DE1403485B2

DE1403485B2 - Sicherungsvorrichtung fur einen Krei seh erdichter

Info

Publication number: DE1403485B2
Application number: DE19601403485
Authority: DE
Inventors: Joseph Endress James W Syracuse NY Namisniak (V St A )
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1959-05-28
Filing date: 1960-05-21
Publication date: 1971-01-07
Also published as: CH394469A; GB939304A; DE1403485A1; US3081604A; NL108096C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherungsvorrichtung für einen Kreiselverdichter gegen Rückwärtslauf bei Abschalten des Verdichters, mit einer bei Abschalten des Verdichters wirksam werdenden Drossel.

In Verbindung mit Kreiselverdichtern ist es bekannt (deutsche Patentschrift 850 502), in der Druckleitung des Kreiselverdichters eine Drossel in Form einer Drosselklappe anzuordnen, die während des Betriebs des Verdichters entgegen der Kraft einer Feder vom Schmieröldruck offengehalten wird und sich nach Abschalten des Verdichters und bei Absinken des Schmieröldrucks unter der Kraft der Feder selbsttätig schließt, woduc.h ein Rückströmen des Strömungsmittels von der Druckseite zur Saugseite und dadurch ein Rückwärtslaufen des Verdichters vermieden werden soll. Eine derartige, schmieröldruckgesteuerte Drossel hat jedoch ein verhältnismäßig langsames Ansprechverhalten, so daß die Gefahr besteht, daß nach dem Abschalten des Verdichters und bis zum vollständigen Schließen der Drossel noch unter verhältnismäßig hohem Druck stehendes Strömungsmittel in umgekehrter Richtung durch den Verdichter strömt. Auch kann sich nach dem Abschalteen des Verdichters noch zwischen der letzten Verdichterstufe und der geschlossenen Drossel ein beträchtlicher Strömungsmitteldruck aufbauen, der wiederum in unerwünschter Weise eine Strömung in umgekehrter Richtung'dutch den Verdichter zur Folge hat.

Um den Wirkungsgrad von Kreiselverdichtern im Teillastbcrcich zu verbessern, ist es weiterhin bekannt (schweizerische Patentschrift 322 417), auf der Saugscite des Verdichters öldruckgesteuerte, verstellbare Vorleitschaufeln anzuordnen, die während des Betriebs des Verdichters von einem üblicherweise hydraulischen Regler in die jeweils günstigste Stellung zwischen einer vollständig geöffneten und einer die Saugleitung verschließenden Betriebslage gebracht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungsvorrichtung für einen Kreiselverdichter zu schaffen, durch die unmittelbar nach dem Abschalten des Verdichters ein Rückwärtslauf in einfacher Weise und mit Sicherheit verhindert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung eine Sicherungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß bei einem Verdichter mit verstellbaren Vorleitschaufeln als Drossel diese Vorleitschaufeln verwendet werden, die bei Abschalten des Verdichters durch den druckscitigen Strömungsmitteldruck geschlossen werden.

Erfindungsgemäß werden also die bei Kreisclverdichtern meist ohnehin vorhandenen, während des Betriebs des Verdichters öldruckgcsteucrten, verstellbaren Vorleitschaufeln dazu benutzt, einen Strömungsmittclrückstrom nach dem Abschalten des Verdichters durch Verschließen der Saugscite zu verhindern, mit der Besonderheit, daß beim Abschalten die normale öldrucksteiicrung ausgeschaltet und das Schließen der Vorleitschaufeln unmittelbar durch das in der Druckleitung befindliche Strömungsmittel vorgenommen wird, so daß die Saugleitung rasch und unabhängig von nach dem Abschalten des Verdichters auftretenden öldnickschwankungen abgeschlossen wird. Das Verschließen des Saugkanals in unmittelbarer Abhängigkeit von dem nach dem Abschalten vorhandenen, druckseitigen Strömungsmitteldruck hat den weiteren Vorteil, daß die Schließkraft der Vorleitschaufeln mit steigendem Strömungsmitteldruck zunimmt und dadurch die Vorleitschaufeln auch bei sehr hohen Drücken in der Druckleitung mit Sicherheit in der Schließlage gehalten werden.

Das Umschalten von der Öldrucksteuerung während des Betriebs auf die druckseitige Gas- oder Flüssigkeitsdrucksteuerung nach dem Abschalten des

ίο Verdichters kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß in einer Leitung zwischen der Verstellvorrichtung der Vorleitschaufeln und der Druckseite ein bei Abschalten des Verdichters öffnendes Ventil angeordnet ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, beispielsweisen Beschreibung in Verbindungen mit den Zeichnungen.
Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung einer mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Kreiselverdichter versehenen Kälteanlage,

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Teiles der Verstellvorrichtung für die Vorleitschaufeln des Verdichters, und

F i g. 3 eine Teilansicht des elektrischen Schaltkreises der Verstellvorrichtung.

Um die Erfindung zu erläutern, wird ein Verdich- ^. ter,-beispielsweise ein Zentrifugalverdichter, in Verbindung mit einer Kälteanlage, die in F i g. 1 schematisch dargestellt ist, beschrieben.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Kälteanlage fördert ein von einem Motor angetriebener Zentrifugalverdichter 10 unter Druck stehendes, gasförmiges Kältemittel durch eine Druckleitung 14 in einen Kondensator 12. Vom Kondensator 12 strömt das verflüssigte Kältemittel durch eine Leitung 18 zum Ekonomiser 16. Im Ekonomiser 16 verdampft ein Teil des flüssigen Kältemittels beim Einströmen in eine Zone verhältnismäßig niedrigen Druckes und strömt über eine Leitung 17 zu einer Zwischenstufe des Verdichters zurück. Das im Ekonomiser verbleibende, flüssige Kältemittel wird durch eine Flüssigkeitsleitung 22 dem Verdampfer 20 zugeführt. Die Kältemittel-Durchlässe des Ekonomiser werden durch Flüssigkeitsventile derart gesteuert, daß sich die. für die Kälteleistung des Verdampfers erforderliche Druckdifferenz einstellt. Das flüssige Kältemittel verdampft in dem Verdampfer 20 und strömt im gasförmigen Zustand durch die Saugleitung 24 zum Einlaß des Verdichters 10.

Wie bei Anlagen dieser Art üblich, sind um den Verdichtereinlaß in Umfangsrichtung verteilte Vorleitschaufeln 26 angeordnet, die durch eine Verstellvorrichtung 28 verschwenkt werden können, so daß der wirksame Durchflußqucrschnitt der Verdichter-Saugseite und damit der spezifische Leistungsbedarf des Verdichters verändert werden können. Die Verstellvorrichtung 28 enthält eine nicht gezeigte Riemenschciben-Keilricmenanordnung, über die eine an einer einzigen, als Steuerschaufel bezeichneten Vorleitschaufel durchgeführte Bewegung auf alle anderen um den Verdichtcreinlaß angeordneten Vorleitschaufeln übertragen wird. Die Verstellvorrichtung enthält ferner einen Stcuerzylinder 30 mit einem KoI-ben 32, welcher sich unter dem Einfluß des durch die Schmierölpumpe in der Maschine erzeugten Öldrucks innerhalb des Stcuerzylindcrs bewegt. Ein derartiger Schmicrölkreislauf einschließlich einer Pumpe

dient bei Verdichtern dieser Art, welche auf Wellen gelagerte Laufräder aufweisen, zur Schmierung der erforderlichen Dichtungen und Lager, wobei die Pumpe üblicherweise von der Hauptwelle des Verdichters angetrieben wird. Der den Steuerzylinder 30 enthaltende Abschnitt des Schmierölkreislaufs ist in F i g. 2 gezeigt und enthält eine Druckzufuhrleitung 31 und zwei Steuerleitungen 36 und 38, die zu dem vorderen bzw. hinteren Ende des Steuerzylinders führen. In den Steuerleitungen 36 und 38 sind Rückschlagventile 40 angeordnet. Zur Steuerung der Stellbewegung des Kolbens 32 im Steuerzylinder 30 dienen Dreiwegehähne 42 und 44. Ferner ist eine Drosselstelle 46 vorgesehen, die einen im wesentlichen konstanten Schmierölstrom zum Steuerzylinder aufrechterhält. Eine Kolbenstange 60 des Stellkolbens 32 ist über ein geeignetes Gestänge, das die lineare Stellbewegung des Kolbens 32 in eine Drehbewegung umwandelt, mit der Steuer-Vorleitschaufel verbunden. Zu diesem Zweck ist die Kolbenstange 60 als Zahnstange ausgebildet und treibt die Steuer-Vorleitschaufel über entsprechende Zahnsegmente an.

Die Dreiwegehähne 42 und 44 werden von SoIenoiden 48 bzw. 50 betätigt und sind zur Regulierung des Strömungsmittelstroms in den Steuerleitungen 36 und 38 zusätzlich mit Entlastungsleitungen 51 und 52 verbunden, welche wiederum an eine gemeinsame Auslaßleitung 53 angeschlossen .sjnd. Die Auslaßleitung 53 ist unmittelbar mit der Öl-Sammelwanne verbunden. Die Steuerleitung 38 ist ferner über eine Leitung 57 mit der Druckleitung 14 des Zentrifugalverdichters verbunden, wobei in der Leitung 57 ein bei Abschalten des Verdichters öffnendes Ventil 58 angeordnet ist, das den' Zustrom gasförmigen Kältemittels durch die Leitung 57 steuert.

Das Ventil 58 wird durch ein Solenoid 59 betätigt, das in Abhängigkeit von der Stellung des Hauptsteuerschalters des Motors des Verdichters während des Betriebs des Verdichters erregt ist und dadurch das Ventil 58 geschlossen hält, während es beim Abschalten des Verdichterantriebs entregt wird und dadurch das Ventil 58 öffnet. Beim Abschalten des Verdichterantriebs wird also Gas von der Druckleitung in den Steuerzylinder 30 geführt und dadurch verschiebt sich der Stellkolben 32 in eine Richtung, in welcher die Vorleitschaufeln geschlossen werden. Die Solenoide 48 und 50, welche die Dreiwegehähne 42 und 44 betätigen, werden ebenfalls beim Abschalten des Verdichterantriebs entregt, und dadurch wird ein Strömungsmittelstrom durch die Entlastungsleitung 52 zur Auslaßleitung 53 verhindert, während die Entlastungsleitung 51 geöffnet wird und einen Strömungsmittelstrom vom Steuerzylinder 30 zur Auslaßleitung 53 gestattet.

Während des normalen Betriebs der Kältemaschine wird die von der Temperatur des im Verdampfer zu kühlenden Mediums abhängige Belastung des Verdichters durch die Einstellung der Vorleitschaufeln automatisch an die Förderleistung des Verdichters angeglichen. Während solcher Betriebszustände, in denen die Temperatur des im Verdampfer zu kühlenden Mediums oberhalb eines vorgegebenen Betriebspunktes liegt, sind die Solenoide 48 und 50 von elektrischem Strom durchflossen (s. F i g. 2 und 3). Bei einem derartigen Betriebszustand ist das Dreiwegeventil 42 derart eingestellt, daß das unter dem· in dem Schmiermittelkreislauf herrschenden Druck stehende Schmieröl derart in den Stcucrzylindcr 30 .

einströmt, daß der Stellkolben 32 im Sinne der F i g. 2 nach rechts verschoben wird. Gleichzeitig ist der Dreiwegehahn 44 derart eingestellt, daß das Schmieröl von der gegenüberliegenden Seite des Stellkolbens 32 durch die Entlastungsleitung 52 zur Auslaßleitung 53 abfließen kann. Hierdurch werden die Vorleitschaufeln geöffnet-und dadurch die Förderleistung des Verdichters erhöht, bis schließlich die Temperatur des im Verdampfer zu kühlenden Mediums auf die vorgegebene Betriebstemperatur absinkt. Bei einer weiteren Temperaturerniedrigung spricht ein Meßfühler 71 an und betätigt dabei über einen Balg 70 einen Schalter 72 derart, daß der Stromkreis durch die Solenoide 48 und 50 unterbrachen wird. Hierdurch wird das Dreiwegeventil 44 in eine Stellung gebracht, in der die mit der Steuerleitung 38 verbundene Seite des Kolbens 32 mit dem Öldruck des Schmiermittelkreislaufs beaufschlagt wird. Gleichzeitig wird das Dreiwegeventil 42 derart eingestellt, daß das Schmieröl von der gegenüberliegenden Seite des Kolbens über die Steuerleitung 36 und die zugeordnete Entlastungsleitung 51 zur Auslaßleitung 53 abfließen kann. Infolgedessen verschiebt sich der Stellkolben 42 innerhalb des Steuer-Zylinders 30 nach links. Hierdurch werden die Vorleitschaufeln 26 in Schließrichtung verstellt, wodurch die Förderleistung des Verdichters vermindert und "^ an-die Kältebelastung der Anlage angepaßt wird.

Wenn der Verdichter-Hauptantrieb abgeschaltet wird, sucht das unter hohem Druck stehende Kältemittel in umgekehrter Richtung durch den Verdichter zu strömen und dadurch die Verdichter-Laufräder in umgekehrtem Drehsinn anzutreiben. Die Zeitspanne zwischen dem Abschalten des Verdichter-Hauptantriebs und dem Einsetzen eines Verdichter-Rückwärtslaufs ist vom Schwungmoment des Verdichters und seines Hauptantriebs abhängig, jedoch in jedem Falle verhältnismäßig kurz und liegt im allgemeinen zwischen 2 und 6 Sekunden. Wollte man daher die Vorleitschaufeln 26 bei Abschalten des Verdichter-Hauptantriebs durch öldruckzufuhr zum Steuerzylinder 30 schließen, so daß sich der Stellkolben 32 zur linken Seite des Steuerzylinders 30 hin verschiebt, so ist die Geschwindigkeit, mit der der Stellkolben 32 die Vorleitschaufeln 26 nach Abschalten des Verdichter-Hauptantriebs schließt, von der ölzufuhr zum Steuerzylinder 30 abhängig und die Säugleitung wird nicht wirksam verschlossen, wenn nicht genügend öl zur Rückstellung des Stellkolbens zur Verfügung steht oder der Ölkreislauf gleichzeitig mit dem Verdichter-Hauptantrieb abgeschaltet wird oder wenn in dem Schmierölkreislauf eine Störung auftritt.

Erfindungsgemäß werden daher die verhältnismäßig hohen Drücke, die während des normalen Betriebs des Verdichters erzeugt werden, dazu ausgenutzt, die Leitschaufeln 26 in ausreichend kurzer Zeit zu schließen, so daß ein Rückwärtslauf des Verdichters mit Sicherheit verhindert wird. Der auf der Druckseite des Verdichters herrschende Strömungsmitteldruck ist so hoch, daß die Lcitschaufeln mit Sicherheit geschlossen werden, wobei die Schlicßkraft der Vorleitschaufeln bei hohen druckseitigen Strömungsmittcldrücken die durch den Schmierölkreislauf erziclbarc Schließkraft übersteigt.

Zu diesem Zweck öffnet der einpolige Schalter 73,

«· der das Ein- und Ausschalten des Verdichter-Hauptantriebs steuert, bei Abschalten des Vcrdichter-

:■. Hauptantriebs einen Stromkreis durch das Solenoid

59 des Ventils 58. Infolgedessen wird die eine Stirnfläche des Stellkolbens im Steuerzylinder 30 unmittelbar mit unter hohem Druck stehenden Kältemittel beaufschlagt, wodurch der Stellkolben nach links verschoben wird und die Vorleitschaufeln 26 in die Schließlage verstellt und in dieser Schließlage gehalten werden, und zwar mit einer Schließkraft, die ausreicht, jegliche in Öffnungsrichtung der Leitschaufeln wirkende oder eine Verstellung der Leitschaufeln verzögernde Gegenkraft zu überwinden. Um das Abfließen des am linken Kolbenende im Steuerzylinder 30 eingeschlossenen Schmiermittels sicherzustellen, öffnet sich das Ventil 80, so daß die Entlüftungsleitung 81 zur ölwanne hin entleert wird. Das Ventil 80 und die Leitung 81 können unter Umständen wegfallen, wenn das Ventil 42 bei einer Entregung des Solenoids 48 zur ölwanne hin geöffnet wird und einen ausreichenden Durchflußquerschnitt hat, so daß ein genügender Schmierölstrom über das Ventil vom linken Ende des Stellkolbens 32 zur ölwanne fließt.

Claims

Patentansprüche:

1. Sicherungsvorrichtung für einen Kreiselverdichter gegen Rückwärtslauf bei Abschalten des Verdichters, mit einer bei Abschalten des Verdichters wirksam werdenden Drossel, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Verdichter

ίο mit verstellbaren Vorleitschaufeln als Drossel diese Vorleitschaufeln (26) verwendet werden, die bei Abschalten des Verdichters durch den druckseitigen Strömungsmitteldruck geschlossen werden.

2. Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Leitung (57) zwischen der Druckseite (14) und der Verstellvorrichtung (28) ein bei Abschalten des Verdichters öffnendes Ventil (58) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen