DD301062A7

DD301062A7 - Rotorpaar für Hochdruckschraubenverdichter

Info

Publication number: DD301062A7
Application number: DD325088A
Authority: DD
Inventors: Dieter Mosemann; Hans-Ulrich Pews; Andreas Rietzke; Horst Maier; Ottomar Neuwirth; Peter Kolberg
Original assignee: Kuehlautomat Berlin Gmbh
Priority date: 1989-01-17
Filing date: 1989-01-17
Publication date: 1992-10-01
Also published as: WO1990008261A1; EP0404921A1; EP0404921B1; JPH03503307A; US5096399A; JP2812797B2; DE59003410D1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rotorpaar für einen Hochdruckschraubenverdichter, der aus Haupt- und Nebenrotor besteht, wobei der Hauptrotor im wesentlichen konvexe außerhalb seines Teilkreises angeordnete Zähne aufweist und der Nebenrotor im wesentlichen konkave innerhalb seines Teilkreises angeordnete Zähne aufweist. Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß der Achsabstand, der die Größe der möglichen Lager begrenzt, nur durch Vergrößerung der Nebenrotorzähnezahl vergrößert wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Rotorpaar für einen Hochdruckschraubenverdichter, der aus Haupt- und Nebenrotor besteht, wobei der Hauptrotor im wesentlichen konvexe außerhalb seines Teilkreises angeordnete Zähne aufweist und der Nebenrotor im vesentlichen konkave innerhalb seines Teilkreises angeordnete Zähne aufweist, wobei beide Rotoren gegensinnig verschraubt sind und sich die Verschraubungswinkel der gegenüberliegenden Stirnflächen von Hauptrotor zu Nebenrotor wie die Zähnezahlon von Hauptrotor zu Nebenrotor verhalten und die Zahnlücken von Haupt- und Nebenrotor kommunizierende V-förmige Arbeitskammern bilden, in denen der Arbeitszyklus Ansaugen, Verdichten, Ausschieben infolge der Drehung der Rotoren stattfindet und dadurch Druckdifferenzen an den Rotoren vorhanden sind, uio zu Aktionskräften an den Lagern führen. Die Rotoren sind koaxial in Stützlagern und Spurlagern gelagert.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

An bekannten Rotorpaaren für Schraubenverdichter ist die Zähnezahl so festgelegt, daß der Nebenrotor steif genug gegen

Biegungen ist.

Verwendet werdenZähnezahlkombinationen mit einer Differenz Nebenrotorzähnezahl minusHauptrotorzähnezahl von -Ibis+2, wodurch infolge des kloinen Achsabstandes der Rotoren die Tragfähigkeit der Stützlager insbesondere des Nebenrotors relativ begrenzt ist.

Dadurch wird der Einsatzbereich bekannter Schraubenverdichter hinsichtlich seines maximal zulässigen Betriebssdruckes auf etwa 2,5 MPa begrenzt, und Hochdruckeinsatzfälle können nicht abgedeckt werden.

Die Vergrößerung der Zähnezahl an Haupt- und Nebenrotor an anderen bekannten Verdichtern führt zwar zu einer

unbedeutenden Verbesserung der Tragfähigkeit, beeinflußt jedoch den Liefergrad durch Verschlechterung der inneren Dichtheit ungünstig, da mit zunehmender Zähnezahl des Hauptrotors bei einem vorgegebenen Förderstrom des Verdichters die

Zahnlücken, die die V-förmigen Arbeitskammern bilden, stärker verkleinert werden als die wirksamen inneren Spalte zwischen Hauptrotor- und Nebenrotorzähnen und zwischen den Rotoren und dem Gehäuse.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Einsatzbereich des Schraubenverdichters hinsichtlich höherer Betriebsdrücke bei guten energieökonomischen Kennziffern und niedrigen Herstellungskosten zu erweitern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch Veränderung der Hauptabmessungen der Rotoren d.n Achsabstand zu

vergrößern und die innere Dichtheit des Schraubenverdichters in bezug auf das Zahnlückenvolumen und in bezug auf die

zeitliche Größe eines Arbeitsspieles zu verbessern.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß der Achsabstand, der die Größe der möglichen Lager begrenzt, nur durch Vergrößerung der Nebenrotorzähnezahl vergrößert wird.

Erfindungsgemäß hat ein Rotorpaar für einen Hochdruckschraubenverdichter einen Nebenrotor, der mindestens G Zähne mehr als der Hauptrotor aufweist, wobei die Zähnezahldifferenz vorn maximalen Betriebsdruck abhängt und so groß ist, daß durch die mit der Vergrößerung der Zähnezahl des Nebenrotors verbundene vergrößerte Aktionskraft auf das druckseitige Stützlager des Nebenrotors kleiner ist als die Tragfähigkeit des größtmöglichen Stützlagers, das infolge der Vergrößerung des Achsabstandes durch die Größe der Nebenrotorzähnezahl bedingt ist.

Daraus ergibt sich oine Zähnezahl das Nebenrotors, bei der die Tragfähigkeit der haupt- und nebenrotorseitigen Stützlager und Spurlager größer ist als die auftretenden gaskraftbedingten Aktionskräfte an den Lagerstellen. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Zähnezahlen für Hauptrotor zu Nebenrotor von 4 zu 8 reduziert sich der Verschraubungswinkei des Nebenrotors auf 50% dos Hauptrotors, während der Achsabstand gegenüber einer Kombination von

4 zu 6 um 23% zunimmt, so daß am Nebenrotorwellonende ein Wälzlager als Stützlager mit eine' um 40 bis 50% höheren

Tragfähigkeit (Vergleichsbasis: Lageraußendurchmesser für den Nebenrotor gleich Achsabstand) eingesetzt werden kann,

während die Aktionskraft an dieser Stelle bei einem maximalen Betriebsdruck von 3,SMPa nur um 8% ansteigt, wenn die

Nebenrotorzähnezahi von 6 auf 8 erhöht wird. Die inneren Spalte werden durch die Vergrößerung der Nebenrotorzähnezahi

positiv beeinflußt, da Lagerspiel und Wärmedehnung des Rotors gegenläufig sind.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft die Größe des Verschraubungswinkels des Hauptrotors, der in Abhängigkeit von der Umfangsgeschwindigkeit festgelegt wird. Dabei besteht zwischen Verschraubungswinkei p_HR und Umfangsgeschwindigkeit V_u die Beziehung:

PHn = V_u · K

K = 14 bis 18 und V_u in Meter je Sekunde. Durch Reduzierung des Verschraubungswinkels bei kleinen Umfangsgeschwindigkeiten werden die inneren Spaltverluste

insbesondere an kleinen Schraubenverdichtern gesenkt, da der Verdichtungsvorgang schneller abläuft als bei den bisherüblichen Verschraubungswinkeln von 300 bis 325°.

Ausführungsbeispiel

Der Abstand der Rotoren eines Schraubenverdichters, der die Größe der möglichen Lager begrenzt, wird durch die Erhöhung der Nebenrotorzähnezahi vergrößert. Der Nebenrotor hat mindestens 3 Zähne mehr als der Hauptrotor. Bei der Gestaltung der Zähnezahlen für Hauptrotor zu Nebenrotor von 4 zu 8 reduziert sich der Verschraubungswinkei des Nebenrotors auf 50% des Hauptrotors.

In Betracht gezogene Druckschriften: DE 3111834 CH 255202 US 4557679

Claims

1. Rotorpaarfüreinen Hochdruckschraubenverdichter, das aus einem Hauptrotor mit im wesentlichen konvexen außerhalb seines Teilkreises angeordneten Zähnen und aus einem Nebenrotor mit im
wesentlichen konkaven innerhalb seines Teilkreises angeordneten Zähnen, die gegensinnig
verschraubt sind, besteht und sich der Verschraubungswinkel auf die gegenüberliegenden
Stirnflächen der Rotoren bezieht, wobei die Rotoren koaxial in Stütz- und Spurlagern im Abstand
ihrer Drehachsen, dem Achsabstand, gelagert sind und die durch den Arbeitszyklus Ansaugen,
Verdichten, Ausschieben bedingten Aktionskräfte in radialer und axialer Richtung aufnehmen,
gekennzeichnet dadurch, daß die Differenz der Zähnezahlen zwischen Nebenrotor und Hauptrotor größer 2 ist.

2. Rotorpaar für einen Hochdruckschraubenverdichter, das aus einem Hauptrotor und einem
Nebenrotor besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschraubungswinkel des Hauptrotors in Grad gemessen 14- bis 18mal sogroß ist, wie der Zahlenwert der Umfangsgeschwindigkeit des
Hauptrotors in Meter je Sekunde.

3. Rotorpaar nach Anspruch 1 für einen maximalen Betriebsdruck von 3,5 MPa, gekennzeichnet
dadurch, daß der Hauptrotor vier Zähne und der Nebenrotor acht Zähne aufweisen.