CS207321B2 - Compressor set - Google Patents

Description

Vynález .se týká kompresorového soustrojí, zejména užívaného v chladicích zařízeních obsahujících kondenzátor, výparník a kompresorové soustrojí, sestávající z prvního nízkotlakého kompresoru a druhého vysokotlakého kompresoru.

U velkých chladicích zařízení, jichž se například užívá pro mrazicí boxy, může být chladivo stlačeno z 0,1 MPa absolutního tlaku. Již v počátcích vývoje takových zařízení bylo zjištěno a známo, že za účelem dosažení uspokojivé účinnosti je nezbytné provádět toto stlačení ve dvou stupních. Bylo rovněž zjištěno, že bylo postačující užít jako prvního stupně kompresoru, majícího relativně nízký kompresní poměr, například : 1, který tak snižuje objem přiváděný ke kompresoru druhého stupně v podstatě na Jednu třetinu objemu plynu opouštějícího výparník, přičemž kompresor prvního stupně tak slouží jako předřazený · .kompresor pro druhý stupeň nebo hlavní kompresor. Oba kompresory mohou být téhož nebo různých typů.

V minulých letech bylo stále rostoucí měrou na poli chlazení užíváno šroubových kompresorů na základě skutečnosti, že kompresory se šroubovým rotorem jsou vzhledem ke své velikosti schopny zpracovávat velké objemy plynu při vysokých kompres2 nich poměrech. U návrhu vysoce výkonných kompresorů jsou tyto kompresory opatřeny zařízením pro vstřikování relativně velkých množství oleje do pracovní komory za účelem chlazení, těsnění a mazání.

Velká množství oleje zvyšují ventilační ztráty, které — jak je · známo — vzrůstají velmi rychle s rychlostí. Tato skutečnost vyžaduje užívání šroubových kompresorů se vstřikováním oleje při spíše nižších rychlostech, například o rychlosti zubů hlavního rotoru cca 30 m/s.

Až doposud — pokud bylo v obou stupních kompresní jednotky chladicího zařízení užito šroubových kompresorů — byly buď oba vysokovýkonné, se vstřikováním oleje, nebo kompresor prvního stupně byl suchý, se synchronizací. Nevýhodou takových kompresorových soustrojí bylo, že v obou případech byla účinnost kompresoru prvního kompresního stupně . spíše nízká, například 55 %.

Úkolem vynálezu je návrh kompresorového soustrojí chladicího . zařízení, jež . by dosahovalo vysokou adiabatickou účinnost kompresoru prvního kompresního stupně a tím . i kompresní jednotky jako celku, při užití· šroubového kompresoru jednoduché konstrukce, poskytující úsporu prostoru, jako kompresoru prvního stupně.

Okol byl podle vynálezu vyřešen návrhem kompresorového soustrojí sestávajícího z nezávislého prvního a druhého šroubového kompresoru s hlavním a vedlejším rotorem v záběru, tvořícími nízkotlaký a vysokotlaký kompresní stupeň, přičemž každý šroubový kompresor má jeden rotor poháněný hnacím motorem a druhý rotor poháněný přímým stykem jeho záběrových ploch se záběrovými plochami prvního rotoru, jehož podstatou je, že pohon hlavního rotoru nízkotlakého šroubového kompresoru je upraven pres převodovku do rychlá prvním motorem a pohon hlavního rotoru vysokotlakého šroubového kompresoru je upravena druhým motorem přímo, takže poměr otáček prvního motoru a otáček druhého motoru je větší, než poměr poloměru hlavního rotoru vysokotlakého kompresoru a hlavního rotoru nízkotlakého kompresoru, přičemž s nízkotlakým kompresorem je potrubím spojen výtlak olejového čerpadla pro přívod mazacího oleje alespoň v množství dostatečném pro mazání vzájemně se pohybujících stykových ploch hlavního a vedlejšího rotoru nízkotlakého šroubového kompresoru.

Dále podle vynálezu poměr otáček prvního motoru a druhého motoru je alespoň dvakrát větší, než poměr poloměru rotorů vysokotlakého šroubového kompresoru a nízkotlakého šroubového kompresoru.

Konečně podle vynálezu nízkotlaký šroubový kompresor je spojen potrubím se srážníkem chladivá, pro jeho přívod do drážek mezi hlavním a vedlejším rotorem nízkotlakého šroubového kompresoru.

Šroubový kompresor obsahuje dva šroubové rotory v záběru s rovnoběžnými osami, uložené ve skříni kompresoru. Jeden ze šroubových rotorů je hlavní s konvexními koly a druhý je vedlejší s konkávními koly. Skříň kompresoru má válcové obvodové stěny a koncová čela a je opatřena nízkotlakým a vysokotlakým otvorem stlačeného prostředí.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je, že — protože první kompresor obsahuje pouze malé množství oleje, není tento olej příčinou značných ventilačních ztrát. Proto první kompresor může běžet mnohem větší rychlostí, než kompresor zaplavovaný olejem — například obvodovou rychlostí hlavního rotoru 70 m/s, jejímž výsledkem jsou menší rozměry kompresoru.

Dále na základě nízkého kompresního poměru je zatížení radiálních ložisek rovněž nízké, což umožňuje užití valivých ložisek dostatečně malých rozměrů, za účelem získání prostoru mezi tělesy motorů, avšak přesto přijatelné životnosti.

První nízkotlaký šroubový kompresor je poháněn takovou rychlostí, aby obvodová rychlost jeho hlavního rotoru byla alespoň dvojnásobkem obvodové rychlosti hlavního rotoru druhého vysokotlakého šroubového kompresoru. Za účelem pohánění nízkotlakého šroubového kompresoru požadovanou vysokou rychlostí je v mnoha případech vhodné umístit mezi první poháněči zařízení, například elektromotor, a nízkotlaký šroubový kompresor ozubený převod. Avšak náklady na tento ozubený převod jsou vyšší, než aby mohly být kompenzovány zmenšením nízkotlakého šroubového kompresoru.

Množství oleje přiváděného do pracovní komory nízkotlakého šroubového kompresoru je tak malé, že nemá v podstatě žádný chladicí účinek. Proto je rovněž často zapotřebí chladit nízkotlaký šroubový kompresor, například čerpáním kapalného chladivá z vysokotlakého kompresního stupně soustrojí a jeho vstřikováním do drážek rotorů nízkotlakého šroubového kompresoru v takovém stupni komprese a takovou rychlostí, při níž je zabráněno vzrůstu teploty plynného chladivá nad jeho požadovanou výtlačnou teplotu. V případě potřeby lze plynné chladivo, vytlačované z nízkotlakého šroubového kompresoru, chladit v mezichladičí před, jeho vstupem do vysokotlakého šroubového kompresoru.

V dalším bude předmět vynálezu popsán na příkladu provedení ve vztahu к připojenému výkresu, na němž je znázorněno schematicky chladicí zařízení opatřené kompresorovým soustrojím podle vynálezu.

Zařízení, znázorněné na výkrese se týká kompresorového soustrojí, obsahujícího nízkotlaký kompresor 10Á a vysokotlaký kompresor 10B. Obvykle zařízení dále obsahuje odlučovák 12 oleje, srážník 14, výparník 16, chladič 18 oleje a olejové čerpadlo 20, Kompresory 10A, 10B, odlučovák 12 oleje, srážník 14 a výparník 16 jsou zapojeny za sebou a tvoří uzavřený okruh chladivá, přičemž v potrubí 24 mezi srážníkem 14 a výparníkem 16 je zapojen škrticí ventil 22.

Oba kompresory 10A, 10B jsou šroubové kompresory s hlavním a vedlejším rotorem v záběru. Každý šroubový kompresor 10A, 10B je poháněn motory 28, 26‘ například elektromotory. V tomto případě se oba motory 26, 26‘ pohybují stejnou rychlostí. Nízkotlaký šroubový kompresor 10A je poháněn prvním motorem 26 pres převod 28 do rychlá, jehož výstupní rychlost je například dva až třikrát vyšší než rychlost vstupní. Vysokotlaký šroubový kompresor 10B je druhým motorem 26‘ poháněn přímo.

U znázorněného provedení je olej z olejového čerpadla 20 přiváděn к oběma šroubovým kompresorům 10A, 10B potrubími 30, 32. Množství oleje přiváděné do nízkotlakého kompresoru 10A je omezeno, takže alespoň značně nepřevyšuje množství, které je nezbytné pro dostatečné mazání relativně se pohybujících stykových ploch rotorů šroubových kompresorů 10A, 10B. Současně může být automaticky dosaženo určitého těsnění účinku. Vysokotlaký šroubový kompresor 10B je zapalován olejem, kte5 rý nemá jen mazací a těsnicí účinek, nýbrž slouží rovněž k chlazení chladivá během jeho těsnicího účinku. Vysokotlaký šroubový vované olejem jsou dobře známé a jsou popsány například v britských patentech č. 832 386 a č. 1 171 291. U takových kompresorů je hmota proudu oleje protékajícího šroubovým kompresorem větší, než hmota proudu stlačeného plynu. Množství oleje přiváděného k vysokotlakému šroubovému kompresoru 10B je několikrát větší, než množství oleje přiváděného k nízkotlakému šroubovému kompresoru 10A. Za účelem chlazení plynného chladivá stlačovaného nízkotlakým kompresorem 10A je do- něj přiváděno kapalné chladivo ze srážníku 14 potrubím 34. Kapalné chladivo je vstřikováno do pracovní komory nízkotlakého šroubového kompresoru 10A v takovém stupni komprese a takovou rychlostí, aby bylo zabráněno zvýšení teploty plynného chladivá nad požadovanou výtlačnou - teplotu, jejíž hodnota je stanoveno tak, aby odpovídala skutečnému termodynamickému cyklu. Současně je teplota nízkotlakého šroubového kompresoru 10A udržována na takové hodnotě, aby tepelná deformace rotorů a skříně - nepůsobily žádné obtíže.

Rotory nízkotlakého šroubového kompresoru 10A ' jsou uloženy ve valivých ložiskách. Na výkrese . jsou rovněž znázorněny vtokové a výtokové otvory pro chladicí kapalinu, například vodu, cirkulující srážníkem 14 a chladičem 18 oleje.

Jeden nebo oba . šroubové kompresory 10A, 10B mohou být opatřeny šoupátky prořízení výkonu a vysokotlaký šroubový kompresor 10B může být chlazen rovněž vháněním kapalného chladivá přídavně -s chlazením pomocí vstřikovaného oleje.

Claims (3)

1. pRedmet

   1. Kompresorové soustrojí sestávající z nezávislého prvního a druhého šroubového kompresoru s hlavním a vedlejším rotorem v záběru, tvořícími nízkotlaký a vysokotlaký kompresní stupeň, přičemž každý šroubový kompresor má jeden rotor poháněný hnacím motorem a druhý rotor poháněný přímým stykem Jeho záběrových ploch se záběrovými plochami prvního rotoru, vyznačený tím, že pohon hlavního rotoru nízkotlakého šroubového kompresoru (10A) je upraven přes převodovku (28) do rychlá prvním motorem (26) a pohon hlavního rotoru vysokotlakého šroubového kompresoru (10B) je upraven druhým motorem (26‘) přímo, takže poměr -otáček (n_A) ' prvního motoru (26) a -otáček (пв) druhého motoru (26‘) je větší, než poměr poloměru hlavního rotoru vysokotlakého šroubového kompresoru (1OB) a hlavního rotoru nízkotlakého kompresoru (10A), přičemž s nízko-

   VYNÁ1EZU tlakým kompresorem (10A) je potrubím (30) spojen výtlak olejového čerpadla (20) pro přívod mazacího oleje alespoň v množství dostatečném pro mazání vzájemně se pohybujících - stykových ploch hlavního- a vedlejšího - rotoru nízkotlakého šroubového kompresoru (10A).
2. 2. Kompresorové soustrojí podle bodu 1, vyznačené tím, že - poměr -otáček (n_A, Пв] prvního motoru (26) a druhého -motoru (26‘) je alespoň -dvakrát větší než poměr poloměrů (R_a, - Rb) hlavních rotorů vysokotlakého šroubového kompresoru (10B) -a nízkotlakého šroubového kompresoru (10A).
3. 3. Kompresorové soustrojí podle bodů 1 nebo 2, vyznačené tím, že nízkotlaký šroubový kompresor (10A) je spojen potrubím (34) se srážníkem (14) chladivá, pro- jeho přívod do drážek mezi hlavním a vedlejším rotorem nízkotlakého šroubového kompresoru (10AJ.