CZ283187B6

CZ283187B6 - Rotační šroubový kompresor

Info

Publication number: CZ283187B6
Application number: CZ9681A
Authority: CZ
Inventors: Timur Berdijevich Mirzoev; Ahmet Muhetdinovich Galejev; Valeriy Arhipovich Maksimov; Sergey Nikolajevich Soskov; Rustam Rizajevich Ishmuratov; Alfred Ibragimovich Abaidullin
Original assignee: Thomassen International B. V.
Priority date: 1993-07-13
Filing date: 1993-07-13
Publication date: 1998-01-14
Also published as: RU2107192C1; CZ8196A3; NO960022L; DK0708889T3; AU4762793A; EP0708889B1; NO960022D0; DE69310216T2; JPH08512379A; EP0708889A1; ES2104164T3; DE69310216D1; BR9307873A; WO1995002767A1; US5662463A

Abstract

Rotační šroubový kompresor obsahuje pouzdro (1), vnitřní rotor (6) a vnější rotor (18), které jsou zapouzdřeny v pracovním prostoru. Pouzdro (1) je opatřeno výtokovým výstupem (2) na vysokotlakém konci a na nízkotlakém konci pracovního prostoru sacím vstupem (3). Na nízkotlakém konci je nejméně jeden rotor uložen do ložiskového ústrojí tvořeného ložiskovou podpěrou (11) upevněnou v koncovém krytu (5). Ložisková podpěra (11) s válcovitým vnějším povrchem po obvodu zasahuje do dutiny vytvořené v rotoru (6) a vytváří první komoru (9) mezi podpěrou (11) a rotorem (6). Podpěra (11) je opatřena olejovým napájecím kanálkem k zavedení oleje do první komory (9). Obvodový povrch ložiskové podpěry (11) je opatřen nejméně jednou drážkou (25) spojenou s olejovým kanálkem (12) a osazením (13), které je připojeno k odtokovému kanálku (12) vytvořenému v ložiskové podpěře (11). Mezi první komorou (9) a pracovním prostorem jsou těsnění (8). ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká rotačního šroubového kompresoru, v jehož pouzdru je vnitřní a vnější rotor spolupracující navzájem uvnitř pracovního prostoru vymezeného pouzdrem s výtokovým hrdlem připojeným k výtokovému výstupu na vysokotlakém konci pracovního prostoru a se sacím vstupem na nízkotlakém konci pracovního prostoru, přičemž nejméně jeden rotor se točně uloží jedním svým koncem v ložiskovém ústrojí tvořeném ložiskovou popěrou upevněnou v koncovém krytu s válcovým vnějším povrchem zasahujícím do axiální dutiny vytvořené v rotoru, jež vymezuje první komoru mezi rotorem a podpěrou s olejovým kanálkem pro zavedení oleje do první komory.

Dosavadní stav techniky

Rotační šroubový kompresor uvedeného druhu pro stlačování plynu je znám zjaponského patentového spisu JP-A-59-168290. Rotory šroubového kompresoru podléhají při provozu radiálnímu zatížení v důsledku stlačování plynu. Na vysokotlakém konci pracovního prostoru je připravena pro každý motor válcová ložisková podpora, která vyčnívá z koncového krytu do vnitřní axiální dutiny připravené ve vysokotlakém konci odpovídajícího rotoru. Do komory mezi ložiskovou podpěrou a rotorem se přivádí olej pod tlakem olejovým napájecím kanálkem. Olej z komory potom odtéká a vstupuje do pracovního prostoru kompresoru. Nakonec se olej oddělí od stlačeného plynu a znovu se přivádí do komory. Rotory jsou také vystaveny vyššímu tlaku na jejich vysokotlakém konci než na jejich nízkotlakém konci, následkem čehož působí na každý rotor axiální síla ve směru k nízkotlakému konci. Každý rotor z toho důvodu se opatří válcovým dotekovým axiálním ložiskem na nízkotlakém konci.

Nevýhodou ložiskového ústrojí známého kompresoru je, že se omezí zatížení ložiskové únosnosti, zejména v radiálním směru rotorů. Známý kompresor proto není schopen vytvořit vysoký výtokový tlak nebo velký diferenční tlak mezi výtokovým výstupem a sacím vstupem.

Předmětem předloženého vynálezu je vytvoření rotačního šroubového kompresoru se zdokonaleným ložiskovým ústrojím o vysoké kapacitě zátěže ložiska za účelem docílení vysokého výtokového tlaku nebo vysokého diferenčního tlaku.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je rotační šroubový kompresor obsahující pouzdro, vnitřní rotor a vnější rotor spolupracující navzájem uvnitř pracovního prostoru vymezeného pouzdrem s výtokovým hrdlem připojeným na výtokový výstup na vysokotlakém konci pracovního prostoru a sacím vstupem na nízkotlakém konci pracovního prostoru, kde jeden rotor je točně uložen jedním ze svých konců v ložiskovém ústrojí tvořeném ložiskovou podpěrou upevněnou v koncovém krytu s válcovým vnějším povrchem zasahujícím do axiální dutiny v rotoru, přičemž mezi rotorem a podpěrou je první komora, s olejovým kanálkem pro napájení první komory olejem, jehož podstatou je, že nejméně jeden rotor svým dolnotlakým koncem je uložen v ložiskovém ústrojí, jehož odpovídající ložisková podpěra je vložena do dolnotlakého konce pracovního prostoru a v jejím vnějším povrchu je nejméně jedna drážka spojená s olejovým napájecím kanálkem a osazení spojeno s odtokovým kanálkem ložiskové podpěře, zatímco mezi první komorou a pracovním prostorem kompresoru je těsnění.

- 1 CZ 238187 B6

V preferovaném provedení koncové čelo na nízkotlakém konci rotoru, koncový kryt, pouzdro a příslušná ložisková podpěra vymezují druhou komoru, která je spona s olejovým kanálkem. Při tomto postupu tlak oleje přivedeného do druhé komory působí jako hydrostatické axiální ložisko způsobilé zachytit nejméně část axiálního zatížení rotoru.

V jiném preferovaném provedení vnější obvodový povrch nejméně jedné z ložiskových podpěr se opatří dvěma podélnými drážkami a jedním osazením, jejichž poloha je po straně ložiskové podpěry v radiálním směru proti výtokový výstup, přičemž jsou spojeny s olejovým drenážním kanálkem, zatímco podélné drážky se umístí na každé straně osazení a připojí se k olejovému napájecímu kanálku. Existence dvou podélných drážek, z nichž každá se spojí s olejovým napájecím kanálkem, vytvoří v první komoře oblast, ve které se udržuje vysoký tlak oleje působící proti radiálnímu zatížení rotoru. Poloha osazení spojeného s olejovým drenážním kanálkem na ložiskové podpěře v radiálním směru proti výtokovému výstupu z pracovního prostoru je výhodně optimální protiváhou vůči radiálnímu zatížení rotoru, které lze tímto způsobem docílit.

V obzvláště výhodném provedení jsou hrany podélných drážek sousedící s osazením umístěny ve společné rovině osou ložiskové podpěry ve stejné vzdálenosti od osazení. Každá z nejvzdálenějších hran podélných drážek od osazení je umístěna v rovině skloněné pod úhlem a od společné roviny.

Přibližná maximální délka každého osazení je s výhodou 0,7 krát délky ložiskové podpěry. Jelikož každé osazení v části ložiskové podpěry sousedí s jejím koncovým čelem, tvoří část ložiskové podpěry válcového průřezu na dolnotlaké straně tohoto osazení omezení mezi osazením a druhou komorou vytvořenou na dolnotlakém konci rotoru. Takto získané omezení zabraňuje odtékání tlakového oleje z druhé komory směrem k osazení zamezí poklesu tlaku oleje v druhé komoře.

Jelikož radiální zátěž vnitřního rotoru způsobená stlačeným plynem je menší než radiální zátěž na vnější rotor, následkem geometrie rotorů, je délka ložiskové podpěry vnitřního rotoru a/nebo délka jeho osazení s výhodou menší než délka ložiskové podpěry vnějšího rotoru a/nebo jeho osazení.

V jiném preferovaném provedení drážka připojená k olejovému napájecímu kanálku na ložiskové podpěře vnitřního rotoru a osazení ložiskové podpěry vnějšího rotoru končí na koncovém čele příslušného ložiska a každé osazení na ložiskové podpěře vnějšího rotoru jakož i každá drážka na ložiskové podpěře vnějšího rotoru jsou vzdáleny od koncového čela příslušné ložiskové podpěry. Následkem geometrie rotorů je axiální zátěž vnitřního rotoru způsobená stlačeným plynem zpravidla větší než axiální zátěž na vnější rotor. Za účelem kompenzace tohoto rozdílu je vyvinut dodatečný axiální tlak na vnitřní rotor, neboť stlačený olej přivedený do podélné drážky na ložiskové podpěře vnitřního rotoru vnikne do prostoru mezi koncovým čelem ložiskové podpěry a dnem vnitřního rotoru. Návrat olejového toku je zatarasen a udržuje se v tomto prostoru tlak oleje.

Pro lychloběžný šroubový kompresor umožňující vysoký tlakový rozdíl mezi výtokovým výstupem a sacím vstupem je výhodné, aby nejméně jeden z rotorů se opatřil prstencovým odsazením vyčnívajícím od jeho nízkotlakého konce, přičemž mezi prstencové odsazení a pouzdro se vloží těsnění. Tím se docílí další zvýšení osového tlaku zátěže ložiskové kapacity uspořádáním ložiska podle vynálezu.

Pro pomaluběžné šroubové kompresory o poměrně malém rozdílu tlaků, jehož chlazení se dosahuje zavedením oleje do pracovního prostoru kompresoru, je výhodné, aby nejméně jeden z rotorů byl opatřen těsněním mezi rotorem a příslušnou ložiskovou podpěrou. Pomaluběžný

-2CZ 238187 B6 šroubový kompresor je s výhodou také opatřen valivým ložiskem mezi alespoň jedním z rotorů a příslušnou ložiskovou podpěrou.

Další výhodná provedení rotačního šroubového kompresoru podle vynálezu jsou specifikována v patentových nárocích 11 až 13.

Rotační šroubový kompresor podle předloženého vynálezu umožňuje dosažení značně vyšších diferenciálních tlaků mezi výtokovým výstupem a sacím vstupem jakož i značně vyšších tlaků na výtoku než se dosahuje u dosavadních kompresorů. Tradiční šroubové kompresory s ložisky umístěnými vně šroubovité části šroubu rotorů docílí jak známo diferenciálního tlaku až do 15-20 barů. Rotační šroubový kompresor podle vynálezu může však dosáhnout diferenciálních tlaků a výtokových tlaků 3 až 4 krát vyšších. Kompresor podle vynálezu může proto konkurovat odstředivým a pístovým kompresorům, přičemž jej lze použít pro stlačování zemního plynu při těžbě nafty, pro dodávání plynu a plnění do zásobníků pro plynovou a olejovou výrobu, dopravu, rafinaci, energetické využití jakož i v chemickém průmyslu. Další výhody rotačního kompresoru dle vynálezu spočívají v jeho jednoduché konstrukci, spolehlivosti a dlouhé životnosti, zejména se zřetelem k ložiskovým uspořádáním na dolnotlakém konci, jeho omezené váze a malých rozměrech.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále podrobněji popsán se zřetelem k následujícím připojeným výkresům, které znázorňují preferovaná provedení šroubového kompresoru kde :

Obr. 1 je podélný průřez vnitřním rotorem prvního provedení šroubového kompresoru podle vynálezu,

Obr. 2 je řez vedený podle linie II-II v Obr. 1,

Obr. 3 je řez vedený dle linie III-III v Obr. 2,

Obr. 4 je průřez ložiskovou podpěrou vnitřního rotoru v Obr. 1,

Obr. 5 je pohled odpovídající Obr. 2 na druhé provedení šroubového kompresoru podle vynálezu,

Obr. 6 je schematický pohled s částečným řezem třetího provedení šroubového kompresoru podle vynálezu,

Obr. 7 je pohled jako v Obr. 6 na čtvrté provedení šroubového kompresoru podle vynálezu a Obr. 8 je pohled jako v Obr. 6 na páté provedení šroubového kompresoru podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

V Obr. 1, 2 a 3 je znázorněn rotační šroubový kompresor obsahující pouzdro J, vnitřní rotor 6 a vnější rotor 18 vzájemně spolupracující v uzavřeném prostoru vymezeném pouzdrem. Pouzdro se opatří výtokovým výstupem 2 a výtokovým hrdlem 4 na vysokotlakém konci pracovního prostoru a sacím vstupem 3 na nízkotlakém konci pracovního prostoru. Šipka A označuje směr plynu, jenž má být stlačen. Šipka B označuje směr výtoku stlačeného plynu. Třetí šipka ω označuje směr otáčení vnitřního rotoru 6, jehož poháněči ústrojí není vyobrazeno.

Vnitřní rotor 6 na svém vysokotlakém konci je otočně uložen v ložisku 10 a na svém nízkotlakém konci je v ložiskové podpěře 11. Ložisková podpěra 11 se upevní v odnímatelném koncovém krytu 5 pouzdra 1 a zasahuje do vnitřní dutiny v nízkotlakém konci vnitřního rotoru 6, mezi nimiž se tím vytvoří první komora 9.

-3 CZ 238187 B6

Jak je patrno z Obr. 1 ložisková podpěra 11 zasahuje dovnitř dutiny po značnou část délky vnitřního rotoru 6. Z toho důvodu je vzdálenost ložisek 10, 11 na opačných koncích rotoru 6 poměrně malá, následkem čehož radiální tlaky na rotor mohou ložiska lépe zachytit a vzniká pouze nepatrné radiální vychýlení rotoru.

Nízkotlaké koncové čelo vnitřního rotoru 6 se opatří vyčnívajícím prstencovým odsazením 15 s válcovým vnějším povrchem 16. Mezi vnitřní rotor 6 a pouzdro se na vysokotlakém konci vloží první těsnění 7 a mezi prstencové odsazení 15 a pouzdro 1 na nízkotlakém konci druhé těsnění 8.

Ložisková podpěra 11 s válcovým vnějším povrchem po obvodu se opatří dvěma podélnými drážkami 25 uspořádanými rovnoběžně s podélnou osou ložiskové podpěry a osazením 13. Osazení 13 je v zásadě pravoúhlým výřezem vytvořeným v odstupu od válcové koncového čela ložiskové podpěry 11, které je otvorem 14 napojeno na olejový drenážní kanálek 12. Jak znázorněno v Obr. 2 je osazení 13 umístěno na straně ložiskové podpěry 11 v radiálním směru proti výtokovému výstupu 2 z důvodů, jež budou dále vysvětleny. Podélné drážky 25 jsou umístěny po každé straně vůči osazení 13 ve směru po obvodu. Každá podélná drážka 25 je spojena s olejovým napájecím kanálkem 27 vytvořeným v ložiskové podpěře 11 několika otvory 29, které jsou rovnoměrně rozloženy podél každé drážky. Jak patrno z Obr. 3 končí podélné drážky 25 na koncovém čele ložiskové podpěry 11. aby se docílilo spojení mezi každou drážkou 25 a prostorem vytvořeným mezi koncovým čelem ložiskové-podpěry a dnem dutiny ve vnitřním rotoru 6.

Na nízkotlakém konci vnitřního rotoru 6 se vytvoří druhá komora 17 mezikruhovým koncovým čelem prstencového odsazení 15, prvním těsněním 8, ložiskovou podpěrou 11 a koncovým krytem 5. Druhá komora 17 se spojí s olejovými napájecími kanálky 27 pomocí druhých otvorů 35.

Vnější rotor 18 je na svém nízkotlakém konci otočně uložen podobným způsobem jako vnitřní rotor 6. Ložisková podpěra 20 zasahuje do vnitřní dutiny ve vnějším rotoru 18, mezi nimž se vytvoří první komora 19. Ložisková podpěra 20 se montuje na stranu koncového krytu 5. Válcový vnější povrch ložiskové podpěry 20 se opatří osazením 22 a dvěma podélnými drážkami 24 umístěnými po každé straně osazení 22. Otvor 23 spojuje osazení 22 s olejovým drenážním kanálkem 21. Osazení 22 je v podstatě pravoúhlým výřezem a končí na koncovém čele ložiskové podpěry 22. Podélné drážky 24 jsou umístěny v odstupu od koncového čela ložiskové podpěry 20 a směřují k dolnotlakému konci. Každou podélnou drážku 24 spojuje s olejových napájecím kanálkem 26 větší počet otvorů 28 rovnoměrně rozložených po celé délce drážky.

Nízkotlaký konec vnějšího rotoru 18 se opatří vyčnívajícím prstencovým odsazením 31 s válcovým vnějším povrchem 22. Mezi odsazení 31 a koncový kryt 5 na nízkotlakém konci vnějšího rotoru 18 se vloží těsnění 30.

Na nízkotlakém konci vnějšího rotoru 18 vytvoří mezikruhové koncové čelo prstencového odsazení 31 rotoru, těsnění 30. ložisková podpěra 20 a koncový kryt 5 druhou komoru 33. Otvory 34 spojují komoru 33 s olejovými kanálky 26.

Délka ložiskové podpěry 11 vnitřního rotoru 6 zasahující do vnitřního rotoru je menší než délka ložiskové podpěry 20 vnějšího rotoru 18 zasahující do vnějšího rotoru. V Obr. 3 tento rozdíl délek poznačuje vztahová značka L Také délka osazení 13 je menší než u osazení 22, přičemž přibližná maximální délka u obou osazení je 0,7 krát délky příslušné ložiskové podpěry.

-4CZ 238187 B6

Obr. 4 znázorňuje průřez ložiskovou podpěrou 11 vnitřního rotoru 53. Jak z Obr. 4 patrno osazení 13 je v podstatě plochou částí vytvořenou na válcovém vnějším obvodovém povrchu ložiskové podpěry TL Otvor 14 spojuje osazení 13 s centrálním olejovým drenážním kanálkem 12. Každou drážku 25 spojuje s olejovým napájecím kanálkem 27 větší počet otvorů 29, aby se snížil průtokový odpor při napájení olejem. Podélné drážky 25 se vytvoří po každé straně osazení 13 tak, že jejich postranní hrany přiléhající k osazení 3 jsou umístěny ve společné první rovině procházející podélnou osou ložiskové podpěry 11, a to ve stejné vzdálenosti od osazení 13. Každá z ostatních podélných hran drážek 25 je umístěna ve druhé a třetí rovině osou příslušné ložiskové podpěry. Jak druhá tak třetí rovina svírají s první rovinou úhel a, který je stejný nebo menší než 45°. Toto provedení ložiskové podpěry poskytuje optimální podmínky pro kombinaci hydrodynamického a hydrostatického radiálního zatížení ložiskových kapacit a výbornou tuhost ložiskových konstrukcí. Ložisková podpěra 20 vnějšího rotoru 18 je v příčném průřezu značně podobná průřezu ložiskové podpěry 11 vnitřního rotoru.

V alternativním provedení neznázoměném na výkresech umístění olejových napájecích drážek po každé straně osazení lze přizpůsobit například k zachycení menšího radiálního zatížení příslušného rotoru. V takovém případě mohou drážky navzájem se umístit blížeji, čímž se docílí v menší oblasti především vyšší tlak oleje.

Druhé provedení kompresoru podle vynálezu je znázorněno v Obr. 5. Kompresor se vyznačuje ložiskovými podpěrami 11, 20 pro příslušný vnitřní rotor & a vnější rotor 18, jejichž ložiskové podpěry jsou podobné podpěrám shora popsaným. Mezi ložiskovou podpěru 11 a vnitřní rotor & se vloží těsnění 56. Směrem k dolnotlakému konci kompresoru se namontuje mezi vnitřní rotor 6'a ložiskovou podpěru 11 válečkové ložisko 57, například kuličkové ložisko. Mezi ložiskovou podpěru 20 a vnější rotor 18' se vloží těsnění 58. Směrem k dolnotlakému konci kompresoru se namontuje mezi vnější rotor 18' a ložiskovou podpěru 20 válečkové ložisko 59, například kuličkové ložisko. Tato konstrukce je zejména výhodná pro šroubové kompresoiy pracující se studeným olejem, který se vstřikuje po plynu stlačovaného kompresorem v pracovním prostoru. Tyto šroubové kompresory pracují v porovnání s běžnými olejovými kompresory při nízkých otáčkách, přičemž vůle mezi rotorovými zuby a mezi rotory a pouzdrem jsou malé. Z toho důvodu se dává přednost válečkovým ložiskům obecně s menšími vůlemi než u ložiskových podpěr. Těsnění 56, 58 lze vytvořit ve tvaru průtokové překážky o menší světlosti než je vůle mezi rotorem a ložiskovou podpěrou. Jak je patrno z Obr. 5 není žádné těsnění mezi druhými komorami 60, 61 a pracovním prostorem.

V provedení znázorněném na Obr. 6 ložiskové podpěry 11 a 20 vnitřního a vnějšího rotoru jsou opatřeny příslušnými olejovými kanálky 26, 27, které jsou připojeny na společný zdroj 38, například olejové čerpadlo pro dodávání stlačeného oleje jak naznačuje šipka K. Olejové drenážní kanálky 12, 21 příslušných ložiskových podpěr 11. 20 jsou spojeny s olejovou jímkou 39. Jímka 39 je odvzdušňována ve směru označeném šipkou Μ. V tomto provedení je zdroj 38 konstruován pro dodávání oleje pod přibližně stejným tlakem jako je tlak stlačovaného plynu. Tomuto provedení se dává přednost u šroubových kompresorů, u nichž stlačovaný plyn se musí zbavit oleje. Jelikož tlak v komorách 17, 33 v Obr. 3 se přibližně rovná tlaku v sacím potrubí 3 jsou zátěže těsnění 8, 30 limitována. Protože olejové drenážní kanálky 12, 21 jsou volně spojeny s atmosférou lze olejovou jímku 39 jednoduše konstruovat.

V provedení znázorněném na Obr. 7 ložiskové podpěry 11 a 20 příslušné vnitřnímu a vnějšímu rotoru jsou svými olejovými napájecími kanálky 26, 27 připojeny ke zdroji 38 pro dodávání stlačeného oleje jak naznačuje šipka K. Olejové drenážní kanálky 12, 21 příslušných ložiskových podpěr 11, 20 jsou spojeny s olejovou jímkou 40. Jímka 40 se připojí na sací vstup 3, aby tlak v jímce 40 se udržoval na stejné úrovni s tlakem stlačeného plynu.

-5CZ 238187 B6

V provedení znázorněném na Obr. 8 ložiskové podpěry 11 a 20 příslušející vnitřnímu a vnějšímu rotoru jsou svými olejovými kanálky 26, 27 připojeny kolejovému oddělovači 41 pro dodávání stlačeného oleje jak označuje šipka m. Olejové drenážní kanálky 12, 21 příslušných ložiskových podpěr 11, 20 jsou spojeny se sacím vstupem 3 kompresoru jak naznačuje šipka n. Olej protéká potom souběžně s plynem, který se má komprimovat, čímž jej po dobu komprese ochlazuje. Výtokové hrdlo 4 kompresoru se připojí na oddělovač oleje 41, kde komprimovaný plyn se odděluje. Tomuto provedení kompresoru se dává přednost, jestliže přítomnost oleje ve stlačeném plynuje povolena.

Rotační šroubový kompresor podle vynálezu pracuje jak následuje.

Plyn, jenž se má stlačovat, vstupuje do sacího vstupu 3 jak patrno z Obr. 1. Vnitřní rotor 6 se otáčí rychlostí ω pomocí vnějšího pohonu působícího na vnitřní rotor 6. Plyn, který je třeba stlačovat se strhuje a stlačuje v komorách vymezených rotorovými zuby a pouzdrem. Po dobu stlačování plynu vzniká rozdílem tlaku mezi výtokovým hrdlem 4 a sacím vstupem 3 výsledná síla F, která působí na rotory jak naznačeno v Obr. 2. Výsledná síla F se skládá z radiálních složek Fi, F? a z axiálních složek F3, F4 působících na rotory 6 a 18. Tyto síly se musí zachytit uspořádáním ložisek rotorů.

Účinkem proti sobě působících sil Fj-Fg je stlačený olej veden olejovými napájecími kanálky 26, 27 ve směru šipek D a H v Obr. 3, otvory 28, 29 a podélnými drážkami 24, 25 ložiskových podpěr 24, 25 a přichází do komor 9, 19 mezi každou ložiskovou podpěrou a odpovídajícím rotorem. Stlačený olej se odvádí z komor 9, 19 pomocí osazení 13, 22 vytvořeném na ložiskové podpěře, přičemž každé osazení je spojeno otvorem 14, 23 s olejovým drenážním kanálkem 12, 21 podle šipek K a E v Obr. 3.

Maximální délka osazení 13, 22, která je přibližně 0,7 násobek délky odpovídající ložiskové podpěry, je v tomto provedení preferována, neboť válcový úsek ložiskové podpěry musí být dostatečně rozměrný uvnitř válcové dutiny každého rotoru na jeho dolnotlakém konci, aby vzniklo omezení mezi komorou 17. 33 a příslušným osazením 13. 22.

Přítomnost stlačeného oleje v prvních komorách mezi rotory a ložiskovými podpěrami dává vznik vztlakovým silám F5, F§ působícím na příslušné rotory 6, 18. Poloha každého osazení na ložiskové podpěře, v radiálním směru proti výtokovému výstupu 2, jak znázorněno v Obr. 2, umožní získání rovnováhy mezi silami F5, F_é a silami F^, Fj. Vlivem polohy podélných drážek 24, 25 se získá tlaková zóna, jejíž tlakový rozdíl se rovná tlakovému rozdílu mezi olejovými napájecími kanálky a olejovými drenážními kanálky.

Rozměry osazení 13, 22, poloha a rozměry podélných drážek 24, 25 a úrovně tlaku v olejových napájecích kanálcích jakož i olejových drenážních kanálcích závisí na požadovaných charakteristikách rotačního šroubového kompresoru. Jsou voleny tak, aby síly F5 a F_š kompenzovaly větší část příslušných sil £b Ež· Zbývající část každé ze sil F_A aFj se zachytí ložiskem 10 na vysokotlakém konci každého rotoru, zatímco ložisko 10 vnějšího rotoru 18 není na výkresech uvedeno.

Ve většině případů radiální síla F, je menší než radiální síla F? vzhledem ke geometrii rotorů, jež je definována jejich ozubením. Proto vzniká rozdíl v délce mezi ložiskovou podpěrou 11 a/nebo osazením 13 vnitřního rotoru 6 a délkou ložiskové podpěry 20 a/nebo osazení 22 vnějšího rotoru 18. Tento rozdíl je označen vztahovou značkou 1 v Obr. 3.

Následkem toho, že stlačený olej se přivádí do příslušných axiálních komor 17, 33, působí axiální síly F?, Fg v Obr. 3 na rotory proti axiálním silám F3 a F4, které vznikají při stlačování

-6CZ 238187 B6 plynu. Axiální síly F₂, Fs kompenzují zčásti síly Fj aF₄. Zbývající část sil F3 aF₄ je kompenzována ložisky 10 rotorů.

Se zřetelem na geometrii rotorů je axiální síla Fj na vnitřní rotor 6 zpravidla větší než axiální síla F₄ na vnější rotor 18. Tento rozdíl se kompenzuje dodatečnou axiální silou F₉ působící na vnitřní rotor 6.

Podélné drážky 25 podle vynálezu končí na koncovém čele ložiskové podpěry, aby se vytvořilo otevřené spojení mezi drážkami 25 a prostorem mezi koncovým čelem ložiskové podpěry 11 a dnem komory 9 vnitřního rotoru 6. Jak lze posoudit z Obr. 1-3 je průchod oleje z tohoto prostoru směrem k osazení 13 zaražen, čímž se udržuje v této části komory 9 tlak oleje. Následkem toho vzniká axiální síla F₉, která působí na rotor 6. Současně axiální síla F₄ na vnější rotor 18 bude menší než síla F3 a jelikož drážky 24 na ložiskové podpěře 10 nejsou v otevřeném spojení s částí komory 19, nepůsobí na vnější rotor žádná dodatečná axiální síla. Poněvadž osazení 22 končí na koncovém čele ložiskové podpěry, je osazení 22 v otevřeném spojení s dolní částí komory 19, takže se uvnitř zabrání vytvoření olejového tlaku.

Vytvoření ložiskových podpěr na nízkotlakých koncích rotorů, které vyčnívají do vnitřních válcovitých dutin v rotorech a zasahují do značné části délky rotorů, způsobuje výtečnou tuhost ložiska a schopnost zachytit velké radiální zátěže rotorů. Kombinací poměrně malé vzdálenosti mezi ložiskem a opačnými konci každého rotoru se dokonce ještě více redukuje vychýlení rotorů způsobené tlakem plynu. Uspořádání ložiska podle vynálezu je rovněž způsobilé paralyzovat axiální síly na rotor, aniž by bylo třeba konstruovat komplikovaná axiální ložiska.

Uspořádání ložiska rotačního šroubového kompresoru podle vynálezu umožňuje pozoruhodně zvýšit radiální a axiální síly oproti dosavadním ložiskovým uspořádáním, jehož výsledkem je zvýšení dovoleného diferenciálního tlaku a výtokového tlaku šroubového kompresoru.

Claims

1. Rotační šroubový kompresor obsahující pouzdro (1), vnitřní rotor (6, 6¹) a vnější rotor (18, 18') spolupracující navzájem uvnitř pracovního prostoru vymezeného pouzdrem svýtokovým hrdlem (4) připojeným na výtokový výstup (2) na vysokotlakém konci pracovního prostoru a sacím vstupem (3) na nízkotlakém konci pracovního prostoru, kde jeden rotor (6, 18, 6', 18') je točně uložen jedním ze svých konců v ložiskovém ústrojí tvořeném ložiskovou podpěrou (11, 20) upevněnou v koncovém krytu (5) s válcovým vnějším povrchem zasahujícím do axiální dutiny v rotoru, přičemž mezi rotorem a podpěrou je první komora (9, 19), s olejovým kanálkem (27, 26) pro napájení první komory olejem, vyznačující se tím, že nejméně jeden rotor (6, 18, 6', 18') svým dolnotlakým koncem je uložen v ložiskovém ústrojí, jehož odpovídající ložisková podpěra (11, 20) je vložena do dolnotlakého konce pracovního prostoru a v jejím vnějším povrchu je nejméně jedna drážka (25, 24) spojená s olejovým napájecím kanálkem (27) a osazení (13, 22) spojeno s odtokovým kanálkem (12, 21) v ložiskové podpěře, zatímco mezi první komorou (8, 19) a pracovním prostorem kompresoru je těsnění (5, 30, 56, 58).

2. Rotační šroubový kompresor podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi koncovým čelem rotoru (6, 18, 6', 18') na nízkotlakém konci, koncovým krytem (5), pouzdrem (1) a příslušnou ložiskovou podpěrou (11, 20) je druhá komora (17, 33, 60, 61) spojená s olejovým kanálkem (27, 26).

-7CZ 238187 B6

3. Rotační šroubový kompresor podle jednoho nebo více předchozích nároků, vyznačující se t í m , že vnější povrch nejméně jedné ložiskové podpěry (11, 20) se dvěma podélnými drážkami (25, 24) ajedním osazením (13, 22) umístěným na straně ložiskové podpěry v radiálním směru proti výtokovému výstupu (2) je spojen s olejovým drenážním kanálkem (12, 21), zatímco podélné drážky jsou na každé straně osazení spojeny s olejovým napájecím kanálkem (27, 26).

4. Rotační šroubový kompresor podle nároku 3, vyznačující se tím, že hrany podélných drážek (25, 24) sousedící s osazením (13, 22) jsou ve společné rovině osou ložiskové podpěry ve stejné vzdálenosti od osazení, přičemž nejvzdálenější hrany podélných drážek od osazení jsou každá v rovině skloněné pod úhlem (a) ke společné rovině.

5. Rotační šroubový kompresor podle jednoho nebo více předchozích nároků, vyznačující se tím, že maximální délka každého osazení (13, 22) je 0,7-mi násobek délky ložiskové podpěry (11, 20).

6. Rotační šroubový kompresor podle jednoho nebo více předchozích nároků, vyznačující se t í m , že délka ložiskové podpěry (11) vnitřního rotoru (6, 6') a/nebo délka jeho osazení (13) je menší než délka ložiskové podpěry (20) vnějšího rotoru (18, 18') a/nebo jeho osazení (22).

7. Rotační šroubový kompresor podle jednoho nebo více předchozích nároků, vyznačující se tím, že drážka (25) spojená s olejovým napájecím kanálkem (27) na ložiskové podpěře (11) vnitřního rotoru (6, 6') a osazení (22) na ložiskové podpěře (20) vnějšího rotoru (18, 18') je ukončena na čele příslušné ložiskové podpěry, přičemž každé osazení (13) na ložiskové podpěře (11) vnitřního rotoru (6, 6') a každá drážka (24) na ložiskové podpěře jsou vzdáleny od tohoto čela příslušné ložiskové podpěiy.

8. Rotační šroubový kompresor podle jednoho nebo více předchozích nároků, vyznačující se tí m , že prstencové odsazení (15, 31) nejméně jednoho z rotorů (6, 18) vyčnívá od jeho nízkotlakého konce a těsnění (8, 30) vloženého mezi prstencové odsazení (15, 31) a pouzdro (1).

9. Rotační šroubový kompresor podle jednoho nebo více předchozích nároků, vyznačující se tím, že nejméně jeden z rotorů (6', 18') obsahuje těsnění (56, 58) mezi rotorem a příslušnou ložiskovou podpěrou (11, 20).

10. Rotační šroubový kompresor podle jednoho nebo více předchozích nároků, vyznačující se t í m , že mezi nejméně jedním z rotorů (6', 18') a příslušnou ložiskovou podpěrou (11, 20) je valivé ložisko (57, 59).

11. Rotační šroubový kompresor podle jednoho nebo více předchozích nároků, vyznačující se tí m, že obsahuje napaječ (38) společný pro zásobování olejových napájecích kanálků (27, 26) ložiskové podpěry (11, 20) olejem o přibližně stejném tlaku jako je tlak plynu v sacím vstupu (3), jenž má být stlačen, přičemž olejové drenážní kanálky (12, 21) ložiskových podpěr jsou připojeny kolejové jímce (39) spojené s napáječem (38) a odvzdušněním (M) do atmosféry.

12. Rotační šroubový kompresor podle jednoho nebo více předchozích nároků, vyznačující se t í m , že obsahuje napaječ (38) pro zásobování olejových napájecích kanálků (27, 26) ložiskové podpěry (11, 20) olejem o tlaku přibližně stejném jako je tlak stlačovaného plynu ve výtokovém hrdle (4), přičemž olejové drenážní kanálky (12, 21) ložiskových podpěr jsou připojeny k jímce (40), která je spojena s napáječem (38) a sacím vstupem (3).

-8CZ 238187 B6

13. Rotační šroubový kompresor podle jednoho nebo více předchozích nároků, vyznačující se t í m , že olejové napájecí kanálky (27, 26) ložiskových podpěr (11, 20) spojené s oddělovačem oleje (41) jsou spojeny svýtokovým hrdlem (4) kompresoru, zatímco olejové 5 drenážní kanálky (12, 21) ložiskových podpěr jsou spojeny se sacím vstupem (3).