störungen die Fehlersuche erleichtert. Um mit der Verdichterbetriebssteuerungseinheit in einfacher weise
kommunizieren zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Verdichter- betriebssteuerungseinheit mit einer Kommunikationseinheit zum Austausch von Daten mit externen Geräten versehen ist.
Ein derartiger Austausch von Daten mit externen Geräten wäre beispielsweise ein Austausch von Daten mit einer Anlagensteuerung oder auch ein Austausch von Daten mit einer Visualisierungs- und/oder Bedieneinheit, die die
Möglichkeit eröffnet, die einzelnen Funktionen der Verdichterbetriebs- steuerungseinheit zu überwachen und/oder die Betriebszustände des
Schraubenverdichters zu analysieren.
Vorzugsweise ist dabei die Kommunikationseinheit so ausgebildet, dass sie die Daten leitungsgebunden und/oder drahtlos austauscht, so dass die Datenkommunikation mit der Verdichterbetriebssteuerungseinheit vereinfacht ist.
Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn die Verdichterbetriebssteuerungs- einheit mit einer Visualisierungseinheit versehen ist, welche mindestens einen Ausführungszustand mindestens einer Verdichterbetriebsfunktion oder deren Resultat anzeigt, so dass damit in einfacher Weise die Verdichterbetriebsfunktionen überwacht werden können.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Schraubenverdichter ein Steuerungsgehäuse aufweist, in welchem die Verdichterbetriebssteuerungs- einheit angeordnet ist.
Diese Lösung hat den großen Vorteil, dass damit die Möglichkeit besteht, die Verdichterbetriebssteuerungseinheit mit den Sensoren oder Einheiten zur Erfassung der Funktionsparameter sowie mit den für die Steuerungsfunktion vorgesehenen Einheiten herstellerseitig zu verbinden, so dass bei einem Einsatz der Verdichtereinheit derartige Verbindungen bereits herstellerseitig realisiert sind und beispielsweise lediglich die Kommunikation mit der
Verdichterbetriebssteuerungseinheit hergestellt werden muss. Besonders günstig ist es dabei, wenn das Steuerungsgehäuse an dem
Verdichtergehäuse angeordnet ist.
Hinsichtlich des Aufbaus des Schraubenverdichters wurden vorstehend keine näheren Angaben gemacht.
Insbesondere umfasst ein Schraubenverdichter ein Verdichtergehäuse mit einem in diesem angeordneten Schraubenläuferraum, zwei in dem
Schraubenläuferraum angeordnete und an dem Verdichtergehäuse jeweils um eine Schraubenläuferachse drehbar gelagerte Schraubenläufer, die mit ihren Schraubenkonturen ineinandergreifen und jeweils mit an diese angrenzenden und diese teilweise umschließenden Verdichtungswandflächen zusammenwirken, um über einen im Verdichtergehäuse angeordneten Niederdruckraum zugeführtes gasförmiges Medium aufzunehmen und im Bereich eines im Verdichtergehäuse angeordneten Hochdruckraums abzugeben, wobei das gasförmige Medium in zwischen den Schraubenkonturen und an diesen angrenzenden Verdichtungswandflächen gebildeten Verdichtungswandflächen gebildeten Verdichtungskammern bei Niederdruck mit einem Anfangsvolumen eingeschlossen und auf ein Endvolumen bei Hochdruck komprimiert wird, sowie mindestens einen in einem Schieberkanal des Verdichtergehäuses angeordneten und an beide Schraubenläufer mit Schieberverdichtungswand- flächen angrenzendem Steuerschieber, welcher in einer Verschieberichtung parallel zu den Schraubenläuferachsen bewegbar ist und das Endvolumen und/oder das Anfangsvolumen beeinflussend ausgebildet ist.
Insbesondere ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass zur Erfassung der exakten Position des mindestens einen Steuerschiebers der Schraubenverdichter so ausgebildet ist, dass eine Positionserfassungseinrichtung für den mindestens einen Steuerschieber vorgesehen ist, dass die Positionserfassungseinrichtung ein mit dem mindestens einen Steuerschieber gekoppeltes Positionsanzeigeelement aufweist, dass das mindestens eine Positionsanzeigeelement mit einem Detektorelement zusammenwirkt, das sich parallel zur Verschieberichtung des Steuerschiebers erstreckt und längs welchem das Positionsanzeigeelement beim Bewegen des mindestens einen Steuerschiebers bewegbar ist, und dass das Detektorelement mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt ist, die die jeweilige Position des Positionsanzeigeelements längs des Detektorelements erfasst.
Der Vorteil dieser Lösung ist insbesondere darin zu sehen, dass diese bei einfachem Aufbau eine sehr präzise Positionsbestimmung der Steuerschieber ermöglicht.
Insbesondere ist bei einem Schraubenverdichter, welcher zwei Steuerschieber aufweist, wobei ein erster Steuerschieber mindestens das Endvolumen beeinflussend und ein zweiter Steuerschieber mindestens das Anfangsvolumen beeinflussend ausgebildet ist, vorgesehen, dass eine Positionserfassungs- einrichtung für die beiden Steuerschieber vorgesehen ist, welche ein mit dem ersten Steuerschieber gekoppeltes erstes Positionsanzeigeelement und ein mit dem zweiten Steuerschieber gekoppeltes zweites Positionsanzeigeelement umfasst, dass beide Positionsanzeigeelemente mit einem gemeinsamen Detektorelement zusammenwirken, das sich parallel zur Verschieberichtung der Steuerschieber erstreckt und längs welchem die Positionsanzeigeelemente beim Bewegen der Steuerschieber bewegbar sind, und dass das Detektorelement mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt ist, die die jeweiligen
Positionen des ersten Positionsanzeigeelements und des zweiten Positionsanzeigeelements längs des Detektorelements erfasst.
Diese Lösung hat den großen Vorteil, dass mit dieser die Möglichkeit besteht, auch bei zwei Steuerschiebern deren Positionen insbesondere mit einem einzigen Detektorelement exakt und insbesondere gleichzeitig zu erfassen.
Dabei wurden hinsichtlich der Anordnung des Detektorelements bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass das Detektorelement in einem innerhalb des Verdichtergehäuses parallel zur Verschieberichtung verlaufenden Detektorkanal angeordnet ist, so dass das Detektorelement durch den
Detektorkanal innerhalb des Verdichtergehäuses durch Einflüsse von außen optimal geschützt ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Detektorkanal durch einen Deckel verschlossen ist, so dass über den Deckel ein einfacher Zugang zu dem
Detektorkanal möglich ist.
Hinsichtlich der Ausbildung des Detektorkanals wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass der Detektorkanal durch eine nutähnlich ausgebildete Vertiefung in einem Gehäusegrundkörper gebildet ist, die der Deckel übergreift.
Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Deckel selbst eine zum Detektorkanal beitragende nutähnliche Vertiefung aufweist.
Um das Detektorelement mit dem Deckel einfach montieren zu können, sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass das Detektorelement innerhalb der
Vertiefung des Deckels verläuft, so dass das Detektorelement mitsamt dem Deckel abnehmbar und gegebenenfalls austauschbar ist.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass das mindestens eine Positionsanzeigeelement in dem Detektorkanal angeordnet ist und in diesem in der Verschieberichtung bewegbar ist.
Hinsichtlich der Kopplung des mindestens einen Positionsanzeigeelements mit dem mindestens einen Steuerschieber wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So könnte theoretisch die Kopplung zwischen dem Positionsanzeigeelement und dem Steuerschieber berührungslos erfolgen.
Zur sicheren Positionsanzeige des mindestens einen Steuerschiebers ist es jedoch von Vorteil, wenn das mindestens eine Positionsanzeigeelement über einen Verbindungskörper mit dem jeweiligen Steuerschieber mechanisch gekoppelt ist und somit das Positionsanzeigeelement mit dem jeweiligen Steuerschieber starr mitgeführt ist.
Um die Verbindung zwischen dem in dem Detektorkanal bewegbaren jeweiligen Positionsanzeigeelement und dem Steuerschieber herzustellen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der jeweilige Verbindungskörper einen langgestreckten Durchlass zwischen dem Detektorkanal und einem den
mindestens einen Steuerschieber aufnehmenden Schieberkanal durchgreift.
Besonders günstig ist es, wenn der jeweilige Verbindungskörper und der Durchlass zusammen den jeweiligen Steuerschieber verdrehfest in der Verschieberichtung führen, so dass damit gleichzeitig eine verdrehfeste Führung der Steuerschieber realisierbar ist, ohne dass eine separate Führung durch eine Nut im Steuerschieber und einen Nutenstein im Verdichtergehäuse erforderlich ist.
Das Zusammenwirken zwischen dem mindestens einen Positionsanzeigeelement und dem Detektorelement wurde bislang nicht näher spezifiziert.
So sieht eine besonders vorteilhafte Lösung vor, dass das jeweilige Positionsanzeigeelement berührungslos mit dem Detektorelement zusammenwirkt, so dass die Positionserfassung der Positionsanzeigeelemente verschleißfrei erfolgen kann. Vorzugsweise ist dabei das Detektorelement aus einem magnetostriktiven Material hergestellt und das Positionsanzeigeelement erzeugt an seinem Ort eine lokale magnetische Durchflutung des Detektorelements, die dann über die Auswerteschaltung im Detektorelement erfasst werden kann .
Eine besonders günstige Lösung sieht eine Verdichterbetriebssteuerungs- einheit vor, welche einen Steuerschieberantrieb für den jeweiligen Steuerschieber steuert und mittels der Positionserfassungseinheit eine Bewegung des jeweiligen Steuerschiebers erfasst.
Damit ist die Verdichterbetriebssteuerungseinheit in der Lage, nicht nur den jeweiligen Steuerschieber mit dem Steuerschieberantrieb zu bewegen, sondern auch die ausgeführte Bewegung exakt zu verfolgen.
Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn der Steuerschieberantrieb als eine durch ein Medium beaufschlagbare Zylinderanordnung realisiert ist.
Die Verdichterbetriebssteuerungseinheit lässt sich besonders vorteilhaft dann einsetzen, wenn diese den jeweiligen Steuerschieber lagegeregelt positioniert.
Das heißt, dass die Verdichterbetriebssteuerungseinheit einerseits den Steuerschieberantrieb ansteuert und andererseits durch Erfassen der Position des jeweiligen Steuerschiebers erfassen kann, ob die gewünschte Position erreicht ist oder nicht und diese Position dann auch durch entsprechende weitere Ansteuerung des Steuerschieberantriebs genau anfahren und beispielsweise dauerhaft halten kann.
Somit besteht die Möglichkeit, mittels eines Verdichtersteuerungsprogramms der Verdichterbetriebssteuerungseinheit einzelne Positionen des jeweiligen Steuerschiebers oder gegebenenfalls mehrerer Steuerschieber vorzugeben und diese dann mit der Verdichterbetriebssteuerungseinheit lagegeregelt anzufahren und zu halten, so dass beliebige Zwischenstellungen zwischen den Extremstellungen möglich sind, um den Schraubenverdichter optimal zu betreiben.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Verdichterbetriebssteuerungseinheit unter Berücksichtigung von mindestens einem oder mehreren der Parameter, wie: Druckniveau auf der Eintrittsseite, insbesondere bei Niederdruck, Druckniveau auf der Austrittsseite, insbesondere bei Hochdruck, Temperatur des gasförmigen Mediums auf der Eintrittsseite, insbesondere bei Niederdruck, Temperatur des gasförmigen Mediums auf der Austrittsseite, insbesondere bei Hochdruck, Drehzahl der Schraubenläufer, Leistungsaufnahme eines
Antriebsmotors, Parameter des gasförmigen Mediums, insbesondere des Kältemittels, und Einsatzgrenzwerte des Schraubenverdichters, die Positionen des mindestens einen Steuerschiebers ermittelt.
Hinsichtlich der Anordnung von zwei Steuerschiebern relativ zueinander wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber in der Verschieberichtung derselben hintereinander- liegend angeordnet sind.
Im Fall der zwei hintereinanderliegend angeordneten Steuerschieber ist insbesondere vorgesehen, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber eine identische Außenkontur aufweisen.
Vorzugsweise sind zwei hintereinanderliegende Steuerschieber so einsetzbar, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber in einer Verbundstellung unmittelbar aneinander anschließend positionierbar und gemeinsam in der Verschieberichtung bewegbar sind. Alternativ dazu ist es bei zwei hintereinanderliegenden Steuerschiebern möglich, dass der erste und der zweite Steuerschieber in einer Trennstellung im Abstand voneinander unter Bildung eines Zwischenraums positionierbar sind .
Alternativ zum Vorsehen zweier hintereinander liegender Steuerschieber sieht eine weitere vorteilhafte Lösung vor, dass der erste Steuerschieber aneinander unmittelbar angrenzende Schieberverdichtungswandflächen aufweist, von denen jeweils eine einem der Schraubenläufer zugewandt ist und dass der zweite Steuerschieber im Abstand voneinander angeordnete Verdichtungs- wandflächenbereiche aufweist, von denen jeweils eine an einen der
Schraubenläufer angrenzt und zwischen denen die Schieberverdichterwandflächen des ersten Steuerschiebers liegen.
Bei einer derartigen Anordnung zweier Steuerschieber ist es möglich, mit dem ersten Steuerschieber vorzugsweise das Endvolumen zu beeinflussen und mit dem zweiten Steuerschieber über die im Abstand voneinander angeordneten Schieberverdichtungswandflächen das Anfangsvolumen zu beeinflussen.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der erste Steuerschieber an dem zweiten Steuerschieber gelagert ist.
Vorzugsweise ist dabei der erste Steuerschieber in einem Schieberkanal des zweiten Steuerschiebers gelagert.
Darüber hinaus ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Schieberverdichtungs- wandflächen des ersten Steuerschiebers und die Schieberverdichtungswand- flächen des zweiten Steuerschiebers aneinander anschließen.
Insbesondere ist bei den zweien hintereinander liegend angeordneten Steuerschiebern vorgesehen, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber eine identische Außenkontur aufweisen. Eine derartige Lösung erlaubt es in besonders einfacher Weise die beiden Steuerschieber in einem gemeinsamen Schieberkanal zu führen.
Ferner sind die zwei hintereinander liegenden Steuerschieber vorteilhafterweise so einzusetzen, dass der erste Steuerschieber und der zweite Steuerschieber in einer Verbundstellung unmittelbar aneinander anschließend positionierbar und gemeinsam in der Verschieberichtung bewegbar sind.
Ferner ist bei den zwei hintereinanderliegenden Steuerschiebern vorgesehen, dass der erste und der zweite Steuerschieber in einer Trennstellung im
Abstand voneinander unter Bildung eines Zwischenraums positionierbar sind .
Ferner betrifft die Erfindung ein Verdichtereinheit umfassend einen
Schraubenverdichter mit einem Verdichtergehäuse, mit einem in dem
Verdichtergehäuse angeordneten Schraubenläuferraum, mindestens einen in dem Schraubenläuferraum angeordneten und an dem Verdichtergehäuse um eine Schraubenläuferachse drehbar gelagerten Schraubenläufer, der über einen im Verdichtergehäuse angeordneten Niederdruckraum zugeführtes gasförmiges Medium mit einem Anfangsvolumen aufnimmt und im Bereich eines im Verdichtergehäuse angeordneten Hochdruckraums auf ein Endvolumen verdichtet abgibt, sowie mindestens einen in einem Schieberkanal des Verdichtergehäuses angeordneten und an den Schraubenläufer angrenzenden Steuerschieber, welcher in einer Verschieberichtung parallel zu der
Schraubenläuferachse bewegt wird, und das Endvolumen und/oder das Anfangsvolumen beeinflusst ist, wobei erfindungsgemäß an dem Schraubenverdichter eine Verdichterbetriebssteuerungseinheit vorgesehen wird, mit welcher einen Betrieb der Verdichtereinheit unterstützende Verdichterbetriebsfunktion ausgeführt wird. Eine vorteilhafte Variante des Verfahrens sieht vor, dass die mindestens eine Verdichterbetriebsfunktion eine Parametererfassungsfunktion ist und dass insbesondere zur Ausführung der Parametererfassungsfunktion mindestens einer der Funktionsparameter wie:
Druck des Mediums auf der Eintrittsseite des Schraubenverdichters,
Temperatur des Mediums auf der Eintrittsseite des Schraubenverdichters, Druck des Mediums auf der Austrittsseite des Schraubenverdichters,
Temperatur des Mediums auf der Austrittsseite des Schraubenverdichters, Position des mindestens einen Steuerschiebers,
Position aller Steuerschieber,
Schmiermitteltemperatur,
Schmiermittelströmung,
Schmiermitteldifferenzdruck am Schmiermittelfilter,
Schmiermittelniveau in mindestens einem Schmiermittelzulauf,
Drehzahl des Antriebsmotors,
Temperatur des Antriebsmotors,
Phasenlage des Antriebsmotors,
Spannung am Antriebsmotor,
Stromaufnahme des Antriebsmotors erfasst wird.
Eine weitere vorteilhafte Variante des Verfahrens sieht vor, dass eine weitere Verdichterbetriebsfunktion eine Schutzfunktion ist, dass zur Ausführung des Schutzfunktion mindestens eine Parametererfassungsfunktion ausgeführt wird und der mindestens eine Funktionsparameter mit mindestens einem Referenzparameter verglichen wird und dass bei Über- oder Unterschreiten des mindestens einen Referenzparameters eine Warnmeldung und/oder eine Abschaltung des Schraubenverdichters erfolgt.
Eine zweckmäßige Variante des Verfahrens sieht vor, dass die mindestens eine Verdichterbetriebsfunktion eine Steuerungsfunktion ist und dass insbesondere zur Ausführung der Steuerungsfunktion mindestens eine der Einheiten wie : einen Steuerschieberantrieb,
eine Motorsteuerung,
eine Schmiermittelkühlung,
ein Einspritzelement für verdichtetes Medium zur zusätzlichen Kühlung, Schiebersteuereinheit für die Steuerschieber,
angesteuert wird.
Insbesondere ist es bei einer Variante des Verfahrens von Vorteil, dass die mindestens eine Verdichterbetriebsfunktion eine Betriebszustandsvorgebe- funktion ist, bei welcher auf der Basis mindestens einer Anforderungssignals und/oder eines mindestens eines Funktionsparameters eine Ausführung einer Steuerfunktion erfolgt.
Ferner bei einer Variante des Verfahrens vorgesehen, dass die Verdichterbetriebsfunktion eine Betriebszustandsüberwachungsfunktion ist und dass insbesondere zur Ausführung der Betriebszustandsüberwachungsfunktion eine Aufzeichnung der Ausführung mindestens einer Parametererfassungsfunktion und/oder mindestens einer Schutzfunktion und/oder mindestens einer
Steuerungsfunktion erfolgt.
Zur Überwachung ist eine Variante des Verfahrens so ausgestaltet, dass die Aufzeichnung des mindestens einen Funktionsparameters und/oder die
Ausführung mindestens einer Schutzfunktion und/oder die Ausführung der mindestens einen Steuerungsfunktion über der Zeit erfolgt.
Zur Kommunikation ist bei einer Variante des Verfahrens vorgesehen, dass die Verdichterbetriebssteuerungseinheit mit einer Kommunikationseinheit versehen ist, welche Daten mit externen Geräten austauscht, wobei die Kommunikationseinheit die Daten insbesondere leitungsgebunden und/oder drahtlos austauscht. Außerdem ist es bei einer Variante des Verfahrens günstig, wenn die
Verdichterbetriebssteuerungseinheit mit mindestens einer Visualisierungseinheit mindestens einen Ausführungszustand mindestens einer Verdichterbetriebsfunktion oder deren Resultat anzeigt.
Weitere Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den voranstehend im Zusammenhang mit der Verdichtereinheit erläuterten Merkmalen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger
Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen :
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters;
Fig. 2 einen Schnitt längs Linie 2-2 in Fig . 1;
Fig. 3 einen Schnitt längs Linie 3-3 im Bereich einer Positions- erfassungseinrichtung;
Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt ähnlich Fig. 2 im Bereich der
Positionserfassungseinrichtung und der Steuerschieber bei maximaler Leistung und kleinstem Volumenverhältnis;
Fig. 5 eine Darstellung ähnlich Fig. 4 bei maximalem Fördervolumen und größtem Volumenverhältnis;
Fig. 6 eine Darstellung ähnlich Fig . 4 bei ungefähr drei Viertel der
Leistung; eine Darstellung ähnlich Fig . 4 bei ungefähr der halben Leistung; eine Darstellung ähnlich Fig. 4 bei ungefähr einem Viertel der Leistung; eine vergrößerte Darstellung der Positionserfassungseinheit und der Positionsanzeigeelemente in Verbindung mit dem Steuerschieber; eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Positionsanzeigeelements der Positionserfassungseinrichtung; einen Schnitt ähnlich Fig . 3 durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters mit ineinander angeordneten Steuerschiebern; eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters mit ineinander angeordneten Steuerschiebern ähnlich Fig. 4 bei größtem Volumenverhältnis und größter Leistung; eine Darstellung ähnlich Fig . 12 bei größtem Volumenverhältnis und geringster Leistung; eine Darstellung ähnlich Fig . 12 bei geringstem Volumenverhältnis und größter Leistung; eine schematische Darstellung einer Verdichtereinheit einer ersten Ausführungsform, umfassend ein Schraubenverdichter gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel, der mit einer Verdichterbetriebssteuerungseinheit betrieben ist; Fig. 16 eine Darstellung ähnlich Fig . 15 einer zweiten Ausfüh
form einer Verdichtereinheit und
Fig. 17 eine Darstellung ähnlich Fig. 15 einer dritten Ausführungsform einer Verdichtereinheit.
Ein in Fig . 1 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters 10 umfasst ein als Ganzes mit 12 bezeichnetes
Verdichtergehäuse, welches einen Sauganschluss 14, über welchen ein anzusaugendes gasförmiges Medium, insbesondere Kältemittel, angesaugt wird und einen Druckanschluss 16, über welchen das auf Hochdruck verdichtete gasförmige Medium, insbesondere das Kältemittel, abgegeben wird, aufweist.
Wie in Fig . 2 und 3 dargestellt, sind in einem Schraubenläuferraum 18 des Verdichtergehäuses 12 zwei jeweils um eine Schraubenläuferachse 22, 24 drehbare Schraubenläufer 26, 28 vorgesehen, die mit ihren Schraubenkonturen 32 und 34 ineinander greifen und mit an diese umfangsseitig angrenzenden Verdichtungswandflächen 36 bzw. 38 des Schraubenläufer- raums 18 zusammenwirken, um einem an die Schraubenkonturen 32, 34 saugseitig angrenzenden Niederdruckraum 42 zugeführtes gasförmiges Medium aufzunehmen, zu verdichten und in einen Hochdruckraum 44 im Verdichtergehäuse 12 bei Hochdruck abzugeben.
Dabei wird das gasförmige Medium, insbesondere Kältemittel, in zwischen den Schraubenkonturen 32, 34 und den an diesen angrenzenden Verdichtungswandflächen 36, 38 gebildeten Verdichtungskammern bei Niederdruck in einem Ansaugvolumen eingeschlossen und auf ein Endvolumen bei Hochdruck verdichtet. Zur Anpassung des Schraubenverdichters 10, beispielsweise an die in einem Kältemittelkreislauf geforderten Betriebsbedingungen, erfolgt eine Anpassung des Betriebszustandes des Schraubenverdichters 10 zum einen hinsichtlich des Volumenverhältnisses, welches die Relation zwischen dem maximal eingeschlossenen Ansaugvolumen und dem ausgeschobenen Endvolumen angibt, und zum anderen hinsichtlich der Verdichterleistung, welche den Anteil des von dem Schraubenverdichter tatsächlich verdichteten Volumenstroms bezogen auf den maximal durch den Schraubenverdichter 10 verdichtbaren Volumenstrom angibt.
Zur Anpassung des Betriebszustandes sind bei einem ersten, in den Fig . 2 bis Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel, ein erster Steuerschieber 52 und ein zweiter Steuerschieber 54 in einem im Verdichtergehäuse 12 vorgesehenen Schieberkanal 56 hintereinanderliegend angeordnet, wobei der Schieberkanal 56 parallel zu den Schraubenläuferachsen 22, 24 verläuft und den ersten Steuerschieber 52 und den zweiten Steuerschieber 54 im Bereich ihrer nicht an die Schraubenläufer 26, 28 angrenzenden Führungsumfangsfläche 58 führt.
Der erste Steuerschieber 52 ist dem Hochdruckraum 44 zugewandt und somit hochdruckseitig angeordnet und der zweite Steuerschieber 54 ist relativ zum ersten Steuerschieber 52 niederdruckseitig angeordnet.
Jeder der beiden Steuerschieber 52 und 54 weist ferner noch eine an den Schraubenläufer 26 angrenzende Schieberverdichtungswandfläche 62 und eine an den Schraubenläufer 28 angrenzende Schieberverdichtungswandfläche 64 auf, welche Teilflächen der Verdichtungswandflächen 36 und 38 darstellen, und vom Verdichtergehäuse 12 gebildete Gehäuseverdichtungswandflächen 66 und 68, die ebenfalls Teilflächen der Verdichtungswandflächen 36 und 38 darstellen, zu den Verdichtungswandflächen 36 und 38 ergänzen, die zusammen mit den Schraubenkonturen 32 und 34 zur Bildung der Verdichtungskammern beitragen. Der erste Steuerschieber 52 und der zweite Steuerschieber 54 sind, wie in Fig. 2 sowie 4 bis 8 dargestellt, so ausgebildet, dass sie insoweit, als sie die Schieberverdichtungswandflächen 62 und 64 sowie die Führungsumfangsfläche 58 bilden, identisch sind und somit können sie in einer parallel zu den
Schraubenläuferachsen 22, 24 verlaufenden Verschieberichtung 72 verschiebbar im Schieberkanal 56 des Verdichtergehäuses 12 geführt werden.
Dabei bildet der erste Steuerschieber 52 eine dem Hochdruckraum 44 zugewandte, das Endvolumen der Verdichtungskammern festlegende Auslasskante 82, die durch Verschieben des ersten Steuerschiebers 52 in der Verschieberichtung 72 verschiebbar ist und durch ihre Lage relativ zu einer hochdruck- seitigen Abschlussfläche 84 des Schraubenläuferraums 18 das Endvolumen der gebildeten Verdichtungskammern und somit das Volumenverhältnis mitbestimmt.
Dieses Prinzip der Schieberanordnung ist bekannt und beispielsweise in der WO 93/18307 beschrieben, auf weiche hinsichtlich der Beschreibung des Funktionsprinzips verwiesen wird.
Wie in den Fig . 2 und 4 bis 8 dargestellt, weisen der erste Steuerschieber 52 und der zweite Steuerschieber 54 einander zugewandte Stirnflächen 86 und 88 auf, mit denen diese, wie beispielsweise in Fig . 4 und Fig. 5 dargestellt, so aneinander anlegbar sind, dass die Schieberverdichtungswandflächen 62 und 64 des ersten Steuerschiebers 52 und des zweiten Steuerschiebers 54 ineinander übergehen.
Ferner sind der erste Steuerschieber 52 und der zweite Steuerschieber 54 zusätzlich zum Schieberkanal 56 relativ zueinander durch eine Teleskopführung 92 geführt, welche einen inneren Führungskörper 94 und eine
Führungsaufnahme 96 aufweist, wobei die Führungsaufnahme 96 in dem ersten Steuerschieber 52 vorgesehen ist und der Führungskörper 94 an dem zweiten Steuerschieber 54 gehalten ist und über dessen Stirnfläche 88 übersteht, so dass dieser in die Führungsaufnahme 96 im ersten Steuerschieber 52 eingreifen kann.
Ferner ist vorzugsweise noch in einem den Führungskörper 94 umgebenden Innenraum 102 des zweiten Steuerschiebers 54 eine Druckfeder 104
vorgesehen, welche dazu dient, den ersten Steuerschieber 52 relativ zum zweiten Steuerschieber 54 so zu beaufschlagen, dass die Stirnflächen 86 und 88 voneinander weg bewegbar sind.
Zum Verschieben des ersten Steuerschiebers 52 ist, wie in Fig. 2 dargestellt, ein Steuerschieberantrieb, beispielsweise ausgebildet als Zylinderanordnung 112 vorgesehen, wobei die Zylinderanordnung 112 eine Zylinderkammer 114 und einen Kolben 116 umfasst und wobei der Kolben 116 mit einer Kolbenstange 118 verbunden ist, welche eine Verbindung zum ersten Steuerschieber 52 herstellt, und zwar beispielsweise mit einem Fortsatz 122 des ersten Steuerschiebers 52, welcher zum Beispiel auf einer der Stirnfläche 86 gegenüberliegenden Seite desselben angeordnet ist.
Ferner liegt die Zylinderanordnung 112 insbesondere auf einer dem zweiten Steuerschieber 54 gegenüberliegenden Seite des ersten Steuerschiebers 52, vorzugsweise in einem hochdruckseitigen Gehäuseabschnitt 124 des
Verdichtergehäuses 12, welcher im Anschluss an den Schieberkanal 56 und im Anschluss an den Hochdruckraum 44 und somit auf einer dem Niederdruckraum 42 gegenüberliegenden Seite des Verdichtergehäuses 12 angeordnet ist.
Der zweite Steuerschieber 54 ist durch ein Steuerschieberantrieb, beispielsweise ausgebildet als Zylinderanordnung 132, verschiebbar, wobei die
Zylinderanordnung 132 einen in einer Zylinderkammer 134 bewegbaren Kolben 136 umfasst und wobei die Zylinderkammer 134 sich insbesondere in Fortsetzung des Schieberkanals 56 in einem niederdruckseitigen Gehäuseabschnitt 142 erstreckt, in welchem antriebsseitige Lagereinheiten für die Schraubenläufer 26 und 28 angeordnet sind, die beispielsweise über eine Antriebswelle 144 antreibbar sind.
Insbesondere ist der Kolben 136 einstückig an den zweiten Steuerschieber 54 angeformt und weist eine Kolbenfläche auf, die mindestens der Querschnittsfläche des zweiten Steuerschiebers 54 entspricht.
Der niederdruckseitige Gehäuseabschnitt 142, welcher die Zylinderkammer 134 für die Zylinderanordnung 132 zum Bewegen des zweiten Steuerschiebers 54 aufnimmt, liegt in einem Bereich des Verdichtergehäuses 12, der dem hochdruckseitigen Gehäuseabschnitt 124 zur Aufnahme der Zylinderkammer 114 für die Zylinderanordnung 112 gegenüberliegend angeordnet ist.
Der erste Steuerschieber 52 und der zweite Steuerschieber 54 lassen sich durch die Zylinderanordnungen 112 und 132 soweit zusammenschieben, dass die Stirnflächen 86 und 88 in einer Verbundstellung aneinander anliegen, und die beiden Steuerschieber 52, 54 lassen sich auch in der Verbundstellung gemeinsam wie ein einziger Steuerschieber bewegen, welcher sich von der saugseitigen Abschlussfläche 126 in Richtung der druckseitigen Abschlussfläche 84 erstreckt und dessen Auslasskante 82 zur Festlegung des Volumenverhältnisses beiträgt, wobei, wie in Fig. 4 dargestellt, der Schraubenverdichter 10 in dieser Verbundstellung stets den maximalen Volumenstrom fördert.
Je nach Lage der Auslasskante 82 relativ zur Abschlussfläche 84 lässt sich das Volumenverhältnis anpassen, das mit zunehmend geringer werdendem
Abstand der Auslasskante 82 von der Abschlussfläche 84 ansteigt und seinen Maximalwert dann erreicht, wenn die Abschlusskante 82 den für die
Minimierung des Endvolumens erforderlichen geringsten Abstand von der Abschlussfläche 84 aufweist, wie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt. Soll nun die Verdichterleistung, d .h. der tatsächlich geförderte Volumenstrom, zusätzlich variieren, so erfolgt, wie beispielsweise in Fig . 6 dargestellt, ein Trennen der Stirnflächen 86 und 88 durch Auseinanderbewegen der Steuerschieber 52 und 54 in eine Trennstellung . In der Trennstellung ist der zweite Steuerschieber 54 wirkungslos und somit legt in der Trennstellung die Lage der Stirnfläche 86 des ersten Steuerschiebers 52 das Anfangsvolumen fest.
Solange die Auslasskante 82 nicht in einer Stellung steht, in welcher diese das minimal mögliche Endvolumen vorgibt, ist jedoch die Relation des Anfangsvolumens, vorgegeben durch die Stirnfläche 86, zum Endvolumen, vorgegeben durch die Auslasskante 82, nicht variabel.
Wenn jedoch der erste Steuerschieber 52, wie in Fig. 7 dargestellt, so weit in Richtung des Hochdruckraums 44 verschoben wird, dass die Auslasskante 82 den minimalen Abstand von der Abschlussfläche 84 aufweist oder sogar über diese hinaus in einen vom Hochdruckraum 44 umfassten Einfahrraum 146 für den ersten Steuerschieber 52 verschoben wird, ist eine Variation des Anfangsvolumens 86 möglich, ohne dass sich das Endvolumen verändert, da dieses dann stets minimal bleibt.
Um die Wirkung des zweiten Steuerschiebers 54 in der Trennstellung zu eliminieren, wird dieser insbesondere mittels der Zylinderanordnung 132 in den Gehäuseabschnitt 142 eingefahren, wobei die Zylinderkammer 134 so dimensioniert ist, dass diese gleichzeitig einen Einfahrraum 148 für den zweiten Steuerschieber 54 umfasst und somit die Möglichkeit schafft, den zweiten Steuerschieber 54 so weit von dem ersten Steuerschieber 52 wegzubewegen, dass die Stirnfläche 88 das Anfangsvolumen nicht mehr beeinflusst.
Der zweite Steuerschieber 54 erlaubt somit, das Anfangsvolumen dadurch zu beeinflussen, dass dieser entweder zur Bildung der Verbundstellung der Steuerschieber 52, 54 mit seiner Stirnfläche 88 an der Stirnfläche 86 des ersten Steuerschiebers 52 anliegt und somit das Anfangsvolumen maximiert oder mit seiner eigenen Stirnfläche 88 so weit von der Stirnfläche 86 des ersten Steuerschiebers 52 weg bewegt werden kann, dass keinerlei
Beeinflussung des Anfangsvolumens durch den zweiten Steuerschieber 54 mehr erfolgt.
Zur Erfassung der Positionen des ersten Steuerschiebers 52 und des zweiten Steuerschiebers 54 ist eine als Ganzes mit 152 bezeichnete Positions- erfassungseinrichtung vorgesehen, welche ein sich parallel zur Verschieberichtung 72 der Steuerschieber 52, 54 und somit parallel zu den Schrauben- läuferachsen 22, 24 sich erstreckendes Detektorelement 154 umfasst, welches in der Lage ist, die Positionen von Positionsanzeigeelementen 156 und 158 zu erfassen.
Dabei ist das Positionsanzeigeelement 156 fest mit dem ersten Steuerschieber 52 gekoppelt, und zwar mit einem sich an die Stirnfläche 86 anschließenden Endbereich 162 des ersten Steuerschiebers 52, und das Positionsanzeigeelement 158 ist mit dem zweiten Steuerschieber 54 gekoppelt, und zwar mit einem sich an die Stirnfläche 88 anschließenden Endbereich 164 desselben, wie insbesondere in Fig. 9 dargestellt.
Wie in Fig. 10 dargestellt, umfasst jedes dieser Positionsanzeigeelemente 156 bzw. 158 einen als Ganzes mit 174 bezeichneten Gabelkörper, der mit seinen zwei Gabelschenkeln 176 und 178 einen zwischen diesen liegenden
Zwischenraum 182 begrenzt, durch welchen das langgestreckte Detektorelement 154 verläuft. Jeder dieser Gabelkörper 174 ist über einen mit dem jeweiligen Endbereich 162 bzw. 164 verbundenen Verbindungskörper 172 mit dem entsprechenden Steuerschieber 52, 54 gekoppelt.
Vorzugsweise tragen die Gabelschenkel 176 und 178 Magnete 184 bzw. 186, deren Magnetfeld das Detektorelement 154 am Ort der Magnete 184, 186 durchflutet. Das Detektorelement 154 ist dabei aus einem magnetostriktiven Material gebildet, so dass der jeweilige Ort 188 der magnetischen Durchflutung des Detektorelements 154 durch die Magnete 184, 186 mittels einer als Ganzes mit 192 bezeichneten Auswerteeinrichtung ermittelbar ist, wobei die Auswerteeinrichtung 192 beispielsweise in dem magnetostriktiven Detektorelement 154 Schallwellen erzeugt, die an den durch die Magnetfelder der Magnete 184, 186 durchfluteten Orten 188 eine Rückreflexion erfahren, so dass die Auswerteeinrichtung 192 die Lage der Orte 188 in denen die magnetische Durchflutung des magnetostriktiven Detektorelements 154 erfolgt, aufgrund der Laufzeit der reflektierten Schallwellen ermitteln kann.
Somit kann die Auswerteeinrichtung 192 die Position POS1 des ersten Steuerschiebers 52 und die Position POS2 des zweiten Steuerschiebers 54 in der Verschieberichtung 72 im Schieberkanal 56 ermitteln.
Die Verbindungskörper 172, die an den jeweiligen Endbereichen 162, 164 der Steuerschieber 52, 54 gehalten sind, durchgreifen einen langgestreckten, schlitzförmigen Durchlass 194, der in eine den Schieberkanal 56 bildende Gehäusewand 196 eingeformt ist und eine Länge aufweist, die in der Trennstellung ein vollständiges Einfahren des zweiten Steuerschiebers 54 in den Einfahrraum 148 und eine Position des ersten Steuerschiebers 52 bei minimalem Anfangsvolumen, also eine Position entsprechend Fig. 8, und eine Position des ersten Steuerschiebers 52 bei minimalem Volumenverhältnis, das heißt maximalem Abstand der Auslasskante 82 von der druckseitigen
Abschlussfläche 84, zulässt und außerdem in der Verbundstellung eine Position des zweiten Steuerschiebers 54 mit dem ersten Steuerschieber 52 bei maximalem Volumenverhältnis und minimalem Volumenverhältnis zulässt.
Jeder mit dem jeweiligen Endbereich 162 und 164 des entsprechenden
Steuerschiebers 52 bzw. 54 verbundene Verbindungskörper 172 bildet zusammen mit dem schlitzförmigen Durchlass 194 eine Verdrehsicherung für den jeweiligen Steuerschieber 52, 54 ähnlich einer Führung durch einen Nutenstein und eine Nut, so dass damit die Notwendigkeit entfällt, in den Steuerschiebern 52, 54 Nuten vorzusehen, die mit in den Schieberkanal 56 hineinragenden Nutensteinen zusammenwirken.
Der Durchlass 194 ist stets auf dem Druck im Niederdruckraum 42 gehalten und dient somit auch dazu, die Steuerschieber 52, 54 mit ihrer Führungs- umfangsfläche 58 in Anlage an dem Schieberkanal 56 zu halten, so dass die Steuerschieber 52, 54 nicht durch sich zwischen dem Schieberkanal 56 und der Führungsumfangsfläche 58 ausbildenden Hochdruck mit den Schieber- verdichtungswandflächen 62, 64 gegen die Schraubenläufer 26, 28 drücken können.
Eine Abdichtung des Durchlasses 194 gegen höhere Drücke, insbesondere auch Hochdruck, erfolgt dabei durch den eng tolerierbaren Spalt zwischen dem Schieberkanal 56 und der Führungsumfangsfläche 58 der Steuerschieber 52, 54.
Zur Aufnahme der Gabelkörper 174 und des Detektorelements 154 ist auf einer dem Schieberkanal 56 gegenüberliegenden Seite einer Wand 196 eines Gehäusegrundkörpers 198 eine Vertiefung 204 vorgesehen, die mit einem Deckel 212 abgedeckt ist, der seinerseits eine der Vertiefung 204 zugewandte Vertiefung 214 aufweist, so dass sich die Vertiefungen 204 und 214
zusammen ergänzen und beispielsweise dadurch einen parallel zur
Verschieberichtung 72 verlaufenden langgestreckten Detektorkanal 216 bilden, in welchem sich einerseits das Detektorelement 154 erstreckt und in welchem andererseits die Gabelkörper 174 bewegbar sind, die mit ihren Gabelschenkeln 176, 178 das Detektorelement 154 beiderseits umgreifen und die Magnete 184, 186 derart positionieren, dass deren Magnetfeld das Detektorelement 154 an jeweils einem bestimmten Ort 188 durchflutet. Vorzugsweise ist der Deckel 212 so ausgebildet, dass in dessen Vertiefung 214 das Detektorelement 154 liegt, so dass das Detektorelement 154 mitsamt der Auswerteeinrichtung 192 ausschließlich am Deckel 212 gehalten und mit diesem abnehmbar ist, während sich die Gabelkörper 174 im Detektorkanal 216, insbesondere sowohl in der Vertiefung 198 als auch in der Vertiefung 204, erstrecken.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters sind, wie in Fig . 11 bis 14 dargestellt, die Steuerschieber 52 und 54 anders ausgebildet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt der zweite Steuerschieber 54' in dem Schieberkanal 56 und ist in diesem mit seiner Führungsumfangsfläche 58' geführt. Ferner bildet der zweite Steuerschieber 54' äußere Schieber- verdichtungswandflächen 62'2 und 64'2, die sich an die Gehäuseverdichtungs- wandflächen 66 und 68 unmittelbar anschließen, wobei die Schieber- verdichtungswandfläche 62'2 an den Schraubenläufer 26 und die Schieber- verdichtungswandfläche 64'2 an den Schraubenläufer 28 angrenzt.
Der zweite Steuerschieber 54' ist dabei im Querschnitt halbmondförmig ausgebildet, so dass dieser seinerseits einen Schieberkanal 236 bildet, in welchem der erste Steuerschieber 52' mit einer Führungsumfangsfläche 238 geführt ist.
Der erste Steuerschieber 52' bildet seinerseits Schieberverdichtungswand- flächen 62Ί und 64Ί, die zwischen den Schieberverdichtungswandflächen 62'2 und 64'2 liegen und unmittelbar in die Schieberverdichtungswandflächen 62'2 und 64'2 anschließen, so dass die Schieberverdichtungswandfläche 62Ί an den Schraubenläufer 26 und die Schieberverdichtungswandfläche 64Ί an den Schraubenläufer 28 angrenzt Somit ergänzen die Schieberverdichtungswandflächen 62'2 und 64'2 des zweiten Steuerschiebers 54' und die Schieberverdichtungswandflächen 62Ί und 64Ί des ersten Steuerschiebers 52' die Gehäuseverdichtungswandflächen 66 und 68 zu den Verdichtungswandflächen 36 und 38, welche die Schraubenkonturen 32 bzw.34 umschließend angeordnet sind.
Der erste Steuerschieber 52' bildet ferner die Auslasskante 82', die dem Hochdruckraum 44 zugewandt angeordnet ist und die das Endvolumen durch ihren Abstand von der Abschlussfläche 84 festlegt in vergleichbarer Weise wie dies bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
Der zweite Steuerschieber 54' beeinflusst das Anfangsvolumen, und zwar durch die Position von Einlasskanten 242 der Schieberverdichtungswand- flächen 622 und 642 und zwar insbesondere deren Abstand von der nieder- druckseitigen Abschlussfläche 126.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Steuerschieber 52' durch eine insbesondere saugseitig angeordnete Zylinderanordnung 132' steuerbar, wobei der Kolben 136' in diesem Fall einstückig an den ersten Steuerschieber 52' angeformt und in der Zylinderkammer 134' beweglich ist, während der zweite Steuerschieber 54' durch eine insbesondere druckseitig angeordnete Zylinderanordnung 112' steuerbar ist.
Eine derartige Schieberanordnung ist bekannt und beispielsweise in der
DE 3221849 AI beschrieben, auf weiche hinsichtlich der Beschreibung des Funktionsprinzips verwiesen wird.
In gleicher weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind die Positionen des ersten Steuerschiebers 52' und des zweiten Steuerschiebers 54' durch die Positionserfassungseinrichtung 152 erfassbar, wobei ebenfalls Positionsanzeigeelemente 156 und 158 mit dem ersten Steuerschieber 52' bzw. dem zweiten Steuerschieber 54' gekoppelt sind, und zwar über mit diesen Steuerschiebern 52' und 54' fest verbundenen Verbindungskörpern 172, die in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel den Durchlass 194 durchgreifen, so dass die Positionsanzeigeelemente 156 und 158 in dem Detektorkanal 216 längs des Detektorelements 154 bewegbar sind und in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel eine Erfassung der
Positionen der Positionsanzeigeelemente 156 und 158 über die Auswerteeinrichtung 192 erfolgen kann.
Dabei sind vorzugsweise die Positionsanzeigeelemente 156 und 158 in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel als Gabelkörper 174 ausgebildet und mit Magneten 184 und 186 versehen.
Im Übrigen sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel all diejenigen Elemente, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.
Die Schraubenverdichter gemäß den voranstehenden Ausführungsbeispielen umfassen ferner, wie beispielsweise bei einer ersten Ausführungsform einer Verdichtereinheit in Fig. 15 dargestellt, ein Schmiermittelversorgungssystem 260, welches aus einem aus dem Schraubenverdichter 10 austretenden Strom von auf Hochdruck verdichtetem Medium MH mittels eines Schmiermittelabscheiders 262 Schmiermittel abscheidet, in einem Schmiermittelkühler 264 kühlt, in einem Schmiermittelfilter 266 filtert und dann einem Schmiermittel- anschluss 268 am schematisch in Fig. 15 dargestellten Verdichtergehäuse 12 zuführt.
Die Schmiermittelzufuhr ist durch ein dem Schmiermittelversorgungssystem 260 zugeordnetes steuerbares Ventil 272 steuerbar. Von dem Schmiermittelanschluss 268 führt eine Schmiermittelzuleitung 274 zu mehreren Schmiermittelzuläufen 282, 284, 286, 288 die Schmierstellen des Schraubenverdichters 10, beispielsweise gebildet durch eine Wellenabdichtung 292 der Antriebswelle für die Schraubenläufer 26, 28, niederdruckseitige Lager 294 für die Schraubenläufer 26, 28, eine Schmiermitteleinspritzung 296 für die Schraubenläufer 26, 28 und hochdruckseitige Lager 298.
Außerdem lässt sich von der Schmiermittelzuleitung 274 auch Schmiermittel zum Betreiben der Zylinderanordnungen 112 und 132 abzweigen, da das Schmiermittel unter Hochdruck steht.
Das Schmiermittelversorgungssystem 260 ist außerdem durch einen
Schmiermittelsensor SS überwacht, der beispielsweise einem der Schmiermittelzuläufe 282, 284, 286, 288, in diesem Fall dem Schmiermittelzulauf 282 zugeordnet ist.
Vorzugsweise ist der Schmiermittelsensor SS als optischer Schmiermittelpräsenzsensor ausgebildet und erfasst die Präsenz von Schmiermittel beispielsweise in dem Schmiermittelzulauf 282 repräsentativ und für die übrigen Schmiermittelzuläufe 284, 286, 288.
Zum sicheren und zuverlässigen Betrieb eines der voranstehenden
Ausführungsbeispiele eines Schraubenverdichters 10 ist gemäß der ersten Ausführungsform der Verdichtereinheit, die in Fig . 15 dargestellt ist, in einem an dem Verdichtergehäuse 12 angeordneten Steuerungsgehäuse 230 eine elektronische Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 vorgesehen, welche so in der Lage ist, eine Vielzahl von Verdichterbetriebsfunktionen auszuführen.
Eine Verdichterbetriebsfunktion ist eine Parametererfassungsfunktion gemäß welcher beispielsweise folgende Funktionsparameter mittels hierzu
vorgesehener Sensoren und Einrichtungen erfasst werden. Die Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 erfasst mittels eintrittsseitig oder niederdruckseitig angeordneten Sensoren SPN und STN den Druck PN des zu verdichtenden gasförmigen Mediums auf der Eintrittsseite oder der Niederdruckseite beziehungsweise die Temperatur TN des zu verdichtenden gasförmigen Mediums auf der Eintrittsseite oder der Niederdruckseite des
Schraubenverdichters 10.
Ferner erfasst die Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 mittels austritts- seitig oder hochdruckseitig angeordneter Sensoren SPH und STH den Druck PH des verdichteten gasförmigen Mediums beziehungsweise die Temperatur TH des verdichteten gasförmigen Mediums auf der Austrittsseite oder der Hochdruckseite des Schraubenverdichters 10.
Im Rahmen der Parametererfassungsfunktion erfolgt auch durch die in Fig . 15 dargestellte Verbindung der Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 mit der Auswerteeinrichtung 192 ein Erfassen der Positionen POS1 und POS2 der Steuerschieber 52 beziehungsweise 54 längs der Verschieberichtung 72 im Schieberkanal 56.
Zur Erfassung der Drehzahl der Schraubenläufer 26, 28 ist bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig . 15 ein mit der Verdichterbetriebssteuerungs- einheit 240 verbundener Schwingungssensor SSW am Verdichtergehäuse 12 angeordnet, der ein der Drehzahl der Schraubenläufer 26, 28 proportionales Signal DS erzeugt, welches die Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 erfasst.
Außerdem erfolgt im Rahmen der Parametererfassungsfunktion das Erfassen der Präsenz von Schmiermittel durch das der Verdichterbetriebssteuerungs- einheit 240 übermittelte Schmiermittelpräsenzsignal SP des Schmiermittelsensors SS, welches ein Indiz für die funktionierende Schmiermittelversorgung darstellt. Im Rahmen der Ausführung einer Verdichterbetriebsfunktion als Schutzfunktion vergleicht die Verdichterbetriebssteuerung 240 die im Rahmen der Parametererfassungsfunktion erfassten Funktionsparameter mit der
Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 vorgegebenen Referenzparametern, um zu erkennen, ob ein Über- oder Unterschreiten mindestens eines der Referenzparameter erfolgt und dies gegebenenfalls eine Abschaltung des Schraubenverdichters zur Folge haben muss.
Beispielsweise vergleicht die Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 den Druck PN und die Temperatur PN auf der Eintrittsseite oder der Niederdruckseite sowie den Druck PH und die Temperatur TH auf der Austrittsseite oder der Hochdruckseite mit vorgegebenen Referenzparametern, beispielsweise durch Einsatzgrenzen des Schraubenverdichters definierte Referenzparameter, und ermittelt, ob der Schraubenverdichter innerhalb der vorgesehenen
Einsatzgrenzen betrieben wird .
Darüber hinaus überprüft im Rahmen der Schutzfunktion die Verdichter- betriebssteuerungseinheit 240 ob das Schmiermittelpräsenzsignal SP vorliegt und somit eine ausreichende Schmiermittelversorgung des Schraubenverdichters 10 gegeben ist.
Im Rahmen der Ausführung einer Verdichterbetriebsfunktion als Steuerungsfunktion erfolgt ein Bewegen der Steuerschieber 52, 54 um den Schraubenverdichter 10 in einem bestimmten Betriebszustand, insbesondere in einem bestimmten Volumenverhältnis und mit einer bestimmten Leistung, zu betreiben.
Zum Bewegen der Steuerschieber 52 und 54 in die für diese vorgesehenen Positionen geht die Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 von den durch die Verbindung mit der Positionserfassungseinrichtung 152 und der Auswerteeinrichtung 192 im Rahmen der Parametererfassungsfunktion erfassten tatsächlichen Positionen POS1 und POS2 der Steuerschieber 52, 54 aus, um aufgrund der Kenntnis dieser Positionen POS1 und POS2 die Steuerschieber 52, 54 die durch den gewünschten Betriebszustand definierte Positionen zu verfahren und in diesen zu halten.
Mit der Steuerungsfunktion der Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 sind, wie in Fig . 1, 2 und 15 dargestellt, die Zylinderanordnungen 112 und 132 ansteuerbar, um die Steuerschieber 52, 54 zu positionieren.
Hierzu sind von der Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 beispielsweise ansteuerbare Magnetventile ML1 und ML2 vorgesehen, um die Zylinderanordnung 112 anzusteuern, und ansteuerbare Magnetventile MV1 und MV2 vorgesehen, um die Zylinderanordnung 132 anzusteuern.
Somit besteht die Möglichkeit, die Steuerschieber 52, 54 mit der Verdichter- betriebssteuerungseinheit 240 lagegeregelt zu positionieren, das heißt beispielsweise bestimmten gewünschten Betriebszuständen des Schraubenverdichters 10 entsprechende Positionen der Steuerschieber 52, 54 exakt anzufahren und zu halten.
Im Rahmen der Steuerungsfunktion als Verdichterfunktion steuert die
Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 außerdem noch die Schmiermittelzufuhr durch das Schmiermittelversorgungssystem 260 mittels des steuerbaren Ventils 272.
Die Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 ist außerdem so ausgebildet, dass sie mit einer Steuerung eines Antriebsmotors 300, insbesondere eines Elektromotors, zum Antreiben des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters 10 verbunden werden kann, wobei der Antriebsmotor 300 beispielsweise durch eine Motorsteuerung 302, umfassend insbesondere einen Frequenzumrichter, angesteuert ist, so dass der Antriebsmotor 300 nicht nur ein- und ausgeschaltet werden kann sondern durch die Motorsteuerung 302 drehzahlgeregelt betrieben werden kann. Dies ermöglicht es, durch die Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 auch den Antriebsmotor 300, je nach Betriebszustand des Schraubenverdichters 10 zu betreiben.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Verdichtereinheit durch eine Anlagensteuerung 310 betrieben, welche insbesondere im Fall des Einsatzes des erfindungsgemäßen Schraubenverdichters 10 in einem Kühlkreislauf oder Kältekreislauf die an den Schraubenverdichter 10 gestellte Leistungsanforderung der Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 über eine
Kommunikationseinheit 312 übermittelt.
Die Leistungsanforderung wird seitens der Anlagensteuerung 310 einerseits durch die Zustandsgrößen des zum Schraubenverdichter 10 geführten Stroms des Mediums MN bei Niederdruck und des vom Schraubenverdichter wegführenden Stroms des Mediums MH bei Hochdruck definiert, wobei beispielsweise bei der in Fig . 15 dargestellten Ausführungsform der Verdichtereinheit die Anlagensteuerung 310 den Druck des Stroms des Mediums MN auf Niederdruck durch den Drucksensor ASPN und die Temperatur des Stroms des Mediums MN auf Niederdruck durch den Temperatursensor ASTN erfasst.
Darüber hinaus erfasst die Anlagensteuerung 310 den Druck des Mediums MH auf Hochdruck durch den Drucksensor ASPH und die Temperatur des Mediums MH auf Hochdruck durch den Temperatursensor ASTH .
Basierend auf diesen oder gegebenenfalls weiteren Sensordaten oder
Parametern ermittelt die Anlagensteuerung 310 ein Anforderungssignal AS, welches diese über die Kommunikationseinheit 312 der Verdichterbetriebssteuerung 240 übermittelt.
In diesem Fall arbeitet die Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 mit einer weiteren Verdichterbetriebsfunktion als Betriebszustandsvorgabefunktion. In dieser Betriebszustandsvorgabefunktion werden die Anforderungsgröße AS und/oder einer oder mehrere der im Rahmen der Parametererfassungsfunktion erfasster Funktionsparameter dazu herangezogen, Betriebszustände festzulegen und diese Betriebszustände durch Ausführung mindestens einer der Steuerungsfunktionen zu erreichen und aufrechtzuerhalten .
Dabei kommen als Funktionsparameter die Positionen POS1 und POS2 der Steuerschieber 52, 54 sowie die Drehzahl des Antriebsmotors 300 in Betracht und ausgehend von den dann durch die Steuerungsfunktion erreichten
Betriebszuständen erfolgt dann wieder eine erneute Erfassung der Funktionsparameter mit der Parametererfassungsfunktion und außerdem erfolgt ausgehend von diesen Betriebszuständen erfolgt die Ausführung der Schutzfunktion mit der Überwachung der einzelnen Funktionsparameter und dem Vergleich der Funktionsparametern mit den Referenzparametern wie bereits beschrieben.
Um einem Betreiber der Verdichtereinheit beispielsweise die erfassten
Funktionsparameter anzeigen zu können, kommuniziert die Verdichter- betriebssteuerungseinheit 240 mit einer Visualisierungseinheit 322 die beispielsweise in der Lage ist die Funktionsparameter entweder als solche oder durch grafische Elemente, wie Balken- oder Tortendiagramme, darzustellen.
Die Visualisierungseinheit 322 ist insbesondere darüber hinaus auch in der Lage weitere Verdichterbetriebsfunktionen, insbesondere mit deren
Ausführungszustand, darzustellen.
Eine weitere Verdichterbetriebsfunktion ist eine Betriebszustands- überwachungsfunktion in welcher die Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240 die Ausführung einer oder mehrerer Verdichterfunktionen über der Zeit aufzeichnet, so dass beispielsweise im Fall einer Störung die erfassten Funktionsparameter, und/oder die ausgeführten Schutzfunktionen, und/oder die Ausgeführten Steuerungsfunktionen und/oder die Betriebszustände nachvollzogen werden können. Bei einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verdichtereinheit, dargestellt in Fig . 16, sind diejenigen Elemente, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diesbezüglich der Beschreibung derselben vollinhaltlich auf die Ausführungen zur ersten Ausführungsform Bezug genommen werden können .
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist bei der zweiten Ausführungsform der Schwingungssensor SSW nicht vorgesehen und anstelle dessen wird das Drehzahlsignal DS aus der Frequenz ermittelt, mit welcher der Frequenzumrichter der Motorsteuerung 302 den Antriebsmotor 300 antreibt.
Ferner ist dem Antriebsmotor 300 noch ein Temperatursensor STM
zugeordnet, welcher ein Temperatursignal TM erzeugt, über welches die Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240' in der Lage ist, die Temperatur des Antriebsmotors 300 zu erfassen.
Ferner wird beim Antriebsmotor 300 auch noch dessen Phasenlage, das heißt dessen Drehrichtung, von der Verdichterbetriebssteuerung 240' erfasst.
Ferner ist der Schmiermittelzufuhreinrichtung 260' ein Sensor STSM
zugeordnet, welcher eine Temperatur TSM des in der Schmiermittelzufuhreinrichtung 260' zugeführten Schmiermittels erfasst, so dass die Verdichter- betriebssteuerungseinheit 240' auch in der Lage ist, diese Temperatur TSM des Schmiermittels zu erfassen.
In der Schmiermittelzufuhreinrichtung 260' ist noch ein Strömungssensor SSSM angeordnet, der die Strömung des Schmiermittels erfasst und ein Signal für die Schmiermittelströmung SSM erzeugt, mittels welchem die Schmiermittelströmung in der Schmiermittelzufuhreinrichtung 260' von der
Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240' erfasst werden kann. Der Sensor für die Schmiermittelströmung SSSM kann auch als Differenzdrucksensor ausgebildet sein .
Außerdem sind dem Schmiermittelfilter 266 Drucksensoren SPSM l und SPSM2 zugeordnet, mit welchen ein an dem Schmiermittelfilter 266 anstehender Differenzdruck A PSM ermittelbar ist, wobei die Verdichterbetriebssteuerungs- einheit 240' auch diesen Differenzdruck A PSM erfasst.
Vorzugsweise ist ferner bei der Schmiermittelversorgungssystem 260' die Schmiermittelkühlung 264 noch durch ein Ventil 332 steuerbar, welches ebenfalls mit der Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240' verbunden ist.
Schließlich ist auch den Schraubenläufern 26, 28 eine Einspritzung 334 für verdichtetes, unter Hochdruck stehendes Medium zugeordnet, welche durch ein Ventil 336 steuerbar ist, wobei die Einspritzung von verdichtetem und unter Hochdruck stehenden Medium in die von den Schraubenläufern eingeschlossenen Verdichtervolumina eine zusätzliche Kühlung der Schraubenläufer 26, 28 ermöglicht.
Im Rahmen ihrer Parametererfassungsfunktion erfasst die Verdichterbetriebssteuerung 240 zusätzlich zu den im Zusammenhang mit der ersten
Ausführungsform erläuterten Parametern auch noch die Drehzahl DS des Frequenzumrichters der Motorsteuerung 302, die Phasenlage PL des Antriebsmotors 300 und auch die Temperatur TM des Antriebsmotors 300.
Zusätzlich wird im Rahmen der Parametererfassungsfunktion von der
Verdichterbetriebssteuerung 240' insbesondere auch die Temperatur TSM des Schmiermittels in der Schmiermittelzufuhreinrichtung 260', die Schmiermittelströmung SSM , sowie der Druckabfall A PSM am Schmiermittelfilter 266 der Schmiermittelzufuhreinrichtung 260' erfasst. Im Rahmen der Schutzfunktion erfolgt beispielsweise ein Vergleich der
Phasenlage PL des Antriebsmotors 300 mit der vorgegebenen Phasenlage, das heißt der vorgesehenen Drehrichtung und ein Vergleich der Temperatur TM des Antriebsmotors 300 mit einem Referenzwert und beispielsweise wird bei einer Abweichung der Phasenlage PC von der vorgegebenen Phasenlage und/oder bei Überschreiten des Referenzwerts durch die Temperatur TM ein Abschalten des Antriebsmotors 300 durch die Motorsteuerung 302 ausgelöst.
Außerdem wird im Rahmen der Schutzfunktion die Temperatur TSM des Schmiermittels überwacht und mit einem Referenzwert verglichen, um eine zu hohe Temperatur des Schmiermittels erkennen zu können.
Ferner werden im Rahmen der Schutzfunktion die Schmiermittelströmung SSM und/oder der Differenzdruck APSM am Schmiermittelfilter 266 erfasst und mit einem Referenzwert verglichen, um erkennen zu können, ob beispielsweise die Schmiermittelströmung SSM ausreichend oder zu gering ist und ob beispielsweise das Schmiermittelfilter 266 stark verschmutzt ist, so dass in diesem Fall eine Warnung abgegeben, beispielsweise auf der Visualisierungseinheit 322 dargestellt wird .
Im Rahmen der Steuerungsfunktion wird ergänzend zu den bisherigen
Funktionen der Verdichterbetriebssteuereinheit 240' noch die Drehzahl des Antriebsmotors über den Frequenzumrichter der Motorsteuerung 302 gesteuert und gegebenenfalls das Ventil 332 der Schmiermittelkühlung 264 gesteuert, um zu verhindern, dass die Temperatur TSM des Schmiermittels in der Schmiermittelzufuhreinrichtung 260' nicht zu hoch und auch nicht zu niedrig wird .
Zusätzlich erfolgt im Rahmen der Steuerungsfunktion auch noch eine
Steuerung des Ventils 324 zur Einspritzung von Kältemittel in die Verdichtervolumina der Schraubenverdichter 26, 28 um diese gegebenenfalls zusätzlich kühlen zu können. Bei einer dritten Ausführungsform der Verdichtereinheit, dargestellt in Fig . 17, sind alle diejenigen Elemente die mit der ersten und zweiten Ausführungsform identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass hinsichtlich der Beschreibung derselben vollinhaltlich auf diese Bezug genommen werden kann.
Im Gegensatz zur ersten und zweiten Ausführungsform ist bei der dritten Ausführungsform der Verdichtereinheit der Antriebsmotor 300' in das
Verdichtergehäuse 12' integriert und wird beispielsweise zur Kühlung von dem eingangsseitigen Strom des Mediums MN bei Niederdruck umströmt, bevor dieser durch die Schraubenläufer 26, 28 verdichtet wird.
Der Frequenzumrichter mit der Motorsteuerung 302' kann in beliebiger weise am Verdichtergehäuse 12' angeordnet sein.
In einem Fall ist beispielsweise der Frequenzumrichter mit der Motorsteuerung 302' in das Verdichtergehäuse 12' integriert und somit ständig mit der
Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240" verbunden, so dass die Verdichter- betriebssteuerungseinheit 240" permanent mit dem Frequenzumrichter kommunizieren kann und beispielsweise vom Frequenzumrichter nicht nur die Drehzahl DS des Antriebsmotors 300, dessen Phasenlage PL sondern insbesondere auch noch die Spannung UM am Antriebsmotor 300 und die Stromaufnahme IM des Antriebsmotors 300 übermittelt bekommt.
Im Übrigen funktioniert die Verdichterbetriebssteuerungseinheit 240" in gleicher Weise wie im Zusammenhang mit den voranstehenden Ausführungsbeispielen, insbesondere dem ersten Ausführungsbeispiel, beschrieben.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Verdichtereinheit umfassend einen Schraubenverdichter (10) mit einem Verdichtergehäuse (12), mit einem in dem Verdichtergehäuse (12) angeordneten Schraubenläuferraum (18), mindestens einen in dem Schraubenläuferraum (18) angeordneten und an dem Verdichtergehäuse (12) um eine Schraubenläuferachse (22, 24) drehbar gelagerten Schraubenläufer (26, 28), der über einen im Verdichtergehäuse (12) angeordneten Niederdruckraum (42) zugeführtes gasförmiges Medium mit einem Anfangsvolumen aufnimmt und im Bereich eines im Verdichtergehäuse (12) angeordneten Hochdruckraums (44) auf ein Endvolumen verdichtet abgibt, sowie mindestens einen in einem Schieberkanal (56) des Verdichtergehäuses (12) angeordneten und an den Schraubenläufer (26, 28) angrenzenden Steuerschieber (52, 54), welcher in einer Verschieberichtung (72) parallel zu der Schraubenläuferachse (22, 24) bewegbar ist, und das Endvolumen und/oder das Anfangsvolumen beeinflussend ausgebildet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an dem Schraubenverdichter (10) eine Verdichterbetriebssteuerungseinheit (240) vorgesehen ist, welche so ausgebildet ist, dass sie eine mindestens einen Betrieb der Verdichtereinheit unterstützende Verdichterbetriebsfunktion ausführt.
Verdichtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Verdichterbetriebsfunktion eine Parametererfassungsfunktion ist und dass diese insbesondere zur Ausführung der
Parametererfassungsfunktion mindestens einer der Funktionsparameter wie: Druck (PN) des Mediums auf der Eintrittsseite des Schraubenverdichters (10),
Temperatur (TN) des Mediums auf der Eintrittsseite des Schraubenverdichters (10),
Druck (PH) des Mediums auf der Austrittsseite des Schraubenverdichters (10),
Temperatur (TH) des Mediums auf der Austrittsseite des Schraubenverdichters (10),
Position (POSl; POS2) des mindestens einen Steuerschiebers (52, 54), Position (POSl ; POS2) aller Steuerschieber (52, 54),
Schmiermitteltemperatur (TSM),
Schmiermittelströmung (SSM),
Schmiermitteldifferenzdruck (ÄPSM) am Schmiermittelfilter (266),
Schmiermittelniveau (SP) in mindestens einem Schmiermittelzulauf
(282, 284, 286, 288),
Drehzahl (DS) des Antriebsmotors (300),
Temperatur (TM) des Antriebsmotors (300)
Phasenlage (PL) des Antriebsmotors (300)
Spannung (UM) am Antriebsmotor (300)
Stromaufnahme (IM) des Antriebsmotors (300)
erfasst.
3. Verdichtereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Verdichterbetriebsfunktion eine Schutzfunktion ist, dass zur Ausführung des Schutzfunktion mindestens eine Parametererfassungsfunktion ausgeführt wird und der mindestens eine Funktionsparameter mit mindestens einem Referenzparameter verglichen wird und dass bei Über- oder Unterschreiten des mindestens einen Referenzparameters eine Warnmeldung und/oder eine Abschaltung des Schraubenverdichters (10) erfolgt.
4. Verdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Verdichterbetriebsfunktion eine Steuerungsfunktion ist und dass insbesondere zur Ausführung der Steuerungsfunktion mindestens eine der Einheiten wie :
einen Steuerschieberantrieb,
eine Motorsteuerung (302),
eine Schmiermittelkühlung (264),
ein Einspritzelement (322) für verdichtetes Medium zur zusätzlichen Kühlung,
Schiebersteuereinheit für die Steuerschieber,
angesteuert wird.
5. Verdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Verdichterbetriebsfunktion eine Betriebszustandsvorgebefunktion ist, bei welcher auf der Basis mindestens einer Anforderungssignals (AS) und/oder eines mindestens eines Funktionsparameters eine Ausführung einer Steuerfunktion erfolgt.
6. Verdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterbetriebsfunktion eine Betriebs- zustandsüberwachungsfunktion ist und dass insbesondere zur Ausführung der Betriebszustandsüberwachungsfunktion eine Aufzeichnung der Ausführung mindestens einer Parametererfassungsfunktion und/oder mindestens einer Schutzfunktion und/oder mindestens einer Steuerungsfunktion erfolgt.
7. Verdichtereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnung des mindestens einen Funktionsparameters und/oder die Ausführung mindestens einer Schutzfunktion und/oder die Ausführung der mindestens einen Steuerungsfunktion über der Zeit erfolgt.
8. Verdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterbetriebssteuerungseinheit (240) mit einer Kommunikationseinheit (312) zum Austausch von Daten mit externen Geräten (310, 322) versehen ist.
9. Verdichtereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (312) die Daten leitungsgebunden und/oder drahtlos austauscht.
10. Verdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterbetriebssteuerungseinheit (240) mit mindestens einer Visualisierungseinheit (322) versehen ist, welche mindestens einen Ausführungszustand mindestens einer Verdichterbetriebsfunktion oder deren Resultat anzeigt.
11. Verdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenverdichter (10) ein Steuerungsgehäuse (230) aufweist, in welchem die Verdichterbetriebssteuerungs- einheit (240) angeordnet ist.
12. Verdichtereinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsgehäuse (230) an dem Verdichtergehäuse (12) angeordnet ist.
13. Verdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenverdichter (10) zwei in dem Schraubenläuferraum (18) angeordnete und an dem Verdichtergehäuse (12) jeweils um eine Schraubenläuferachse (22, 24) drehbar gelagerte Schraubenläufer (26, 28) aufweist, die mit ihren Schraubenkonturen (32, 34) ineinandergreifen und jeweils mit an diese angrenzenden und diese teilweise umschließenden Verdichtungswandflächen (36, 38) zusammenwirken, um über einen im Verdichtergehäuse (12) angeordneten Niederdruckraum (42) zugeführtes gasförmiges Medium mit einem Anfangsvolumen aufzunehmen und im Bereich eines im Verdichtergehäuse (12) angeordneten Hochdruckraums (44) auf ein Endvolumen verdichtet abzugeben, dass das gasförmige Medium in zwischen den Schraubenkonturen (32, 34) und an diesen angrenzenden Verdichtungswandflächen (36, 38) gebildeten Verdichtungskammern bei Niederdruck mit einem Anfangsvolumen eingeschlossen und auf ein Endvolumen bei Hochdruck komprimiert wird, sowie mindestens einen in einem Schieberkanal (56) des
Verdichtergehäuses (12) angeordneten und an beide Schraubenläufer (26, 28) mit Schieberverdichtungswandflächen (62, 64) angrenzenden Steuerschieber (52, 54), welcher in einer Verschieberichtung (72) parallel zu den Schraubenläuferachsen (22, 24) bewegbar ist, und das Endvolumen und/oder das Anfangsvolumen beeinflussend ausgebildet sind .
Verdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positionserfassungseinrichtung (152) für den mindestens einen Steuerschieber (52, 54) vorgesehen ist, dass die Positionserfassungseinrichtung (152) ein mit dem mindestens einen Steuerschieber (52, 54) gekoppeltes Positionsanzeigeelement (156, 158) aufweist, dass das mindestens eine Positionsanzeigeelement (156, 158) mit einem Detektorelement (154) zusammenwirkt, das sich parallel zu der Verschieberichtung (72) des mindestens einen Steuerschiebers (52, 54) erstreckt und längs welchem das Positionsanzeigeelement (156, 158) bewegbar ist, und dass das Detektorelement (154) mit einer Auswerteeinrichtung (192) gekoppelt ist, die die jeweilige Position (POS1, POS2) der Positionsanzeigeelements (156, 158) längs des Detektorelements (154) erfasst.
15. Verdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenverdichter (10) zwei Steuerschieber (52, 54) aufweist, wobei ein erster Steuerschieber (52) das Endvolumen beeinflussend und ein zweiter Steuerschieber (54) das Anfangsvolumen beeinflussend ausgebildet ist, dass eine Positions- erfassungseinrichtung (152) für die beiden Steuerschieber (52, 54) vorgesehen ist, welche ein mit dem ersten Steuerschieber (52) gekoppeltes erstes Positionsanzeigeelement (156) und ein mit dem zweiten Steuerschieber (54) gekoppeltes zweites Positionsanzeigeelement (158) umfasst, dass beide Positionsanzeigeelemente (156, 158) mit einem gemeinsamen Detektorelement (154)
zusammenwirken, das sich parallel zu der Verschieberichtung (72) der Steuerschieber (52, 54) erstreckt und längs welchem die Positionsanzeigeelemente (156, 158) beim Bewegen der Steuerschieber (52, 54) bewegbar sind, und dass das Detektorelement(154) mit einer Auswerteeinrichtung (192) gekoppelt ist, die die jeweiligen Positionen (POS1, POS2) der Positionsanzeigeelemente (156, 158) längs des Detektorelements (154) erfasst.
16. Verdichtereinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, dass das Detektorelement (154) in einem innerhalb des Verdichtergehäuses (12) parallel zur Verschieberichtung (72) verlaufenden Detektorkanal (216) angeordnet ist.
17. Verdichtereinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, dass das jeweilige Positionsanzeigeelement (156, 158) in dem Detektorkanal (216) angeordnet ist.
18. Verdichtereinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, dass das jeweilige Positionsanzeigeelement (156, 158) über einen Verbindungskörper (172) mit dem jeweiligen
Steuerschieber (52, 54) mechanisch gekoppelt ist.
19. Verdichtereinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Positionsanzeigeelement (156, 158) berührungslos mit dem Detektorelement (154) zusammenwirkt.
20. Verdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterbetriebssteuerungseinheit (240) einen Steuerschieberantrieb (112, 132) für den jeweiligen Steuerschieber (52, 54) ansteuert und mittels der Positionserfassungseinheit (152) die Bewegung des jeweiligen Steuerschiebers (52, 54) erfasst.
21. Verdichtereinheit nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterbetriebssteuerungseinheit (240) den jeweiligen Steuerschieber (52, 54) lagegeregelt positioniert.
22. Verdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterbetriebssteuerungseinheit (240) unter Berücksichtigung von mindestens einem oder mehreren der Parameter, wie Druckniveau (PN) auf der Eintrittsseite, insbesondere bei Niederdruck, Druckniveau (PH) auf der Austrittsseite, insbesondere bei Hochdruck, Temperatur (TN) des gasförmigen Mediums auf der Eintrittsseite, insbesondere bei Niederdruck, Temperatur (TH) des gasförmigen Mediums auf der Austrittsseite, insbesondere bei Hochdruck, Drehzahl (DS) der Schraubenläufer, Leistungsaufnahme eines Antriebsmotors, Parameter des gasförmigen Mediums, insbesondere des Kältemittels, und Einsatzgrenzwerte des Schraubenverdichters, die Positionen (POS1, POS2) des mindestens einen Steuerschiebers (52, 54) ermittelt.
23. Verdichtereinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste Steuerschieber (52) und der zweite Steuerschieber (54) in der Verschieberichtung (72) derselben hinter- einanderliegend angeordnet sind.
24. Verdichtereinheit nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerschieber (52) und der zweite Steuerschieber (54) eine identischen Außenkontur aufweisen.
25. Verdichtereinheit nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerschieber (52) und der zweite Steuerschieber (54) in einer Verbundstellung unmittelbar aneinander anschließend positionierbar und gemeinsam in der Verschieberichtung (72) bewegbar sind .
26. Verdichtereinheit nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Steuerschieber (52, 54) in einer Trennstellung im Abstand voneinander unter Bildung eines Zwischenraums positionierbar sind.
27. Verdichtereinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste Steuerschieber (52') aneinander unmittelbar angrenzende Schieberverdichtungswandflächen (62Ί, 64Ί) aufweist, von denen jeweils eine an einen der Schraubenläufer (26, 28) angrenzt, und dass der zweite Steuerschieber (54') im Abstand voneinander angeordnete Schieberverdichtungswandflächen (62'2, 64'2) aufweist, von denen jeweils eine an einen der Schraubenläufer angrenzt.
28. Verdichtereinheit nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerschieber (52') an dem zweiten Steuerschieber (54') gelagert ist.
29. Verdichtereinheit nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass Schieberverdichtungswandflächen (62, 64) des ersten Steuerschiebers (52') und des zweiten Steuerschiebers (54') aneinander anschließen.
30. Verfahren zum Betreiben einer Verdichtereinheit umfassend einen Schraubenverdichter (10) mit einem Verdichtergehäuse (12), mit einem in dem Verdichtergehäuse (12) angeordneten Schraubenläufer- raum (18), mindestens einen in dem Schraubenläuferraum (18) angeordneten und an dem Verdichtergehäuse (12) um eine Schrauben- läuferachse (22, 24) drehbar gelagerten Schraubenläufer (26, 28), der über einen im Verdichtergehäuse (12) angeordneten Niederdruckraum (42) zugeführtes gasförmiges Medium mit einem Anfangsvolumen aufnimmt und im Bereich eines im Verdichtergehäuse (12) angeordneten Hochdruckraums (44) auf ein Endvolumen verdichtet abgibt, sowie mindestens einen in einem Schieberkanal (56) des Verdichtergehäuses (12) angeordneten und an den Schraubenläufer (26, 28)
angrenzenden Steuerschieber (52, 54), welcher in einer Verschieberichtung (72) parallel zu der Schraubenläuferachse (22, 24) bewegt wird, und das Endvolumen und/oder das Anfangsvolumen beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schraubenverdichter (10) eine Verdichterbetriebssteuerungseinheit (240) vorgesehen wird, mit welcher eine mindestens einen Betrieb der Verdichtereinheit unterstützende Verdichterbetriebsfunktion ausgeführt wird.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die
mindestens eine Verdichterbetriebsfunktion eine Parametererfassungsfunktion ist und dass diese insbesondere zur Ausführung der
Parametererfassungsfunktion mindestens einer der Funktionsparameter wie:
Druck (PN) des Mediums auf der Eintrittsseite des Schraubenverdichters (10),
Temperatur (TN) des Mediums auf der Eintrittsseite des Schraubenverdichters (10),
Druck (PH) des Mediums auf der Austrittsseite des Schraubenverdichters (10), Temperatur (TH) des Mediums auf der Austrittsseite des Schraubenverdichters (10),
Position (POSl; POS2) des mindestens einen Steuerschiebers (52, 54), Position (POSl; POS2) aller Steuerschieber (52, 54),
Schmiermitteltemperatur (TSM),
Schmiermittelströmung (SSM),
Schmiermitteldifferenzdruck (ÄPSM) am Schmiermittelfilter (266),
Schmiermittelniveau (SP) in mindestens einem Schmiermittelzulauf
(282, 284, 286, 288),
Drehzahl (DS) des Antriebsmotors (300),
Temperatur (TM) des Antriebsmotors (300)
Phasenlage (PL) des Antriebsmotors (300)
Spannung (UM) am Antriebsmotor (300)
Stromaufnahme (IM) des Antriebsmotors (300)
erfasst wird .
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass eine
weitere Verdichterbetriebsfunktion eine Schutzfunktion ist, dass zur Ausführung des Schutzfunktion mindestens eine Parametererfassungsfunktion ausgeführt wird und der mindestens eine Funktionsparameter mit mindestens einem Referenzparameter verglichen wird und dass bei Über- oder Unterschreiten des mindestens einen Referenzparameters eine Warnmeldung und/oder eine Abschaltung des Schraubenverdichters (10) erfolgt.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Verdichterbetriebsfunktion eine Steuerungsfunktion ist und dass insbesondere zur Ausführung der Steuerungsfunktion mindestens eine der Einheiten wie :
einen Steuerschieberantrieb,
eine Motorsteuerung (302), eine Schmiermittelkühlung (264),
ein Einspritzelement (322) für verdichtetes Medium zur zusätzlichen Kühlung,
Schiebersteuereinheit für die Steuerschieber,
angesteuert wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Verdichterbetriebsfunktion eine Betriebszustandsvorgebefunktion ist, bei welcher auf der Basis mindestens einer Anforderungssignals (AS) und/oder eines mindestens eines Funktionsparameters eine Ausführung einer Steuerfunktion erfolgt.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterbetriebsfunktion eine Betriebszustands- überwachungsfunktion ist und dass insbesondere zur Ausführung der Betriebszustandsüberwachungsfunktion eine Aufzeichnung der Ausführung mindestens einer Parametererfassungsfunktion und/oder mindestens einer Schutzfunktion und/oder mindestens einer
Steuerungsfunktion erfolgt.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnung des mindestens einen Funktionsparameters und/oder die Ausführung mindestens einer Schutzfunktion und/oder die Ausführung der mindestens einen Steuerungsfunktion über der Zeit erfolgt.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterbetriebssteuerungseinheit (240) mit einer Kommunikationseinheit (312) versehen ist, welche Daten mit externen Geräten (310, 322) austauscht.
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kommunikationseinheit (312) die Daten leitungsgebunden und/oder drahtlos austauscht.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterbetriebssteuerungseinheit (240) mit mindestens einer Visualisierungseinheit (322) mindestens einen
Ausführungszustand mindestens einer Verdichterbetriebsfunktion oder deren Resultat anzeigt.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 39, dadurch gekennzeichnet dass eine Positionserfassungseinrichtung (152) für den mindestens einen Steuerschieber (52, 54) ein mit dem mindestens einen Steuerschieber (52, 54) gekoppeltes Positionsanzeigeelement (156, 158) aufweist, dass das mindestens eine Positionsanzeigeelement (156, 158) mit einem Detektorelement (154) zusammenwirkt, das sich parallel zu der Verschieberichtung (72) des mindestens einen Steuerschiebers (52, 54) erstreckt und längs welchem das Positionsanzeigeelement (156, 158) bewegt wird, und dass das Detektorelement (154) mit einer Auswerteeinrichtung (192) die jeweilige Position (POS1, POS2) der Positionsanzeigeelements (156, 158) längs des Detektorelements (154) erfasst.
41. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenverdichter (10) zwei Steuerschieber (52, 54) aufweist, wobei ein erster Steuerschieber (52) das Endvolumen beeinflussend und ein zweiter Steuerschieber (54) das Anfangsvolumen beeinflussend ausgebildet ist, dass eine Positionserfassungseinrichtung (152) ein mit dem ersten Steuerschieber (52) gekoppeltes erstes Positionsanzeigeelement (156) und ein mit dem zweiten Steuerschieber (54) gekoppeltes zweites Positionsanzeigeelement (158) umfasst, dass beide Positionsanzeigeelemente (156, 158) mit einem gemeinsamen Detektorelement (154) zusammenwirken, das sich parallel zu der Verschieberichtung (72) der Steuerschieber (52, 54) erstreckt und längs welchem die Positionsanzeigeelemente (156, 158) beim Bewegen der Steuerschieber (52, 54) bewegt werden, und dass das Detektorelement(154) mit einer Auswerteeinrichtung (192) die jeweiligen Positionen (POS1, POS2) der Positionsanzeigeelemente (156, 158) längs des Detektorelements (154) erfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterbetriebssteuerungseinheit (240) einen Steuerschieberantrieb (112, 132) für den jeweiligen Steuerschieber (52, 54) ansteuert und mittels der Positionserfassungseinheit (152) die Bewegung des jeweiligen Steuerschiebers (52, 54) erfasst.
Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterbetriebssteuerungseinheit (240) den jeweiligen Steuerschieber (52, 54) lagegeregelt positioniert.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterbetriebssteuerungseinheit (240) unter Berücksichtigung von mindestens einem oder mehreren der Parameter, wie: Druckniveau (PN) auf der Eintrittsseite, insbesondere bei Niederdruck, Druckniveau (PH) auf der Austrittsseite, insbesondere bei Hochdruck, Temperatur (TN) des gasförmigen Mediums auf der Eintrittsseite, insbesondere bei Niederdruck, Temperatur (TH) des gasförmigen Mediums auf der Austrittsseite, insbesondere bei Hochdruck, Drehzahl (DS) der Schraubenläufer, Leistungsaufnahme eines Antriebsmotors, Parameter des gasförmigen Mediums, insbesondere des Kältemittels, und Einsatzgrenzwerte des Schraubenverdichters, die Positionen (POS1, POS2) des mindestens einen Steuerschiebers (52, 54) ermittelt.
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