BE1014461A3

BE1014461A3 - Oliegeinjecteerde schroefcompressor.

Info

Publication number: BE1014461A3
Application number: BE2001/0726A
Authority: BE
Inventors: Jacques Joseph Alberic Agache
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2003-10-07

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een oliegeïnjecteerde schroefcompressor met minstens één oliegeïnjecteerd compressorelement (1,2) dat een behuizing (3) bezit waarin een rotorkamer (4) is gevormd en twee rotoren (5-6) die in deze rotorkamer (4) opgesteld zijn zn aan hun uiteinden gelagerd zijn in de behuizing (3) door middel van oliegesmeerde lagers (9,9'), en met een persleiding (11) die op de rotorkamer (4) aansluit, een olieafscheider (12) in deze persleiding (11), en een olietoevoerssyteem (15) voor de rotoren (5,6) dat, enerzijds, op de olieafscheider (12) aansluit en, anderzijds, in de rotorkamer (4) van het compressorelement (1,2) uitgeeft en dat een oliekoeler (19) bevat. De compressor bezit een afzonderlijk olietoevoersysteem (24) voor de lagers (9,9') van minstens één compressorelement (1,2) met daarin een bijkomende oliekoeler (28).

Description

Oliegeinjecteerde schroefcompressor.

Deze uitvinding heeft betrekking op een oliegeinjecteerde schroefcompressor, in het bijzonder een meertrapsschroefcompressor.

Meer speciaal heeft de uitvinding betrekking op een oliegeinjecteerde schroefcompressor met minstens een oliegeinjecteerd compressorelement dat een behuizing bezit waarin een rotorkamer is gevormd en twee rotoren die in deze kamer opgesteld zijn en aan hun uiteinden gelagerd zijn in de behuizing door middel van oliegesmeerde lagers, en met een persleiding die op de rotorkamer aansluit, een olieafscheider in deze persleiding, en een olietoevoersysteem voor de rotoren dat, enerzijds, op de olieafscheider aansluit en, anderzijds, in de rotorkamer van het compressorelement uitgeeft en dat een oliekoeler bevat.

In de meeste schroefcompressoren van deze soort wordt, voor het smeren van de lagers, de olie gebruikt die in de olieafscheider uit het samengeperste gas afgescheiden wordt. Na afkoeling in een oliekoeler wordt deze olie via een gemeenschappelijk olietoevoersysteem zowel naar de rotoren, als naar de lagers gebracht.

Om werkdrukken van 17 bar of meer te verkrijgen, worden twee trappen gebruikt. In beide trappen wordt dan olie ingespoten voor de opname van de compressiewarmte, de afdichting van de rotoren en de smering van de lagers.

In het olietoevoersysteem wordt de olie, nadat deze in de koeler gekoeld is tot de injectietemperatuur, verdeeld naar de beide druktrappen voor de koeling en de afdichting van de compressorelementen en de smering van de rotoren, en naar de diverse lagers van de beide druktrappen om ze te smeren.

Bij compressoren met nog hogere werkdrukken, bijvoorbeeld 25 tot 30 bar, is er een verhoogd risico op condensaatvorming in de olie. Indien water in de olieafscheider gevormd wordt en dus een mengsel van olie en water wordt gebruikt voor de smering van de lagers, zal dit mengsel de levensduur van deze lagers aanzienlijk verminderen.

Om hieraan te verhelpen, wordt de injectietemperatuur van de olie verhoogd om de uitlaattemperatuur van het hogedrukelement op te drijven tot boven zijn condensatietemperatuur. Daardoor verlaagt echter de viscositeit ervan, wat resulteert in een dunnere oliesmeerfilm en dus een gebrekkige smering van de lagers.

Hieraan zou kunnen worden verholpen door een olie te gebruiken uit een hogere viscositeitsklasse, zodat ze bij een hogere injectietemperatuur nog net viskeus genoeg is voor de smering van de lagers. Deze methode heeft echter enkele nadelen. Enerzijds, zullen er meer hydraulische verliezen optreden. Anderzijds, kan een dikke compressorolie bij een lage omgevingstemperatuur startproblemen geven indien de compressor aangedreven wordt door een elektrische motor of een dieselmotor. Bovendien, kan dit, indien de injectie van de dikke olie te laat

uitblijft, aanleiding geven tot ontploffingsgevaar van de compressor.

De huidige uitvinding heeft een oliegeinjecteerde schroefcompressor als doel die voornoemde nadelen niet vertoont en waarbij, ook bij hoge drukken, een goede smering van de lagers verkregen wordt.

Hiertoe bezit de oliegeinjecteerde schroefcompressor volgens de uitvinding een afzonderlijk olietoevoersysteem voor de lagers met daarin een bijkomende oliekoeler.

Op die manier, kan de temperatuur van de olie in de compressorelementen en, in het bijzonder, het hogedrukelement in een meertrapscompressor hoog genoeg gehouden worden om condensaatvorming te vermijden en is de olie, wanneer die in de lagers geinjecteerd wordt, toch viskeus genoeg om een goede smering van de lagers te bekomen.

Bij voorkeur sluit het voornoemd afzonderlijk olietoevoersysteem voor de lagers, enerzijds, aan op het olietoevoersysteem voor de rotoren en geeft het, anderzijds, op de lagers uit.

Het afzonderlijk olietoevoersysteem voor de lagers kan zowel stroomafwaarts, als stroomopwaarts van de oliekoeler aansluiten op het olietoevoersysteem voor de rotoren. In het eerste geval kan de extra koeler een kleinere koelcapaciteit hebben dan in het tweede geval.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te

tonen, is hierna als voorbeeld zonder enig beperkend karakter een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van een oliegeinjecteerde schroefcompressor volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekening die schematisch een dergelijke schroefcompressor weergeeft.

In de figuur is schematisch een oliegeinjecteerde tweetrapsschroefcompressor weergegeven die twee compressorelementen l en 2 bevat die respectievelijk een lagedruktrap en een hogedruktrap vormen. Elk van deze compressorelementen 1 en 2 bevat een behuizing 3 waarin een rotorkamer 4 is gevormd met daarin twee in elkaar grijpende rotoren 5 en 6 die, met hun uiteinden, door middel van lagers 9 of 9'gelagerd zijn in de behuizing 3. De mannelijke rotoren 5 van beide trappen worden via een tandwielkast 7 door een gemeenschappelijke motor 8 aangedreven en de vrouwelijke rotoren 6 worden via contact door de mannelijke rotoren 5 aangedreven.

De lagers 9 van het compressorelement 2 en de lagers 9'van het compressorelement 1 zijn van een op zieh bekend type en worden hier niet in detail beschreven. In de figuur worden ze slechts schematisch voorgesteld. Deze lagers 9 en 9' kunnen zowel radiale, als axiale, zowel hydrostatische, als hydrodynamische lagers zijn.

De uitgang van het compressorelement 1 sluit door een verbindingsleiding 10 aan op de ingang van het compressorelement 2.

Aan de uitgang van het compressorelement 2 is een persleiding 11 aangesloten, waarin zieh achtereenvolgens

een olieafscheider 12 en in bepaalde gevallen, afhankelijk van de noden, zoals in het weergegeven voorbeeld, een gaskoeler 13 en een watertrap 14 bevinden.

Olie wordt door middel van een olietoevoersysteem 15 in de rotorkamer 4 geïnjecteerd via injectieopeningen 16. Dit olietoevoersysteem 15 voor de rotoren bevat een leiding 17 die, enerzijds, aansluit op de olieafscheider 12 en, anderzijds, uitmondt op een verdeelkop 18 en waarin achtereenvolgens een oliekoeler 19 en een oliefilter 20 zijn opgesteld.

De verdeelkop 18 is ingewerkt in een uitsparing 21 in een gedeelte van de behuizing 3 van het compressorelement. In de tekening is voor de duidelijkheid voornoemd gedeelte afzonderlijk en vergroot weergegeven.

In de verdeelkop 18 wordt de leiding 17 gesplitst in een leiding 22 die aansluit op een of meer injectieopeningen 16 in de rotorkamer 4 van het compressorelement 1 en een leiding 23 die aansluit op een of meer injectieopeningen 16 in de rotorkamer 4 van het compressorelement 2. De leidingen 22 en 23 zijn althans gedeeltelijk ingewerkt in de behuizingen 3.

Naast het olietoevoersysteem 15 voor de rotoren, is er een afzonderlijk olietoevoersysteem 24 aanwezig voor de lagers 9 van de hogedruktrap en optioneel, zoals in het weergegeven voorbeeld, voor de lagers 9'van de lagedruktrap.

Dit olietoevoersysteem 24 bevat een leiding 25 die

stroomafwaarts van de oliekoeler 19 op de leiding 17 van het olietoevoersysteem 15 voor de rotoren aansluit en dus een vertakking van dit laatste olietoevoersysteem 15 vormt.

Deze leiding 25 geeft uit op een gedeelte 21'van de uitsparing 21 dat niet door de verdeelkop 18 gevuld is en wordt daar gesplitst in een leidingsysteem 26 dat uitmondt op de lagers 9 aan inlaat-en perszijde van het compressorelement 2 van de hogedruktrap en optioneel, zoals in het weergegeven voorbeeld, een leidingsysteem 27 dat uitmondt op de lagers 9'aan de inlaat- en perszijde van het compressorelement 1 van de lagedruktrap.

Tussen de leiding 17 en de splitsing, is in de leiding 25 een bijkomende oliekoeler 28 opgesteld met een koelcapaciteit van minstens 20 C voor het maximum oliedebiet dat naar de lagers 9 en optioneel naar de lagers 9'door de oliekoeler stroomt.

De oliekoelers 19 en 28 en de gaskoeler 13 kunnen van een gekend type zijn. Ze kunnen luchtgekoeld zijn en een radiator bevatten met daartegenover een ventilator, of ze kunnen warmtewisselaars zijn met een vloeibaar koelmiddel.

In werking wordt lucht uit de atmosfeer in het eerste compressorelement 1 aangezogen en gecomprimeerd tot een tussendruk. Deze perslucht wordt dan in het tweede compressorelement 2 nog meer gecomprimeerd. De perslucht stroomt via de persleiding 11 naar de olieafscheider 12, waar de olie van de perslucht gescheiden wordt, en vervolgens optioneel naar een gaskoeler 13 waar de lucht gekoeld wordt en naar een watertrap 14 voor de verwijdering

van condensaat uit de perslucht. Daarna wordt de perslucht beschikbaar gesteld aan gebruikers.

Tegelijk wordt er olie vanuit de olieafscheider 12 door het olietoevoersysteem 15 voor de rotoren naar de injectieopeningen 16 gevoerd en dus ook doorheen de oliekoeler 19 geleid, waar de olie gekoeld wordt tot een temperatuur die overeenkomt met een bepaalde injectietemperatuur die nodig is voor het bereiken van een voldoende hoge uitlaattemperatuur van de hogedruktrap.

Een deel van de gekoelde olie op injectietemperatuur wordt afgetakt via de leiding 25 en extra gekoeld in de oliekoeler 28 tot een temperatuur van ongeveer 20 C lager dan de injectietemperatuur, om vervolgens naar de lagers 9 van het compressorelement 2 en optioneel naar de lagers 9' van het compressorelement 1 te worden geleid. De olie die voor het smeren van de lagers 9 en 9'gediend heeft, wordt, via een kanaal, dat niet in de figuren weergegeven is, inwendig naar de rotorkamer 4 van het compressorelement 2, respectievelijk 1 teruggevoerd waar ze kan worden gebruikt voor de opname van de compressiewarmte. Deze olie wordt dan samen met de via de injectieopeningen 16 geïnjecteerde olie opnieuw van de perslucht afgescheiden in de olieafscheider 12.

De leiding 25 hoeft niet noodzakelijk stroomafwaarts van de oliekoeler 19 op de leiding 17 aan te sluiten. Deze leiding 25 en dus het afzonderlijke olietoevoersysteem 24 voor de lagers 9 kunnen ook stroomopwaarts van de oliekoeler 19 op de leiding 17 aansluiten of zelfs rechtstreeks op de olieafscheider 12. In deze gevallen moet de bijkomende

oliekoeler 28 een grotere koelcapaciteit hebben dan wanneer de olie reeds voorgekoeld is door de oliekoeler 19.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuur weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke oliegeinjecteerde schroefcompressor kan in verschillende vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

Conclusies. l.-Oliegeinjecteerde schroefcompressor met minstens een oliegeinjecteerd compressorelement (1, 2) dat een behuizing (3) bezit waarin een rotorkamer (4) is gevormd en twee rotoren (5-6) die in deze rotorkamer (4) opgesteld zijn en aan hun uiteinden gelagerd zijn in de behuizing (3) door middel van oliegesmeerde lagers (9, 9'), en met een persleiding (11) die op de rotorkamer (4) aansluit, een olieafscheider (12) in deze persleiding (11), en een olietoevoersysteem (15) voor de rotoren (5, 6) dat, enerzijds, op de olieafscheider (12) aansluit en, anderzijds, in de rotorkamer (4) van het compressorelement (1, 2) uitgeeft en dat een oliekoeler (19) bevat, daardoor gekenmerkt dat hij een afzonderlijk olietoevoersysteem (24) voor de lagers (9, 9')

van minstens een compressorelement (1, 2) bezit met daarin een bijkomende oliekoeler (28). EMI9.1

2.-Oliegeinjecteerde schroefcompressor, volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het voornoemd afzonderlijk olietoevoersysteem (24) voor de lagers (9, 9'), enerzijds, aansluit op het olietoevoersysteem (15) voor de rotoren, en, anderzijds, op de lagers (9, 9') uitgeeft. EMI9.2

3.-Oliegeinjecteerde schroefcompressor, volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat het afzonderlijk olietoevoersysteem (24) voor de lagers (9, stroomafwaarts van de oliekoeler (19) aansluit op het olietoevoersysteem (15) voor de rotoren (5, 4.-Oliegeinjecteerde schroefcompressor, volgens conclusie <Desc/Clms Page number 10> 3, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde bijkomende oliekoeler (28) een koelcapaciteit van minstens 20 C heeft voor het maximale oliedebiet dat door de oliekoeler (28) stroomt.

5. - Oliegeïnjecteerde schroefcompressor, volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat deze een meertrapscompressor is en het olietoevoersysteem (24) voor de lagers (9, 9'), minstens aansluit op de lagers (9) van het compressorelement (2) van de hogedruktrap.

6.-Oliegeinjecteerde schroefcompressor, volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat het olietoevoersysteem (24) van de lagers (9, 9') een leiding (25) bevat waarin de bijkomende oliekoeler (28) opgesteld is en die zieh splitst in een leidingsysteem (26) dat uitmondt op de lagers (9) van de hogedruktrap en een leidingsysteem (27) dat uitmondt op de lagers (9') van het compressorelement (1) van de lagedruktrap.

7.-Oliegeinjecteerde schroefcompressor, volgens conclusie 5 of 6, daardoor gekenmerkt dat het olietoevoersysteem (15) voor de rotoren een verdeelkop (1) bevat waarin een leiding (17) die op de olieafscheider (12) aansluit, gesplitst wordt in leidingen (22, 23) die aansluiten op injectieopeningen (16) die uitgeven op de rotorkamers (4) van respectievelijk de verschillende compressorelementen (1, 2).