DD146481A1

DD146481A1 - ROTOR PROFILE FOR SCREW COMPRESSORS, PREFERABLY FOR SMALL CABLE SCREW COMPRESSORS

Info

Publication number: DD146481A1
Application number: DD21619679A
Authority: DD
Inventors: Dieter Prockat
Original assignee: Dieter Prockat
Priority date: 1979-10-12
Filing date: 1979-10-12
Publication date: 1981-02-11

Abstract

Das Anwendungsgebiet der Erfindung betrifft die Rotorprofilierung fuer Schraubenverdichter, vorzugsweise fuer kleine oelueberflutete Kaeltemittelschraubenverdichter zum Einsatz in Kaelteanlagen fuer Landanlagen und Fahrzeuge, fuer Klimaanlagen und fuer lufttechnische Anlagen. Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Profil fuer Rotorenin Schraubenverdichtern so auszufuehren, dasz bei Anwendung vorzugsweise in kleinen Schraubenverdichtern mit Nebenrotorantrieb gute Kraftuebertragungsverhaeltnisse garantiert und einen verbesserten Gesamtwirkungsgrad aufweist. Nach der Aufgabe der Erfindung ist eine Profilierung d. Rotoren zu schaffen, die an den druckseitigen Flanken der Rotorzaehne fuer die Kraftuebertragung guenstige Voraussetzungen schafft, ohne den Blasspalt soweit zu vergroeszern, dasz er die Laessigkeiten zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rotorgaengen merklich erhoeht. Die Merkmale der Erfindung beinhalten, dasz die Eingriffslinie des Stirnprofils auf der Druckseite so festgelegt ist, dasz ihr kleinster Abstand von der Verschneidungslinie der beiden Rotorbohrungen mehr als 40 % des kleinsten Abstandes der Eingriffslinie des Kreisbogenprofils von dieser Verschneidungslinie betraegt.The field of application of the invention relates to the rotor profile for screw compressors, preferably for small oil-flooded Keltemittelschraubenverdichter for use in refrigeration systems for land vehicles and vehicles, for air conditioning and ventilation systems. The object of the invention is to design a profile for rotors in screw compressors so that, when used preferably in small screw rotors with side rotor drive, good power transmission ratios are guaranteed and improved overall efficiency. After the object of the invention is a profiling d. To create rotors, which creates favorable conditions on the pressure-side flanks of the rotor teeth for the power transmission, without increasing the fissure gap so much that he increased the Laessigkeiten between two successive Rotorgaengen noticeably. The features of the invention include that the engagement line of the face profile on the pressure side is set so that its smallest distance from the intersection line of the two rotor bores is more than 40% of the smallest distance of the line of engagement of the circular arc profile from this intersection line.

Description

' β· Β'β · Β

Titel der ErfindungTitle of the invention

Rotorprofil für Schraubenverdichter, vorzugsweise für kleine KaltemittelschraubenverdichterRotor profile for screw compressors, preferably for small refrigerant screw compressors

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Das Anwendungsgebiet der Erfindung betrifft die Rotorprofilierung für Schraubenverdichter, vorzugsweise" für kleine ölüberflutete Kältemittelschraubenverdichter zumEinsatz in Kälteanlagen für Landanlagen und Fahrzeuge, für Klimaanlagen und für lufttechnische Anlagen.The field of application of the invention relates to rotor profiling for screw compressors, preferably "for small oil-flooded refrigerant screw compressors for use in refrigeration systems for land vehicles and vehicles, for air conditioning systems and for ventilation systems.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Das Arbeitsprinzip des Schraubenverdichters erfordert eine möglichst vollständige Abdichtung der Zahnlückenteile, in denen der Verdichtungsvorgang-abläuft, gegenüber denen, in denen der Ansaugvorgang abläuft sowie der aufeinander folgenden Zahnlückenräume, in denen der Verdichtungsvorgang unt e rs chi e dl i ehielt fortgeschritten ist. Zwischen- verdichtendem und ansaugendem Zahnlückenteil liegt der Eingriffsspalt, dessen Länge und Querschnittsverlauf vom Stirnprofil bestimmt werden.Characteristic of the Known Technical Solutions The working principle of the screw compressor requires the most complete possible sealing of the tooth gap parts, in which the compression process takes place, in relation to those in which the suction process takes place and in the successive tooth gap spaces in which the compression process remains has progressed. Between intermediate and sucking tooth gap part lies the engagement gap whose length and cross-sectional profile are determined by the face profile.

Eines der einfachsten Profile ist bekannt als das Kreisbogenprofil. Die Konturen des Hauptrotorzahnes und des Nebenrotorzahnes sind als konzentrische Kreisbögen ausgeführt, deren Mittelpunkt auf den jeweiligen Teilkreisen liegen. Dieses Profil ist einfach in der Herstellung und hat eine relativ kurze Dichtlinie, worunter die¹ gedachte Berührungslinie eines in spiel- .One of the simplest profiles is known as the circular arc profile. The contours of the main rotor tooth and the auxiliary rotor tooth are designed as concentric circular arcs, the center of which lie on the respective pitch circles. This profile is simple to manufacture and has a relatively short sealing line, among which the ¹ imagined line of contact in a game.

freiem Eingriff befindlichen Rotorpaares verstanden-wird. Es gestattet eine gute Schmierung der Zahnflanken im Kreisbogenbereich, wodurch für die Kraftübertragung zwischen den Rotoren gute Voraussetzungen bestehen und bei Maschinen mit ölinjektion die ölzähigkeit für die Abdichtung des Eingriffsspaltes ausgenutzt wird. . .freely engaged rotor pair understood-is. It allows a good lubrication of the tooth flanks in the circular arc region, which are good conditions for the power transmission between the rotors and in machines with oil injection, the oil toughness is used for the sealing of the engagement gap. , ,

Nachteilig ist, daß die Eingriffslinie, die Projektion der Dichtlinie auf die Stirnschnittebene, die Verschneidungslinie der beiden Rotorgehäusebohrungen nicht erreicht. In diesem Bereich ergibt sich eine Unterbrechung der Abdichtung, durch die zwei aufeinander folgende Zahnlücken, in denen die Verdichtung unterschiedlich weit fortgeschritten ist, miteinander in Verbindung stehen, so daß Arbeitsmedium aus dem Raum höheren Druckes in den Raum niedrigen Druckes abströmen kann, wodurch Verluste entstehen.The disadvantage is that the engagement line, the projection of the sealing line on the end cutting plane, the intersecting line of the two rotor housing bores does not reach. In this area, there is an interruption of the seal through which two consecutive gullets, in which the compression has advanced to different degrees, communicate with each other so that working fluid can escape from the higher pressure space into the low pressure space, thereby resulting in losses ,

Dieser Nachteil macht sich jedoch nur an den druckseitig liegenden Flanken, im Bereich der Eingriffslinie, bemerkbar, da an den aaugseitigen alle Zahnlückenräume ansaugen und so zwischen ihnen keine Druckdifferenz bestehen.However, this disadvantage is only noticeable on the flanks lying on the pressure side, in the region of the engagement line, since all the spaces between the teeth are sucked on the suction side and there is no pressure difference between them.

Die oben genannte Tatsache führte zur Entwicklung der unsymmetrischen Profile.The above fact led to the development of unbalanced profiles.

Hierbei haben die druckseitigen Flanken der Zähne im Stirnschnitt weitgehend die Form von Zykloiden. Dabei, wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Eingriffslinie solcher Profile im theoretischen Grenzfall bis zur Verschneidungslinie der Rotorbohrungen führen kann und so die einzelnen aufeinander folgenden Zahnlücken hermetisch voneinander getrennt sind. Abweichungen vom theoretischen Grenzfall werden zur Verbesserung verschiedener Eigenschaften des Rotorpaares, zum Beispiel hinsichtlich der Entleerung des Restvolumens, in möglichst geringem Maße vorgenommen.In this case, the pressure-side flanks of the teeth in the frontal section have largely the shape of cycloids. In this case, the fact is exploited that the line of engagement of such profiles can lead in the theoretical limit to the intersection line of the rotor bores and so the individual successive tooth gaps are hermetically separated. Deviations from the theoretical limit case are made to improve various properties of the rotor pair, for example, with regard to the emptying of the residual volume, as little as possible.

Bei diesen Profilen ist festzustellen, daß die Dichtlinie an den Zykloidenflanken wesentlich länger ist als beim Kreisbogenprofil. Es wird teilweise dadurch kompensiert, daß für dieIn these profiles, it should be noted that the sealing line on the Cycloid flanks is much longer than the arc profile. It is partially compensated by the fact that for the

saugseitigen Flanken ein Profil verwendet wird,-das außer- halb des beim Kreisbogenprofil verwendeten Kreisbogens liegt und dadurch eine kürzere Dichtlinie aufv/eist. Der Nachteil dieser Profilgestaltung liegt darin, daß im Bereich der Eingriffslinie relativ scharfe Kanten - am Zahnkopf des Hauptrotors und der Teilkreiskante des Nebenrotors - an den gegenüberliegenden Flanken ablaufen. Die Schmierung der im Eingriffsspalt einander gegenüberliegenden Flächen ist also relativ schlecht, so daß bei Maschinen mit ölinjektion die ölzähigkeit schlecht für d're Abdichtung genutzt wird und für die Kraftübertragung zwischen den Rotoren ungünstige Voraussetzungen bestehen. Derartig profilierte Rotoren sind daher besonders für kleine Verdichter mit Nebenrotorantrieb, bei denen über die druckseitigen Zahnflanken große Kräfte übertragen werden müssen, ungeeigenet.A profile is used on the suction-side flanks, which lies outside the circular arc used in the circular arc profile and thus has a shorter sealing line. The disadvantage of this profile design is that in the region of the engagement line relatively sharp edges - at the tooth tip of the main rotor and the pitch circle edge of the secondary rotor - run off on the opposite flanks. The lubrication of the opposing surfaces in the engagement gap is therefore relatively poor, so that in machines with oil injection, the oil toughness is poorly used for d're seal and exist for the power transmission between the rotors unfavorable conditions. Such profiled rotors are therefore unsuitable especially for small compressors with secondary rotor drive, in which large forces must be transmitted via the pressure-side tooth flanks.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Bas Ziel der Erfindung besieht darin, ein Profil für Rotoren in Schraubenverdichtern so auszuführen", das bei Anwendung vorzugsweise in kleinen Schraubenverdichtern mit Nebenrotorantrieb gute Kraftübertragungsverhältnisse garantiert und einen verbesserten Gesamtwirkungsgrad ausweist.Bas goal of the invention is to perform a profile for rotors in screw compressors so that "guarantees good power transmission ratios when used preferably in small screw compressors with side rotor drive and identifies an improved overall efficiency.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Nach der Aufgabe der Erfindung ist eine Profilierung der Rotoren zu schaffen, die an den druckseitigen Flanken der Rotorzähne für die Kraftübertragung günstige Voraussetzungen schafft, ohne den Blasspalt soweit zu vergrößern, daß er die Lässigkeiten zwischen zwei aufeinander folgenden Rotorgängen merklich erhöht.After the object of the invention to provide a profiling of the rotors, which creates favorable conditions on the pressure-side flanks of the rotor teeth for power transmission, without enlarging the gap to the extent that it significantly increases the Lässigkeiten between two successive rotor gears.

Die Merkmale der Erfindung beinhalten, daß die Eingriffslinie des Stirnprofils auf der Druckseite so festgelegt ist, daß ihrThe features of the invention include that the line of engagement of the end profile on the pressure side is set so that her

kleinster Abstand von der Yerschneidungslinie der beiden Rotorbohrungen mehr als 40 % des kleinsten Abstandes der Eingriffslinie des Kreisbogenprofils von dieser Verschneidungslinie beträgt.smallest distance from the Yerschneidungslinie the two rotor holes is more than 40 % of the smallest distance of the line of engagement of the circular arc profile of this intersection line.

Der Zahnkopf des Hauptrotors ist von eeiner kontinuierlich verlaufenden Kurve begrenzt, die im radial äußersten Punkt der Hauptrotorkontur in tangentialer Richtung verläuft. Der äußerste Teil des Zahnkopfes des Hauptrotors ist durch einen Kreisbogen begrenzt, dessen Radius kleiner als die Differenz zwischen Teilkreis und Außenradius des Hauptrotors ist. Die entsprechende Kontur des Webenrotorzahnfußes und der übrige Teil der Hauptrotorzahnkopfkontur entsprechen den beim Abwälzen entstehenden Hüllkurven. Der Radius des den äußersten Teil des den Hauptrotorzahnkopf begrenzenden Kreisbogen liegt im Bereich von 45 bis· 85 Prozent der Differenz zwischen dem Teilkreis und dem Außenradius des Hauptrotors.The main rotor tooth head is delimited by a continuous curve which is tangential in the radially outermost point of the main rotor contour. The outermost part of the tooth head of the main rotor is limited by a circular arc whose radius is smaller than the difference between the pitch circle and outer radius of the main rotor. The corresponding contour of the Webenrotorzahnfußes and the remaining part of the Hauptrotorzahnkopfkontur correspond to the resulting enveloping envelopes. The radius of the arc defining the outermost portion of the main rotor tooth tip is in the range of 45 to 85 percent of the difference between the pitch circle and the outer radius of the main rotor.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Figur zeigt in einer Stirnansicht einen Hauptrotor 1 und einen Nebenrotor 2 und die dazugehörigen Teilkreise 3S 4.The figure shows a front view of a main rotor 1 and a secondary rotor 2 and the associated pitch circles 3S. 4

Der Abschnitt 6-8 der Eingriffslinie 7 entspricht den saugseitigen Flanken der Rotorzähne, während die druckseitigen Flanken, entsprechend dem Abschnitt 6 - 5 - 10 <ler Eingriffslinie 7 dadurch bestimmt werden, daß der Abstand 11-5 größer ist als 40 Prozent des Abstandes für ein gleich großes Rotorpaar einer kreisbogenförmigen Profilierung. Das wird dadurch erreicht, daß der äußerste Teil des Zahnkopfes des Hauptrotors durch einen Kreisbogen be-, grenzt wird, dessen Radius 9 kleiner ist als die Differenz zwischen Teilkreis- und Außenradius des 'Hauptrotors ist.The section 6-8 of the engagement line 7 corresponds to the suction side flanks of the rotor teeth, while the pressure side flanks, corresponding to the section 6 - 5 - 10 <ler engagement line 7 are determined by the distance 11-5 is greater than 40 percent of the distance for an equal-sized rotor pair of a circular arc-shaped profiling. This is achieved in that the outermost part of the tooth tip of the main rotor is bordered by a circular arc whose radius 9 is smaller than the difference between the pitch circle and outer radius of the main rotor.

—. 5 —-. 5 -

216 t216 t

Im Beispiel ist er halb so groß wie diese Differenz. Die Nebenrotorzahnflanke entspricht der beim Abwälzen dieses Hauptrotorzahnkopfes sich ergebenden Hüllkurve.· Der teilkreisnahe Bereich der Hauptrotorζahnkopfflanke wird durch den Schnittpunkt der Nebenrotorzahnflanke mit dem Teilkreis des Nebenrotors beim Abwälzen erzeugt. Durch diese Gestaltung ist der Hauptrotorzahnkopf stark verrundet, und die druckseitigen Flanken vom Haupt- und Nebenrotor haben nur noch eine sehr wenig unterschiedliche Krümmung. Durch die so erreichte gute Schmiegung der Planken bestehen gute Verhältnisse für die Kraftübertragung und zur Herausbildung eines tragfähigen Schmierfilms, und die Zähigkeit des Öles kann für die Abdichtung besser genutzt werden als bei einem reinen Zykloidenprofil₀ Bei dieser Gestaltung ist es möglich, einen größeren Blasspalt zuzulassen, zumal die dadurch erreichte Verbesserung der Abdichtung des Eingriffsspaltes den Gesamtwirkungsgrad positiv beeinflußt. Dieser Zusammenhang ist bei ölüberflutet arbeitenden Kältemittelverdichtern besonders ausgeprägt, da hier Umfangs- und Eingriffsspalt von einem öl abgedichtet werden, dessen Zähigkeit wegen seines hohen Gehaltes an gelöstem Kältemittel sehr gering ist und das große Mengen an Kältemittel aus den Räumen höheren Druckes in Räume niedrigen Druckes transportie-rt.In the example, it is half the size of this difference. The secondary rotor tooth flank corresponds to the envelope curve that results during the rolling of this main rotor tooth head. The region of the main rotor tooth flank close to the partial circle is generated by the intersection of the secondary rotor tooth flank with the pitch circle of the secondary rotor during the rolling process. By this design, the main rotor tooth head is strongly rounded, and the pressure side flanks of the main and secondary rotor have only a very little different curvature. Due to the good oscillation of the planks achieved in this way, there are good conditions for the transmission of force and the formation of a viable lubricating film, and the toughness of the oil can be better utilized for the sealing than for a pure cycloid profile _0. With this design, it is possible to allow a larger gap Especially since the achieved improvement in the sealing of the engagement gap positively affects the overall efficiency. This relationship is particularly pronounced in oil-filled refrigerant compressors, since here circumferential and engagement gap are sealed by an oil whose toughness is very low because of its high content of dissolved refrigerant and transport large amounts of refrigerant from the spaces of higher pressure in low pressure spaces -rt.

Claims

Brfindungsanspruch

1. Rotor profile for screw compressors, preferably for small refrigerant screw compressor in which rotors are designed and arranged with an asymmetric profile, consisting of main and secondary rotor and where the corresponding contour of the Nebenrotorzahnfußes and the remaining part of the Hauptrotorzahnkopffußes correspond to the resulting during rolling envelopes, characterized in that the smallest distance of the pressure-side part of the engagement line of the end profile of the pressure-side intersection line of the rotor housing bores is greater than 40% of the smallest distance of the line of engagement of a circular arc-profiled rotor pair of the same axial distance and the same outer diameter of this intersection line.

2. Rotor profile for screw compressor according to item 1, characterized in that the tooth tip of the main rotor is delimited by a continuous curve which extends in the radially outermost point of the main rotor contour in the tangential direction.

3. rotor profile for screw compressor according to point 1.2, characterized in that the outermost part of the tooth head of the main rotor is limited by a circular arc whose radius is smaller than the difference between the pitch circle and outer radius of the main rotor. , ·.

4. Rotor profile for screw compressor according to point 2.3, characterized in that the radius of the outermost part of the main rotor tooth head limiting arc is in the range 45% to 85 % of the difference between the pitch circle and outer radius of the main rotor.

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